30731

انحلال كنسانتره اسفالريت خام و فعال‌سازي شده در محلول اسيد سولفوريك در حضور آهن اسفنجي و دمش گاز اكسيژن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- استخراج فلزات

1399

1402/9/29

عليرضا ذاكري

مهندسي مواد و متالورژي

در ساليان اخير تمايل زيادي براي جايگزيني روش‌هاي فرآوري دما بالاي منابع سولفيدي با فرآيندهاي دما پائين (فرآوري آبي) به دليل مسايل و هزينه‌هاي مربوط به كنترل انتشار گاز آلاينده سولفور دي اكسيد به وجود آمده است. در همين راستا روش انحلال اسيدي تحت فشار و همچنين انحلال زيستي كنسانتره‌هاي سولفيد روي در برخي نقاط دنيا با موفقيت به اجرا درآمده است. لكن به دليل هزينه بالاي تجهيزات مورد نياز (اتوكلاو) و همچنين سينتيك بسيار كند انحلال زيستي، توسعه روش‌هاي انحلال اتمسفري با استفاده از اكسنده مناسب توجه بيشتري را از سوي محققان به خود معطوف داشته است. در اين پژوهش انحلال كنسانتره سولفيدي روي معدن انگوران در حضور آهن اسفنجي و دمش گاز اكسيژن بررسي گرديد. يون فرو در اثر انحلال آهن اسفنجي تشكيل ميشود و انتظار مي‌رود توسط اكسيژن محلول به يون فريك مورد نياز براي انحلال اكسايشي سولفيد روي تبديل ‌شود. تأثير پارامترهاي دما، نرخ جريان اكسيژن و نسبت استوكيومتري آهن به روي كنسانتره، با استفاده از روش طراحي آزمايش و طرح عاملي كامل بررسي و مشخص گرديد كه دو پارامتر دما و نرخ جريان اكسيژن بر انحلال روي تأثيرگذار هستند. همچنين تغييرات پتانسيل اكسايش-كاهش (ORP) و تغييرات pH به جهت درك بهتر و بيشتر واكنش‌هاي انجام‌شده در هر آزمايش، اندازه‌گيري شد. بيشترين درصد انحلال روي براي عمليات 5 ساعته، مربوط به دماي C° 80، نرخ جريان اكسيژن L/min 6 و نسبت استوكيومتري آهن به روي برابر 2 به دست آمد كه برابر 8/48% مي‌باشد. عمده‌ترين دليل براي درصد انحلال پايين روي، به مقاومت لايه‌ي گوگردي محصول واكنش در برابر نفوذ يونهاي واكنشگر و محصول نسبت داده شد و براي بررسي اين موضوع، پسماند انحلال مورد عمليات آسياكاري پر انرژي و در ادامه مورد عمليات ليچينگ ثانويه قرار گرفت. از نتايج به‌دست آمده اينطور استنباط مي‌شود كه تبديل يون فرو به يون فريك توسط گاز اكسيژن كنترل‌كننده واكنش كلي انحلال سولفيد روي بوده باشد.

1403/02/01

Dissolution of raw and activated sphalerite concentrate in sulfuric acid solution in the presence of sponge iron and oxygen gas blowing

12/19/2024 12:00:00 AM

In recent years, there has been a great desire to replace high temperature processing methods of sulphide sources with low temperature processes (aqueous processing) due to the issues and costs related to controlling the emission of sulfur dioxide polluting gas. In this regard, high-pressure acid leaching as well as the biological leaching of zinc sulfide concentrates have been successfully implemented in some parts of the world. However, due to the high cost of the required equipment (autoclave) as well as the very slow kinetics of biological dissolution, the development of atmospheric dissolution methods using appropriate oxidants has attracted more attention from researchers. In this research, sulfuric acid dissolution of zinc sulfide concentrate of Angoran mine in the presence of sponge iron and oxygen gas was investigated. Ferrous ion is formed due to dissolution of sponge iron and it is expected to be oxidized by dissolved oxygen and ferric ion is produced. The effect of temperature parameters, oxygen flow rate and stoichiometric ratio of iron to zinc concentrate was investigated using the method of experimental design and full factorial design and it was determined that two parameters of temperature and oxygen flow rate have an effect on zinc dissolution. Also, oxidation-reduction potential (ORP) changes and pH changes were measured in order to better understand the reactions performed in each experiment. The highest percentage of zinc dissolution (about 50%) was obtained under conditions of 80 °C temperature, oxygen flow rate of 6 L/min, stoichiometric ratio of iron to zinc equal to 2 and time of 5 hours. Preventing the continuation of the reaction due to the formation of an inactive sulfur layer as a result of the reactions is the main reason for the low dissolution percentage of zinc, which can be tackled by redissolving the mechanically activated leach residue yielding an averall dissolution percent of near 80%. From the obtained results, it is concluded that the conversion of ferrous ion to ferric ion by oxygen was controlling the overall reaction of zinc sulfide dissolution.

ليچينگ اكسايشي , كنسانتره روي انگوران , پتانسيل اكسايش-كاهش , چرخه تبديل فرو به فريك , آهن اسفنجي

Oxidative leaching , Angoran zinc Concentrate , Oxidation-reduction potential , ferrous ion to ferric ion conversion cycle , sponge iron

Behnam Heidari

Dr. Alireza Zakeri