• شماره ركورد
    34424
  • پديد آورنده

    شايان بابايي ريابي

  • عنوان
    بررسي تأثير پيش‌فرايند كربوترمي و پخت اسيدي در محيط مايكروويو بر بازيابي تيتانيم و اسكانديم از گل قرمز
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مواد و متالورژي- گرايش استخراج فلزات
  • سال تحصيل
    1404
  • تاريخ دفاع
    1404/7/26
  • استاد راهنما
    عليرضا ذاكري
  • استاد مشاور
    ندارد
  • دانشكده
    مهندسي مواد و متالورژي
  • چكيده
    گل قرمز يا پسماند كانه بوكسيت در فرايند توليد آلومينا به روش باير، علاوه بر مقادير شايان‌توجه آهن و آلومينيم، حاوي عناصر ارزشمندي همچون تيتانيم و عناصر نادر خاكي مانند اسكانديم است. توليد جهاني اين پسماند به بيش از 200 ميليون تن در سال تخمين زده مي‌شود. بنابراين بازگرداني و استفادۀ از اين منبع بزرگ و دردسترس گام مهمي براي تحقق اقتصاد چرخه‌اي در صنعت آلومينيوم اوليه به‌شمار مي‌رود. هدف اين پژوهش بررسي مقايسه‌اي پيش‌فرايندهاي كربوترمي و پخت اسيدي تحت گرمايش مايكروويو، به‌صورت جداگانه و توامان، بر بازده استخراج آهن، آلومينيم، تيتانيم و اسكانديم از گل قرمز كارخانه جاجرم بوده است. با مشخص شدن برتري روش كربوترمي-پخت اسيدي به‌صورت همزمان، يك رشته آزمايش در قالب طرح فاكتوريل كامل دو سطحي با سه متغير زمان گرمايش مايكروويو، مقدار ماده كربني (دوده) و مقدار سولفوريك اسيد طراحي و اجرا شد و نمونه‌هاي پيش‌فرآوري شدۀ حاصل تحت ليچينگ آبي قرار گرفتند. نتايج طراحي آزمايش نشان داد كه مقدار ماده كربني فقط بر بازده انحلال آهن تأثيرگذار بوده، درحالي كه زمان گرمايش و مقدار اسيد در بازده انحلال همه عناصر يادشده مؤثر بوده‌اند. همچنين اثر متقابل مقدار اسيد-زمان گرمايش در بازده انحلال تمام عناصر مؤثر شناخته شد. نتايج همچنين نشان داد كه انحنا عامل معناداري نبوده و مدل مرتبه اول براي بيان تأثيرپذيري پاسخ‌ها از متغيرهاي آزمايش در شرايط مورد بررسي كافي است. بهترين نتيجه در شرايط 4 ميلي‌ليتر بر گرم سولفوريك اسيد، 6 درصد ماده كربني، و 20 دقيقه گرمادهي حاصل شد كه در آن بازده انحلال آهن، آلومينيم، تيتانيم و اسكانديم در آب، به ترتيب 7/98، 5/93، 0/48 و 8/21 درصد بود. در ادامه، بازيابي تيتانيم به روش هيدروليز روي محلول ساختگي شبيه‌سازي شده با محلول حاصل از ليچينگ مورد آزمايش قرار گرفت كه در نتيجۀ آن، محصول تيتانيم دي‌اكسيد به شكل آناتاز با بازده 8/95 درصد و خلوص 94 درصد به ‌دست آمد. همچنين، به منظور استحصال تيتانيم و اسكانديم باقيمانده در جامد به‌جامانده از ليچينگ آبي، پسماند مذكور توسط محلول سولفوريك اسيد 2 مولار مورد عمل قرار گرفت و تيتانيم و اسكانديم، به‌ترتيب به ميزان 8/26 و 6/41 درصد استخراج شدند. در تلاش براي بهينه‌سازي فرايند پخت اسيدي-كربوترمي، آزمايش تحت شرايط 6% ماده كربني، 8 ميلي‌ليتر بر گرم سولفوريك اسيد، و 40 دقيقه گرمايش مايكروويو (به صورت چهار گرمايش 10 دقيقه‌اي) انجام گرفت و بازده انحلال آهن، آلومينيم و تيتانيم در آب، به ترتيب به 4/99، 8/99 و 0/69 افزايش يافت.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/11/05
  • عنوان به انگليسي
    Investigation of the Effect of Carbothermic an‎d Acid Baking Pre-treatment in a Microwave Environment on Titanium an‎d Scan‎dium from Red Mud
  • تاريخ بهره برداري
    10/18/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    شايان بابائي ريابي

  • چكيده به لاتين
    Red mud, o‎r bauxite residue from the Bayer process of alumina production, contains not only significant amounts of iron an‎d aluminum but also valuable elements such as titanium an‎d rare earth elements like scan‎dium. The global production of this residue is estimated to exceed 200 million tons annually. Therefo‎re, recycling an‎d utilizing this large an‎d accessible resource is a critical step toward achieving a circular economy in the primary aluminum industry. This research aims to comparatively investigate the pre-treatment processes of carbothermic reduction an‎d acid baking under microwave heating, both individually an‎d simultaneously, on the extraction efficiency of iron, aluminum, titanium, an‎d scan‎dium from the red mud of the Jajarm plant. After establishing the superio‎rity of the simultaneous carbothermic-acid baking method, a series of experiments was designed an‎d executed based on a two-level full facto‎rial design with three variables: microwave heating time, the amount of carbonaceous material, an‎d the quantity of sulfuric acid. The pre-processed samples were then subjected to water leaching. The results from the experimental design indicated that the carbon amount only influenced the dissolution of iron an‎d was found to be insignificant fo‎r the dissolution efficiency of the other elements. In contrast, both heating time an‎d the amount of acid consumed were effective on the dissolution of all afo‎rementioned elements. The optimal results were achieved under the following conditions: 4 mL/g of sulfuric acid, 6% carbonaceous material, an‎d a heating time of 20 minutes. Under these conditions, the dissolution efficiencies of iron, aluminum, titanium, an‎d scan‎dium in water reached 98.7%, 93.5%, 48.0%, an‎d 21.8%, respectively. Subsequently, the recovery of titanium from a synthetic solution simulating the optimal leachate was tested via hydrolysis, which resulted in the production of anatase titanium dioxide with a 95.8% yield an‎d 94% purity. Furthermo‎re, to extract the remaining titanium an‎d scan‎dium from the solid residue after water leaching, the residue was treated with a 2 Molar sulfuric acid solution, which dissolved 26.8% of the titanium an‎d 41.6% of the scan‎dium. Under optimal conditions including 6% carbon content, 8 mL/g acid, an‎d 40 minutes of microwave heating in four stages, the dissolution efficiencies of iron, aluminum, an‎d titanium in water were 99.4, 99.8, an‎d 69.0%, respectively.
  • كليدواژه هاي فارسي
    گل قرمز , فرآوري مايكروويو , پخت اسيدي , كربوترمي , تيتانيم , اسكانديم
  • كليدواژه هاي لاتين
    Red mud , Microwave processing , Acid baking , Carbothermic reduction , Titanium , Scandium
  • Author
    Shayan Babaei Riyabi
  • SuperVisor
    Dr. Alireza Zakeri