11344

استحصال گاليم از محلول باير

01-02

دكتر سلمان موحدي راد

دكتر حسام الدين گرزين

گاليم يك عنصر فلزي نرم و آبي-نقره اي است يك قطعه جامد از گاليم پس از قرارگيري در دست تبديل به مايع ميگردد و به دليل نقطه ذوب پايين 98/302 K °و نقطه جوش بالا 2676 K ° در محدوده غيرمعمول بزرگي به صورت مايع وجود دارد[1]. تركيب هاي ارزشمند گاليم نظير آرسنيد گاليم (GaAs )و نيتريدگاليم (GaN )داراي خواص نيمه رسانايي است كه در فرستنده هاي مايكروويو ، دي وي دي ها ، ديودهاي ليزر در ديسك هاي فشرده و ساير كاربردهاي الكترونيكي استفاده ميگردد[2]. گاليم هرگز در حالت خالص يافت نميشود و معمولاً در مقادير مختلف در سنگ معدن آلومينيوم، سنگ معدن روي، سنگ آهن، زغال سنگ و ...وجود دارد كه در اين ميان بوكسيت، سنگ معدن روي و زغال سنگ منابع اصلي گاليم در حال حاضرهستند. تقاضاي جهاني براي Ga در حال افزايش است و انتظار مي رود در سال 2030 در مقايسه با عملكرد 275 تني در سال 2012، 20 برابر افزايش يابد. در اكثر نقاط جهان آلومينيوم از بوكسيت طي فرآيند باير استحصال مي شود.در اين فرآيند محلول گرم سودسوزآور به عنوان محلول ليچينگ مورد استفاده قرار مي گيرد.پس از عمل ليچينگ محلول حاصله سرد شده و پسماند جامد از مايعي كه حاوي آلومينيوم مي باشد جدا مي شود. تري هيدرات آلومينيوم از محلول جداسازي شده و به منظور توليد آلومينيوم خشك مي گردد.در نهايت محلول هيدوكسيد سديم بازيابي شده و دوباره به مدار فرآيند بازمي گردد.محلول باير بسته به نوع بوكسيت و غلظت مايع قليايي حاوي 70تا 0 ppm15 گاليم مي باشد.[3] فرآيند استخراج گاليم به 4 روش صورت مي گيرد كه شامل : رسوبدهي جز به جز، الكتروشيميايي، استخراج حلالي و تبادل يوني است.در روش رسوب دهي جز به جز مشكل اصلي تغيير محلول بعد از رسوب دهي گاليم است كه قابل ادغام در سيكل باير جهت بازيابي بيشتر آلومينيم نميباشد، روش الكتروشيميايي به دليل سميت بالاي جيوه كه استفاده از آن در اكثر كشورها ممنوع شده است كارآمد نيست،روش استخراج حلالي بر اساس استخراج گاليم و آلومينيم از محلول باير از طريق مكانيزم تبادل كاتيوني در فاز آلي است كه بازدهي بالايي دارد. اما عواملي چون نرخ استخراج پايين، استفاده از عاملهاي آلي گران قيمت مختلف و حساسيت پارامترهاي فرآيندي، سبب گرديده است كه استخراج حلالي عملا جذابيت كمتري داشته باشد و در صنعت به طور گسترده استفاده نگردد.در اين پروژه استخراج به روش تبادل يوني به دليل جمع و جور بودن فرآيند، نرخ بازيابي بالا، عمليات آسان و عدم تأثير بر فرآيند توليد آلومينا وهمچنين به دليل اينكه فرآيند تبادل يوني از نظر مصرف انرژي و عاملهاي مصرفي مانند رزين نسبت به ساير روشها برتري دارد مورد بررسي قرار مي گيرد. روش تبادل يوني بر مبناي جذب يون فلزي گاليم بوسيله رزين هاي كيليت داراي گروه آميدوكسيم عمل مي نمايد كه در اين راستا رزين هاي تجاري توسعه داده شده اند. رزينهاي كيليت ساز شامل تركيبي از عامل NOH =با عاملهاي فعال ديگر نظير ، -NH2 ،-OH ،-SHيا =NHتوانايي گزينش پذيري مطلوبي براي گاليم نشان ميدهند. در اين روش محلول حاصل از انحلال مجدد هيدروكسيد آلومينيوم با اسيد كلريدريك جهت جداسازي گاليم از آلومينيم تحت فرآيند تبادل آنيوني با رزين قرار خواهدگرفت. محلول استخراجي حاصل با خالص سازي بيشتر براي تهيه كنسانتره گاليم مورد فرآوري قرار مي گيرد. بررسي روي عملكرد رزين ها نتايج متفاوتي از نظر ظرفيت بارگذاري، سينتيك و گزينش پذيري خواص استخراجي براي گاليم از محلول باير نشان مي دهد و همچنين 00 ايزوترم جذب در دماهاي مختلف مورد بررسي قرار مي گيرد. [4]

10/3/2022 12:00:00 AM

76692

1401/08/23

extraction of Gallium from Bayer liquor

گاليم،واناديم،محلول باير،رزين آميدوكسيم