33356

بررسي رفتار انحالل اسيدي كنسانتره پيرولوزيت پيش فراوري شده در محيط مايكروويو

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي-استخراج فلزات

1400

1403/07/15

عليرضا ذاكري

ندارد

مهندسي مواد و متالورژي

فراوري كانسنگ پيرولوزيت (MnO2) به روش گدازش مرسوم به دليل مصرف بالاي انرژي و كك و حوادث مختلف با مشكلاتي همراه است و لذا تمايل به استفاده از روش هيدرومتالورژي رو به فزوني است. انحلال پيرولوزيت كه مستلزم تبديل منگنز چهار ظرفيتي به دو ظرفيتي است، بدون حضور يك احياكننده مناسب امكان‌پذير نيست كه اين خود يكي از چالش‌هاي هيدرومتالورژي پيرولوزيت به شمار ميآيد. در سال¬هاي اخير استفاده از گرمايش مايكروويو براي تكليس يا احياي حالت جامد پيرولوزيت و تبديل به اكسيدهاي با ظرفيت پايين‌تر مورد توجه محققان قرار گرفته است. اثرات تكليس با استفاده از گرمايش مايكروويو به مراتب بهتر از استفاده از گرمايش معمولي است چرا كه در مدت زمان كوتاه‌تر و دماي كمتري مي‌توان به بازده بالاتري رسيد. در پژوهش حاضر فراوري كربوترمي يك نمونه كنسانتره پيرولوزيت به كمك گرمايش مايكروويو به هدف آسانسازي انحلال كنسانتره در محيط سولفوريك اسيد مورد بررسي و آزمايش قرار گرفته است. از آزمايشهاي مقدماتي معلوم شد كه پيش‌فراوري چند دقيقهاي مخلوط كنسانتره با دوده (كربن بلك) در مايكروويو نتيجه بسيار مطلوبي دارد و باعث احيا MnO2 به MnO و سپس انحلال در سولفوريك اسيد با بازده بالا مي‌شود. آزمايشهاي اصلي با استفاده از طرح فاكتوريل دو سطحي و رويكردي گام به گام طراحي شد و به اجرا درآمد. در مرحله نخست تأثير پارامترهاي نسبت مولي كربن به منگنز، زمان گرمايش مايكروويو و توان مايكروويو بر بازده انحلال منگنز در شرايط فروشويي ثابت، و در مرحله دوم تأثير پارامترهاي نسبت مولي كربن به منگنز، زمان فروشويي و دماي فروشويي بر بازده انحلال منگنز در شرايط گرمايش ثابت مورد آزمايش قرار گرفت و به كمك تجزيه و تحليل آماري نتايج، رفتار انحلال كنسانتره مدلسازي شد. بر اساس مدلهاي به دست آمده نسبت مولي كربن به منگنز 7/0، زمان گرمايش 254 ثانيه، توان مايكروويو 850 وات، زمان فروشويي 90 دقيقه و دماي فروشويي 80 درجه سانتي‌گراد با بازده انحلال 75 درصد به عنوان بهترين شرايط اين مدل تعيين شد. همچنين با انجام آزمايشهاي تكميلي فروشويي، در نسبت مولي كربن به منگنز 8/0، زمان گرمايش 254 ثانيه، توان مايكروويو 850 وات، زمان فروشويي 20 دقيقه و دماي فروشويي 85 درجه سانتي‌گراد، با بازيابي 90 درصد منگنز به عنوان شرايط بهينه معرفي شد. در بررسي دو نوع كانسنگ داخلي سبزوار و ونارچ به ترتيب بازيابي منگنز 63 و 85 درصد در شرايط نسبت مولي كربن به منگنز 2، زمان گرمايش 254 ثانيه، توان مايكروويو 850 وات، زمان فروشويي 60 دقيقه و دماي فروشويي 85 درجه سانتي‌گراد به دست آمد.

1404/02/20

Investigating acidic dissolution behavior of microwave-processed pyrolusite concentrate

10/6/2025 12:00:00 AM

The processing of pyrolusite ore (MnO2) by the conventional smelting method is associated with problems such as high carbon footprint, high energy consumption and various accidents, and therefore the interest for hydrometallurgical processing has been increased. The dissolution of pyrolusite requires the conversion of Mn(IV) to Mn(II) This is not possible without using a suitable reductant, which is one of the challenges of pyrolusite hydrometallurgy. In recent years, a thermal pretreatment aiming at solid state decomposition or reduction of pyrolusite to its lower oxides has attracted the attention of researchers. Calcination using microwave heating are far better than conventional heating, as higher efficiency can be achieved in a very short period of time and at a lower calcination temperature. In the present research, the carbothermal processing of a pyrolusite concentrate with the help of microwave heating has been investigated in order to facilitate the dissolution of the concentrate in sulfuric acid media. From the preliminary experiments, it was found that microwave heating of a mixture of the concentrate and carbon black for a few minutes has a very favorable result in reducing MnO2 to MnO and subsequently, dissolution in sulfuric acid with high efficiency. The main experiments were designed and implemented using a two-level factorial design and a stepwise approach. In the first step, the influence of the parameters of C:Mn molar ratio, microwave heating time and microwave power on the efficiency of manganese dissolution in a fixed leaching conditions were investigated. In the second step, the effect of C:Mn molar ratio, leaching time and leaching temperature on the dissolution efficiency of manganese were examined and the dissolution efficiency of manganses was modeled by statistical analysis of the results. Based on the obtained results, the molar ratio of C:Mn of 0.7, heating time of 254 seconds, microwave power of 850 watts, leaching time of 90 minutes and leaching temperature of 80 ℃ with a dissolution efficiency of 75% was determined as the best conditions. Also, in additional leaching tests to investigate the effect of time, a 90% recovery of manganese were obtained by taking the molar ratio of C:Mn of 0.8, heating time of 254 seconds, microwave power of 850 W, leaching time of 20 minutes and leaching temperature of 85°C. In the investigation of two types of domestic ores from Sabzevar and Vunarach, manganese recoveries of 63% and 85% were obtained, respectively, under the following conditions: molar ratio C:Mn of 2, heating time of 254 seconds, microwave power of 850 W, leaching time of 60 minutes and leaching temperature of 85°C.

منگنز دي اكسيد , تكليس , گرمايش مايكروويو , احياي كربوترمي , كربن بلك , فروشويي , طراحي آزمايش

Manganese dioxide , microwave heating , carbothermic reduction , carbon black , leaching , design of experiments

ali irani

Dr. alireza zakeri