Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ahmadi ameleh,Hamed Zilouei
علی احمدی عامله (استاد راهنما) حمید زیلوئی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali Tariverdilu
علی تارویردیلو

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Recovery of Cu, Ni and Co from Low-Grade Sulfate Solutions using Chemical Precipitation
Because of the depletion of high grade mineral resources with simple mineralogical composition, and the increasing demand for strategic base metals such as Cu, Ni and Co, the production of these metals from complex and low grade ores and mine tailings is increasingly risen. Hydrometallurgical processes including leaching, purification and precipitation have a high potential for the treatment of these resources . In addition to economic benefits, the extraction of metals from tailings reduces the environmental issues. The ionic precipitation method is one of the important and applicable methods in concentration and purification of complex solutions. Among various metal precipitation techniques sulfide and hydroxide precipitation are one of the most intrestiong methods to remove impurities. The main purpose of this study is the cumulative recovery of Cu, Ni and Co from sulfate-based dilute solutions similar to bioleaching conditions using ionic precipitation. In this research, sulfidic and hydroxidic precipitations were used to concentrate the solutions. In the first phase, the effect of three factors, pH, temperature and molar ratio of sulfide to metals using the central composite design to recovery of Cu, Ni and Co from solutions containing Fe, Mg and Ca was studied. To determine the optimal conditions for recovery of mentioned metals, 17 tests were performed. Analysis of variance (ANOVA) with the high level of confidence (95%) was used for the analysis of responses obtained for each metal in order to obtain the best model for each metal.. The parameters of pH, sulfide to metals molar ratio and interaction of these factors as well as interaction of increased values of pH with sulfide to metals molar ratio was significant in Cu recovery. Statistical optimization of results for Cu showed that maximum recovery of Cu is obtained when pH and sulfide to metal molar ratio is 8 and 0.97, respectively. For recovery of Ni and Co, however, just the effect of pH and interaction of increased values of pH and temperature were significant. Also, statistical optimization suggests maximum recovery of 82.4% at pH 8 and 60? for Ni and 73.7% at pH 8 and 30? for Co. In the case of simultaneous precipitation of Ni and Co from low grade solutions, due to relatively high concentration of Ni as well as simply operating conditions, hydroxide precipitation were used to recovery of Ni and Co. These solutions were obtained from leaching of a lateritic low grade ore which Ni, Co and Mg composition in this solutions were 2.9, 0.12 and 26 g/L, respectively. For selective recovery of Ni and Co, the Fe and Al content of leach liquor was precipitated at pH 3.5, 90? and 2 h initially. Thereafter, the Ni and Co contents of solution obtained from Fe and Al precipitation step was precipitated at pH 7-7.5, 50? and 1.5 h. Results of the first hydroxide precipitation stage indicate that the removal of Fe and Al was selective so that just 6.4% Ni and 2.6% Co were removed in this step. Analysis of precipitate produced from second hydroxide precipitation stage revealed presence of 36.77% Ni and 2.63% Co in it. Keywords: Low grade ores, sulfide precipitation, hydroxide precipitation, central composite design
هدف اصلی از انجام این تحقیق، بازیابی تجمعی فلزات مس، نیکل و کبالت از محلول‌های رقیق پایه سولفاتی با شرایط مشابه فرایند فروشویی زیستی به روش ترسیب یونی می‌باشد. در این پژوهش، از دو روش ترسیب سولفیدی و هیدروکسیدی جهت تغلیظ محلول‌ها استفاده شد. در مرحله اول، با استفاده از طرح آزمایشی مرکب مرکزی، تأثیر سه عامل pH، دما و نسبت مولی سولفید به فلزات در بازیابی فلزات مس، نیکل و کبالت از محلول حاوی این فلزات و آهن، کلسیم و منیزیم مورد مطالعه قرار گرفت. برای تعیین شرایط بهینه بازیابی فلزات یادشده، تعداد 17 آزمایش انجام شد. نتایج به دست آمده از داده‌های آزمایشی، با استفاده از روش آنالیز واریانس (ANOVA) بررسی شد و بهترین مدل، با توجه به سطح اطمینان بالای 95% برای تحلیل پاسخ‌های به دست آمده مربوط به هر فلز مورد استفاده قرار گرفت. عامل‌های pH، نسبت سولفید به فلز و تأثیر متقابل pH با نسبت سولفید و همچنین تأثیر متقابل مقادیر افزایش‌یافته pH با نسبت سولفید به فلزات در ترسیب مس مؤثر بودند. بهینه‌سازی آماری نتایج برای فلز مس نشان داد که بازیابی بیشینه(2/93%) مس در 8=pH و نسبت سولفید به فلز 97/0 بدست می‌آید. اما در بازیابی نیکل و کبالت، عوامل pH و همچنین تأثیر متقابل pH و مقادیر افزایش یافته دما مؤثر بودند. بهینه‌سازی آماری نتایج برای فلز نیکل گویای بیشینه حذف 3/82% از این فلز در pH برابر با 8 و دمای 60 بود. همچنین، با استفاده از بهینه‌سازی آماری، بیشترین بازیابی کبالت (7/73%)در pH برابر با 8 و دمای 30 بدست آمد. در خصوص بازیابی همزمان نیکل و کبالت از محلول های غلظت پایین که از محلول حاصل از فروشویی منابع کم عیار لاتریتی به عنوان محلول واقعی استفاده گردید، با توجه به غلظت نسبتاً بالای نیکل و همچنین سادگی شرایط عملیاتی، روش ترسیب هیدروکسیدی به عنوان راهکار بازیابی فلز انتخاب شد. محلول حاصل از فروشویی که یک مرحله حذف آهن روی آن انجام شده بود، دارای غلظت 9/2 نیکل، 12/0 کبالت و 26 منیزیم بود. جهت بازیابی انتخابی این فلزات، ابتدا در pH برابر با 5/3، دمای 90 و زمان 2 ساعت محتوای آلومینیوم و آهن باقی‌مانده محلول به صورت هیدروکسیدی رسوب داده شد. پس از آن، محتوای نیکل و کبالت محلول حاصل، در pH 5/7-7، دمای 50 و زمان 5/1 ساعت تحت فرایند ترسیب هیدروکسیدی قرار گرفت. نتایج حاصل از ترسیب هیدروکسیدی مرحله اول، نشان داد که حذف آهن و آلومینیوم به صورت انتخابی صورت گرفته است به طوری که فقط 4/6% از نیکل و 6/2% از کبالت در این مرحله حذف شد. آنالیز رسوب حاصل از مرحله ترسیبی دوم نیز حاکی از آن بود که محصول ترسیب حاوی 77/36% نیکل و 63/2% کبالت است. کلمات کلیدی: منابع کم عیار، ترسیب سولفیدی، ترسیب هیدروکسیدی، روش مرکب مرکزی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی