Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei,Ali Ahmadi ameleh
حمید زیلوئی (استاد راهنما) علی احمدی عامله (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahboobeh Daryabor
محبوبه دریابر

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Cadmium Recovery from Zinc Plant Residues using Ultrasonic-assisted Solvent Extraction
Cadmium is one of the valuable metals in the oxidic and sulfidic ores of zinc, which is separated as a solid slag namely cold filter cake from the zinc effluent. This metal has several applications in the strategic industries. The purpose of this study was the separation of cadmium from zinc using solvent extraction process. The potential of ultrasonic waves to improve the rate and selectivity of the Cadmium extraction was evaluated and compared to the conventional method by mechanical stirrer. First of all, the filter cake was obtained from Isfahan Zinc Smelting Company (IZSC) and its chemical characterization was analyzed. Then, primarily leaching experiments were performed in the presence of 20% pulp concentration, temperature of 60°C, 20% (v/v) sulfuric acid for 2 hours. Results of leaching experiments showed that the recovery values of zinc and cadmium are 93% and 88%, respectively. In the next step, the solvent extraction experiments were performed using 20% (v/v) D2EHPA diluted in kerosene at ambient temperature and organic to aqueous phase ratio (O/A,1:1 ) using both mechanical stirrer and ultrasonic methods. The experiments of mechanical stirring were conducted at stirring rate of 550 rpm for 10 min in the different values of pH (1, 2, 3, and 4). The experiments of ultrasonic stirring were carried out in 3 min, different values of pH and ultrasound power 30 Watt. Desired zinc extraction (higher than 50%) and undesired cadmium extraction in both mechanical and ultrasonic stirring systems were obtained for the leachate of filter cake. To investigate the conditions of cadmium extraction, synthetic sulfate solutions of cadmium and zinc were simulated and used. Then, effects of type of the stirring system, the ratio of zinc and cadmium metals, pH value, contact time of two phases, and ultrasound power on the separation of metals were investigated. The results showed that using the ultrasonic stirring system increased the extraction efficiency of cadmium (20%) and reduced the extraction time to 1 min towards the mechanical stirring system, however zinc extraction had not significant improvement using the ultrasonic stirring compare to mechanical system. Furthermore, it is observed that in the mechanical and ultrasonic stirring systems, the highest rate of extraction of two metals occur in the pH values of 4 and 1, respectively. The results indicated that by increasing the ultrasound power to 60 watt, the extraction rate of cadmium was increased and in the higher power values the emulsion formation was prevented the phase disengagement. According to the results, despite of increasing cadmium extraction using the ultrasonic system, zinc extraction was higher than cadmium under different conditions. Therefore in the environments where the values of zinc metal were high, using D2EHPA extractant is not appropriate for cadmium extraction and it is suggested that the zinc was extracted by solvent extraction route follow by cadmium extraction by the other rotes such as cementation and vacuum distillation. Key words : Solvent extraction, ultrasonic, cadmium, zinc, D2EHPA
کادمیم یکی از عناصر با ارزش موجود در خوراک منابع سولفیدی و اکسیدی روی است که در فرآوری هیدرومتالورژیکی روی، به صورت یک پسماند جامد تحت عنوان کیک فیلتر سرد از جریان محلول حاوی روی جداسازی می گردد. این فلز، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف استراتژیک دارد. هدف از انجام این تحقیق جداسازی کادمیم از روی با استفاده از روش استخراج با حلال و بررسی پتانسیل امواج التراسونیک در بهبود نرخ و قابلیت انتخاب پذیری استخراج فلزات مذکور و مقایسه آن با روش مرسوم استخراج حلال به کمک همزن مکانیکی است. برای این منظور، پس از مطالعات خصوصیت سنجی پسماند، آزمایش های مقدماتی لیچینگ، در شرایط غلظت پالپ 20?، دمای 60 درجه سانتی گراد، زمان 2 ساعت و استفاده از اسید سولفوریک (v/v) 20? انجام گردید. نتایج نشان داد که میزان بازیابی روی و کادمیم در فرایند مذکور به ترتیب 93 و 88% است. در مرحله بعد، آزمایش های استخراج حلال به دو صورت استفاده از همزن مکانیکی و استفاده از اولتراسونیک در دمای محیط و استفاده از استخراج کننده D2EHPA(v/v) 20? رقیق شده در کروزن انجام گردید. آزمایشهای با سیستم اختلاط مکانیکی در زمان 10 دقیقه، دور همزن rpm550 و سطوح مختلف pH و آزمایش های با سیستم اختلاط التراسونیکی در زمان 3 دقیقه و سطوح مختلف pH، قدرت التراسونیک و نسبت فاز آلی به آبی (O/A: 1:1) انجام شدند. نتایج بدست آمده نشان دهنده استخراج مطلوب روی (بالاتر از 50%) و عدم استخراج مطلوب کادمیم در هر دو سیستم اختلاط مکانیکی و التراسونیکی بود. به منظور بررسی شرایط استخراج کادمیم، از محلولهای شبیه سازی شده در محیط سولفاتی استفاده شد و تاثیر نوع سیستم اختلاط، نسبت فلزات روی و کادمیم، pH، زمان تماس دو فاز و قدرت اولتراسوند بر کارایی جداسازی فلزات مذکور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از سیستم اختلاط اولتراسونیکی، راندمان استخراج کادمیم نسبت به سیستم اختلاط مکانیکی به میزان 20? افزایش و زمان استخراج آن به 1 دقیقه کاهش می یابد، در صورتی که استخراج فلز روی با استفاده از سیستم اولتراسونیکی تغییر چشمگیری نداشت. علاوه بر آن مشاهده گردید که که در سیستمهای اختلاط مکانیکی و اولتراسونیکی، بالاترین نرخ استخراج هر دو فلز به ترتیب در pH های 4 و 1 رخ داد. نتایج نشان داد که افزایش قدرت اولتراسوند تا 60 وات باعث افزایش نرخ استخراج کادمیم می گردد و در قدرت های بالاتر از آن امولسیون تشکیل شده مانع از جداسازی دو فاز می شود. با توجه به نتایج، علی رغم افزایش درصد استخراج کادمیم توسط دستگاه اولتراسونیک، درصد استخراج فلز روی تحت شرایط مختلف همچنان بیش از کادمیم است، در نتیجه در محیط هایی که میزان فلز روی زیاد است، استفاده از استخراج کننده D2EHPA برای استخراج کادمیم مناسب نمی باشد و پیشنهاد می گردد فلز روی با روش استخراج حلال و فلز کادمیم با روشهای دیگر نظیر سمنتاسیون [1] و تقطیر خلا جداسازی گردد. کلمات کلیدی : استخراج حلال، اولتراسونیک، کادمیم، روی، D2EHPA [1] Cementation

ارتقاء امنیت وب با وف بومی