SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Mohammad Hosein Fathi,Eskandar Keshavarz alamdari
مهدی احمدیان (استاد راهنما) محمدحسین فتحی (استاد راهنما) اسکندر کشاورز علمداری (استاد مشاور)
STUDENT
Maedeh Taghva
مائده تقوی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Evaluation of Optimal Conditions fpr the Solvent Extracion of Molybdenum with LIX984N
Molybdenum is strategic metal with special properties and important applications. With ceaseless exploitation of world Molybdenum resources, high grade reserves are getting depleted on a daily basis. Primary supplies are presently insuf?cient for ful?llment of the world demand. Molybdenum commonly exists in the nature as the mineral molybdenite (MoS2). The main commercial sources of molybdenite are Porphyry deposits of copper. During the floatation of fine copper ore, the molybdenite concentrate is separated from copper concentrate. This molybnenite concentrate contains 85-93% molybdenum sulfides. Low-grade ore is, hence, inevitably exploited. Morever the envoromental pollutions besides wasting the valuable materials as two main challenges in pyrometallurgical prosses have brught up the tendency twovards the hyrometallurgycal prosses. A hydrometallurgical treatment involving solvent extraction of molybdenum is investigated to recover molybdenum. The molybdenite concentrate is leached with sulfuric acid producing leach liquor which is subjected to solvent extraction. This study is carried out on the solvent extraction to separate molybdenum from the leach liquor Hydrometallurgical metods can be used for the production of copper and uranum and low grade ore of metals. Solvent extraction (SX) is an effective method that can be applied to separate and recover the metals of interest from a leach liquor. Mo in the sodiom molybdate liquor were extracted by solvent extraction method at different pH values. In the solvent extraction study, the effects of several operational parameters like contact time, pH values, extractant concentration and different stripping reagents were examined to establish suitable conditions to an effective extraction and stripping of molybdenum. The number of required stages for extraction anwere determined from a McCabe Thiele diagram and con?rmed by a counter current simulation study. Mo(VI) into the loaded organic phase was achieved with 20% (v/v) LIX984N, at equilibrium pH A:O = 1:1 The effect of pH on the extraction of molubdenum at different temperatures has been investigated. extraction was achieved at the end of 60 minuts. The most suitable extractant for molybdenum is 20% v/v LIX984N selected and pH was Extraction of molybdenum increased with increasing pH between -0.2-0.5 ,Optimal pH was 0.5 to 2, in this pH extraction increased up to 90% and after pH 2.5 decreasing extraction. Also in this project concetration of organic phase chenged from 5 to 30%, extraction increased up to 10% and then it stated constant. In addition, the McCabe-Thiele diagrams for the extraction were investigated, The quantitative extraction of molybdenum was obtained in 2-stages at A:O ratio of 1:1 with 20% LIX 984N and at one-stage extracted 90%. The experiments were carried out at temperatures of 30, 40, 50 and 60?C at The best temperature, extraction was 96%. Molybdenum extraction is endothermic.The values of enthalpy for molybdenum was determined to be 60.12 kJ/mol, respectively. The stripping of molybdenum loaded LIX984N, was quantitative using NH4OH, (NH 4 ) 2 CO 3 and NH 4 Cl. So using a mixture of 1M NH 4 OH+1M was the best for stripping. The stable complex MoO 2 R 2 formed during extraction which supports the cation exchange mechanism, was con?rmed by IR spectral analysis. Keywords: Molybde num, Solvent extraction, LIX984N, Sulfate solution
استخراج فلز مولیبدن به دلیل و کاربرد آن در صنایع مختلف، اهمیت خاصی دارد. از آنجا که منابع مولیبدن محدود و کم عیار میباشند از روش های هیدرومتالورژی میتوان برای استخراج آن کمک گرفت. یکی از فرایندهای مهم هیدرومتالورژیکی در استخراج فلزات نادر استخراج حلالی میباشد. این فرایند برای برخی فلزات نادر نظیر اورانیوم و پالادیوم اصلی ترین روش استخراج و برای فلزاتی دیگر مانند مس ونیکل نیز کاربرد دارد. در استخراج حلالی ابتدا یونهای فلز مورد نظر توسط فاز آلی انتخاب شده و سپس درمرحله بازیابی فاز آلی بارارد شده در مرحله استخراج توسط حلال مناسب تخلیه میشود. این فرایند به منظور تغلیظ ، خالص سازی یا هردو مورد توجه میباشد. فاز آلی مورد نظر در این پژوهش، LIX984N میباشد که بیشتر برای استخراج مس ونیکل مورد استفاده قرار گرفته است و نتایج مطلوبی در استخراج و بازیابی این فلزات گزارش شده است. این فاز آلی از قدرت استخراج وانتخاب کنندگی بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر در ابتدا برای بهبود استخراج و کاهش ویسکوزیته، فاز آلی LIX984N را با رقیق کننده کروزن(نفت سفید) به غلظت های مورد نظر رسانده شد. سپس پارامترهای ترمودینامیکی شامل pH، غلظت فاز آلی، دما و آنتالپی در مرحله استخراج، همچنین نمودار مک کیب استخراج و در مرحله بازیابی عوامل مختلف بازیابی و غلظت آنها مورد بررسی قرار گرفته شد. در مرحله استخراج، مقادیر pH در محدوده2/0- تا 3 انتخاب شد. نتایج نشان داد با افزایش pH در محدوده 2/0- تا 5/0 درصد استخراج افزایش یافته و مقدار بهینه استخراج در محدوده 5/0 تا 2 بدست آمد، در این محدوده، مقدار استخراج به 90% میرسد و در نهایت با افزایش pH از 2 تا 3 استخراج کاهش مییابد. علاوه بر این غلظت فاز آلی از 5 تا 30 % حجمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که با افزایش غلظت فاز آلی تا غلظت 10% حجمی، استخراج افزایش یافته و با افزایش بیشتر غلظت، تغییرات محسوسی در استخراج صورت نمیگیرد. جهت بررسی تاثیر دما، تغییرات دماهای 30 تا 60 درجه سانتیگراد بر درصد استخراج مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی تغییرات دما نشان می دهد که با افزایش دما استخراج افزایش یافته و بیشترین حد آن به 96% میرسد. علاوه بر این، با توجه به تغییرات دما، آنتالپی محاسبه شده 1/60 کیلوژول بر مول میباشدکه نشان دهنده گرماگیر بودن واکنش استخراج مولیبدن میباشد. برای بررسی تعداد مراحل استخراج، نمودار مک کیب در شرایط دمای ثابت 30 درجه سانتیگراد و نسبت فاز آلی به آبی 1:1 رسم شد. با بررسی نمودار مک کیب رسم شده، دو مرحله برای استخراج کامل مولیبدن با LIX984N پیش بینی شد. در مرحله بازیابی مولیبدن، تاثیرعوامل مختلف نظیر آمونیوم، کربنات آمونیوم و کلرید آمونیوم و همچنین تاثیر تغییرات غلظت آنها بر بازیابی بررسی شد. در بین این عوامل، مخلوط آمونیوم وکربنات آمونیوم با غلظت 5/2 مولار، بیشترین مقدار بازیابی تا حد 85% ، حاصل شد. درنتیجه شرایط استخراج بهینه با مقادیر pH حدود 5/0 تا 2 حاصل میشود و در دومرحله استخراج مولیبدن کامل شد. برای بازیابی فاز آلی مخلوط آمونیوم و کربنات آمونیوم مناسب میباشد.