Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei,Ali Ahmadi ameleh
حمید زیلوئی (استاد راهنما) علی احمدی عامله (استاد راهنما)
 
STUDENT
Atieh sadat Sadat kachooei
عطیه سادات سادات کچوئی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Feasibility Study of Separation Valuable Copper, Cobalt, Nickel Metals from Low grade Tailing Resources
Copper, nickel and cobalt metals are such valuable elements in industrial tailing resources which separated from copper, nickel, cobalt and iron low grade solutions by hydrometallurgical routes. These strategic metals have several applications in different industries. The aim of this research is to separate and recover by product valuable metals from low grade tailing solutions by bio hydrometallurgical process and nickel latterite resources. The results of chemical characterization investigations indicated that copper, cobalt and nickel are the most promising metals that that have the ability to further processing studies. At first, the investigations and analysis of copper separation process by solvent extraction route were conducted using Chemorex CP-150 oxime base extractant. Therefore at first step, to evaluate the appropriate contact time of aqueous and organic phases, some kinetic experiments were performed at time intervals of 0.5, 2,4,8,10,12 and 16 min. The results of kinetic studies indicated that the suitable contact time for copper extraction experiments was 2 min. In the next step, extraction experiments were done based on a full factorial 2 3 full factorial design of experiments. The purpose of these experiments is to determine optimum levels of parameters on copper extraction while co-extraction of other metal ions is the lowest. The results of these experiments showed that best conditions of copper extraction using Chemorex CP-150 as an organic solvent were pH of 2.3, A:O ratio of 1:1 and low concentration levels of solution 0.5 g/L copper, 0.25 g/L nickel, 0.125 g/L and 0.1 g/L iron. In this regard, in order to further investigation of copper, solvent extraction capability and evaluate effective parameters such as extractant concentration, solution pH, phase ratio, initial solution concentration on optimum copper extraction and also extraction isotherms containing copper counter- current extraction using solvent extraction method , further experiments were done. It is interfered that under conditions of 10% (v/v) extractant, 0.6 g/L solution, A:O ratio of 2:1, 2 min contact time, two extraction stages were sufficient to achieve %99.9 copper extraction. According to obtained conditions, last experiments were performed on the real bioleach solutions. Due to the presence of metal impurities especially iron in bio hydrometallurgical process, iron removal was done using ammoniojarosite process before copper extraction. After that the copper solvent extraction and cobalt, nickel separation were conducted using hydroxide and sulfide precipitation processes. The results of precipitation indicated that under conditions pH of (8.5-9), sulfide to metal molar ratio of 1.8, temperature of 50°C and 30 min detention time, %96.13 nickel and %92.04 cobalt were removed. Also low grade latterite resources were examined. After leaching process, the nickel recovery was obtained %98.78 and about %99.62 nickel and %99.43 cobalt were removed by sulfide precipitation under the conditions pH of (8.5-9), sulfide to metal molar ratio of 1.8, temperature of 50°C and 30 min detention time. It is suggested that investigation synergism effect of other extractants on copper extraction, cobalt, nickel separation using organic extractants namely Cyanex 272 and versatic acid, and also air assisted solvent extraction process can be investigated.
فلزات مس، نیکل، کبالت از جمله عناصر با ارزش موجود در منایع دور ریز باطله های صنایع هستند که در فرآوری هیدرومتالوژیکی منابع غلظت پایین از جریان محلول های حاوی مس، نیکل، کبالت و آهن جداسازی می گردند. این فلزات استراتژیک کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. هدف از انجام این تحقیق، جداسازی و بازیابی فلزات جانبی از محلول های دور ریز کم عیار و غلظت پایین بدست آمده از فرآیند بیوهیدرومتالوژی و منابع لاتریتی کم عیار نیکل دار است. نتایج بررسی های خصوصیت سنجی شیمیایی نشان داد که فلزات مس، کبالت و نیکل با ارزش ترین عناصر موجود در این محلول ها می باشند که قابلیت بررسی و مطالعه بیشتر دارند. جهت انجام مطالعات و آزمایش های اولیه ، محلول های ساختگی شبیه سازی شده با ترکیب مشابه محلول های دور ریز بیولیچینگ با انحلال نمک های سولفاتی مربوط به هر فلز در آب مقطر تهیه شدند. در ابتدا به بررسی و تحلیل فرآیند جداسازی مس از محلول با روش استخراج با حلال با استخراج کننده Chemprex CP-150 بر پایه اکسیم پرداخته شد. لذا در قدم اول به منظوریافتن زمان تماس مناسب فازهای آبی و آلی ، یک سری آزمایش های سینتیکی در فواصل زمانی 5/0، 2، 4، 8، 10 ،12و 16 دقیقه صورت پذیرفت. با بررسی نتایج به دست آمده از مطالعات سینتیکی مشخص شد که زمان تماس مناسب جهت انجام آزمایش های مربوط به استخراج مس 2 دقیقه می باشد. در مرحله بعدی، آزمایش های استخراج بر اساس طرح آزمایشی فاکتوریلی کامل هشت آزمایشی انجام شد. هدف از انجام این آزمایش ها یافتن پارامترهای بهینه براستخراج مس با کمترین میزان هم استخراجی یون های فلزی همراه می باشد. با انجام این آزمایش ها و تحلیل نتایج حاصل از آن ها مشخص شد که بهترین شرایط برای استخراج مس با استفاده از حلال آلی Chemorex CP-150، در pH برابر 3/2 ، نسبت A:O برابر 1:1 بر محلول های شامل g/L 5/0 مس، ، g/L 25/0 نیکل، g/L 125/0 کبالت و g/L 1/0 آهن می باشد. در این راستا، به منظور بررسی بیشتر قابلیت استخراج حلالی فلز با ارزش مس و بررسی پارامترهای موثر از قبیل غلظت استخراج کننده، pH محلول، نسبت فازی، غلظت محلول اولیه بر استخراج بهینه مس و همچنین ایزوترم های استخراج شامل استخراج متقابل مس با استفاده از روش استخراج حلالی، آزمایش های تکمیلی صورت پذیرفت. از نتایج حاصل استنباط شد که تحت شرایط 10% (v/v) استخراج کننده، 6/0گرم بر لیتر محلول، نسبت فاز آبی به آلی برابر 2:1 ، 2 دقیقه زمان ماند، تعداد دو مرحله استخراج برای رسیدن به میزان 90/99 % استخراج مس مورد نیاز است. به دلیل حضور ناخالصی های فلزی دیگر به ویژه آهن در فرآیند بیوهیدرومتالوژی، قبل از استخراج مس به حذف آهن با روش ترسیب جاروسیتی آمونیاکی پرداخته شد. در ادامه به استخراج مس با روش استخراج حلالی تحت شرایط بهینه بدست آمده و سپس جداسازی نیکل و کبالت با روش ترسیب هیدروکسیدی و سولفیدی پرداخته شد. نتایج حاصل از فرآیند ترسیب نشان داد که تحت شرایط pH برابر (9- 5/8) و نسبت سولفید به فلز برابر 8/1برابر، دمای C°50 و مدت زمان 30 دقیقه ، در حدود 13/96% نیکل و 04/92% کبالت با این روش حذف شدند. در ادامه محلول غلظت پایین حاصل از لیچینگ لاتریت های کم عیار نیز مورد تحلیل قرار گرفت. پس از فرآیند لیچینگ و بازیابی نیکل برابر 87/98% ، مقدار آهن موجود درمحلول تحت فرآیند ترسیب جاروسیتی به میزان 92/99% حذف و تحت ترسیب سولفیدی در شرایط pH برابر (9- 5/8)و نسبت سولفید به فلز برابر 8/1برابر، دمای C °50 و مدت زمان 30 دقیقه 62/99% نیکل و 43/99% کبالت حذف شد. پیشنهاد می گردد در استخراج مس از استخراج کننده های دیگر بر پایه اکسیم و بررسی خاصیت سینرجیسمی آن ها و برای جداسازی نیکل و کبالت از استخراج کننده های آلی نظیر Cyanex 272 و ورساتیک اسید با روش استخراج با حلال در واحد ناپیوسته و هم چنین واحدهای مخلوط کننده- ته نشین کننده استفاده شود. علاوه بر آن می توان فرآیند استخراج با حلال را به کمک حباب های هوا نیز مورد بررسی قرار داد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی