SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian,Mohammad Hosein Fathi,Eskandar Keshavarz alamdari
مهدي احمديان (استاد راهنما) محمدحسين فتحي (استاد راهنما) اسکندر کشاورز علمداري (استاد مشاور)
STUDENT
Maedeh Taghva
مائده تقوي
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
چکيده استخراج فلز موليبدن به دليل و کاربرد آن در صنايع مختلف، اهميت خاصي دارد. از آنجا که منابع موليبدن محدود و کم عيار ميباشند از روش هاي هيدرومتالورژي ميتوان براي استخراج آن کمک گرفت. يکي از فرايندهاي مهم هيدرومتالورژيکي در استخراج فلزات نادر استخراج حلالي ميباشد. اين فرايند براي برخي فلزات نادر نظير اورانيوم و پالاديوم اصلي ترين روش استخراج و براي فلزاتي ديگر مانند مس ونيکل نيز کاربرد دارد. در استخراج حلالي ابتدا يونهاي فلز مورد نظر توسط فاز آلي انتخاب شده و سپس درمرحله بازيابي فاز آلي بارارد شده در مرحله استخراج توسط حلال مناسب تخليه ميشود. اين فرايند به منظور تغليظ ، خالص سازي يا هردو مورد توجه ميباشد. فاز آلي مورد نظر در اين پژوهش، LIX984N ميباشد که بيشتر براي استخراج مس ونيکل مورد استفاده قرار گرفته است و نتايج مطلوبي در استخراج و بازيابي اين فلزات گزارش شده است. اين فاز آلي از قدرت استخراج وانتخاب کنندگي بالايي برخوردار است. در پژوهش حاضر در ابتدا براي بهبود استخراج و کاهش ويسکوزيته، فاز آلي LIX984N را با رقيق کننده کروزن(نفت سفيد) به غلظت هاي مورد نظر رسانده شد. سپس پارامترهاي ترموديناميکي شامل pH، غلظت فاز آلي، دما و آنتالپي در مرحله استخراج، همچنين نمودار مک کيب استخراج و در مرحله بازيابي عوامل مختلف بازيابي و غلظت آنها مورد بررسي قرار گرفته شد. در مرحله استخراج، مقادير pH در محدوده2/0- تا 3 انتخاب شد. نتايج نشان داد با افزايش pH در محدوده 2/0- تا 5/0 درصد استخراج افزايش يافته و مقدار بهينه استخراج در محدوده 5/0 تا 2 بدست آمد، در اين محدوده، مقدار استخراج به 90% ميرسد و در نهايت با افزايش pH از 2 تا 3 استخراج کاهش مييابد. علاوه بر اين غلظت فاز آلي از 5 تا 30 % حجمي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاکي از آن است که با افزايش غلظت فاز آلي تا غلظت 10% حجمي، استخراج افزايش يافته و با افزايش بيشتر غلظت، تغييرات محسوسي در استخراج صورت نميگيرد. جهت بررسي تاثير دما، تغييرات دماهاي 30 تا 60 درجه سانتيگراد بر درصد استخراج مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از بررسي تغييرات دما نشان مي دهد که با افزايش دما استخراج افزايش يافته و بيشترين حد آن به 96% ميرسد. علاوه بر اين، با توجه به تغييرات دما، آنتالپي محاسبه شده 1/60 کيلوژول بر مول ميباشدکه نشان دهنده گرماگير بودن واکنش استخراج موليبدن ميباشد. براي بررسي تعداد مراحل استخراج، نمودار مک کيب در شرايط دماي ثابت 30 درجه سانتيگراد و نسبت فاز آلي به آبي 1:1 رسم شد. با بررسي نمودار مک کيب رسم شده، دو مرحله براي استخراج کامل موليبدن با LIX984N پيش بيني شد. در مرحله بازيابي موليبدن، تاثيرعوامل مختلف نظير آمونيوم، کربنات آمونيوم و کلريد آمونيوم و همچنين تاثير تغييرات غلظت آنها بر بازيابي بررسي شد. در بين اين عوامل، مخلوط آمونيوم وکربنات آمونيوم با غلظت 5/2 مولار، بيشترين مقدار بازيابي تا حد 85% ، حاصل شد. درنتيجه شرايط استخراج بهينه با مقادير pH حدود 5/0 تا 2 حاصل ميشود و در دومرحله استخراج موليبدن کامل شد. براي بازيابي فاز آلي مخلوط آمونيوم و کربنات آمونيوم مناسب ميباشد.