Skip to main content
SUPERVISOR
Ali Ahmadi ameleh,Seyed mohamad raouf Hosseini
علي احمدي عامله (استاد راهنما) سيدمحمدرئوف حسيني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Rabbani
محسن رباني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Investigating the removal of prohibitive precipitates in coal desulfurization by Heap Bioleaching
The formation of inhibitor precipitations is the biggest operation issue during heap bioleaching process that due to increasing concentration of produced cations and anions that during dissolution process is generated and is caused decreasing permeability in system and inactivation of ores surface. Due to oxidation iron and sulfur and dissolution of sulfide ores, the effluent from process typically has a considerable amount of ferric and sulfate ions that will be accumulated and the concentration will be raised to critical amounts by passing time. By circulation of these ions in heap, precipitates such as jarosite, sulfate calcium and elemental sulfur on the particle surface are formed that they may cuase reducing biooxidation rate and process efficiency. Furthermore, the objective of this research was controlling the amount of aqueous iron and sulfate with jarosite and gypsum and additionally determination optimized condition for removing the foregoing ions from solution of biodesulfurization of coal. In this way, the solution of biodesulfurization of coal by using moderate thermophilic and acidophilic oxidizing iron and sulfur microorganisms such as acidithiubacillus caldus, Leptospirillum ferriphilum, Sulfobacillus thermosulfidooxans and ferriphilum was used. Then formation of precipitation of jarosite and sulfate calcium for removing iron and sulfate ions has been carried out. Initially, biodesulfurization in Erlenmeyer flasks with 200 cc Norris culture medium, at 15% inoculum (v/v) and 15% density pulp (W/v) has performed. For microorganism adaptation with coal the flasks were agitated at 45 o C, 150rpm and pH=1/5-1/8. Afterward, for preparing main solution, the biodesulfurziration of high-sulfur coal from Tabas mine (contains 4/6% sulfur) in a 50-L stirred bioreactor with a rotational speed 180 rpm in a with industrial culture medium has done. After 60 days and by separating solid from liquid and analyzing, it was found that the concentration of ferric ions was 2900mg/L and sulfate ions was 12800mg/L. After solid-liquid separation, for precipitating Ammoniom jarosite, the solution of biodesulfurization of coal was used. For this purpose, parameters such as temperature, time, amount of seed and Ammonia to iron molar ratio was investigated by using a response-surface test design. Finally, it was found that in determinate optimized conditions by software at 95 o C, 2/5 hours, Ammonia to iron molar ratio 0/8 and 40g/L seeds, final elimination of iron ions 98.5% was achieved. By increasing temperature from 85 o C to 95 o C and time from 2 to 6 hours, the rate of removing of iron ions from 88% to 98% was increased. By conducting elimination of sulfate ions process by precipitation of sulfate calcium under different determinate conditions of temperature, time, amount of seeds and pH in test plant, it was found that according to offered optimized conditions by software contains 90 o C, 2 hours, pH=3 and 50g/L seed, final elimination of sulfate ions 71% was achieved. For instance, when pH was increased from 1/5 to 3 and temperature was increased from 60 o C to 90 o C, final removed sulfate ions was increasing sharply from 30% to 70%. Finally, during two process of precipitation Ammoniom jarosite and sulfate calcium, approximately 99% ferric ions and 87.2% sulfate ions was eliminated and sulfate concentration reduced from 12800 mg/L to 1640 mg/L.
تشکيل رسوبات ثانويه بازدارنده يکي از مشکلات مهم عملياتي در حين فرآيند هيپ بيوليچينگ است که درنتيجه افزايش غلظت کاتيون‌ها و آنيون‌هاي توليدشده در فرآيند انحلال ايجاد مي‌شود و موجب کاهش نفوذپذيري در سيستم و غيرفعال کردن سطح کاني‌ها مي‌شود. به علت اکسيداسيون آهن و گوگرد و انحلال کاني هاي سولفيدي ، محلول خروجي از فرآيند داراي مقادير قابل‌توجهي از يون هاي آهن فريک و سولفات است که باگذشت زمان انباشته و غلظت آن به مقادير بحراني مي‌رسد. با بازگشت اين يون ها به محيط هيپ، رسوباتي مانند جاروسيت، سولفات کلسيم و گوگرد عنصري بر روي سطح ذرات تشکيل مي شود که کاهش نرخ بيواکسيداسيون و کارايي فرآيند را در بردارد. لذا اين تحقيق باهدف کنترل مقدار آهن و سولفات محلول با فرآيندهاي جاروسيت و ژيپس و نيز تعيين شرايط بهينه براي حذف يون‌هاي مذکور از محلول بيوسولفورزدايي زغال‌سنگ انجام شد. در اين راستا از محلول خروجي از بيوسولفورزدايي زغال سنگ به‌وسيله ميکروارگانيسم هاي ترموفيل معتدل و اسيددوست اکسيدکننده گوگرد و آهن که شامل چهار گونه اسيديتيوباسيلوس کالدوس، لپتوسپيريليوم فريفيليوم، سولفوباسيلوس ترموسولفيدوکسيدان و فروپلاسما است، استفاده‌شده است. سپس از طريق فرآيند ترسيب جاروسيت و سولفات کلسيم اقدام به حذف يون آهن و سولفات شد. در ابتدا فرآيند بيوسولفورزدايي در ارلن مايرهاي با حجم 200 ميلي ليتر، درصد تلقيح %15 (حجمي/حجمي) و دانسيته پالپ %15 (حجمي/وزني) در دماي o C 45، دورهمزني 150 دور بر دقيقه و8/1-5/1 pH= در محيط کشت نوريس آزمايشگاهي ميکروارگانيسم ها با زغال سنگ سازگار انجام شد. سپس به‌منظور تهيه محلول اصلي، زغال سنگ پرپيريت طبس (محتواي سولفور 6/4%) در بيورآکتور همزن دار 50 ليتري با شرايط با دور همزني 180 دور بر دقيقه در محيط کشت صنعتي تحت بيوسولفورزدايي قرار گرفت. پس از 60 روز با جدايش جامد از مايع و انجام آناليز مشخص شد که غلظت يون فريک mg/L2900 و يون سولفات mg/L12800 بود.پس از جدايش جامد از مايع، محلول حاصل از بيوسولفورزدايي زغال‌سنگ تحت فرآيند ترسيب آمونياجاروسيت قرار گرفت. براي اين منظور با استفاده از يک طرح آزمايشي سطح – پاسخ تأثير پارامترهاي مختلف زمان، دما، مقدار هسته و نسبت مولي آمونياک به آهن بررسي شد. درنهايت مشخص شد که حذف يون آهن در شرايط بهينه تعيين‌شده توسط نرم‌افزار در دماي o C 95، زمان 5/2 ساعت، نسبت مولي آمونياک به آهن 8/0 و مقدار هسته g/L40، 5%/98 است. غلظت يون سولفات نيز به mg/L5800 کاهش يافته است. محلول خروجي از اين فرآيند تحت شرايط بهينه داراي mg/L5800 سولفات و mg/L110 يون آهن است. با انجام فرايند حذف يون سولفات به‌وسيله ترسيب سولفات کلسيم تحت شرايط مختلف دما، زمان، مقدار هسته و pH تعيين‌شده در طرح آزمايشي مشخص شد که مطابق با شرايط بهينه ارائه‌شده توسط نرم افزار دماي o C 90، زمان 2 ساعت، 3 pH= و مقدار هسته g/L50، مقدار حذف يون سولفات %71 است. همچنين از آناليزXRD و تصاوير SEM و EDS جهت بررسي و آناليز رسوبات تشکيل شده در هر يک از فرآيندهاي حذف يون فريک و سولفات استفاده شد. درنهايت در طي دو فرآيند ترسيب آمونياجاروسيت و سولفات کلسيم، مقدار % 99 يون فريک و %2/87 يون سولفات حذف شده است و غلظت آن از mg/L12800 به mg/L1640 کاهش يافته است

ارتقاء امنیت وب با وف بومی