مقاله 25 : لیچینگ

hamid96

عضو جدید
مقدمه:
- كليات روش هاي توليد مس:
روش هاي توليد مس از سنگ معدن در صنعت، شامل دو روش عمده پيرومتالورژي و هيدرومتالورژي مي باشد. روش پيرومتالورژي شامل مراحل استخراج كانسنگ، پرعياركردن، ذوب و ريخته گري اند و در نهايت پالايش الكتروليزي و دستيابي به مس خالص مي باشد. روش هيدرومتالورژي شامل مراحل استخراج كانسنگ، خردابش ،آگلومراسيون ، انحلال و پالايش است.
- هيدرومتالورژي و ضرورت آن:
امروزه جهت گيري و رويكرد صنعت توليد مس به سوي روش هاي هيدرومتالورژي مي باشد. اين امر با توجه هزينه هاي سنگين مواد اوليه، سرمايه گذاري بالا ، نيروي انساني و وجود مشكلاتي نظير آلودگيهاي زيست محيطي، مصرف بالاي انرژي و عدم امكان استفاده مجدد از مواد مصرفي، روز به روز از اهميت بيشتري برخوردار مي گردد.
تحولات و پيشرفت اين رشته در صنعت متالورژي استخراجي، ناشي از سازگاري بيشتر اين روش با محيط زيست و مصرف كمتر انرژي مي باشد كه گسترش آن مرهون كشف و ساخت حلال ها و رزينهاي آلي انتخابي و كاربرد ميكروارگانيسم ها بوده است. آمار و اطلاعات گزارش شده نشان ميدهد كه با پيشرفت و توسعه فرآيندهاي هيدرومتالورژي در سال هاي اخير، روند افزايش توليد مس و ساير فلزات پايه از اين روش افزايش چشمگيري داشته است. به طوري كه سهم توليد مس به كمك روش هيدرومتالورژي، از 15 درصد در سال 1998 به 20 درصد در سال 2003 افزايش يافته است و بررسي ها و پيش بيني هاي انجام شده توسط سازمان هاي معتبر بين المللي حاكي از استمرار روند صعودي توليد هيدرومتالورژي و كاهش توليد به روش پيرومتالورژي در سالهاي آينده ميباشد.
- روش هيدرومتالورژي:
در روش هيدرومتالورژي، كانسنگ هاي معدني پس از استخراج از معدن تحت عمليات خردايش و آگلومراسيون قرار گرفته و با انجام عمليات انحلال (ليچينگ ) بر روي آن، محلول حاوي عنصر معدني حاصل ميشود. در ادامه فلز مس از اين محلول به كمك فرآيند هاي پالايش (جدايش با حلال يا تبادل يوني و الكترووينينگ) استحصال مي گردد. روش هاي انحلال عموماً به دو دسته اصلي انحلال بدون كمك ميكروارگانيسم و انحلال به كمك ميكروارگانيسم ها قابل تفكيك ميباشد.
در طي فرآيند ليچينگ، كانسنگ حاوي كاني هاي عناصر (مانند مس) قابل حل توسط يك عامل شيميايي (مانند اسيد سولفوريك)، با قرار گرفتن در مجاورت محلول آبي حاوي اين عامل در شرايط شيميايي و فيزيكي مناسب، دچار انحلال شده و عناصر مورد نظر در اثر اين انحلال به صورت يون درآمده و از آن جدا مي شوند. روش ليچينگ خود به انواع مختلف شامل ليچينگ توده اي ، ليچينگ درجا ، ليچينگ با همزن ، ليچينگ حوضچه اي و ليچينگ تحت فشار تقسيم مي گردد. در روش ليچينگ توده اي يا هيپ ليچينگ،كانسنگ به صورت توده اي در محلي انباشته شده و محلول حاوي عامل شيميايي از بالا بر روي آن ريخته ميشود تا در اثر جريان ثقل از ميان خلل و فرج موجود در توده كانسنگ عبور كرده و كاني مورد نظر را حل كند. در مورد كانسنگ مس، كانيهاي اصلي مسدار شامل كاني هاي اكسيدي (مانند مالاكيت يا كربنات مس و.....) و كاني هاي سولفيدي (مانند كالكوپيريت يا سولفيد مس و آهن و....) هستند.
در روش هيپ ليچينگ با پاشش محلول اسيد سولفوريك تحت شرايط شيميايي و فيزيكي مناسب، كاني هاي اكسيدي مس به راحتي حل ميشوند. ليكن در مورد كاني هاي سولفيدي اين فرآيند قدري پيچيده تر مي شود و اسيد به تنهايي امكان انحلال سريع اين كاني ها را ندارد. بنابراين از گذشته تاكنون كوشش هاي در اين راستا صورت گرفته است تا بتوان كاني هاي سولفيدي مس را به روش ليچينگ حل نمود كه اين تلاش ها منجر به ابداع روش هاي مختلفي از جمله بيوليچينگ گرديد.
- لیچینگ:
شستشو وخیساندن یک مخلوط در یک حلال برای جدا کردن انتخابی مواد محلول در آن(انحلال انتخابی)
- انتخاب حلال بستگی دارد به:
1)ترکیب شمیایی و ساختار سنگ معدن (یا کنستانتره) وکانی
2)هزینه
3)خورندگی
4)سمیت
5)قابلیت بازیابی
- به کارگیری حلال:
1) به تنهایی
2) همراه با مواد اکسیدکننده: هوا،اکسیژن ، پراکسید هیدروزن ، یون فریک و...
3)همراه مواد احیاکننده : یون فرو ،آهن فلزی ، ذرات کربن ، دی اکسید گوگردو...
معمول ترین عوامل لیچینگ اسیدها می باشند و اسید سولفوریک نیز به عنوان مهم ترین عامل لیچینگ مطرح است.
در این آزمایش تاثیر عوامل دما ، زمان و تلاطم بر سرعت انحلال اکسید مس در اسید سولفوریک مورد بررسی قرار گرفت .



-آزمایش:
مواد مورد نیاز:
آب مقطر، اسید سولفوریک و اکسید مس
وسایل مورد نیاز:
بشر، پیپت ، دستگاه حمام آب ، هم زن ، ترازو ، زمان سنج ، کاغذ صافی و قیف
روش انجام آزمایش:
ابتدا میزان 50cc آب مقطر داخل بشر ریخته شد و توسط پیپت میزان 2.7cc اسید سولفوریک به آن اضافه شد و سپس با افزودن آب مقطر آن به 100ccرسانده شد .سپس 1grاکسید مس وزن شده با ترازو با دقت 0.01grبه آن افزوده شد .تا اینجا روش انجام آزمایش برای بررسی پارامترهای موثر بر سرعت انحلال(دما ،زمان و تلاطم) ثابت بود.
برای بررسی دما و زمان :
دوازده نمونه طبق روش بیان شده آماده وسپس چهارتای آنهادر حمامی با دمایc 30ْ ،چهارتا در حمامی با دمایc 40ْ وچهارتای دیگر در حمامی با دمایc ْ60 قرار داده شدند و همزن با دور 200rpm در آنها قرار داده شد برای مدت زمان های 3 ،5 ،10 و15 دقیقه که پس از پایان زمان ها محلول ها با عبور ازصافی که با دقت 0.01gr وزن شده بود صاف شدند سپس به صافی ها زمان داده شد تا خشک شدند و پس از خشک شدن با دقت 0.01grوزن شدندو با بررسی وزن اکسید مس باقیمانده روی صافی به بررسی تاثیر عوامل دما وزمان بر سرعت انحلال پرداخته شد.
برای بررسی تلاطم:
چهار نمونه طبق روش بیان شده آماده شد سپس هر چهار نمونه در حمام هایی با دمایc 40ْ قرارداده شدند وهمزن در آن ها به ترتیب با سرعت های 40 ، 60 ، 100 و 200دور بر دقیقه برای 5 دقیقه قرار داده شد سپس محلول ها ها با عبور ازصافی که با دقت 0.01gr وزن شده بود صاف شدند سپس به صافی ها زمان داده شد تا خشک شدند و پس از خشک شدن با دقت 0.01grوزن شدندو با بررسی وزن اکسید مس باقیمانده روی صافی به بررسی تاثیر عامل تلاطم بر سرعت انحلال پرداخته شد.
محاسبات:
بازده لیچینگ ß
((w.-w)/w.)×100
w. ß وزن اولیه اکسید مس
w ß وزن اکسید مس باقیمانده روی صافی

نتایج:

نمودار1
نموذار2
پارامترهای ثابت در داده های نمودارهای 1و2 عبارتند از:
دور همزن:200rpm
نرمالیته اسید: 1N
جرم اکسید مس اولیه: 1gr

نمودار3
داده های ثابت در نمودار3 عبارتند از:
دما:c40ْ
زمان:5min
نرمالیته اسید:1N
جرم اکسید مس اولیه:1gr
با توجه به نمودارهای 1 و 2 نتیجه گیری شد که دما و زمان تاثیر قابل ملاحظه ای بر سرعت و میزان انحلال اکسید مس در اسید سولفوریک ندارند.
باتوجه به نمودار 3 نتیجه شد که با افزایش تلاطم میزان انحلال اکسید مس در اسید سولفوریک افزایش یافت.
خطاهای آزمایش:
1) هم دما نبودن محلول ساخته شده با دمای موردنظر وشروع آزمایش که باعث شد مخصوصا در زمان های کم نتایج دچار خطا باشد.
2)انجام آزمایش ها فقط برای یک بار نیزخود باعث خطا در آزمایش بود.

نتیجه گیری کلی:
1)دما تاثیر قابل ملاحظه ای بر بازده لیچینگ نداشت در نتیجه می توان دما را دمای محیط در نظر گرفت که باعث کاهش هزینه ها نیز می شود.
2)زمان نیز تاثیر چندانی بر بازده لیچینگ نداشت در نتیجه برای افزایش سرعت کار می توان زمان را نیز زیا بالا نبرد.
3)تلاطم که توسط همزن ایجاد می شد تاثیر مستقیم بر بازده لیچینگ داشت به طوری که با افزایش تلاطم به عنوان مثال از 40rpmبه 200rpmبازده لیچینگ از34%به58% افزایش یافت.
البته باید توجه کرد تلاطم هم تا حدی برای افزایش بازده لیچینگ مناسب اسب چون هم با افزایش تلاطم هزینه ها افزایش می یابد و هم محلول هم تا حدی قابلیت حل کردن جزء حل شونده را در خود دارد وپس از آن هر چه هم تلاطم بالا رود تاثیری نخواهد داشت که البته در این آزمایش به آن تلاطم نرسیدیم.
 

Similar threads

بالا