02 شهریور 1394 منتشرشده در مقالات نوشته شده توسط 

بازیابی گرد و غبار کوره قوس الکتریک توسط فرآیندهای هیدرومتالورژیکی

این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)

همانطور که در بخش گرد و غبار کوره قوس الکتریک گفته شد روشهای بازیابی عناصر ارزشمند از EAFD به دو دسته هیدرو و پیرومتالورژیکی تقسیم بندی می­شوند. در این قسمت تعدادی از فرآیندهای هیدرومتالورژیکی را بررسی می­کنیم.

EAFD در محیط های مختلفی مورد لیچینگ قرار گرفته است. Caravaca و همکارانش پی بردند که لیچینگ اسیدی تحت فشار اتمسفر و دمای اتاق بطور کامل آهن و روی را حل می­کند اما سدیم هیدروکسید و نمکهای آمونیوم (محیطهای بازی لیچینگ) واکنشگرهایی هستند که بطور انتخابگر روی را حل می­کنند. Dreisinger نشان داد که در مقیاس­های صنعتی سدیم هیدروکسید موثرترین واکنشگر جهت انحلال انتخابی روی است. Barrera اثبات کرد که لیچینگ اسیدی تحت التراسونیک در HCl و H2SO4 باعث افزایش لیچینگ انتخابی روی می­شود.

همانطور که در بخش گرد و غبار کوره قوس الکتریک گفته شد روشهای بازیابی عناصر ارزشمند از EAFD به دو دسته هیدرو و پیرومتالورژیکی تقسیم بندی می­شوند. در این قسمت تعدادی از فرآیندهای هیدرومتالورژیکی را بررسی می­کنیم.

EAFD در محیط های مختلفی مورد لیچینگ قرار گرفته است. Caravaca و همکارانش پی بردند که لیچینگ اسیدی تحت فشار اتمسفر و دمای اتاق بطور کامل آهن و روی را حل می­کند اما سدیم هیدروکسید و نمکهای آمونیوم (محیطهای بازی لیچینگ) واکنشگرهایی هستند که بطور انتخابگر روی را حل می­کنند. Dreisinger نشان داد که در مقیاس­های صنعتی سدیم هیدروکسید موثرترین واکنشگر جهت انحلال انتخابی روی است. Barrera اثبات کرد که لیچینگ اسیدی تحت التراسونیک در HCl و H2SO4 باعث افزایش لیچینگ انتخابی روی می­شود.

لیچینگ EAFD در اسید سولفوریک بسیار مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج خوبی بدست آمده است. به عنوان مثال تحقیقات موسسه Warren Spring Laboratory در انگلیس نشان داد که در pH=2 و دمای 90 درجه بازیابی روی 85 تا 90٪ و در pH=3-4 بازیابی روی 80٪ بوده است. مشکل اصلی در مرحله فیلتراسیون حضور آهن (20-22 گرم بر لیتر) در محلول بوده است.

محیط دیگری که برای یازیابی روی از EAFD مورد استفاده قرار می­گیرد سدیم هیدروکسید است. عملیات لیچینگ جهت بازیابی سرب و روی در دمای 95 درجه با غلظت 6-12 مولار سدیم هیدروکسید به مدت 1-2 ساعت انجام شد. بعد از بازیابی سرب از محلول روی در اسکیل نیمه صنعتی بازیابی شد. این عملیات وقتی اقتصادی می­شود که میزان روی موجود در EAFD بیشتر از 20 درصد باشد. این فرآیند به مدت کوتاهی در سال 1986 در فرانسه انجام می­شد.

فرآیندهای هیدرو متالورژیکی بازدهی بالایی دارند اما اکثرا نمی­توانند روی را بصورت کامل بازیابی کنند و نیاز به فرآیندهای تکمیلی دیگری دارند.

1-روش اول

این روش بیشتر وقتی انجام می­شود که میزان هالوژنها مثل فلوئور یا کلر در EAFD زیاد باشد. همانطور که می­دانیم باید در مواد اولیه صنایع روی میزان این عناصر کم باشد (کلر کمتر از 0.05.% و فلوئور کمتر از 0.02%). در این روش ابتدا EAFD را بعد از جمع آوری از کوره EAF دانه بندی می­کنند. سپس چون مقدار هالوژنها بالاست (نمی­توان از اسید سولفوریک استفاده کرد)، عملیات لیچینگ توسط سدیم کربنات انجام می­­شود. چون بیشتر آهن بصورت Fe3O4 است، با جدایش مغناطیسی بخش زیادی از آهن از EAFD جدا شده و به عنوان آهن خام قابلیت استفاده را دارد. قسمت دیگر بعد از فیلتراسیون، با کک مخلوط شده و تحت شرایط Waelz قرار می­گیرد و نهایتا در صنایع روی و مس قابلیت کاربرد دارد.

2-روش دوم

در این روش ابتدا EAFD با آب در دمای 80 درجه به مدت 2 ساعت شسته شده تا مواد قابل حل در آب مثل NaCl, KCl حل شوند. سپس عملیات خشک شدن در دمای 175 درجه به مدت 15 ساعت انجام شده و بعد از آن با سدیم هیدروکسید به روش مکانیکی مخلوط شده و در دماهای پایین (350 تا 450 درجه) به مدت 30 تا 60 دقیقه مورد عملیات تشویه قرار می­گیرد. در این مرحله فریت روی موجود در EAFD به سدیم زینکات (sodium zincate (Na2ZnO2)) و آهن به اکسید آهن (Fe2O3) تبدیل می­شود. در ادامه عملیات لیچینگ توسط سدیم هیدروکسید رقیق شده در دمای 90 درجه به مدت 90 دقیقه انجام شده که هم ZnO و هم Na2ZnO2 قابل انحلال بوده در حالیکه هماتیت تقریبا نامحلول است. سپس با جدایش آنها از هم روی بازیابی شده (بازدهی 95%) و آهن در باقیمانده محلول لیچ می­ماند. بازیابی هر کدام از عناصر سرب، کادمیم و کروم به ترتیب 85، 89 و 37 درصد تخمین زده می­شود. اگر در مرحله تشویه از رطوبت استفاده نشود بازیابی سرب کاهش یافته (63%) اما بازیابی کروم می­تواند تا 81 درصد برسد. پس برای جدایش سرب یا دیگر فلزات موجود از احیاکننده­هایی مثل کربن استفاده می­شود و فرآیند در دمای 1000 درجه انجام می­شود. شمایی از فرآیند در زیر آمده است.

3- لیچینگ EAFD با سدیم هیدروکسید (بازی)

در حالت کلی دو نوع لیچینگ برای EAFD انجام می­شود. نوع اسیدی آن که از اسید سولفوریک استفاده می­شود چون در صورت استفاده از اسید آهن نیز به همراه روی حل می­شود، از لحاظ اقتصادی در اسکیل صنعتی قابل استفاده نیست. در نوع بازی (مثلا از سدیم هیدروکسید استفاده می­شود) درجه خلوص محلول بدست آمده نسبت به حالت اسیدی بیشتر است. ابتدا EAFD را با اکسیدهای Waelz مخلوط و سپس مورد لیچینگ قرار می­دهند. در پژوهشی که توسط Duman و همکارانش انجام شد، استخراج روی و سرب به ترتیب 78 و 80 درصد بوده است. در بعضی موارد ابتدا نمونه پیش­گرم شده (600-800 درجه) تا تجزیه فریت روی بهتر انجام شود. واکنش­های اصلی در لیچینگ سدیم هیدروکسید به شرح زیر است:

در حین لیچینگ سدیم، پتاسیم، کلر و فلوئور بطور کامل حل می­شوند. Na2SiO3 می­توان طبق واکنش زیر با استفاده از Ca(OH)2 به CaSiO3 تبدیل شود.

در صورتی که از پودر روی برای خالص سازی استفاده شود، واکنش­های زیر انجام می­شود.

و در انتها با الکترولیز می­توان روی خالص را بدست آورد.

قبل از لیچینگ با سدیم هیدروکسید، باید توسط آب شستشو داده شود تا عناصر سدیم، پتاسیم و کلسیم از محیط حذف شوند. آزمایشات نشان می­دهد با افزایش دمای آب حذف این عناصر بیشتر است و شرایط بهینه برای این مرحله عبارتست از: دمای 40 درجه به مدت 2 ساعت و سرعت 600rpm. حال شرایط بهینه برای لیچینگ EAFD با سدیم هیدروکسید عبارتست از: غلظت سدیم هیدروکسید 260 گرم بر لیتر، دما 80 درجه، زمان 30 دقیقه، مقدار جامد موجود در محلول 10% و سرعت 900rpm . در ادامه شمایی از فرآیند انجام شده نشان داده می­شود.

آخرین ویرایش در دوشنبه, 02 شهریور 1394 ساعت 07:12

ارتباط با ما

آدرس

ایران - تهران - دانشگاه علم و صنعت - دفتر مرکز پژوهش و فناوری علم و توسعه.

تلفن و فکس

77240664 - 021

021 - 77240667

ایمیل

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید