توصيفگر ها :
پيرومتالورژي , هيدرومتالورژي , استخراج حلال مس , استخراج كننده آلي , ماندگي فاز آلي در آبي , امولسيون , فرآيند شناورسازي گاز , بستر ادغام اليافي
چكيده فارسي :
در عمليات استخراج حلال مس، محلول حاصل از فروشويي در تماس با يك ماده استخراج كننده بسيار انتخاب پذير قرار مي گيرد كه مس را از طريق فرآيند تبادل يوني از ناخالصي ها جدا مي كند. ماده استخراج كننده آلي يك جزء اساسي در فرآيند استخراج حلال است و به طور كلي بالاترين عنصر هزينه بر در يك كارخانه صنعتي است و به حداقل رساندن هدر رفت اين معرف يك موضوع مهم است. يكي از دلايل از بين رفتن فاز آلي در يك واحد استخراج حلال، ماندگي فاز آلي در فاز آبي است. فاز آبي مقدار قابل توجهي از فاز آلي را در خود نگه مي دارد از اين رو باعث ايجاد امولسيون روغن در آب مي شود و اين امر موجب از دست دادن استخراج كننده آلي مي شود. تشكيل اين امولسون نه تنها باعث از بين رفتن استخراج كننده آلي مي شود بلكه موجب ايجاد مشكلات عملياتي در فرآيند فروشويي مي شود كه بر بازده كلي عمليات اثر منفي مي گذارد از قبيل: از بين رفتن تخلخل و نفوذ پذيري در توده ها و همچنين بسته شدن سيستم آبياري. از طرفي گسترش بيش اندازه صنايع در سراسر دنيا عليرغم اين كه داراي جنبه هاي مثبت فراواني است، آلودگي هاي زيادي را نيز به محيط زيست وارد مي كند كه مورد توجه مسئولان محيط زيست كشور ها قرار گرفته است. ورود اين امولسيون هاي روغني در پساب ها سبب بروز مسائل و عوارض متعددي مانند آلودگي منابع آبي و محيط زيست مي گردد. نشت و تراوش اين روغن ها در پساب هاي صنعتي و خانگي يكي از آلاينده هاي بسيار مضر و خطرناك زيست محيطي به شمار مي آيد. بنابراين انجام فرآيند هاي جداسازي براي امولسيون هايي كه به صورت پيوسته در فرآيند توليد فلز مس به روش هيدرومتالورژي ايجاد مي شود امري ضروري است، زيرا ضمن آلودگي محيط زيست باعث كاهش راندمان كلي فرآيند توليد و از بين رفتن ماده استخراج كننده كه ارزشمند است، مي شود. از اين رو در اين پژوهش تأثير پارامتر هاي عملياتي فرآيند استخراج حلال نظير: سرعت اختلاط فاز ها، زمان اختلاط، زمان جدايش فازي، دما، نوع استخراج كننده، درصد استخراج كننده، غلظت اوليه مس، غلظت اوليه آهن (III) و pH بر ميزان ماندگي فاز آلي در آبي مورد بررسي قرار گرفته است. در بين روش هاي موجود براي جداسازي امولسيون ها، در اين مطالعه از دو روش شناورسازي هوا و بستر ادغام به منظور جداسازي فاز آلي پراكنده از فاز پيوسته آبي استفاده شده است، چرا كه روش شناورسازي يكي از روش هاي جداسازي امولسيون هاي پايدار است كه به طور معمول براي امولسيون هاي پايدار روغن در آب مورد استفاده قرار مي گيرد و در حال حاضر كاربرد صنعتي نيز دارد. در اين روش با استفاده از هوا، حباب هايي را وارد فاز مايع مي شود. حباب هاي ايجاد شده از ميان فاز آبي آلوده عبور كرده و در نهايت حباب هاي هوا به ذرات معلق مي چسبد. با افزايش اختلاف چگالي بين توده روغن – هوا و آب، ذرات روغن سبك تر به نظر مي رسند و اين ويژگي باعث افزايش نيروي شناورسازي شده، بنابراين روغن سريع تر بالا مي رود و امكان جداسازي سريع تر را فراهم مي كند. همچنين استفاده از بستر ادغام اليافي به عنوان يك روش مؤثر و ارزان قيمت براي جداسازي امولسيون مورد نظر مورد بررسي قرار گرفته است. در واقع به واسطه بستر هاي ادغام قطرات موجود در امولسيون طي فرآيند ادغام بزرگتر شده و سپس بر اساس قانون استوكس جداسازي قطرات بزرگ شده راحت تر صورت مي گيرد. روش هاي شناورسازي هوا و بستر ادغام ضمن جداسازي فاز آلي از فاز آبي موجب تخريب ماده ارزشمند آلي نمي شوند و امكان استفاده مجدد از آن را نيز فراهم مي كنند، از طرفي مصرف انرژي در اين فرآيند ها مطلوب بوده و صرفه اقتصادي دارد.
نتايج حاصل از انجام اين پژوهش نشان مي دهد كه پارامتر هاي عملياتي فرآيند استخراج حلال مس ضمن تأثير زيادي كه بر ماندگي فاز آلي در آبي دارد بر ميزان استخراج مس نيز مؤثر است، در واقع با تغيير مقادير پارامتر هاي عملياتي ميزان ماندگي فاز از ppm 35 تا ppm 58 و همچنين ميزان استخراج مس از 57 درصد تا 88 درصد متغير بوده است. علاوه بر اين استفاده از فرآيند شناورسازي گاز تا 40 درصد و به كار گيري بستر ادغام اليافي تا 45 درصد موجب جداسازي فاز آلي امولسيون شده در فاز آبي شده است.
چكيده انگليسي :
The formation of this emulsion not only destroys the organic extractant but also causes operational problems in the leaching process that negatively affects the overall efficiency of the operation, such as: loss of porosity and permeability in the masses, as well as closure Irrigation system. On the other hand, the over-expansion of industries around the world, despite having many positive aspects, also brings a lot of pollution to the environment, which has been considered by the environmental officials of the countries. The entry of these oil emulsions into the effluents causes many problems and complications such as pollution of water resources and the environment. Leakage of these oils in industrial and domestic effluents is one of the most harmful and dangerous environmental pollutants. Therefore, separation processes are necessary for emulsions that are continuously produced in the process of copper metal production by hydrometallurgical method, because while polluting the environment, it reduces the overall efficiency of the production process and the loss of valuable extractive material. Therefore, in this study, the effect of operational parameters of solvent extraction process on the entrainment organic phase in water has been investigated, which are: stirring rate, mixing time, phase separation time, temperature, extractant type, extractant percentage, initial copper concentration, initial iron (III) concentration and pH The persistence of the organic phase in water has been investigated. Among the existing methods for separating emulsions, in this study, two methods of air flotation and coalescence bed have been used to separate the dispersed organic phase from the continuous aqueous phase, because the flotation method is one of the methods for separating stable emulsions. It is commonly used for stable oil-in-water emulsions and is currently used in industry. In this method, using air, bubbles enter the liquid phase. The bubbles are created by passing through the polluted aqueous phase, and eventually the air bubbles stick to the suspended particles. As the density difference between the oil-air and water masses increases, the oil particles appear lighter, and this property increases the buoyancy force, so the oil rises faster and allows for faster separation. The use of fibrous coalescence bed as an effective and inexpensive method to separate the emulsion has also been investigated. In fact, due to the coalescence bed, the droplets in the emulsion become larger during the merging process and then, according to Stokes' law, the separation of the enlarged droplets is easier. Air flotation and coalescence bed methods, while separating the organic phase from the aqueous phase, do not destroy the valuable organic matter and provide the possibility of reusing it. On the other hand, energy consumption in these processes is desirable and economical.
The results of this study show that the operational parameters of the copper solvent extraction process, in addition to having a great effect on the entrainment of the organic phase in water phase, is also effective on the amount of copper extraction. In fact, by changing the values of operational parameters, the phase entrainment has varied from 35 ppm to 58 ppm and also the amount of copper extraction has varied from 57% to 88%. In addition, the use of gas flotation process up to 40% and the use of fiber integration bed up to 45% has caused the separation of the emulsified organic phase in the aqueous phase.
