توصيفگر ها :
استخراج حلالي , موادآلي , كروزن , رافينيت , فلوتاسيون , طيفسنجي فرابنفش-مرئي , كربن آلي كل
چكيده فارسي :
يكي از مهمترين مراحل در فرآيند توليد هيدرومتالورژيكي مس، استخراج حلالي ميباشد كه به تغليظ محلول حاوي مس كمك ميكند. وجود مقادير اندكي از مواد آلي شامل استخراجكننده (Lix984N) و رقيقكننده (كروزن يا نفت سفيد)، كه در رافينيت برگشتي از فرآيند استخراج حلالي به دام افتادهاند، ميتواند در چرخه استحصال مس به روش هيپليچينگ مشكلاتي فني نظير آبگريز كردن سطوح ذرات، انسداد خلل و فرج ذرات تشكيل دهنده هيپ، محدود كردن انتقال اكسيژن به سطح واكنش و تاثير منفي روي فعاليت ميكروارگانيسمها ايجاد كند. حضور و بقاي مواد آلي در داخل هيپ علاوه بر آثار منفي زيستمحيطي، منجر به كاهش دسترسي اسيد به سطوح واكنش و كاهش بازدهي فرآيند مي گردد. در اين پژوهش، با هدف حذف يا كاهش اين مواد آلي از رافينيت به روش فلوتاسيون با تاكيد بر استفاده از نانوحبابها، مجموعهاي از آزمايشها طراحي و اجرا شد. اولين گام در اين پژوهش، شناسايي و تعيين مقدار ماده آلي موجود در محلول رافينيت بود، از طرفي علاوه بر مقدار كم ماده آلي در رافينيت، اين محلول اسيدي حاوي مقادير زيادي از يونهاي آهن، گوگرد مس و ساير عناصر است كه تشخيص و تفكيك مواد آلي را دشوار مي نمايد. بنابراين بهمنظور شناسايي و سنجش ميزان ماده آلي موجود در محلول، از روشهاي مختلفي مانند طيفسنجي فرابنفش–مرئي (UV-Vis)، آناليز كربن آلي كل(TOC)، آناليز ميزان اكسيژنخواهي شيميايي (COD) و روش تخميني وزنسنجي استفاده شد. در گام دوم به بررسي كارايي حذف ماده آلي از محلول رافينيت با استفاده از روش فلوتاسيون پرداخته شد. در اين راستا، آزمايشهايي با انواع مختلفي از سيستمهاي فلوتاسيون شامل فلوتاسيون مكانيكي به كمك دستگاه فلوتاسيون مدل دنور و فلوتاسيون بدون همزن مكانيكي، با استفاده از سلول ساخته شده در آزمايشگاه و كمك حبابها و ميكرو-نانوحبابها انجام گرفت. نتايج نشان داد كه فلوتاسيون به كمك سلول مكانيكي توانايي كاهش 50 درصد از مواد آلي محلول رافينيت را دارد كه اين كاهش در همان دقايق ابتدايي فرآيند فلوتاسيون رخ ميدهد و پس از آن به دليل اختلاط، مقدار ماده آلي روند افزايشي پيدا ميكند. فلوتاسيون به كمك نانوحبابها، در حالتي كه محلول در پمپ گردش نداشته باشد و اختلاط ايجاد نشود توانايي كاهش 58/33 درصد از ماده آلي را داشت، درحالي كه تزريق پيوسته ميكرو-نانوحبابها و گردش محلول در پمپ توانست در بهتوين حالت 54/17 درصد از ماده آلي محلول رافينيت را حذف كند. فلوتاسيون به كمك حبابهايي با ابعاد چند ميليمتر، بدون همزن مكانيكي، توانست در بهترين حالت 47/92 درصد از ميزان ماده آلي محلول را كاهش دهد.
چكيده انگليسي :
One of the most important stages in the hydrometallurgical production of copper is solvent extraction, which helps to concentrate the copper-containing solution. The presence of trace amounts of organic compounds including extractants (LIX984N) and diluents (kerosene or white spirit), entrained in the raffinate returned from the solvent extraction process, can cause several technical problems such as making particle surface hydrophobic, blocking pores and cracks of the particles constituting heap, limiting oxygen transfer towards the reaction surface and negative effect on microorganismsʹ activities. Existence and accumulation of organic matter in the heap other than creating environmental issues, hinders acid access to the reaction surface and reduces overall process yield. In this study, a series of flotation experiments with emphasis on application of nanobubbles were designed and conducted to eliminate or reduce the organic species from the raffinate. The first step in this research was to identify and quantify the organic material present in the raffinate solution. On the other hand, in addition to the low amount of organic material in the raffinate, this acidic solution contains high concentrations of iron, sulfur, copper, and other elements, which makes the detection and separation of organic materials difficult. Therefore, to identify and measure the amount of organic material in the solution, various methods including ultraviolet–visible spectroscopy (UV-Vis), total organic carbon (TOC) analysis, chemical oxygen demand (COD) analysis, and, and the gravimetric estimation method were employed. In the second step, the efficiency of removing organic compounds from the raffinate solution using flotation was investigated. In this regard, experiments were performed using different flotation systems such as mechanical flotation, using a Denver flotation cell, and non-mechanical agitated flotation, using a laboratory-built cell with the aid of macrobubbles and micro-nanobubbles. The results showed that flotation using a mechanical cell could reduce 50% of the organic matter in the raffinate, and this reduction could be achieved mainly at the beginning of the flotation process where, due to mixing effect, the concentration of organic phase begins to increase over time. Flotation using nanobubbles, in a situation where the solution was not circulating in the pump and no mixing occurred was able to reduce 58.33% of the organic matter, while continuous injection of micro-nanobubbles and solution circulation in the pump was able, at best, to remove 54.17% of the dissolved organic matter from the raffinate solution. Flotation using bubbles with dimensions of several millimeters, without mechanical agitation, was able, at best, to reduce the organic matter by 47.92%.