شماره مدرك
21052
شماره راهنما
18059
پديد آورنده
آخوندي، محسن
عنوان
بررسي بازيابي نيكل و منيزيم از محلولهاي رقيق ليچينگ كانسنگهاي اولترامافيكي كم عيار به روش ترسيب شيميايي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
فراوري مواد معدني
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
هشت، 165ص.
توصيفگر ها
ليچينگ سولفاته , كانسار پليمتال , ترسيب شيميايي , نيكل و كبالت , اكسيد منيزيم
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/22
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي معدن
دانشكده
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/02/29
كد ايرانداك
23220192
چكيده فارسي
كاهش ذخاير پرعيار و استراتژيك بودن فلزات نيكل،كبالت و منيزيم، فرآوري آنها از كانسنگهاي كمعيار لاتريتي را اجتنابناپذير ساخته است. چالش اصلي در پرعيارسازي اين منابع، حضور ناخالصيهاي مزاحم نظير آهن، آلومينيوم، كروم و منگنز در كنار فلزات با ارزش است، كه جداسازي آنها را پيچيده ميكند. اين پژوهش با هدف استحصال نيكل و كبالت از محلولهاي رقيق ليچينگ سولفاته حاصل از كانسنگهاي كمعيار اولترامافيك (پليمتال) و بهرهبرداري اقتصادي از عناصر همراه (منگنز و منيزيم) با استفاده از روشهاي ترسيب شيميايي انجام پذيرفت.
روششناسي اين مطالعه بر پايه يك راهبرد تركيبي از فرآيندهاي ترسيب گامبهگام براي حذف ناخالصيها و بازيابي عناصر با ارزش بنا نهاده شد. ابتدا آهن به روش ترسيب جاروسيتي در شرايط بهينه (دماي 95-90 درجه سلسيوس، 8/1-2/2pH= و زمان 4 ساعت) حذف گرديد كه منجر به كاهش بيش از %94 آهن در تمام نمونهها شد. در گام بعدي، با توجه به غلظت بالاي منگنز در برخي نمونهها، اين عنصر به صورت اكسيدي در شرايط محيط و 2pH= رسوب داده شد كه با وجود بازيابي 6/84% منگنز، چالش همرسوبي قابل توجه نيكل (2/13%) و كبالت (7/30%) را به همراه داشت. سپس ناخالصيهاي آلومينيوم و كروم طي فرآيند ترسيب آلونيتي در دماي بالا (100-95 درجه سلسيوس) و محدوده 8/1-3/4pH= با بازدهي حذف نزديك به %100 براي كروم و بالاي %84 براي آلومينيوم جداسازي شدند. در مرحله اصلي، بازيابي نيكل و كبالت از محلول خالصسازي شده، از طريق ترسيب هيدروكسيدي در محدوده 5-7/7pH= و دماي 60-55 درجه سلسيوس انجام گرفت كه نتايج آن بيانگر بازيابي متالورژيكي بسيار مطلوب تا 1/96% براي نيكل و %100 براي كبالت بود. نهايتاً با توجه به غلظت بالاي منيزيم و توجيه اقتصادي، اين عنصر در دو نمونه به روش هيدروكسيدي در 5/10-9pH= و دماي 75-70 درجه سلسيوس رسوب داده شد. محصول حاصل تحت عمليات گوگردزدايي قليايي و سپس كلسيناسيون قرار گرفت تا به اكسيد منيزيم با خلوص بالا تبديل گردد. بر اساس آناليز XRF بر روي محصول نهايي اكسيد منيزيم، خلوص اين ماده به 25/%90 براي MgO دست يافت كه بيانگر كارايي مطلوب فرآيندهاي گوگردزدايي و كلسيناسيون در حذف ناخالصيهاست. يافتههاي اين پژوهش نشان ميدهد كه اگرچه روشهاي ترسيب شيميايي در جداسازي نيكل و كبالت از يكديگر به دقت فرآيندهاي استخراج حلالي نيستند، اما به دليل هزينه عملياتي كمتر، سادگي اجرا و قابليت اعتماد بالا، به عنوان يك مرحله پيشتغليظ و خالصسازي كارآمد براي كانسارهاي پليمتال (حاوي نيكل، منگنز و منيزيم) پيش از ورود به مدارهاي استخراج حلالي، بسيار حائز اهميت هستند. اجراي اين فرآيندها نهتنها منجر به كاهش هزينهها و پيچيدگي مراحل بعدي ميشود، بلكه امكان بازيابي عناصر همراه و تبديل آنها به محصولات باارزش افزوده بالا (نظير اكسيد منيزيم) را نيز فراهم ميآورد.
چكيده انگليسي
The depletion of high-grade reserves, coupled with the strategic importance of Nickel, Cobalt, and Magnesium has necessitated the processing of low-grade lateritic ores. The primary challenge in the beneficiation of these resources is the presence of interfering impurities such as iron, aluminum, chromium and manganese alongside the valuable metals, which complicates their separation. This research aimed to recover nickel and cobalt from dilute sulfate leach solutions derived from low-grade ultramafic (polymetallic) ores and to achieve economic utilization of associated elements (manganese and magnesium) using chemical precipitation methods.
The methodology of this study was based on a hybrid strategy involving stepwise precipitation processes for impurity removal and recovery of valuable elements. Initially, iron was removed via the jarosite precipitation method under optimized conditions (temperature: 90-95°C, pH: 2.2-1.8, time: 4 hours), resulting in over 94% iron reduction in all samples. In the next step, considering the high concentration of manganese in some samples, this element was precipitated as an oxide at ambient temperature and pH 2. While achieving 84.6% manganese recovery, this step posed the challenge of significant co-precipitation of nickel (13.2%) and cobalt (30.7%). Subsequently, aluminum and chromium impurities were removed through the alunite precipitation process at elevated temperatures (95-100°C) and a pH range of 4.1-3.8, achieving nearly 100% removal efficiency for chromium and over 84% for aluminum. In the main stage, nickel and cobalt were recovered from the purified solution via hydroxide precipitation in the pH range of 7.5-7 and temperature of 55-60°C. The results indicated highly favorable metallurgical recoveries of up to 96.1% for nickel and 100% for cobalt. Finally, due to the high concentration of magnesium and its economic viability, this element was precipitated from two samples using the hydroxide method at a pH of 10-9.5 and temperature of 70-75°C. The resulting product underwent alkaline desulfurization followed by calcination to be converted into high-purity magnesium oxide. Based on XRF analysis of the final magnesium oxide product, the purity of this material reached 90.25% for MgO, demonstrating the satisfactory efficiency of the desulfurization and calcination processes in impurity removal.
The findings of this research indicate that although chemical precipitation methods are not as precise as solvent extraction processes for the separation of nickel and cobalt, they are highly significant as an efficient pre-concentration and purification stage for polymetallic deposits (containing nickel, manganese, and magnesium) prior to solvent extraction circuits. This is attributed to their lower operating costs, simplicity of operation, and high reliability. The implementation of these processes not only reduces the costs and complexity of subsequent stages but also enables the recovery of associated elements and their conversion into high value-added products (such as magnesium oxide).
استاد راهنما
علي احمدي عامله , محمدرئوف حسيني
استاد داور
مهدي نصيري سروي , حميد زيلوئي