توصيفگر ها :
استخراج حلال , نيكل , لاتريت هاي كم عيار , محلول ليچينگ
چكيده فارسي :
نيكل و كبالت فلزات استراتژيكي هستند كه منابع عمده آن¬ها، ذخاير سولفيدي و لاتريت¬ها مي¬باشند. با توجه به مشكلات محيط زيستي منابع سولفيدي و كم عيار بودن اين منابع، بيشترين مقدار توليد نيكل در جهان از منابع لاتريتي است. بنابراين شناخت و توسعه فرآيند استحصال فلزات نيكل و كبالت از اين منابع از اهميت ويژه اي برخوردار است. يكي از چالش¬هاي فرآوري منابع نيكل لاتريتي كم عيار، جداسازي نيكل از محلول ليچينگ مي¬باشد به¬گونه¬اي كه هم استخراجي ناخالصي¬ها به حداقل برسد و همزمان بازيابي نيكل به حداكثر خود برسد. از جمله روش¬هاي تغليظ و خالص¬سازي محلول ليچينگ لاتريت¬ها مي¬توان به روش¬هاي تبادل يوني، ترسيب شيميايي و استخراج حلال اشاره كرد. روش استخراج حلال به علت انتخاب پذيري بالا، راندمان بالا و هزينه¬هاي عملياتي پايين كارآمدترين فرآيند براي جداسازي نيكل از محلول¬هاي ليچينگ است. در اين پژوهش جداسازي نيكل از محلول¬هاي ليچينگ منابع لاتريتي كم عيار در محيط سولفاتي-آمونياكي به روش استخراج حلال بررسي و بهينه سازي شده است. همچنين اثر فرآيند صابوني شدن و نيز نقش هم افزايي استخراج كننده¬ها بر ميزان و سينتيك استخراج نيكل مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا محلول ليچينگ اوليه تحت فرآيند ترسيب جاروسيتي قرار گرفت. بعد از سه مرحله ترسيب، ميزان آهن موجود در محلول از 227 ميلي گرم برليتر به 08/0 ميلي گرم بر ليتر رسيد. همزمان با حذف آهن حدود 81/2% از نيكل از طريق همرسوبي از سيستم حذف شد. همچنين 17/18 % نيكل و 22/35 % منگنز به علت همرسوبي در مراحل بعدي از محلول حذف شد كه مجددا به مرحله ليچينگ باز گردانده مي¬شود. با توجه به دياگرام مك كيب-تيل براي رسيدن به استخراج 23/98 % نيكل از فاز آبي، دومرحله استخراج در غلظت ورساتيك-10 به ميزان 10% ( حجم استخراج¬كننده به حجم فاز آلي ) با نسبت صابوني سازي 20% ، زمان 5 دقيقه ، 5/7= pH ، 1:1 O: A =(نسبت فاز آلي به آبي)، سرعت همزني 400 دور بر دقيقه، در دماي محيط لازم بود. بررسي ¬ها نشان داد كه افزايش دما تأثير چشمگيري بر ميزان استخراج نيكل ندارد. با انجام 20 % صابوني سازي ورساتيك-10 ميزان استخراج نيكل از 50/47 % در حالت بدون صابوني سازي به 10/85 % رسيد. همچنين مشاهده شد كه افزودن استخراج كننده TBP تأثير مثبتي در افزايش بازيابي نيكل از فاز آبي نداشت اما افزودن 2% TBP ، منجر به كاهش هم استخراجي منگنز نسبت به نيكل از 91/32 به 73/16% نسبت به حالت بدون هم¬افزايي شد. علاوه بر آن، نتايج آزمايش¬هاي استريپينگ نيكل نشان داد كه جدايش نيكل از فاز آلي باردار در غلظت سولفوريك اسيد 20/0 مولار به 61/95 % رسيد. نتايج حاكي از آن بود كه امكان استخراج نيكل از محيط آبي سولفاتي-آمونياكي با استفاده از استخراج¬كننده ورساتيك-10 به طرز مناسبي امكانپذير است. اين موضوع مي¬تواند منجر به توسعه تغليظ و خالص¬سازي نيكل از منابع لاتريتي كم عيار با استفاده از فرآيند استخراج با حلال شود.
چكيده انگليسي :
Nickel and cobalt are strategic metals that their main resource is sulphidie and laterite deposits. Because of the environmental issues and low-grade co content of these metals in the sulphide deposits, the largest amount of the world’s nickel is produced from laterite deposits. So, recognizing and developing of the nickel and cobalt extraction and processing methods from these resources have a special importance. One of the challenges in treating low-grade laterite nickel deposits is to extract nickel from the leaching solution by minimizing the transfer of contaminants and optimizing nickel recovery. Among the methods of concentration and purification of laterite leaching solutions, solvent extraction method is the most efficient process for separating nickel from leaching solutions due to its high selectivity, high efficiency, and low operating costs. In this research, the separation of nickel from the leaching solution of a low-grade laterite ore (Birjand, Iran) was investigated and optimized by solvent extraction method in a sulfate-ammonia medium. Also, the effect of saponification and the synergistic role of extractants on the extraction rate and kinetics were investigated. At first, the leaching solution was treated by jarostatic precipitation process. After three stages of precipitation, the amount of iron in the solution decreased from 227 mg/liter to 0.08 mg/liter. Simultaneously with the iron removal, 2.81% of nickel removed from the solution due to co-precipitation. Also, 18.17% of nickel and 35.22% of manganese were removed from the solution due to co-precipitation in the next steps which are returns to the leaching step. According to the McCabe-Teal diagram, to achieve the extraction of 98.23% of nickel from the aqueous phase, the two-stage extraction at the Versatic-10 (10% Vsol/Vorg) with a saponification ratio of 20%, stirring time of 5 minutes, pH of 7.5, O/A phase ratio of 1 (ratio of organic to aqueous phase), stirring speed of 400 rpm is required at ambient temperature. Investigations showed that increasing of temperature did not have a significant effect on the nickel extraction. At 20% saponification of Versatic-10, the amount of nickel extraction increased from 47.50% (without saponification) to 85.10%. It was also observed that the addition of TBP extractant did not have a positive effect on increasing of the nickel recovery, and with the addition of 2% TBP, it led to a decrease in the co-extractability of manganese compared to nickel from 32.9% to reach 16.7. In addition, the results of nickel stripping tests showed that the separation of nickel from the pregnant organic phase in 0.2 M sulfuric acid reached to 95.6%. Results indicated that it is possible to extract nickel from aqueous sulfate-ammonia using Versatic-10 extractant. It can be concuded that the extractions and purification of the nickel from low-grade lateritic ores can be developed by solvent extraction method.
