بخشی از مقاله
چکیده
آهن و منگنز دو ناخالصی مهم در فرآیند استخراج حلالی و الکترووینینگ مس هستند. این دو ناخالصی با انتقال از مرحله استخراج حلالی به مرحله الکترووینینگ، علاوه بر کاهش کیفیت کاتد، باعث کاهش راندمان این مرحله میشوند. روش معمول برای کنترل این دو ناخالصی در مرحله الکترووینینگ، خارج کردن بخشی از محلول و جایگزین کردن آن با آب و اسید است. مقدار حجم خارج شده تابع غلظت این دو ناخالصی در محلول لیچینگ و میزان انتقال این دو ناخالصی از مرحله استخراج حلالی و شرایط عملیاتی آن است.
بر اساس غلظت 12 گرم بر لیتر آهن در محلول لیچینگ و مقدار ماندگی فازی 450/8 و 353/6 میلی لیتر بر مترمکعب در مرحله استخراج حلالی، با استفاده از موازنه جرم حول مخزن محلول الکترولیت مشخص شد که مقدار 5/65 مترمکعب بر ساعت از محلول الکترولیت باید خارج شود. علاوه بر این، مقدار هدر رفت مس از این طریق نیز محاسبه شد که 4526/89 کیلوگرم بر روز بود. بنابراین برای کاهش در حجم خارج شده از محلول الکترولیت، باید انتقال ناخالصیها به مرحله الکترووینینگ حداقل شود.
-1 مقدمه
فرآیند فروشویی1، استخراج حلالی و الکترووینینگ یکی از مهمترین روشهای تولید مس از کانیهای کمعیار اکسیدی مس است . - Komulainen, et al., 2006 - انتخاب عامل مناسب فروشویی به منظور استخراج مؤثر و انتخابی ماده با ارزش - مس - وابسته به نوع خاک و کانی شناسی آن میباشد . - Ochromowicz, et al., 2011 - اسید سولفوریک، مناسب ترین عامل برای فروشویی خاکهای اکسیدی مس است ولی اغلب یونهای دیگر موجود در خاک، لیچ شده و وارد محلوللیچینگباردار2 میشوند.
بنابراین یک محلول مس دار حاوی ناخالصیهایی وارد مرحله بعدی، یعنی استخراج حلالی میشود. در مرحله استخراج حلالی، یون مس به طور انتخابی و به وسیله فاز آلی که شامل استخراج کننده مس و رقیق کننده است، بارگیری میشود . - Kordosky, 1992 - در بین ناخالصیهای موجود در استخراج حلالی مس، فقط یون آهن فریک در رقابت با مس توسط فاز آلی استخراج میشود. اگر استخراج کننده از نوع آلدوکسیم اصلاح شده با استر باشد، علاوه بر بارگیری زیاد مس، دارای انتخابیت بالایی برای مس نسبت به آهن است ولی در مقابل قابلیت تهی سازی ضعیفی دارند. دسته دیگری از استخراج کننده های مس، کتوکسیم ها هستند.
این دسته استخراجکننده های ضعیفتری هستند و انتخابیت ضعیفی بین استخراج مس و آهن دارند و مزیتشان عمل کردن در اسیدیته ضعیف است . - Sole, 2008 - علاوه بر تأثیر نوع استخراج کننده بر انتقال ناخالصیها از مرحله استخراج حلالی به مرحله الکترووینینگ، پارامتر ماندگی فازی آبی3 نیز در انتقال آنها به مرحله الکترووینینگ نقش دارد. وقتی که فاز آبی به صورت قطراتی داخل فاز آلی باقی بماند و طی مدت زمان ماند در داخل ستلر نتواند از فاز آلی جدا شود، همراه فاز آلی به مرحله تهی سازی منتقل میشود.
به این انتقال، انتقال ناخالصیها از طریق ماندگی فازی آبی گفته میشود . - Dudley, 2000 - با توجه به اینکه استخراج کننده مس، به طور انتخابی فقط یون مس را به فاز آلی منتقل میکند، بنابراین انتقال اکثر ناخالصیها مثل منگنز، کلر، آهن و ... به مرحله الکترووینینگ توسط ماندگی فازی آبی اتفاق میافتد. به طور خلاصه مشکﻻت ناخالصیهای منتقل شده به مرحله الکترووینینگ درجدول 1ارائه شده است.
طبق جدول 1 بیشترین تأثیرات منفی بر روی عملیات را یون منگنز دارد. راههای کنترل این یون توسط میلر گفته شده است . - Miller, 2011 - مشکل منگنز در اکثر کارخانههای استخراج حلالی مس در دنیا وجود ندارد و بیشتر در کارخانههای استخراج حلالی آفریقا و آمریکای شمالی دیده شده است . - Robinson, et al., 2013 - این شرایط برای ناخالصی کلر نیز برقرار است ولی ناخالصی آهن، عموماً در اکثر کارخانههای استخراج حلالی وجود دارد.
به طور کلی وجود دو ناخالصی منگنز و کلر در مرحله استخراج حلالی مشکلی برای مدار به وجود نمیآورد. مشکلات و اثرات این دو یون، با انتقال به مرحله الکترووینینگ آشکار میشود. این درحالی است که ناخالصی آهن با تشکیل کمپلکس با استخراج کننده، علاوه کاهش انتقال مس به فاز آلی، با انتقال به مرحله الکترووینینگ باعث کاهش راندمان این مرحله میشود .
- Miller,2007 - بنابراین راهحل اساسی برای مقابله با اثرات انتقال ناخالصیهای منتقل شده از مرحله استخراج حلالی مس، جلوگیری از ورود آنها به مرحله الکترووینینگ است. از آنجایی که انتقال اغلب ناخالصیها به مرحله الکترووینینگ از طریق ماندگی فازی آبی در آلی صورت میگیرد، هدف در کاهش این پارامتر در مرحله استخراج حلالی است.
استفاده از مرحله شستشوی فاز آلی باردار قبل از مرحله تهی سازی، مؤثرترین روش برای کاهش ماندگی فازی آبی در آلی باردار است. این روش در کارخانه استخراج حلالی مس مورنسی1 به طور موفقیت آمیزی نتیجه داده است - Kordosky, .et al., 2004 - اما باید هزینه کنترل انتقال ناخالصیها به مرحله الکترووینینگ، کمتر از سود اقتصادی حاصل از کنترل کردن انتقال ناخالصیها شود.
بنابراین استفاده از مرحله شستشو در عملیاتهایی که غلظت کلر کم است، برای حذف منگنز به تنهایی توجیه پذیر نیست، این درحالی است که این روش اغلب برای کاهش انتقال کلر استفاده میشود . - Miller, 2000 - بنابراین استفاده از روش واسطه ادغام2 در ستلرها به عنوان یک روش کمهزینه برای کاهش ماندگی فازی آبی در آلی باردار، جایگزین مناسبی میباشد . - Miller, 2001 - واسطه های ادغام با افزایش سرعت برخورد قطرات به یکدیگر، باعث ادغام آنها و کاهش ماندگی فازی میشود.
روش کنترل ناخالصیها در مرحله الکترووینینگ به این صورت است که وقتی مقدار ناخالصیها در محلول الکترووینینگ زیاد میشود، حجمی از محلول را از سلول الکترووینینگ خارج کرده و به جای آن آب و اسید اضافه میشود، به این فرآیند بلید3 دادن گفته میشود . - Dixon, 2007 - در اوایل استفاده از این روش، حجم بلید از مدار خارج میشد، ولی با توجه به مقدار قابل توجه مس، اسید و کبالت در این محلول، اخیراً این محلول به مراحل قبلی بازگشت داده میشود.
در حال حاضر دو ناخالصی آهن و منگنز، ناخالصیهای مهم در مدار استخراج حلالی و الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه است و بلید، تنها راه کنترل این دو ناخالصی در مرحله الکترووینینگ میباشد. در این پژوهش ابتدا مقدار انتقال دو یون آهن و منگنز به محلول الکترولیت مشخص شد و سپس با موازنه جرم اطراف مخزن الکترولیت، محاسبات مربوط به بلید مورد نیاز برای کنترل این دو ناخالصی در مدار استخراج حلالی- الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه، هزینه های ناشی و ضرورت انجام آن انجام شده است.
