بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

تغليظ و تخليص محلولهاي ليچينگ
هیدرومتالورژی

اسلاید 2 :

جایگاه عمل آوری محلولها در فرآیندهای هیدرومتالورژی

اسلاید 3 :

تغليظ و تخليص محلولهاي ليچينگ
در موارد ضروري محلوهاي ليچينگ را قبل از بازيابي فلز از آنها به يکي از روشهاي زير تغليظ يا خالص سازي ميکنند.

1- جذب سطحي بر ذغال چوب فعال شده ( Activated Charcoal)

2- تبادل يوني (Ion Exchange)

3- استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)
فرآيندهاي جذب بر روي کربن فعال و تبادل يوني به ترتيب در ستونهايي که با کربن فعال و رزينهاي تبادل يوني پرشده اند انجام ميشود.
جذب سطحي روي کربن فعال عمدتا براي تغليظ طلا و نقره از محلول ليچينگ سيانوري به کار ميرود. اين روش ارزان و براي عمل آوري محلولهاي رقيق مناسب بوده و سنتیک واکنش کند است. دیگر اینکه اين روش براي محلولهاي کدر و ناخالص يا پالپ نيز قابل استفاده بوده و بنا بر این مرحلة پرهزينة فيلتراسيون حذف ميگردد.

اسلاید 4 :

تغليظ و تخليص محلولهاي ليچينگ
تبادل يوني عمدتا در پرعيارسازي اورانيوم از محلولهاي ليچينگ و نيز براي جداسازي لانتانيدها به طور جداگانه به کار ميرود. اين فرآيند نسبتا گران بوده و مناسبترين روش براي محلولهاي رقيق ميباشد که معمولا به صورت پيوسته يا نيمه پيوسته اجرا ميشود. امتياز و ويژگي آن امکان استفاده از محلولهاي غير صاف و کدر است و در نتيجه مرحله پرهزينة فيلتر کردن حذف ميشود.
ترتیب عملیات فرایندهای جذب سطحی و تبادل یونی
فرآیندهای جذب سطحی بر روی کربن فعال و تبادل یونی به ترتیب در ستونهای پرشده با کربن فعال و رزینهای تبادل یونی انجام میشوند .

اسلاید 5 :

در روش استخراج با حلال آلي محلول ليچينگ با يک حلال آلي غيرقابل اختلاط مخلوط ميشود به طوريکه يون فلز مورد نظر موجود در فاز آبي به فاز آلي منتقل ميشود.
بعد از انتقال فلز،دو فاز از يکديگر جدا میشوند. آنگاه فرآيند از طريق قراردادن فاز آلي باردار شده با يک فاز آبي مناسب که قادر به انتقال و بازگرداندن فلز مورد نظر باشد ، تکميل ميشود. فاز آبي به دست آمده حاصل از مرحلة استريپينگ يک محلول خالص و غليظ شده است که براي بازيابي فلز مناسب ميباشد. فاز آلي تخليه شده نيز قابل بازيافت و استفاده مجدد ميباشد.
تغليظ و تخليص محلولهاي ليچينگ
شمای کلی روش استخراج با حلال آلی
محلول نمکي خالص
فلز مورد نظر

اسلاید 6 :

مقایسة بین روشهای مختلف تغليظ و تخليص محلولهاي ليچينگ

اسلاید 7 :

فرآيندهاي تخليص و تغليظ را ميتوان به دو طريق استفاده نمود :

غني سازي : جدایش انتخابي فلز از محلول ليچينگ و باقي گذاشتن ناخالصيها در محلول را غني سازي ميگويند. بازيابي اورانيوم به روش تبادل يوني يا استخراج با حلال و بازيابي طلا به روش جذب بر کربن فعال مثالهايي از غني سازي هستند.

خالص سازي : جدایش ناخالصيها از محلول ليچينگ و باقي گذاشتن فلزدر محلول را خالص سازي ميگويند. حذف آهن از محلول کلريد آلومينيم در بازيابي آلومينيم از رسها و حذف آرسنيک از الکتروليت سولفات مس در تصفية الکتروليتي مس با حلالهاي آلي مثالهايي از خالص سازي هستند.

اسلاید 8 :

نسبت توزیع
وقتی فاز آبی حاوی یون فلزی که باید حذف شود با جامد یا حلال مخلوط نشدنی به حالت تعادل درآید و مقدار فلز در دو فاز آنالیز شود، نسبت غلظت فلز در دو فاز نسبت توزیع نامیده میشود:
هرچه مقدار D بیشتر باشد راندمان انتقال بیشتر است. رسم منحنی غلظت یون فلز در حلال یا جذب کننده جامد در درجه حرارت ثابت نسبت به غلظت آن در فاز آبی را ایزوترم توزیع گویند. ( شکل زیر) شیب منحنی در هر نقطه ای برابر با مقدار D است. مقدار D در محلوهای رقیق زیاد و در محلولهای غلیظ شده کم است.
ایزوترم توزیع

اسلاید 9 :

تاريخچه :

روش SX براي نخستين بار در هيدرومتالورژي در پروژه مانهاتان براي توليد بمب اتمي به کار رفت . سپس يک کارخانه صنعتي براي تهيه محلول نيترات اورانيل با خلوص بالا در آمريکا ساخته شد. در اين کارخانه کنسانتره اورانيوم با عيار بالا در اسيدنيتريک حل شده و اورانيوم به صورت انتخابي به وسيلة اتر استخراج گرديد. سپس با اب به فاز آبي برگردانده شد تا محلول غليظي از نيترات اورانيل خالص به دست آيد.
اين روش به تدريج براي ساير فلزات گران قيمت مانند پلوتونيوم، توريم، نيوبيوم، تانتاليوم ، زيرکونيوم، هافنيوم و بريليوم و نهايتا موليبدن نيز به کار گرفته شد.

مرحلة دوم توسعة صنعتي اين فرآيند در دهة 1960 روي داد که روش استخراج با حلال آلي براي استخراج فلز نسبتا ارزان مس به کار رفت. در حال حاضر تکنولوژي روش استخراج با حلال الي داراي گسترش وسيع، مقبوليت خوب و راندمان بالايي است.

در سال 2003 نخستین کارخانه صنعتی تولید روی از منابع معدنی اولیه با روش SX در نامیبیا راه اندازی گردید. شرکتهای TR اسپانیا و Bateman آفریقای جنوبی به ترتیب دارندة تکنولوژی طراحی و اجرای SX روی میباشند.
استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)

اسلاید 10 :

مراحل استخراج با حلال (Solvent Extraction)
اين فرآيند از دو مرحلة اصلي تشکيل شده است :

استخراج : در اين مرحله يونهاي فلز مورد نظر در محلول ليچينگ براي تشکيل کمپلکس آلي فلزي با يک فاز آلي واکنش میدهد به طوری که اجزاي فلز، فاز آبي را ترک کرده و به فاز آلي وارد ميشوند. در عمل فلز در فاز آلي با اتمهاي کربن به صورت ترکيبات آلي فلزي پيوند ندارد ولي با اکسيژن ، ازت، گوگرد و هيدروژن با يک پيوند داتيو ارتباط دارد.

استريپينگ : انتقال و برگشت فلز از فاز آلي به فاز آبي که عکس عمل استخراج است استريپينگ ناميده ميشود.
در مواردي ممکن است مرحلة شستشوي فاز آلي باردار (اسکرابينگ ) نيز به منظور حذف آلودگيهاي ناشي از ساير يونهاي موجود در محلول انجام شود.

اسلاید 11 :

فلوشيت عمومي مراحل فرآيند استخراج با حلال آلي
فلوشیت عمومی استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)

اسلاید 12 :

تجهیزات مورد استفاده در استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)
1- مخلوط کننده – جداکننده (Mixer-Settler)
این دستگاهها از دو بخش تشکیل شده اند. یک محفظة مخلوط کننده که فازهای آبی و آلی در آن بوسیلة یک همزن دوار با یکدیگر مخلوط میشوند و یک ناحیة ته نشینی که در آنجا فازهای مخلوط شده فرصت کافی برای جدا شدن داده میشود. این دستگاهها دارای کارایی زیادی میباشند امانقطة ضعف اصلی آنها فضای زیادی است که در هر مرحله مورد نیاز میباشد.
روش استخراج با حلال در مخلوط کننده - جداکننده

اسلاید 13 :

دیاگرام سه مرحله ای مخلوط کننده – استخراج کننده (Mixer-Settler)

اسلاید 14 :

2- ستونها که دارای طرحهای مختلف ستون پرشده، ستون ضربه ای و ستون با دیسک گردان میباشند.
تجهیزات مورد استفاده استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)
ستون پرشده : ساده ترین نوع طراحی ستونهای استخراج حلال آلی است که از یک برج عمودی تشکیل شده است. برای افزایش سطح تماس بین فازهای آبی و آلی از حلقه های پلاستیکی یا سرامیکی پرشده است. فاز آلی از قسمت پائین و فاز آبی نزدیک به بالای ستون وارد میشود.
ستون ضربه ای : نوع دیگری از ستونهاست که به جای مواد پرکننده دارای جداکننده های سرندی است. راندمان تماس بین دو فاز را با ایجاد ضربه در ستون میتوان افزایش و بهبود داد . عمل ضربه که دو فاز را از طریق سوراخهای صفحات سرندی به جلو می راند حبابهایی را تشکیل میدهد که خود اختلاط بهتر دو فاز را امکانپذیر میسازد.

اسلاید 15 :

شکل 21-2: روش استخراج حلال آلی در ستونها
چپ: ستون پرشده راست : ستون ضربه ای دارای سرند

اسلاید 16 :

استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)
تجهیزات مورد استفاده :
ستون با دیسک گردان : این ستون از یک برج عمودی با دیسکهای حلقوی متصل به بدنة برج و دیسکهای پره ای دورانی متصل به میله محوری تشکیل شده است. هر دیسک پره ای بطور عمودی در وسط دیسکهای استاتور قرار میگیرد. چرخش میله مرکزی اختلاط کنترل شدة دو فاز را در جریان غیرهمجهت تامین میکند. جدایش فازها در بالای ستون انجام میشود.
استخراج با حلال آلی در یک ستون با میله گردان

اسلاید 17 :

استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)
ضرایب توزیع و استریپینگ
میزان انتقال یونهای فلزی از فاز آبی به فاز آلی با ضریب توزیع (D) که به شرح زیر تعریف میشود اندازه گیری میگردد :
D =
در حالت تعادل هرچه مقدار D بیشتر باشد، نشانگر بالا بودن قابلیت استخراج یونهای فلز مورد نظر توسط استخراج کنندة خاص است. ضریب استریپینگ با رابطة زیر تعریف میشود :
در حالت تعادل هرچه مقدار ضریب استریپینگَ بیشتر باشد، نشانگر تمایل بیشتر یون فلز برای انتقال از فاز آلی به فاز آبی یا به عبارت دیگر قدرت عمل استریپینگ در جداکردن فلز از فاز آلی میباشد.

اسلاید 18 :

استخراج با حلال آلي (Solvent Extraction)
در استریپینگ دو هدف پیگیری میشود :

1- بازیابی فلزات باارزش از فاز آلی
2- تولید مجدد استخراج کننده و بازیافت ان
ضرایب استخراج یا توزیع معمولا بدین ترتیب تعیین میشوند که فازهای آلی و آبی در یک قیف جداکننده برای چند دقیقه به هم زده میشوند ، سپس آنها را به حال خود رها می کنیم تا از یکدیگر جدا شوند. آنگاه میزان فلز مورد نظر در هریک از فازها آنالیز شده و مقدار ضریب توزیع محاسبه می گردد.
نسبت فازها
نسبت حجم دو فاز آبی و آلی را نسبت فاز می نامند. این نسبت نقش مهمی در فرآیند استخراج ایفا میکند. علیرغم اینکه از نظر تئوری پائین بودن نسبت فاز آلی به فاز آبی یک امتیاز اقتصادی است ولی در برخی موارد ممکن است کارائی مطلوبی نداشته باشد. از طرف دیگر بالا بودن نسبت فاز آلی به آبی نیازمند حجم زیادی حلال است که ممکن است بار مالی اضافی داشته باشد.

اسلاید 19 :

از معادلة مذکور رابطة زیر به دست می آید :
درصد استخراج =
فاکتورهای جداسازی و غنی سازی :
وقتی دو یون فلزی A و B به وسیلة یک حلال آلی از یک محلول آبی استخراج شوند، فاکتور جداسازی دو یون فلزی، βبا رابطه زیر تعریف میشود
درصد استخراج :

اگر وزن ماده اولیه حل شده در فاز آبی W باشد و بعد از استخراج به W1 کاهش یابد :

که Vo حجم فاز آلی و va حجم فاز آبی است.

اسلاید 20 :

E=

بنابراین برای اینکه فاکتور غنی سازی افزایش یابد، نه فقط عامل جداسازی باید زیاد باشد، بلکه نسبت فاز آبی به آلی نیز باید مدنظر واقع شود. حجم فاز آلی در مقایسه با فاز آبی تا حد امکان باید کوچک باشد. برای مثال اگر یک محلول حاوی مقادیر مساوی از یونهای A و B به وسیلة یک حلال آلی استخراج شود و ضریب توزیع برای هر جزء به ترتیب DA=10 و DB=1 باشد بنابراین β=10 . فاکتور غنی سازی با استفاده از رابطة فوق در دو نسبت فازی مختلف به شرح زیر خواهد بود :
در حالت نسبت مساوی فازهای آلی و آبی
= 10/(10+1)100= 90.9 %درصد استخراج مادة A
= 1/(1+1)100= 50 %درصد استخراج مادة B
E2= 50/ 9.09 = 5.5
در حالت نسبت فاز آبی به فاز آلی برابر با 10
= 10/(10+10)100= 50 %درصد استخراج مادة A
= 1/(1+10)100= 9.09 %درصد استخراج مادة B
E1= 90.9/ 50 = 1.8
فاکتور غنی سازی :

در متن اصلی پاورپوینت به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر پاورپوینت آن را خریداری کنید