عنوان پایان‌نامه
بیو لیچینگ یک نمونه کانسنگ کم عیار اورانیم دریک راکتور مخزنی با همزن مکانیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50834;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1079.
- تاریخ دفاع
- ۰۴ دی ۱۳۹۰
- دانشجو
- مسعود عیسی پوراشکلک
- استاد راهنما
- سیدمحمدعلی موسویان
- چکیده
- در این پژوهش، امکان سنجی بیولیچینگ کانسنگ کم¬عیار اورانیوم استخراج شده از آنولمالی (II) ساغند یزد، توسط باکتری Acidithiobacillus ferrooxidans در یک راکنور مخزنی با همزن مکانیکی بررسی شد. علاوه بر این، به بررسی و بهینه¬سازی تأثیر سه پارامتر کلیدی و عملیاتی دانسیته¬ی پالپ، دور همزن و نرخ هوادهی بر روی بیولیچینگ اورانیوم نیز پرداخته شد. برای طراحی آزمایش¬ها و تحلیل نتایج از روش طراحی و آنالیز آماری رویه - پاسخ استفاده شد. در نتیجه¬ی این کار 13 آزمایش توسط نرم¬افزار Minitab طراحی گشت. هدف از طراحی آزمایش¬ها، به دست آوردن نقاط بهینه¬ی این پارامترها به منظور دستیابی به حداکثر استخراج اورانیوم بود. با استفاده از آنالیز آماری بر روی درصد اورانیوم استخراج شده، مدل درجه¬ی دو همراه با پارامترهای آن ارائه گردید. این مدل با ضریب تعیین بالای خود (81/99%R2=) نشان می¬دهد که توانایی پیشبینی دقیقی از اورانیوم استخراج شده در بازه¬ی متغیرهای مورد بررسی دارد. همچنین با کمک مدل ارائه شده، بهینه سازی شرایط عملیاتی انجام شد و مقادیر بهینه¬ی این متغیرها ارائه گردید. مدل کد نشده نشان داد که دانسیته¬ی پالپ بیشترین تأثیر و نرخ هوادهی کمترین تأثیر را بر روی استخراج اورانیوم می¬گذارند. علاوه بر این، بهینه¬سازی انجام شده نشان داد که اگر آزمایشات در دانسیته¬ی پالپ (w/v) 67/6%، دور همزن (rpm) 6/460 و نرخ هوادهی (l/h) 250 انجام شود، در مدت 6 روز می¬توان به استخراج اورانیوم 100% رسید. همچنین این آزمایشات نشان داد که اگر زمان کافی برای استخراج اورانیوم داده شود، می¬توان به درصد استخراج بالای اورانیوم دست یافت. صحت نقطه¬ی بهینه با انجام آزمایش در این نقطه مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش نشان داد که پس از 6 روز استخراج اورانیوم به 95% و پس از 7 روز به 100% می¬رسد. لذا با درصد خطای تنها 26/5%، درستی این مدل تأیید می¬شود. علاوه بر این، آنالیز آماری بر روی جمعیت میکروبی نیز انجام گرفت و مدل درجه دو همراه با پارامترهای آن نیز ارائه شد. از آنجایی که باکتری نقش تأیین کننده در روش استخراج غیر مستقیم دارد، می¬توان بیان نمود که با بهینه¬سازی رشد میکروبی نیز می¬توان به حداکثر استخراج اورانیوم دست یافت. لذا، آنالیز مدل به دست آمده (37/92%R2=) نشان داد که اگر آزمایشات در دانسیته¬ی پالپ (w/v) 5%، دور همزن (rpm) 600 و نرخ هوادهی (l/h) 50 انجام شود، در مدت 7 روز جمعیت میکروبی به مقدار (cell/ml) 107×84/1 می¬رسد. همچنین این مدل کد نشده نشان داد که دانسیته¬ی پالپ و نرخ هوادهی بیشترین و کمترین تأثیر را بر روی جمعیت باکتری دارند. به منظور بررسی صحت این مدل، آزمایش در نقطه¬ی بهینه رشد باکتری نیز انجام شد. آزمایش نشان داد که در طی 7 روز جمعیت میکروبی به مقدار (cell/ml) 107×76/1 می-رسد. با توجه به خطای پایین مقدار اندازه¬گیری شده و آزمایش شده (54/4%)، صحت این مدل نیز تأیید می¬شود. علاوه بر این میزان استخراج اورانیوم در این شرایط و در مدت 6 روز به 91% و در مدت 7 روز به 100% رسید. از آنجایی که دانسیته بالای پالپ به منظور استفاده¬ی صنعتی مناسب¬تر است، این آزمایشات نشان داد که اگر زمان 9-8 روز به آزمایشات مربوط به دانسیته¬های (w/v) 15% داده شود و محدودیتی برای آن وجود نداشته باشد، می¬توان به استخراج بالای اورانیوم دست یافت. کلمات کلیدی: بیولیچینگ، اورانیوم، جمعیت میکروبی، راکتورهای همزندار و طراحی آزمایش¬ها
- Abstract
- In this study, the feasibility of bioleaching of low grade uranium ore from anomaly II of Saghand in Yazd with Acidithiobacillus ferrooxidans in a stirred tank reactor was investigated. In addition, the effects of three key and operational parameters of pulp density, agitation speed and aeration rate was investigated and optimized. For experimental design and data analysis, statistical design of response surface methodology was used. As a result of this work, 13 tests by Minitab software were designed. The purpose of the experiment was to achieve the maximum uranium extraction. Using statistical analysis on uranium extraction percentage, the quadratic model with its parameters was presented. Furtheremore, with the help of the model, the operating conditions were optimized and the values of these variables were presented. The presented un-coded model showed that the pulp density and aeration rate have the most and the least effect among the main parameters on uranium bioleaching. Moreover, the optimization showed that, if the experiment was done in pulp density of 6/67% (w/v), agitation speed of 460/6 (rpm) and aeration rate of 250 (l/h), uranium extraction of 100% would be reached. The experiment also showed that the high percentage of uranium extraction could be achieved if the enough time was given. The validation of optimal point was investigated with an experiment at this point. The experiment shows that the uranium recovery reaches to 95% and 100% after 6 and 7 days, respectively. Therefore, with 5/26% error the model was confirmed. Furthermore, statistical analysis was performed on the microbial population and quadratic model with its parameters is also presented. Analysis of the obtained model (R2=92/37%) shows that, if the experiment was done at the pulp density of 5% (w/v), agitation speed of 600 (rpm) and aeration rate of 50 (l/h), microbial population reaches to the amounts of 1/84×107 (cell/ml). Moreover, the un-coded model shows that pulp density and aeration rate has the most and the least effect among the main parameters on microbial population. To confirmation of the model, an experiment was performed on optimal point. The experiment shows that bacterial community reaches to 1/76×107 (cell/ml). according to the minor error (4/54%) of model and experiment, the validation of the model was confirmed. In addition, the amount of uranium recovery reaches to 91% and 100% after 6 and 7 days, respectively. Since high pulp density is more suitable for industrial use, these experiments showed that if 8-9 days was given to the pulp densiity of 15% experiments and there is no restriction for that, high uranium recovery could be achieved. Key words: Bioleaching, Uranium, Bacterial population, Stirred tank reactor, Experimental design.
