عنوان پایان‌نامه
استحصال سلنیم از لجن آندی مس
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1058;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60202
- تاریخ دفاع
- ۰۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- فضل اله غزلی جهرمی
- استاد راهنما
- فرشته رشچی
- چکیده
- سلنیم یک عنصر بسیار اساسی در ساخت نیمه‌هادی‌ها است که استفاده‌ی آن به صورت روز افزون در حال افزایش است. لجن آندی مس به عنوان منبع اصلی سلنیم در دنیا به شمار می‌رود. برای استحصال آن از روش های متنوعی استفاده شده است. دراین پژوهش روش تشویه سولفاتی بررسی شد و با توجه به آزمایش‌ها و نتیجه‌ی به دست آمده از این آزمایش‌ها روش دیگری ابداع شد که در طی آن بدون استفاده از تشویه و با استفاده از هضم تک مرحله‌ای، سلنیم و مس استحصال شدند. علت استفاده از این روش ابداعی، ساده سازی فرآیند و عدم نیاز به مرحله‌ی تشویه بود که باعث صرفه جویی بسیار زیادی در مصرف انرژی و هزینه‌ی تمام شده‌ی فرآیند می‌شود. با استفاده از روش طراحی آزمایش پاسخ سطح دی اپتیمال آزمایش‌های مرحله‌ی هضم طراحی شد و تأثیر دو پارامتر نسبت مایع به جامد و دما بر فرآیند هضم بررسی شد. بهینه سازی برای دو عنصر مس و سلنیم انجام شد و بر این اساس در نسبت مایع به جامد برابر 95/1 و دمای °C245 میزان استحصال برای عنصر مس 46/87% و برای عنصر سلنیم 88/99% به دست آمد. برای مشخص شدن سینتیک فرآیند هضم، مدل سینتیکی فرآیند بر حسب مدل ناظمی و همکاران ارائه شدکه طبق آن مشخص شد، در دمای °C 190 و °C 210 مرحله‌ی کنترل کننده واکنش شیمیایی است و مقدار مقاومت دو مرحله‌ی دیگر ناچیز است. در دماهای بالاتر°C 230 و °C 250 مکانیزم کنترل کننده از واکنش کنترلی به سمت نفوذ از لایه‌ی مایع تغییر می‌کند. بر اساس بررسی‌های سینتیکی انجام شده در دمای °C 250 فرآیند هضم تنها به 57 دقیقه زمان نیاز دارد تا به اتمام برسد. این نتیجه نشان می‌دهد واکنش بسیار سریع است و در زمان بسیار کمی انجام می‌شود.
- Abstract
- Selenium is one of the basic elements using in semiconductors and its aplications are extending every day. Anode slimes is the main source of selenium and several methods are used to recover selenium from it. In this study a new sulfuric acid digestion method without roasting was performed to recover selenium and copper from anode slimes by taking advantage of both hydrometallurgy and pyrometallurgy. This non-roasting method is easy to use and recover selenium from anode slimes with fewer amounts of expenses. Modeling and optimization was employed for the recovery of selenium and copper, using D-optimal design based on response surface methodology. Optimum conditions were also determined for both digestion and recovery processes. The two parameters of temperature and ratio of sulfuric acid to anode slimes were considered as independent variables, both having a positive effect on selenium recovery; however, temperature has a greater effect. The best local maximum was found to be at L/S of 1.95 mL/g and 245 °C that resulted in 87.46% of copper and 99.88% of selenium recovery. A kinetic study was performed and the model was determined suggesting that the rate of digestion at the low temperatures (190 and 210 °C) was controlled by chemical reaction and at high temperatures (230 and 250 °C) it was controlled by diffusion through the liquid film. According to the kinetic studies the digesting process needs only 57 minutes to finish; thus, the process is very fast and performs in few minutes.
