عنوان پایان‌نامه
لیچینگ و استحصال عناصر خاکی کمیاب ( لانتانیدها ) از کانسنگ فسفات اسفوردی
- رشته تحصیلی
- مهندسی معدن -فرآوری موادمعدنی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2390;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58846
- تاریخ دفاع
- ۰۲ اردیبهشت ۱۳۹۲
- دانشجو
- رحمان غلغلی
- استاد راهنما
- سیدضیاء الدین شفائی تنکابنی
- چکیده
- واژه عناصرخاکی کمیاب به 17 عنصر (گروه لانتانیدها به انضمام اسکاندیم و یتریم) اطلاق می شود و معمولاً به دو گروه سبک و سنگین تقسیم بندی می شوند. کانی‌های باستنازیت، مونازیت و زینوتایم سه کانی مهم و اقتصادی از بین 200 کانی شناخته شده دربردارنده این عناصر هستند. فسفات اسفوردی با ذخیره 16 میلیون تن کانسنگ و عیار متوسط P2O5 12% نمونه ای از معادن حاوی این فلزات می‌باشد. مطالعات کانی‌شناسی پیشین بر روی این کانسنگ نتایج گوناگونی در مورد حضور این عناصر ارائه داشته‌اند و مطالعات کانی‌شناسی سازمان انرژی اتمی حاکی از آن بود که این عناصر عمدتاً بصورت کانی مونازیت قرار دارند و خود مونازیت با سایر کانی‌ها همچون فلوئوروآپاتیت و کانی‌های آهن درگیری دارد. در صنعت ابتدا کنسانتره مناسبی از این عناصر به روش های ثقلی، مغناطیسی، فلوتاسیون و . . . تهیه می‌شود و در ادامه به روش‌های هیدرومتالورژی این عناصر از این کنسانتره استحصال می‌شوند. باتوجه به نتایج حاصل از آزمایش‌های پیش فرآوری‌های انجام شده توسط شرکت Mintek بر روی نمونه های خوراک، کنسانتره و باطله کارخانه، کنسانتره فسفات کارخانه اسفوردی با P2O5 37% به عنوان منبع تمرکز این عناصر برای ادامه آزمایش‌ها مدنظر قرار گرفت. باتوجه به آزمایشات اولیه روش مناسب برای لیچینگ کنسانتره روش پخت اسیدی با اسید سولفوریک و سپس شست‌وشو پالپ تولید شده در طی دو مرحله انتخاب شد. طی مطالعات با توجه به کارهای مشابه، سه پارامتر دما، نسبت وزنی اسید به جامد (WA/WS) و زمان پارامترهای اساسی تشخیص داده شدند. برای بهینه‌سازی این سه پارامتر طرح آزمایش سطح پاسخ به روش CCD انتخاب شد. سطح پایین، مرکزی و بالای هریک از پارامترهای دما، WA/WS و زمان به ترتیب 140، 170و 200 0C و2/25، 3/25، 4/25 و 1/5، 2/5، 3/5 ساعت در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که هر سه پارامتر مورد مطالعه مؤثر می‌باشند. باتوجه به بهینه‌سازی انجام گرفته توسط نرم‌افزار DX7 شرایط بهینه برای بیشترین بازیابی مجموع عناصرخاکی کمیاب در 220 0C، 2/25 WA/WS و در 182/6 دقیقه برابر 87/35 % بدست آمد. نتیجه اعتبارسنجی حاکی از بازیابی انحلال86/55% مجموع عناصرخاکی کمیاب بود.
- Abstract
- Rare Earth Elemnts consist of 17 metalic elemants containing 15 elements of lanthanide group togther Scandium and Yttrium. These elemens are commonly divided into two groups i.e. Ligth Rare Earth Elaments, LREEs (La to Eu), and Heavy Rare Eatrh Elemants, HREEs (Gd to Lu). Only three emong 200 minerals have been known to contain rare earth elements, economically being used namely Bastnazite, Xenotime and Monazite. One of the known sources for these elements is phosphate rock. Esfordi phosphate ore has about 16 milion tons phosphate with 12% P2O5 in average garde is an example of these resources. In this research work the concentrate of this ore was used. Minerlogical studies showed that REEs are present in different minerals in Esfordi. An early study by Atomic Energy Organization showed that almost REEs present in the monazite mineral and this mineral is disperesed in Fluoroapatite and Iron minerals. In the industry scale, initially a concentrate with suitable grade of REEs is produced by gravity routes, magnetic seperation methodes, floatation and etc.. At the second step these elements are extracted by hydrometllurgical methodes. Based on results of previuos tests, Esfordi phosphate concentrate with 37% P2O5 was selected for this study. According to our primary tests on concentrate leaching, acid digesting method by sulfuric acid and then washing the obtained slurry in two step was choosed. In this study factores such as temprature, pulp density and time were recognized as three most important parameters. For optimization a CCD design of response surface methodology was selected. High, center and lower points for each parameter temprature, WA/WS and time were 140, 170 and 200 0C, 2.25, 3.25 and 4.25, 1.5, 2.5 and 3.5 hour respecctively. Resultes showed temprature, WA/WS and time were main effects on leaching process respectively. The optimization of the process showed that the optimum condition for the highest recovery of REEs was 87.35% in 220 0C, 2.25 WA/WS and 182.6 minute. Validation tests confirmed the optimum condition with 86.55% recovery in leaching. After leaching, purifaction process was done. There were different kinds of routes for this porpose. To get adequate accuracy and simplificity of purification process, ion exchange method by Dowex 50W-X8 resin in 100-200 mesh in 2×30 cm height inside a glass colunm was done. The separation reocevery for REEs was 65%.
