عنوان پایان‌نامه
بازیابی واندیم از سر بازه فولاد سازی کنورتور به روش هیدرومتالورژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44142;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 816
- تاریخ دفاع
- ۱۵ اسفند ۱۳۸۸
- دانشجو
- محسن اعرابی کرسگانی
- استاد راهنما
- مسعود امامی, فرشته رشچی
- چکیده
- به منظور بازیابی وانادیم از سرباره¬های فولاد سازی کنورتور LD، پس از انجام یک مرحله تشویه قلیایی فرایند حل¬سازی اسیدی انجام شد و تاثیر پارامترهای مختلف موثر بر سینتیک حل¬سازی وانادیم تعیین شد. پسماند حاصل از فرایند حل¬سازی توسط آنالیز¬های XRD، XRF و SEM/EDX مورد شناسایی قرار گرفت. ماکزیمم راندمان بازیابی وانادیم در بهترین شرایط حل-سازی: دمای °C70، نسبت جامد به مایع 1:15، غلظت اسید سولفوریک 3 مولار، دور همزن rpm 600، اندازه ذرات 850 میکرون و زمان 150 دقیقه؛ 95% به دست آمده است. برای حل¬سازی وانادیم در اسید سولفوریک مدل سینتیکی دو مرحله¬ای پیشنهاد شد. در مرحله اول (بازه زمانی 0 تا 12 دقیقه) افزایش راندمان بازیابی با شیب تندی همراه است اما در مرحله دوم (بازه زمانی 30 تا 150 دقیقه) سرعت حل¬سازی کاهش می¬یابد. از مدل ذرات کوچک شونده (SCM) جهت مطالعه و بررسی سینتیک حل¬سازی وانادیم استفاده شد. در زمان¬های طولانی حل¬سازی، معادلات مدل مذکور مطابق با شرایط مرزی این بازه اصلاح شدند. بر اساس بررسی¬های سینتیکی انجام شده و انرژی فعال¬سازی محاسبه شده در دماهای کم برای کل بازه زمانی، مدل مختلط "نفوذ-واکنش شیمیایی" پیشنهاد شد. در دماهای زیاد "نفوذ از میان محصولات واکنش" کنترل کننده سینتیک حل¬سازی است. قبل از انجام فرایند استخراج حلالی وانادیم توسط دپا، به دلیل بالا بودن غلظت آهن در محلول آبی لازم است یک مرحله تصفیه شامل ترسیب آهن با سولفید سدیم انجام گیرد. در بهترین شرایط ترسیب آهن: نسبت :Na2S/Fe 10 و دمای ?C 65، 90% آهن موجود در محلول رسوب داده شد. ترسیب آهن با کاهش پتانسیل الکتریکی محلول همراه بود. کاهش پتانسیل الکتریکی محلول باعث افزایش راندمان استخراج حلالی وانادیم و کاهش بیشتر اثر آهن(III) می-شود. با اضافه کردن پودر آهن پتانسیل محلول کاهش یافته و به حدود 250-200 میلی ولت رسانده شد. در این شرایط Fe3+ به Fe2+ احیا شده و جذب آهن توسط دپا نیز کاهش یافت. ماکزیمم راندمان استخراج حلالی وانادیم در بهترین شرایط استخراج: دمای محیط، نسبت فاز آلی به آبی 1، دپا 20%، رقیق کننده کروزن، مدت زمان 10 دقیقه و pH 5/2، 94% حاصل شد. کلمات کلیدی: سرباره کنورتور LD، وانادیم، حل¬سازی اسیدی، سینتیک حل¬سازی، مدل ذرات کوچک شونده، استخراج حلالی.
- Abstract
- In order to extract vanadium from LD (Linz-Donawitz) converter slag of steelmaking plant an alkaline roasting-acid leaching study was carried out and effect of different parameters on the kinetics of vanadium dissolution was determined. The leaching residue was characterized by XRD, XRF and SEM/EDX analyzer. The maximum vanadium recovery of ca. 95% was achieved at the optimum leaching condition of 70 ?C, S/L: 1/15, acid concentration: 3M, agitation rate: 600 rpm, particle size: blew 850 µm and leaching time: 150 minutes. Dissolution of vanadium in sulfuric acid showed that there are two stages in the kinetics of leaching. In the first 15 minutes, a sharp increase in the amount of vanadium extracted was observed and at longer times, leaching became slower. Shrinking core model (SCM) was used to describe the kinetics of the slag acid leaching. SCM equations were modified to represent the long time leaching process in which the initial recovery of vanadium (at the beginning of long term period) is not zero. It was found that the kinetics of leaching at low temperature is controlled by chemical reaction for both short and long leaching periods. Rate of leaching is controlled by solid product diffusion regime at high temperature.Due to high iron concentration in the aquous solution an iron precipitation stage was necessary before the solvent extraction process. Iron removal was carried out using Na2S as precipitating agent. 90% 0f iron was precipitated using sodium sulphide at S2-/Fe3+ ratio of 10 at 65 ?C. After this treatment, iron powder was added to obtain an electric potential about 200-250 mV in order to reduce iron from Fe3+ to Fe2+ which is not extractable by D2EHPA. Under the optimum condition of room temperature, O/A: 1, D2EHPA concentration: 20%, diluent: Kerosene, mixing time: 10 min and pH 2-2.5, 94% of vanadium was extracted by this organic solution.
