عنوان پایان‌نامه
بازیابی نیکل و آلومینیوم از کاتالیست های فرسوده با استفاده از استخراج حلالی های آلی دپا و سایانکس ۲۷۲
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45273;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 826
- تاریخ دفاع
- ۲۹ اردیبهشت ۱۳۸۹
- دانشجو
- محمدکریم ناظمی
- استاد راهنما
- فرشته رشچی
- چکیده
- در این پژوهش بازیابی نیکل و آلومینیوم از کاتالیست¬های فرسوده هیدروکراکینگ با استفاده از فرایندهای هیدرومتالورژیکی مورد بررسی قرار گرفت. فرایندهای انجام گرفته برای بازیابی نیکل شامل سه فرایند حل سازی، ترسیب شیمیایی و استخراج حلالی بودند. غلظت اسید سولفوریک 4 مولار، دمای 85 درجه سانتی¬گراد، نسبت جامد به مایع 1 به 10، اندازه ذره 1 تا 36/2 میلی متر و دور هم زن 700 دور بر دقیقه به عنوان بهترین شرایطحل سازیبه دست آمدند. بررسی سینتیک فرایند حل سازی با معرفی یک روش جدید برای تعیین مکانیزم کنترل کننده سرعت واکنش، مبتنی بر برازش مقید(Constrained Regression) داده¬های بدست آمده از راندمان بازیابی بر حسب زمان در دماهای مختلف انجام شد. بر این اساس برای رفتار حل شدن دو مرحله¬ای ذرات ریز در مرحله نخست مکانیزم نفوذ از لایه سیال در مرحله دوم واکنش شیمیایی کنترل کننده سرعت واکنش به دست آمدند. برای ذرات درشت مکانیزم واکنش شیمیایی کنترل کننده سرعت به دست آمد. با انجام حل سازی توسط اسید سولفوریک نیکل موجود در ساختار وارد محلول شد و آلومینیوم که به صورت آلفا-آلومینا در ساختار حضور داشت وارد پسماند جامد شد. برای بازیابی نیکل از محلول بدست آمده از حل سازی از روش ترسیب شیمیایی به کمک آمونیاک استفاده شد و نیکل به صورت نیکل آمونیوم سولفات رسوب داده شد. نیکل باقی مانده در محلول با استفاده از استخراج حلالی و به کمک دو حلال آلی دپا و سایانکس 272 تغلیظ شد و دوباره به مرحله ترسیب بازگردانده شد. منحنی تعادلی استخراج و دیاگرام مک¬کیب-تیلی برای تعیین تعداد مراحل فرایند استخراج چند مرحله¬ای جریان مخالف برای استخراج حلالی و استخراج معکوس ترسیم شدند. بازیابی نیکل و آلومینیوم و همچنین خلوص محصولات بدست آمده یعنی آلفا-آلومینا و نیکل آمونیوم سولفات با استفاده از این فرایند، بیش از 99 درصد است.
- Abstract
- Recovery of nickel and aluminum from spent hydrocracking catalysts was investigated through hydrometallurgical route. This process involved three steps; leaching, precipitation and solvent extraction. Two different particle size distributions, fine and coarse were used. The best leaching conditions was determined to be: sulfuric acid concentration 4M; temperature 85 °C; solid to liquid ratio 1/10 (g/mL); particle size 1-2.36 mm and stirring speed 700 rpm. Introducing a new approach, kinetic investigation was performed by applying constrained regression method on experimental data obtained from leaching experiments. According to the result of the new method, first stage of leaching of fine particles was controlled by diffusion through surrounding liquid film and the second stage was controlled by chemical reaction on the unreacted particle core. In the case of coarse particles the chemical reaction on the unreacted core was resulted to be the controlling mechanism. Sulfuric acid leached out nickel to the aqueous phase while the aluminum which was present as ?-alumina remained un-leached andseparated by filteration as solid by-product. Nickel was recovered from aqueous phase as nickel ammonium sulphate through chemical precipitation by adding required amount of aqueous ammonia. Precipitation can not recover nickel completely, thus, a solvent exraction processwas performed in order to concentrate nickel. D2EHPA and Cyanex 272 were examined for this purpos. Extraction and stripping isotherms and McCabe-Thiele diagrams were constructed and the required number of theoretical stages for the multi-stage counter current solvent extraction and stripping of nickel were predicted. The calculations resulted in 2 and 3 stages of extractions for D2EHPA and Cyanex 272, respectively. Based on the stripping McCabe-Thiele diagramsone stage of stripping with 1M sulfuric acid is requiredfor both extractants. The recovery of nickel and aluminum and the purity of the obtained products was more than 99%.
