بررسی فرآیند جداسازی فلز روی از باطله اکسیدی توسط اسید سیتریک

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 9، دوره 9، شماره 33 - شماره پیاپی 1، آبان 1397، صفحه 89-96   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حسن کوهستانی^{* 1}؛ الهه سادات خاتمی²

¹استادیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

²کارشناسی، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

تاریخ دریافت: 14 مهر 1396،  تاریخ بازنگری: 11 دی 1396،  تاریخ پذیرش: 15 مهر 1397 

چکیده

تقاضای روز افزون به فلز روی باعث شده است که بازیابی آن از منابع ثانویه اهمیت زیادی پیدا کند. با توجه به مشکلات متعدد روش پیرومتالورژی از جمله مسائل زیست محیطی و اقتصادی، فرآیندهای هیدرومتالورژی بیشتر مد نظر قرار گرفته اند. مهمترین مزایای روشهای هیدرومتالورژی مانند هزینه پایین، آلودگی کمتر، زمان کمتر و خلوص بالاتر محصول محققان را به خود جلب کرده است. بر این اساس در این مطالعه، بازیابی فلز روی از باطله کوره القائی تولید آلیاژهای روی که حاوی بیش از %30 اکسید روی است توسط فرآیند هیدرومتالورژی مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند مورد استفاده شامل خردایش و آنالیز ذرات باطله، حل سازی باطله در اسید سیتریک بعنوان یک اسید آلی و بررسی پارامترهای مؤثر بر انحلال می باشد. غلظت اسید، زمان حل سازی، دمای حل سازی و مقدار باطله پارامترهای مورد مطالعه بودند. با توجه به نتایج بدست آمده، شرایط بهینه فرآیند بصورت غلظت اسید سیتریک: 1.5M، زمان: 60min، دما: °60C و مقدار باطله: 1.5g اعلام شد. با اعمال این شرایط نرخ بازیابی فلز روی %82 بدست آمد. در ضمن سینتیک و ترمودینامیک فرآیند نیز بررسی شد و نتایج نشان داد که انحلال با واکنش شیمیایی کنترل می شود و مقدار انرژی فعالسازی 17.2KJ می باشد.

کلیدواژه‌ها

بازیابی روی؛ هیدرومتالورژی؛ حلسازی؛ اسید سیتریک؛ باطله کوره القائی

عنوان مقاله [English]

Investigation of leaching of zinc from oxide waste using citric acid

نویسندگان [English]

Hassan Koohestani¹؛ Elahe Sadat khatami²

¹Faculty of Materials and Metallurgical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.

²Faculty of Materials and Metallurgical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran.

چکیده [English]

The increasing demand for zinc has made it more important to be recovered from secondary sources. Hydrometallurgical processes have been more considered due to numerous pyrometallurgy problems. The most important advantages such as low cost, less pollution, less time and higher purity of product have made the researchers attracted. Accordingly, zinc recovery has been investigated from an induction furnace waste containing more than 30% zinc oxide in this study. Includes crushing and analyzing of waste particles, leaching in citric acid as an organic acid and investigating of the effective parameters were used in the process. Acid concentration, leaching time, temperature and amount of waste particles were the parameters that were studied. According to the results, the optimal conditions were as acid concentration: 1.5M, time: 60min, temperature 60 °C, and waste particles: 1.5g. Under these conditions, a recovery rate of 82% was obtained for zinc metal. The kinetic and thermodynamic zinc acidic leaching were also studied. The results showed that the surface chemical reaction acts as controller.

کلیدواژه‌ها [English]

Leaching, Zn recovery, Hydrometallurgy, industry waste

مراجع

References: 1- Deng, J., et al., Dissolution kinetics of zinc oxide ore with an organic acid. International Journal of Metallurgical & Materials Engineering, 2015. 1(2): p. 1-7.
2- Zhang, C., et al., Recovering of zinc from solid waste bearing sphalerite or zinc ferrite by mechano-chemical extraction in alkaline solution. Procedia Environmental Sciences, 2012. 16: p. 786-790.
3- Thorsen, G., A. Grislingås, and G. Steintveit, Recovery of zinc from zinc ash and flue dusts by hydrometallurgical processing. JOM, 1981. 33(1): p .24-29.
4- Astuti, W., et al., Comparison of effectiveness of citric acid and other acids in leaching of low-grade Indonesian saprolitic ores. Minerals Engineering, 2016. 85: p. 1-16.
5- Ahmed, I., A. Nayl, and J. Daoud, Leaching and recovery of zinc and copper from brass slag by sulfuric acid. Journal of Saudi Chemical Society, 2016. 20: p. S280-S285.
6- Jha, M.K., V. Kumar, and R. Singh, Review of hydrometallurgical recovery of zinc from industrial wastes. Resources, conservation and recycling, 2001. 33(1): p. 1-22.
7- Kurama, H. and F. Goektepe, Recovery of zinc from waste material using hydro metallurgical processes. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2003. 22(3): p. 161-166.
8- Barrett, E.C. and E. Nenniger, Hydrometallurgical treatment of electric arc furnace dusts. US Pat, 1992. 5.
9- Muzenda, E. and G.S. Simate, The Effect of Zinc Ion Concentration and pH on the Leaching Kinetics of Calcined Zinc Oxide Ore, 2nd International Conference on Advances in Engineering and Technology, South Africa, 2006.
10- Jarupisitthorn, C., T. Pimtong, and G. Lothongkum, Investigation of kinetics of
zinc leaching from electric arc furnace dust by sodium hydroxide. Materials Chemistry and Physics, 2003. 77(2): p. 531-535.
11- Larba, R., et al., Citric acid as an alternative lixiviant for zinc oxide dissolution. Hydrometallurgy, 2013. 134: p. 117-123.
12- Irannajad, M., M. Meshkini, and A.R. Azadmehr, Leaching of zinc from low grade oxide ore using organic acid. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2013. 49(2): p. 547-555.
13- Hurşit, M., O. Laçin, and H. Saraç, Dissolution kinetics of smithsonite ore as an alternative zinc source with an organic leach reagent. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2009. 40(1): p. 6-12.
14- Cho, S., et al., Precursor effects of citric acid and citrates on ZnO crystal formation. Langmuir, 2009. 25(27): p. 3825-3831.
15- Prigiobbe, V. and M. Mazzotti, Dissolution of olivine in the presence of oxalate, citrate, and CO2 at 90C and 120C. Chemical Engineering Science, 2011. 66(24): p. 6544-6554.
16- Chen, A., et al., Alkaline leaching Zn and its concomitant metals from refractory hemimorphite zinc oxide ore. Hydrometallurgy, 2009. 97(3): p. 228-232.
17- Kul, M. and Y. Topkaya, Recovery of germanium and other valuable metals from zinc plant residues. Hydrometallurgy, 2008. 92(3): p. 87-94.
18- Yoshida, T., Leaching of zinc oxide in acidic solution. Materials transactions, 2003. 44(12): p. 2489-2493.
96 بررسی فرآیند جداسازی فلز روی از باطله اکسیدی توسط اسید سیتریک
19- Pecina, T., et al., Leaching of a zinc concentrate in H2SO4 solutions containing H2O2 and complexing agents. Minerals Engineering, 2008. 2(1): p. 23-30.