بررسی اثر بلورینه سازی در فرایند بازیابی آنتیموان به روش هیدرومتالورژی در محلول های سولفیدی قلیایی

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 6، دوره 10، شماره 38، بهمن 1398، صفحه 79-94   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

سید محسن موسوی نژاد^*

گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی، مجتمع آموزش عالی گناباد، گناباد، ایران

تاریخ دریافت: 15 مرداد 1398،  تاریخ بازنگری: 08 بهمن 1398،  تاریخ پذیرش: 15 بهمن 1398 

چکیده

انحلال آنتیموان در محلول سولفیدی قلیایی رایج ترین روش استخراج تر این فلز از منابع اولیه و ثانویه آن محسوب می‌شود. در این تحقیق تاثیر اضافه نمودن مرحله‌ی بلورینه سازی قبل از مرحله‌ی رسوب دهی الکتروشیمیایی آنتیموان در بهینه سازی فرایند استخراج آن از سنگ معدن سولفیدی بررسی شده است. اثر دما و زمان بلورینه سازی بر میزان جدایش آنتیموان و دیگر اجزاء از محلول فروشویی و ورود آنها به بلورهای جامد سدیم تیوآنتیمونیت تحقیق شده است. همچنین تاثیر وجود مرحله‌ی بلورینه سازی بر بازیابی آنتیموان، بازدهی جریان، نحوه‌ی رسوب کردن آنتیموان بر روی کاتد و نهایتا خلوص آنتیموان تولیدی بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده کاهش دما و افزایش زمان بلورینه سازی باعث افزایش ورود آنتیموان به بلورهای جامد شده است. بیشترین میزان جدایش 95.2 درصد وزنی پس از 2 ساعت بلورینه سازی در دمای C 5 بوده است. همچنین بیش از 90% آرسنیک، آهن، آلومینیم و ترکیبات گوگرددار مثل سولفات‌ها و تیوسولفات ها در فاز مایع باقی مانده است. نتایج مرحله-ی رسوب دهی الکتروشیمیایی نشان می‌دهد غلظت بالای ترکیبات گوگرددار در محلول‌هایی که مرحله‌ی بلورینه‌سازی بر روی آنها انجام نشده است، باعث وقوع واکنش های مضر در الکترودها و متعاقبا مصرف انرژی الکتریکی در سلول واکنش می‌شود. لذا بلورینه سازی با حذف بخشی از این ترکیبات باعث افزایش نرخ تولید آنتیموان، افزایش بازدهی جریان و بهبود چسبندگی آنیتموان بر روی کاتد شده است. علاوه بر این خلوص آنتیموان نهایی از 98.5% به 99.6% افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

بازیابی آنتیموان؛ بلورینه سازی؛ رسوب دهی الکتروشیمیایی؛ بازدهی جریان؛ انحلال قلیایی

عنوان مقاله [English]

Investigation on Effect of Crystallization Step in Antimony Recovery Using Hydrometallurgical Method in Alkaline Sulphide Solutions

نویسندگان [English]

mohsen moosavi nejad

department of metallurgy and materials science, university of Gonabad

چکیده [English]

Antimony dissolution in alkaline sulfide solution is the most common wet method of extraction of antimony from primary and secondary sources. In this research, the effect of adding crystallization step before electrowining step on improvement of antimony extraction from sulphide ores was studied. Effect of time and temperature of crystallization step on the removal of antimony and other constituents from leaching solution was explored. Furthermore, effect of crystallization step on some important process parameters such as antimony recovery, current efficiency, type of antimony precipitation on cathode plate and purity of produced antimony was investigated. According to the results, a decrease in the temperature and an increase in the time of crystallization step tend to enhance antimony separation to solid crystals. Removal degree of 95.2 wt% was the best result for antimony separation which was achieved after 2 hour crystallization at 5 C. Additionally more than 90% of As, Fe, Al and sulfur components such as sulphates and thiosulphates were remained in the liquid phase. Results of electrowining step show that high concentration of sulfur component in the solutions that did not pass crystallization step, leads harmful reactions to take place at the electrodes and consumption of electrical energy. Therefore, removal of these harmful components by crystallization causes an increase in the antimony production rate and current efficiency and also improves antimony adherence to the cathode plate. Moreover, the purity of final antimony product was rised from 98.5 to 99.6 wt%.

کلیدواژه‌ها [English]

Antimony Recovery, Crystallization, Electrowining, Current Efficiency, Alkaline Leaching

مراجع

 [1] W.C. Butterman and J.F. Carlin, “Antimony”, U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Profiles,  Report 03-019, 2004.

[2]C. G. Anderson, “The Metallurgy of Antimony”, Chemie der Erde, vol. 72, pp. 3–8, 2012.

[3]M. Riaz, N. Jan, M. T. Hussain, F. Khan and A. Yamin,” Flotation Studies of Low Grade Stibnite Ore from Krinj (Chitral) Area, J.Chem.Soc.Pak., vol. 30, pp. 584-587, 2008.

[4]F. Habashi, Handbook of extractive metallurgy, vol. 2, p. 830, Wiley-VCH, 1997.

[5]J. G. Yang, S. H. Yang and C. B. Tang, “The Membrane Electrowinning Separation of Antimony from a Stibnite Concentrate", Metoallurgical and Materials Transaction B, vol. 41, pp. 527-534, 2010.

[6]A. Awe and A. Sandstrom, “Selective leaching of arsenic and antimony from a tetrahedrite rich complex sulphide concentrate using alkaline sulphide solution”, Minerals Engineering, vol. 23, pp. 1227–1236, 2010.

[7] A. Awe, C. Samuelsson and A. Sandstrom, “Dissolution kinetics of tetrahedrite mineral in alkaline sulphide media”, Hydrometallurgy, vol. 103, pp. 167–172, 2010.

 

 

[8] A. Dodangeh, M. Halali, M. Hakim and M. R. Bakhshandeh, “Leaching Kinetics of Stibnite in Sodium Hydroxide Solution”, International Journal of Engineering B, vol. 27, No 2, pp. 325-332, 2014.

[9] A. Awe, “Antimony Recovery from Complex Copper Concentrates through Hydro- and Electrometallurgical Processes”, ph. D. Thesis, Lulea University of Technology, Sweden, 2013.

[10] C.G. Anderson, S.M. Nordwick and L.E. Krys, “Antimony Separation Process”, USA Patent, No. 5290338, 1994.

[11] S.M. Nordwick and C.G. Anderson, “Advances in antimony electrowinning at the Sunshine mine” Proceedings of the Fourth International Symposium on Hydrometallurgy Fundamentals, Technology and Innovations, pp. 1107-1128, 1993.

[12] J.B. Ackerman, C.G. Anderson S.M. Nordwick and L.E. Krys, “Hydrometallurgy at the  Sunshine Mine Metallurgical Complex”, Proceeding of AIME meeting on “Hydrometaluurgy: Fundamentals, Technology and Innovations”, pp. 477-498, 1993.

[13] Z. Tian-cong, “The metallurgy of antimony, Central South University of Technology Press Changsha”, China, 1988.

[14] C.G. Anderson, S.M. Nordwick and L.E. Krys, “Processing of antimony at the Sunshine mine., The Minerals, Metals and Materials Society, pp. 349-366, 1991.

[15] Y. Zhang, C. Wang, B. Ma, X. Jie and P. Xing,  “Extracting antimony from high arsenic and gold-containing stibnite ore using slurry electrolysis”, Hydrometallurgy, vol. 186, pp. 284-291, 2019.

[16] L. Ye, Z. Ouyang, Y. Chen, H. Wang, L. Xiao and S. Liu, “Selective separation of antimony from a Sb-Fe mixed solution by hydrolysis and application in the hydrometallurgical process of  antimony extraction”, Separation and Purification Technology, vol. 228, pp. 115753, 2019. 

[17]ص. کفاش یزدی و م. بحرالعلوم، " بررسی تاثیر دانسیته جریان و غلظت مواد افزودنی بر خواص پوشش نانو ساختار روی تولید شده به روش آبکاری الکتریکی"، مجله مواد نوین، دوره 3 شماره 9، ص 33-23، پاییز 1391.