پایان نامه بررسی روش میکروامولسیون در فرایند استخراج با حلال؛ مطالعه ی موردی: بازیابی گالیم از محلول آلومینات سدیم
فهرست محتوا
چکیده
میکروامولسیون به صورت سیستمی شامل پراکندگی میکروقطرات دو مایع غیر قابل انحلال که توسط یک غشای سطحی شامل سطح ساز و کمک سطح ساز، پایدار شدهاند تعریف میشود. میکروامولسیونها از لحاظ ترمودینامیکی پایدار، همگن و از نظر نوری ایزوتروپیک هستند. در این تحقیق از میکروامولسیونها برای استخراج گالیم از محلول بایر استفاده شد. به منظور بررسی تأثیر نوع کمک سطح ساز و نسبت کمک سطح ساز به سطح ساز بر روی استخراج گالیم و آلومینیوم از کمک سطح سازهای مختلف و نسبت کمک سطح ساز به سطح ساز متفاوت استفاده شد. در این راستا از کمک سطح سازهای بوتانول و دکانول برای ایجاد محیط میکروامولسیون استفاده شد. نتایج نشان داد که با استفاده از سیستم حاوی بوتانول و نسبت C/S برابر ۲، ۱۰۰ درصد گالیم در مدت زمان ۱۵ دقیقه استخراج میشود. همچنین برای آلومینیوم نیز ۵۴/۹۶ درصد استخراج صورت میگیرد. همچنین با استفاده از دکانول و نسبت C/S برابر ۲، ۱۰۰ درصد گالیم به همراه ۵۸/۶۶ درصد آلومینیوم استخراج میشوند. با توجه به نتایج بدست آمده بهترین سیستم برای استخراج گالیم و جدایش مناسب آن از آلومینیوم سیستمی شامل دکانول و نسبت C/S برابر ۲ است که ترکیب سیستم شامل ۴۵٪ فاز C/S، ۱۰٪ فاز آلی و ۴۵٪ فاز آبی است که استخراج گالیم و آلومینیوم به ترتیب برابر ۲۰/۹۶٪ و ۲۱/۲۹ میباشد. مطالعهٔ فرایند اسکراب و استریپ با اسید کلریدریک نشان داد که در مرحلهٔ اسکراب و با استفاده از اسید کلریدریک ۶ مولار ۳۶/۰ درصد گالیم و ۶۵/۹ درصد آلومینیوم استخراج میشوند. در مرحلهٔ استریپ نیز با استفاده از اسید کلریدریک ۵/۱ مولار ۵۰/۹۱ درصد گالیم به همراه ۰۸/۰ درصد آلومینیوم استخراج میشوند.
کلمات کلیدی: میکروامولسیون، گالیم، جاجرم، سطح ساز
فهرست مطالب
- فصل اول: گالیم
- ۱-۱- مقدمه. 4
- ۱-۲- خواص فیزیکی و شیمیایی.. 4
- ۱-۳- منابع گالیم. 6
- ۱-۴- اقتصاد گالیم. 8
- ۱-۵- روشهای تولید گالیم. 11
- ۱-۵-۱- استخراج گالیم از فرایند بایر. 11
- ۱-۵-۱-۱- ترسیب جزء به جزء 12
- ۱-۵-۱-۲- روش الکترولیز. 14
- ۱-۵-۱-۳- فرایند سمنتاسیون. 16
- ۱-۵-۱-۴- فرایندهای استخراج با حلال. 17
- فصل دوم: مبانی استخراج با حلال گالیم
- ۲-۱- مقدمه. 20
- ۲-۲- فرآیند استخراج. 20
- ۲-۳- فرآیند استریپ.. 22
- ۲-۴- استخراج با حلال گالیم. 25
- ۲-۴-۱- سیستم هیدروکسید. 26
- ۲-۴-۱-۱- مشتقات هیدروکسی کوینولین.. 26
- ۲-۴-۱-۱-۱- تاثیر سطح سازها 30
- ۲-۴-۲- سیستمهای کلریدی.. 34
- ۲-۴-۲-۱- اترها 34
- ۲-۴-۲-۲- ترکیبات ارگانوفسفر (تری بوتیل فسفات (TBP)، تری اکتیل فسفین اکسید (TOPO)) 35
- ۲-۴-۲-۳- دی دو اتیل فسفریک اسید، ۲ اتیل هگزیل، ۲ اتیل هگزیل فسفریک اسید. 37
- ۲-۴-۲-۴- اکتیل فنیل اسید فسفات (OPAP) 38
- ۲-۴-۲-۵- الکیل آمینها و نمکهای آمونیوم. 39
- ۲-۴-۲-۶- اسیدهای کربوکسیلیک… 41
- فصل سوم: مبانی میکروامولسیون
- ۳-۱- مقدمه. 44
- ۳-۲- تشکیل میکروامولسیونها 47
- ۳-۳- میسل و میسل معکوس… 47
- ۳-۴- غلظت میسلی بحرانی.. 49
- ۳-۵- تقسیم بندی وینسور 50
- ۳-۶- تعادل هیدروفیلیک-لیپوفیلیک… 53
- ۳-۷- دمای وارونگی فاز 55
- ۳-۸- رفتار فازی.. 56
- ۳-۹- سطح سازها و کمک سطح سازها 57
- ۳-۱۰- میکروامولسیونهای آب در روغن (W/O) 58
- ۳-۱۱- میکروامولسیونهای روغن در آب (O/W) 59
- ۳-۱۲- میکروامولسیونهای دو پیوسته. 60
- ۳-۱۳- مکانیسم استخراج با میکروامولسیونها 61
- ۳-۱۳-۱- استخراج میکروامولسیون با واکنش شیمیایی: استخراج یون فلزی.. 62
- ۳-۱۴- سینتیک استخراج با سیستم میسلی.. 65
- ۳-۱۵- استفاده از میکروامولسیونها در بازیابی فلزات.. 66
- ۳-۱۵-۱- استخراج گالیم توسط میکروامولسیون. 71
- فصل چهارم: کارخانهٔ آلومینا جاجرم
- ۴-۱- مقدمه. 76
- ۴-۲- شرح فرآیند. 77
- فصل پنجم: مواد، تجهیزات و روشها
- ۵-۱- مقدمه. 86
- ۵-۲- محلول آلومینات سدیم. 86
- ۵-۳- مواد شیمیایی.. 86
- ۵-۴- تجهیزات.. 87
- ۵-۵- روش انجام آزمایشها 88
- ۵-۵-۱- رسم دیاگرام سه فازی.. 88
- ۵-۵-۲- استخراج حلالی گالیم. 89
- ۵-۵-۳- روش آنالیز. 89
- ۵-۶- روش محاسبات.. 90
- فصل ششم: نتایج و بحث
- ۶-۱- مشخصات محلول آلومینا 94
- ۶-۲- رسم دیاگرام سه فازی.. 94
- ۶-۳- آزمایشهای اولیهی استخراج. 100
- ۶-۴- آزمایشهای استخراج با بوتانل.. 105
- ۶-۴-۱- بوتانول با نسبت ۲= C/S. 105
- ۶-۴-۱-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج. 107
- ۶-۴-۱-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج. 108
- ۶-۴-۱-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز بوتانل در ۲ = C/S. 110
- ۶-۴-۱-۴- رسم منحنیهای هم تراز برای استخراج گالیم و آلومینیم. 111
- ۶-۴-۱-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم. 113
- ۶-۴-۲- بوتانول با نسبت ۴ = C/S. 115
- ۶-۴-۲-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج. 117
- ۶-۴-۲-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج. 118
- ۶-۴-۲-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز بوتانل در ۴ = C/S. 120
- ۶-۴-۲-۴- رسم منحنیهای هم تراز برای گالیم و آلومینیم. 121
- ۶-۴-۲-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم. 122
- ۶-۵- آزمایشهای استخراج با دکانول، نسبت ۲ = C/S. 124
- ۶-۵-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج. 126
- ۶-۵-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج. 127
- ۶-۵-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز دکانول در ۲ = C/S. 128
- ۶-۵-۴- رسم منحنیهای هم تراز برای گالیم و آلومینیوم. 129
- ۶-۵-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم. 131
- ۶-۶- بررسی رگرسیون و پارامترهای مرتبط.. 134
- ۶-۶-۱- بررسی ضرایب مدلهای بدست آمده توسط رگرسیون. 135
- ۶-۷- فرایند اسکراب و استریپ.. 135
- ۶-۸- مقایسهی نتایج حاصل از سیستم میکروامولسیون با استخراج حلالی مرسوم. 136
- فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات
- ۷-۱- نتیجه گیری.. 142
- ۷-۲- پیشنهادات.. 143
- مراجع. 145
پیشگفتار
۱- پیشینه، ضرورت و اهداف
در سال ۲۰۰۲ دانتس و همکاران بر روی استخراج گالیم از محلول بایر با استفاده از میکروامولسیون مطالعاتی را انجام دادند. سیستم مورد استفاده در این تحقیقات شامل بوتانول به عنوان کمک سطح ساز و کروزین به عنوان فاز آلی بود. آنها از Kelex-100 و SCO نیز به عنوان سطح ساز استفاده کردند. نتایج حاصل از کار آنها نشان داد که سیستم میکروامولسیون قادر به استخراج ۱۰۰ درصد گالیم در مدت زمان ۱۰ تا ۳۰ دقیقه است.
در سال ۱۳۸۴، طرح مطالعاتی استخراج گالیم از محلول بایر کارخانهٔ آلومینا جاجرم، در جهاد دانشگاهی دانشگاه تربیت مدرس توسط نادری و عبدالهی اجرا شد. شکل ۱ فلوشیت فرایند طراحی شده جهت استخراج گالیم را نشان میدهد. در این فرایند از روش استخراج با حلال به وسیلهٔ استخراج کنندهٔ Kelex-100، استفاده شد. ترکیب آلی استفاده شده شامل ۱۰٪ حجمی Kelex-100، ۱۰٪ حجمی اتانول و مابقی کروزین میباشد. فرایند به مدت یک ساعت و در دمای محیط اجرا میشود. این فرایند منجر به استخراج ۹۳٪ گالیم به همراه ۳۴٪ آلومینیوم شده است.
در سال ۱۳۸۵، به منظور بر طرف کردن برخی مشکلات فرایند فوق، از قبیل اتلاف بالای آلومینیوم، آلوده شدن استخراج کننده توسط آلومینیوم و تشکیل فاز سوم در مرحلهٔ شستشوی اسیدی گالیم از فاز آلی، مطالعات تکمیلی در این زمینه انجام شد. در نتیجه مشخص شد استفاده از ایزودکانول به عنوان تعدیل کننده به جای اتانول باعث افزایش قابلیت استخراج انتخابی توسط Kelex-100 میشود. ترکیب آلی استفاده شده شامل ۱۲٪ حجمی Kelex-100، ۵٪ حجمی ایزودکانول و مابقی کروزین میباشد. در این شرایط بازیابی گالیم و آلومینیوم ۹۲٪ و ۶٪ میباشد.
با توجه به قابلیتها و تواناییهای سیستم میکرواموسیون در زمینهٔ کاهش زمان فرایند استخراج فلزهای گوناگون از جمله گالیم در دمای محیط و توانایی آن در استخراج عناصر از محلولهای رقیق، نیاز به مطالعات جامع در مورد این سیستمها وجود دارد.
شکل ۱: فلوشیت طراحی شده جهت استحصال گالیم از محلول آلومینات سدیم به روش استخراج با حلال ] ۲ [
هدف از انجام این مطالعات بررسی تأثیر شرایط میکروامولسیون بر روی استخراج گالیم و آلومینیوم از محلول آلومینات سدیم واقعی است. برای این منظور، ابتدا شرایط لازم برای تشکیل محیط میکروامولسیون مناسب بدست آمد و سپس به بررسی تأثیر پارامترهایی از قبیل زمان، نوع فاز آبی، نوع کمک سطح ساز و نوع سیستم میکروامولسیون تشکیل شده پرداخته شد.
۲- نوآوری تحقیق
۱) استفاده از سیستم میکروامولسیون برای استخراج گالیم از محلول واقعی آلومینات سدیم
۲) ترسیم نمودارهای دیاگرام سه فازی با استفاده از کمک سطح سازهای مختلف
۳) بررسی تأثیر انواع کمک سطح سازها بر استخراج گالیم از محلول واقعی
۴) بررسی عوامل مؤثر بر جدایش آلومینیوم و گالیم
فصل اول
گالیم
۱-۱- مقدمه
گالیم[1] به وسیلهٔ شیمیدان فرانسوی پائول امیل لکو[2] در سال ۱۸۷۵ میلادی و به وسیلهٔ روش اسپکتروسکوپی کشف شد] ۱ [.
گالیم عنصری از گروه ۱۳ جدول تناوبی با علامت شیمیایی Ga است. عناصر همسایهٔ آن در جدول تناوبی عبارتند از: روی و کادمیوم از گروه ۱۲، آلومینیوم و ایندیم از گروه ۱۳ و سیلیسیم، ژرمانیم و قلع از گروه ۱۴] ۱ [.
۱-۲- خواص فیزیکی و شیمیایی
گالیم فلزی به رنگ سفید نقرهای، دارای عدد اتمی ۳۱ و وزن اتمی ۷۲۳/۶۹، شعاع اتمی ۱/۱۲۲ و سختی ۵/۱ در مقیاس موس است. وزن مخصوص آن در حالت جامد برابر gr/cm3 ۹۰۴/۵ در دمای °C ۶/۲۴ و در حالت مایع برابر gr/cm3 ۹۰۵/۶ در دمای °C ۸/۲۹ میباشد و انبساط حجمی آن ۲/۳ درصد در حالت جامد شدن[3] است] ۱ [.
یک تکهٔ جامد از گالیم هنگامی که در دست گرفته شود به مایع تبدیل میشود. دمای ذوب آن °C ۷۸/۲۹ و نقطهٔ جوش آن °C ۲۴۰۳ است. دمای بحرانی °C ۷۳۴۷، گرمای فوزیون (شکست) Kj/mol ۵۹/۵ و گرمای تبخیر Kj/mol ۳/۲۷۰ را دارا میباشد. گالیم در کنار سه فلز سزیوم، جیوه و روبیدیوم تنها فلزهایی هستند که در دمای اتاق به صورت مایع میباشند. بنابراین برای ساخت دما سنجهای دمای بالا مناسب است. همچنین گالیم به عنوان یک روانساز برای استفاده در ابزارهای دمای بالا مناسب است] ۱ [.
گالیم دارای سیستم ارتورومبیک با ابعاد شبکهٔ ثابت nm ۴۵۲۳/۰ = a، nm ۴۵۱۹۸/۰ = b و nm ۷۶۶۰۲/۰ = c است. انبساط حرارتی آن در امتداد محور a، ، در امتداد محور b، و در امتداد محور c، است. مشخصات الکتریکی گالیم غیر همسان میباشد ولی برآورد قابل قبول آن در جهات مختلف امکان پذیر نیست، چرا که ناخالصیها و دما تأثیر زیادی در رسانایی الکتریکی دارد. مقاومت الکتریکی آن در °C ۲۰ برابر µΩm ۴/۱۷ میباشد] ۱ [. فشار بخار گالیم حتی در دماهای بسیار بالا، پایین است.
این فلز شبیه روی و آلومینیوم است. مطابق با نظر گربر[4] (۱۹۸۹) گالیم معمولاً در ترکیباتش با ظرفیت ۳ ظاهر میشود و حالت تک ظرفیتی آن ناپایدار است. هر چند که ترکیبات تک ظرفیتی گالیم نظیر GaCl و Ga2O را میتوان به حالت پایدار نگاه داشت. اگر چه حالت اکسید ۱+ آن هنوز در محلول آبی مشاهده نشده است ولی بعضی واکنشهای گالیم نشان دهندهٔ وجود آن میباشند. گالیم توانایی تشکیل ترکیبات شیمیایی زیادی از قبیل برمیدها، سولفیدها و تلوریدها را دارد] ۱ [.
در برابر هوا اکسید شده و لایهٔ نازکی روی آن تشکیل میشود. در حضور اکسیژن خالص و در دمای °C ۱۰۰۰ کاملاً اکسیده میشود. در زیر C° ۱۰۰ به مقدار کم با آب واکنش میدهد اما در داخل اتوکلاو و در دمای C° ۲۰۰ کاملاً با آب اکسید میشود] ۱ [.
در یک دمای مشخص، اسیدهای معدنی غلیظ به آرامی با آن واکنش میدهند. عوامل اکسیدکننده مانند H2O2، H2SO4 و اسید پرکلریک به طور مؤثر در دمای بالا بر گالیم اثر میکنند] ۱ [.
ترکیبات اکسیژن با گالیم شبیه آلومینیوم بوده و در دمای بالا و پائین Ga2O3 و دو هیدروکسید Ga(OH)3 و GaO.OH را تشکیل میدهد. هالیدهای گالیم دارای ویژگی و خصوصیات کووالانس میباشند لذا قابلیت انحلال خوبی در اکثر حلالهای غیر قطبی که به شکل دیمر هستند، دارند. گالیم با عناصر گروه ۱۵ ترکیبات دوتایی یا مضاعف تشکیل میدهد که GaP و GaAs از اهمیت بیشتری از نظر صنعتی برخوردار میباشند که این دو ترکیب ممکن است با اختلاط مستقیم عناصر در دمای بالا آماده شوند] ۱ [.
در محلولهای آبی، گالیم یونهای آبی کئوردینه شدهٔ اکتاهدرال 3+[[Ga(H2O)6 را تشکیل میدهد. در محلولهای آبی، کمپلکس ۶ آبی به علت هیدرولیز، واکنش اسیدی دارد و به همین دلیل نمکهای گالیم ناشی از اسیدهای ضعیف نمیتوانند در حضور آب وجود داشته باشند] ۱ [.
اولین، دومین و سومین انرژیهای یونیزاسیون آن به ترتیب ۸۵/۵۷۸، ۳۳/۱۹۷۹ و ۰۹/۲۹۶۳ کیلو ژول بر مول میباشد. واکنشهای احیایی آن به صورت زیر است] ۱ [:
(۱-۱)(۱-۲)
(۱-۳)
۱-۳- منابع گالیم
گالیم با ppm۱۶ فراوانی یکی از عناصر کمیاب در پوستهٔ زمین میباشد. در میان کانیهای حاوی گالیم، بارزترن کانی گونهای از ژرمانیت است که در معدن اپکس[5] در ایالت یوتای آمریکا یافت میشود. در کل گالیم به آسانی با عناصر یا یونهای دیگر برای تشکیل کانیهای پایدار ترکیب نمیشود. یکی از کانیهای گالیم، گالیت (CuGaS2) است که در کشور زئیر و دیگر مناطق آفریقا یافت میشود. جدا از گالیت، گالیم تشکیل کانیهای مجزا نمیدهد. اما میتواند در ساختمان تعداد زیادی از کانیهای حاوی آلومینیوم جانشین آن شود] ۲ [.
ناحیهٔ کاردرو[6] در ۱۵ مایلی جنوب مکدرمیت[7] در نوادا قرار دارد. کانی سازی گالیم در منطقهای با ابعاد (ft) در آندزیت و سنگهای ریولیتی انجام شده است. محاسبات اولیه هزینهٔ ۶۹/۶ دلار بر تن برای استخراج و ۵۸/۱۱ دلار بر تن برای فرآوری را برآورد نموده است. این محاسبات بر مبنای نرخ استخراج ۶/۳ میلیون تن با عیار g/t ۱۵۰-۱۰۰ انجام شده است. بدین ترتیب سالیانه ۵۹۰۰۰ کیلوگرم فلز گالیم تولید خواهد شد. فرایند شامل استخراج، سنگ شکنی، آسیا کردن، لیچینگ، فیلتراسیون و استخراج با حلال میباشد که گالیم با خلوص ۹۹/۹۹% را تولید میکند. هزینهٔ ایجاد معدن و کارخانهٔ فرآوری ۹۵ میلیون دلار برآورد شده است] ۱ [.
عمده ذخایری که گالیم در آنها یافت میشود عبارتند از: ذخایر بوکسیت، ذغال، ذخایر فسفات و اسفالریت (در ذخایر روی).
مقدار کم گالیم در پیریت، مگنتیت، آپاتیت، کانسارهای نفلین و همچنین در کانیهای آلومینوسیلیکات و رسهایی مانند کائولن و دیاسپور وجود دارد] ۱ [.
بزرگترین بخش تولید جهانی گالیم به صورت محصول فرعی در تولید اکسید آلومینیوم میباشد. عیار گالیم در بوکسیت بسته به محل تشکیل آن از ۰۰۳/۰ درصد تا ۰۰۸/۰ درصد تغییر میکند. نوع عیار بالای آن در نواحی گرمسیری بوکسیتدار نظیر بوکسیت سورینام[8] با ۰۰۸/۰ درصدگالیم تشکیل شده است. ذخایر بوکسیت جهان ۵۵ تـا ۷۵ بیلیون تن برآورد شده است که با در نظر گرفتن عیار متوسط ppm ۵۰، میزان گالیم قابل بازیافت از ذخایر بوکسیت ۱۰۶*۶/۱ تن برآورد شده است.
بر این مبنا ذخایر بوکسیت آمریکا حاوی ۱۵ میلیون کیلوگرم گالیم هستند که ۲ میلیون کیلوگرم آن در ذخایر بوکیست آرکانزاس[9] قرار دارد] ۱ [.
از دیگر منابع تأمین کنندهٔ گالیم، ذخایر روی میباشند، هر چند که تمامی کانسارهای روی محتوی گالیم نیستند. متوسط گالیم موجود در اسفالریت حدود ppm ۵۰ برآورده شده است. گالیم موجود در کانسنگهای روی (اسفالریت) به دلیل تغییرات زیاد در روشهای هیدرومتالورژی روی از اهمیت اقتصادی کمتری برخوردار میباشد. ذخایر گالیم در کانسنگهای روی حدود ۶۵۰۰ تن برآورد شده است] ۱ [.
کانسنگهای فسفات و انواع مختلف ذغال از دیگر منابع گالیم هستند. وقتی که فسفر به روش الکتروترمال از فسفات تولید میشود گالیم به صورت گرد و غبار در دودکش تجمع پیدا کرده و قابل بازیابی میباشد.
همچنین امکان بازیابی گالیم از خاکستر ذغال وجود دارد. میزان کل ذخیرهٔ گالیم در فسفاتها و ذغالها چندین میلیون تن بر آورده شده است] ۱ [.
۱-۴- اقتصاد گالیم
هر چند تولید گالیم در چندین کشور وجود دارد اما مهمترین کشورهای تأمین کنندهٔ مواد خام اولیه استرالیا، چین، ژاپن، روسیه و کشورهای اروپای شرقی هستند. فرانسه بزرگترین کشور بازیافت کنندهٔ فلز گالیم از فرآوری مواد خام تهیه شده توسط سایر کشورها میباشد. آلمان و ژاپن نیز در این زمینه فعال هستند. در طی سال ۲۰۰۱، استرالیا ۲۷%، آلمان ۱۶% و چین، ژاپن، قزاقستان و روسیه ۱۱% واحدهای جدید گالیم را تشکیل دادهاند. ژاپن و آلمان به همراه انگلیس و آمریکا در زمینهٔ بازیابی گالیم از مواد زائد پیشرو هستند] ۱ [.
گالیم در اروپای غربی، ژاپن و چندین کشور بلوک شرق سابق تولید میشود. شرکتهای اینگال[10] در آلمان، رونپولنس[11] در فرانسه، سومیتومو[12] و دوامینینگ[13] در ژاپن، موتسومینینگ[14] و ایگل پیچر[15] در آمریکا و آلکان[16] و کومینکو[17] در کانادا، از جمله شرکتهای تولید کنندهٔ فلز گالیم در دنیا هستند] ۲ [.
واحد خالص سازی گالیم رونپولنس در فرانسه بزرگترین واحد جهانی با ظرفیت t/y ۱۳۳ میباشد.
آلکوا[18] از استرالیا خوراک اولیه را برای این واحد به صورت محلول قلیایی فرآیند بایر تأمین میکند. گالیم تا کیفیت ۹۹۹۹۹/۹۹% خالص سازی میشود] ۱ [.
دوامینینگ در ژاپن تنها شرکت بازیافت کنندهٔ گالیم از روی میباشد. ژاپن دارای چندین تولید کنندهٔ روی میباشد] ۱ [.
در جدول ۱-۱، ۶۰ شرکت و تولید کنندهٔ گالیم از ۱۸ کشور جهان دیده میشوند. آمریکا و ژاپن مهمترین مصرف کنندگان گالیم هستند. در آمریکا گالیم بیشتر از راه فراوری قراضهها و فلزات ناخالص تولید میشود. بنابراین آمریکا یک وارد کنندهٔ عمدهٔ فلز گالیم است] ۲ [. ۵۱% گالیم مصرفی آمریکا از فرانسه، ۲۰% از روسیه، ۸% از کانادا، ۷% از قزاقستان و ۱۴% از سایر کشورها تأمین میشود. میزان مصرف آمریکا در سال ۲۰۰۱، ۳۰ تن گزارش شده است. ارزش واردات آمـریکا در سال ۲۰۰۲ برابر ۶ میلیون دلار بوده است] ۱ [.
تقاضا برای گالیم در حال افزایش است. فروش دیودهای LED(light emitting Diodes) در پنج سال اخیر با رشد ۵۸% در هر سال رو به رو بوده است.
Abstract
A microemulsion is defined as a system formed by the dispersion of microdroplets of two immiscible liquids, stabilized by an interfacial membrane formed by surfactant and cosurfactant. They are thermodynamically stable, homogeneous and optically isotropic solutions. In this research, gallium extraction from Jajarm Bayer process using microemulsion method was investigated. Effect of different parameters such as co-surfactant type, C/S ratio, mixing time and solution composition were studied. Butanol and decanol were used as co-surfactant. Ternary diagrams were made for different systems.The results showed that using butanol as co-surfactant at C/S = 2, about 100% of Ga is extracted after 15 minutes while coextraction of Al is about 96.54%. When decanol was used as co-surfactant the extraction of Al decreased to about 66.58%. The best results were obtained at C/S = 2, C/S 45%, OF 10%, AF 45% which Ga and Al extractions were 96.20% and 29.21% respectively. Scrubbing of Al and stripping of Ga from loaded organic phase were done using 6 M and 1.5 M solutions of HCl. About 9.65% of Al was removed while 91.5% of Ga was recovered to stripping solution.
Keywords: Microemulsion, Gallium, Jajarm, Surfactant
[1] Gallium
[2] Paul Emile Lecoq de Boisboudran
[3] Solidification
[4] Greber
[5] Apex
[6] Cordero
[7] Mc Dermitt
[8] Surinam
[9] Arkansas
[10] Ingal
[11] Rhone-Poulenc
[12] Sumitomo
[13] Dowa Mining
[14] Mutso Mining
[15] Eagle Piche
[16] Alcan
[17] Cominco
[18] AlCoa
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.