دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.SC” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

بازیابی سرب از پسماند باقیمانده از کارخانجات سرب و روی

چکیده:

سرب ماده ای است که از منابع طبیعی یعنی کانسارهای حاوی سرب قابل استحصال میباشد. در سالهای اخیر جهت تولید شمش سرب علاوه بر استفاده از سنگ معدن، از باتریهای اسقاطی و سایر منابع حاوی سرب نیز استفاده میشود. بطور کلی جهت بازیافت سرب از کیک های حاوی سرب روش پیرومتالورژی بدلیل دمای بالای ذوب این کیک مقرون به صرفه نمیباشد. از جمله روشهای هیدرومتالورژی روش فلوتاسیون و نیز روش محلولهای نمکی میباشد که روش اخیر در این طرح مورد بررسی قرار گرفته است.

در این روش باطله مورد نظر به وسیله آب نمک تحت فرآیند لیچینگ قرار میگیرد که پارامترهای عملیاتی بهینه در این مرحله شامل سرعت همزن معادل با 500rpm، زمان در حدود 30 دقیقه ، دما در حدود 20 درجه سانتیگراد، چگالی پالپ برابر 50mg/l و pH=1 می باشد.

سپس این محلول تحت فرآیند سمنتاسیون با سه فلز Fe، Al و Zn قرار گرفته و ذرات محتوی سرب بر روی سطح محلول شناور میشوند. ذرات شناور شده قابل انتقال به کوره جهت تولید شمش سرب میباشد.بیشترین بازیابی در مرحله شستشو با نمک معادل 95,22 درصد و در مرحله سمنتاسیون معادل با 99,4 درصد میباشد که بدین ترتیب کل بازیافت معادل با 94,65 درصد خواهد بود.

مقدمه:

سرب پنجمین فلز پرمصرف در سطح جهان است که کاربردهای متنوعی در صنایع فلزی، شیمیایی ، نظامی و… دارد که امروزه بیشترین مصرف آن در ساخت باتری های اتوموبیل میباشد. در سالهای گذشته بیشترین منبع مورد استفاده در تولید شمش سرب، استفاده از کانسارهای این فلز با ارزش بوده است. در حالیکه در 20 سال گذشته بدلیل روند نزولی میزان ذخایر معادن و نیز مشکلات زیست محیطی انباشت مصنوعات ساخته شده از سرب بازیافت این فلز مورد توجه قرار گرفت. به نحوی که امروزه بیش از 80 درصد شمش سرب تولیدی در دنیا از باتریها و نیز پسماندهای حاوی سرب استحصال میشود. کانه سرب به همراه عنصر روی بوده و لذا استحصال شمش این دو فلز بطور موازی میباشد. پسماند کارخانه های تولید شمش سرب و روی نیز حاوی فلز سرب میباشد اما بدلیل ساختار مینرالی خاص آن به روشهای معمول قابل بازیافت نمیباشد. لازم به ذکر است که سنگ معدن حاوی سرب بطور معمول حاوی 3,5 تا 4 درصد سرب است درحالیکه پسماند کارخانه تولید شمش روی حاوی حداقل 7,5 درصد سرب میباشد. در این پایان نامه دو روش معروف استحصال سرب از کیک حاوی این ماده (روش فلوتاسیون و روش محلولهای نمکی) بررسی و مقایسه شده وپارامترهای روش جدید محلولهای نمکی بهینه سازی شده است.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

هدف از این تحقیق ارزیابی روش و بهینه سازی پارامترهای فرآیند بازیابی سرب از کیک های واحد انحلال کارخانه تولید شمش روی به روش محلولهای نمکی میباشد. دو دلیل عمده انجام تحقیقاتی پیرامون این مبحث را ضروری مینماید، یکی مشکلات زیست محیطی ناشی از دفع کیک های حاوی سرب و سایر فلزات سنگین در اطراف کارخانه ها است که از سویی نیاز به زیرسازی بسیار پرهزینه داشته و از سویی احتمال نفوذ فلزات سنگین از جمله سرب به آبهای زیر زمینی دور از ذهن نخواهد بود . و از سویی دیگر افزایش بی سابقه   قیمت سرب در سال اخیر میباشد که در صورت اجرای چنین طرحی، منابع درآمدزا را، افزایش خواهد داد. در خصوص قیمت سرب لازم به ذکر است که قیمت این ماده معدنی در دوسال اخیر به دو برابر میانگین قیمت سرب در 50 سال گذشته رسیده است. همین مطلب، هزینه تجهیزات فرآیند بازیافت سرب را توجیه میکند. تا پیش از این میزان سرب موجود در پسماندهای واحد انحلال به حدی نبود که بازیابی آنها اقتصادی باشد . در نتیجه بازیابی آن از پسماند مورد توجه کارخانجات قرار نمیگرفت. روشهای حرارتی (پیرو متالورژی) متعددی از جمله استفاده از کوره ویلز و Slag Fuming جهت بازیابی سرب از پسماندهای واحد انحلال شناخته شده است و سابقه علمی و عملی دارد. از آنجا که احداث چنین واحدهایی سرمایه گذاری نسبتاً زیادی نیاز دار د و همچنین انتخاب چنین روشهایی از توجیه مالی و اقتصادی خیلی کمی برخوردار است، استفاده از روشهای شیمیایی بازیابی سرب مورد توجه دست اندرکاران این صنعت قرار گرفته است.

جنبه های مجهول و مبهم و متغیرهای مربوط به پرسشهای این تحقیق، دستیابی به فرآیندی مطمئن و اقتصادی جهت بازیابی سرب و بهینه کردن مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز میباشد.

متغیرهای مربوط شامل استفاده از Reagent های مختلف و انتخاب بهترین Reagent، شرایط فرآیند از قبیل PH، دما، زمان اقامت و نهایتاً تثبیت فرآیند مناسب میباشد.

یکی از مهمترین دیدگاه های این ط رح از آنجا ناشی میشود که پروژه ای در منطقه انگوران در دست بررسی میباشد که ظرفیتی معادل با 100 هزار تن شمش روی در سال میباشد. به این ترتیب پس از راه اندازی کارخانه ، کیک ناشی از کارخانه فوق حجم قابل ملاحظه ای خواهد داشت و بازیافت سرب از آن منبع درآمد مناسبی جهت عوامل توسعه طرح خواهد بود.

2-1- پیشینه تحقیق

بازیابی سرب از پسماند واحد انحلال کنسانتره های سولفوره سابقه علمی و عملی بیش از 50 سال را دارد ولی بازیابی سرب از پسماند واحد انحلال کانی های اکسیده سیلیکاته با روش هیدرومتالورژی تاکنون در مقیاس صنعتی انجام نشده است.

در این ارتباط معدودی از شرکتهای مهندسی دارنده تکنولژی در جهان از قبیل شرکت کالسیمین، شرکت کاهنربا و Reunidas Tecnicas اسپانیا مطالعات و آزمایشاتی داشته اند که نتایج تحقیقات و بررسیهای این شرکتها در طرح آورده شده است. مطالعات انجام شده تحت عنوان شرکت TR اسپانیا بصورت توضیح کلی فرآیند بازیافت توسط محلولهای نمکی در فصل چهارم ارائه شده و نتایج آزمایشات انجام شده توسط شرکت کالسیمین وکاهنربا بر روی کیک های موجود در منطقه انگوران در فصل پنج و شش آورده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.