دانلود مقاله بررسی فرایند فروشویی میکروبی غبار کوره ریورب مجتمع مس سرچشمه

چکیده

غبار حاصل از کوره ریورب مجتمع مس سرچشمه که دارای 30% مس می باشد با تناژ  30 به کمک فیلتر های الکترو استاتیکی از گازهای خروجی کوره ها جدا می شود و بدون هیچگونه فرآوریی به سیستم برگردانده میشود. این فرایند مضرات زیر را در بر دارد:

اتلاف مس موجود

آلودگی محیط زیست

 تخریب آجر های نسوز کوره ریورب

مطالعات انجام شده نشان داده است که با فروشویی میکروبی تا 90% مس را میتوان در شرایط بهینه استحصال نمود.

شرایط بهینه عبارت است از:

دانسیته پالپ 5% ()

باکتری های تیوباسیلوس فرواکسیدانس و تیوباسیلوس تیواکسیدانس

گوگرد عنصری و سولفات آهن به عنوان منبع انرژی باکتری

مراحل بررسی آزمایشگاهی این فرآیند عبارت است از:

1- فروشویی اسیدیgr  150 غبار+cc  600 اسیدسولفوریک N   به مدت 1 ساعت، به منظور حذف فاز اکسیدی مس، زیر را باکتری ها حداکثر  13 مس را  در محیط تحمل می کنند.

2- جداسازی فاز جامد و مایع و خشک کردن جامد باقیمانده

3- فروشویی میکروبی جامد باقیمانده با دانسیته پالپ 5% به مدت 6 روز در بیوراکتور 50 لیتری در اشل آزمایشگاهی

و در انتها مس موجود در فاز مایع حاصل از فروشویی میکروبی، توسط الکترولیز جدا می شود.(1)

در این تحقیق سعی شده است این فرآیند در مقیاس واقعی بررسی فنی شود. طبق محاسبات انجام شده ابتدا به یک مخزن اسید شویی به حجمm3 5.29 ترجیحاً از نوع lift air که هزینه عملیاتی کمتر و کاربرد راحتتری دارد، احتیاج است و سپس به 12 بیورآکتور m3300 نیاز است و نیز برای جداسازی فازهای جامد و مایع به تیکنری به قطر m10 و به فیلتری از نوع استوانه دوار با سطح فیلتراسیون m22 نیاز است.

البته می توان با صرفنظر از بازیابی 90 درصدی مس و اکتفا کردن به بازیابی 80-70 درصدی مس تعداد مخازن و همچنین هزینه اقتصادی را کاهش داد.

البته اگر عملیات فروشویی میکروبی را در مدت 3 روز (زمان هر Batch) انجام دهیم به 9 مخزن   m3200 نیاز است.

طبق بررسی انجام شده:

 مخصوص واقعی غبار  4.29

سرعت ته نشینی ذرات  73

وزن غبار بعد از یک ساعت فروشویی از gr150 بهgr 130 کاهش یافت.

مقدمه

با افزایش نیازهای بشر و پیشرفت تکنولوژی و صنعت نیاز به مواد معدنی بیشتر می شود و از آنجا که در مجتمع مس سرچشمه،غبار تولیدی در کوره های ریورب تناژی معادل 30 با متوسط عیار مس 30% را دارا‏ست که از نظر اقتصادی دارای ارزش بالایی می باشد و نیز این مسئله که همراه با این غبار هر ساعت 136000 متر مکعب گاز از دودکش این کوره خارج می شود که 2.6% این گازها را  تشکیل می دهد که اثرات ناشی از گاز  بر محیط زیست باعث صدمه مستقیم به گیاهان، ایجاد بارانهای اسیدی، بالا رفتن pH خاک و از بین رفتن پوشش گیاهی منطقه و نیز بروز عوارض مختلف در انسان از جمله پیری زودرس، سقط جنین و ناراحتی ریه می شود. با توجه به تحقیقات انجام شده مقدار غلظت استاندارد سالیانه گاز ppbSO2 30 می باشد در حالیکه متوسط غلظت سالیانه این آلودگی در سطح مجتمع مس سرچشمه گاهی به ppb 170 می‏رسد.(4)

با توجه به عیار بالای مس در غبار خروجی کوره ریورب و همچنین غلظت بالای آلودگی محیط توسط   که به دلیل استحصال فلز با روش پیرومتا لورژی (استخراج فلزات به کمک حرارت) ایجاد می‏شود، جایگزینی روش هیدرومتالورژی و بیوهیدرومتالورژی ضروری به نظر می رسد.

هیدرومتالورژی در لغت به معنای فن استخراج فلزات به صورت مرطوب می باشد و دارای سه مرحله است:

حل کردن (فروشویی)

تصفیه و پر عیار کنی

بازیابی فلز از محلول

یکی از روشهای مناسب حل کردن یا فروشویی، لیچینگ (Leaching) می باشد. لیچینگ یکی از روشهای فرآوری مواد معدنی می باشد که صنایع متالورژی (فلز شناسی) بیشترین استفاده کننده از این عملیات می باشد .مواد معدنی با ارزش به نسبت زیادی با اجزاء ناخواسته مخلوط بوده که روش لیچینگ برای جداسازی اجزاء با ارزش مناسب می باشد.  

لیچینگ به معنی استخراج از جامد می باشد و با توجه به روش کار اسامی مختلفی به آن اطلاق می‏شود. از جمله: فروشویی، استخراج، آب شویی.

لیچینگ عبارتست از حل شدن انتخابی یک یا چند جزء از یک مخلوط جامد که در تماس با یک محلول مایع قرار گرفته است. از این فرایند به اهداف زیر می توان دست یافت:

باز کردن کانسنگها ،کنستانتره ها  یا محصولات ذوب (سرباره، غبار، گاز…) برای انحلال فلز محتوی

انحلال اجزاء قابل حل یک کانسنگ (معمولاً کانی های باطله همراه) برای افزایش عیار و تولید کنستانتره

در مرحله دوم یا تصفیه و پر عیار کنی پس از اتمام استخراج، جهت جداسازی فازهای جامد و مایع عمل ته نشینی ذرات در دستگاه تیکنر انجام می شود. تیکنر یک واحد صنعتی است که در آن غلظت سوسپانسیون بوسیله ته نشینی با تشکیل مایعی شفاف افزایش پیدا می کند.

جهت محاسبه سطح تیکنر، باید سرعت ته نشین شدن ذرات معلوم باشد که اندازه گیری این سرعت در قسمت محاسبات آمده است.

سرعت ته نشینی ذرات بستگی به عوامل متعددی از قبیل: ابعاد، شکل، اختلاف وزن مخصوص جامد و مایع، خاصیت جذب حباب هوا، خاصیت مغناطیسی ذرات و…دارد.

برای بازیابی حلال در ته تیکنر ناگزیر از فیلتر کردن می باشیم. فیلتر عبارت است از سطحی که دارای منافذ بسیار می باشد، ابعاد این منافذ طوری است که مولکولهای مایع قادر به عبور از آن می باشند در حالیکه ذرات جامد دارای ابعاد بزرگتر از این منافذ بوده و در نتیجه در روی این سطح باقی می مانند. عبور مولکولهای آب از سطح فیلتر ناشی از اختلاف فشار در دو طرف سطح می باشد. معمولاً مخلوط فازهای جامد ومایع با فشار بر روی سطح فیلتر وارد شده و مولکولهای آب از منافذ سطح فیلتر عبور میکنند.   

      در مرحله آخر که بازیابی فلز از محلول است، بوسیله الکترولیز، فلز را از محلول جدا می کنند.(2)

شرح مطالعات و اقدامات انجام شده

فروشویی اسیدی غبار به منظور حذف مقادیر قابل توجه فاز اکسیدی موجود لازم است زیرا فاز اکسیدی مس براحتی در اسید سولفوریک حل شده و تولید مس می کند که می تواند در مرحله بعد بر روی فعالیت باکتریها اثر منفی داشته باشد. به همین دلیل فروشویی اسیدی غبار به منظور حذف مقادیر قابل توجه فاز اکسیدی به روش زیر انجام شد.(2)

ابتدا 150 گرم غبار با 600 سی سی اسید سولفوریک 0.25 نرمال در مدت یکساعت در یک بطری غلتان تحت فرایند فروشویی اسیدی قرار گرفت. پس از ته نشینی کامل فاز جامد، نمونه جامد گرفته شد و در فیلتر فشاری فشرده شده سپس خشک و توزین شد. نتیجه حاصله 130 گرم جامد بدست آمد. نمونه حاصل خشک شده مورد تجزیه شیمیایی  و کانی شناسی قرار گرفت و نتیجه حاصله در جدول 1-1 آورده شده است.

(جداول و نمودار در فایل اصلی موجود است)