كارخانهی توليد آلومينا در ايران است]۱۶[.

۴-۲- شرح فرآيند
آماده سازی مواد: سنگ بوکسيت که از معدن به وسيلهی کاميون به کارخانه حمل ميگردد، پس از خردايش و هموژنيزاسيون وارد آسياهای گلولهای تر ميگردد. محلول قليايی سود برگشتي و آهک پخته شده در واحد پخت آهک نيز به آسيا اضافه ميگردد. دوغاب خروجي از آسيا به منظور سيليس زدايی به مدت ۸ ساعت در دمای ۱۰۰ درجهی سانتيگراد نگهداری ميشود]۱[.

شکل ۴-۱: نمایی از واحد دریافت و خردایش سنگ بوکسیت]۱[

انحلال سنگ: دوغاب سيليس زدايی شده به وسيلهی پمپهای فشار قوی با فشار حدود ۱۴۵ بار وارد مرحلهی انحلال ميگردد. اين مرحله شامل پيش گرمکنهای لوله در لوله است که به وسيلهی بخار ايجاد شده از خود دوغاب پس از انحلال گرم ميشود و به دمای حدود ۲۲۵ درجهی سانتيگراد ميرسد. دوغاب گرم شده وارد کورههای انحلال که در آن لولههای دوغاب پس از عبور از کوره به دمای ۲۷۵ درجهی سانتيگراد که دمای انحلال است ميرسد و پس از آن از يک سيستم راکتور لولهای با زمان نگهداری ۴۵ دقيقه عبور مينمايد. در اين مرحله اکسيد آلومينيم سنگ بوکسيت در محلول حل ميشود و بقيهی سنگ به شکل باطله در دوغاب باقي ميماند]۱[.
سپس دوغاب را مرحله به مرحله در فلاش تانکها افت فشار داده و بخار ايجاد شده در هر يک از اين مراحل را در پيش گرمکنها برای گرم کردن دوغاب مورد استفاده قرار ميدهند.

شکل ۴-۲: واحد انحلال لولهای]۱۶[

جداسازی گل باطله: دوغاب خنک شده جهت جدا سازی باطله پس از رقيق سازی و سيليس زدايی ثانويه به وسيلهی سر ريز تيکنرها وارد تيکنرهای ته نشين کنندهی باطله يا به اصطلاح گل قرمز ميشود. گل قرمز پس از جدا شدن در ۳ تيکنر شستشو کاملا شسته ميشود تا موادی نظير سود و آلومينا کاملا بازيابي گردد و سپس به وسيلهی پمپهای فشار بالا به سد باطله منتقل ميگردد]۱[.
تجزيهی محلول و ترسيب هيدرات آلومينيم: محلول آلومينات سديم جدا شده از گل پس از فيلتراسيون و خنک شدن جهت رسوب دادن هيدرات به مخازن ترسيب که شامل ۲۱ مخرن ۲۷ متری مجهز به هم زن هستند منتقل ميگردد]۱[.
محلول آلومينات جهت ترسيب هيدرات در دو مرحله پس از جداسازی از گل و پس از آگلومراسيون خنک ميشود و در دو مرحلهی آگلومراسيون و رشد رسوب ميکند و به اندازهی ذرات مناسب ميرسد. بخش درشت هيدرات پس از طبقه بندی به عنوان هيدرات محصول و بقيه به عنوان جوانه در فرآيند مصرف ميگردند]۱[.

شکل ۴-۳: واحد تجزیهی محلول و ترسیب]۱۶[

تبخير محلول برگشتي: محلول قليايی جدا شده از هيدرات که رقيق شده است جهت تغليظ مجدد و رسيدن به غلظت محلول انحلال در تبخير کنندهها بوسيلهی بخار بويلر مورد تبخير قرار گرفته و پس از رسيدن به غلظت مناسب به مدار بر ميگردد]۱[.
تکليس هيدرات و توليد آلومينا: محلول هيدرات ميتواند مستقيما به فروش برسد ولي بخش عمدهی آن جهت تکليس و توليد آلومينا به کورهی تکليس که از نوع کورههای ثابت با ذرات معلق ميباشند انتقال مييابد. تکليس در حدود دمای ۱۱۰۰ درجهی سانتيگراد انجام ميگيرد و آلومينای متالورژيکي با مشخصات حدود ۹۰ – ۸۰% آلوميناي گاما و ۲۰ – ۱۰% آلوميناي آلفا توليد ميگردد]۱[.

شکل ۴-۴: واحد تکلیس هیدرات و تولید آلومینا]۱۶[

از آنجا كه هدف از اين طرح استحصال گاليم از محلول حاصل از فرآيند باير مي‌باشد مهمترين واحدهاي مورد بررسي عبارتند از: واحد جداسازي گل‌ قرمز از آلومينات (PU13)، واحد فيلتراسيون هيدرات (PU17) و واحد تبخير و تغليظ و بازيافت سود سوزآور (PU18).
در اينجا به شرح هر يك از اين واحدها پرداخته مي‌شود.
الف- واحد ته‌نشيني گل‌قرمز (PU13)
در اين واحد جداسازي گل‌ قرمز از محلول آلومينات انجام مي‌گيرد. پالپ آلومينات به طور پيوسته از تانكرهاي رقيق‌سازي به اين بخش پمپاژ شده و با افزودن مواد منعقد كننده به آن در تيكنرها، مواد جامد آن ته‌نشين شده و مداوما به بخش شستشو و فيلتراسيون گل انتقال مي‌يابد. سرريز تيكنرها نيز جهت حذف مواد جامد باقيمانده به بخش فيلتراسيون محلول آلومينات براي تأمين خوراك بخش ترسيب هيدرات آلومينيوم به بخش مربوطه هدايت مي‌گردد. اين واحد براي جداسازي گل از ۱۹۵۰۰ تن پالپ در روز در نظر گرفته شده است كه ۲۴ ساعته و در تمام ايام سال مشغول كار مي‌باشد]۱[.

شکل ۴-۵: واحد ته نشینی گل قرمز]۱۶[

ب- واحد فيلتراسيون هيدرات آلومينيوم (PU17)
در اين واحد عمليات زير انجام مي‌شود]۱[:‌
– توليد هيدرات آلومينيوم محصول كه براي كلسيناسيون و توليد آلومينا فرستاده مي‌شود.
– تهيهی پالپ جوانهی ريز بلور هيدرات كه به اولين مرحلهی ترسيب و طبقه‌بندي هيدرات ارسال مي‌گردد.
– تهيه پالپ جوانهی درشت بلور هيدرات كه به دومين مرحلهی ترسيب هيدرات آلومينيوم فرستاده مي‌شود.
– هيدرات محصول كه روي فيلتر كاملاً شسته شده است، توسط نوار نقاله جهت انبارسازي و يا تكليس حمل مي‌‌گردد. محلول قليايي رقيق حاصل از فيلتراسيون به واحد تبخير و تغليظ فرستاده مي‌شود.
ج- واحد تبخير و تغليظ و بازيابي سود سوزآور (PU18)
در اين واحد، تبخير و تغليظ محلول قليايي رقيق برگشتي از مرحلهی ترسيب و نهايتاً حذف املاح كريستاليزه در محلول قليايي تغليظ شده انجام مي‌شود]۱[.
براي اين واحد دو خط تبخير پيش‌بيني شده است كه در هر كدام عمليات تبخير و تغليظ به صورت جريان متقابل انجام مي‌شود. هر خط تبخير داراي ۵ بدنهی تبخير و به ظرفيت ۶۴/۹۷ تن محلول رقيق در ساعت است. كلاً در اين واحد يك خط نمك‌زدايي وجود دارد]۱[.
واحد تبخير به طور پيوسته و ۸۷۶۰ ساعت در سال كار مي‌كند. محلول قلياي غليظ به دست آمده از اين واحد به واحد سيليس‌زدايي مقدماتي ارسال مي‌گردد تا با پالپ بوكسيت خروجي از آسيا مخلوط گردد]۱[.

شکل ۴-۶: واحد تبخیر و تغلیظ و بازیابی سود سوز آور]۱۶[

شکل ۴-۷: فرایند تولید آلومینا از بوکسیت]۱[

فصل پنجم
مواد، تجهیزات و روشها

۵-۱- مقدمه
در كارخانه‌ی توليد آلومينا از بوكسيت جاجرم روزانه چندين مترمكعب محلول قليايي حاصل از فرآيند باير توليد مي‌شود. اندازه‌گيريهاي انجام شده نشان مي‌دهد كه ميزان گاليم در اين محلول حدود ppm ۱۲۰ مي‌باشد. مطالعات انجام شده نشان میدهد که با گذشت زمان غلظت گالیم در محلول بایر افزایش پیدا میکند به طوری که ممکن است غلظت آن به ppm ۱۷۰ نیز برسد.

۵-۲- محلول آلومینات سدیم
نمونه گیری از نقطهی 17-T-03 (بعد از مرحلهی فیلتراسیون آلومینا) در کارخانهی آلومینای جاجرم انجام شد. مقدار ۳ لیتر از محلول تهیه و به آزمایشگاه ارسال شد. بر اساس نمونه برداریهای قبلی]۱[، نقطهی 17-T-03 مناسبترین نمونه را برای مطالعه به دست میدهد، دلیل این امر غلظت مناسب Na2O و Al2O3 در نمونهی این قسمت است]۱[.

۵-۳- مواد شیمیایی
بر اساس مطالعات قبلی]۱[ استخراج کنندهی Kelex 100 به عنوان سطح ساز اصلی در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت. از بوتانول و دکانول نیز به عنوان کمک سطح ساز برای ایجاد محیط میکروامولسیون استفاده شد. جدول ۵-۱ مشخصات مواد شیمیایی مورد استفاده را نشان میدهد.

جدول ۵-۱: مشخصات مواد شیمیایی استفاده شده در تحقیق
ردیف
نوع مادهی شیمیایی
فرمول
مشخصات شیمیایی
کشور سازنده
۱
کروزین
هیدروکربنهای پارافینی حداقل ۷۰٪، هیدروکربنهای آروماتیک حداکثر ۲۰٪، هیدروکربنهای الفینی حداکثر ۵٪
دانسیته کمتر از ۱ g/ml ، ویسکوزیته ۷/۲ cSt در °C۲۰
شرکت فلوکا، آلمان
۲
Kelex 100
7-(4-ethyl-1-methyloctyl)-8-quinolino
دانسیته ۱ g/ml
شرکت شیمیایی ادیسه، چین
۳
بوتانول
C4H10O
دانسیته ۸۱/۰ g/ml
شرکت مرک،‌آلمان
۴
دکانول
C10H22O
دانسیته ۸۲/۰ g/ml
شرکت مرک، آلمان
۵
هگزانول
C6H14O
دانسیته ۸۲/۰ g/ml
شرکت مرک، آلمان
۶
اسید کلریدریک
HCl
۹۹٪
شرکت مرک، آلمان

۵-۴- تجهیزات
جدول ۵-۲ مشخصات تجهیزات مورد استفاده در این تحقیق را نشان میدهد.

جدول ۵-۲: مشخصات تجهیزات مورد استفاده در تحقیق
ردیف
نام دستگاه
کشور سازنده
محل تامین
۱
هات پلیت مغناطیسی
آلمان
دانشگاه یزد
۲
قیف دکانتور
ایران
دانشگاه یزد
۳
شیکر آزمایشگاهی
ایران
دانشگاه یزد
۴
سمپلر ۱۰۰-۱۰۰۰ µl
آلمان
دانشگاه یزد

۵-۵- روش انجام آزمایشها
۵-۵-۱- رسم دیاگرام سه فازی
برای بدست آوردن نواحی مناطق وینسوری نیاز به رسم دیاگرامهای سه فازی است.
دیاگرام فازی95، نمایش گرافیکی از داده است که اطلاعات قابل ملاحظهای دربارهی یک ترکیب یا طبیعت تاثیرات متقابل بین بیش از یک ترکیب را فراهم میآورد. دیاگرامهای فازی نقشههای راهنمایی هستند که به کمک آنها تشکیل و پایداری فازهای مختلف بررسی میشوند. این نمودارها در شرایط تعادلی به دست میآیند و به همین دلیل آنها را نمودارهای تعادلی فازی مینامند. اگر چه در بسیاری از فرآیندها و تولیدات صنعتی شرایط تعادلی به طور کامل پدید نمیآید ولی با استفاده از دیاگرامهای تعادلی فازی اطلاعات مفیدی از ترکیب، مقدار، تعداد و پایداری حرارتی فازهایی که ریز ساختار ماده را تشکیل میدهند به دست خواهد آمد. به جرات میتوان گفت که بدون وجود دیاگرامهای فازی پیش بینی رفتار مواد در مجاورت هم و در دماهای بالا امکان پذیر نیست.
برای رسم دیاگرامهای سه فازی عمدتا به این صورت عمل میشود که دو فاز قابل انحلال در یکدیگر حل شده و فاز سوم به تدریج به آنها اضافه میشود. سیستم مدام در حال هم زدن است. در این حالت در اثر اضافه نمودن تدریجی فاز سوم محلول به حالت شفاف در میآید. با ادامهی روند تیتراسیون و ثبت تغییرات سیستم میتوان دیاگرام سه فازی را رسم کرد. دیاگرام سه فازی اطلاعات مناسبی را در مورد رفتار سیستم نشان میدهد.
روش کار: مقدار مشخصی از فاز آلی با مقدار مشخصی از فاز سطح ساز/کمک سطح ساز مخلوط شده و محلول تا شفاف شدن توسط فاز آبی تیتر شد. مقدار حجمی فاز آبی اضافه شده یادداشت شد و سپس تیتراسیون تا کدر شدن محلول ادامه پیدا کرد و مجددا مقدار حجمی فاز آبی اضافه شده ثبت شد. دیاگرام سه فازی با رسم مقادیر فاز آبی، فاز آلی و فاز سطح ساز/کمک سطح ساز به دست میآید. در این مطالعه برای رسم دیاگرام سه فازی از کروزین به عنوان فاز آلی، محلول بایر به عنوان فاز آبی، Kelex 100 به عنوان سطح ساز و یک الکل به عنوان کمک سطح ساز استفاده شد. محلول بدست آمده توسط شیکر آزمایشگاهی به هم زده شد تا فاز آلی یکنواخت بدست آید. سپس به محلول حاصل مرحله به مرحله فاز آبی اضافه شد تا منطقهی وینسوری مورد نظر تشکیل شود. وزن فاز آبی استفاده شده ثبت شد. با ادامهی این روند و بدست آوردن نقاط مختلف، دیاگرام سه فازی توسط نرم افزار Sigma Plot نسخهی 12 رسم شد.

۵-۵-۲- استخراج حلالی گالیم
برای استخراج گالیم از محلول بایر مقدار مشخصی از فاز آلی به همراه فازهای آبی، سطح ساز و کمک سطح ساز وزن شده درون یک بشر ۵۰ میلی لیتری و با استفاده از مگنت و دستگاه هات پلیت در دمای محیط تحت همزنی قرار گرفتند. پس از طی شدن زمان مشخص محلول به منظور جدایش فازها داخل قیف دکانتور ریخته شد و پس از سپری شدن زمان لازم برای جدایش، فاز آبی تهی شده از گالیم جدا شده و برای آنالیز ارسال شد.

۵-۵-۳- روش آنالیز
آنالیز عناصر آلومینیوم و گالیم در محلولها در آزمایشگاه دانشگاه تربیت مدرس با استفاده از دستگاه ICP مدل ورین96 ساخت کشور استرالیا انجام شد.

۵-۶- روش محاسبات
کاربرد یک یا چند متغیر برای پیش بینی متغیر دیگر را رگرسیون گویند. رگرسیون با استفاده از مقادیر متغیرهای مشخص (متغیر مستقل) مقدار متغیر دیگر (متغیر وابسته) را بدست میآورد. رگرسيون بصورت دو متغيره و چند متغيره محاسبه مى‌شود. در رگرسيون دو متغيره، يک متغير مستقل و يک متغير تابع وجود دارد؛ ولى در رگرسيون چند متغيره يک متغير تابع و چند متغير مستقل وجود دارند. خط رگرسيون منعکس‌کنندهی مسیر حرکت کلى نقاط پراکنده در دستگاه مختصات اسمى است که مى‌تواند مبين

دیدگاهتان را بنویسید