به طور کلی استخراج روی به دو روش پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی صورت می گیرد. در روش هیدرومتالورژی، ابتدا مواد خام حاوی روی در یک حلال مناسب حل شده و سپس بوسیله الکترولیز (الکترووینینگ)، روی از محلول بازیابی می گردد. در همین زمینه، پژوهشی بر روی تاثیرات ناخالصی ها (آهن و مس) و صمغ عربی بر بازده جریان الکترووینینگ روی صورت گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیقات در زیر خلاصه گردیده است: 1- در حضور آهن، به عنوان یک ناخالصی، راندمان جریان کاهش می یابد که دلیل آن را می توان به واکنس ثانویه Fe++++e-=Fe++ و کاهش ولتاژ اضافی هیدروژن مربوط دانست. 2- در غیاب ماده افزودنی ( صمغ عربی)، راندمان جریان با اضافه کردن مقادیر کم مس (ppm12-6) کاهش قابل ملاحظه ای را نشان میدهد که علت عمده آن کاهش ولتاژ اضافی هیدروژن می باشد. در حالی که در حضور صمغ عربی، از مقادیر نسبتا زیاد مس (حدود ppm50) نیز تاثیر چندانی مشاهده نمی شود. 3- با بوجود آمدن دندریت‌های خشن بر سطح کاتد، کاهش شدید بازده جریان رخ می دهد. این رفتار در هر دو حالت حضور یا فقدان ناخالصی قابل مشاهده است. 4- افزودن صمغ عربی، رشد دندریتی را متوقف نموده و راندمان جریان را به نحو قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد. 5- افزایش غلظت یون H+ اثر مخربی بر بازده جریان دارد، به علاوه اثر مضر ناخالصی ها در اسیدیته های بالاتر الکترولیت شدیدتر است.
محلول های که از حل کردن اکسید روی حاصل می شوند، همواره حاوی ناخالصی هایی مانند آهن، مس، آرسنیک، آنتیموان، کادمیم، کبالت، نیکل، ژرمانیم، سلنیم، تلوریم و تالیم می باشند. هنوز رفتار دقیق این ناخالصی ها شناخته نشده است و پرسش های زیادی در مورد اثر ناخالصی ها و مقدار مجاز آنها در الکترولیت وجود دارد. علاوه بر این شرایط عمل (دما، چگالی جریان، اسیدیته و غیره) نیز بر اثرات ناخالصی ها موثر می باشد. دیگر اینکه اثر حضور یک ناخالصی به تنهایی و در حضور ناخالصی های دیگر با یکدیگر فرق داشته و در شرایط گوناگون، متفاوت خواهد بود. این رفتار در شکل 2 دیده می شود. مشاهده می شود که با افزودن mg/lit 5 کبالت به الکترولیت حاوی مقادیر مختلف ژرمانیم، کاهش بازده جریان شدیدتر شده است.
درشکل های 3و4 تاثیر مواد افزودنی در محلول خالص و در محلول ناخالصی نشان داده شده است. در شکل 3 دیده می شود که در غیاب ناخالصی‌ها هر چه مقدار مواد افزودنی افزایش یابد، خود افزودنی مانند یک ناخالصی عمل کرده و راندمان جریان (CE) را کاهش می دهد. اما با توجه به شکل 4، با وجود ناخالصی ها، افزودن صمغ عربی باعث افزایش راندمان می شود که این امر برانجام واکنش هایی بین صمغ و ناخالصی دلالت می کند. بنابراین با واکنشهای نسبتا ناشناخته ای که بین صمغ و ناخالصی انجام می شود، علیرغم اینکه هر دو به تنهائی باعث کاهش راندمان می‌شوند، در حالت ترکیب با هم، راندمان را افزایش میدهند. شایان ذکر است معروفترین افزودنی کاربردی در صنعت الکترووینینگ روی صمغ عربی (Arabic Gum) می باشد.
روش تحقیق
تحقیقات اخیر بر مبنای ترسیب Zn بر روی کاتد انجام شده است. بدین منظور لازم می آید الکترولیت مناسبی تهیه شده و سپس تحت شرایط گوناگون مورد عمل الکترولیز قرار گیرد. در این تحقیق از غباری که از کوره های ذوب برنج کارخانه مس شهید باهنر کرمان بدست آمده و حاوی حدودا 70 درصد روی می باشد، به عنوان ماده اولیه استفاده شده است. برای تهیه الکترولیت، حدود 143 گرم غبار نرم در 500 سی سی آب مقطر که حدود 81 سی سی اسید سولفوریک غلیظ ( با خلوص 98% ودانسیته gr/cm3 8/1) به آن اضافه شده است، به تدریج ریخته و به آرامی هم زده میشود تا کاملا در حلال حل گردد.
اگر PH محلول سیاهرنگ بدست آمده در حدود 5-4 (حدود خنثی) باشد، آهن موجود در الکترولیت به صورت Fe(OH)3 در آمده و به هنگام ترسیب، مقادیر زیادی از ناخالصی هایی نظیر آرسنیک، آنیتموان، ژرمانیم، ایندیم، سلنیم، و غیره را به صورت هیدروکسدی یا سولفات بازی به همراه خود رسوب می دهد.
مقدمه 2
فصل اول: خواص و کاربرد فلز روی
1-1- خواص عمومی 5
1-1-2- خواص فیزیکی و مکانیکی 5
1-1-3- خواص حرارتی 7
1-1-4-خواص الکتریکی، مغناطیسی و الکتروشیمیایی 10
1-1-5- خواص اتمی و بلور شناسی 12
1-2- موقعیت در جدول تناوبی 13
1-2-1- شیمی فضایی 13
1-2-2- حالت تک ظرفیتی 14
1-2-3- حالت دو ظرفیتی 14
1-2-4- حلالیت املاح 15
1-2-5- واکنش پذیری 15
1-2-6- اندازه‌گیری غلظت روی در محلول سولفات روی 18
1-3- مصارف فلز روی 19
1-3-1- روی جهت تولید گرد روی (خاکه روی) 20
1-3-2- روشهای تولید گرد روی 21
1-3-3- ترکیب شیمیایی و خصوصیات فیزیکی گرد روی 23
1-3-4- مصارف گرد روی 23
1-3-5- کاربرد روی در باتری 27
1-3-6- روی به عنوان رنگ دانه 28
1-3-7- روی در تصفیه آب 30
1-3-8- مصرف روی جهت تندرستی انسان، جانوران و گیاهان 31
1-3-9- روی در ساخت اسباب بازی 31
1-3-10- مصرف روی در گالوانیزاسیون 31
1-3-11- دیگر مصارف روی 32
1-3-12- مواد جانشین روی 32
فصل دوم: هیدرومتالورژی
2-1- مقدمه 35
2-2- هیدرومتالورژی کانه یا کنسانتره اکسیدی روی 35
2-2-1- استفاده از کنسانتره اکسید روی 35
2-2-1-1- کنسانتره روی تکلیس نشده (خام) 35
2-2-1-2- کنسانتره تکلیس شده (کلسین) 36
2-2-2- استفاده از کانه خردایش شده معدن ( روش انحلال مستقیم) 37
2-2-2-1- روش مرسوم 38
2-2-2-2- روش ویژه 38
2-3- لیچینگ 39
2-4-خنثی سازی 45
2-5- کاهش غلظت آهن در محلول لیچ 46
2-6- رسوب گذاری سیلیس موجود در محلول لیچ 47
2-7- عملیات حذف کلر از محلول سولفات روی 49
2-8- رسوب گذاری سولفات روی قلیایی 51
2-9- تصفیه پساب 51
2-10-کاهش غلظت کادمیوم و نیکل در محلول لیچ 52
2-11- کاهش غلظت کبالت در محلول لیچ 54
فصل سوم: الکترومتالورژی
3-1- مقدمه 57
3-2- اصول الکترووینینگ 58
3-2-1-الکترولیت 58
3-2-2- فرایند الکترولیتی 58
3-3-3- پتانسیل الکتریکی تجزیه 59
3-3-4- پتانسیل الکتریکی منفرد عناصر فلزی 60
3-3-5- پلاریزه شدن الکترودها 60
3-3-6- فراپتانسیل (فراولتاژ) 61
3-3-7- فراپتانسیل کاتدی 61
3-3-8- فراپتانسیل آندی 62
3-3- مقاومت اهمی الکترولیت و اتصالات 62
3-4- پتانسیل لازم برای الکترولیز 63
3-5- چگالی جریان 65
3-6- راندمان جریان 66
3-7- الکترووینینگ روی 67
3-8- الکترودها 67
3-9- واکنش های شیمیایی در الکترووینینگ روی 68
3-10- روش های صنعتی الکترووینینگ 69
3-11- اثر ناخالصی ها بر کمیت و کیفیت محصول الکترووینینگ روی 70
3-12- اثر افزودنی ها در الکترووینینگ روی 71
فصل چهارم: بررسی مقاله‌های ارائه شده
مقاله ارائه شده توسط آقایان: دکتر محمد شیخ شاب بافقی و امیر شیخ غفور 79
مقاله ارائه شده توسط M.Emre و S.Gurmen: 91
مقاله ارائه شده توسط: D.B.DREISINGER A.M.ALFANTAZI and 94
مقاله ارائه شده توسط IVANIVANOV 101
فصل پنجم: مواد و روش آزمایش
5-1- مواد و تجهیزات مورد نیاز 109
5-2- ساخت محلول استاندارد 109
5-2-1- ساخت محلول استاندارد سولفات روی 109
5-2-2- ساخت محلول استاندارد اسید سولفوریک 110
5-3- آزمایش تاثیر غلظتهای متغیر سولفات روی با غلظت ثابت اسید 110
5-3-1- محاسبه وزن تئوری و راندمان 111
5-4- تبدیل واحد غلظتهای اسید و سولفات روی به واحد حجم 112
5-5- آزمایش تاثیرات غلظتهای مختلف اسید سولفوریک با غلظت ثابت سولفات روی 113
5- 6- آزمایش تاثیر صمغ عربی 113
5-6-1- تبدیل واحد ppm به واحد گرم بر لیتر 114
5-6-2- محاسبه مقدار حجم صمغ که از محلول استاندارد باید برداشته و در بالن‌ها ریخته شود 114
5-7- آزمایش تاثیر سولفات منگنز 115
5-8- آزمایش تاثیر صمغ در حضور منگنز با غلظت ثابت ppm200 115
5-9- آزمایش تاثیر صمغ در حضور پرمنگنات 116
5-10- آزمایش تاثیر‌آهن II 116
5-11- آزمایش تاثیر تلاطم 117
5-12- آزمایش تاثیر شدت جریان از 25/0 آمپر تا 5/1 آمپر 117
5-13- آزمایش تاثیر دما 117
5-14- مواد و تجهیزات مورد نیاز در روش آزمایشگاهی پیوسته
5-15- روش انجام آزمایش در حالت پیوسته
فصل ششم: نتایج و مدولاسیون
6-1- تاثیر غلظت اسید سولفوریک بر راندمان و انرژی مصرفی 121
6-2- تاثیر غلظت روی بر راندمان و انرژی مصرفی 122
6-3- بررسی تاثیر صمغ عربی بر راندمان و انرژی مصرفی 124
6-4- تاثیر غلظت سولفات منگنز بر انرژی مصرفی و راندمان 125
6-5- بررسی غلظت صمغ در حضور سولفات منگنز بر راندمان و انرژی 127
6-6- بررسی تاثیر پرمنگنات بر راندمان و انرژی مصرفی 128
6-7- بررسی تاثیر غلظت صمغ در حضور پرمنگنات بر راندمان و انرژی 130
6-8- بررسی تاثیر تلاطم الکترولیت بر راندمان و انرژی مصرفی 131
6-9- بررسی تاثیر غلظت آهن بر راندمان و انرژی 133
6-10- بررسی تاثیر غلظت اسید در دانسیته جریان مختلف بر راندمان و انرژی 134
6-11- بررسی تاثیر غلظت روی در دانسیته جریانهای مختلف بر راندمان و انرژی 136
6-12- بررسی تاثیر دانسیته جریان در غلظتهای مختلف پرمنگنات بر راندمان و انرژی 137
6-13- بررسی تاثیر دانسیته جریان در غلظتهای مختلف صمغ بر راندمان و انرژی در حضور پرمنگنات 138
6-14- بررسی تاثیر اسید در دماهای مختلف بر راندمان و انرژی 139
6-15- بررسی تاثیر غلظت روی دردماهای مختلف بر راندمان و انرژی 140
6-16- بررسی تاثیر دما در غلظتهای مختلف پرمنگنات بر راندمان و انرژی 141
6-17- بررسی تاثیر دما (درغلظتهای مختلف صمغ) بر راندمان و انرژی در حضور پرمنگنات 142
6-18- مدلسازی توسط نرم افزار SPSS 143
6-19- بررسی تأثیر دبی‌های مختلف بر راندمان و انرژی مصرفی در روش پیوسته
6-20- بررسی تأثیر دانسیته جریان بر راندمان و انرژی مصرفی در روش پیوسته
6-21- بررسی تأثیر غلظت اسید بر راندمان و انرژی مصرفی در روش پیوسته
فصل هفتم: نتیجه گیری
نتیجه‌گیری 146
مراجع 149
شامل 155 صفحه فایل word
دانلود پایان نامه بهینه سازی انرژی در فرآیند تولید روی
