مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

تاثیر پارامترهای پخت اسید سولفوریکی بر انحلال کنسانتره کالکوپیریت سونگون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
رامین قربانی 1
مهدی اجاقی ایلخچی 2
سعید مکنونی خیابانی 1
1 دانشگاه صنعتی سهند
2 هیئت علمی دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند
10.22076/me.2023.1989900.1374
چکیده
در این تحقیق تاثیر عملیات پخت اسید سولفوریکی بر انحلال مس کنسانتره سولفیدی معدن مس سونگون مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور دما و زمان پخت و نسبت وزنی اسید به کنسانتره، به عنوان عوامل موثر در نظر گرفته شدند. برای طراحی آزمایشهای پخت اسیدی از روش رویه پاسخ با 3 پارامتر هر کدام در 5 سطح (دماهای 170، 200، 215، 230 و 260 درجه سانتی‌گراد، زمان‌های 30، 90، 120، 150 و 210 دقیقه و نسبت‌های وزنی اسید سولفوریک به کنسانتره برابر با 5/0، 5/1، 2، 5/2 و 5/3) استفاده شد. محصولات پخت در شرایط ثابت دمای 60 درجه سانتی‌گراد به مدت 45 دقیقه با نسبت جامد به مایع برابر با 30 گرم بر لیتر در آب مقطر لیچ شدند. ملاحظه گردید که بیشترین بازده لیچینگ مس به میزان 96 درصد در کنسانتره پخته شده در دمای 230 درجه سانتی‌گراد به مدت 90 دقیقه و نسبت وزنی اسید به کنسانتره برابر با 5/2 به دست می‌آید. بر اساس پیش‌بینی مدل رویه پاسخ در شرایط بهینه (دمای 205 درجه سانتی‌گراد، زمان 177 دقیقه و نسبت وزنی اسید به کنسانتره برابر 1/2)، بازده لیچینگ مس به حدود 97 درصد می‌رسد که با انجام آزمایش در این شرایط، صحت مدل تایید شد. همچنین آنالیز فاز با استفاده از الگوهای پراش اشعه ایکس تبدیل کالکوپیریت غیر قابل حل، به سولفات قابل حل در آب را در حین پخت اسیدی تایید کرد و نشان داد که در محصولات پخت و باطله لیچ، گوگرد عنصری وجود دارد.
کلیدواژه‌ها
پخت اسید سولفوریکی
کالکوپیریت
لیچینگ
روش رویه پاسخ

عنوان مقاله English

The Effect of Sulfuric Acid Baking Parameters on the Dissolution of Chalcopyrite Concentrate of Sungun

نویسندگان English

Ramin Ghorbani 1
Mehdi Ojaghi-Ilkhchi 2
Saead Maknooni Khiabani 1
1 Sahand University of Technology
2 Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده English

In this study the effect of sulfuric acid baking process on the leaching behavior of the sulfide concentrates of Sungun copper mines was investigated. The effect of temperature and time of baking and weight ratio of acid to concentrate were studied. The response surface method (RSM) with 3 factors in 5 levels (temperatures of 170, 200, 215, 230 and 260 ℃, times of 30, 90, 120, 150 and 210 minutes and the weight ratio of acid to concentrate of 0.5, 1.5, 2, 2.5 and 3.5) was used in experimental design of baking process. The baked products were leached at distilled water in constant temperature of 60 ℃ for 45 minutes with solid to liquid ratio of 30 g/L. The maximum copper leaching efficiency of 96% was obtained under the following baking conditions: 230 ℃ of baking temperature, 90 min of baking time and 2.5 of the weight ratio of acid to concentrate. The RSM model predicted the maximum copper leaching efficiency of 97% for baked concentrates at 205 ℃ for 177 min. with acid to concentrate ratio of 2.1, which it was confirmed by experiment. Also, the phase analysis using XRD patterns confirmed the converting of insoluble chalcopyrite to water soluble sulfates during acid baking process and showed the elemental sulfur in baked products and leaching residues.

کلیدواژه‌ها English

Sulfuric Acid Baking
Chalcopyrite
Leaching
Response Surface Method
1. رضوی­زاده ح، وقار ر. متالورژی مس. چاپ سوم. تهران: انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران؛ 1382.
2. Schlesinger ME, King MJ, Sole KC, Davenport WG. Extractive metallurgy of copper. 5th ed. Elsevier; 2011.
3. Burkin AR. Chemical hydrometallurgy: theory and principles. London: Imperial Collage Press (ICP); 2001.
4. Terry BS, Riveros G. Lime concentrate process for roasting of copper bearing sulfides-Part 1: Analysis of optimum roasting conditions. Trans. Inst. of Min. Metal. 1994;103:C193-C200.
5. Bartlett RW, Haung HH. The lime-concentrate pellet roast process for treating copper sulfides concentrate. JOM. 1993;25:28-34.
6. Klauber C. A critical review of the surface chemistry of acidic ferric sulphate dissolution of chalcopyrite with regards to hindered dissolution. Int. J. Miner. Process. 2008;86:1-17.
7. Zhao Y, Hou Y, Cui Y, Liang H, Li L. Recovery of copper from copper sulfide concentrate by sulfation roasting. International Journal of Nonferrous Metallurgy. 2015;4:9-13.
8. Sönmez İ, Şahbudak K, Kartal L, Alkan B. Optimization of sulfuric acid leaching of roasted chalcopyrite concentrate with Box–Wilson experimental design. SN Appl. Sci. 2020;2:1557.
9. Sargsyan LY, Hovhannisyan AM. Activated sulfating roasting of the chalcopyrite concentrate for sulfuric-acid leaching. Russ. J. Non-ferr. Met. 2010;51:386-388.
10. Tumen-Ulzii N, Garnaad A, Silam A, Tumendelger A, Gunchin B, Shirchinnamjil N, et al. Copper recovery from chalcopyrite concentrate by oxidative roasting and acid leaching. Int. J. Soc. Mater. Eng. Resour. 2022 Apr;25(1):56-62.
11. Bahar N. Copper recovery from roasted chalcopyrite concentrate by using hydrochloric acid or water leaching method. Int. J. Pure Appl. Sci. 2015;1(1):1-8.
12. Morgan H. Process for Treating Ores. US1895811, (Patent 1933).
13. Prater JD, Queneau PB, Hudson TJ. The sulfation of copper-iron sulfides with concentrated sulfuric acid. JOM. 1970;22(12):23-27.
14. Fuchs W. Process of leaching sulfide containing materials with hot, strong sulfuric acid. US3726667, (Patent 1973).
15. Safarzadeh MS, Moats MS, Miller JD. Acid bake-leach process for the treatment of enargite concentrates. Hydrometallurgy. 2012;119:30-39.
16. Safarzadeh MS, Miller JD, Petersen EU. Effects of sulfuric acid dosage on the baking of an enargite concentrate. Mining Metall. Explor. November 2014;31(4):193-199.
17. Safarzadeh MS, Miller JD. Acid bake–leach process for the treatment of arsenopyrite, tennantite and tetrahedrite. Int. J. Miner. Process. 2013;124:128-131.
18. Mwamba P, Masinja JH, Manchisi J, Kabondo L. Sulphuric Acid Bake-Leach Process for the Treatment of Mixed Copper-Cobalt Oxide Ores. J. Miner. Mater. Charact. Eng. 2022;10:174-184.
19. Kim B, Park C, Cho K, Kim J, Choi N, Lee S. Sulfuric Acid Baking-Water Leaching for Gold Enrichment and Arsenic Removal from Gold Concentrate. Minerals. 2021;11(12):1332.
20. Ko CS, Togtokhmaa B, Park C-Y. Application of Sulfate Solvent in Acid Bake-Water Leaching System for Valuable Metal Leaching from Sulfide Mineral. J. Miner. Soc. Korea. 2018;31(2):67-73.
21. Silva LM, Nascimento M, Oliveira EM, Queiroz AV, Fernandes MT, Castro JA. Evaluation of the Acid Baking Technique to Decrease the Phosphorus Content of the Iron Ore. Mater. Res. 2019;22(4):e20190249.
22. Demol J, Ho E, Senanayake G. Sulfuric acid baking and leaching of rare earth elements, thorium and phosphate from a monazite concentrate: Effect of bake temperature from 200 to 800 °C. Hydrometallurgy. August 2018;179:254-267.
23. Kim HI, Park KH, Mishra D. Influence of sulfuric acid baking on leaching of spent Ni–Mo/Al2O3 hydro-processing catalyst. Hydrometallurgy. August 2009;98(1-2):192-195.
24. Prasad S, Pandey BD. Alternative processes for treatment of chalcopyrite - a review. Miner. Eng. 1998;11(8):763-781.
25. باغبان صالحی م، وفایی سفتی م، موسوی مقدم، ع، دادوند کوهی ا. استفاده از روش طراحی مکعب ترکیب مرکزی به منظور بهینه­سازی زمان بندش ژل­های پلیمری در انسداد آب تولیدی از چاه­های نفتی. اولین همایش ملی توسعه تکنولوژی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی؛ 30-29 اردیبهشت1390؛ اهواز، ایران.

  • تاریخ دریافت 04 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری 09 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 22 آذر 1402