توسعه فرآيند سولفاتي ايمن و سازگار با محيط زيست براي توليد اكسيد تيتانيوم با تركيب راكتورهاي همزن دار ساده و پرشده در مرحله ليچينگ

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

دكتري

در تحقيق حاضر فرآيند سولفاتي توليد اكسيد تيتانيوم در راستاي افزايش ايمني و سازگاري بيشتر با محيط زيست اصلاح شد. در اين فرآيند، به منظور استخراج تيتانيوم از ايلمنيت با استفاده از اسيد سولفوريك نسبتا رقيق 50 درصد وزني، از تركيب راكتورهاي همزن دار معمولي (STR) و راكتورهاي همزن دار پرشده (SMR) استفاده شد، كه در آن STR محل انجام واكنش شيميايي و SMR مكان فعالسازي سطح ذرات بود. راندمان كل فرآيند سولفاتي اصلاح شده برابر 76/5 درصد بود. اسيد سولفوريك دورريز مرحله هيدروليز kg/ton TiO2 100 بود، در حالي كه اين مقدار در فرآيند صنعتي حدود kg/ton TiO2 1000 است. مصرف آهك در مرحله خنثي سازي پساب اسيدي نيز به مقدار kg/ton TiO2 600 كاهش يافت. بررسي اقتصادي نشان داد كه استفاده از فرآيند پيشنهادي حدود US $/ton TiO2 175 سود به همراه دارد. در ادامه يك مدل سينتيكي شامل سطح فعال متغير براي ليچينگ ذرات فعال شده توسعه داده شد. در اين مدل سطح هندسي ذرات كه در مدل هسته كوچك شونده ثابت در نظر گرفته شده است، با سطح فعال ذرات جايگزين شد. مدل پيشنهادي به خوبي بر نتايج آزمايشگاهي ليچينگ ذرات ايلمنيت فعال شده منطبق بود و سطح فعال ذرات در زمان ليچينگ محاسبه شد. نتايج نشان داد كه برخلاف افزايش اندك سطح ويژه با افزايش زمان فعالسازي، سطح فعال افزايش چشمگيري دارد. اين امر نشان دهنده آن است كه بي نظمي ساختاري (افزايش درجه آمرف بودن، كاهش اندازه كريستالها، و افزايش كرنش شبكه) حاصل از فعالسازي مكانيكي سبب افزايش فعاليت ايلمنيت شده و تاثير بيشتري نسبت به سطح ويژه در بهبود نرخ واكنش انحلال دارد. نتايج نشان داد كه با افزايش كرنش شبكه و درجه آمرف شدگي و كاهش اندازه كريستال ذرات، راندمان ليچينگ افزايش مي يابد. براي زمان هاي آسياب طولاني مدت، تاثير اندازه كريستال بر راندمان ليچينگ ناچيز بود در حالي كه در چنين شرايطي، كرنش شبكه و درجه آمرف شدگي تاثير بيشتري بر سينتيك ليچينگ داشتند.

222690

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان