تعيين شرايط بهينه در استخراج رنيوم از محلول ليچينگ غبار تشويه
موليبدنيت به وسيله رزين تعويض يوني

سعيد جبارزارع
مربي، دانشگاه آزاد اسلامي واحد نجفآباد
saeidjabbar@pmt.iaun.ac.ir

(تاريخ دريافت: 29/07/1389، تاريخ پذيرش: 01/10/1389)

چكيده
در اين بررسي پس از انحلال يونهاي پررنات از غبار تشويه موليبدنيت و تماس آن با رزين تعويض يوني آمبرليت1 يونهاي پررنات و موليبدات جذب رزين گرديدند. در مرحله اول دف ع يونهاي موليبدات توسط محلول با غلظتهاي متفاوت هيدروكسيد سديم، اسيد كلريدريك و اگزالات پتاسيم و در مرحله دوم دفع يونهاي پررنات توسط محلول با غلظتهاي متفاوت اسيد پركلريك، اسيد نيتريك، اسيد كلريدريك، اسيد سولفوريك، تيوسيانات آمونيوم و نيترات آمونيوم انجام گرفت. در استخراج توسط رزين تعويض يوني هدف تعيين شرايطي است كه بيشترين ميزان دفع يونهاي موليبدات و كمترين ميزان دفع يونهاي پررنات در مرحله دفع يونهاي موليبدات و بيشترين ميزان دفع يونهاي پررنات در مرحله دفع يونهاي پررنات را داشته باشيم. با انجام آزمايشهاي تكباري بيشترين ميزان دفع يونهاي موليبدات توسط محلول هيدروكسيد سديم M7 و به ميزان 1/91% و بيشترين ميزان دفع يونهاي پررنات توسط محلول اسيد پركلريك M1
و به ميزان 3/79% تعيين گرديد.

واژههاي كليدي:
يونهاي پررنات، استخراج، رزين تعويض يوني.

1- مقدمه
مبادله يوني يك واكنش يوني برگشتپذير بين يك جامد و فاز مايع است به گونهاي كه هيچ تغييري در ساختمان جاذب ايجاد نگردد. گروه هاي تابعه رزين به دو قسمت يون ثابت و يون متغير تقسيم ميگردد. مطابق شكل (1) يون ثابت با پيوند كووالانس به طور محكم به ساختمان رزين متصل ميباشد ولي يون متغير با نيروي ضعيف الكترواستاتيك به ساختار رزين مربوط ميگردد. اين نوع يون به راحتي ميتواند با يونهاي محلول جايگزين گرديده و بدين ترتيب جداسازي يون از محلول انجام گيرد [1].
در گ ستره مت الورژي اوراني وم اول ين فل زي ب ود ك ه از محل ولليچينگ پر عيار شده توسط فرآيند مبادله يوني استخراج گرديـدو اين در حالي است كه امروزه بـسياري از فلـزات نـادر همچـونرنيوم را بدين روش ميتوان استخراج نمود [2].
رنيوم با كاربرد در صنايع الكترونيك همچون لامپ فلاش

شكل (1): شكل شماتيك فرآيند جذب توسط رزين تعويض يوني [1].

عكاسي در آلياژسازي با تنگستن براي بهبود و افزايش درجه حرارت تبلور مجدد و مقاومت در برابر شوك حرارتي و مكانيكي در دستگاههاي اسپكتروگرافي در فيلامنتها در كورههاي با درجه حرارت بالا و در كاربردهاي ديگر نادرترين عنصري است كه توسط بشر كشف گرديده كه مينرال خاصي نداشته و همواره به عنوان محصول جانبي در صنايع مختلف مطرح بوده است. با توجه به ميزان كم رنيوم حتي در حالت فرآوري شده به عنوان محصول جانبي نيز به روشهاي معمول استخراجي قابل توليد نميباشد. پس از انحلال رنيوم توسط جاذبهاي رزين تعويض يوني يا زغال فعال يا حلال آلي يون پررنات رنيوم جذب جاذبها گرديده و بدين طريق از محلول ليچينگ جمعآوري ميگردد. سپس در مرحله دفع يون پررنات از جاذبها باز پس گرفته ميشود كه بدين ترتيب پر عيارسازي و جداسازي يون پررنات از ساير يونها انجام ميگيرد. در مرحله بعد يونهاي پررنات از محلول به صورت يكي از نمكهاي آن رسوب داده شده و نهايتاً از احياء نمكهاي آن ميتوان به رنيوم فلزي رسيد [3].
در بين روشهاي اسـتخراج يـون هـاي پررنـات اسـتفاده از رزيـنتعويض يوني به دليل ظرفيت بالاي آن به نسبت وزن يا حجم آندر مقايسه با ساير روشها ترجيح داده ميشود، براي ايـن منظـورروشهاي مختلفي تاكنون معرفي شدهاند [4]. با توجـه بـه همـراهبودن يونهاي پررنات با يونهـاي موليبـدات بـه عنـوان محـصولجانبي در مرحله انحلال و بالطبع جذب با انتقال يون هر دو جـزءبر ر وي جاذب روبرو هستيم. براي رسيدن بـه يـونهـاي پررنـاتبايد ابتدا يونهاي موليبدات از رزين باز پس گرفتـه شـود، بـراياين منظور از عوامل مختلفي همچون هيدروكـسيد سـديم، اسـيدكلريدريك و اگزالات پتاسيم استفاده ميشود [5 و 6]. در مرحله دوم دفع يونهاي پررنات از جاذب باز پس گرفته ميشود كه دراين مرحله نيز از عواملي همچون اسيد پركلريك، اسيد نيتريـك، اسيد كلريدريك ، اسـي د سـولفوريك اسـتفاده مـيشـود [5 و 7].
بديهي است در مرحله دفع يونهاي موليبدات بايد بيشترين مقدار يونهاي موليبدات و كمترين ميزان يونهاي پررنات و در مرحلـهدفع يونهاي پررنات بايد بيشترين ميـزان يـون هـاي پررنـات دفـعگردد.

2- روش تحقيق
محلول مورد استفاده در اين بررسي از انحلال غبار تشويه موليبدنيت به دست آمده است. تركيب شيميايي محلول حاصل بر حسب ppm در جدول (1) نشان داده شده است.
به منظور جداسازي يونهاي پررنات از محلول از رزيـن تعـويضيوني آمبرليت با مشخـصات آورده شـده در جـدول (2) اسـتفادهشده است . فرم استاندارد رزين، Cl، بيانگر يون متغير آن بوده كهدر تماس با محلول باردار با يون يا يـونهـاي موجـود در محلـولتعويض ميگردد.
از تماس محلول ليچينگ و رزين، يونهاي پررنات و يونهاي موليبدات به صورت توأم جذب ميگردند. به منظور رسيدن به يونهاي پررنات خالص لازم است در دو مرحله ابتدا يونهاي موليبدات و در مرحله بعد يونهاي پررنات از جاذب دفع گردد. در مرحله دفع يونهاي موليبدات بايد كمترين ميزان يونهاي پررنات و بيشترين ميزان يونهاي موليبدات دفع گردد، در حالي كه در مرحله دفع يونهاي پررنات كه پس از مرحله دفع يونهاي موليبدات ميباشد بايد بيشترين ميزان يونهاي پررنات دفع گردد.

جدول (2): مشخصات رزين تعويض يوني آمبرليت.
نوع جاذب نام رزين فرم استاندارد رزين چگالي
(gr/cm3) ماكزيمم
تورم
آنيوني قوي آمبرليت Cl 700 20

در اين بررسي براي دفع يونهاي موليبدات از هيدروكسيد سديم، اسيد كلريدريك و اگزالات پتاسيم و براي دفع يونهاي پررنات از اسيد پركلريك، اسيد نيتريك، اسيد كلريدريك، اسيد سولفوريك، تيوسيانات آمونيوم و نيترات آمونيوم استفاده شده است و هدف تعيين مناسبترين محلول دفع يونهاي موليبدات و يونهاي پررنات و مشخص نمودن بهترين غلظت مناسبترين عامل دفع ميباشد.
در بررسيها فرآيند جذب و دفع به صورت تكباري انجام گرفته به گونهاي كه در مرحله جذب يك گرم رزين در تماس باcc 100 از محلول ليچينگ در ارلن به حجم cc200 به مدت ده ساعت در دماي 25 درجه سانتيگراد متلاطم گرديده است.
سپس عمليات تهيسازي با غلظتهاي مختلف از محلولهاي مورد نظر در دو مرحله دفع از تماسcc 100 محلول دفع با دماي 25 درجه سانتيگراد و در ارلن به حجم cc 200 و به مدت ده ساعت انجام شده است. براي تعيين ميزان دفع يونهاي پررنات و يونهاي موليبدات، آناليز نمونهها به روش ICP صورت گرفته است. براي تعيين شرايط بهينه در دفع از ضريب توزيع بر اساس رابطه (1) استفاده شده است:
227077107307

(1) مقدار مقداريون يوندفع شده به باقيمانده بهازاء هرازاء هر ميلي گرمليتر رزينمحلول = D
بالطبع در تعيين عامل دفع مناسب هر چه ميزان ضريب توزيعكوچكتر باشد بيانگر دفع بهتر براي عامل مورد نظر ميباشد. بارسم تغييرات ضريب توزيع بر حسب غلظت عامل دفعكننده ميتوان عامل دفع مناسب را تعيين نمود.
جدول (1): آناليز محلول صنعتي غبار تشويه موليبدنيت.
غلظت عناصر مزاحم ( (ppm يونهاي عنصر پررنات
640 محلول صنعتي
210 محلول مصنوعي مس سلنيوم يونهاي موليبدات
2300 3/8 65
– – – آهن121

3- نتايج و بحث
واكنش مابين محلول و رزين، جذب يا دفع، در فرم كلي به صورت واكنش (2) ميباشد:
(2) + +RA B+ + ⇒RB A در اين واكنش R يون ثابت و A يون متغيرميباشد كه يون B از محلول با يون A از رزين تعويض گرديده است.
براي انجام واكنش مبادله يوني هفت مرحله ذيل بايد به ترتيب انجام گيرند:
انتقال جرم در محلول براي انتقال +B به لايه مرزي.
ديفوزيون +B از لايه مرزي و رسيدن به سطح دانه رزين.
ديفوزيون +B در داخل رزين و رسيدن به محل انجام واكنش.
واكنش تبادل يون بين +B و RA .
ديفوزيون كاتيون +A تعويض شده از محل واكنش تا سطح دانه.
ديفوزيون كاتيون +A از سطح دانه درون لايه مرزي.
انتقال جرم +A از لايه مرزي به درون محلول [1].
با توجه به متوالي بودن اين مرحلهها هر كدام از اين مراحل كه كندتر انجام گيرد، سرعت كل فرآيند دفع را كنترل خواهد كرد. به منظور تعيين مناسبترين محلول دفع با كنترل شرايط بايد به گونهاي عمل نمود كه واكنش تبادل يوني كنترلكننده سرعت واكنش باشد كه براي اين منظور بايد با متلاطم كردن محلول و بالا گرفتن غلظت اوليه محلول شرايط را كنترل نمود.

دفع يونهاي موليبدات
در اين مرحله از محلول صنعتي با آناليز مطابق جدول (1) استفاده شده است. بنابراين در فرآيند جذب يونهاي پررنات و يونهاي موليبدات به صورت توأم جذب ميگردند از اين نظر ميتوان دفع هر دو عنصر را مورد بررسي قرار داد.
سيستم هيدروكسيد سديم در دفع يونهاي موليبدات

DRe,DMo
0
20
40
60
80
100
120
140
Re
Mo

DRe,DMo



قیمت: تومان


پاسخ دهید