استرجاع العناصر الثقيلة والمشعة من خام الفوسفات العراقي
Recovery of Heavy and Radioactive Elements from Iraqi Phosphate Ore
- الباحث
- وليد تركي راشد
- المشرف
- اسراء عبد القادر عزيز - مؤيد كاصد جلهوم
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن
- الشهادة
- دكتوراه
- السنة
- 2021
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Phosphate ore;Phosphogypsum;Radioactive elements;Solvent extraction
الملخص
تضمنت هذه الدراسة استخلاص بعض العناصر الثقيلة والمشعة من خام الفوسفات العراقي والفوسفوجبسوم. تم غربلة خام الفوسفات فكانت نسبة أكسيد الفوسفور حسب حجم الحبيبات ، 9.61 ، 15.02 ، 13.33 ، 11.12 و 11.2٪ ل 75-53 ميكرومتر ، 150-75 ميكرومتر ، 355-150 ميكرومتر ، 710- 355 ميكرومتر و 2 مم - 170 نانومتر على التوالي. تم اختيار حجم الحبيبات (75-150 ميكرومتر) لجميع الاختبارات. تم استخدام عملية المعالجة المعدنية المائية عن طريق الترشيح ، واستخلاص المذيبات ، والنزع لاستعادة العناصر الثقيلة والمشعة. أظهر حامض الهيدروكلوريك أفضل ظروف الغسل بتركيز 4 مولار ، ونسبة 2/100 جم / مل من الصلب إلى السائل ، ووقت ترشيح 120 دقيقة ، وسرعة تقليب 1200 دورة في الدقيقة ، ودرجة حرارة 85 درجة مئوية. بعد الحصول على المحلول النض النهائي ، كان أفضل استخلاص بالمذيب تم تحقيقه هو 50٪ TBP ، وكيروسين عامل المخفف ، ووقت تلامس 10 دقائق ، ودرجة حرارة 55 درجة مئوية ، وسرعة تقليب 400 دورة في الدقيقة ، و 1 \ 1 عضوي / مائي. بينما كانت أفضل ظروف النزع هي Na2CO3 ٪10 ، وقت التشغيل 20 دقيقة ، درجة حرارة 40 درجة مئوية ، ونسبة 1 \ 3 أطوار عضوية / مائية. فيما يتعلق الفوسفوجبسوم ، أظهر تحليل الأشعة السينية (XRF) أن الجبس الفسفوري يحتوي على 2 ٪ من P2O3 و 46.42 ٪ من SO3 و 6.91 ٪ من CaO3. لجميع الاختبارات ، تم اختيار حجم الجسيمات (53-710 ميكرومتر) بعد استبعاد الأحجام الأكبر والأصغر عن طريق الفصل الميكانيكي. تم إجراء تجارب الترشيح بالماء منزوع الأيونات. كانت أفضل ظروف الغسل هي 0.64 / 1 جم / لتر نسبة صلبة إلى سائلة ، وسرعة تقليب 600 دورة في الدقيقة ، ودرجة حرارة 45 درجة مئوية. بعد عملية الترشيح ، تم استخدام ورق الترشيح (0.4 ميكرومتر) للحصول على المحلول النهائي والمادة المترسبة ، ثم تم استخدام الترشيح الفائق وغشاء التناضح العكسي لاستعادة العناصر الثقيلة والمشعة. تم تصنيع غشاء الترشيح الفائق ذو الصفيحة المسطحة من البولي فينيل سلفون (PPSU) بنجاح من خلال طريقة انعكاس الطور. تمت إضافة Polyethersulfone (PES) بتركيزات مختلفة 0 ، 3 ، 4 ، 5 بالوزن٪. بينما تم استخدام ثنائي ميثيل أسيتاميد (DMAc) كمذيب. تمت دراسة تأثير تركيز PES في محلول الصب على خواص الغشاء. أظهر مزج 4 ٪ PES مع 20 ٪ PPSU أفضل نتيجة ، والتي أدت إلى زيادة عدد المسام الموزعة على السطح جنبًا إلى جنب مع متوسط حجم المسام الجيد. تم اختيار الغشاء (4٪ بالوزن PES) لدراسة تأثير الضغط ودرجة الحرارة ووقت التشغيل على تدفق النفاذية ورفض العناصر الثقيلة والمشعة. كان ترتيب الرفض في أغشية الترشيح الفائق K˃Th˃Pb˃U˃Cd˃Zn˃Cu> Ni. بينما كان ترتيب الرفض في أغشية التناضح العكسي Ni > Zn ˃ Pb ˃ U ˃ K ˃ Cd ˃Cu> Th.
Abstract
This study includes the recovery of some heavy and radioactive elements from the Iraqi phosphate ore and phosphogypsum. Sieving was done on the phosphate ore, so the percentage of phosphorus oxide was according to the particle size, 9.61, 15.02, 13.33, 11.12 and 11.2% for 75-53µm, 150-75 µm, 355-150 µm, 710-355 µm, and 2mm-170 nm, respectively. The particle size 75-150µm was selected for all tests. The hydrometallurgical process via leaching, solvent extraction, and stripping was utilized to recover the heavy and radioactive elements. HCl exhibited the best leaching conditions with 4 M concentration, 2/100 g/ml solid to liquid ratio, 120 min leaching time, 1200 rpm stirring speed, and 85ºC temperature. After obtaining the leached solution,the best solvent extraction realized was 50% TBP, diluent agent kerosene, 10 min contact time, 55 °C temperature, 400 rpm stirring speed, and 1\1 Organic \ Aqueous. While The best stripping conditions were Na2CO3 10%, 20 min contact time, 40 °C temperature, and 1\3 Organic \ Aqueous phases ratio. Regarding the phosphogypsum, the X-ray fluorescence (XRF) analysis manifested that the phosphogypsum contains 2% of P2O3, 46.42% of SO3 and 6.91% of CaO3. For all tests, particle size (53 -710µm) was chosen after excluding larger and smaller volumes via mechanical separation. Leaching experiments were performed with deionized water. The best leaching conditions were 0.64/1 g/L solid to liquid ratio, 600 rpm stirring speed, and 45 ºC temperature. After the leaching process, and then ultrafiltration and reverse osmosis membrane were utilized for the recovery of heavy and radioactive elements. Polyphenyl sulfone (PPSU) flat sheet ultrafiltration membrane was successfully fabricated through the phase inversion method. Polyethersulfone (PES) was added with different concentrations 0, 3, 4, and 5 wt %. While dimethylacetamide (DMAc) was used as the solvent. Effects of the PES concentration in casting solution on the membrane properties were studied. Blending of 4% PES with 20% PPSU evinced the bested result, which directed to a rise in the number of pores distributed on the surface along with the good mean pore size. The membrane (4 wt% PES) was chosen to study the effect of pressure, temperature, and operating time on the permeate flux and the rejection of heavy and radioactive elements. The order of the rejection in the ultrafiltration membranes was K˃Th˃Pb˃U˃Cd˃Zn˃Cu>Ni. While the order of the rejection in the reverse osmosis membranes was Ni ˃ Zn ˃ Pb ˃ U ˃ K ˃ Cd ˃Cu>Th.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.