Please use this identifier to cite or link to this item:
http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69183
Full metadata record
DC Field | Value | Language |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | Assoc. Prof. Dr. Torranin Chairuangsri | - |
dc.contributor.advisor | Assoc. Prof. Dr. Thapanee Sarakonsri | - |
dc.contributor.advisor | Prof. Dr. Nancy A. Van Wagoner | - |
dc.contributor.author | Sankum Nusen | en_US |
dc.date.accessioned | 2020-07-31T00:46:04Z | - |
dc.date.available | 2020-07-31T00:46:04Z | - |
dc.date.issued | 2015-05 | - |
dc.identifier.uri | http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/69183 | - |
dc.description.abstract | Leaching of valuable metals from the filtercake generating from a cold-purification stage in zinc electrowinning plant by aqueous sulphuric acid solution was studied. Chemical and mineralogical composition of the as-receive filtercake was determined by inductively couple plasma – optical emission spectroscopy (ICP-OES), X-rays diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy – energy dispersive X-rays spectrometry (SEM-EDS). Parameters including leaching temperature, leaching time, solid-to-liquid ratio and stirring speed have been investigated in leaching experiment and ICP-OES was used to determine the metal content in the leachate. Dissolution kinetics was studied using 1 M aqueous sulphuric acid solution, the temperature range of 40-80 ºC, and the time up to 360 min and it was found to be controlled by physicochemical processes. The optimum collective leaching temperature is 80 ºC for Cd, Co, Fe, Ga, Ni and Zn, and 40 ºC for the case of In. For selective leaching of Cd, Ga, In and Zn from Co, Fe and Ni at T = 40 ºC, the optimum condition is 90 min. The solid-to-liquid ratio higher than 1/4 g/ml is ineffective and the solid-to-liquid ratio of 1/12 g/ml is chosen as the optimum. Increasing the stirring speed over 700 rpm had little effects on metal dissolution, hence the stirring speed of 700 rpm was considered as the optimum. Cu and Pb were hardly leached out by sulphuric acid solution. Finally, semi-empirical expressions for dissolution of Cd, Co, Fe, Ga, In, Ni and Zn have been given based on the shrinking sphere or shrinking-core model. A synergistic solvent extraction (SSX) system consisting of LIX 63 and Ionquest 801 was identified and developed as a novel SSX system to recover germanium from a synthetic leach solution of zinc residues. The SSX system consisting of 0.13 M anti-oxime from LIX 63 and 0.13 M Ionquest 801 in ShellSol 2046 is an optimised composition for the extraction of germanium from the synthetic leach solution containing 1 g/L Ge(IV) and 1.0 M H2SO4. The germanium(IV) extraction kinetics was slow with the equilibrium reached after 20 min of mixing at 40 °C. The stripping kinetics of germanium(IV) with strip solution containing 0.5 M NaOH and 1.0 M Na2SO4 was very fast with the equilibrium reached in 1 min of mixing. Slope analysis showed that, most possibly, the extracted Ge(IV)-organic species is 2Ge(SO4)2•(HA)•(HB)2•H2SO4 via a solvating mechanism with the SSX system consisting of Ionquest 801 (HA) and LIX 63 (HB). A novel synergistic solvent extraction (SSX) system consisting of commercially available LIX 63 and Versatic 10 was selected to recover both gallium(III) and indium(III) from synthetic leach solutions of zinc residues in one circuit. With the optimum composition of the SSX system, 86% In(III) and 92% Ga(III) were extracted in a single contact at pH 3.0. The extraction and stripping kinetics of indium(III) and gallium(III) was fast at 40 °C. Indium(III) and gallium(III) were stripped using solution with low acidity of 0.05 M H2SO4. Based on the McCabe-Thiele diagrams constructed, 4 stages of extraction at an A/O ratio of 1.2 and 3 stages of stripping at an O/A ratio of 5 are required for the extraction and stripping of both indium(III) and gallium(III). The synergistic effect of LIX 63 and Versatic 10 on indium(III) extraction was significant but that on gallium(III) extraction was insignificant. Slope analysis showed that, most possibly, the extracted metal-organic species are Ga(HA2)•B2 and In(HA2)2B via a cation exchange mechanism with the SSX system consisting of Versatic 10 (HA) and LIX 63 (HB). Finally, a conceptual flowsheet is proposed including the novel SSX system which consisting of all commercial available reagents and offers the advantages of recovering both indium(III) and gallium(III) in one circuit and stripping with low acidity solutions. 82% gallium was recovered from the synthetic stripping solution containing 5 g/L Ga by precipitation using Na2CO3 at pH 2.6 and temperature of 25 °C for 24 h. The precipitated gallium products include Ga2O3 and Ga2(SO4)3. 73% indium was recovered from synthetic stripping solution containing 15 g/L In by cementation on pure zinc plate at pH 3 and temperature of 65 °C for 6 h. The cemented indium products include In2O3 and In2(SO4)3. | en_US |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | เชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ | en_US |
dc.title | Recovery of Secondary Materials from Waste Sludges in Zinc Extraction Plant | en_US |
dc.title.alternative | การแสวงคืนวัสดุทุติยภูมิจากกากตะกอนของเสียในโรงสกัดสังกะสี | en_US |
dc.type | Thesis | |
thesis.degree | doctoral | en_US |
thesis.description.thaiAbstract | ได้ศึกษาการชะโลหะมีค่าจากกากตะกอนที่ได้จากกระบวนการทำให้สารละลายบริสุทธิ์แบบเย็นขั้นที่ 2 ในโรงถลุงสังกะสีด้วยไฟฟ้าด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริก องค์ประกอบเชิงเคมีและองค์ประกอบเชิงแร่ของกากตะกอนที่ได้รับถูกวิเคราะห์ด้วยเทคนิคอินดักทีฟลี คับเปิลพลาสมา–ออปติคอลอีมิสชัน สเปกโทรสโกปี (ไอซีพี-โออีเอส) เทคนิคเอ็กซเรย์ดิฟแฟรกชัน (เอ็กซ์อาร์ดี) และจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด-การกระจายพลังงานของรังสีเอ็กซ์ (เอสอีเอ็ม-อีดีเอส) ปัจจัยที่ศึกษาในกระบวนการชะประกอบด้วย อุณหภูมิ เวลา อัตราส่วนระหว่างของแข็งต่อของเหลว และความเร็วรอบของการกวน และวิเคราะห์ประมาณโลหะในสารละลายชะด้วยเทคนิคไอซีพี-โออีเอส ได้ศึกษากลไกการละลายของโลหะในสารละลายกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 1 โมลาร์ ที่อุณหภูมิในช่วง 40-80 องศาเซลเซียส และเวลาการชะถึง 360 นาที พบว่า กลไกการละลายของโลหะถูกควบคุมโดยกระบวนการเคมีกายภาพ อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการชะสำหรับกลุ่มโลหะ แคดเมียม โคบอล เหล็ก แกลเลียม และ สังกะสี คือที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส และสำหรับอินเดียมที่ 40 องศาเซลเซียส อัตราส่วนของแข็งต่อของเหลวสูงกว่า 1/4 กรัมต่อมิลลิลิตร ไม่มีผลต่อการชะ และอัตราส่วนของแข็งต่อของเหลวที่เหมาะสมคือ 1/12 กรัมต่อมิลลิลิตร การเพิ่มความเร็วของการกวนมากกว่า 700 รอบต่อนาที มีผลต่อการละลายของโลหะเล็กน้อย ดังนั้นจึงพิจารณาเลือกความเร็วรอบของการกวนที่ 700 รอบต่อนาที เป็นค่าที่เหมาะสม ทองแดงและตะกั่วถูกชะออกยากด้วยสารละลายกรดซัลฟิวริก สุดท้าย ได้เสนอสมการการละลายของโลหะที่ได้จากการทดลองของ แคดเมียม โคบอล เหล็ก แกลเลียม อินเดียม และ สังกะสี บนพื้นฐานของแบบจำลองทรงกลมลดขนาดหรือแกนลดขนาด ได้พบอิทธิพลร่วมกันของตัวทำละลายอินทรีย์ผสมซึ่งประกอบด้วย LIX 63 และ Ionquest 801 และได้พัฒนาเป็นระบบสารละลายอินทรีย์ผสมแบบใหม่เพื่อการนำโลหะเจอมาเนียมกลับคืนจากสารละลายชะกากตะกอนสังกะสีสังเคราะห์ ระบบสารละลายอินทรีย์ผสมที่ประกอบด้วย แอนติ-ออกซิม จาก LIX 63 0.13 โมลาร์ และ Ionquest 801 0.13 โมลาร์ ในตัวเจือจาง ShellSol 2046 เป็นองค์ประกอบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสกัดเจอมาเนียมจากสารละลายชะสังเคราะห์ที่มีประมาณไอออน เจอมาเนียม Ge(IV) 1 กรัมต่อลิตร และกรดซัลฟิวริก 1 โมลาร์ จลนพลศาสตร์ของการสกัดไอออนเจอมาเนียมเกิดได้ช้าโดยปฏิกิริยาเข้าสู่สมดุลหลังจาก 20 นาทีของการผสมที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส จลนพลศาสตร์ของการสกัดไอออนเจอมาเนียมกลับคืนด้วยสารละลายโซเดียม ไฮดรอกไซด์ 0.5 โมลาร์ และโซเดียมซัลเฟต 1.0 โมลาร์ เกิดเร็วมาก โดยปฏิกิริยาเข้าสู่สมดุลภายใน 1 นาทีหลังจากการกวนสาร การวิเคราะห์ความชันแสดงให้เห็นว่า มีความเป็นไปได้มากว่า ชนิดของสารประกอบ เจอมาเนียม-สารละลายอินทรีย์อยู่ในรูป 2Ge(SO4)2•(HA)•(HB)2•H2SO4 โดยผ่านกลไกการละลายกับสารละลายอินทรีย์ผสม Ionquest 801 (HA) และ LIX 63 (HB) ระบบสารอินทรีย์ผสมแบบใหม่ซึ่งประกอบด้วยสารละลายอินทรีย์ที่สามารถหาได้ในอุตสาหกรรมคือ LIX 63 และ Versatic 10 ถูกเลือกเพื่อสกัดไอออนแกลเลียม และอินเดียม เพียงรอบเดียวจากสารละลายชะกากตะกอนสังกะสีสังเคราะห์ ที่องค์ประกอบของสารละลายอินทรีย์ผสมที่เหมาะสมที่สุด ไอออนอินเดียม 86% และไอออนแกลเลียม 92% ถูกสกัดได้ในรอบเดียว ที่ค่าความเป็นกรด-ด่าง (พีเอส) 3.0 จลนพลศาสตร์การสกัดไอออนอินเดียมและแกลเลียมเกิดเร็วมากที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส ไอออนอินเดียม และไอออนแกลเลียมถูกสกัดกลับคืนด้วยสารละลายที่มีค่าความเป็นกรดต่ำคือ กรดซิลฟิวริก 0.05 โมลาร์ จากการสร้างไดอะแกรม McCabe-Thiele ขั้นสกัดที่ต้องการสำหรับการสกัดและสำหรับการสกัดกลับคืนของทั้งไอออนอินเดียมและแกลเลียม คือ 4 ขั้นสกัดที่อัตราส่วนสารละลายน้ำต่อสารละลายอินทรีย์ 1.2 และคือ 3 ขั้นสกัดกลับคืนที่อัตราส่วนสารละลายอินทรีย์ต่อสารละลายน้ำ 5 อิทธิพลร่วมของ LIX 63 และ Versatic ต่อการสกัดไอออนอินเดียมมีนัยสำคัญ แต่ไม่มีนัยสำคัญต่อการสกัดไอออนแกลเลียม การวิเคราะห์ความชันแสดงให้เห็นว่า มีความเป็นไปได้มากว่า ชนิดของสารประกอบ ไอออนโลหะ-สารละลายอินทรีย์อยู่ในรูป Ga(HA2)•B2 และ In(HA2)2B โดยผ่านกลไกการแลกเปลี่ยนไอออนบวกกับสารละลายอินทรีย์ผสม Versatic 10 (HA) และ LIX 63 (HB) สุดท้าย ได้นำเสนอแผนผังเชิงแนวคิดสำหรับการใช้ระบบสารละลายอินทรีย์ผสมแบบใหม่ที่ประกอบด้วยสารที่สามารถหาได้ในอุตสาหกรรมและข้อดีของการนำทั้งไอออนอินเดียม และแกลเลียมกลับคืนในวงจรเดียวและสกัดกลับคืนด้วยสารละลายกรดอ่อน แกลเลียม 82% ถูกนำกลับคืนจากสารละลายสกัดกลับคืนสังเคราะห์ซึ่งประกอบด้วยแกลเลียม 5 กรัมต่อลิตร โดยการตกตะกอนด้วยโซเดียมคาร์บอเนตที่พีเอส 2.6 อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ผลิตภัณฑ์ที่ได้หลังจากการตกตะกอนประกอบด้วย Ga2O3 และ Ga2(SO4)3 อินเดียม 73% ถูกนำกลับคืนจากสารละลายสกัดกลับคืนสังเคราะห์ซึ่งประกอบด้วยอินเดียม15 กรัมต่อลิตร โดยการ ซีเมนเตชันบนแผ่นโลหะสังกะสีบริสุทธิ์ที่พีเอส 3 อุณหภูมิ 65 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6 ชั่วโมง ผลิตภัณฑ์ที่ได้หลังจากการซีเมนเตชันประกอบด้วย In2O3 และ In2(SO4)3 | en_US |
Appears in Collections: | SCIENCE: Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
Full.pdf | 51.29 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.