دانشگاه بین المللی امام خمینی

  اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات20
تعداد شماره‌ها360
تعداد مقالات2,962
تعداد مشاهده مقاله3,754,895
تعداد دریافت فایل اصل مقاله2,550,283
معظمی, یاسر, قراباغی, مهدی, شفائی, ،سید ضیاءالدین. (1402). بررسی سینتیک انحلال کالکوپیریت در حضور مایع یونی اسیدی. لسان مبین, 8(2), 113-128. doi: 10.30479/jmre.2022.16911.1578
یاسر معظمی; مهدی قراباغی; ،سید ضیاءالدین شفائی. "بررسی سینتیک انحلال کالکوپیریت در حضور مایع یونی اسیدی". لسان مبین, 8, 2, 1402, 113-128. doi: 10.30479/jmre.2022.16911.1578
معظمی, یاسر, قراباغی, مهدی, شفائی, ،سید ضیاءالدین. (1402). 'بررسی سینتیک انحلال کالکوپیریت در حضور مایع یونی اسیدی', لسان مبین, 8(2), pp. 113-128. doi: 10.30479/jmre.2022.16911.1578
معظمی, یاسر, قراباغی, مهدی, شفائی, ،سید ضیاءالدین. بررسی سینتیک انحلال کالکوپیریت در حضور مایع یونی اسیدی. لسان مبین, 1402; 8(2): 113-128. doi: 10.30479/jmre.2022.16911.1578

بررسی سینتیک انحلال کالکوپیریت در حضور مایع یونی اسیدی

نشریه مهندسی منابع معدنی
مقاله 7، دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 28، تیر 1402، صفحه 113-128    اصل مقاله (1.4 M)
نوع مقاله: علمی-پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.30479/jmre.2022.16911.1578
نویسندگان
یاسر معظمی1؛ مهدی قراباغی* 2؛ ،سید ضیاءالدین شفائی3
1دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران
2دانشیار، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران
3استاد، دانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران
تاریخ دریافت: 26 بهمن 1400،  تاریخ بازنگری: 30 آبان 1401،  تاریخ پذیرش: 30 مرداد 1401 
چکیده
امروزه پذیرش فناوری‌های سبز و توسعه پایدار توجه بیشتری را در صنعت متالورژی به خود معطوف کرده است. در همین راستا، لیچینگ کنسانتره کالکوپیریت با استفاده از مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل-ایمیدازولیوم هیدروژن سولفات (BmimHSO4) در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهایی همچون دما، غلظت مایع یونی BmimHSO4، غلظت هیدروژن پراکسید، نسبت جامد به مایع و اندازه ذرات بر روی نرخ انحلال کالکوپیریت بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد، غلظت هیدروژن پراکسید بیشترین تاثیر و دما کمترین تاثیر را بر روی نرخ انحلال کالکوپیریت دارند. همچنین تحت شرایط،  غلظت مایع یونی BmimHSO4 40%، غلظت هیدروژن پراکسید 30%، دما 40 درجه سانتی‌گراد، نسبت جامد به مایع 10 گرم بر لیتر، اندازه ذرات زیر 37 میکرون و زمان ماند 180 دقیقه استحصال مس بیش از 97 درصد به دست آمد. بررسی مطالعات سینتیکی نیز با استفاده از مدل هسته کوچک شونده نشان داد مکانیزم فرآیند لیچینگ کالکوپیریت با استفاده از مایع یونی BmimHSO4  از مکانیزم شیمیایی پیروی می‌کند. همچنین مرتبه واکنش نسبت به غلظت BmimHSO4، غلظت H2O2، نسبت جامد به مایع و اندازه ذرات به ترتیب 5386/0، 933/0، (676/0-) و (1078/1-) محاسبه شد. در این شرایط انرژی فعال‌سازی و ثابت آرنیوس نیز به ترتیبkJ/mol  63/46 و 106×2596/0 به دست آمد.
کلیدواژه‌ها
مایعات یونی؛ سینتیک لیچینگ؛ کنسانتره کالکوپیریت؛ هیدروژن پراکسید؛ مدل هسته کوچک شونده
عنوان مقاله [English]
Kinetics Investigation of Chalcopyrite Dissolution in the Presence of Acidic Ionic Liquid
نویسندگان [English]
Y. Moazzami1؛ M. Gharabaghi2؛ S.Z. Shafaei3
1Ph.D Student, School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2Associate Professor, School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3Professor, School of Mining Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]
Today, the adoption of green technologies and sustainable development has dragged more attention in the metallurgical industry. Accordingly, in this study, the leaching kinetics of chalcopyrite (CuFeS2) concentrate using 1-Butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate (BmimHSO4) as an acidic ionic liquid was investigated. Effects of operational parameters including temperature, BmimHSO4 concentration, H2O2 concentration, solid-to-liquid ratio and particle size on the rate of copper dissolution from CuFeS2 were systematically examined. The results showed that the concentration of hydrogen peroxide and temperature had the greatest and the least effect on the dissolution of chalcopyrite, respectively. Also, the highest Cu extraction (ca. 97%) in this work was achieved using 40% BmimHSO4, 30% H2O2, and 10 g/L solid to liquid ratio for particle sizes less than 37 µm and 45 °C for leaching time of 180 min. Kinetics study using Shrinking Core Model (SCM) revealed that CuFeS2 leaching process using BmimHSO4 follows the chemical reaction-controlled process. In addition, the orders of reaction with respect to BmimHSO4 and H2O2 concentration, solid to liquid ratio, particle size were estimated to be 0.5386, 0.933, -0.676 and -1.1078, respectively. Under these circumstances, the activation energy and Arrhenius constant were 46.63 kJ/mol and 0.2596×106, respectively.
کلیدواژه‌ها [English]
Ionic liquids, Leaching kinetics, Chalcopyrite concentrate, Hydrogen peroxide, Shrinking Core Model
سایر فایل های مرتبط با مقاله
مراجع
  1. Nazari, G., and Asselin, E. (2009). “Morphology of chalcopyrite leaching in acidic ferric sulfate media”. Hydrometallurgy, 96: 183-188.
  2. Watling, H. R. (2014). “Chalcopyrite hydrometallurgy at atmospheric pressure: 2. Review of acidic chloride process options”. Hydrometallurgy, 146: 96-110.
  3. Radmehr, V., Koleini, S. M. J., Khalesi, M. R., and Tavakoli Mohammadi, M. R. (2013). “Ammonia Leaching: A New Approach of Copper Industry in Hydrometallurgical Processes”. Journal of The Institution of Engineers (India): Series D, 94: 95-104.
  4. Panda, S., Akcil, A., Pradhan, N., and Deveci, H. (2015). “Current scenario of chalcopyrite bioleaching: a review on the recent advances to its heap-leach technology”. Bioresource Technology, 196: 694-706.
  5. Padilla, R., Vega, D., and Ruiz, M. C. (2007). “Pressure leaching of sulfidized chalcopyrite in sulfuric acid–oxygen media”. Hydrometallurgy, 86: 80-88.
  6. Anderson, C., Dahlgren, E., Huang, H., Miranda, P., Stacey, D., Jeffrey, M., and Chandra, I. (2005). “Fundamentals and applications of alkaline sulfide leaching and recovery of gold”. In: CIM Gold Symposium, Calgary, Alberta.
  7. Whitehead, J., Zhang, J., Pereira, N., McCluskey, A., and Lawrance, G. (2007). “Application of 1-alkyl-3-methyl-imidazolium ionic liquids in the oxidative leaching of sulphidic copper, gold and silver ores”. Hydrometallurgy, 88: 109-120.
  8. Carlesi, C., Cortes, E., Dibernardi, G., Morales, J., and Muñoz, E. (2016). “Ionic liquids as additives for acid leaching of copper from sulfidic ores”. Hydrometallurgy, 161: 29-33.
  9. Singh, G. and Kumar, A. (2008). “Ionic liquids: Physico-chemical, solvent properties and their applications in chemical processes”. Indian Journal of Chemistry Section A, 47: 495.
  10. Blasucci, V. M., Hart, R., Pollet, P., Liotta, C. L., and Eckert, C. A. (2010). “Reversible ionic liquids designed for facile separations”. Fluid Phase Equilibria, 294: 1-6.
  11. Greaves, T. L., and Drummond, C. J. (2008). “Protic ionic liquids: properties and applications”. Chemical Reviews, 108: 206-237.
  12. Park, J., Jung, Y., Kusumah, P., Lee, J., Kwon, K., and Lee, C. K. (2014). “Application of ionic liquids in hydrometallurgy”. International Journal of Molecular Sciences, 15: 15320-15343.
  13. Whitehead, J., Zhang, J., McCluskey, A., and Lawrance, G. (2009). “Comparative leaching of a sulfidic gold ore in ionic liquid and aqueous acid with thiourea and halides using Fe (III) or HSO 5− oxidant”. Hydrometallurgy, 98: 276-280.
  14. Whitehead, J. A., Lawrance, G. A., and McCluskey, A. (2004). “Green’leaching: recyclable and selective leaching of gold-bearing ore in an ionic liquid”. Green Chemistry, 6: 313-315.
  15. Davris, P., Balomenos, E., Panias, D., and Paspaliaris, I. (2016). “Selective leaching of rare earth elements from bauxite residue (red mud), using a functionalized hydrophobic ionic liquid”. Hydrometallurgy, 164: 125-135.
  16. Davris, P., Balomenos, E., Panias, D., and Paspaliaris, I. (2014). “Leaching of rare earths from bauxite residues using imidazolium based ionic liquids”. In: ERES2014: 1st European Rare Earth Resources Conference, Milos, Greece. DOI: 10.13140/2.1.3345.0246.
  17. Abbott, A. P., and Frisch, G. (2013). “Ionometallurgy: Processing of Metals using Ionic Liquids”. In book: Element Recovery and Sustainability, RSC Publishing, 59-79. DOI: 10.1039/9781849737340-00059.
  18. Abbott, A. P., Frisch, G., Hartley, J., and Ryder, K. S. (2011). “Processing of metals and metal oxides using ionic liquids”. Green Chemistry, 13: 471-481.
  19. Tian, G.-C., Jian, L., and Hua, Y.-X. (2010). “Application of ionic liquids in hydrometallurgy of nonferrous metals”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 20: 513-520.
  20. Dong, T., Hua, Y., Zhang, Q., and Zhou, D. (2009). “Leaching of chalcopyrite with Brønsted acidic ionic liquid”. Hydrometallurgy, 99: 33-38.
  21. Aguirre, C. L., Toro, N., Carvajal, N., Watling, H., and Aguirre, C. (2016). “Leaching of chalcopyrite (CuFeS 2) with an imidazolium-based ionic liquid in the presence of chloride”. Minerals Engineering, 99: 60-66.
  22. Hu, J., Zi, F., and Tian, G. (2021). “Extraction of copper from chalcopyrite with potassium dichromate in 1-ethyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate ionic liquid aqueous solution”. Minerals Engineering, 172: 107179.
  23. Sokić, M., Marković, B., Stanković, S., Kamberović, Ž., Štrbac, N., Manojlović, V., and Petronijević, N. (2019). “Kinetics of chalcopyrite leaching by hydrogen peroxide in sulfuric acid”. Metals, 9: 1173.
  24. Georgiou, D., and Papangelakis, V. J. H. (1998). “Sulphuric acid pressure leaching of a limonitic laterite: chemistry and kinetics”. 49: 23-46.
  25. Dong, T., Hua, Y., Zhang, Q., and Zhou, D. (2009). “Leaching of chalcopyrite with Brønsted acidic ionic liquid”. Hydrometallurgy, 99: 33-38.
  26. Whitehead, J., Zhang, J., Pereira, N., McCluskey, A., and Lawrance, G. (2007). “Application of 1-alkyl-3-methyl-imidazolium ionic liquids in the oxidative leaching of sulphidic copper, gold and silver ores”. Hydrometallurgy, 88: 109-120.
  27. Olubambi, P., and Potgieter, J. (2009). “Investigations on the mechanisms of sulfuric acid leaching of chalcopyrite in the presence of hydrogen peroxide”. Mineral Processing & Extractive Metallurgy Review, 30: 327-345.
  28. Wu, J., Ahn, J., and Lee, J. (2021). “Kinetic and mechanism studies using shrinking core model for copper leaching from chalcopyrite in methanesulfonic acid with hydrogen peroxide”. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 42: 38-45.
  29. PetroviĆ, S. J., BogdanoviĆ, G. D., and AntonijeviĆ, M. M. (2018). “Leaching of chalcopyrite with hydrogen peroxide in hydrochloric acid solution”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 28: 1444-1455.
  30. Copur, M., Kizilca, M., and Kocakerim, M. M. (2015). “Determination of the optimum conditions for copper leaching from chalcopyrite concentrate ore using taguchi method”. Chemical Engineering Communications, 202: 927-935.
  31. Kim, C.-J., Yoon, H.-S., Chung, K. W., Lee, J.-Y., Kim, S.-D., Shin, S. M., Lee, S.-J., Joe, A.-R., Lee, S.-I., and Yoo, S.-J. (2014). “Leaching kinetics of lanthanum in sulfuric acid from rare earth element (REE) slag”. Hydrometallurgy, 146: 133-137.
  32. Dreisinger, D., and Abed, N. (2002). “A fundamental study of the reductive leaching of chalcopyrite using metallic iron part I: kinetic analysis”. Hydrometallurgy, 66: 37-57.
  33. Nabizadeh, A., and Aghazadeh, V. (2015). “Dissolution study of chalcopyrite concentrate in oxidative ammonia/ammonium carbonate solutions at moderate temperature and ambient pressure”. Hydrometallurgy, 152: 61-68.
  34. Aguirre, C. L., Toro, N., Carvajal, N., Watling, H., and Aguirre, C. (2016). “Leaching of chalcopyrite (CuFeS2) with an imidazolium-based ionic liquid in the presence of chloride”. Minerals Engineering, 99: 60-66.
  35. Faraji, F., Alizadeh, A., Rashchi, F., and Mostoufi, N. (2020). “Kinetics of leaching: a review”. Reviews in Chemical Engineering, 38(2): 113-148.DOI: https://doi.org/10.1515/revce-2019-0073.
  36. Gharabaghi, M., Irannajad, M., and Noaparast, M. (2010). “A review of the beneficiation of calcareous phosphate ores using organic acid leaching”. Hydrometallurgy, 103: 96-107.
  37. Levenspiel, O. (1999). “Chemical reaction engineering”. John Wiley & Sons, New York, 54. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ie990488g.
  38. Dehghan, R., Noaparast, M., and Kolahdoozan, M. (2009). “Leaching and kinetic modelling of low-grade calcareous sphalerite in acidic ferric chloride solution”. Hydrometallurgy, 96: 275-282.
  39. Habashi, F. (1969). “Principles of extractive metallurgy”. CRC Press, pp. 413.
  40. Romankiw, L. T. (1962). “Kinetics of dissolution of zinc sulfide in aqueous sulfuric acid”. Ph.D. Thesis, Massachusetts Institute of Technology.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 330
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 248


سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب