با همکاری مشترک انجمن علوم و فناوری‌های شیمیایی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

حذف کبالت از محلول الکترولیت روی یکی از مهمترین و دشوارترین مراحل تولید روی با استفاده از روش هیدرومتالورژی است. در این تحقیق، تاثیر غلظت اولیه کبالت، منگنز و آهن و مقادیر پرمنگنات پتاسیم بر راندمان حذف کبالت توسط پرمنگنات پتاسیم از محلول الکترولیت روی، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر چه غلظت اولیه کبالت، منگنز و آهن بیشتر باشد، میزان حذف کبالت کمتر خواهد بود. با این حال، با افزایش میزان پرمنگنات پتاسیم، راندمان حذف کبالت افزایش می یابد.
همچنین مشخص شد که برای رسیدن به حد مجاز کبالت در محلول، مصرف پرمنگنات­پتاسیم باید با افزایش غلظت کبالت، آهن و منگنز افزایش یابد. اگر غلظت منگنز بیش از 500 میلی­گرم در لیتر باشد، می تواند تا حد زیادی بر کاهش راندمان حذف کبالت تأثیر بگذارد؛ اما زمانی که غلظت اولیه کبالت بالا باشد، اهمیت تاثیر مقادیر اولیه منگنز کاهش می­یابد. علاوه بر این، اگر غلظت منگنز کمتر از 200 میلی­گرم در لیتر باشد، حذف بهینه کبالت (کمتر از 2 پی­پی­ام) تحت هیچ شرایطی اتفاق نمی­ افتد.
نتایج همچنین نشان می­دهد که اگر غلظت پرمنگنات پتاسیم 1 گرم در لیتر یا کمتر باشد، یون آهن موجود در محلول راندمان حذف کبالت را به­ شدت کاهش می­ دهد.

کلیدواژه‌ها

  • Shayesteh, P. Abbasi, V. Vahidfard, and M. Shahedi Asl, Simultaneous removal of nickel and cadmium during the cold purification of zinc sulfate solution. Arab. J. Sci. Eng. 45(2020) 587-598.
  • Sun, W. H. Gui, Y. L. Wang, and C. H. Yang, Intelligent optimal setting control of a cobalt removal process. J. Process Control. 24(2014) 586-599.
  • Kumar Sahu, M. Kargar Razi, M. Beuscher, and A. Chagnes, Recovery of metal values from Ni-Cd cake waste residue of an iranian zinc plant by hydrometallurgical route, Metals. 10(2020) 655-666.
  • Boisvert, K. Turgeon, J. Boulanger, C. Bazin, and G. Houlachi, Recovery of cobalt from the residues of an industrial zinc refinery, Metals. 10(2020) 1553-1567.
  • Vahidfard, K. Shayesteh, P. Abbasi, and M. Hosseini, Analysis of effective parameters on cadmium cementation reaction from the perspective of diffusion. J. Part. Sci. Technol. 6(2021) 81-93.
  • Karlsson, Yu. Cao, Y. Colombus, and B. Steenari, Investigation of the kinetics and the morphology of cementation products formed during purification of a synthetic zinc sulfate electrolyte. Hydrometallurgy. 181(2018) 169-179.
  • Liang, Y. Zhang, and Y. Li, Constrained parameter estimation for a mechanistic kinetic model of cobalt–hydrogen electrochemical competition during a cobalt removal process, Entropy. 23(2021) 387-408.
  • Choi, K. Yoo, R. D. Alorro, and C. B. Tabelin, Cementation of Co ion in leach solution using Zn powder followed by magnetic separation of cementation-precipitate for recovery of unreacted Zn powder. Miner. Eng. 145(2020) 1-6.
  • G. Li, W. H. Gui, K. L.Teo, H. Q. Zhu, and Q. Q. Chai, Optimal control for zinc solution purification based on interacting CSTR models. J. Process Control. 22(2012) 1878-1889.
  • Karlsson, Yu. Cao, Y. Colombus, and B. Steenari, Investigation of the kinetics and the morphology of cementation products formed during purification of a synthetic zinc sulfate electrolyte, Hydrometallurgy. 181(2018) 169-179.
  • Krause, and R. Sandenbergh, Optimization of cobalt removal from an aqueous sulfate zinc leach solution for zinc electrowinning. Hydrometallurgy. 155(2015) 132-140.
  • Shayesteh, P. Abbasi, V. Vahidfard, and M. Hosseini, Providing practical instruction for solving environmental problems from residue (cake) of cold purification process in zinc production process. J. Environ. Sci. Technol. 23(2021) 53-63.
  • Hosseini, K. Shayesteh, V. Vahidfard, and P. Abbasi, Feasibility of zinc recovery from hot-filtrate cake (waste) as practical approach to resolve of environmental problems in zinc industry. J. Environ. Sci. Technol. In press.
  • Fattahi, F. Rashchia, and E. Abkhoshk, Reductive leaching of zinc, cobalt and manganese from zinc plant residue. Hydrometallurgy. 161(2016) 185-192.
  • S. Safarzadeh, N. Dhawan, M. Birinci, and D. Moradkhani, Reductive leaching of cobalt from zinc plant purification residues. Hydrometallurgy. 106(2011) 51-57.
  • Abbasi, K. Shayesteh, V. Vahidfard, and M. Hosseini, Optimization and comparison of Ni and Cd removal using zinc powder with the response surface methodology. Iran. J. Chem. Eng. 17(2020) 3-20.
  • Abbasi, K. Shayesteh, V. Vahidfard, and M. Hosseini, Optimization of the nickel removal process from zinc sulfate solution using central composite design of experiments. Iran. J. Anal. Chem. 81(2021) 17-28.
  • S. Safarzadeh, and D. Moradkhani, The effect of heat treatment on selective separation of nickel from Cd–Ni zinc plant residues. Sep. Purif. Technol. 73(2010) 339-341.
  • S. Safarzadeh, D. Moradkhani, M. O. Ilkhchi, and N. Golshan, Determination of the optimum conditions for the leaching of Cd–Ni residues from electrolytic zinc plant using statistical design of experiments. Sep. Purif. Technol. 58(2008) 367-376.
  • Raghavan, P. Mohanan, and S. Verma, Modified zinc sulphate solution purification technique to obtain low levels of cobalt for the zinc electrowinning process, Hydrometallurgy 51(1999) 187-206.
  • Dib, and L. Makhloufi, Mass transfer correlation of simultaneous removal by cementation of nickel and cobalt from sulphate industrial solution containing copper:

 

Part II: Onto zinc powder, Engin. J. 123(2006) 53-58.

  • Singh, Technological innovation in the zinc electrolyte purification process of a hydrometallurgical zinc plant through reduction in zinc dust consumption, Hydrometallurgy 40(1996) 247-262.
  • M. Polcaro, S. Palmas, and S. Dernini, Kinetics of cobalt cementation on zinc powder, Indust. Engin. Chem. Res. 34(1995) 3090-3095.
  • Nelson, "Novel activators in cobalt removal from zinc electrolyte by cementation", M.S. dissertation, McGill University Montreal PQ (1998).
  • V. Vahidfard, "In study alternative cementation process with using manganometry for removing Cobalt from ZnSO4 solution", M.S. dissertation, University of Mohaghegh Ardabili (2019).