Manganez Çözeltilerinden Demirin Uzaklaştırılması Ve Proses Değişkenlerinin Etüdü

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Tarih
1997
Yazarlar
Çınarlı, Murat
Süreli Yayın başlığı
Süreli Yayın ISSN
Cilt Başlığı
Yayınevi
Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Özet
Bu çalışmada, Derıizli-Tavas manganez cevherinin liçi sonrasında ortaya çıkan manganez çözeltisinin elektrometalurjik yolla işlenebilmesi için gerekli olan, mevcut demirin uzaklaştırılması işleminin optimizasyonuna çalışılmıştır. Demir iyonlarının çözeltiden uzaklaştınlabilmesi için götit çöktürme yöntemi seçilmiştir. Çalışmanın ilk adımında sentetik olarak hazırlanan demir sülfat çözeltilerinden demirin götit şeklinde çöktürülmesi şartlarının etüdü amacı ile pH, hava debisi, karıştırma hızı ve sıcaklık gibi değişkenlerin etkileri araştırılmıştır. Deneylerde pH=2.5-4, hava debisi 400-800 L/saat, karıştırma hızı 300-900 dev/dak ve sıcaklık 40-70°C arasında değiştirilmiştir. Bu çalışmada Fe2+ konsantrasyonu 0.0008 g/L ye kadar indirilmiştir. Denizli-Tavas cevheri liç çözeltisi ( 1 7.5 g/L Mn2+ ve 1.75 g /L Fe2+) sentetik olarak hazırlanmış ve bu çözelti önceki deneylerde elde edilen optimum şartlarda demir çöktürme işlemine tabi tutulmuştur. Bu şartlarda yapılan deneylerde çözeltideki Fe2" konsantrasyonunun 0.00084 g/L'ye, Mn2+ konsantrasyonunun ise 16.09 g/L'ye indiği görülmüştür. X
Technischen und wirtschaftliche Notwendighkeiten fur die Erzeugung eines Mangans hoher Reinheit und Verwertung manganarmer Erze fuhrten in den letzten Jahrenzehnten zu einer raschen Entwicklung der elektrolytischen Mangangewinnung. Grundsâtzlich kommen folgende Methoden in Betracht: 1. Elektrolyse geschmolzener Mangansalze mit unlöslichchen Anoden 2. Elektrolytische Abscheidung mit löslichen Anoden aus wassriger oder nichrwassriger Lösung an festen Katoden 3. Elektrolyse mit unlöslichen Anoden aus wassrigen oder nichtwassrigen Lösungen an festen Kathoden 4. Elektrolyse wassriger Lösungen mit flüssigen Quecksilberkathoden Bei der Elektrolyse von Mn(ii)-sulfat lâsst sich Mangan trotz seines stark elektronegativen Überspannung an festen Kathoden wegen der Überspannung des Wasserstoffs an metallischem Mangan aus nötralen gepufferten Elektrolyten abscheiden. Schon geringste Spuren von edleren Metallen, die oft nicht nachzuweisen sind, bewirken ein Wiederauflosen von Mangan infolge Lokalelementbildung. Hierdurch gehen auch bei guter Reinigung etwa 30-40 % des Stromas fur die Manganabscheidung verloren, so dass die Stromausbeute im technischen Prozess nur etwa 60-70 % betragt. Zu beachten ist ausserdem, dass sich der pH-Wert des Elektrolyten im Kathodenraum durch Freiwerden von Wasserstoff leicht verândert und dass Mangan im Anodenraum zu unlöslichem MnOî oxydiert. Bei der Laugung darf praktisch kein Eisen in Lösung gehen, und das Mn muss in der Mn2"1 Form vorliegen, da sonst die Stromausbeute zu nidrig wird. in Abb ist das Schema der Laugenreinigung gezeigt. Vorreduziertes Erz wird mit Anolyt evtl. unter Zesatz von frischer Schwelsaure gelaugt. Dannach wird der pH-Werte mittels NH3, Kalkmilch oder manganhaltigen Guts auf 6.5 eingestellt, es fallen Fe34 und Al3+ als Hydroxide aus und reissen die anderen Verunreinigungen wie Mo, As, und SİO2 mit. Reste von Scwermetallen werden mit H2S oder (NFLOîS gefallt. Nach dem Filtrieren wird evtl. etwas FeSC>4 zugestzt, dieses oxidiert, das entstandene Fe(OH)3 entfernt die letzten Reste der Schwermetalle. Gefordert werden âhnlich niedrige Werte der Schwermetalle wie bei der Zinkelsektrolyse, wie Tab 1. zeigt. in Abb 1. ist das Schema der Laugenreinigung gezeigt. Tabl. Zulassige Verunreinigungen im Manganelektrolyt (mg/L) XI Gemahlenes und getrocknetes Manganerze C-haltiges Reduktionsmittel Vorratsbehâlter Reduktionsofen frische- H.SO4" NH3 H20_ Manganerz I 1 Laugebehâlter Filter Filtrat Rückstand Oxidation Filler T- Fe-Rückstand Elektrolvt 1 ? Elektrolysezelle Anolyl i Kühler Zentrifuge Fillrat Legjerungsmetall oder Schwefel, falls erforderlich Lichtbogenofen- Reduktionsofen Manganschlacke gemahlen - 0.074 Sulfid-ionen falls erforderlich H;0 zum Waschen H->0 zum Waschen SO2 Mangan-Metall Magnesium-Mangan- Amonvumsulfal-Kristalle Abb 1. Schema der Laugenreinigung eines Mn-Elektrolyten XII In der Hydrometallurgie ist die Fallung als Fe(OH)3 nur möglich, wenn kleine Mengen zu beseitigen sind., da sonst erhebliche Schwierigkeiten be der Filtration und dem Auswaschen des voluminösen Niederschlags auftretten. Man hat daher kristalline und gut filtrierbare Verbindungen gesucht und sie in Form von Jarosit (NH4)2Fe6(S04)4(OH)i2, Goethit FeOOH öder Hâmatit Fe203 gerimden. Bei der Jarositverfahren wird das Eisen, das bei der heissen sauren Laugung dreiwertig in Lösung gegangen ist: 3Fe2(S04)3 + 2 M2SO4 + 12 H20 = M2Fe6(S04)4(OH),2 + 6 H2S04 M = Na\ K+, Rb+, Ag+, Nh+, Tf, H30+ 3Fe2(S04)3 + MS04 + 12 H20 = MFe6(S04)4(OH)i2 + 6 H2S04 M = Pb2+, Hg2+ als sâurenlöslicher Jarositkomplex ausgefallt. Beim Goethitverfahren wird das bei der heissen sauren Laugung dreiwertig in Lösung gegangene Eisen mit Konzentrat reduziert und dann mit Luft unter Röstguteinsatz als Goethit gefalt, gemâss: 4 Fe2+ + 6 H20 + 02 = 4 FeOOH + 8 VT Der dritte Weg zur Eisenabtrennung fuhrt über eine Hâmatitfallung. Allen derartigen Verfahrensvorschlagen ist gemeinsam, dass der Laugungsrückstand unter sauren Bedingungen reduzierened gelöst wird. Nach Fest-Flüssig-Trennung und Kupferfallung wird mit Kalk Neutralisierert und dann unter erhöhtem Sauerstoffdruck Hâmatit gefallt. Fe2(S04)2 = + 3 H20 = Fe203 + 3 H2S04 In diesem Arbeit sind die Prosessbedingungen der Goethitfallung in die reine Eisenlösung und Manganlösung mit Eisenionen optimiziert worden. Die Experimenten sind aus synthetisch Eisenlösung und Manganlösung,sie eine Konzentration hat,dass wie Denizli-Tavas Mananerzen in asidischem Milieu aufgelöst wird, hergesellt worden. Wahrend der Experimenten ist Eisenvitriol (FeS04.7 H20 ), aus Ereöli Eisen und Sthal Werke gekomt wird, und Mangansulfat (MnS04 ) (Merc) verwendet worden. In Tab. 2. gibt es die Verunreinigungen des Eisenvitriols XIII Tab 2. Die Unrein igungen des Eisen Vitriols In die Experimenten der reiner Eisenlösungen sind die Parameter pH-Werte, Rührenrdrehzahlt, Luftflussgeschwindikkeit und Reaktiontemperatur versuht worden. Die Ergebnisse von Versuchen geben Tab 3, Tab 4, Tab 5, und Tab 6. Tab 3. Die Effect der pH-Werten bei Göethitfâllung (0.5 MFeS04 380 L/St, 900 dr/min., 70°C) xrv Tab 4. Die Effect der Luftflusgeschwindigkeiten bei Göethitfallung (0.5 MFeSCU pH=4, 900 dr/min., 70°C) Tab 5. Die Effect der Rührdrehzahlen bei Göethitfallung (0.5 MFeS04 800 L/St, pH=4., 70°C) XV Tab 6. Die Effect der Temperaturen bei Göethitfallung (0.5 MFeS04 800 L/St, pH=4, 900 dr/min.) Von der Ergebnisse den Goethitefallungoptimization von der reiner Eisenlösung ist Göthitefallung von Manganlösung mit Eisenionen versucht worden. Auf dieses Experimente; Eisen ist pH=4, 70°C, 800L/S Luftlaufgeschwendigkeit und 900 dr/min sehr schnell ausgefalt worden. Wahrend dieses Experimentes ist die Magangankonzantrtion ab 17.06 g/L gefalt worden. Dieses Fallungsprodukt ist in X-strahlenanalyse als Mn(OH)2 gesehen worden. In Tab 7. sind die Ergebnisse von Goethitfallun unf Manganverlust Tab 7. Verhalten der Eisen und Manganionen in Manganlösungen bei der optimalen Göthitfallungsbedingungen XVI
Açıklama
Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 1997
Anahtar kelimeler
Demir, Manganez, Çözeltiler, Iron, Manganese, Solutions
Alıntı