۳-۱۱- میکروامولسیونهای روغن در آب (O/W)59
۳-۱۲- میکروامولسیونهای دو پیوسته60
۳-۱۳- مکانیسم استخراج با میکروامولسیونها61
۳-۱۳-۱- استخراج میکروامولسیون با واکنش شیمیایی: استخراج یون فلزی62
۳-۱۴- سینتیک استخراج با سیستم میسلی65
۳-۱۵- استفاده از میکروامولسیونها در بازیابی فلزات66
۳-۱۵-۱- استخراج گالیم توسط میکروامولسیون71
فصل چهارم: کارخانهی آلومینا جاجرم
۴-۱- مقدمه76
۴-۲- شرح فرآیند77
فصل پنجم: مواد، تجهیزات و روشها
۵-۱- مقدمه86
۵-۲- محلول آلومینات سدیم86
۵-۳- مواد شیمیایی86
۵-۴- تجهیزات87
۵-۵- روش انجام آزمایشها88
۵-۵-۱- رسم دیاگرام سه فازی88
۵-۵-۲- استخراج حلالی گالیم89
۵-۵-۳- روش آنالیز89
۵-۶- روش محاسبات90
فصل ششم: نتایج و بحث
۶-۱- مشخصات محلول آلومینا94
۶-۲- رسم دیاگرام سه فازی94
۶-۳- آزمایشهای اولیهی استخراج100
۶-۴- آزمایشهای استخراج با بوتانل105
۶-۴-۱- بوتانول با نسبت ۲= C/S105
۶-۴-۱-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج107
۶-۴-۱-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج108
۶-۴-۱-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز بوتانل در ۲ = C/S110
۶-۴-۱-۴- رسم منحنیهای هم تراز برای استخراج گالیم و آلومینیم111
۶-۴-۱-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم113
۶-۴-۲- بوتانول با نسبت ۴ = C/S115
۶-۴-۲-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج117
۶-۴-۲-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج118
۶-۴-۲-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز بوتانل در ۴ = C/S120
۶-۴-۲-۴- رسم منحنیهای هم تراز برای گالیم و آلومینیم121
۶-۴-۲-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم122
۶-۵- آزمایشهای استخراج با دکانول، نسبت ۲ = C/S124
۶-۵-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج126
۶-۵-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج127
۶-۵-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز دکانول در ۲ = C/S128
۶-۵-۴- رسم منحنیهای هم تراز برای گالیم و آلومینیوم129
۶-۵-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم131
۶-۶- بررسی رگرسیون و پارامترهای مرتبط134
۶-۶-۱- بررسی ضرایب مدلهای بدست آمده توسط رگرسیون135
۶-۷- فرایند اسکراب و استریپ135
۶-۸- مقایسهی نتایج حاصل از سیستم میکروامولسیون با استخراج حلالی مرسوم136
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات
۷-۱- نتیجه گیری142
۷-۲- پیشنهادات143
مراجع145
فهرست جدولها
جدول ۱-۱: کشورها و شرکتهای تولید کنندهی گالیم10
جدول ۳-۱: طبقه بندی کاربرد سطح ساز توسط استفاده از عدد HLB سطح ساز54
جدول ۳-۲: عدد HLB برای گروههای شیمیایی مختلف55
جدول ۳-۳: مطالعات انجام شده بر روی استخراج فلزات توسط سیستم میکروامولسیون73
جدول ۵-۱: مشخصات مواد شیمیایی استفاده شده در تحقیق87
جدول ۵-۲: مشخصات تجهیزات مورد استفاده در تحقیق87
جدول ۶-۱: آنالیز شیمیایی محلول آلومینات سدیم جاجرم94
جدول ۶-۲: مشخصات نقاط آزمایش شده برای رسم دیاگرام سه فازی با بوتانل و نسبت ۲ = C/S95
جدول ۶-۳: مشخصات نقاط آزمایش شده برای رسم دیاگرام سه فازی با دکانول و نسبت ۴ = C/S96
جدول ۶-۴: مشخصات نقاط آزمایش شده برای رسم دیاگرام سه فازی با دکانول و نسبت ۲ = C/S96
جدول ۶-۵: ترکیب نقاط انتخاب شده روی دیاگرام سه فازی101
جدول ۶-۶: ترکیب نقاط انتخاب شده و درصد استخراج گالیم و آلومینیوم106
جدول ۶-۷: آزمون انحراف مدل رگرسیونی برای استخراج گالیم و آلومینیوم111
جدول ۶-۸: دادههای فاکتور جدایش برای سیستم حاوی بوتانول، با نسبت ۲ = C/S114
جدول ۶-۹: ترکیب نقاط انتخاب شده و درصد استخراج گالیم و آلومینیوم116
جدول ۶-۱۰: آزمون انحراف مدل رگرسیونی برای درصد استخراج گالیم و آلومینیوم120
جدول ۶-۱۱: دادههای فاکتور جدایش برای سیستم حاوی بوتانول، با نسبت ۲ = C/S123
جدول ۶-۱۲: ترکیب نقاط انتخاب شده و درصد استخراج گالیم و آلومینیوم124
جدول ۶-۱۳: آزمون انحراف مدل رگرسیونی برای درصد استخراج گالیم و آلومینیوم129
جدول ۶-۱۴: دادههای فاکتور جدایش برای سیستم حاوی دکانول، با نسبت ۲ = C/S132
جدول ۶-۱۵: مقادیر ضریب همبستگی برای روشهای مختلف رگرسیون135
جدول ۶-۱۶: ضرایب مدلهای بدست آمده برای گالیم135
جدول ۶-۱۷: غلظت گالیم و آلومینیوم در فاز آبی و آلی قبل و بعد از استخراج138
جدول ۶-۱۸: غلظت گالیم و آلومینیوم در فاز آبی و آلی قبل و بعد از اسکراب138
جدول ۶-۱۹: غلظت گالیم و آلومینیوم در فاز آبی و آلی قبل و بعد از استریپ138
فهرست شکلها
شکل ۱-۱: فرآیند ترسیب بیجا برای بازیابی گالیم از محلول حاصل از فرآیند بایر14
شکل۱-۲: فرآیند الکترولیز برای بازیابی گالیم از مایعات فرآیند بایر16
شکل ۲-۱: طرح شماتیک از آزمایش استخراج با حلال21
شکل ۲-۲: دیاگرام مک کیب – تیل23
شکل ۲-۳: فرمول عمومی هیدروکسی کوینولین جانشین شده26
شکل ۲-۴: ساختار اجزاء اصلی تشکیل دهندهی ۱۰۰ kelex 27
شکل ۲-۵: ساختمان مونو و دی- اکتیل فنیل فسفریک اسید39
شکل ۳-۱: دیاگرام سه فازی شماتیک از سیستم میکروامولسیون روغن-آب-سطح ساز49
شکل ۳-۲: انواع میکروامولسیونهای وینسور50
شکل ۳-۳: طبقه بندی وینسور و توالی فاز میکروامولسیونها بر اساس دما یا درجهی شوری به ترتیب برای سطح سازهای غیر یونی و یونی51
شکل ۳-۴: دیاگرام سه فازی انواع مختلف سیستمهای میکروامولسیون که توسط وینسور طبقه بندی شدهاند52
شکل ۳-۵: دیاگرام سه فازی که ناحیهی میکروامولسیون روغن در آب، L1 و ناحیهی میکروامولسیون آب در روغن، L2 را نشان میدهد57
شکل ۳-۶: میکروامولسیون آب در روغن59
شکل ۳-۷: میکروامولسیون روغن در آب60
شکل ۳-۸: موقعیتهای ممکن قابلیت حل شدن در یک میسل62
شکل ۳-۹: دیاگرام سه فازی استخراج تنگستن و نقاط انتخاب شده بر روی آن67
شکل ۳-۱۰: منحنی هم تراز استخراج تنگستن68
شکل ۳-۱۱: منحنی هم تراز استریپینگ تنگستن68
شکل ۴-۱: نمایی از واحد دریافت و خردایش سنگ بوکسیت77
شکل ۴-۲: واحد انحلال لولهای78
شکل ۴-۳: واحد تجزیهی محلول و ترسیب79
شکل ۴-۴: واحد تکلیس هیدرات و تولید آلومینا80
شکل ۴-۵: واحد ته نشینی گل قرمز81
شکل ۴-۶: واحد تبخیر و تغلیظ و بازیابی سود سوز آور82
شکل ۴-۷: فرایند تولید آلومینا از بوکسیت83
شکل ۵-۱: محیط نرم افزار Origin Pro 8.691
شکل ۵-۲: محیط نرم افزار IBM SPSS Statistice 2291
شکل ۶-۱: دیاگرام سه فازی مربوط به کمک سطح سازهای بوتانل و دکانول97
شکل ۶-۲: دیاگرام سه فازی برای سیستم شامل آب/کروزین/SCO+الکل98
شکل ۶-۳: تاثیر نسبت C/S بر روی منطقهی میکروامولسیون برای سیستم شامل آب/کروزین/SCO+بوتانول99
شکل ۶-۴: دیاگرام سه فازی؛ سیستم I: شامل SCO/بوتانول/کروزین/محلول بایر؛ سیستم II: شامل Kelex-100/بوتانول/کروزین/محلول بایر100
شکل ۶-۵: نقاط انتخاب شده روی دیاگرام سه فازی برای آزمایشهای اولیه102

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل ۶-۶: تغییرات استخراج نسبت به زمان برای نقطهی A از شکل ۶-۵103
شکل ۶-۷: تغییرات استخراج نسبت به زمان برای نقطهی F از شکل ۶-۵103
شکل ۶-۸: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم بر حسب نوع کمک سطح ساز104
شکل ۶-۹: مولکول بوتانول105
شکل ۶-۱۰: مشخصات نقاط انتخاب شده بر روی دیاگرام سه فازی بوتانول با نسبت ۲ = C/S برای استخراج گالیم106
شکل ۶-۱۱: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم به صورت تابعی از درصد وزنی C/S در درصد وزنی فاز آبی ثابت107
شکل ۶-۱۲: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی C/S، OF = 10%108
شکل ۶-۱۳: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم به صورت تابعی از درصد وزنی OF، AF = 20%109
شکل ۶-۱۴: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم به صورت تابعی از درصد وزنی OF، C/S = 20%109
شکل ۶-۱۵: منحنی هم تراز استخراج گالیم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۲ = C/S112
شکل ۶-۱۶: منحنی هم تراز استخراج آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۲ = C/S112
شکل ۶-۱۷: منحنی هم تراز فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۲ = C/S115
شکل ۶-۱۸: مشخصات نقاط انتخاب شده بر روی دیاگرام سه فازی بوتانول با نسبت ۴ = C/S برای استخراج گالیم116
شکل ۶-۱۹: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی C/S، AF = 20%117
شکل ۶-۲۰: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی C/S، OF = 10%118
شکل ۶-۲۱: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی OF، AF = 20%119
شکل ۶-۲۲: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی OF، C/S = 20%119
شکل ۶-۲۳: منحنی هم تراز استخراج گالیم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۴ = C/S121
شکل ۶-۲۴: منحنی هم تراز استخراج آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۴ = C/S122
شکل ۶-۲۵: منحنی هم تراز فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۴ = C/S123
شکل ۶-۲۶: مولکول دکانول125
شکل ۶-۲۷: مشخصات نقاط انتخاب شده بر روی دیاگرام سه فازی دکانول با نسبت ۲ = C/S125
شکل ۶-۲۸: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به درصد وزنی C/S، AF = 20%126
شکل ۶-۲۹: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به درصد وزنی C/S، OF = 10%127
شکل ۶-۳۰: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به درصد وزنی OF، AF = 20%128
شکل ۶-۳۱: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به درصد وزنی OF، C/S = 20%128
شکل ۶-۳۲: منحنی هم تراز استخراج گالیم برای سیستم حاوی دکانول با نسبت ۲ = C/S130
شکل ۶-۳۳: منحنی هم تراز استخراج آلومینیوم برای سیستم حاوی دکانول با نسبت ۲ = C/S131
شکل ۶-۳۴: منحنی هم تراز فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم برای سیستم حاوی دکانول با نسبت ۲ = C/S132
پیشگفتار
۱- پیشینه، ضرورت و اهداف
در سال ۲۰۰۲ دانتس و همکاران بر روی استخراج گالیم از محلول بایر با استفاده از میکروامولسیون مطالعاتی را انجام دادند. سیستم مورد استفاده در این تحقیقات شامل بوتانول به عنوان کمک سطح ساز و کروزین به عنوان فاز آلی بود. آنها از Kelex-100 و SCO نیز به عنوان سطح ساز استفاده کردند. نتایج حاصل از کار آنها نشان داد که سیستم میکروامولسیون قادر به استخراج ۱۰۰ درصد گالیم در مدت زمان ۱۰ تا ۳۰ دقیقه است.
در سال ۱۳۸۴، طرح مطالعاتی استخراج گالیم از محلول بایر کارخانهی آلومینا جاجرم، در جهاد دانشگاهی دانشگاه تربیت مدرس توسط نادری و عبدالهی اجرا شد. شکل ۱ فلوشیت فرایند طراحی شده جهت استخراج گالیم را نشان میدهد. در این فرایند از روش استخراج با حلال به وسیلهی استخراج کنندهی Kelex-100، استفاده شد. ترکیب آلی استفاده شده شامل ۱۰٪ حجمی Kelex-100، ۱۰٪ حجمی اتانول و مابقی کروزین میباشد. فرایند به مدت یک ساعت و در دمای محیط اجرا میشود. این فرایند منجر به استخراج ۹۳٪ گالیم به همراه ۳۴٪ آلومینیوم شده است.
در سال ۱۳۸۵، به منظور بر طرف کردن برخی مشکلات فرایند فوق، از قبیل اتلاف بالای آلومینیوم، آلوده شدن استخراج کننده توسط آلومینیوم و تشکیل فاز سوم در مرحلهی شستشوی اسیدی گالیم از فاز آلی، مطالعات تکمیلی در این زمینه انجام شد. در نتیجه مشخص شد استفاده از ایزودکانول به عنوان تعدیل کننده به جای اتانول باعث افزایش قابلیت استخراج انتخابی توسط Kelex-100 میشود. ترکیب آلی استفاده شده شامل ۱۲٪ حجمی Kelex-100، ۵٪ حجمی ایزودکانول و مابقی کروزین میباشد. در این شرایط بازیابی گالیم و آلومینیوم ۹۲٪ و ۶٪ میباشد.
با توجه به قابلیتها و تواناییهای سیستم میکرواموسیون در زمینهی کاهش زمان فرایند استخراج فلزهای گوناگون از جمله گالیم در دمای محیط و توانایی آن در استخراج عناصر از محلولهای رقیق، نیاز به مطالعات جامع در مورد این سیستمها وجود دارد.
شکل ۱: فلوشیت طراحی شده جهت استحصال گالیم از محلول آلومینات سدیم به روش استخراج با حلال ]۲[
هدف از انجام این مطالعات بررسی تاثیر شرایط میکروامولسیون بر روی استخراج گالیم و آلومینیوم از محلول آلومینات سدیم واقعی است. برای این منظور، ابتدا شرایط لازم برای تشکیل محیط میکروامولسیون مناسب بدست آمد و سپس به بررسی تاثیر پارامترهایی از قبیل زمان، نوع فاز آبی، نوع کمک سطح ساز و نوع سیستم میکروامولسیون تشکیل شده پرداخته شد.
۲- نوآوری تحقیق
۱) استفاده از سیستم میکروامولسیون برای استخراج گالیم از محلول واقعی آلومینات سدیم
۲) ترسیم نمودارهای دیاگرام سه فازی با استفاده از کمک سطح سازهای مختلف
۳) بررسی تاثیر انواع کمک سطح سازها بر استخراج گالیم از محلول واقعی
۴) بررسی عوامل موثر بر جدایش آلومینیوم و گالیم
فصل اول
گالیم
۱-۱- مقدمه
گالیم1 به وسیلهی شیمیدان فرانسوی پائول امیل لکو2 در سال ۱۸۷۵ میلادی و به وسیلهی روش اسپکتروسکوپی کشف شد]۱[.
گالیم عنصری از گروه ۱۳ جدول تناوبی با علامت شیمیایی Ga است. عناصر همسایهی آن در جدول تناوبی عبارتند از: روی و کادمیوم از گروه ۱۲، آلومینیوم و ایندیم از گروه ۱۳ و سیلیسیم، ژرمانیم و قلع از گروه ۱۴]۱[.
۱-۲- خواص فیزیکی و شیمیایی
گالیم فلزی به رنگ سفید نقرهای، دارای عدد اتمی ۳۱ و وزن اتمی ۷۲۳/۶۹، شعاع اتمی ۱/۱۲۲ و سختی ۵/۱ در مقیاس موس است. وزن مخصوص آن در حالت جامد برابر gr/cm3 ۹۰۴/۵ در دمای °C ۶/۲۴ و در حالت مایع برابر gr/cm3 ۹۰۵/۶ در دمای °C ۸/۲۹ میباشد و انبساط حجمی آن ۲/۳ درصد در حالت جامد شدن3 است]۱[.
یک تکهی جامد از گالیم هنگامی که در دست گرفته شود به مایع تبدیل میشود. دمای ذوب آن °C ۷۸/۲۹ و نقطهی جوش آن °C ۲۴۰۳ است. دمای بحرانی °C ۷۳۴۷، گرمای فوزیون (شکست) Kj/mol ۵۹/۵ و گرمای تبخیر Kj/mol ۳/۲۷۰ را دارا میباشد. گالیم در کنار سه فلز سزیوم، جیوه و روبیدیوم تنها فلزهایی هستند که در دمای اتاق به صورت مایع میباشند. بنابراین برای ساخت دما سنجهای دمای بالا مناسب است. همچنین گالیم به عنوان یک روانساز برای استفاده در ابزارهای دمای بالا مناسب است]۱[.
گالیم دارای سیستم ارتورومبیک با ابعاد شبکهی ثابت nm ۴۵۲۳/۰ = a، nm ۴۵۱۹۸/۰ = b و nm ۷۶۶۰۲/۰ = c است. انبساط حرارتی آن در امتداد محور a، 1/65 × 〖10〗^(-5) k^(-1)، در امتداد محور b، 1/۱۳ × 〖10〗^(-5) k^(-1) و در امتداد محور c، ۳/۱ × 〖10〗^(-5) k^(-1) است. مشخصات الکتریکی گالیم غیر همسان میباشد ولی برآورد قابل قبول آن در جهات مختلف امکان پذیر نیست، چرا که ناخالصیها و دما تاثیر زیادی در رسانایی الکتریکی دارد. مقاومت الکتریکی آن در °C ۲۰ برابر µΩm ۴/۱۷ میباشد]۱[. فشار بخار گالیم حتی در دماهای بسیار بالا، پایین است.
این فلز شبیه روی و آلومینیوم است. مطابق با نظر گربر4 (۱۹۸۹) گالیم معمولا در ترکیباتش با ظرفیت ۳ ظاهر میشود و حالت تک ظرفیتی آن ناپایدار است. هر چند که ترکیبات تک ظرفیتی گالیم نظیر GaCl و Ga2O را میتوان به حالت پایدار نگاه داشت. اگر چه حالت اکسید ١+ آن هنوز در محلول آبی مشاهده نشده است ولی بعضی واکنشهای گالیم نشان دهندهی وجود آن میباشند. گالیم توانایی تشکیل ترکیبات شیمیایی زیادی از قبیل برمیدها، سولفیدها و تلوریدها را دارد]۱[.
در برابر هوا اکسید شده و لایهی نازکی روی آن تشکیل میشود. در حضور اکسیژن خالص و در دمای °C ١٠٠٠ کاملا اکسیده میشود. در زیر C° ۱۰۰ به مقدار کم با آب واکنش میدهد اما در داخل اتوکلاو و در دمای C° ۲۰۰ کاملا با آب اکسید میشود]۱[.
در یک دمای مشخص، اسیدهای معدنی غلیظ به آرامی با آن واکنش میدهند. عوامل اکسیدکننده مانند H2O2، H2SO4 و اسید پرکلریک به طور مؤثر در دمای بالا بر گالیم اثر میکنند]۱[.
ترکیبات اکسیژن با گالیم شبیه آلومینیوم بوده و در دمای بالا و پائین Ga2O3 و دو هیدروکسید Ga(OH)3 و GaO.OH را تشکیل میدهد. هالیدهای گالیم دارای ویژگی و خصوصیات کووالانس میباشند لذا قابلیت انحلال خوبی در اکثر حلالهای غیر قطبی که به شکل دیمر هستند، دارند. گالیم با عناصر گروه ١۵ ترکیبات دوتایی یا مضاعف تشکیل میدهد که GaP و GaAs از اهمیت بیشتری از نظر صنعتی برخوردار میباشند که این دو ترکیب ممکن است با اختلاط مستقیم عناصر در دمای بالا آماده شوند]۱[.
در محلولهای آبی، گالیم یونهای آبی کئوردینه شدهی اکتاهدرال 3+[ [Ga(H2O)6را تشکیل میدهد. در محلولهای آبی، کمپلکس ۶ آبی به علت هیدرولیز، واکنش اسیدی دارد و به همین دلیل نمکهای گالیم ناشی از اسیدهای ضعیف نمیتوانند در حضور آب وجود داشته باشند]۱[.
اولین، دومین و سومین انرژیهای یونیزاسیون آن به ترتیب ۸۵/۵۷۸، ۳۳/۱۹۷۹ و ۰۹/۲۹۶۳ کیلو ژول بر مول میباشد. واکنشهای احیایی آن به صورت زیر است]۱[:
〖Ga〗^(3+)+〖2e〗^-↔〖Ga〗^+(۱-۱) 〖Ga〗^(3+)+〖3e〗^-↔〖Ga〗_((s) )(۱-۲)
H_2 〖GaO〗_3^-+〖3e〗^-↔〖Ga〗_((s) )+〖4OH〗^-(۱-۳)
۱-۳- منابع گالیم
گالیم با ppm١۶ فراوانی یکی از عناصر کمیاب در پوستهی زمین میباشد. در میان کانیهای حاوی گالیم، بارزترن کانی گونهای از ژرمانیت است که در معدن اپکس5 در ایالت یوتای آمریکا یافت میشود. در کل گالیم به آسانی با عناصر یا یونهای دیگر برای تشکیل کانیهای پایدار ترکیب نمیشود. یکی از کانیهای گالیم، گالیت (CuGaS2) است که در کشور زئیر و دیگر مناطق آفریقا یافت میشود. جدا از گالیت، گالیم تشکیل کانیهای مجزا نمیدهد. اما میتواند در ساختمان تعداد زیادی از کانیهای حاوی آلومینیوم جانشین آن شود]۲[.
ناحیهی کاردرو6 در ۱۵ مایلی جنوب مکدرمیت7 در نوادا قرار دارد. کانی سازی گالیم در منطقهای با ابعاد 6000×(500-1000)×400 (ft) در آندزیت و سنگهای ریولیتی انجام شده است. محاسبات اولیه هزینهی ۶۹/۶ دلار بر تن برای استخراج و ۵۸/۱۱ دلار بر تن برای فرآوری را برآورد نموده است. این محاسبات بر مبنای نرخ استخراج ۶/٣ میلیون تن با عیارg/t ١۵٠-١٠٠ انجام شده است. بدین ترتیب سالیانه ۵٩٠٠٠ کیلوگرم فلز گالیم تولید خواهد شد. فرایند شامل استخراج، سنگ شکنی، آسیا کردن، لیچینگ، فیلتراسیون و استخراج با حلال میباشد که گالیم با خلوص ٩٩/٩٩% را تولید میکند. هزینهی ایجاد معدن و کارخانهی فرآوری ٩۵ میلیون دلار برآورد شده است]۱[.
عمده ذخایری که گالیم در آنها یافت میشود عبارتند از: ذخایر بوکسیت، ذغال، ذخایر فسفات و اسفالریت (در ذخایر روی).
مقدار کم گالیم در پیریت، مگنتیت، آپاتیت، کانسارهای نفلین و همچنین در کانیهای آلومینوسیلیکات و رسهایی مانند کائولن و دیاسپور وجود دارد]۱[.
بزرگترین بخش تولید جهانی گالیم به صورت محصول فرعی در تولید اکسید آلومینیوم میباشد. عیار گالیم در بوکسیت بسته به محل تشکیل آن از ٠٠٣/٠ درصد تا ٠٠٨/٠ درصد تغییر میکند. نوع عیار بالای آن در نواحی گرمسیری بوکسیتدار نظیر بوکسیت سورینام8 با ٠٠٨/٠ درصدگالیم تشکیل شده است. ذخایر بوکسیت جهان ۵۵ تـا ٧۵ بیلیون تن برآورد شده است که با در نظر گرفتن عیار متوسط ppm ۵٠، میزان گالیم قابل بازیافت از ذخایر بوکسیت ١٠۶*۶/١ تن برآورد شده است.
بر این مبنا ذخایر بوکسیت آمریکا حاوی ١۵ میلیون کیلوگرم گالیم هستند که ٢ میلیون کیلوگرم آن در ذخایر بوکیست آرکانزاس9 قرار دارد]۱[.
از دیگر منابع تأمین کنندهی گالیم، ذخایر روی میباشند، هر چند که تمامی کانسارهای روی محتوی گالیم نیستند. متوسط گالیم موجود در اسفالریت حدود ppm ۵٠ برآورده شده است. گالیم موجود در کانسنگهای روی (اسفالریت) به دلیل تغییرات زیاد در روشهای هیدرومتالورژی روی از اهمیت اقتصادی کمتری برخوردار میباشد. ذخایر گالیم در کانسنگهای روی حدود ۶۵٠٠ تن برآورد شده است]۱[.
کانسنگهای فسفات و انواع مختلف ذغال از دیگر منابع گالیم هستند. وقتی که فسفر به روش الکتروترمال از فسفات تولید میشود گالیم به صورت گرد و غبار در دودکش تجمع پیدا کرده و قابل بازیابی میباشد.
همچنین امکان بازیابی گالیم از خاکستر ذغال وجود دارد. میزان کل ذخیرهی گالیم در فسفاتها و ذغالها چندین میلیون تن بر آورده شده است]۱[.
۱-۴- اقتصاد گالیم
هر چند تولید گالیم در چندین کشور وجود دارد اما مهمترین کشورهای تأمین کنندهی مواد خام اولیه استرالیا، چین، ژاپن، روسیه و کشورهای اروپای شرقی هستند. فرانسه بزرگترین کشور بازیافت کنندهی فلز گالیم از فرآوری مواد خام تهیه شده توسط سایر کشورها میباشد. آلمان و ژاپن نیز در این زمینه فعال هستند. در طی سال ۲۰۰۱، استرالیا ۲۷%، آلمان ۱۶% و چین، ژاپن، قزاقستان و روسیه ۱۱% واحدهای جدید گالیم را تشکیل دادهاند. ژاپن و آلمان به همراه انگلیس و آمریکا در زمینهی بازیابی گالیم از مواد زائد پیشرو هستند]۱[.
گالیم در اروپای غربی، ژاپن و چندین کشور بلوک شرق سابق تولید میشود. شرکتهای اینگال10 در آلمان، رونپولنس11 در فرانسه، سومیتومو12 و دوامینینگ13 در ژاپن، موتسومینینگ14 و ایگل پیچر15 در آمریکا و آلکان16 و کومینکو17 در کانادا، از جمله شرکتهای تولید کنندهی فلز گالیم در دنیا هستند]۲[.
واحد خالص سازی گالیم رونپولنس در فرانسه بزرگترین واحد جهانی با ظرفیتt/y ١٣٣ میباشد.
آلکوا18 از استرالیا خوراک اولیه را برای این واحد به صورت محلول قلیایی فرآیند بایر تأمین میکند. گالیم تا کیفیت ٩٩٩٩٩/٩٩% خالص سازی میشود]۱[.
دوامینینگ در ژاپن تنها شرکت بازیافت کنندهی گالیم از روی میباشد. ژاپن دارای چندین تولید کنندهی روی میباشد]۱[.
در جدول ۱-۱، ۶۰ شرکت و تولید کنندهی گالیم از ۱۸ کشور جهان دیده میشوند. آمریکا و ژاپن مهمترین مصرف کنندگان گالیم هستند. در آمریکا گالیم بیشتر از راه فراوری قراضهها و فلزات ناخالص تولید میشود. بنابراین آمریکا یک وارد کنندهی عمدهی فلز گالیم است]۲[. ۵١% گالیم مصرفی آمریکا از فرانسه، ٢٠% از روسیه، ٨% از کانادا، ٧% از قزاقستان و ١۴% از سایر کشورها تأمین میشود. میزان مصرف آمریکا در سال ٢٠٠١، ٣٠ تن گزارش شده است. ارزش واردات آمـریکا در سال ٢٠٠٢ برابر ۶ میلیون دلار بوده است]۱[.
تقاضا برای گالیم در حال افزایش است. فروش دیودهای LED(light emitting Diodes) در پنج سال اخیر با رشد ۵٨% در هر سال رو به رو بوده است.
جدول ۱-۱: کشورها و شرکتهای تولید کنندهی گالیم ]۱[
کشورنام شرکتتولید(ات)استرالیاAmac Alloys Ltd.فلز گالیمGEO Specialty Chmicals Inc. (GEO Gallium Australia Pty. Ltd.)فلز گالیمکاناداArgento Plata Metals Ltd.فلز گالیمچینChina Aluminium Corp. (four affiliates)فلز گالیمEmei Semi-Conductor Materials Factoryفلز گالیمچک اسلواکیZiar Aluminium Works (Ziar-nad-Hronom)فلز گالیمفرانسهGEO Gallium S. A. (Australian subsidiary)فلز گالیمGroupe Arnaud Electronicsفلز گالیمآلمانGeo Gallium (Engle-Stade GmbH)فلز گالیمHEK GmbHفلز گالیممجارستانAjka Timfoldgyar Alumina Co. Ltd. فلز گالیمهندHindalco Industries Ltd. (Aditz Birla group)فلز گالیمژاپنDowa Mining Co. Ltd. (Akita Works)فلز گالیمFurukawa Co. Ltd.آرسنید گالیمNippon Rare Metal Inc.فلز و اکسیدقزاقستانPavlodar Alumina Plantفلز گالیممکزیکGrupo Mexico SA de CVفلز گالیمنامبیاZineOx Resources plcفلز گالیمنروژElkem ASAفلز گالیمروسیهAchinsk alumina plant (JSC “AGK”)فلز گالیمBoxitogorsky alumina plant (JSC “Boxitogorsky” Glinocem)فلز گالیمJSC Metallurgفلز گالیمآمریکاArconium Specially Alloys (RI)فلز گالیمEagle Fierier Industries Inc. (MO, NV)فلز گالیمExsil Inc. (CA)فلز گالیم
در بین سالهای ١٩٩١ تا ٢٠٠٠ میزان تقاضا برای گالیم در آمریکا ٣٠٠% افزایش یافته است. انتظار میرود که میزان افزایش تقاضا در سالهای آینده بین %۵٠-٢۵ باشد. تجارت جهانی گالیم در سال ٢٠٠۶، ٣ بیلیون دلار پیش بینی شده است. تنها میزان مصارف پزشکی گالیم در سالهای آینده به ۴٠٠ تن خواهد رسید]۱[.
۱-۵- روشهای تولید گالیم
۱-۵-۱- استخراج گالیم از فرایند بایر
در اکثر نقاط جهان آلومینیوم از بوکسیت، طی فرآیند بایر19 استحصال میشود، در این فرآیند محلول گرم سود سوز آور به عنوان محلول لیچینگ مورد استفاده قرار میگیرد. پس از عمل لیچینگ، محلول حاصل سرد شده و پسماند جامد از مایعی که محتوی آلومینیوم میباشد جدا میشود. تری هیدرات آلومینیوم از محلول جداسازی شده و به منظور تولید آلومینیوم خشک میگردد و در نهایت محلول سود سوز آور به منظور انحلال بوکسیت مجددا به مدار برگردانده میشود.
گالیم در اغلب بوکسیتها موجود بوده و به دلیل مشابهت آن با آلومینیوم از نظر شیمیایی، طی عملیات لیچینگ به طور کامل حل میشود. بازیابی محلول NaOH در فرآیند باعث افزایش عیار گالیم تا حد ۵/٠ گرم در لیتر میشود. لذا محلول حاصل منبع مهمی از گالیم میباشد. مایعات برگشتی فرآیند بایر یکی از منابع گالیم بوده و معمولا غلظت گالیم بسته به نوع بوکسیت و غلظت سود سوز آور، از ppm ٨٠ تا ppm ٣٠٠ متغیر است. مقدار گالیم در مایع همچنین به فرآیند انحلال به کار گرفته شده وابسته است]۱[.
بوکسیتی که بیشتر از نوع بوهمیت (AlO.OH) باشد در هنگام انحلال به دمای بالاتری احتیاج دارد که در نتیجه منجر به آزاد شدن کامل گالیم و غلظت بالاتر آن در محلول میشود]۲[.
کارخانههای استحصال گالیم، معمولا در داخل کارخانههای تولید اکسید آلومینیوم و یا خیلی نزدیک به آنها واقع شدهاند. جریان محلول، برای استخراج گالیم از مسیر منحرف شده و به کارخانهی تولید گالیم رفته و بعد از تخلیهی گالیم به جریان اصلی بر میگردد. در برخی مواقع مایع تحت یک فرآیند خالص سازی اولیه جهت حذف برخی فلزات سنگین قرار میگیرد.
فرایندهای تولید گالیم از محلول بایر به طور کلی به چهار دستهی زیر تقسیم میشوند]۱و۲[.
۱- ترسیب جزء به جزء20
۲- فرآیندهای الکترولیز
۳- سمنتاسیون
۴- فرایندهای استخراج با حلال
۱-۵-۱-۱- ترسیب جزء به جزء
این فرآیند که به فرآیند بیجا21 نیز معروف است بر این اساس استوار است که وقتی محلول آلومینات سدیم حاوی گالیم با دی اکسید کربن عمل آوری میشود اولین محصول رسوب داده شده هیدروکسید آلومینیوم خالص است که از محیط خارج میشود. بدین ترتیب مقدار گالیم در محلول افزایش مییابد. عمل آوری بیشتر سبب ترسیب گالیم با هیدروکسید آلومینیوم میگردد. ترسیب جزء به جزء، یک هیدروکسید آلومینیوم غنی از گالیم را به دست میدهد که این ماده بعد از یک یا چندین مرحله ترسیب حاصل میشود. هیدروکسید آلومینیوم غنی شده از گالیم در هیدروکسید سدیم آبی، جهت دستیابی به یک محلول آلومینات سدیم و گالات سدیم حل میشود که گالیم از محلولهای مذکور توسط الکترولیز استخراج می شود]۱[.
فلوشیت فرآیند بیجا در شکل (۱-۱) نشان داده شده است. چنانچه ملاحظه میشود، دی اکسید کربن به داخل محلول فرآیند بایر تزریق میشود. تری هیدرات موجود از محلول جدا شده و محلول محتوی گالیم دوباره به صورت کربنات گالیم بازیابی میشود. هر دو مرحلهی کربناته نمودن به دقت کنترل شده، بطوریکه حدود ٩٠ درصد از آلومینیوم در طی اولین عمل کربناته رسوب نموده و ٩٠ درصد از گالیم در طی دومین عمل کربناته رسوب میکند]۱[.
بعد از ته نشینی، رسوب از محلول جدا شده، به طوریکه محلول دوباره به فرآیند بایر برگشت داده شده و رسوب مربوطه در یک محلول سود سوزآور به منظور افزایش نسبت گالیم حل میشود و این محلول به منظور بازیابی گالیم خام الکترولیز میشود و در نهایت محلول حاصله به فرآیند بایر برگشت داده میشود]۱[.
فرآیند ترسیب تنها در مقیاسهای کوچک بکار گرفته میشود زیرا هزینههای رفع محصول جنبی22 کربنات سدیم، بسیار بالا میباشد مگر اینکه از تجزیه یا انحلال حرارتی در تولید اکسیدآلومینیوم استفاده شود. کشور چین سالیانه ۵ تن گالیم با این روش تولید میکند]۱[.
شکل ۱-۱: فرآیند ترسیب بیجا برای بازیابی گالیم از محلول حاصل از فرآیند بایر ]۱[

۱-۵-۱-۲- روش الکترولیز
این فرآیند بر این حقیقت استوار است که جیوه توانایی تشکیل یک ملقمه با فلز گالیم را دارد. در ادامه گالیم با استفاده از محلول هیدروکسید سدیم استخراج میشود. ملقمهی گالیم میتواند هم بهطور مستقیم (فرایند آلوسیوس23) و هم بهطور غیرمستقیم (فرایند V A W/Inegal) تشکیل شود]۱[.
در فرایند آلوسیوس با استفاده از شرایط مناسب دما، عمل همزدن و چگالی جریان،گالیم بهطور مستقیم بر روی کاتد جیوه تجمع مییابد. در فرآیندVAW از ملقمهی سدیم و جیوه جهت احیاء گالیم موجود در محلول بایر استفاده میشود. سپس گالیم توسط عمل آوری با محلول سود جدا میشود و از جیوهی باقیمانده مجددا جهت تولید ملقمهی سدیم استفاده میگردد، یعنی جیوه در یک سیکل بسته، به گردش درمیآید]۱[.
فرآیند الکترولیز کـه بـه فرآیند دی لابرتگو24 نیز معروف است، در شکل (۱-۲) به طور شماتیک نشان داده شده است. محلول حاصل از فرآیند بایر به وسیلهی عمل تبخیر به منظور افزایش میزان گالیم، تغلیظ میشود. محلول تغلیظ شده بهطور مستقیم الکترولیز میشود. عمل الکترولیز با استفاده از کاتد جیوهای صورت میگیرد. وقتی که غلظت گالیم تا حدود ١% در ملقمه رسید از سلول الکترولیز بیرون کشیده شده و با محلول سود سوزآور شسته میشود[۵و۶]. شرایط الکترولیز به صورت زیر میباشد]۱[:
جیوه به عنوان کاتد، نیکل به عنوان آند، دماC °٧٠-۴٠، چگالی جریان کاتد amp/sqin ۴۵/٠-٣۵/٠، چگالی جریان آند amp/sqin ١٢-١٠ پتانسیل کاتد ٩/١ ولت و زمان ٢۴ ساعت میباشد]۱[.
ملقمهی تولید شده به وسیلهی محلول هیدروکسید سدیم تا نقطهی جوش محلول حرارت داده شده و لیچ میشود تا محلولی حاوی gr/l ۸۰-۳۰ گالیم بدست آید. محلول حاصل بوسیلهی کاتد استیل، نیکل یا گالیم الکترولیز میشود. گالیم حاصل ناخالصیهای زیادی مانند روی، سرب، آهن، نیکل و مس دارد]۲[.
شکل۱-۲: فرآیند الکترولیز برای بازیابی گالیم از مایعات فرآیند بایر]۱[

۱-۵-۱-۳- فرایند سمنتاسیون
یکی دیگر از روشهای پیشنهاد شده، سمنتاسیون گالیم از محلول آلومینات سدیم به وسیلهی آلیاژ گالیم – آلومینیم مایع که حاوی ٢/٠ تا ۶ درصد وزنی آلومینیوم است میباشد. روش دیگر سمنتاسیون گالیم به وسیلهی افزایش ناگهانی گالیم مایع به صورت غیر پیوسته25 به محلول آلومینات سدیم و سپس افزودن آلومینیوم به صورت متناوب به منظور تشکیل آلیاژ گالیم – آلومینیوم در محلول میباشد. همچنین میتوان از افزایش متناوب گالیم و آلومینیوم به محلول استفاده کرد. در این صورت نرخ مصرف آلومینیوم کاهش و راندمان افزایش مییابد. همچنین سبب پایداری حالتهای در نظر گرفته شده برای سمنتاسیون گالیم میشود]۱[.
فرایند سمنتاسیون گالیم به وسـیلهی آلومینیوم جامد انجام نمیشود زیرا نرخ واکنش بسیار پایین و نرخ مصرف آلومینیوم بسیار بالا (حدود ١٠٠٠ درصد و یا بیشتر به صورت تئوری) میباشد. آلیاژ گالیم – آلومینیم با واکنش مستقیم گالیم و آلومینیوم تهیه میشود]۱[.
از مهمترین عوامل مؤثر در فرآیند سمنتاسیون غلظت اولیهی گالیم در محلول، غلظت سایر ترکیبات در محلول، سرعت هم زدن مخلوط آلیاژ و محلول، دما و درصد وزنی آلومینیوم در آلیاژ میباشد]۱[.
۱-۵-۱-۴- فرایندهای استخراج با حلال
اولین بار درسال ١٩٧۴ کشف شد که ترکیبات هیدروکسی کوینولین26 میتوانند جهت استخراج گالیم از محلول آلومینات سدیم مورد استفاده قرار گیرد (شکل ۱-۳). این مواد قبلا جهت استخراج هیدرومتالورژیکی مس توسعه یافته بودند. وقتی محلول آلومینات با محلول Kelex-100 در کروزین27 تماس پیدا میکند، گالیم از محلول همراه با آلومینیوم و سدیم استخراج میشود. سپس عناصر مزاحمی که همراه گالیم استخراج شدهاند، با استفاده از محلول اسیدی غلیظ جدا شوند، سپس گالیم با استفاده از محلول اسید رقیق استریپ میشود که در این مورد هر دو اسید هیدروکلریک و سولفوریک به کار برده میشوند. بسته به روش به کار گرفته شده در شستشوی اسیدی، محلول گالیم با غلظتهایg/l ١٠-١/٠ حاصل میشود]۱[.
غلظت بیشتر گالیم با عمل آوری محلول اسیدی حاصل از مرحلهی اول، توسط تبادل یونی (آنیونی یا کاتیونی) حاصل میشود. در فرآیند سومیتومو28 (شکل۱-۳)، مرحلهی اول شامل استخراج گالیم با رزینهای تبادل یونی از نوع Duolite Cs-346 میباشد. این رزین حاوی گروههای آمیدوکسیم است که با گالیم تشکیل ترکیبات کیلیتی میدهد]۱[.
محلول حاصل از شستشوی اسیدی گالیم از رزین به بخش استخراج با حلال منتقل میشود. در کشورهای ژاپن و فرانسه بیشتر گالیم توسط این روشها تولید میشود]۱[.
شکل ۱-۳: دیاگرام شماتیک استخراج گالیم توسط فرایندهای رون پولسن و سومیتومو]۱[
فصل دوم
مبانی استخراج با حلال گالیم
۲-۱- مقدمه
این روش شامل فرآیند استخراج و استریپینگ و بعضا اسکرابینگ (شستشو) میباشدکه ذیلا شرح داده میشود.
۲-۲- فرآیند استخراج
اصطلاح استخراج با حلال به توزیع یک جزء حل شده در بین دو فاز مایع غیر قابل امتزاج که در تماس با یکدیگر قرار دارند اطلاق می‌شود. روش استخراج با حلالهای آلی یک فرایند شیمیایی است که در این روش فلزات موجود در فاز آبی برای تشکیل کمپلکس آلی فلزی با یک مادهی آلی واکنش میکند، لذا اجزای فلز، فاز آبی را ترک کرده و وارد فاز آلی میشوند. فلز در فاز آلی با اتمهای کربن به صورت ترکیبات آلی فلزی پیوند ندارد ولی با اکسیژن، ازت، گوگرد یا هیدروژن با یک پیوند کئوردینانسی (داتیو) ارتباط دارند]۳[.
اصول استخراج با حلال در شکل (۲-۱) نشان داده شده است. دکانتور (قیف جدا کننده) حاوی دو لایه از دو فاز مایع است که معمولاً یکی از دو فاز محلول آبی و دیگری حلال آلی می‌باشد. مادهی حل شدهی A که در ابتدا تنها در یکی از دو فاز حل شده وجود داشته است، بین دو فاز توزیع می‌شود. وقتی که این توزیع به تعادل می‌رسد، جسم حل شده دارای غلظت [A]aq در فاز آبی و غلظت [A]org در فاز آلی است]۱[.
اگر وزن اولیه مادهی حل شده در فاز آبی W باشد و بعد از استخراج به W1 کاهش پیدا کند، میزان انتقال یون‌های فلزی از فاز آبی به فاز آلی با ضریب توزیع (D)به شرح زیر تعریف میشود]۱[:
شکل ۲-۱: طرح شماتیک از آزمایش استخراج با حلال]۱[
D=(آلی فاز در فلز غلظت)/(آبی فاز در فلز غلظت)=[A]_org/[A]_aq =(((W-W_1 ))⁄V_o )/(W_1⁄V_a )(۲-۱)
درصد استخراج به صورت زیر محاسبه میشود:
استخراج درصد=E=(1-W_1/W)×100=100D/((V_a/V_o +D) )(۲-۲)
که در آن Vo و Va حجم فازهای آلی و آبی میباشند]۱[.
شرط لازم برای امکان استفادهی عملی از فرآیند استخراج با حلال این است که بخش قابل توجهی از جزء مورد نظر در طی یک مرحله استخراج شود.
۲-۳- فرآیند استریپ
واکنش شیمیایی عکس روش استخراج با حلال را استریپینگ29 گویند. پس از انجام عملیات استخراج با حلال با استفاده از یک محلول آبی (اسیدی یا بازی) فلز موجود در فاز آلی مجدداً به فاز آبی منتقل میشود که این فرآیند را استریپینگ گویند. در فرآیند استریپینگ دو هدف پیگیری می‌شود]۱[:
الف- بازیابی فلز با ارزش از فاز آلی باردار
ب- تولید مجدد استخراج کننده و بازیافت آن
استریپینگ انتخابی، وقتی که فاز آلی با بیش از یک فلز بارگیری می‌شود، صورت می‌گیرد. در این حالت، مواد گوناگون استریپینگ به طور متوالی استفاده میشوند. ضریب استریپینگ عکس ضریب توزیع (D) است]۱[.
اسکرابینگ
فرآیند اسکرابینگ به دو منظور صورت میگیرد]۱[:
الف- حذف عناصر مزاحم قبل از استریپ نهایی عنصر مورد نظر
ب- شستشوی فاز آلی بعد از استریپ
نسبت فاز

نسبت حجم دو فاز را نسبت فاز می‌نامند. این نسبت نقش مهمی در فرآیند استخراج و استریپینگ ایفا می‌کند. بالا بودن نسبت فاز آلی به آبی نیازمند حجم زیادی از حلال است که ممکن است اقتصادی نباشد]۱[.
منحنی‌های (ایزوترم‌های) استخراج و دیاگرام مک کیب – تیل ( Thiele–McCabe)
نتایج و داده‌های استخراج را به دو روش می‌توان ارائه نمود: درصد استخراج به عنوان تابعی از یک متغیر معین مانند غلظت اسید، pH و غیره، یا در قالب منحنی‌های (ایزوترم‌های) استخراج. منحنی‌های استخراج از رسم غلظت یون فلز در فاز آبی نسبت به غلظت آن در فاز آلی در حالتی که دو فاز در شرایط تعادل قرار دارند به دست می‌آید. چنین منحنیای مفید است زیرا در هر نقطه از آن میتوان غلظت فلز را در هر فاز به دست آورد. در نتیجه ضرایب توزیع قابل ارزیابی و محاسبه می‌باشند. با اضافه کردن خط عامل به منحنی استخراج که بر اساس نسبت حجم دو فاز ایجاد می‌شود دیاگرام مک کیب- تیل (McCabe-Thiele) (شکل ۲-۲) برای استخراج مرحله‌ای در یک سیستم جریان از روبرو فراهم می‌شود]۱[.
شکل ۲-۲: دیاگرام مک کیب – تیل]۱[
استخراج کامل یک مادهی حل شده در یک مرحله وقتی امکان پذیر است که حجم بی نهایت بزرگی از حلال به کار برده شود. به همین دلیل از استخراج چند مرحلهای استفاده میشود زیرا اساسا با استفاده از یک حجم محدود از مادهی حلال بازیابی کامل میسر میشود. یکی از روشهای مورد استفاده به کار گیری روش جریان مخالف (جریان از روبرو) میباشد. در این روش فاز آبی و آلی در جهات مخالف هم، جریان مییابند و در مرحلههای مختلف استخراج (واحدهای اختلاط و جدایش متوالی) با هم تماس پیدا میکنند. محلول آلی از آخرین مرحله و محلول آبی از اولین مرحله وارد مدار میشوند. لذا استخراج کنندهی جدید و تازه (عاری از فاز) با محلول تقریبا تهی از فلز (پسماند مایع) برخورد میکند در حالی که استخراج کنندهی تقریبا اشباع شده از فلز با فاز آبی جدید (حاوی فلز) تماس بر قرار مینماید. حجم جریان فاز آبی با حرف A و حجم جریان مربوط به فاز الی با حرف O مشخص میشود. غلظت اجزای قابل استخراج در فاز آبی و آلی به ترتیب با X و Y نشان داده میشود. موازنهی جرمی در n مرحله به صورت زیر است]۱[:

دسته بندی : پایان نامه ارشد

پاسخ دهید