نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی متالورژی و مواد، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی متالورژی و موا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشکده معدن، دانشگاه کویینز، کینگستون، کانادا

4 دانشکده معدن، دانشگاه کرتن، پرت، استرالیا

چکیده

لجن آندی مس، محصول جانبی کارخانه‌های تصفیه الکتریکی مس است که حاوی عناصری از جمله طلا، نقره، عناصر گروه پلاتین، مس، سلنیم، سرب، آرسنیک و آنتیموان است که به عنوان منبع اصلی تولید سلنیم در دنیا و یکی از منابع مهم فلزات گرانبها به شمار می‌رود. تاکنون، به منظور بازیابی سلنیم از لجن آندی مس از روش‌های متعددی استفاده شده است که از این میان تشویه سولفاتی از جمله رایج‌ترین روش‌های صنعتی است. در این پژوهش، به بهینه‌سازی روش تشویه سولفاتی لجن و استحصال سلنیم پرداخته شده است که کاهش میزان مصرف انرژی و کاهش مشکلات زیست‌محیطی از جمله مزایای آن به شمار می‌رود. به منظور طراحی آزمایش‌های مرحله‌ی تشویه، از روش طراحی آزمایش پاسخ دی اپتیمال استفاده شده است که در آن دو پارامتر نسبت مایع به جامد و دما مورد بررسی قرار گرفته است. بهینه‌ی فرآیند در نسبت مایع به جامد 9/1 و دمای °C3/247 است که در آن بیشترین میزان بازیابی سلنیم (99/99 %) به دست می‌آید. آنالیزهای پراش پرتوی ایکس، فلورسانس پرتوی ایکس و طیف سنجی نشر اتمی با پلاسمای جفت شده القایی برای تایید نتایج، در لجن آندی، قبل و بعد از فرآیند، مورد بررسی قرار گرفته است. خلوص سلنیم بازیابی شده با آنالیز طیف سنجی نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی 08/97 % بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Optimization of the hybrid pyro-hydrometallurgical sulfation roasting method to recover selenium from copper anode slimes

نویسندگان [English]

  • Misagh Khanlarian 1
  • Fereshteh Rashchi 2
  • Fazlollah Ghazali Jahromi 3
  • Mojtaba Saba 4

1 School of Metallurgy and Materials Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

2 School of Metallurgy and Materials Engineering,College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran

3 The Robert M. Buchan Department of Mining Goodwin Hall 451, Queen's University, Kingston, ON, K7L 3N6, Canada

4 Curtin University, Western Australian School of Mines, GPO Box U1987, Perth, WA 6845, Australia

چکیده [English]

Copper anode slimes are a byproduct of electrolytic copper refineries which usually contains many valuable elements such as Au, Ag, PGMs (platinum-group metals), Cu, Se, Pb, As and Sb. Anode silmes is generally considered as the main source of the world’s selenium and one of the important sources for the extraction of precious metals. Several methods have been used for processing and recovery of selenium from anode slimes. One of the prevalent industrial methods is sulfation roasting. In this research, the sulfation roasting method was optimized to recover selenium from copper anode slimes that is able to minimize the environmental pollutions and energy consumption. D-optimal design based on response surface methodology was used for modeling of the roasting stage. The effect of the two parameters of liquid to solid ratio and temperature on the roasting process was investigated. The selenium recovery was optimized and at the optimum condition of L/S of 1.9 mL/g and temperature of 247.3 °C, Se recovery was found to be 99.99 %. The head sample of the copper anode slimes was characterized by x-ray diffraction (XRD), x-ray fluorescence (XRF) and inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). The selenium purity was determined to be 97.08 % by ICP.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Copper anode slimes
  • Sulfation roasting
  • Selenium
  • Optimization

- منابع
[1] Li, D., Guo, X., Xu, Z., Tian, Q., and Feng, Q.;
2015; “Leaching behavior of metals from
copper anode slime using an alkali fusionleaching
process”, Hydrometallurgy, Vol. 157,
pp. 9–12.
[2] Chen, A., Peng, Z., Hwang, J.-Y., Ma, Y., Liu,
X., and Chen, X.; 2015; “Recovery of silver
and gold from copper anode slimes”, JOM,
Vol. 67, pp. 493–502.
[3] Narinder, S. and Mathur, S. B.; 1976; “Studies
on the extraction of selenium and tellurium
from copper electrolytic slimes by sublimation
in vacuum”, Phosphorus Sulfur Relat. Elem.,
Vol. 1, pp. 169–175.
[4] Morrison, B. H.; 1977; “Slimes treatment
process”, U.S. Patent 4047939.
[5] Hoffmann, J. E., Parker, P. D., and Sabo, A.
C.; 1976; “Extraction and purification of silver
from sulfates”, U.S. Patent 3996046.
[6] Subramanian, K. N., Bell, M. C. E., Thomas, J.
A., and Nissen, N. C.; 1980; “Process for the
recovery of metal values from anode slimes”,
U.S. Patent 4229270.
[7] Iio, T. and Ohkubo, T.; 1983; “Method of
concentrating silver from anode slime”, U.S.
Patent 4374098.
[8] Cooper, W. C.; 1990; “The treatment of copper
refinery anode slimes”, JOM., Vol. 42, pp. 45–
49.
[9] Lamontagne, M., Pickles, C. A., and Toguri, J.
M.; 1999; “Effect of oxygen on the Cu-Cu2Se-
Ag system”, Miner. Eng., Vol. 12, pp. 1441–
1457.
[10] Swinbourne, D. R., Barbante, G. G. and
Rankin, W. J.; 1997; “Oxidation of silvercopper
selenide matte in copper-anode slimes
smelting”, Trans. Inst. Min. Metall. CMineral
Process., Vol. 106, p. C1.
[11] Bertha, J., Wallner, J., and Worz, H.; 1988;
“Hydrometallurgical process for the
separation and enrichment of gold, platinum,
and palladium, together with recovery of
selenium from the anode sludge of copper
electrolysis”, U.S. Patent 4770700.
[12] Badesha, S. S.; 1983; “Process for
reclaimation of high purity selenium,
tellurtum, and arsenic from scrap alloys.”
U.S. Patent 4411698.
[13] Badesha, S. S.; 1985; “Process for
reclamation of high purity selenium from
scrap alloys”, U.S. Patent 4530718.
[14] Wang, X., Chen, Q., Yin, Z., Wang, M., Xiao,
B., and Zhang, F.; 2011; “Homogeneous
precipitation of As, Sb and Bi impurities in
copper electrolyte during electrorefining”,
Hydrometallurgy, Vol. 105, pp. 355–358.
[15] Abdollahy, M. and Shafaei, S. Z.; 2004;
“Optimized leaching conditions for selenium
from Sar-Cheshmeh copper anode slimes",
IJCCE, Vol. 23, pp. 101-108.
[16] Ranjbar, R., Naderi, M. and Ghazitabar, A.;
2017; “Hydrochemically separation of gold
from Copper Anode Slime by means of
Thiourea solution”, J. Adv. Mater. Process.,
Vol. 5, pp. 22-31.
« مهندسی معدن » میثاق خانلریان، فرشته رشچی و همکاران نشریه علمی پژوهشی
102
[17] Dehghanpoor, M. H., Zivdar, M. and Torabi,
M.; 2016; “Extraction of copper and gold
from anode slime of Sarcheshmeh Copper
Complex”, J. South. Afr. Inst. Min.
Metall., Vol. 116, pp.1153-1157.
[18] Khaleghi, A., Ghader, S. and Afzali, D.;
2014; “Ag recovery from copper anode slime
by acid leaching at atmospheric pressure to
synthesize silver nanoparticles”, Int. J. Min.
Sci. Technol., Vol. 24, pp.251-257.
[19] Delavarian, M., Abdollahi, M., Koleini, S. M.
J. ; 2002; “Tellurium recovery from
Sarcheshme copper anode slimes, ” PhD
thesis, Tarbiyat Modarres University.
[20] Elkin, E. M. and Schloen, J. H.; 1950;
“Treatment of electrolytic copper refinery
slimes,” AIME Trans., Vol. 188, pp. 764–
777.
[21] Hait, J., Jana, R. K., and. Sanyal, S. K; 2009;
“Processing of copper electrorefining anode
slime: a review”, Miner. Process. Extr.
Metall., Vol. 118, pp. 240–252.
[22] Behrens, R. G., Lemons, R. S., and
Rosenblatt, G. M.; 1974; “Vapor pressure and
thermodynamics of selenium dioxide. The
enthalpy of atomization of SeO2 (g)”, J.
Chem. Thermodyn., Vol. 6, pp. 457–466.
[23] Brebrick, R. F.; 2000; “Vapor pressure of
SeO2 (s) and optical density of SeO2 (g)”, J.
phase equilibria, Vol. 21, p. 235.