استخراج انتخابی منیزیم از تلخابه با استفاده از هیدروکسید سدیم: مطالعات آزمایشگاهی و نیمه‌صنعتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن، دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 - دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

3 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

با کاهش سریع ذخایر معدنی، استخراج عناصر از شورابه‌ها و تلخابه‌ها (مانند منیزیم، پتاسیم و سدیم) موردتوجه خاصی قرار گرفته است. اگرچه املاح دریایی در علوم مختلفی کاربرد دارند اما استفاده از آن‌ها به دلایل مختلف اقتصادی و صنعتی محدود شده‌است. در مطالعه حاضر، روشی مقرون‌به‌صرفه برای استخراج هیدروکسید منیزیم با استفاده از هیدروکسید سدیم در مقیاس آزمایشگاهی (1000 میلی‌لیتر) و نیمه‌صنعتی (5000 ‌لیتر) ارائه شده‌است. تحقیقات آزمایشگاهی به‌منظور بهینه‌سازی عوامل مهم شست‌وشو با ترکیبی از آب دریا و آب شیرین و بهترین دانسیته تلخابه برای افزودن هیدروکسید سدیم انجام شد. متعاقباً، این نتایج با مخزن نگهداری هیدروکسید سدیم (mm1430×1050×1050) و راکتور تلخابه (mm2770×1800×1800) مورد ارزیابی قرار گرفت. هم‌چنین، برای انتخاب چرخه شست‌وشو منطبق با فرایند، نتایج حاصل از دو مرحله شست‌وشوی مجزا با استفاده از کلاسیفایر (mm6000×500×500) و حوضچه‌های پلی‌اتیلنی روباز (mm 2500×1000×1000)  مقایسه شدند. نتایج نشان داد، بالاترین عیار و بازیابی در 15 دقیقه با مصرف 5 میلی‌لیتر هیدروکسید سدیم و سرعت همزن 180 دور در دقیقه در 5 مرحله شست‌وشو با ترکیبی از 2 لیتر آب شیرین و 9 ‌لیتر آب دریا به ترتیب 7/99 درصد و 87/46 درصد بود. نتایج چرخه شست‌وشو نشان داد کلاسیفایر دارای نتایج قابل قبولی نبوده ولی با استفاده از 3 حوضچه پلی اتیلنی مشابه می‌توان به نتایج بسیار نزدیک در مقیاس آزمایشگاهی دست یافت. در ارزیابی‌های نیمه‌صنعتی بر تأسیس یک حوضچه برای نگهداری پساب دریاچه‌های نمک به مدت 7 روز تأکید شد که منجر به افزایش غلظت کانی‌های شوئینیت و کائینیت گردید و با نتایج XRD همخوانی کامل داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Selective Extraction of Magnesium Components from Bittern Using NaOH: Experimental and Pilot Scale Studies

نویسندگان [English]

  • M. Shahjooei 1
  • A.R. Hormati 2
  • B. Rezai 3
1 Mining Engineering Department, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Mining Engineering Department, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Department of Mining and Metallurgical Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

 Due to the world rapid depletion of mineral reserves, extraction of major elements (such as magnesium, potassium, sodium and etc.) from brines and bitterns has been a matter of discussion. Although sea salts applications in diverse branches of arts and sciences, industrial and economic factors has been limiting their production. In recent work, we represented affordable extraction method for magnesium hydroxide using sodium hydroxide (NaOH) in experimental (1000 ml) and pilot (5000 L) scale studied. The laboratory research aimed to optimization critical parameters as washing time with mixed sea and fresh water, and excellent bittern density for the dosage adding NaOH. High grade and recovery can be attained in 15 min time consumption 5 ml NaOH (12/5 M), stripping rate 180 RPM, 5 level washing combining 2 liter fresh water mixing 9 liter sea water respectively, 99/7% and 46/87%. Washing process indicated classifier had unsatisfied the cycle results, but applying 3 similar polyethylene ponds Outcomes acquired very close to laboratory scale. Furthermore, pilot assessments emphasized that design of salt work effluents for 7 days conditioning is urgent and unavoidable. Also, XRD analysis in conformity with increase concentration Kainite and schoenite during the certain time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sea salts
  • Magnesium Hydroxide
  • Salt work effluents
  • Brines
  • semi-industrial reactor
[1] B.J. Skinner, Earth resources, Proceedings of the national Academy of Sciences, 76(9) (1979) 4212-4217.
[2] A. Cipollina, A. Misseri, G.D.A. Staiti, A. Galia, G. Micale, O. Scialdone, Integrated production of fresh water, sea salt and magnesium from sea water, Desalination and Water Treatment, 49(1-3) (2012) 390-403.
[3] A. Cipollina, M. Bevacqua, P. Dolcimascolo, A. Tamburini, A. Brucato, H. Glade, L. Buether, G. Micale, Reactive crystallisation process for magnesium recovery from concentrated brines, Desalination and Water Treatment, 55(9) (2015) 2377-2388.
[4] D. Kim, G.L. Amy, T. Karanfil, Disinfection by-product formation during seawater desalination: a review, Water research, 81 (2015) 343-355.
[5] L. Shirazi, Y. Zamani, F. Bahadoran, RECOVERY OF MAGNESIUM SALTS FROM BITTERNS BY FRACTIONAL CRYSTALLIZATION METHOD, Petroleum & Coal, 57(3) (2015).
[6] K.T. Tran, K.S. Han, S.J. Kim, M.J. Kim, T. Tran, Recovery of magnesium from Uyuni salar brine as hydrated magnesium carbonate, hydrometallurgy, 160 (2016) 106-114.
[7] R. Carson, J. Simandl, Kinetics of magnesium hydroxide precipitation from seawater using slaked dolomite, Minerals engineering, 7(4) (1994) 511-517.
[8] R.A. Sharma, A new electrolytic magnesium production process, Jom, 48(10) (1996) 39-43.
[9] T. Takenaka, T. Ono, Y. Narazaki, Y. Naka, M. Kawakami, Improvement of corrosion resistance of magnesium metal by rare earth elements, Electrochimica Acta, 53(1) (2007) 117-121.
[10] D.T. Merrill, R.M. Jorden, Lime-induced reactions in municipal wastewaters, Journal (Water Pollution Control Federation), (1975) 2783-2808.
[11] M. Turek, W. Gnot, Precipitation of magnesium hydroxide from brine, Industrial & engineering chemistry research, 34(1) (1995) 244-250.
[12] C. Henrist, J.-P. Mathieu, C. Vogels, A. Rulmont, R. Cloots, Morphological study of magnesium hydroxide nanoparticles precipitated in dilute aqueous solution, Journal of Crystal Growth, 249(1-2) (2003) 321-330.
[13] L. Semerjian, G. Ayoub, High-pH–magnesium coagulation–flocculation in wastewater treatment, Advances in Environmental Research, 7(2) (2003) 389-403.
[14] S.W. Lee, J.H. Lim, Recovery of Magnesium Oxide And Magnesium Hydroxide from The Waste Bittren, in: Advanced Materials Research, Trans Tech Publ, 2007, pp. 1019-1022.
[15] X. Song, S. Sun, D. Zhang, J. Wang, J. Yu, Synthesis and characterization of magnesium hydroxide by batch reaction crystallization, Frontiers of Chemical Science and Engineering, 5(4) (2011) 416-421.
[16] A. Alamdari, M. Rahimpour, N. Esfandiari, E. Nourafkan, Kinetics of magnesium hydroxide precipitation from sea bittern, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47(2) (2008) 215-221.
[17] A.I. Vogel, Text book of quantitative inorganic analysis, Longmans, Green: London, 1939.
[18] D. Barba, V. Brandani, G. Di Giacomo, P.U. Foscolo, Magnesium oxide production from concentrated brines, Desalination, 33(3) (1980) 241-250.