دانلود پایان نامه ارشد با موضوع نقطه مرکز

دانلود پایان نامه

توسط نفوذ از لايه مايع باشد، در اين حالت در سطح جسم، ترکيب شوندهاي وجود ندارد. در اين حالت تنها غلظت سيال در ناحيهي فيلم مايع کنترل کننده نرخ واکنش است و غلظت سيال در ناحيهي خاکستر و نيز غلظت سيال در ناحيهي سطح ذره برابر صفر در نظر گرفته ميشود[34].
ب- نفوذ از ميان خاکستر
در اين حالت اندازهي هستهي انقباضي با گذشت زمان ثابت نميماند و کوچکتر ميشود. با کوچکتر شدن هسته، ضخامت طبقهي خاکستر افزايش يافته و در نتيجه سرعت نفوذ ترکيب شونده با گذشت زمان کمتر ميشود[34].
ج- واکنش شيميايي
اگر پيشرفت واکنش از طريق مقاومت واکنش شيميايي سطحي کنترل شود، وجود لايه خاکستر و لايه سيال اثري در پيشرفت واکنش ندارد، لذا مقدار جسم در حال ترکيب متناسب با سطح هستهي انقباضي خواهد بود[34].
با جستجو در مقالات مختلف براي معادلات سينتيک و معادلات جديد ديکنسون در کل 29 معادله براي سينتيک شناسايي شده است. از اين تعداد، 12 معادله بر اساس مکانيسم کنترل نفوذ است[36]. جدول 3-3 معادلات کنترل نفوذ و 17معادلهي ديگر در جدول 3-4 نشان داده شده است.
جدول3-3- معادلات سينتيک بر اساس مکانيسم مدل نفوذ[36]
نوع
معادله
يک بعدي
kt=?2
دو بعدي
kt=(1-?)Ln(1-?)+?
سه بعدي(Jander)
kt=(1-(1- ?)1/3)2
Ginstling-Brounshtein
kt=1-2?/3-(1-?)2/3
Zhuravlev, Lesokhin and Templeman
kt=(1/(1-?)1/3)-1)2
Anti Jander
kt=((1+?)1/3-1)2
Kro¨ger and Ziegler
k*Lnt=(1-(1- ?)1/3)2
Jander نفوذ سليندري
kt=(1-(1- ?)1/2)2
Anti Jander نفوذ سليندري
kt=(1-(1+ ?)1/3)2
معادلهي جديد توسط ديکنسون و همکاران
kt=1/(1- ?)1/3-1
معادلهي جديد توسط ديکنسون و همکاران
kt=1/(1- ?)1/3+1/3*Ln(1- ?)-1
معادلهي جديد توسط ديکنسون و همکاران
kt=1/5(1- ?)-5/3-1/4(1- ?)-4/3+1/20

جدول 3-4- معادلات سينتيک براي واکنشهاي جامد-مايع[36]
نوع
معادله
Avrami-Erofeev
kt=(-Ln(1- ?))1/4
Avrami-Erofeev
kt=(-Ln(1- ?))1/2
Avrami-Erofeev
kt=(-Ln(1- ?))1/3
Avrami-Erofeev
kt=(-Ln(1- ?))3/4
Avrami-Erofeev
kt=(-Ln(1- ?))2/5
مرتبه صفر
kt= ?
مرتبه اول
kt=-Ln(1- ?)
مرتبه دوم
kt= (1- ?)-1
انقباض سطح
kt=1-(1- ?)1/2
انقباض حجم
kt=1-(1- ?)1/3
برخورد
kt=1-(1- ?)2/3
قانون نيرو(نصف)
kt= ?1/2
قانون نيرو(يک سوم)
kt= ?1/3
قانون نيرو(يک چهارم)
kt= ?1/4
نمايي
kt=Ln ?
نمايي
kt=exp(-(1- ?))-exp(-1)
Prout-Tompkinsa
kt=Ln(?/(1- ?))

براي بررسي ميزان تطابق نتايج فرآيند ليچينگ با معادلات موجود، دادههاي حاصل از نمونه برداري در دماهاي متفاوت، بر حسب زمان رسم ميشوند. فرآيند ليچينگ از مدلي تبعيت ميکند ،که نمودارهاي مربوط به هر يک از معادلات؛ ضريب همبستگي (R2) بيشتري داشته باشند.
به طور معمول، دما تاثير زيادي در نرخ انحلال دارد و افزايش دما باعث افزايش انحلال ميشود. وابستگي سينتيک فرآيند ليچينگ به دما توسط معادله آرنيوس نشان داده ميشود. اين معادله به صورت زير است[34]:
K=Aexp(-Ea/RT)
LnK = LnA + (-Ea/RT) (3-5)
که در آن A فاکتور تناوب، Ea انرژي اکتيواسيون، R ثابت جهاني گازها و T دماي مطلق است[34]. نمودار آرنيوس براي مقادير lnK بدست آمده بر حسب 1000/T رسم شده و در نهايت انرژي واکنش بهدست ميآيد.
3- 6 روش انجام آزمايشهاي سينتيک
با توجه به مطالعه تحقيقات گذشته، براي آزمايشهاي سينتيک تمامي پارامترهاي موثر به جز دما، به صورت پايه و ثابت در نظر گرفته شده است. اين آزمايشها با 5 درصد جامد و مقادير استوکيومتري اسيد سولفوريک و اسيد اکساليک از معادلهي واکنش انجام گرفت، بعد از به حجم رساندن پالپ با درصد جامد تعيين شده اسيد اکساليک و سپس اسيد سولفوريک به ظرف اضافه شد. در فواصل زماني 30 دقيقهاي به مدت 150 دقيقه، 30 سيسي نمونه از محلول ليچينگ گرفته شد و پس از فيلتراسيون براي آناليز مقدار منگنز به آزمايشگاه شيمي فرستاده شد.آآ
3-7 نرم افزار طراحي آزمايش
استفاده از روش‌هاي طراحي آزمايش امکان بهينه‌ سازي تعداد آزمايش‌هاي مورد نياز را فراهم مي‌سازد و سبب کاهش زمان و هزينه‌هاي انجام آزمايش مي‌شود. در اين تحقيق از روش سطح- پاسخ براي طراحي آزمايش‌ها استفاده شده است. روش CCDاز روش هاي استاندارد است که به دليل انعطاف پذيري در طراحي، به طور گسترده‌اي در مدل‌سازي و بهينه‌سازي فرآيندهاي مهندسي استفاده شده ‌است [40]. اين روش يک روش فاکتوريل دو سطحي است که به آن نقاط مرکزي و محوري اضافه شده است تا رفتار انحنا در مدل به خوبي مشخص شود. نقطه مرکزي برابر با ميانگين دو سطح بالا و پايين است و نقاط محوري در فاصله‌ي معيني (? × نصف فاصله دو سطح بالا و پايين) از نقطه مرکزي قرار مي‌گيرند. ضريب ? را مي‌توان از طريق تحقيق به دست آورد، اما اين ضريب بسيار نزديک به جذر تعداد پارامترها است. به طور معمول اگر تعداد پارامترها کمتر از 6 باشد، ضريب ? برابر با 68179/1 است [41]. مقدار کددار پارامترها براي نقاط فاکتوريل (يا حقيقي) برابر است با 1± (مقدار مثبت براي سطح بالا و منفي براي سطح پايين)، براي نقاط محوري برابر با ?± و براي نقطه مرکزي برابر با صفر است.
سطوح هر يک از اين پارامترها با توجه به مطالعات انجام شده توسط محققين مختلف و بررسي‌هاي اوليه انجام شده تعيين شد. متغيرهاي ورودي و سطوح آنها در طراحي آزمايش‌ها در جدول 3-5 ارائه شده‌ است.

جدول 3-5 پارامترهاي عملياتي و سطوح آنها
علامت
نام عامل
واحد
محوري پايين
سطح پايين
مرکزي
سطح بالا
محوري بالا
A
درصد جامد
%
5
10
15
20
25
B
دما
°C
25
40
55
70
85
C
مقدار اسيد سولفوريک
gr
25
4055
70
85
D
مقدار اسيد اکساليک
gr
5/12
20
5/27
35
5/42

همانطور که در جدول 3-6، مشاهده مي‌شود با استفاده از روش CCD، تعداد 30 آزمايش شامل 6 تکرار نقطه مرکزي، 8 نقطه حقيقي و 8 نقطه محوري طراحي شد.

جدول 3-6 آزمايش‌هاي طراحي شده با استفاده از روش CCD

درصدجامد
دما
اسيدسولفوريک
اسيداکساليک
Std
اجرا
واقعي
کددار
واقعي
کددار
واقعي
کددار
واقعي
کددار
9
1
10
1-
40
1-
40
1-
35
1
3
2
10
1-
70
1
40
1-
20
1-
20
3
15
0
85
2
55
0
5/27
0
4
4
20
1
70
1
40
1-
20
1-
27
5
15
0
55
0
55
0
5/27
0
19
6
15
0
25
2-
55
0
5/27
0
14
7
20
1
40
1-
70
1
35
1
22
8
15
0
55
0
85
2
5/27
0
28
9
15
0
55
0
55
0
5/27
0
8
10
20
1
70
1
70
1
20
1-
6
11
20
1
40
1-
70
1
20
1-
29
12
15
0
55
0
55
0
5/27
0
25
13
15
0
55
0
55
0
5/27
0
12
14
20
1
70
1
40
1-
35
1
24
15
15
0
55
0
55
0
5/42
2
7
16
10
1-
70
1
70
1
20
1-
13
17
10
1-
40
1-
70
1
35
1
30
18
15
0
55
0
55
0
5/27
0
16
19
20
1
70
1
70
1
35
1
5
20
10
1-
40
1-
70
1
20
1-
15
21
10
1-
70
1
70
1
35
1
17
22
5
2-
55
0
55
0
5/27
0
11
23
10
1-
70
1
40
1-
35
1
26
24
15
0
55
0
55
0
5/27
0
21
25
15
0
55
0
25
2-
5/27
0
18
26
25
2
55
0
55
0
5/27
0
23
27
15
0
55
0
55
0
5/12
2-
10
28
20
1
40
1-
40
1-
35
1
2
29
20
1
40
1-
40
1-
20
1-
1
30
10
1-
40
1-
40
1-
20
1-

3-8 روش انجام آزمايش‌ها
با استفاده از نرمافزار طراحي آزمايش (DX7) و به روش CCD، تعداد 30 ازمايش طراحي و انجام شد. درصد جامد، دما، مقدار اسيد و مقدار ماده کاهنده از عوامل مهم و تاثيرگذار در ليچينگ کانسنگ منگنز به شمار ميآيند که در اين نرمافزار با در نظر گرفتن محدودههايي بر اساس منابع موجود و مقادير استوکيومتري براي مقادير اسيد ، ماده ي کاهنده، دما و درصد جامد تعيين شد. مطابق جدول 3-7، پارامترهاي ثابت در اين آزمايشها، دور همزن، زمان آزمايش و دانه بندي نمونه بودهاند.
جدول 3-7پرامترهاي ثابت و مقادير آنها در آزمايشهاي ليچينگ احيايي
دور همزن(rpm)
زمان(min)
دانه بندي خوراک(ميکرون)
pH
350
120
300-
1

در همهي آزمايشهاي بخش ليچينگ از اسيدسولفوريک با درجه خلوص آزمايشگاهي از شرکت مرک، و نيز اسيد اکساليک شرکت مرک استفاده شده است. براي انجام آزمايشهاي ليچينگ از بشر 1000 ميليليتر، بر روي يک صفحه گرم استفاده شد. بعد از رسيدن دماي محلول به مقدار مورد نظر، مقدار معين از خوراک جامد به آن اضافه و ليچينگ در مدت زمان پيش بيني شده، انجام شد. پس از اتمام هر تست، بعد از فيلتراسيون، محلول فيلتر شده براي آناليز عناصر منگنز، آهن و سيليس به آزمايشگاه شيمي فرستاده شد. علت استفاده از روش طراحي آزمايش، تعيين درصد تاثير هر پارامتر در انحلال منگنز تا بدين وسيله بتوان با انتخاب مقادير مناسب عوامل موثر به حداكثر بازيابي منگنز در حين كمترين انحلال آهن و سيليس دست يافت.

فصل چهارم

نتايج و بحث

4-1 مقدمه
در اين فصل، پس از شرح نتايج آزمايشهاي مقدماتي فيزيکي و فلوتاسيون، که به منظور انتخاب روش مناسب براي پرعيارسازي کانسنگ منگنز انجام شده، نتايج آزمايشهاي بخش ليچينگ احيايي بررسي ميشود. اين بخش شامل انتخاب کاهنده، تعيين عامل کنترل ليچينگ و طراحي آزمايش ميباشد. طراحي آزمايش با در نظر گرفتن سطوح مناسب براي پارامترهاي عملياتي (درصد جامد، دما، اسيد سولفوريک و اسيد کساليک) و تاثير هر يک از پارامترها بر بازيابي بررسي شده است. در پايان شرايط بهينه عملياتي براي پرعيارسازي اين نوع کانسنگ با توجه به پارامترهاي در نظر گرفته شده، پيشنهاد شده است.
4-2آزمايشهاي جيگ
نمونه با محدودهي ابعاد 3350- ،1000+ ميکرون توسط جيگ مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج حاصل از آزمايش در جدول4-1 آورده شده است. مطابق اين جدول، عيار منگنز در محصول پرعيار شده به حد مطلوب نرسيده است، از طرفي مقدار آهن منتقل شده به کنسانتره به دليل وزن مخصوص بالا، ميزان قابل توجهي دارد. ضمن آن که عيار آهن نسبت به خوراک تغيير چنداني را نشان نميدهد.
جدول4-1: آزمايش جيگ بر روي دانه بندي (1000+ 3350-) ميکرون
بازيابي %
عيار %
درصد وزني
وزن
(g)
نوع محصول
SiO2
Fe
Mn
SiO2
Fe
Mn

92/38
50/61
93/50
92/25
79/12
61/23
7/47
217
پرعيار
08/61
50/38
07/49
09/37
30/7
74/20
3/52
238
باطله
100
100
100
76/31
92/9
11/22
100
455
متوسط (خوراک)

نتايج حاصل حاکي از جدايش نامناسب کانيهاي سبک و سنگين توسط جيگ براي اين محدوده ابعادي ميباشد. مشاهده ميشود نيمي از منگنز به باطله منتقل شده که ميتواند به دليل درجه آزادي کم کا
ني منگنز در اين دانهبندي و درگيري آن با کوارتز باشد. در مورد گانگ سيليکاته عليرغم انتقال بخش عمدهاي از آن به باطله ولي عيار آن در اثر درگيري با کانيهاي منگنز و آهندار در محصول پرعيار همچنان بالا است. لازم به ذکر است که با شستشوي مجدد محصولات با جيگ، افزايش چنداني در عيار و بازيابي بدست نيامد. در جمعبندي از آزمايشهاي انجام شده با جيگ مشاهده ميشود كه در بهترين وضعيت شاخصهاي ارزيابي عمليات جدايش شامل ضريب پرعيار کردن22 و ضريب غني سازي23 براي محصول منگنز به ترتيب برابر 1/2 و 07/1 است که نشانه عدم کارايي لازم جدايش کانيها در اين ابعاد توسط جيگ است. لازم به ذکر است که هر چه مقدار شاخص اول به عدد يک نزديکتر و هرچه شاخص دوم عددي بزرگتر باشد مطلوبتر است.
4-3 نتايج آزمايشهاي ميزلرزان
4-3-1آزمايش اول
محدوهي ابعادي ذرات : 1000- ، 300+ ميکرون
شرايط آزمايش:
شيب ميز 6 درجه
دبي جامد خشک 300 گرم بر دقيقه

جدول4-2: آزمايش ميزلرزان بر روي دانه بندي (1000- 300+) ميکرون
توزيع %
عيار %
درصد وزني
نوع محصول
SiO2
Fe
Mn
SiO2
Fe
Mn

22/22
01/29
9/39
95/22
35/11
86/27
23/32
محصول پرعيار
04/36
0/24
76/33
32/34
66/8
74/21
96/34
مياني
74/41
99/46
34/26
34/42
06/18
07/18
81/32
باطله
100
100
100
29/33
61/12
51/22
100
متوسط (خوراک)

مطابق جدول4-2، عيار منگنز در کنسانتره 5 درصد نسبت به عيار منگنز در خوراک، افزايش يافته و به 86/27 درصد رسيده است که حدود 40 درصد منگنز موجود در اين محدودهي ابعادي بازيابي شده است. در مورد آهن، به دليل افزايش درجه آزادي و همچنين نزديک بودن وزن مخصوص آن با کاني منگنز به کنسانتره منتقل شده و بخش درگير با گانگ سيليکاته به باطله منتقل شده است.
از طرفي، گرچه عيار سيليس در محصول پرعيار کاهش يافته، اما به حد مجاز نرسيده است. بخش قابل توجهي از کانيهاي منگنزدار به بخش محصول مياني راه يافته که در صورت اختلاط آن با محصول پرعيار ميتوان بازيابي وزني و بازيابي منگنز را به ميزان دو برابر افزايش داد و آن را به ترتيب به 19/67 و 66/73 درصد رساند. عيار منگنز محصول ناشي از اين اختلاط به 68/24 درصد کاهش مي يابد. ضريب غنيسازي (E.R) براي اين آزمايش، مطابق جدول 4-2، 24/1 شده است.
4-3-2 آزمايش دوم
محدودهي ابعاد ذرات 1000- ، 300+ ميکرون
شيب ميز 5/6 درجه
دبي جامد خشک 300 گرم بر دقيقه
توزيع %
عيار %
درصد وزني
نوع محصول
SiO2
Fe
Mn
SiO2
Fe
Mn

30/25
05/41
23/39
46/24
81/11
45/25
64/33
محصول پرعيار
10/47
15/41
75/42
27/34
91/8
87/20
70/44
مياني
60/27
80/17
01/18
43/41
95/7
14/18
67/21
باطله
100
100
100
52/32
68/9
82/21
100
متوسط (خوراک)
جدول4-3: آزمايش ميزلرزان بر روي دانه بندي(1000- 300+) ميکرون

با توجه به نتايج آزمايش دوم ميزلرزان در جدول فوق، مشاهده ميشود افزايش شيب تاثير منفي بر بازيابي و عيار منگنز در محصول پرعيار داشته، و باعث کاهش آن شده است. با توجه به جدول 4-3، ضريب غنيسازي (E.R) براي اين آزمايش، 17/1 شده است. مشاهده مي شود که افزايش شيب تاثير نامطلوبي در اين محدوده دانه بندي دارد و سبب کاهش عيار و بازيابي منگنز در محصول پرعيار مي شود. در مقايسه بين ميز لرزان با ماشين جيگ و جدايش ابعاد درشت تر ضريب غنيسازي، اندک بهبودي را نشان مي دهد.
4-3-3 آزمايش سوم
محدوده ي ابعاد ذرات 300- ميکرون
شرايط آزمايش:
شيب ميز 5/6 درجه
دبي

دیدگاهتان را بنویسید

بستن منو