علم سرامیک

بازیابی گالیم و وانادیم از فلای اش حاصل از تبدیل به گاز نمودن زغال

 

Oriol Font, Xavier Querol

چکیده

فلای اشِ کارخانه های سیکل ترکیبیِ تبدیل به گاز نمودن مخلوط زغال (IGCC) با نام پوئرتولانو در کشور اسپانیا بعنوان فلای اشی با محتوی بالای Ga و V که اصولاً بصورت Ga2O3 و بصورت+ Ga3 و +V3 جانشین شده بجای+Al3 در زمینۀ Al-Si فلای اش رخ می دهند، شناخته می شود. تحقیقات بر روی ارزیابی امکان بازیابیِ Ga و V از چنین فلای اش هایی متمرکز شده اند. آزمایش های استخراج مختلفی با استفاده از NaOH ، در دماهای مختلف، نسبت های مختلف NaOH به فلای اش (NaOH/FA)، غلظت های مختلف NaOH و زمان های استخراج مختلف، روی فلای اشِ حاصل از  IGCC انجام گردیدند. شرایط بهینۀ استخراج Ga بصورت 25 درجه سانتیگراد، با غلظت NaOH برابر 7/0 تا 1 مولار، نسبت NaOH/FA برابر 5 لیتر بر کیلوگرم و زمان استخراج برابر 6 ساعت تعیین گردید که استخراج Ga برابر 60 تا 86 درصد و معادل با 197 تا 275 میلی گرم Ga به ازای هر کیلوگرم فلای اش حاصل شد. بازچرخه نمودن محلول لیچ سبب افزایش غلظت های اولیۀ Ga (25 تا 38 میلی گرم بر لیتر) به 188 تا 215 میلی گرم بر لیتر می گردد، درحالیکه هم محتوی ناخالصی و هم مصرف NaOH را کاهش می دهد. کربونه کردن محلول لیچ غنی از Ga نشان داد که که 99 درصد از محتوی برجای Ga در محلول لیچ در pH برابر 4/7 رسوب می نمایند. در pH برابر 5/10 کسر قابل ملاحظه ای از ناخالصی ها،  که قسمت عمدۀ آن (91 درصد) را Al تشکیل می دهد، بصورت همزمان رسوب می کند، درحالیکه بیش از 98 درصد از Ga برجا در محلول باقی می ماند. کربونه نمودن ثانویۀ محلول باقیمانده در( pH برابر 5/7) 8/98 درصد از Ga برجا را بازیابی می نماید. انحلال مجدد رسوبات حاصل(در pH برابر صفر) خلوص گالیم را 7 تا 30 درصد افزایش می دهد، این ماده می تواند محصول نهایی مناسبی از Ga جهت تخلیص بیشتر آن با الکترولیز باشد. این روش کارایی بازیابی بالاتری را نسبت به آنچه در حال حاضر برای بازیابی Ga در مقیاس صنعتی بکار می رود، سبب می گردد. در مقابل حتی هنگامیکه سخت ترین شرایط استخراج قلیایی مورد استفاده قرار می گیرد نیز مقدار پائینی از استخراج V  (کمتر از 64 درصد) حاصل می گردد، که در نتیجۀ قیمت تمام شدۀ فعلیِ این عنصر،  امکان بازیابی آن از فلای اش حاصل از (IGCC) را محدود می نماید.