بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر فرآیند اسیدشویی ماسه‌ سیلیسی با هدف مصرف در صنایع شیشه‌سازی

احمدی, رحمان; اجاوندی, بابک

doi:10.30479/jmre.2019.1586

بهینه‌سازی پارامترهای موثر بر فرآیند اسیدشویی ماسه‌ سیلیسی با هدف مصرف در صنایع شیشه‌سازی

نویسندگان

¹ عضو هیات علمی، گروه مهندسی معدن، فرآوری مواد معدنی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره) قزوین

² دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی معدن، فرآوری مواد معدنی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره) قزوین

10.30479/jmre.2019.1586

چکیده

چکیده
در این مقاله، کاهش اکسید آهن(Fe2O3) از ماسه‌های سیلیسی نمونه معدن سیلیس چشین توسط فرآیند اسیدشویی، جهت کاربرد در صنایع شیشه، مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته است. آنالیز شیمیایی نمونه با روش جذب اتمی صورت گرفت. جهت حذف آهن(Fe2O3) از ماسه سیلیسی، از روش شستشوی اسیدی(اسکرابینگ) با اسید سولفوریک، استفاده شد. علاوه بر این بررسی پارامترهای مؤثر بر فرآیند، با روش طراحی آزمایش‌های تاگوچی در نرم‌افزار مینی تب 17، انجام گردید. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از آنالیز جذب اتمی، ماسه سیلیسی موردمطالعه، دارای 23/96 درصد SiO2، 13/0 درصد Fe2O3 و 67/1 درصد Al2O3 بوده است. مطالعات کانی‌شناسی نمونه نشان داد که مهم‌ترین کانی های آهندار شامل اکسید و هیدروکسیدهای آهن مانند هماتیت، گوتیت و لیمونیت می‌باشند. بر اساس نتایج شستشوی اسیدی با کاهش pH از 2 به 1، حذف آهن افزایش یافت. همچنین نتایج حاکی از آن است که؛ با افزایش درصد جامد از 50% به 70% و افزایش دما از 40 به 80 درجه سانتی‌گراد، میزان آهن ماسه سیلیسی، کاهش می‌یابد. تحت شرایط بهینه شامل 1pH=، دمای 80 سانتی‌گراد و درصد جامد 70%، بالاترین میزان حذف آهن حاصل گردید. در این شرایط محصول نهایی حاوی 031/0 درصد اکسید‌آهن(Fe2O3) بوده است؛ که مناسب شیشه‌های جام، ظروف شیشه‌ای و بلور بروسیلیکات می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فرآوری مواد معدنی

عنوان مقاله [English]

Optimization Of Effectives Of Parameters On Acid Leaching Of Silica Sand For Use In Glass Industry

نویسندگان [English]

R. Ahmadi ¹
B. Ojavandi ²

¹ Assistant Professor, Dept. of Mineral Processing, Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin

² M.Sc, Dept. of Mineral Processing, Imam Khomeini International University (IKIU), Qazvin

چکیده [English]

In this paper, the removal of iron oxide (Fe2O3) from silica sand samples of Cheshin mine with acid leaching (H2SO4) has been investigated under various experimental conditions. The silica sample used for leaching process contains 96.23% SiO2, 0.13% Fe2O3, and 1.67% Al2O3. The parameters affecting the process were investigated through designing experiments by Taguchi method in Minitab software. The parameters studied were: pH value, solid content, and pulp temperature. Mineralogical studies indicated that the silica sand sample contains pyrite, and iron oxide and iron hydroxide minerals such as hematite, goethite, and limonite. The results of acid leaching process indicated that the iron removal would increase by decreasing pH from 2 to 1. Also, the amount of iron in silica sand would decrease as the solid content and the temperature were increased from 50% to 70% and 40 °C to 80 °C, respectively. The highest iron removal rate was obtained under the optimum conditions including pH=1, temperature degree =80 °C, and the solid content of 70%. Therefore, the final processed sample contained 98.50% SiO2, 0.031% iron oxide (Fe2O3), 0.70% Al2O3, and 0.32% CaO, which is suitable for producing cup glass, glassware, and borosilicate crystal.

کلیدواژه‌ها [English]

Silica sand
Iron Oxide
Acid leaching
Glass industry
Effective parameters

مراجع

[1] Outokumpu, Co. (2007). ”Processing of silica sand.“ http://www.outotec.com/14581.epibrw, 1-19.

[2] Carr, D. D. (1994). ”Industrial Minerals and Rock.“ Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc. Littleton, Co. ISBN 10: 0873351037, 6 th Edition.

[3] Caballero, A. J., and Holcombe, R. I. (1983). ”Process for purifying silica sand.“ US Patent, Patent number: 4401638.

[4] Tsugeno, M., and Tainmoto, K. (1995). ”Process for producing high purity silica by reacting crude silica with ammonium fluoride.“ US Patent, Patent Number.5458864. 5.

[5] Tuncuk,A., and Akcil, A. (2014). ”Removal of iron from quartz ore using different acids: A laboratory –scale reactor study.“ International journal of Mineral Processing Extractive Metallurgy, 35: 217-228.

[6] اجاوندی، ب.؛ احمدی، ر.؛ 1395؛ "امکانسنجی کاهش آهن از ماسه های سیلیسی جهت کاربرد در صنعت شیشه". پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره).

[7] Fawell, S. (2011). ”Magnetic Separation in sand processing.“ Magnetic Separation Techniques Journal, 5: 1-13.

[8] Jaroslava S., and Darina S. (2015). ”Iron Minerals Removal from Different Quartz Sand.“ Procedia Earth and Planetary Science, 15: 849-854.

[9] Caballero, A. J., and Holcombe, R. I (1983). ”Process for purifying silica sand.“ US Patent, No.4401638.

[10] Zhang, Zh., Li, J., Li, X., Huang, H., Zhou, L., and Xiong, T. (2012). ”High efficiency iron removal from quartz sand using phosphoric acid.“ International Journal of Mineral Processing, 114: 30-34.

[11] Panias, D., Taxiarchou, M., Papaliaris, L., and Konatopoulos, A. (1996). ”Mechanisms of dissolution of iron oxides in aqueous oxalic acid solutions.“ Journal of Hydrometallurgy, 42: 257-265.

[12] Chiarzia, R., and Horwitz, E. P. (1991). ”New foundations for iron oxide dissolution.“ Journal of Hydrometallurgy, 27: 339-360.

[13] Bonney, C. F. (1994). ”Removal of iron from kaolin and quartz: dissolution in organic acids.“ Proceeding of Hydrometallurgy, 94: 313-324.

[14] Veglio, F., Passariello, P., Barbaro, M., and Marabini, A. M. (1998). ”Drum leaching tests in iron removal from quartz using oxalic and sulfuric acid.“ International Journal of Mineral Processing, 54: 183-200.

[15] حقی، ح.؛ نوع پرست، م.؛ 1386؛ "استفاده از اسید اگزالیک به‌منظور کاهش آهن زدایی از سیلیس مورد مصرف در صنایع شیشه". کنفرانس HSC، ص 350-330.

[16] Tarasova, I. I., Dudeney, A. W. L., and Pilurzu, S. (2001). ”Glass Sand processing by oxalic acid leaching and photocatalytic effluent treatment.“ Minerals Engineering Journal, 14: 639-646.

[17] Kelly, E.G., and Spottiswood, D. J. (1982). ”Introduction to mineral processing.“ Wiley New York, ISBN: 0471033790.

[18] Montgomery, D. C. (1991). ”Design and analysis of experiments.“ Third edition, John Wiley & Sons Inc. Somerset, New jersey, U.S.A.

[19] Anderson, M. J., and Witcomb, P. J. (2000). ”Practical tools for effective experimentation.“ 2nd Edition, Productivity Inc. Portland, Oregon, ISBN 1-56327-225-3.