Зворотне вилуговування магнію з феронікелевого шлаку лужним розчинником NaOH

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193885

Ключові слова:

феронікель, шлак, форстерит, магній, кремнезем, вилуговування, зворотне вилуговування, гідроксид натрію, фільтрат, залишок, % вилучення

Анотація

Проведено дослідження з вилучення магнію з феронікелевого шлаку, обробленого зворотним вилуговуванням розчинами гідроксиду натрію (NaOH). Феронікелевий шлак в основному складається з силікату магнію і силікату заліза. Першим етапом дослідження була підготовка феронікелевого шлаку до подрібнення за допомогою кульового млина до розміру –200 меш. По-друге, прожарювання феронікелевих шлаків для видалення кристалічної води і збільшення пористості для полегшення процесу вилуговування. Наступним кроком було зворотне вилуговування з використанням гідроксиду натрію (NaOH) для розчинення кремнезему. При розчиненні кремнезему очікувалося збільшення вмісту в залишку таких елементів, як магній і залізо. Змінними в даному дослідженні з вилуговування феронікелевого шлаку були час вилуговування, концентрація розчинника і температура вилуговування. Зворотне вилуговування феронікелевого шлаку проводили зі зміною часу від 15 до 240 хвилин, температурою 30 °С, 70 °С і 100 °С, концентраціями NaOH 9 М, 10 М і 11 М. Для вивчення вихідних характеристик феронікелевого шлаку і результатів процесу вилуговування використовували рентгеноструктурний аналіз, рентгенофлуоресцентний аналіз і мас-спектрометрію з індуктивно-зв'язаною плазмою. Результати визначення характеристик зразків феронікелевого шлаку методом рентгеноструктурного аналізу показують, що в складі домінуючих з'єднань присутні форстерит (Mg2SiO4), енстатіт (MgSiO3) і фаяліт (Fe2SiO4). Крім того, результати також підтверджуються рентгенофлуоресцентним аналізом і растровою електронною мікроскопією. Кількісний РФА аналіз показує, що феронікелевий шлак містить 45,69 % SiO2, 29,32 % MgO і 16,5 % Fe2O3. Результати растрової електронної мікроскопії показують, що Mg, Si, Fe і O зв'язуються разом, що вказує на присутність силікату магнію і силікату заліза. Найбільший відсоток вилучення магнію становить 73,10 % в умовах експериментальної температури 100 °С протягом 240 хвилин, концентрації розчинника 10 М і швидкості перемішування 300 об/хв. Збільшення відсотка вилучення магнію обумовлено розчиненням кремнезему в процесі вилуговування. Розчинення кремнезему підтверджується наявністю гідроксиду магнію і гідроксиду заліза (II) в залишку, що показано рентгеноструктурним аналізом. Це призвело до значного збільшення вмісту MgO в залишку до 42,8 %, як показав рентгенофлуоресцентний аналіз. Крім того, растрова електронна мікроскопія показує, що Mg і O зв'язуються разом, що вказує на присутність MgO. Також можна визначити, що MgO є домінуючим

Спонсори дослідження

  • The author would like to thank the Ministry of Research and Higher Education as a provider of scholarships and financial support through the Doctoral Dissertation Research Grant with contract number 234/PKS/R/UI/2019. In addition
  • this research was also s

Біографії авторів

Agus Budi Prasetyo, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Master of Engineering, Doctorate Candidate

Department of Metallurgy and Material Engineering

Rahadian Darmawansyah, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Cilegon Banten, Indonesia

Bachelor of Engineering

Department of Metallurgy Engineering

Wahyu Mayangsari, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Master Candidate

Department of Metallurgy and Material Engineering

Eni Febriana, Indonesia Institute of Sciences Building 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang Selatan 15314, Indonesia

Doctor of Engineering, Professor

Research Center of Metallurgy and Material

Sulaksana Permana, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Doctor of Engineering

Department of Metallurgy and Material Engineering

Ahmad Maksum, Politeknik Negeri Jakarta Depok 16424, Indonesia

Doctor of Engineering

Department of Mechanical Engineering

Soesaptri Oediyani, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Cilegon Banten, Indonesia

Master of Engineering

Department of Metallurgy Engineering

Florentinus Firdiyono, Indonesia Institute of Sciences Building 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang Selatan 15314, Indonesia

Doctor of Engineering, Professor

Research Center of Metallurgy and Material

Johny Wahyuadi Soedarsono, Universitas Indonesia Kampus Baru UI Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Doctor of Engineering, Professor

Department of Metallurgy and Material Engineering

Посилання

  1. Permana, S., Vincia, S. F., Amilia, A., Maksum, A., Widana, K. S., Soedarsono, J. W. (2018). Enrichment on Bangka tin slag’s tantalum and niobium oxide contents through non-fluoride process. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (95)), 56–64. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.129914
  2. Piatak, N. M. (2018). Environmental Characteristics and Utilization Potential of Metallurgical Slag. Environmental Geochemistry: Site Characterization, Data Analysis and Case Histories, 487–519. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-444-63763-5.00020-3
  3. Ma, N., Houser, J. B. (2014). Recycling of steelmaking slag fines by weak magnetic separation coupled with selective particle size screening. Journal of Cleaner Production, 82, 221–231. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.06.092
  4. Prasetyo, A. B., Maksum, A., Soedarsono, J. W., Firdiyono, F. (2019). Thermal characteristics of ferronickel slag on roasting process with addition of sodium carbonate (Na2CO3). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 541, 012037. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/541/1/012037
  5. Gu, F., Zhang, Y., Peng, Z., Su, Z., Tang, H., Tian, W. et. al. (2019). Selective recovery of chromium from ferronickel slag via alkaline roasting followed by water leaching. Journal of Hazardous Materials, 374, 83–91. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.04.002
  6. Huang, Y., Wang, Q., Shi, M. (2017). Characteristics and reactivity of ferronickel slag powder. Construction and Building Materials, 156, 773–789. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.09.038
  7. Saha, A. K., Sarker, P. K. (2017). Sustainable use of ferronickel slag fine aggregate and fly ash in structural concrete: Mechanical properties and leaching study. Journal of Cleaner Production, 162, 438–448. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.06.035
  8. Choi, Y. C., Choi, S. (2015). Alkali–silica reactivity of cementitious materials using ferro-nickel slag fine aggregates produced in different cooling conditions. Construction and Building Materials, 99, 279–287. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.09.039
  9. Gu, F., Peng, Z., Zhang, Y., Tang, H., Ye, L., Tian, W. et. al. (2018). Facile Route for Preparing Refractory Materials from Ferronickel Slag with Addition of Magnesia. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6 (4), 4880–4889. doi: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04336
  10. Tangahu, B. V., Warmadewanthi, I., Saptarini, D., Pudjiastuti, L., Tardan, M. A. M., Luqman, A. (2015). Ferronickel Slag Performance from Reclamation Area in Pomalaa, Southeast Sulawesi, Indonesia. Advances in Chemical Engineering and Science, 05 (03), 408–412. doi: https://doi.org/10.4236/aces.2015.53041
  11. Maragkos, I., Giannopoulou, I. P., Panias, D. (2009). Synthesis of ferronickel slag-based geopolymers. Minerals Engineering, 22 (2), 196–203. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.07.003
  12. Patrick, J., Prasetyo, A. B., Munir, B., Maksum, A., Soedarsono, J. W. (2018). The effect of addition of sodium sulphate (Na2SO4) to nickel slag pyrometallurgical process with temperature and additives ratio as variables. E3S Web of Conferences, 67, 03053. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186703053
  13. Pangaribuan, R. H., Patrick, J., Prasetyo, A. B., Maksum, A., Munir, B., Soedarsono, J. W. (2018). The effect of NaOH (natrium hydroxide) to slag nickel pyrometallurgy in different temperature and additive ratio. E3S Web of Conferences, 67, 03052. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186703052
  14. Perederiy, I. (2011). Dissolution of Valuable Metals from Nickel Smelter Slags by Means of High Pressure Oxidative Acid Leaching. University of Toronto, 122.
  15. Demotica, J. S., Jr., R. F. A., Malaluan, R. M., Demayo, C. G. (2012). Characterization and Leaching Assessment of Ferronickel Slag from a Smelting Plant in Iligan City, Philippines. International Journal of Environmental Science and Development, 3 (5), 470–474. doi: https://doi.org/10.7763/ijesd.2012.v3.269
  16. Survey, G. (2016). Mineral commodity summaries 2016. 2016: Government Printing Office.
  17. Royani, A., Sulistiyono, E., Prasetiyo, A. B., Subagja, R. (2018). Extraction of magnesium from calcined dolomite ore using hydrochloric acid leaching. doi: https://doi.org/10.1063/1.5038299
  18. Setyabrata, A. C., Maksum, A., Prasetyo, A. B., Priyono, B., Wahyuadi Soedarsono, J. (2019). Effect of Sodium Carbonate on the Reduction Process of Nickel Slag from Sulawesi. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 553, 012028. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/553/1/012028
  19. Huang, F., Liao, Y., Zhou, J., Wang, Y., Li, H. (2015). Selective recovery of valuable metals from nickel converter slag at elevated temperature with sulfuric acid solution. Separation and Purification Technology, 156, 572–581. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2015.10.051
  20. Xiao, Q., Chen, Y., Gao, Y., Xu, H., Zhang, Y. (2010). Leaching of silica from vanadium-bearing steel slag in sodium hydroxide solution. Hydrometallurgy, 104 (2), 216–221. doi: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2010.06.007
  21. Mufakhir, F. R., Mubarok, M. Z., Ichlas, Z. T. (2018). Leaching of silicon from ferronickel (FeNi) smelting slag with sodium hydroxide solution at atmospheric pressure. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 285, 012003. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/285/1/012003
  22. Mubarok, M. Z., Yudiarto, A. (2017). Synthesis of Magnesium Oxide from Ferronickel Smelting Slag Through Hydrochloric Acid Leaching-Precipitation and Calcination. Energy Technology 2017, 247–258. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-52192-3_24
  23. Chu, Y.-S., Lim, Y.-R., Park, H.-B., Song, H., Lee, J.-K., Lee, S.-H. (2010). Extraction of Mg ion and Fabrication of Mg Compound from Ferro-Nickel Slag. Journal of the Korean Ceramic Society, 47 (6), 613–617. doi: https://doi.org/10.4191/kcers.2010.47.6.613
  24. Son, H.-J., Lee, W.-K. (2015). Leaching Characteristics of Magnesium from Mine Residues by H2SO4 and HNO3. Proceedings of the World Congress on New Technologies.
  25. Song, H.-Y., Seo, J.-B., Kang, S.-K., Kim, I.-D., Choi, B.-W., Oh, K.-J. (2014). CO2Fixation by Magnesium Hydroxide from Ferro-Nickel Slag. Clean Technology, 20 (1), 42–50. doi: https://doi.org/10.7464/ksct.2014.20.1.042
  26. Stopic, S., Dertmann, C., Koiwa, I., Kremer, D., Wotruba, H., Etzold, S. et. al. (2019). Synthesis of Nanosilica via Olivine Mineral Carbonation under High Pressure in an Autoclave. Metals, 9 (6), 708. doi: https://doi.org/10.3390/met9060708
  27. Zhang, X., Gu, F., Peng, Z., Wang, L., Tang, H., Rao, M. et. al. (2019). Recovering Magnesium from Ferronickel Slag by Vacuum Reduction: Thermodynamic Analysis and Experimental Verification. ACS Omega, 4 (14), 16062–16067. doi: https://doi.org/10.1021/acsomega.9b02262
  28. Raza, N., Raza, W., Madeddu, S., Agbe, H., Kumar, R. V., Kim, K.-H. (2018). Synthesis and characterization of amorphous precipitated silica from alkaline dissolution of olivine. RSC Advances, 8 (57), 32651–32658. doi: https://doi.org/10.1039/c8ra06257a
  29. Habashi, F. (1997). Handbook of extractive metallurgy. Wiley-Vch.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-02-29

Як цитувати

Prasetyo, A. B., Darmawansyah, R., Mayangsari, W., Febriana, E., Permana, S., Maksum, A., Oediyani, S., Firdiyono, F., & Soedarsono, J. W. (2020). Зворотне вилуговування магнію з феронікелевого шлаку лужним розчинником NaOH. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(12 (103), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193885

Номер

Том 1 № 12 (103) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Agus Budi Prasetyo, Rahadian Darmawansyah, Wahyu Mayangsari, Eni Febriana, Florentinus Firdiyono, Sulaksana Permana, Soesaptri Oediyani, Johny Wahyuadi, Ahmad Maksum

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.