Вивчення вилучення церію з олов'яного шлаку Банка з використанням соляної кислоти

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210530

Ключові слова:

олов'яний шлак Банка, церій, HCl, лужна плавка, водне вилуговування, оптимальні умови

Анотація

Олов'яний шлак Банка (ОШБ) – це відходи плавки олова, що містять велику кількість кремнезему та інших елементів, що мають високу економічну цінність, включаючи цілий, який є рідкоземельним елементом. Вміст кремнезему та Ce2O3 в ОШБ становить 32,86 % та 1,35 % відповідно. Інші елементи, що мають високі концентрації в ОШБ, включають 15,46 % СаО, 10,88 % Al2O3 та 9,20 % Fe2O3. Метою даного дослідження було визначення оптимальних умов для вилучення церію з використанням HCl, які включають концентрацію HCl, температуру, розмір частинок, швидкість перемішування та час розчинення. Крім того, було вивчено вплив цих параметрів на вилучення Се. Для визначення оптимальних умов використовувався метод роздільного дослідження факторів. Попередня обробка ОШБ методом лужного плавлення і водного вилуговування проводилася як для зниження вмісту кремнезему, так і збільшення його пористості. Лужне плавлення, проведене при 700 ℃ з використанням NaOH, перетворює кремнезем в водорозчинний силікат натрію. Характеризація структури шлаку до і після попередньої обробки була повністю проведена з використанням дифракції рентгенівських променів (ДРП), рентгенофлуоресцентного аналізу (РФА), растрового електронного мікроскопа (РЕМ) і оптичного мікроскопа. Крім того, вимірювання вмісту Ce у фільтраті процесу розчинення проводилося за допомогою атомно-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв'язаною плазмою (АЕС-ІЗП). Результати показали вилучення оптимальної кількості 75,16  % Се при наступних умовах, а саме концентрації HCl 2,5 M, температурi 40 ℃, розмірі часток –325 меш, швидкості перемішування 150 об/хв і часi розчинення 180 хвилин. Кожен параметр має значний вплив на вилучення Се, причому на початковому етапі збільшення значення кожного параметра дає збільшення вилучення Се і починає зменшуватися при настанні рівноваги

Біографії авторів

Kurnia Trinopiawan, National Nuclear Energy Agency of Indonesia Pasar Jum’at, Jakarta, Indonesia, 12440

Master of Engineering

Center for Nuclear Minerals Technology

Zaki Mubarok, Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No. 10, Bandung, Indonesia 40132

Doctor of Engineering, Professor

Department of Metallurgical Engineering

Kurnia Setiawan Widana, National Nuclear Energy Agency of Indonesia Pasar Jum’at, Jakarta, Indonesia, 12440

Master of Engineering

Center for Nuclear Minerals Technology

Budi Yuli Ani, National Nuclear Energy Agency of Indonesia Pasar Jum’at, Jakarta, Indonesia, 12440

Associate of Engineering

Center for Nuclear Minerals Technology

Yarianto Sugeng Budi Susilo, National Nuclear Energy Agency of Indonesia Pasar Jum’at, Jakarta, Indonesia, 12440

Master of Science

Center for Nuclear Minerals Technology

Riesna Prassanti, National Nuclear Energy Agency of Indonesia Jum’at, Jakarta, Indonesia, 12440

Master of Engineering

Center for Nuclear Minerals Technology

Iwan Susanto, Politeknik Negeri Jakarta Kukusan, Beji, Depok, Indonesia, 16425

Doctor of Materials Science and Engineering, Assistance Professor

Department of Mechanical Engineering

Sulaksana Permana, Universitas Indonesia Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Doctor of Engineering in Metallurgy and Materials

Centre of Mineral Processing and Corrosion Research

Department of Metallurgy and Materials

Johny Wahyuadi Soedarsono, Universitas Indonesia Depok, Jawa Barat, Indonesia, 16424

Doctor of Engineering, Professor

Centre of Mineral Processing and Corrosion Research

Department of Metallurgy and Materials

Посилання

  1. Gergoric, M., Ekberg, C., Steenari, B.-M., Retegan, T. (2017). Separation of Heavy Rare-Earth Elements from Light Rare-Earth Elements Via Solvent Extraction from a Neodymium Magnet Leachate and the Effects of Diluents. Journal of Sustainable Metallurgy, 3 (3), 601–610. doi: https://doi.org/10.1007/s40831-017-0117-5
  2. Soedarsono, J., Hagège, A., Burgard, M., Asfari, Z., Vicens, J. (1996). Liquid-Liquid Extraction of Rare Earth Metals Using 25,27-Dicarboxy-26,28-Dimethoxy-5,11,17,23-Tetra-tert-Butylcalix[4]Arene. Berichte Der Bunsengesellschaft Für Physikalische Chemie, 100 (4), 477–481. doi: https://doi.org/10.1002/bbpc.19961000412
  3. Massari, S., Ruberti, M. (2013). Rare earth elements as critical raw materials: Focus on international markets and future strategies. Resources Policy, 38 (1), 36–43. doi: https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2012.07.001
  4. Allain, E., Kanari, N., Diot, F., Yvon, J. (2019). Development of a process for the concentration of the strategic tantalum and niobium oxides from tin slags. Minerals Engineering, 134, 97–103. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.01.029
  5. Løvik, A. N., Hagelüken, C., Wäger, P. (2018). Improving supply security of critical metals: Current developments and research in the EU. Sustainable Materials and Technologies, 15, 9–18. doi: https://doi.org/10.1016/j.susmat.2018.01.003
  6. Zhang, S., Ding, Y., Liu, B., Chang, C. (2017). Supply and demand of some critical metals and present status of their recycling in WEEE. Waste Management, 65, 113–127. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.04.003
  7. Kim, P., Anderko, A., Navrotsky, A., Riman, R. (2018). Trends in Structure and Thermodynamic Properties of Normal Rare Earth Carbonates and Rare Earth Hydroxycarbonates. Minerals, 8 (3), 106. doi: https://doi.org/10.3390/min8030106
  8. Younis, A., Chu, D., Li, S. (2016). Cerium Oxide Nanostructures and their Applications. Functionalized Nanomaterials. doi: https://doi.org/10.5772/65937
  9. Fachruddin, F., Susanto, I., Chen, C.-C., Setijogiarto, N. E., Zainuri, F., Permana, S., Soedarsono, J. W. (2020). Surface modification of magnetic TiO2 core-shell with doped cerium for enhancement of photocatalytic performance. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (105)), 13–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.203186
  10. Amer, T. E., Abdella, W. M., Wahab, G. M. A., El-Sheikh, E. M. (2013). A suggested alternative procedure for processing of monazite mineral concentrate. International Journal of Mineral Processing, 125, 106–111. doi: https://doi.org/10.1016/j.minpro.2013.10.004
  11. Habashi, F. (2013). Extractive metallurgy of rare earths. Canadian Metallurgical Quarterly, 52 (3), 224–233. doi: https://doi.org/10.1179/1879139513y.0000000081
  12. Munir, B., Permana, S., Amilia, A., Maksum, A., Soedarsono, J. W. (2019). Initial Study for Cerium and Lanthanum Extraction from Bangka Tin Slag through NaOH and HClO4 Leaching. MATEC Web of Conferences, 269, 07003. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201926907003
  13. Szamałek, K., Konopka, G., Zglinicki, K., Marciniak-Maliszewska, B. (2013). New potential source of rare earth elements. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management, 29 (4). doi: https://doi.org/10.2478/gospo-2013-0041
  14. Gaballah, I., Allain, E., Meyer-Joly, M.-C., Malau, K. (1992). A possible method for the characterization of amorphous slags: Recovery of refractory metal oxides from tin slags. Metallurgical and Materials Transactions B, 23 (3), 249–259. doi: https://doi.org/10.1007/bf02656280
  15. Subramanian, C., Suri, A. K. (1998). Recovery of Niobium and Tantalum from Low Grade Tin Slag – A Hydrometallurgical Approach. Environmental & Waste Management in NoN-Ferrous Metallurgical Industries, 100–107.
  16. Walawalkar, M., Nichol, C. K., Azimi, G. (2016). Process investigation of the acid leaching of rare earth elements from phosphogypsum using HCl, HNO3, and H2SO4. Hydrometallurgy, 166, 195–204. doi: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.06.008
  17. Sinha, S., Abhilash, Meshram, P., Pandey, B. D. (2016). Metallurgical processes for the recovery and recycling of lanthanum from various resources – A review. Hydrometallurgy, 160, 47–59. doi: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2015.12.004
  18. Chi, R., Li, Z., Peng, C., Gao, H., Xu, Z. (2006). Preparation of enriched cerium oxide from bastnasite with hydrochloric acid by two-step leaching. Metallurgical and Materials Transactions B, 37 (2), 155–160. doi: https://doi.org/10.1007/bf02693144
  19. Panda, R., Kumari, A., Jha, M. K., Hait, J., Kumar, V., Rajesh Kumar, J., Lee, J. Y. (2014). Leaching of rare earth metals (REMs) from Korean monazite concentrate. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20 (4), 2035–2042. doi: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2013.09.028
  20. Ruan, Z., Li, M., Gao, K., Zhang, D., Huang, L., Xu, W., Liu, X. (2019). Effect of Particle Size Refinement on the Leaching Behavior of Mixed Rare-Earth Concentrate Using Hydrochloric Acid. ACS Omega, 4 (6), 9813–9822. doi: https://doi.org/10.1021/acsomega.9b01141
  21. Moldoveanu, G. A., Papangelakis, V. G. (2013). Recovery of rare earth elements adsorbed on clay minerals: II. Leaching with ammonium sulfate. Hydrometallurgy, 131-132, 158–166. doi: https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2012.10.011
  22. BBorra, C. R., Pontikes, Y., Binnemans, K., Van Gerven, T. (2015). Leaching of rare earths from bauxite residue (red mud). Minerals Engineering, 76, 20–27. doi: https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.01.005
  23. Soedarsono, J. W., Permana, S., Hutauruk, J. K., Adhyputra, R., Rustandi, A., Maksum, A. et. al. (2018). Upgrading tantalum and niobium oxides content in Bangka tin slag with double leaching. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 316, 012052. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/316/1/012052
  24. Frey, D. D., Engelhardt, F., Greitzer, E. M. (2003). A role for “one-factor-at-a-time” experimentation in parameter design. Research in Engineering Design, 14 (2), 65–74. doi: https://doi.org/10.1007/s00163-002-0026-9
  25. Kim, R., Cho, H., Han, K., Kim, K., Mun, M. (2016). Optimization of Acid Leaching of Rare-Earth Elements from Mongolian Apatite-Based Ore. Minerals, 6 (3), 63. doi: https://doi.org/10.3390/min6030063
  26. Permana, S., Rustandi, A., Majid, R. A. (2017). Thermodynamic analysis with software: a case study of upgrading rare earth elements content in bangka tin slag. Far East Journal of Electronics and Communications, 17 (5), 1211–1220. doi: https://doi.org/10.17654/ec017051211
  27. Feng, X., Long, Z., Cui, D., Wang, L., Huang, X., Zhang, G. (2013). Kinetics of rare earth leaching from roasted ore of bastnaesite with sulfuric acid. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 23 (3), 849–854. doi: https://doi.org/10.1016/s1003-6326(13)62538-8
  28. Purwani, M. V., Trinopiawan, K., Poernomo, H., Suyanti, Pusporini, N. D., Amiliana, R. A. (2019). Separation of Ce, La and Nd in rare earth hydroxide (REOH) by oxidation with potassium permanganate and precipitation. Journal of Physics: Conference Series, 1198 (3), 032003. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1198/3/032003

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Trinopiawan, K., Mubarok, Z., Widana, K. S., Ani, B. Y., Susilo, Y. S. B., Prassanti, R., Susanto, I., Permana, S., & Soedarsono, J. W. (2020). Вивчення вилучення церію з олов’яного шлаку Банка з використанням соляної кислоти. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(6 (106), 24–30. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210530

Номер

Том 4 № 6 (106) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Kurnia Trinopiawan, Zaki Mubarok, Kurnia Setiawan Widana, Budi Yuli Ani, Yarianto Sugeng Budi Susilo, Riesna Prassanti, Iwan Susanto, Sulaksana Permana, Johny Wahyuadi Soedarsono

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.