ارائه راهكار عملي براي حل مشكلات زيست محيطي ناشي از پسماند (كيك) حاصل از فرايند تصفيه سرد در فرآيند توليد روي

Providing Practical Instruction for Solving Environmental Problems from Residue (cake) of Cold Purification Process in Zinc Production Process

زمينه و هدف: در پسماند حاصل از فرايند تصفيه سرد در كارخانه ­هاي توليدي روي، حدود 40 تا 50% روي و ساير فلزات سنگين مضر مانند كادميم و نيكل وجود دارد. كادميم و نيكل از­ جمله فلزات سنگين بوده كه در مقادير بالاي غلظت براي سلامتي انسان­ ها مضر است. حذف آلودگي­ هاي زيستي ناشي از اين پسماندها، يكي از دغدغه­ هاي صنعت روي مي­باشد. هدف از اين پژوهش حذف نيكل و كادميوم به عنوان ناخالصي در فرايند توليد روي با روش سمنتاسيون مي­ باشد. روش بررسي: روش كار شامل سه مرحله ليچينگ كيك تصفيه سرد، تصفيه ناخالصي ­ها و الكتروليز مي ­باشد. ابتدا كيك با اسيد سولفوريك ليچ­ شده و محلول حاصل حاوي يون روي به­ همراه ناخالصي­ هاينيكل و كادميوم مي­ باشد. شرايط بهينه براي حذف ناخالصي ­ها با روش رويه سطح پاسخ (RSM) به دست آمد، سپس توسط روش سمنتاسيون فرايند تصفيه انجام و ناخالصي­ ها حذف شد و در پايان محلول جهت توليد روي الكتروليز گرديد.با استفاده از نرم افزار طراحي آزمايش Design Expert (DOE)، پارامترهاي موثر بر فرآيند تصفيه مانند دما، غلظت پودر روي، زمان ماند و غلظت افزودني بررسي شد. يافته­ ها: طبق نتايج بيشترين تاثيرگذاري به ­ترتيب متعلق به زمان ماند، دما، مقدار پودر روي و غلظت افزودني مي ­باشد. همچنين شرايط بهينه براي حذف نيكل و كادميوم شامل دماي 85 درجه ­سانتي­گراد، غلظت­ 6/63 گرم بر ليتر از پودر روي، زمان ماند 100 دقيقه و غلظت 10/29 ميلي­گرم بر ليتر از افزودني حاصل شد. تحت اين شرايط، ناخالصي ها به حد مجاز براي الكتروليز رسيده و روي موجود در كيك قابل استحصال/بازيابي مي­ باشد. نتيجه­ گيري: با استفاده از روش سمنتاسيون با حذف ناخالصي­­ ها و سپس با بازيابي روي، علاو بر حل بخشي از مشكلات زيست محيطي ناشي از كيك، بازيابي اين فلزات از نظر اقتصادي داراي اهميت زيادي مي ­باشد.

Background and Objective: In the waste from the cold treatment process in zinc production plants, there is about 40 to 50% of zinc and other harmful heavy metals such as cadmium and nickel. Cadmium and nickel are among the heavy metals that are harmful to human health in high concentrations. Removal of bio-pollutants from these wastes is one of the concerns of the zinc industry. The purpose of this study is to remove nickel and cadmium as impurities in the zinc production process by cementation method. Methodology:The procedure consists of three steps: cold purification cake leaching, impurity purification and electrolysis. The cake is first liquefied with sulfuric acid and the resulting solution contains zinc ions along with nickel and cadmium impurities. Optimal conditions for the removal of impurities were obtained by the surface response method (RSM), then the filtration process was performed by the cementation method and the impurities were removed and finally the solution was electrolyzed to produce zinc. Using Design Expert (DOE) test design software, the parameters affecting the filtration process such as temperature, zinc powder concentration, retention time and additive concentration were investigated. Findings: It was found that most influences related to contact time, temperature, zinc powder amount and additive concentration, respectively. So, optimum conditions for removal of nickel and cadmium containing temperature of 85 centigrade, concentration of 6.63 mg L-1 of zinc powder, contact time of 100 min and concentration of 10.29 mg L-1 for additive were obtained. At these conditions, impurities amounts were reached to the allowed limit for electrolysis and zinc in the cake was recovery. Conclusions: Using cementation method by removing impurities and then recovering zinc, in addition to solving some of the environmental problems caused by the cake, the recovery of these metals is of great economic importance.