چکیده

در تحقیق حاضر تلاش شد فرآیند سولفاتی تولید اکسید تیتانیومدر راستای افزایش ایمنی و سازگاری بیشتر با محیط زیست اصلاح شود. در این فرآیند،به منظور استخراج تیتانیوم از ایلمنیت با استفاده از اسید سولفوریک نسبتا رقیق 50درصد وزنی، از ترکیب راکتورهای همزن­دار معمولی (STR) و راکتورهای همزن­دار پرشده (SMR) استفاده شد، که در آن STR محل انجام واکنش شیمیایی و SMR مکان فعالسازی سطح ذرات بود. راندمان کل فرآیند سولفاتیاصلاح شده برابر 5/76 درصد بود. اسید سولفوریک دورریز مرحله هیدرولیز kg/ton TiO₂ 100بود، درحالی که این مقدار در فرآیند صنعتی حدود kg/ton TiO₂ 1000 است. مصرف آهک در مرحله خنثی­سازی پساب اسیدی نیز به مقدار kg/ton TiO₂600 کاهش یافت. بررسی اقتصادی نشان داد که استفاده ازفرآیند پیشنهادی حدود US $/ton TiO₂ 175 سود به همراه دارد.

در طول تحقیق، یک مدل سینتیکی شامل سطح فعال متغیر برایلیچینگ ذرات فعال شده توسعه داده شد. در این مدل سطح هندسی ذرات که در مدل هستهکوچک شونده ثابت در نظر گرفته شده است، با سطح فعال ذرات جایگزین شد. مدل پیشنهادیبه خوبی بر نتایج آزمایشگاهی لیچینگ ذرات ایلمنیت فعال شده منطبق بود و سطح فعالذرات در زمان لیچینگ محاسبه شد. نتایج نشان داد که برخلاف افزایش اندک مساحت سطحویژه با افزایش زمان فعالسازی، سطح فعال افزایش چشمگیری دارد. این امر نشان دهنده آن استکه بی­نظمی ساختاری (افزایش درجه آمرف بودن، کاهش اندازه کریستال­ها، و افزایشکرنش شبکه) حاصل از فعالسازی مکانیکی سبب افزایش فعالیت ایلمنیت شده و تاثیربیشتری نسبت به سطح ویژه در بهبود نرخ واکنش انحلال دارد. نتایج نشان داد که باافزایش کرنش شبکه و درجه آمرف شدگی و کاهش اندازه کریستال ذرات، راندمان لیچینگافزایش می­یابد. برای زمان­های آسیاب طولانی مدت، تاثیر اندازه کریستال بر راندمانلیچینگ ناچیز بود در حالی که در چنین شرایطی، کرنش شبکه و درجه آمرف شدگی تاثیر بیشتریبر سینتیک لیچینگ داشتند.

کلمات کلیدی: ایلمنیت، فرآیند سولفاتی، لیچینگ شیمیایی- مکانیکی، راکتور همزن­دار پرشده، سینتیک