كاربرد طراحي آزمايش براي مدل كردن و بهينه سازي فرآوري كانسنگ ايلمنيت قره آغاج

Application of experimental design for modeling and optimization of processing of ghara-aghaj ilmenite concentrate

هدف از اين تحقيق انجام مطالعات فراوري بر روي نمونه كانسنگ ايلمنيت قره آغاج در استان آذربايجان غربي مي باشد كه بتوان با بهينه كردن پارامترهاي موثر بر انحلال آهن، توسط اسيد هيدروكلريك به روتيل با عيار بالا دست يافت.نمونه ايلمنيت اوليه داراي عيار 11% اكسيد تيتانيوم و 34/9% اكسيد آهن بود. اين نمونه پس از مراحل مختلف خردايش و جدا كننده مغناطيسي و ثقلي به كنسانتره اي با مشخصات 42/4% اكسيد اهن و 45/2% اكسيد تيتانيوم رسيد. با توجه به تاثير مثبت فعال سازي مكانيكي در افزايش سرعت انحلال آهن نمونه به مدت 4 ساعت در آسياي گلوله اي با نسبت گلوله به كاني معادل 25 به 1 مورد فعال سازي مكانيكي قرار گرفت. طراحي آزمايش توسط نرم افزار DX7 و به رو شطراحي نقطه مركزي CCD انجام شد. نتايج نشان داد غلظت اسيد، دما، زمان و نسبت مايع به جامد رابطه مستقيمي با انحلال آهن داشته و همچنين غلظت اسيد و نسبت مايع به جامد رابطه مستقيم و دما و زمان رابطه عكس با انحلال تيتانيوم دارند. در شرايط بهينه نرم افزار شامل غلظت اسيد هيدروكلريك 30% دما 90 درجه سانتي گراد ، زمان 4 ساعت و نسبت (فرمول در متن اصلي مقاله) ميزان انحلال اهن 69/3% و ميزان انحلال تيتانيوم برابر 12/4% بدست امد. با توجه به اينكه افزايش دما و زمان باعث كاهش انحلال تيتانيوم ميشود آزمايش هايي در دماي 105 درجه سانتي گراد و زمان 6 ساعت انجام شد كه بهترين نتايج در شرايط غلظت اسيد هيدروكلريك 35% ، دما 105 درجه سانتي گراد ، زمان 4 ساعت و نسبت مايع به جامد 10 بدست امد.

The Present research has been done on processing of ghara-aghaj ilmenite concentrate in weat Azerbaijan province, which can optimize the effective parameters on the dissolution of iron by hydrochloric acid to achieve a high grade of TiO2(Rutile). Primary ilmenite samples containing 42.4 % iron oxide and 45.2 % titanium oxide. The sample was activated in ball mill for 4 hours with the ratio of ball to feed equal to 20. DX7 software was used for experimental design and the central composite method (CCD) was performed. The results demonstrated that the acid concentration, temperature, time and the ratio of liquid to solid have direct effect on iron dissolution. Furthermore, the acid concentration and the ratio of liquid to solid had direct effect on the dissolution of titanium, while temperature and time had inverse effect. Under the optimum conditions the dissolution of iron was 69.3% , and that of titanium was 12.4%. With the increasing time and temperature the solubility of titanium decreased, So two tests were carried out at 105 ° C and 6 hours, while other conditions were the same as optimum conditions. The best results achieved in terms of hydrochloric acid concentration of 35%, temperature 105 ° C, 4 h, and also the ratio of liquid / solid equal to 10.Under these conditions 99.6% of iron dissolved where the dissolution of Titanium was 2.6