فهرست مطالب
 
پیشگفتار.. 1
 
فصل اول: گالیم
۱-۱- مقدمه.. 4
۱-۲- خواص فیزیکی و شیمیایی.. 4
۱-۳- منابع گالیم.. 6
۱-۴- اقتصاد گالیم.. 8
۱-۵- روش­های تولید گالیم.. 11
۱-۵-۱- استخراج گالیم از فرایند بایر.. 11
۱-۵-۱-۱- ترسیب جزء به جزء.. 12
۱-۵-۱-۲- روش الكترولیز.. 14
۱-۵-۱-۳- فرایند سمنتاسیون.. 16
۱-۵-۱-۴- فرایندهای استخراج با حلال.. 17
 
فصل دوم: مبانی استخراج با حلال گالیم
۲-۱- مقدمه.. 20
۲-۲- فرآیند استخراج.. 20
۲-۳- فرآیند استریپ.. 22
۲-۴- استخراج با حلال گالیم.. 25
۲-۴-۱- سیستم هیدروکسید.. 26
۲-۴-۱-۱- مشتقات هیدروكسی كوینولین.. 26
۲-۴-۱-۱-۱-  تاثیر سطح سازها.. 30
۲-۴-۲- سیستم­های کلریدی.. 34
۲-۴-۲-۱- اترها.. 34
۲-۴-۲-۲- ترکیبات ارگانوفسفر (تری بوتیل فسفات (TBP)، تری اکتیل فسفین اکسید (TOPO)).. 35
۲-۴-۲-۳- دی دو اتیل فسفریک اسید، ۲ اتیل هگزیل، ۲ اتیل هگزیل فسفریک اسید.. 37
۲-۴-۲-۴- اکتیل فنیل اسید فسفات (OPAP).. 38
۲-۴-۲-۵- الكیل آمین­ها و نمك­های آمونیوم.. 39
۲-۴-۲-۶- اسیدهای كربوكسیلیك.. 41
 
فصل سوم: مبانی میکروامولسیون
۳-۱- مقدمه.. 44
۳-۲- تشکیل میکروامولسیون­ها.. 47
۳-۳- میسل و میسل معکوس.. 47
۳-۴- غلظت میسلی بحرانی.. 49
۳-۵- تقسیم بندی وینسور.. 50
۳-۶- تعادل هیدروفیلیک-لیپوفیلیک.. 53
۳-۷- دمای وارونگی فاز.. 55
۳-۸- رفتار فازی.. 56
۳-۹- سطح سازها و کمک سطح سازها.. 57
۳-۱۰- میکروامولسیون­های آب در روغن (W/O).. 58
۳-۱۱- میکروامولسیون­های روغن در آب (O/W).. 59
۳-۱۲- میکروامولسیون­های دو پیوسته.. 60
۳-۱۳- مکانیسم استخراج با میکروامولسیون­ها.. 61
۳-۱۳-۱- استخراج میکروامولسیون با واکنش شیمیایی: استخراج یون فلزی   62
۳-۱۴- سینتیک استخراج با سیستم میسلی.. 65
۳-۱۵- استفاده از میکروامولسیون­ها در بازیابی فلزات.. 66
۳-۱۵-۱- استخراج گالیم توسط میکروامولسیون.. 71
 
فصل چهارم: کارخانه­ی آلومینا جاجرم
۴-۱- مقدمه.. 76
۴-۲- شرح فرآیند.. 77
 
فصل پنجم: مواد، تجهیزات و روش­ها
۵-۱- مقدمه.. 86
۵-۲- محلول آلومینات سدیم.. 86
۵-۳- مواد شیمیایی.. 86
۵-۴- تجهیزات.. 87
۵-۵- روش انجام آزمایش­ها.. 88
۵-۵-۱- رسم دیاگرام سه فازی.. 88
۵-۵-۲- استخراج حلالی گالیم.. 89
۵-۵-۳- روش آنالیز.. 89
۵-۶- روش محاسبات.. 90
 
فصل ششم: نتایج و بحث
۶-۱- مشخصات محلول آلومینا.. 94
۶-۲- رسم دیاگرام سه فازی.. 94
۶-۳- آزمایش­های اولیه­ی استخراج.. 100
۶-۴- آزمایش­های استخراج با بوتانل.. 105
۶-۴-۱- بوتانول با نسبت ۲=  C/S. 105
۶-۴-۱-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج.. 107
۶-۴-۱-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج.. 108
۶-۴-۱-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز بوتانل در ۲ = C/S. 110
۶-۴-۱-۴- رسم منحنی­های هم تراز برای استخراج گالیم و آلومینیم   111
۶-۴-۱-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم.. 113
۶-۴-۲- بوتانول با نسبت ۴ = C/S. 115
۶-۴-۲-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج.. 117
۶-۴-۲-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج.. 118
۶-۴-۲-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز بوتانل در ۴ = C/S. 120
۶-۴-۲-۴- رسم منحنی­های هم تراز برای گالیم و آلومینیم.. 121
۶-۴-۲-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم.. 122
۶-۵- آزمایش­های استخراج با دکانول، نسبت ۲ = C/S. 124
۶-۵-۱- تاثیر درصد وزنی C/S بر روی استخراج.. 126
۶-۵-۲- تاثیر درصد وزنی OF بر روی استخراج.. 127
۶-۵-۳- مدل سازی استخراج گالیم و آلومینیوم با کمک سطح ساز دکانول در ۲ = C/S. 128
۶-۵-۴- رسم منحنی­های هم تراز برای گالیم و آلومینیوم.. 129
۶-۵-۵- بررسی فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم.. 131
۶-۶- بررسی رگرسیون و پارامترهای مرتبط.. 134
۶-۶-۱- بررسی ضرایب مدل­های بدست آمده توسط رگرسیون.. 135
۶-۷- فرایند اسکراب و استریپ.. 135
۶-۸- مقایسه­ی نتایج حاصل از سیستم میکروامولسیون با استخراج حلالی مرسوم   136
فصل هفتم: نتیجه گیری و پیشنهادات
۷-۱- نتیجه گیری.. 142
۷-۲- پیشنهادات.. 143
 
مراجع.. 145
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جدول­ها
 
جدول ۱-۱: كشورها و شركت­های تولید كننده­ی گالیم.. 10
جدول ۳-۱: طبقه بندی کاربرد سطح ساز توسط استفاده از عدد HLB سطح ساز   54
جدول ۳-۲: عدد HLB برای گروه­های شیمیایی مختلف.. 55
جدول ۳-۳: مطالعات انجام شده بر روی استخراج فلزات توسط سیستم میکروامولسیون   73
جدول ۵-۱: مشخصات مواد شیمیایی استفاده شده در تحقیق.. 87
جدول ۵-۲: مشخصات تجهیزات مورد استفاده در تحقیق.. 87
جدول ۶-۱: آنالیز شیمیایی محلول آلومینات سدیم جاجرم.. 94
جدول ۶-۲: مشخصات نقاط آزمایش شده برای رسم دیاگرام سه فازی با بوتانل و نسبت ۲ = C/S. 95

جدول ۶-۳: مشخصات نقاط آزمایش شده برای رسم دیاگرام سه فازی با دکانول و نسبت ۴ = C/S. 96
جدول ۶-۴: مشخصات نقاط آزمایش شده برای رسم دیاگرام سه فازی با دکانول و نسبت ۲ = C/S. 96
جدول ۶-۵: ترکیب نقاط انتخاب شده روی دیاگرام سه فازی.. 101
جدول ۶-۶: ترکیب نقاط انتخاب شده و درصد استخراج گالیم و آلومینیوم   106
جدول ۶-۷: آزمون انحراف مدل رگرسیونی برای استخراج گالیم و آلومینیوم   111
جدول ۶-
۸: داده­های فاکتور جدایش برای سیستم حاوی بوتانول، با نسبت ۲ = C/S  114
جدول ۶-۹: ترکیب نقاط انتخاب شده و درصد استخراج گالیم و آلومینیوم   116
جدول ۶-۱۰: آزمون انحراف مدل رگرسیونی برای درصد استخراج گالیم و آلومینیوم   120
جدول ۶-۱۱: داده­های فاکتور جدایش برای سیستم حاوی بوتانول، با نسبت ۲ = C/S  123
جدول ۶-۱۲: ترکیب نقاط انتخاب شده و درصد استخراج گالیم و آلومینیوم   124
جدول ۶-۱۳: آزمون انحراف مدل رگرسیونی برای درصد استخراج گالیم و آلومینیوم   129
جدول ۶-۱۴: داده­های فاکتور جدایش برای سیستم حاوی دکانول، با نسبت ۲ = C/S  132
جدول ۶-۱۵: مقادیر ضریب همبستگی برای روش­های مختلف رگرسیون   135
جدول ۶-۱۶: ضرایب مدل­های بدست آمده برای گالیم.. 135
جدول ۶-۱۷: غلظت گالیم و آلومینیوم در فاز آبی و آلی قبل و بعد از استخراج   138
جدول ۶-۱۸: غلظت گالیم و آلومینیوم در فاز آبی و آلی قبل و بعد از اسکراب   138
جدول ۶-۱۹: غلظت گالیم و آلومینیوم در فاز آبی و آلی قبل و بعد از استریپ   138
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل­ها
 
شكل ۱-۱: فرآیند ترسیب بیجا برای بازیابی گالیم از محلول حاصل از فرآیند بایر.. 14
شكل۱-۲: فرآیند الكترولیز برای بازیابی گالیم از مایعات فرآیند بایر   16
شکل ۲-۱: طرح شماتیک از آزمایش استخراج با حلال.. 21
شکل ۲-۲: دیاگرام مک کیب – تیل.. 23
شکل ۲-۳: فرمول عمومی هیدروکسی کوینولین جانشین شده.. 26
شکل ۲-۴: ساختار اجزاء اصلی تشکیل دهنده­ی ۱۰۰ kelex .. 27
شکل ۲-۵: ساختمان مونو و دی- اکتیل فنیل فسفریک اسید.. 39
شکل ۳-۱: دیاگرام سه فازی شماتیک از سیستم میکروامولسیون روغن-آب-سطح ساز   49
شکل ۳-۲: انواع میکروامولسیون­های وینسور.. 50
شکل ۳-۳: طبقه بندی وینسور و توالی فاز میکروامولسیون­ها بر اساس دما یا درجه­ی شوری به ترتیب برای سطح سازهای غیر یونی و یونی.. 51
شکل ۳-۴: دیاگرام سه فازی انواع مختلف سیستم­های میکروامولسیون که توسط وینسور طبقه بندی شده­اند.. 52
شکل ۳-۵: دیاگرام سه فازی که ناحیه­ی میکروامولسیون روغن در آب، L1 و ناحیه­ی میکروامولسیون آب در روغن، L2 را نشان می­دهد.. 57
شکل ۳-۶: میکروامولسیون آب در روغن.. 59
شکل ۳-۷: میکروامولسیون روغن در آب.. 60
شکل ۳-۸: موقعیت­های ممکن قابلیت حل شدن در یک میسل.. 62
شکل ۳-۹: دیاگرام سه فازی استخراج تنگستن و نقاط انتخاب شده بر روی آن   67
شکل ۳-۱۰: منحنی هم تراز استخراج تنگستن.. 68
شکل ۳-۱۱: منحنی هم تراز استریپینگ تنگستن.. 68
شکل ۴-۱: نمایی از واحد دریافت و خردایش سنگ بوکسیت.. 77
شکل ۴-۲: واحد انحلال لوله­ای.. 78
شکل ۴-۳: واحد تجزیه­ی محلول و ترسیب.. 79
شکل ۴-۴: واحد تکلیس هیدرات و تولید آلومینا.. 80
شکل ۴-۵: واحد ته نشینی گل قرمز.. 81
شکل ۴-۶: واحد تبخیر و تغلیظ و بازیابی سود سوز آور.. 82
شکل ۴-۷: فرایند تولید آلومینا از بوکسیت.. 83
شکل ۵-۱: محیط نرم افزار Origin Pro 8.6. 91
شکل ۵-۲: محیط نرم افزار IBM SPSS Statistice 22. 91
شکل ۶-۱: دیاگرام سه فازی مربوط به کمک سطح سازهای بوتانل و دکانول   97
شکل ۶-۲: دیاگرام سه فازی برای سیستم شامل آب/کروزین/SCO+الکل   98
شکل ۶-۳: تاثیر نسبت C/S بر روی منطقه­ی میکروامولسیون برای سیستم شامل آب/کروزین/SCO+بوتانول.. 99
شکل ۶-۴: دیاگرام سه فازی؛ سیستم I: شامل SCO/بوتانول/کروزین/محلول بایر؛ سیستم II: شامل Kelex-100/بوتانول/کروزین/محلول بایر.. 100
شکل ۶-۵: نقاط انتخاب شده روی دیاگرام سه فازی برای آزمایش­های اولیه   102
شکل ۶-۶: تغییرات استخراج نسبت به زمان برای نقطه­ی A از شکل ۶-۵   103
شکل ۶-۷: تغییرات استخراج نسبت به زمان برای نقطه­ی F از شکل ۶-۵   103
شکل ۶-۸: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم بر حسب نوع کمک سطح ساز   104
شکل ۶-۹: مولکول بوتانول.. 105
شکل ۶-۱۰: مشخصات نقاط انتخاب شده بر روی دیاگرام سه فازی بوتانول با نسبت ۲ = C/S برای استخراج گالیم.. 106
شکل ۶-۱۱: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم به صورت تابعی از درصد وزنی C/S در درصد وزنی فاز آبی ثابت.. 107
شکل ۶-۱۲: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی C/S، OF = 10%.. 108
شکل ۶-۱۳: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم به صورت تابعی از درصد وزنی OF، AF = 20%.. 109
شکل ۶-۱۴: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم به صورت تابعی از درصد وزنی OF، C/S = 20%.. 109
شکل ۶-۱۵: منحنی هم تراز استخراج گالیم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۲ = C/S. 112
شکل ۶-۱۶: منحنی هم تراز استخراج آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۲ = C/S. 112
شکل ۶-۱۷: منحنی هم تراز فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۲ = C/S. 115
شکل ۶-۱۸: مشخصات نقاط انتخاب شده بر روی دیاگرام سه فازی بوتانول با نسبت ۴ = C/S برای استخراج گالیم.. 116
شکل ۶-۱۹: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی C/S، AF = 20%.. 117
شکل ۶-۲۰: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی C/S، OF = 10%.. 118
شکل ۶-۲۱: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی OF، AF = 20%.. 119
شکل ۶-۲۲: تغییرات استخراج گالیم و آلومینیوم نسبت به تغییرات درصد وزنی OF، C/S = 20%.. 119
شکل ۶-۲۳: منحنی هم تراز استخراج گالیم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۴
= C/S. 121
شکل ۶-۲۴: منحنی هم تراز استخراج آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۴ = C/S. 122
شکل ۶-۲۵: منحنی هم تراز فاکتور جدایش گالیم و آلومینیوم برای سیستم حاوی بوتانول با نسبت ۴ = C/S. 123