Προσδιορισμός και ανάκτηση σπανίων γαιών από βιομηχανικά απόβλητα

Γκαγκτζή, Χρυσούλα; Gkagktzi, Chrysoula

dc.contributor.author	Γκαγκτζή, Χρυσούλα	el
dc.contributor.author	Gkagktzi, Chrysoula	en
dc.date.accessioned	2016-09-28T06:47:08Z
dc.date.available	2016-09-28T06:47:08Z
dc.date.issued	2016-09-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43656
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.5745
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ερυθρά ιλύς	el
dc.subject	Θειικό οξύ	el
dc.subject	Ανάλυση ICP-OES	el
dc.subject	Βιομηχανικά απόβλητα	el
dc.subject	Εκχύλιση Sc	el
dc.subject	Bauxite residue	en
dc.subject	Sulfuric acid	en
dc.subject	ICP-OES analysis	en
dc.subject	Leaching Sc	en
dc.subject	Red mud	en
dc.title	Προσδιορισμός και ανάκτηση σπανίων γαιών από βιομηχανικά απόβλητα	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Αξιοποίηση βιομηχανικών αποβλήτων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-06-29
heal.abstract	Η ερυθρά ιλύς αποτελεί το κύριο στερεό κατάλοιπο του βωξίτη (bauxite residue) που δημιουργείται κατά την παραγωγή αλουμίνας από το βωξίτη με τη μέθοδο Bayer. Είναι ένα στερεό απόβλητο με παγκόσμια αποθέματα γύρω στους 2,7 billion tones. Στην Ελλάδα, η αλουμίνα παράγεται από το εργοστάσιο “Αλουμίνιον της Ελλάδος”, μέλος του ομίλου Μυτιληναίου, και η παραγωγή της είναι περίπου 800 ktn/year, και της ερυθράς ιλύος περίπου 760 ktn/year. Η απόθεση της ερυθράς ιλύος αποτελεί ένα περίπλοκο πρόβλημα λόγω της υψηλής αλκαλικότητάς του (pH = 10-13) και των τεράστιων ποσοτήτων που παράγονται. Έρευνες οδήγησαν σε φιλικές προς το περιβάλλον αλλά και οικονομικές μεθόδους αξιοποίησης της ερυθράς ιλύος, όπως η χρήση της σε οικοδομικά υλικά (τούβλα, μπετόν, τσιμέντα, υλικά για τους δρόμους), προσροφητικά υλικά, πηκτικά, καταλύτες αλλά και ως μέσα για την εξουδετέρωση των όξινων αποβλήτων. Ωστόσο, η χρήση της ερυθράς ιλύος για αυτές τις εφαρμογές είναι μόνο 90 Mt/year σε παγκόσμιο επίπεδο. Η ερυθρά ιλύς, μπορεί να θεωρηθεί ως δευτερεύουσα πρώτη ύλη για την ανάκτηση πολύτιμων ουσιών, όπως σίδηρο, αλουμίνιο, πυρίτιο, τιτάνιο και σπανίων γαιών, όπως το σκάνδιο. Ο παράγοντας εμπλουτισμού των σπανίων γαιών στην ερυθρά ιλύ της Ελλάδας, της περιοχής Παρνασσού –Γκιώνας, είναι διπλάσιος έναντι του αρχικού βωξίτη. H περιεκτικότητα του σκανδίου στη ξηρή ερυθρά ιλύ της Ελλάδας βρέθηκε ίση με 130 ppm και αντιστοιχεί στο 0,02% Sc 2 O 3 του υλικού αυτού. Ως συνέπεια αυτού, το γεγονός ότι τα ορυκτά τα οποία περιέχουν υψηλή περιεκτικότητα σε σκάνδιο βρίσκονται σε πολύ μικρά αποθέματα καθώς και ότι η συγκέντρωση του σκανδίου στην ερυθρά ιλύ είναι υψηλότερη από το μέσο όρο αφθονίας του σκανδίου στο φλοιό της Γης (22 ppm), καθιστούν την ερυθρά ιλύ σημαντική πηγή σκανδίου. Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο την μελέτη της έκπλυσης (leaching) του σκανδίου από την ερυθρά ιλύ με τη χρήση θειικού οξέος ως μέσο έκπλυσης. Μελετήθηκαν ορισμένοι παράγοντες (όπως η διάρκεια της διαδικασίας έκπλυσης, η συγκέντρωση του θειικού οξέος, η θερμοκρασία, και η ανάδευση) που επηρεάζουν την διαδικασία leaching. Πραγματοποιήθηκε ποσοτική ανάλυση του υπερκείμενου υγρού με τη μέθοδο ICP-OES με όριο ανίχνευσης για το σκάνδιο 1,6 ppb για matrix πλούσιο σε Fe και κύρια στοιχεία και 0,1 ppb για υδατικά συνθετικά πρότυπα δείγματα. Tα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανάκτηση του σκανδίου είναι εφικτή σε ποσοστό έως και 55%. Επίσης πραγματοποιήθηκε χημική και ορυκτολογική ανάλυση της ερυθράς ιλύος πριν και μετά την διαδικασία leaching με τις μεθόδους XRF και XRD, αντίστοιχα.	el
heal.abstract	Red mud is the main solid bauxite residue produced during the alumina production via Bayer process. Red mud global reserves are estimated around 2.7 billion tones. In Greece, alumina is produced by “Aluminiun of Greece”, a member of Mytilineos Group. Alumina production is about 800 ktn/year, thus about 760 ktn/year red mud are also produced. Red mud depositing is a complex problem due to its high alkalinity (pH = 10-13) and the large produced quantities. Research has lead to more environmental-friendly and efficient utilization methods, such as in construction materials (bricks, concrete, cement, road-foundations), adsorptive materials, coagulants, catalysts, and as agents for neutralizing acidic waste. However, all these options can only accommodate a very small fraction of the globally generated red mud (90 Mt/year). Red mud can be considered as a secondary raw material for the recovery of valuable elements such as iron, aluminium, silicon, titanium and rare earths such as scandium. The rare earth enrichment factor of Greek red mud encountered in the Parnassos-Giona area is two times more than the original bauxite. The scadium concentration in dry Greek red mud was found to be 130 ppm and this is equivalent to a 0,02% Sc2O3 concentration. As a result, the facts that scandium-rich mineral deposits are very rare, as well as the fact that scandium concentration in red mud is considerably higher than that of the earth´s mantle (22 ppm) render red mud an important source of scandium. The goal of this thesis is to study the leaching of scandium from red mud by using sulfuric acid (H2SO4) as a leaching agent. Several parameters (leaching duration, H2SO4 molarity, temperature, kind of agitation) that affect the leaching process were studied. Quantitative analysis of the leachate for scandium was conducted via the ICP-OES method with limit of detection for scandium 1.6 ppb for matrix which is rich in Fe and others elements and 0.1 ppb for aqueous synthetic standard media. Chemical and mineral analysis of the red mud before and after the leaching process was conducted as well, using the XRF and XRD methods respectively. The results indicate that scadium recovery is possible to levels up to 55%.	en
heal.advisorName	Χατζηθεοδωρίδης, Ηλίας	el
heal.committeeMemberName	Όξενκιουν-Πετροπούλου, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	138 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true