Ανάκτηση χαλκού από σκωρία δευτερογενούς μεταλλουργίας 
χαλκού

Μπαλανίκας, Αθανάσιος; Balanikas, Athanasios

dc.contributor.author	Μπαλανίκας, Αθανάσιος	el
dc.contributor.author	Balanikas, Athanasios	en
dc.date.accessioned	2025-04-04T07:43:49Z
dc.date.available	2025-04-04T07:43:49Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61626
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29322
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	Δευτερογενής Μεταλλουργία	el
dc.subject	Υδρομεταλλουργία	el
dc.subject	Χαλκός	el
dc.subject	Σκωρίες	el
dc.title	Ανάκτηση χαλκού από σκωρία δευτερογενούς μεταλλουργίας χαλκού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δευτερογενής Μεταλλουργία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-29
heal.abstract	Ο χαλκός αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα μέταλλα παγκοσμίως λόγω της πληθώρας των τεχνολογικών εφαρμογών του καθώς και της χρηματιστηριακής του αξίας που τα τελευταία χρόνια βαίνει αυξανόμενη. Είναι επίσης ένα από τα πλέον ανακυκλώσιμα υλικά στον κόσμο. Κατά την ανακύκλωση του με πυρομεταλλουργικές μεθόδους τήξης, προκύπτει σημαντική ποσότητα παραπροϊόντος σκωρίας, υψηλής περιεκτικότητας σε χαλκό. Στην παρούσα εργασία , επιχειρήθηκε, η ανάκτηση χαλκού με υδρομεταλλουργικές μεθόδους από σκωρία η οποία παράγεται στις εγκαταστάσεις της εταιρείας ΧΑΛΚΟΡ κατά την επανάτηξη σκραπ χαλκού σε φρεατώδη κάμινο. Μετά την απομάκρυνση των μεταλλικών στοιχείων , την θραύση, κοσκίνιση και λειοτρίβηση σε κοκκομετρία -125μm (-120 mesh) η σκωρία χωρίσθηκε σε αντιπροσωπευτικά δείγματα , από την εταιρεία Metallogic S.A. Εν συνεχεία , πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός της σκωρίας μέσω φθορισμού ακτινών Χ (XRF) και διαλυτοποίησης με βασιλικό νερό για την χημική ανάλυση. Για την ανάλυση των ορυκτολογικών φάσεων του υλικού, πραγματοποιήθηκε περιθλασιμετρία ακτίνων Χ (XRD) και ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM/EDS) . Από τα αποτελέσματα των αναλύσεων προκύπτει πως το υλικό πρόκειται για φωσφορική σκωρία με σημαντική περιεκτικότητα σε χαλκό (9,10%). Για την εξαγωγή του χαλκού από την σκωρία , πραγματοποιήθηκε αρχικά εκχύλιση με διάλυμα θειικού οξέος (Η2SO4). Η δημιουργία silica gel κατέστησε αδύνατη την διήθηση του προκύπτοντος πολφού και επομένως τη συλλογή μεταλλοφόρου διαλύματος. H προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2) στο διάλυμα θειικού οξέος περιόρισε την ποσότητα του silica gel ,όμως δεν αντιμετώπισε το πρόβλημα σε ικανοποιητικό βαθμό. Η εκχύλιση με βασικά μέσα (διάλυμα αμμωνίας NH4OH) οδήγησε σε ικανοποιητική διήθηση καθώς δεν υπήρξε δημιουργία silica gel , όμως λόγω της πολύ μικρής ανάκτησης χαλκού στο μεταλλοφόρο διάλυμα (<30%) , αυτή ο οδός δεν διερευνήθηκε περαιτέρω. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος δημιουργίας silica gel, επιχειρήθηκε μια μέθοδος υδρομεταλλουργικής επεξεργασίας με περιορισμένη βιβλιογραφία , για χρήση της σε σκωρίες χαλκού. Συγκεκριμένα, η διεργασία αποτελείται από ένα στάδιο όξινης εκχύλισης σε θερμοκρασία άνω των 100οC για να εξασφαλισθεί η απουσία νερού κατά την εκχύλιση (evaporative leaching), ακολουθούμενο από ένα στάδιο απλής έκπλυσης με νερό (water leaching). Σε συνθήκες απουσίας νερού το πολυμερές πυριτίου που συνθέτει το silica gel αφυδατώνεται πριν προλάβει να πάρει ζελατινοειδή μορφή και δεν επανεμφανίζεται όταν κατά το δεύτερο στάδιο έρχεται σε επαφή με νερό, οδηγώντας τελικώς σε έναν πολφό που μπορεί να διηθηθεί. Οι συνθήκες που μεταβλήθηκαν για την διεξαγωγή των πειραμάτων είναι, η συγκέντρωση του διαλύματος εκχύλισης (διάλυμα H2SO4 1M , 2M , 3M), ο λόγος στερεού υγρού κατά το πρώτο στάδιο (S/L ratio 1/3 , 1/4 , 1/5) και ο χρόνος έκπλυσης με νερό (15 λεπτά , 30 λεπτά, 60 λεπτά). Τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών δείχνουν πως με την χρήση της μεθόδου δύο σταδίων (Fuming-Water leaching), το πρόβλημα της εμφάνισης silica gel επιλύεται σε όλα τα σετ συνθηκών τα οποία δοκιμάστηκαν. Η μεγαλύτερη ανάκτηση χαλκού επετεύχθη για συγκέντρωση διαλύματος θειικού οξέος 3Μ, λόγο στερεού – υγρού στο πρώτο στάδιο 1/4 και χρόνο έκπλυσης στο δεύτερο στάδιο 30 λεπτά.	el
heal.abstract	Copper is one of the most important metals in the world because of its numerous technological applications and its increasing market value in recent years. It is also one of the most recyclable materials in the world. When it is recycled by pyrometallurgical smelting methods, a significant amount of slag by-product with a high copper content is obtained. In the current study , an attempt was made for the hydrometallurgical recovery of copper from copper scrap recycling slag (pyrometallurgical treatment) of the company HALCOR. After the removal of metallic elements , crushing, screening and grinding to a grain size of -120 mesh , the slag was divided into representative samples , by Metallogic S.A. Subsequently , the characterization of the slag was carried out by X-ray fluorescence (XRF) and fusion solubilization with aqua regia for chemical analysis. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM/EDS) were performed to analyze the mineral phases of the material . The results of the analyses show that the material is a phosphate slag with a significant copper content (9.10%). To extract the copper from the slag , firstly, extraction with sulfuric acid solution (H2SO4) was carried out. The formation of silica gel made it impossible to filter the resulting pulp and therefore collect metallic solution. The addition of hydrogen peroxide (H2O2) to the sulphuric acid solution reduced the amount of silica gel, but did not address the problem to a satisfactory extent. Extraction with basic media (NH4OH ammonia solution) resulted in satisfactory filtration as there was no silica gel formation , but due to the very low copper recovery in the mineral solution (<30%) , this route was not investigated further. To address the silica gel, a hydrometallurgical treatment method was attempted with limited literature , for use on copper slags. Specifically, the process consists of an acid extraction step at a temperature above 100oC to ensure the absence of water during extraction (evaporative leaching), followed by a simple water leaching step. In the absence of water, the silica polymer that makes up the silica gel is dehydrated before it can take gelatinous form and does not reappear when it comes into contact with water in the second stage, ultimately leading to a permeable slurry. The conditions varied to carry out the experiments are the concentration of the extraction solution (H2SO4 solution 1M , 2M , 3M), the solid-liquid ratio during the first stage (S/L ratio 1/3 , 1/4 , 1/5) and the time of rinsing with water (15 min , 30 min , 60 min). The results of the experimental tests show that by using the two-step method (Fuming-Water leaching), the problem of silica gel appearance is solved in all the sets of conditions tested. The highest copper recovery was achieved for a 3M sulfuric acid solution concentration, a solid-to-liquid ratio of 1/4 in the first stage and a leaching time in the second stage of 30 minutes.	en
heal.advisorName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ουσταδάκης, Πασχάλης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	85 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false