Design for optimizing copper extraction from aqueous solution using LIX984N extractant

Authors

  • Shirchinnamjil Nyamdelger Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia https://orcid.org/0000-0003-1242-7776
  • Byambasuren Khulan Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Tumen-Ulzii Narangarav Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Erdenebat Ulziibadrakh Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Purevsuren Sarantsetseg Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Tumendelger Azzaya Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Silam Alen Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Surenjav Enkhtuul Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia
  • Gunchin Burmaa Laboratory of Inorganic Chemistry, Institute of Chemistry and Chemical Technology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar 13330, Mongolia

DOI:

https://doi.org/10.5564/bicct.v11i11.3283

Keywords:

LIX984N, copper sulfides, central composite design (CCD)

Abstract

Copper sulfide concentrate, containing chalcopyrite (CuFeS2), chalcocite (Cu2S), and covellite (CuS) was subjected to
low temperature (4000C) oxidation roasting, resulting in water-soluble copper sulfate and insoluble iron oxides. Both chemical and
ICP-OES analysis revealed that samples after oxidation roasting contain Cu 28.34%, S 14.37%, Fe 11.28%, Zn 0.35%, Sb 0.58%,
As 0.20%, SiO2 5.94%, and Ag 0.65%. The copper dissolution rate of the roasted sample in water was estimated to be 98.48%.
This study applied mathematic planning through central composite design (CCD) by “Design Expert 13”, a software to help
optimize copper extraction from an aqueous solution using LIX984N, an organic extractant. The key extraction parameters, i.e. pH,
extractant concentration, and duration extraction were screened to minimize the number of experiments. The results we discuss,
indicate that the pH of solution, and concentration of the extractant are the most influential factors in copper extraction. The
interplay between pH, extractant concentration, and extraction time was visualized through 3D-factorial design. Statistical analysis,
such as ANOVA (Analysis of variance) parameters P value, F value, as well as the regression coefficient (R2) revealed their positive interdependence. The optimal conditions for extraction were determined as follows: LIX984N extractant concentration of 2.2%, copper solution pH of 2, and an extraction time of 2.5 minutes, which resulted in a maximum copper extraction rate of up to 99.5%.

Усан уусмал дахь зэс (II)-ийн LIX984N хандлагчаар хандлагдах нөхцөлийг оновчлох загварчлал

Хураангуй: Халькопирит, халькозин, ковеллин бүхий зэсийн сульфидын баяжмалыг нам температур (400°C)-т,
хүчилтөрөгчийн орчинд исэлдүүлэн шатаахад усанд уусдаг зэсийн сульфат болон уусдаггүй төмөр (II, III)-ийн ислүүд
үүссэн. Исэлдүүлэн шатаасан дээжид химийн болон индукцийн холбоот плазмын спектроcкоп (ICP-OES)-ийн аргаар Cu
28.34%, S 14.37%, Fe 11.28%, Zn 0.35%, Sb 0.58%, As 0.20%, SiO2 5.94%, Ag 0.65% тодорхойлогдсон. Тус дээжийг усанд
уусгахад зэсийн сульфатын уусалтын зэрэг 98.48% байсан. Усан уусмал дахь зэс (II)-ийн LIX984N органик хандлагчаар
хандлагдах нөхцөлийг загварчлалаар оновчлох судалгаа хийсэн. Хандлалтын нөхцөлийг оновчлох судалгаанд “Design
Expert 13” программын математик төлөвлөлтийн төвийн композит загвар (CCD - Central Composite Design)-ыг ашиглав.
ССD аргаар загварчлахын тулд хандлалтын параметрүүд (рН, хандлагчийн концентрац, хугацаа)-ад скрининг хийж,
туршилтын хамгийн бага тоо (Min Run Res V)-г төлөвлөж, зэс (II)-ийн хандлалтад уусмалын рН, хандлагчийн концентрац
хамгийн их нөлөөтэйг тодорхойлов. Тусгалын гадаргуугийн 3 хэмжээст графикаар хүчин зүйлүүд (рН, хандлагчийн
концентрац, хугацаа)-ийн хамаарлыг харуулж, эдгээр хүчин зүйлүүд харилцан эерэг хамааралтайг хувьсагчдын харилцан
үйлчлэлийн нөлөөллийн регрессийн коэффициент (R2), P-утга, F-утга зэрэг статистик шинжилгээ (ANOVA - Analysis of
Variance буюу хувьсагчийн анализ)-ний дүнг үндэслэн хандлах туршилтын оновчтой нөхцөл: LIX984N хандлагчийн
концентрац 2.2%, уусмалын pH=2, хандлалтын хугацаа 2.5 минут гэж оновчлов. Энэ нөхцөлд зэсийн хандлалтын зэрэг
хамгийн их буюу 99.5% байв.

Түлхүүр үг: LIX984N, зэсийн сульфид, төвийн композит төлөвлөлтийн загварчлал (CCD)

Downloads

Download data is not yet available.
Abstract
98
PDF
99

References

K. Ochromowicz, T. Chimielewsksi. (2013) Solvent extraction of copper (II) from concent. rated leach liquors. Physicochemical Problems of Mineral Processing. p.357-367. https://doi.org/10.5277/ppmp130132

N.B. Devi, B. Nayak. (2014) Liquid-liquid extraction and separation of copper(II) and nickel(II) using LIX®984N. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 114(11), p.937.

W.G. Davenport, M. King, M. Schlesinger, A.K. Bismas. (2011) Extractive Metallurgy of Copper, 1. Oxford: Pergamon Press.

M.E. Schlesinger, K.C. Sole, W.G. Davenport. (2011) Extractive metallurgy of copper, Elsevier Science.

Ж. Эрдэнэчимэг. (2022) Катодын зэсийн үйлдвэрийн шимт уусмалаас зэсийн ионыг хандлагч урвалжийн агуулгыг оновчлох судалгаа, Магистрын дипломын ажил, МУБИС.

K. Elamari, E.A. Jdid, P. Blazy. (2006) Copper solvent extraction from chalcopyrite concentrate acid leach solution by Lix984. Journal of Mining and Metallurgy, Section B. 42, p.1-11. https://doi.org/10.2298/JMMB0601001E

X. Biquan, J. Feng, Y. Shaohua, Z. Libo, P. Jinhui, Z. Shaohua, W. Shixing. (2017) Fast separation of Cu2+ and Ni2+ in sulfate solution by LIX984N extraction using a microchannel chip. Green Processing and Synthesis. 7(3), p.1-10. https://doi.org/10.1515/gps-2016-0224

AH. minian, C. Bazin. (2000) Solvent extraction equilibria in copper (II)-Iron (III)-LIX984 system. Minerals Engineering. 13(6), p.667-672. https://doi.org/10.1016/S0892-6875(00)00049-2

Ч. Авдай, Д. Энхтуяа. (2019) Судалгаа шинжилгээний ажил гүйцэтгэх арга зүй, Улаанбаатар: ШУТИС-ХГ.

Г. Ариунаа, Г. Бурмаа, Ш. Нямдэлгэр, Б. Алтансүх, М. Назгүл, Т. Нарангарав. (2021) Асгатын полиметаллын баяжмал дахь хортой элементүүдийг уусгах аргаар ялгаж авах судалгааны зарим үр дүн. Bulletin of the Institute of Chemistry and Chemical Technology. 9, p.17-25. https://doi.org/10.5564/bicct.v4i9.1814

Sh. Nyamdelger, T. Narangarav, D. Nemekhbayar, B. Khulan, P. Sarantsetseg, E. Ulziibadrakh, S. Enkhtuul. (2023) Treatment of copper-containing leaching residue by sulfation roasting followed by acid/water leaching. Mongolian Journal of Chemistry. 24(50), p.18-26 https://doi.org/10.5564/mjc.v24i50.1310

Downloads

Published

2023-12-15

How to Cite

Nyamdelger, S., Khulan, B., Narangarav, T.-U., Ulziibadrakh, E., Sarantsetseg, P., Azzaya, T., Alen, S., Enkhtuul, S., & Burmaa, G. (2023). Design for optimizing copper extraction from aqueous solution using LIX984N extractant. Bulletin of the Institute of Chemistry and Chemical Technology, 11(11), 14–20. https://doi.org/10.5564/bicct.v11i11.3283

Issue

Section

Articles