گروه: 
صنايع معدني و کاتاليست ها
مجری(های) طرح (داخل پژوهشکده): 
مجری(های) طرح (خارج از پژوهشکده / سازمان): 
دکتر راضیه حبیب پور
تاریخ شروع: 
1397
تاریخ خاتمه: 
1399
وضعیت: 
خاتمه یافته
محل تامین اعتبار: 
سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو)
بر طبق مطالعات انجام شده در فاز اول (مطالعه تحلیلی عرضه و تقاضای عناصر نادر خاکی در جهان، بررسی کاربردهای جهانی عناصر نادر خاکی، شناسایی صنایع داخلی مصرف کننده عناصر نادر خاکی، تعیین میزان مصرف عناصر نادر خاکی در صنایع داخلی، تعیین کیفیت (خلوص) عناصر نادر خاکی مورد نیاز صنایع داخلی، مطالعه تحلیلی بازار داخلی عناصر نادر خاکی)، مشخص گردید که استفاده از این عناصر به شدت در حال افزایش است و در بیشتر صنایع جدید و پیشرفته اثری از آن ها دیده می شود. واردات مربوط به این عناصر تحت تعرفه های استاندارد گمرکی در حدود یک میلیون دلار در سال می باشد در حالیکه مقادیر زیادی کاتالیست و آهنربا که حاوی این عناصر هستند تحت تعرفه های دیگری به کشور وارد می شوند. به عبارت دیگر می توان گفت مصرف پنهان این عناصر خیلی بزرگ تر از رقم یاد شده در مراجع قانونی می باشد. به طور کلی می توان گفت ترتیب استفاده از این عناصر در دنیا به صورت زیر می باشد: کاتالیست ها (مبدل کاتالیستی و کاتالیست های پتروپالایشگاهی)، شیشه/سرامیک، متالورژی/آلیاژها و ترکیبات فسفر.
در تولید کاتالیست، می توان از کنسانتره مخلوط عناصر نادر خاکی، ترکیبات اکسیدی آنها و همچنین از اگزالات این عناصر استفاده نمود. در این پروژه تحقیقاتی از مورد اول یعنی کنسانتره مخلوط عناصر نادر خاکی جهت تولید واشکوت مبدل کاتالیستی به عنوان پرمصرف ترین و مهمترین محصول مورد نیاز بازار، استفاده گردید. مهمترین عناصر بکار رفته در این کاتالیست ها، سریم و لانتانیم می باشند. عملکرد نمونه تولید شده در مقایسه با نمونه تجاری موجود مورد ارزیابی قرار گرفت و نقش فلزات نادر خاکی و اهمیت آنها در این حوزه تبیین گردید. نتایج حاصل از این بخش، فرصت های جدیدی را برای طراحی و تولید کاتالیست های بر پایه عناصر نادر خاکی با ساختارها و عملکردهای مهیج و همچنین بهره برداری از زمینه های جدید کاتالیستی را  فراهم می کند.
 سریم در همه کنسانتره های عناصر نادر خاکی در جهان بیشترین سهم را به خود اختصاص می دهد و البته بیشترین کاربرد را در بین عناصر نادر خاکی دارد. در ترکیب اکسید عناصر نادر خاکی بدست آمده در پایلوت مرکز تحقیقات فراوری مواد معدنی ایران نیز این عنصر بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. به دلیل ویژگی های خاص اتمی سریم، روش جداکردن آن از بقیه عناصر نادر خاکی متفاوت می باشد. در این پروژه تحقیقاتی، روشی اقتصادی و صنعتی جهت جداسازی سریم ارائه گردید. همچنین روشی جهت جداسازی ایتریم به عنوان یک مورد از عناصر نادر سنگین در کنسانتره نیز ارائه شد. جداسازی ایتریم به روش استخراج حلالی به  کمک استخراج کننده های  PC88A و D2EHPA مورد بررسی قرار گرفت و براساس نتایج، جداسازی با استفاده از PC88A  پیشنهاد گردید. و جداسازی سریم به روش اکسیداسیون/رسوبدهی صورت پذیرفت. در این روش سریم با ظرفیت سه به کمک آب اکسیژنه به سریم با ظرفیت چهار اکسید شده و با تغییر pH به شکل Ce(OH)4 رسوب داده شد.
در حوزه متالورژی، صنایع تولید کننده فروسیلیس منیزم جزء مصرف کنندگان اصلی این عناصر به صورت میش متال می باشند که اهمیت اجرای پروژه تولید میش متال این عناصر را در دستور کار قرار می دهد که به عنوان یکی از نتایج مهم مطالعه حاضر، پیشنهاد گردیده است.
 در حوزه آلیاژها، آهنرباها سهم قابل توجهی در استفاده از این فلزات (بخصوص نئودیمیم و ساماریم ) دارند که با توجه به مقادیر پایین این عناصر در کنسانتره فعلی، موضوع قابلیت بررسی در شرایط فعلی را ندارد.
جزئیات و نتایج حاصل از تهیه واشکوت مبدل کاتالیستی، ارائه روش های اقتصادی جهت جداسازی دو عنصر ایتریم و سریم، مستندسازی فرایند بهینه مورد استفاده برای استحصال عناصر نادر خاکی در مرکز تحقیقات فراوری مواد معدنی کرج و نقشه های مربوطه در فاز دوم این طرح پژوهشی ارائه گردیده است.
در فاز سوم، امکانسنجی مقدماتی فنی اقتصادی طرح استحصال عناصر نادر خاکی براساس مستندات پایلوت اجرایی طرح،  انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که اقتصاد فرایند علاوه بر افزایش مقیاس، به قیمت مواد شیمیایی، مواد اولیه ورودی به کارخانه و همچنین کیفیت محصولات جانبی طرح وابسته است. به عبارت دیگر اگر نسبت کانسنگ به باطله کم باشد، فرایند اقتصادی خواهد بود ولی اگر این نسبت بالا باشد، فرایند دیگر اقتصادی نخواهد بود و در این شرایط، مسائل استراتژیک تعیین کننده خواهند بود. انتخاب و تامین مواد شیمیایی مصرفی بایستی به دقت انجام شود. فروش محصولات جانبی با کیفیت قابل قبول بازار، در سوددهی و اقتصاد فرایند بسیار موثر است. در این راستا، توجه به سولفات آمونیم با سهم قیمتی %42 و دی اکسید تیتانیم با سهم قیمتی %26، ضروری می باشد.
نوع کارفرما: 
صنعت/مشارکت سازمان و صنعت
نام کارفرما: 
سازمان توسعه و نوسازی معادن و صنایع معدنی ایران (ایمیدرو)
درصد مشارکت کارفرما: 
100%
 

©  تمامی حقوق متعلق به سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران می باشد.