روش معمول تولید کاربید بور (b4c) حرارت دهی مخلوط اکسید بور و کربن در دماهای بالا و زمان های طولانی است. با هدف کاهش هزینه تولید و افزایش راندمان، در این تحقیق امکان تولید فاز b4c در حین حرارت دهی مخلوط واکنش کننده ها در یک دستگاه مایکروویو خانگی مورد بررسی قرار گرفت. مواد اولیه با نسبت های مختلف مولی مخلوط شده و به شکل قرص (به قطر mm10 و ضخامت mm5) پرس گردیدند. این قرص ها در یک دستگاه مایکروویو خانگی با توان w850 مورد گرمایش قرار گرفتند. از نتایج محاسبات ترمودینامیکی به همراه یافته های عملی برای توضیح و تبیین واکنش های شیمیایی صورت گرفته، استفاده شد. ملاحظه گردید که استفاده از mg بجای al (به عنوان احیاء کننده) و b2o3بجای h3bo3 (به عنوان منبع بور) نتایج بهتری به همراه دارد. نتایج به دست آمده نشان داد که در سیستم b2o3-mg-c واکنش شیمیایی با واکنش احیای b2o3 توسط mg آغاز و واکنش کلی از نوع احتراقی با دمای آدیباتیک 2740°k می باشد. با توجه به اتلاف مقداری از منیزیوم مخلوط (در اثر تبخیر یا اکسایش) که سبب احیاء ناقص اکسید بور و در نتیجه تولید فازهای جانبی نظیر mg3b2o6 و mg2b2o5 می گردد استفاده از 2 برابر میزان استوکیومتری منیزیم اضافی در مخلوط اولیه الزامی است. نتایج به دست آمده نشان داد که ممانعت از اتلاف حرارت از سیستم (توسط دفن در آلومینا)، استفاده از مقادیر بیشتر کربن در مخلوط اولیه، استفاده از واکنش های جانبی گرمازا، افزایش زمان حرارت دهی مایکروویوی و نیز انجام قسمتی از احیاء اکسید بور توسط کربن (جایگزینی mg با c) سبب ازدیاد مقدار b4c تولیدی می گردد. در این تحقیق بیشترین مقدار فاز کاربید بور در شرایط زیر به دست آمد: استفاده از کربن بلک به عنوان منبع کربن و ترکیب با نسبت مولی 2b2o3:6mg:c و افزایش زمان حرارت دهی مایکروویوی تا 10 دقیقه. اسیدشویی محصول حاصل در اسید hcl رقیق 20% به مدت زمان 30 دقیقه نشان داد که امکان حذف فاز جانبی mgo و تولید فاز خالص b4c وجود دارد. در این تحقیق تطابق خوبی بین نتایج حاصل از پیش بینی های ترمودینامیکی و نتایج عملی مشاهده گردید.

هدف از این تحقیق، سنتز پودر نانو ساختار tib2 از مخلوط tio2-b2o3-mg با استفاده از گرمایش مایکروویوی است. مواد اولیه با نسبت های مولی مختلف و با فشار psi 300 به شکل قرص (به قطر 10 میلی متر و ارتفاع 6 میلی متر) پرس شد، و در یک دستگاه مایکروویو خانگی با توان 850 وات مورد گرمایش قرار گرفتند. ارائه ی مکانیزم انجام واکنش ها بااستفاده از بررسی های ترمودینامیکی و انجام آزمایش های تکمیلی در سیستم های دوتایی tio2-mg و b2o3-mg صورت گرفت. نتایج نشان داد که، ابتدا mg با tio2 وارد واکنش شده و طبق مراحل:tio2 ? ti3o5 ? ti2o ? ti احیا شد. در ادامه mg با b2o3 وارد واکنش شده و سپس tib2 از واکنش ti و b حاصل گردید. در سیستم tio2-b2o3-5mg، علاوه بر فازهای tib2 و mgo، فازهای جانبی mg1/5ti1/5o4 و mg3b2o6 تشکیل شد. با افزایش منیزیم موجود در سیستم tio2-b2o3-5mg از مقدار فازهای جانبی کاسته شد، که نهایتاً در نسبت مولی tio2:b2o3:7mg، فاز جانبی mg1/5ti1/5o4 تقریباً حذف شد. برای حذف mg3b2o6 باقیمانده و mgo در نسبت مولی tio2:b2o3:7mg، از محلول اسید hcl (شش درصد) برای اسیدشویی استفاده شد، که پس از 2 ساعت فرآیند اسیدشویی، تنها فاز tib2 باقی ماند. با توجه به محاسبات انجام شده، متوسط اندازه بلورک های فاز tib2 حاصل از اسیدشویی 33.6 نانومتر به دست آمد. نتایج به دست آمده از آنالیز sem نیز نشان داد که متوسط اندازه ذرات در محدوده ی 100 تا 150 نانومتر می باشد.

افزودن استرانسیم به عنوان عامل بهساز در آلیاژهای یوتکتیک آلومینیم - سیلیسیم که از پرمصرف ترین آلیاژهای آلومینیم در صنعت می باشند، با تغییر مورفولوژی سیلیسیم، سبب افزایش استحکام کششی و شکست، و بهبود قابلیت ماشینکاری و ریخته گری می گردد. استفاده از استرانسیم به صورت آمیژان به دلیل سهولت کاربرد آن، کنترل بهتر اصلاح ساختار، زمان میرایی بیشتر در مذاب و جذب هیدروژن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که ایران به عنوان یکی از منابع جهانی کانی اولیه استرانسیم (سلستیت) شناخته شده است، تصمیم بر آن شد که ترکیبات استرانسیم مورد نیاز در این پروژه از منابع اولیه داخلی آن تهیه گردد. به این منظور، ابتدا شرایط مناسب جهت استخراج استرانسیم از سلستیت به دو روش لیچینگ مستقیم و احیا با زغال چوب به دست آمد. در لیچینگ مستقیم پارامترهای دما و زمان لیچینگ، نسبت مولی کربنات سدیم به سلستیت و غلظت محلول کربنات سدیم مورد بررسی قرار گرفت و بهترین شرایط، دمای 90 درجه سانتی گراد، زمان 120 دقیقه، نسبت مولی 5/1 و غلظت محلول‏‎100g/1‎‏ مشخص گردید. در روش احیا با زغال چوب نیز پارامترهای دما و زمان احیا، نسبت و اثر اندازه دانه زغال بررسی شدند و شرایط بهینه دمای 1050 درجه سانتی گراد، زمان 90 دقیقه، نسبت زغال 72/20 درصد و اندازه دانه زغال 100 + مش مشخص شدند. یک نمونه از کربنات استرانسیم حاصل از لیچینگ مستقیم تکلیس شده و تاثیر پارامترهای دما، زمان نسبت استوکیومتری پودر زغال در میزان تکلیس، ارزیابی گردید که دمای 1150درجه سانتی گراد، زمان 80 دقیقه و دو برابر نسبت استوکیومتری پودر زغال به کربنات استرانسیم به عنوان شرایط مناسب انتخاب شدند. در پایان، از میان روشهای متداول ساخت آمیژان، دو روش احیا متالوترمی و الکترولیز نمک مذاب، مورد بررسی قرار گرفتند.

امروزه در جهان فرایندهای هیدرومتالورژیکی به سبب کاهش آلودگی محیط زیست، حذف مراحل آماده سازی و تغلیظ مواد، پایین بودن دما و راندمانهای تولیدی قابل رقابت با فرایندهای پیرومتالورژیکی، رو به توسعه و پیشرفت نهاده اند. در این راستا، فرایندهای هیدرومتالورژی تولید مس در سالهای اخیر مورد علاقه محققین و صنعتگران قرار گرفته است، بطوریکه در امریکا در سالهای 1927 و 1967 به ترتیب 4% و 17% از کل مس تولیدی در کشور از این روش تولید شده است. هیدرومتالورژی کلریدی بعنوان یک فرایند با بازدهی بالا و توانا جهت استخراج مس از کنسانتره هایی توصیف می شود که ذوب کننده ها به آسانی از عهده آنها برنمی آیند. در این فرایند، گوگرد بصورت عنصری آزاد می شود. در تحقیق حاضر برای حل کردن مس کنسانتره کالکوپیریت سرچشمه کرمان از حلال کلریدفریک ‏‎fecl3‎‏ به سبب خاصیت اکسیدکنندگی زیاد و تولید محلول لیچ با راندمان بالا و قدرت حل سازی کنسانتره کالکوپیریت در فشار اتمسفری استفاده شده است. در این تحقیق از کنسانتره ای با دانه بندی 100 - و با آنالیز 8/29% = ‏‎cu‎‏ و 5/24%=‏‎fe‎‏ و حلال کلرید فریک خالص آزمایشگاهی استفاده شده است. مطابق با شرایط بهینه شده، طی دو ساعت عمل حل سازی، با سرعت هم زدن ‏‎150rpm‎‏ در درجه حرارت 95درجه سانتی گراد، بمدت دو ساعت، با نسبت مولی حلال به کنسانتره برابر با 35/2 و غلظت کلریدفریک ‏‎614g.1‎‏ ، راندمان حل سازی 95 درصد برای مس و 4/28 درصد برای آهن حاصل شد. شرایط بصورتی بهینه شد که قابل اجرا و دسترسی در مقیاس صنعتی باشد. در این راستا پارامترهایی از قبیل غلظت کلرید فریک، نسبت مولی حلال به کنسانتره، زمان، درجه حرارت، اندازه دانه و دمش هوا مورد بررسی ومطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که هریک از پارامترهای فوق الذکر تاثیر مثبت بر روی راندمان حل سازی مس و آهن دارد ولی شرایط در نقطه ای بهینه شد که باعث تولید محلول لیچ با بالاترین راندمان حل سازی برای مس و کمترین راندمان حل سازی برای آهن شود. جهت بررسی سینتیک حل سازی مس کنسانتره کالکوپیریت سرچشمه کرمان، از کلرید فریک خالص آزمایشگاهی ‏‎(fecl3 6h2o)‎‏در درجه حرارتهای 65، 80 و 95 درجه سانتیگراد در زمانهای مختلف استفاده شد. براساس داده های آزمایشگاهی برای انحلال این کنسانتره، مکانسیم کنترل نفوذی در درجه حرارتهای بالای 65 درجه سانتی گراد برای انحلال مس کنسانتره، از احتمال بالاتری برخوردار شد، بطوری که انرژی فعالسازی ظاهری آن 312/3 کیلو کالری برمول محاسبه گردید. در درجه حرارتهای پایین تر از 65 درجه سانتی گراد، سهم مقاومت شیمیایی جهت انحلال مس کنسانتره احتمالا قابل ملاحظه خواهد بود. با توجه به نحوه حل شدن آهن کنسانتره و براساس داده های آزمایشگاهی، تشابه در سینتیک انحلال آهن و مس در درجه حرارتهای کاربردی در این تحقیق به احتمال زیاد منتفی نخواهد بود.

هدف از اجرای این پروژه، حذف انتخابی آهن از کنسانتره ایلمنیت داخلی (کهنوج کرمان) و تولید دی اکسید تیتانیوم، موسوم به روتیل مصنوعی بوده است. این ماده که در حال حاضر از خاجر تامین می شود، بیش از 50 درصد وزن پوشش الکترودهای جوشکاری روتیلی، که یکی از مهمترین انواع الکترودهای جوشکاری است، را تشکیل می دهد، روتیل مصنوعی بدست آمده از این طریق، می تواند برای تولید تتراکلرور تیتانیوم ‏‎(ticl4)‎‏ که ماده اولیه تولید فلز تیتانیوم است نیز، مورد استفاده قرار گیرد.در این تحقیق، سه مرحله اکسیداسیون، احیا و حل کردن ‏‎(leaching)‎‏ کنسانتره ایلمنیت در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته و عوامل موثر در هر مرحله بهینه گردیده است.گرچه تاثیرمثبت اکسیداسیون ایلمنیت به اثبات رسیده است، اما نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که اکسیداسیون ایلمنیت در مراحل احیا و حل کردن، بهبودی بوجود نیاورده است. شاید بتوان احیا اکسید آهن تا آهن فلزی و در درجه حرارت های بالا را مهمترین علت بی تاثیر بودن فرآیند اکسیداسیون برشمرد.مرحله احیا، مهمترین بخش فرآیند محسوب می شود. در این مرحله با استفاده از زغال چوب به عنوان ماده احیا کننده، اکسید آهن موجود در ترکیب ایلمنیت به آهن فلزی احیا می شود. محصولی که در این مرحله بدست می آید حاو آهن فلزی، ‏‎tio2‎‏ و مقداری ناخالصی می باشد.حذف آهن در مرحله حل کردن صورت می گیرد که در نتیجه آن، روتیل مصنوعی حاوی 90% ‏‎tio2‎‏ بدست خواهد آمد. این محصول علیرغم همراه داشتن مقداری ناخالصی، برای استفاده در پوشش الکترود جوشکاری مناسب می باشد.برای حذف آهن در مرحله حل کردن از محلول کلرورفریک ‏‎(fecl3, 6h2o)‎‏ به عنوان حلال استفاده شد. براساس یافته های این پژوهش در مراحل آزمایشگاهی، مرحله اکسیداسیون کلا حذف گردید و شرایط بهینه احیا به شرح زیر تعیین گردید.الف: درجه حرارت احیا: ‏‎1200 c‎‏،ب: شارژ: مخلوط ایلمنیت و پودر زغال چوب بادانه بندی 200+ و 80- مش. همچنین برای جلوگیری از اکسیداسیون مجدد در تمام طول آزمایش، شارژ با لایه ای از زغال محافظت می گردید،پ: مقدار زغال چوب: به نسبت استوکیومتری،ت: زمان احیا: 2 ساعت.با اعمال شرایط مذکور، حدود 90 درصد اکسید آهن کنسانتره به آهن فلزی احیا شد. سپس نمونه ایا دشه در محلول کلروفریک حل شد که شرایط بهینه به شرح زیر بدست آمد:الف: غلظت محلول مورد استفاده: 300 گرم گلرورفریک، متبلور در یک لیتر آب،ب: نسبت مولی کلرور فریک به آهن موجود در شارژ: 25/1،پ: درجه حرارت حل کردن: دمای محیط،ت: زمان حل کردنک 30 دقیقه.با حل کردن تحت شرایط فوق، آهن فلزی موجود در ایلمنیت احیا شده کاملا حل شد. محصولی که درنهایت بدست امد حاوی بیش از 90 درصد دی اکسید تیتانیوم همراه با مقداری ناخالصی بود.

این تحقیق به بررسی عوامل موثر بر استخراج وانادیم از سرباره کنورتور فولادسازی با استفاده از روش تشویه نمکی-لیچینگ آبی پرداخته است.برای این منظور سرباره پودر شده به همراه کربنات سدیم، گندله شده، پس از تشویه نمکی در شرایط معین، مورد عملیات لیچینگ آبی قرار می گیرد. میزان وانادیوم حل شده در آب که به روش اسپکتروفوتومتری مشخص می شود، معیار میزان بازدهی عملیات تشویه می باشد. نتایج حاکی از حدود 85درصد بازدهی در شرایط بهینه می باشد.همچنین این آزمایشها و نیز آنالیزهای ساختار شناسی روی سرباره خام و سرباره تشویه شده، نشان دهنده آن است که وانادیم در سرباره خام به صورت پنج ظرفیتی موجود است.