کاربرد فلز سرب

فرمت فایل: doc

حجم فایل: 15 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 28

در قرون وسطی از سرب به گستردگی در مصالح ساختمانی استفاده می شده است. در ایران نیز سرب از اواخر هزاره سوم شناخته شده و چون ذوب کربنات های سرب آسان بوده است، معادن کربنات سرب زودتر مورد استفاده قرار گرفته اند.

در حال حاضر مهمترین کاربردهای آن در باطری ها، کابل ها و بلبرینگ ها می باشد. روی در سال 1746 بوسیله شیمیدان آلمانی بنام مارگراف کشف شده است. این فلز برای مدت 2000 سال بعنوان یکی از اجزاء آلیاژ برنج در اروپا و آسیا مصرف می شده است. در حدود 150 سال پیش از میلاد مسیح رومی ها از این فلز و آلیاژهای آن سکه تهیه می کردند. امروزه بیشترین کاربرد روی در صنعت گالوانیزه، ترکیب آلیاژها و الکترونیک است. معمولا سرب و روی با یکدیگر و با فلزاتی چون مس، طلا و نقره همراه می باشند. همچنین کانسارهای سرب و روی با درصدهای متنوعی از این فلزات شناسایی شده اند. (4، ص 5)

2-1 ژئوشیمی و مینرالوژی سرب:

بطور کلی چهار ایزوتوپ پایدار سرب با اعداد جرمی 204،206،207 و 208 وجود دارند که از بین آنها ایزوتوپ 208 با فراوانی 1/52% بیشترین ایزوتوپ سرب است. ایزوتوپ‌های 206،207 و 208 محصولات نهائی متلاشی شدن اورانیوم و توریم می باشند. سرب بطور کلی از لحاظ فراوانی در پوسته زمین در رتبه سی و چهارم قرار دارد، سرب دارای کلارک ^3-10*6/1% می باشد، در حال حاضر بطور متوسط حداقل ضریب تجمع سرب برای تشکیل کانسارهای اقتصادی در حدود 2000 می باشد. کلارک سرب از سنگهای باریک به سمت سنگهای اسیدی افزایش می یابد، بطوریکه میزان کلارک در سنگهای اوترابازیک ^5-10*1% در سنگهای بازیک ^4-10*8% و در سنگهای با منشأ ماگمایی اسیدی ^3-10*2% می باشد. (4)

کانی های اصلی سرب و درصد سرب در هر کدام به ترتیب زیر می باشد:

گالن با 6/86% سرب، جیمسونیت با 16/40% سرب، بولانگریت با 42/55% سرب، بورنیت با 6/42% سرب، سروسیت با 6/77% سرب و آنگلزیت با 3/68% سرب.

3-1 ژئوشیمی و مینرالوژی روی:

روی دارای 5 ایزوتوپ پایدار است که اعداد جرمی آن 64، 66، 78، 80 می باشد که در این میان بیشترین ایزوتوپ آن ایزوتوپ 64 با فراوانی 9/48% می باشد. روی از لحاظ فراوانی در رتبه بیست و سوم پوسته زمین قرار دارد. کلارک روی تا حدودی بیشتر از سرب می باشد، میزان کلارک روی ^3-10*3/8 و ضریب تجمع آن برای تشکیل کانسارهای اقتصادی 500 می باشد. میزان کلارک روی از سنگهای ماگمائی با منشأ بازی به سمت سنگهای ماگمایی با منشأ اسیدی افزایش پیدا می کند. میزان کلارک در سنگهای اولترابازیک ^3-10*3% در سنگهای بازی ^3-10*3/1% و در سنگهای اسیدی ^3-10*6% می باشد. میزان کلارک در سنگهای اسیدی خیلی نزدیک به میزان کلارک در پوسته است. کانی های اصلی روی و درصد روی هر یک به صورت زیر می باشد:

اسفالریت با 67% روی، ورتزیت با 63% روی، اسمیت زونیت با 52% روی، همی مورفیت با 7/53% روی. (4)

4-1 انواع کانسارهای سرب و روی:

بطور کلی انواع کانسارهای سرب و روی عبارتند از:

3-1) اسکارن

3-2) رگه ای

3-3) استراتاباند

3-4) دگرگونی

1-4-1 کانسارهای اسکارن:

چنانچه در دگرگونی مجاورتی موادی از توده نفوذی به سنگ میزبان افزوده شود، کانسارهای اسکارن پدید می آید. بطور معمول کانی های منطقه اسکارن متنوع و فراوانند. اسمیرنف این کانسارها را با توجه به مبانی مختلف به پنج گروه تقسیم کرده که در این میان به رده بندی بر مبنای ترکیب سنگ های دربرگیرنده توده نفوذی اهمیت بیشتری داده زیرا به اسکارن آهکی، اسکارن منیزیتی و اسکارن سیلیکاته اشاره می کند.

امروزه این کانسارها را که از دیدگاه اقتصادی مورد توجه بسیاری از زمین شناسان قرار دارند بر مبنای نوع غالب و چیره و با ارزش موجود در آنها تقسیم بندی می کنند که در حقیقت دنباله رده بندی این کانسارها بر پایه نوع سنگ در بر گیرنده توده نفوذی است.

اینودیک بورت کانسارهای اسکارن آهکی را به پنج گروه اسکارن های آهن، تنگستن، مس، سرب، روی و قلع تقسیم کرده است. نکته قابل توجه این است که بر عکس کانی های موجود در اسکارن ها که ترکیبی پیچیده و متنوع دارند، کانه ها ، بطور معمول، سولفورها و اکسیدهایی با ترکیب ساده هستند. از مهمترین سولفورهای موجود در اسکارن ها اسفالریت و گالن را می‌توان نام برد. (4، ص 23)

کانسارهای اسکارن بیشتر به شکل ورقه، عدسی و یا رگه وجود دارند و دارای ضخامت چند ده متر و وسعت چندصد متر می باشند. در هر صورت مورفولوژی سولفیدهای سرب و روی بر روی ترکیب اسکارن آهکی تأثیر گذاشته و آنها را بیشتر پیچیده می کند. ماده معدنی در این موارد بیشتر به شکل عدسی، ستونی و یا پاکتی شکل دیده می شود. شکل کانسار چندین صدمتر در طول و در امتداد گسترش پیدا می کند؛ همچنین ضخامت آن نیز 1 تا 10 متر و یا بیشتر می‌تواند وجود داشته باشد.

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نمایش داده می شود و همچنین یک نسخه نیز برای شما ایمیل می شود .

کلمات کلیدی : کاربرد فلز سرب , مقالاتی در مورد کاربرد فلز سرب , پروژهایی در مورد کاربرد فلز سرب , مطل هایی در مورد کاربرد فلز سرب , کاربرد , فلز , سرب

[ شنبه, ۱۰ تیر ۱۳۹۶، ۰۵:۱۵ ب.ظ ] [ tey moor ]

[ ۰ ]

روشهای فرآوری کانی‌آلونیت براساس استحصال آلومینیوم

دسته: علوم پایه

فرمت فایل: doc

حجم فایل: 149 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 85

بدیهی است با توجه به بودن ذخایر و معادن قابل استحصال کشورها و همچنین استفادة‌ نادرست در بعضی مناطق، دورنمای صنعت فلز مبهم نماید با توجه به مطالب فوق نیاز بشر به ابداع روشهای جدید فرآوری جهت بهره‌برداری از معادن و ذخایر کم عیار و همچنین استحصال آن بخشی از کانی‌هایی که از لحاظ متالوژیکی و کانه‌آرایی مشکل‌زا می باشند ضروری به نظر می‌رسد.

لذا در عصر حاضر تمام توجهات به سمت مواد و کانیهایی است که تاکنون مورد توجه نبوده و یا به دلیل مشکلات فرآوری قابل استحصال نبوده‌اند.

با توجه به این مطلب فلز آلومینیوم نیز از این قاعده مستثنی نبوده و نیاز بشر به تولید واستحصال آن در سالهای آتی بسیار مورد توجه می‌باشد. در حال حاضر در صنعت آلومینیم جهان مهمترین منبع برای تأمین آلومینیوم کانی بوکسیت می‌باشد.

هم‌اکنون مهمترین و بهترین گزینه‌ برای تأمین آلومینیوم بعد از بوکسیت، آلونیت می‌باشد. کانیهای دیگری نیز جهت تولید آلومینیوم مورد توجه قرار دارند که از آن جمله می‌توان به آنورتوزیت – نفلین- رسها و شیل اشاره کرد.

سمیناری که در حال مطالعه می‌فرمایید بحث در مورد روشهای موجود فرآوری کانی آلونیت در گذشته و حال می‌باشد که همراه با بحث در مورد رفتارهای اختصاصی کانی آلونیت در شرایط مختلف شیمیایی و حرارتی و مطالعه دقیق خواص این کانی در محیطهای اسیدی و قلیایی می‌باشد.

همچنین کاربردهای مختلف آلونیت به غیر از تولید آلومینا مانند استفاده به عنوان منعقد کننده ( کواگولان) و ( فلوگولانت) در بحث تصفیه آب (‌Water Treatment ) و داروسازی مورد بحث قرار گرفته است.

بحث در مورد مشکلات محیط زیستی و مشکلات موجود فرآوری این کانی نیز از جمله مطالعات انجام گرفته در این سمینار می‌‌باشد. در پایان لازم می‌دانم از استاد راهنمای درس سمینار جناب آقای دکتر محمدمهدی سالاری‌راد و همچنین کمکها و راهنماییهای استاد درس سمینار جناب آقای مهندس یاوری کمال تشکر را بنمایم.

در آخر امید است با تلاش و کوشش شبانه‌روزی متخصّصین و کارشناسان صنعت و معدن وابستگی عظیم درآمد کشور به نفت به مرور زمان کم شده و ما نیز همچون سایر کشورها در حفظ ذخایر و منابع ملّی خود برای آیندگان کوشاتر باشیم.

سهند اندرزی گرگری

زمین شناسی و پراکندگی آلونیت در ایران و جهان

پیش درآمد :

آلونیت در جهان از قرن پانزدهم تا اواخر قرن حاضر بعنوان منبعی برای زاج و سولفات آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفته است . از زمان شناخت و بکارگیری آلونیت در ایران تاریخ دقیقی در دسترس نیست اما تردیدی نیست که سابقه طولانی داشته و چه بسا ایرانیان از پیش از قرن پانزدهم آن را مورد استفاده قرار می دهند از اوایل قرن حاضر از بوکسیت و رس هم تا حدودی برای بدست آوردن زاج و سولفات آلومینیوم استفاده می شود . آلونیت در طول اولین جنگ جهانی نقشی استراتژیک و حساس در استرالیا و ایالات متحده امریکا در تهیه کود سولفات پتاسیم ایفا کرده است . ( ( Hall et al, 1983

1 ـ 1 ـ ترکیب شیمیایی و برخی خصوصیات کانی شناسی آلونیت

آلونیت خالص از نظر تئوری با فرمول دارای که 05/13 ، درصد 37/11 درصد ، 92/36 درصد و 66/38 درصد می باشد آنالیز بعضی از بلورها ممکن است مشابه ترکیب فوق باشد اما آلونیت طبیعی مقداری سدیم دارد که جانشین پتاسیم شده است. و در صورتیکه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم معادل یک یا بزرگتر از یک باشد کانی را ناترو آلونیت گویند. چنانچه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم بزرگتر از 1:3 می باشد ممکن است به آن آلونیت سدیک گویند اگر چه این نام گاهی به غلط مترادف با ناترو آلونیت در نظر گرفته می شود .

آلونیت از نظر بلورشناسی در سیستم هگزا گونال تبلور یافته و در حالت بلوری به صورت فیبری ولی اغلب در طبیعت به صورت متراکم یافت می شود . سختی کانی خالص آن 5/3 تا 4 درمقیاس موس و وزن مخصوص آن بین 6/2 تا 8/2 متغیر است . رنگ این کانی با توجه به ناخالصی های همراه آن نیز متغیر است چنانکه در رنگهای سفید ، خاکستری ، صورتی ، متمایل به زرد و قهوه ای و حتی بنفش مشاهده می شود .

2 ـ1 ـ موارد استفاده و پراکندگی آلونیت در جهان

در برخی کشورها آلونیت جهت تولید آلومین مورد استفاده قرار می گیرد ، چنانکه در آذربایجان شوروی ( سابق ) کارخانه ای با ظرفیت تولید تقریباً 200 تن در روز آلومین برپاست که از آلونیت ، آلومین استخراج می شود ، از آنجا که آلومین منبع با ارزشی برای آلومینیوم است ، آلونیت را می توان کانسار آلومینیوم بشمار آورد . کود از محصولات فرعی آلونیت است در ایران آلونیت از قدیم و بطور سنتی در تولید زاج مصرف می شده است که بکار رنگرزی و تصفیه خانه های آب و نفت می آید .

آلونیت در بسیاری از کشورها وجود دارد البته باید در نظر داشت که انباشته های بزرگ و غنی از آلونیت که برای تاسیس کارخانه تولید آلومین یا کود مناسب باشد ، به طور نسبی ، کم است .

در دهه اخیر انباشته های بزرگی از آلونیت در برخی از ایالات باختری آمریکا کشف شده که مهمترین آن ها در جنوب باختر یوتا است ، ولی انباشته های آریزونا و کلرادو هم شایان توجه اند ، در نوادا و نیومکزیکو و به احتمال در مکزیک هم پتانسیل یا کانسارهایی از آلونیت با عیار بطور نسبی خوب وجود دارد .

به نظر می رسد بزرگترین و بهترین انباشته های آلونیت از نظر گستردگی و عیار در جمهوری های شوروی ( سابق ) است ، کارخانه تولید آلومین در آذربایجان شوروی از توف های آلونیتی شده اواخر ژوراسیک نزدیک ، زایلیک (Zaglik ) چند کیلومتری شمال باختر داش کسن ( Dashkesan ) تغذیه می شود و مقدار آلونیت سنگ ها حدود 40 درصد می باشد در دیگر جمهوری های شوری ( سابق ) بیش از 80 ذخیره دیگر وجود دارد که این انباشته ها در قزاقستان ، ارمنستان ، ازبکستان ، قرقیزستان ، تاجیکستان ـ پراکنده است .

در قاره آسیا بویژه در چین انباشته خیلی بزرگ از سنگ های واجد آلونیت در ناحیه پین یانگ فانشن ( pinyang Fanshan ) ، در ژاپن ، جنوب کره ، ترکیه و دیگر کشورها هم گزارش هایی در مورد آلونیت موجود است ولی اقتصادی بودن برخی از آنها هنوز نامشخص است . همچنین ذخایر یا منابع موجود در اسرائیل ( فلسطین اشغالی ) ، مصر ، مراکش ، تانزانیا ، نیجریه ، نیوزیلند ، و سوماترا و فیلیپین مورد بررسی های دقیق قرار نگرفته است . در کشورهای اروپایی مانند ایتالیا ، اسپانیا ، در جنوب امریکا ، جنوب مکزیک و استرالیا هم انباشته های قابل توجهی از آلونیت موجود است .

3 ـ 1 ـ چگونگی رخداد

آلونیت به صورت عدسی ها و رگچه ها در داخل کانسارهای رگه ای فلزات و نیز در داخل شکاف های سنگ های آذرین قلیائی یافت می شود ولی توده های بسیار بزرگ آن به طور معمول ،‌‌ در داخل توف ها و گدازه ها تشکیل می گردد . در ایران هم از هر دو نوع وجود دارد ولی تنها آن دسته که در اثر آلتراسیون با هر پدیده دیگر در سنگ های ولکانیکی یا توفی بوجود آمده ، از نظر حجم و وسعت شایان توجه است .

انباشته آلونیت نوع جانشینی شباهت کمی با نمونه های موجود در موزه یا توصیف های موجود در متون و نشریه های کانی شناسی دارد . بطور نمونه آلونیت در سنگهای آتشفشانی دانه ریز یا پورفیرهای دانه درشت تر ساب ولکانیک و یا در سنگ های نفوذی کم ژرفا بر اثر آلتراسیون می تواند بوجود آید. سنگ دگرسان شده اساساً از کواتزهای میکرو کریستالین ، آلونیت و مقادیر جزی هماتیت ، روتیل و آناتاز تشکیل شده است ، رسها و کانیهای سیلیسی غالباً از همراهان آلونیت در سنگ های آلتره شده می باشد . حضور فراون همین همراهان در فرایند تولید آلومین می تواند تولید اشکال نماید .

تشخیص سنگ های آلونیت دار در روی زمین کار ساده ای نیست . سنگ های ولکانیکی دگرسان شده غنی از آلونیت و کائولینیت ، سریسیت و دیگر کانی های دگرسانی خیلی مشابهند ، اما چون وزن مخصوص آلونیت ( 82/2 ) کمی بیش از وزن مخصوص کوارتز و رسها است ، بطور معمول ، حضور مقدار زیاد آلونیت در یک نمونه سنگ ولکانیک قابل تشخیص است .

آلونیت هایی که بصورت رگه ای هستند معمولاً صورتی رنگند ولی رنگ کلاً معیاری ضعیف در تشخیص سنگ های آلونیتی است . چون آلونیت در رنگهای گوناگون می تواند باشد . ( بطور معمول ، رنگارنگ یا دارای خطوط رنگینی است و یا به آهن آلوده شده است . رنگ زرد پرتقالی معمولاً نشانه حضور جاروسیت ( سولفات آهن آبدار می باشد ) .

انباشته های مختلف آلونیت اندازه های متغیری دارد چنانکه از نودول ها یا عدسی های کوچک در حد سانتی متر و تا توده های بزرگ محتوی چندین میلیون تن سنگ دگرسان شده با 30 تا 40 درصد آلونیت در تغییر است . در رگه های درون زا (hypogene ) آلونیت به طور تقریب خالص می تواند یافت گردد . Hall ( 1978 ، 1980 ) انباشته های آلونیت را در سه گروه می گنجاند :

1 ـ آلونیت رگه ای ؛ 2 ـ آلونیت گرهکی ؛ 3 ـ آلونیت جانشینی ؛

1 ـ 3 ـ 1 ـ آلونیت های رگه ای

آلونیت در رگه ها یا خیلی ریز بلور و یا نهان بلور ( Cryptocrystaline ) است که در این حالت به رنگ سفید و زرد می باشد . چنانکه آلونیت در رگه در چهره بلورهای درشت که گاه طول آن ها به 10 تا 20 میلی متر می رسد پدیدار شود ، صورتی رنگ است ( 1983 ، Hall et al ) . اگر چه در رگه های با عیار بالا ، به طور تقریب ، ‌آلونیت جانشینی قابل قبول برای بوکسیت خواهد بود ، اما کل منابع در دسترس و موجود در رگه ها کمتر از آن است که سازندة اساس ماده ای خام در صنعت باشد .

2 ـ 3 ـ 1 ـ آلونیت های گرهکی در سنگ های رسی رسوبی

آلونیت یا ناتروآلونیت گرهکی و لایه ها ور گه های کم ضخامت نامند آن از نظر جغرافیایی بسیار متداول و گسترده اند ( هال ،‌ 1978 ) و در شیل ها ، شیست های میکادار ، یا لایه های رسی یافت می شوند ، به نظر می رسد این آلونیت ها به طور دیاژنتیکی یا برون زایی ( Supergenic ) و در اثر عملکرد آب های زیرزمینی اسیدی غنی از سولفات ، در رسوبات آرژیلی سرشار از میکا یا ایلیتی بوجود آمده اند اکسیداسیون پیریت پراکنده در سنگ های رویی یا سنگ مجاور آن ، اسید لازم را فراهم می سازد ؛ پتاسیم از ایلیت یا میکا (مسکویت) موجود در رسوب میزبان آلونیت است . خلوص گرهک های آلونیتی ممکن است به خلوص آلونیت های رگه ای نزدیک باشد . ولی این رخدادهای رسوبی ، بیشتر ، محدود به لایه های کم ضخامت و ناممتدی است که بطور معمول ، با کائولین مخلوط بوده ، و توده های آن قدر بزرگی را تشکیل نمی دهد که به عنوان منبع آلومینیوم بهره برداری شوند .

3 ـ 3 ـ 1 ـ آلونیت جانشینی در سنگ های ولکانیکی و سنگ های نفوذی کم عمق

این انباشته ها ابعاد بزرگ و ذخیره های قابل ملاحظه دارند و به طریقه روباز می توانند استخراج شوند . این گروه از انباشته ها بخش عمده منابع آلونیت را در امریکا و سایر نقاط جهان تشکیل می دهند ، و به عنوان منبع اساسی هر طرح صنعتی آلومینیوم با بکارگیری آلونیت در نقش یک مادة‌ خام ، بهره برداری می شوند اگر چه این انباشته ها از نظر عیار در چنان گسترش و حجم بالای ذخیره برخوردارند که می توان به طریقه روباز آن ها را استخراج نمود . در این انباشته ها میزان پتانسیل برای تغذیة یک کارخانه آلومین با مقیاس اقتصادی برای بیست سال یعنی تا زمان مستهلک شدن کارخانه کافی است . (Hall et al, 1983)

4 ـ 1 ـ منطقه بندی انباشته های جانشینی

یکی از مشخصات انباشته های بزرگ آلونیت (آلونیت جانشینی ) حالت منطقه ای
( Zoning ) در آن ها است . زونینگ کانی شناختی مشخصه انباشته های بزرگ آلونیت نوع جانشینی در باختر ایالات متحده امریکا است . منطقه بندی یکسان یا بسیار مشابه نیز در متون زمین شناسی دیگر کشورها هم گزارش شده است .

به طور کلی چهار زون اصلی شناسایی شده است . مغزه یا پوشش سیلیسی ، کوارتز آلونیت ، آرژیلی ، پروپیلتی .