سیلیس زدایی از کانسارهای بوکسیت دار
چکیده :
سـیلیکات هـای آلـومینیوم دار مـانند پـیـروفیلیـت ، ایـلـیت ، کـائـولیـنیت و کـلریـت جزو کـانی هـای نـاخـالصی هـستـنـد کـه در بـوکـسـیت دیـاسـپوردار وجـود دارنـد که این اهمیت جـداسـازی کـانی هـای سـیلیکـاته را در مـرحـله ابـتـدایـی بـرای بـالا بـردن نـسـبت حـجمی Al2O3 / SiO2 از بـوکسیت دیـاسپوردار نـمـایان مـی سـازد . زمـانـی کـه نـمـونـه را بـه چـهار قـسمت تقـسیم کـرده و ¼ نـمک آمـونیوم DTAL را انتخاب می کنیم این نمونه انـتخاب شـده تـأثیر سـیلیکات هـا را در فـلوتاسـیون بـه خـوبـی بـه مـا نـشـان مـی دهـنـد . این انتخاب ¼ کـه بـه صـورت خـشک با استفاده از Na2CO3 با pH متعادل و منظم کـامل مـی شـود و ابـعـاد دانـه هـای گـل کـه بـا نـسـبت حـجـمـی 1.60= Al2O3 / SiO2 جداسازی می شوند کمتر از 0.010 میلیمتر می باشد . آزمایشات X-ray بر روی مواد اولـیـه و مـحـصـولـات فـلـوتـاسـیـون نـشان مـی دهـد کـه ایـلـیت بسیار مـشکـلتـر از سـایر بـوکسیت هـای دیـاسـپوردار هـمانند پـیروفیلیت ، کائـولینیت و کـلریت جداسازی می شود . آزمـایـش هـای فـلـوتـاسـیـون بـا چـرخـه هـای بـسـتـه بـه مـا نـشـان مـی دهـنـد کـه عوامل مـزاحـم فـلـوتـاسـیـون بـرای سـیـلـیـس زدایـی بـا یـک بـرنـامـه مـنـظـم قـابـل اجـرا اســت ( MIBC ، SFL ، DTAL ) و نــتــیــجــه آن بــدســت آمـدن کـنـسـانـتـره بـوکـسـیـت ( A / S > 10 , Al2O3 ( RGP ) > 0.86 ) و تـولیدات اقـتصادی بـا تـکـنـولـوژی ابـتـدایی می باشد .
رفـتار مکانیکی – شیمیایی بوکسیت به همراه آهک در زمان پروسسینگ مورد مطالعه هر چه بیشتر قـرار گـرفته اسـت . از جمله موارد قابل توجهی که در زمان آسیاب بوکسیت و مـخلوط آهـک مـنجر بـه آسـیب جـدی بـه دستگاه آسیاب کننده می شود ، و جود آهن در درون ساختار سطوح تشکیل دهنده در اسلاری بـوکسیت – آهـک می باشد که می تواند به بـیش از 9 درصد ترکیب CaO نیز برسد . بیش از 90 درصد کوارتزهای محتوی درون بـوکسیت را مـی تـوان بـوسـیله فـعـل و انـفعـالات هـیدروگـارنـت بـازداشت نمود . ترکیبات هـیدروگارنـت بـطور پـایدار در طـول مـراحل استحصال آلومینا با درجه حرارت بسیار زیاد موجود بوده و در نهایت 30 درصد از تـرکیبات آنهـا به داخل ترکیبات سود سوزآور تبدیل می شوند . استحصال آلومینا تأثیر زیادی را از رفتار مکـانیکی – شـیمیایـی پـروسـسیـنگ مورد استفاده ، نخواهد برد .
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
فصل اول
کلیات....................................................................................................1
فصل دوم ( بوکسیت و آلومینا )
2-1- مقدمه ..........................................................................................4
2-2- قوانین و برنامه های دولتی ...............................................................8
2-3- تولیدات ........................................................................................9
2-3-1- بوکسیت ................................................................................9
2-3-2- آلومینا ..................................................................................9
2-4- مصرف ......................................................................................10
2-4-1- بوکسیت ..............................................................................10
2-4-2- آلومینا ................................................................................12
2-5- قیمت .........................................................................................13
2-6- تجارت .......................................................................................15
2-7- باز بینی جهانی ............................................................................18
2-7-1- ترکیب صنایع ........................................................................20
2-7-2- استرالیا ...............................................................................20
2-7-3- برزیل .................................................................................22
2-7-4- آلمان ..................................................................................23
2-7-5- هند ....................................................................................23
2-7-6- ایران ..................................................................................24
2-7-7-ایرلند ...................................................................................24
2-7-8- جامائیکا ..............................................................................25
2-7-9- روسیه ................................................................................26
2-7-10- سوریه ..............................................................................28
2-7-11- جزایر بریتانیا .....................................................................29
2-7-12- ویتنام ...............................................................................29
2-8- چشم انداز ...................................................................................30
فصل سوم ( جداسازی بوکسیت های دیاسپوردار از سیلیکات ها با روش فلوتاسیون )
3-1- مقدمه ........................................................................................31
3-2- آزمایشگاهی ................................................................................33
3-2-1- مواد ...................................................................................33
3-2-2- آزمایش های فلوتاسیون ..........................................................34
3-3- نتایج حاصله ...............................................................................36
3-3-1- تست های فلوتاسیون با استفاده از کلکتورهای کاتیونی ................36
3-3-2- تأثیر گل بر عوامل مزاحم فلوتاسیون ..........................................39
3-3-3- سـیـلـیـس زدایـی مواد مـزاحـم فـلـوتـاسـیـون بـرای بـوکسیت های دیاسپور دار متفاوت .....................................................................................40
3-3-4- آزمایش X-ray بر روی خاک محصولات فلوتاسیون ...................41
فصل چهارم ( بررسی رفتارهای فلوتاسیون بوکسیت حاوی مواد سیلیکاته و آهک )
4-1- مقدمه ........................................................................................44
4-2- پردازش تجربیات کسب شده ............................................................48
4-3- نتیجه گیری و پیشنهاد ...................................................................51
فصل پنجم
نتیجه گیری .........................................................................................57
منابع و مأخذ ..............................................................................................59
منابع اینترنتی .............................................................................................69
فصل اول :
کـــــــلـــــــیـــــــات
قـبل از ایـن کـه در مـورد دیـاسپور بـحث وبـررسی نـمایـیم در مـورد گـروه هیدروکسیدها که دیاسپور از کانی های این گروه است صحبت می نماییم .
در این گروه از کانیـها یون (OH)- یا اصطلاحاً هیدروکسیل در شبکه اتمی قرار دارد . وجود یون هیدروکسیل بـاعـث تضعیف قدرت اتصال بین اتمها می شود . مهمترین کانی های این گروه عبارتند از :
بـروسـیـت ( Brucite ) ، گـوتـیت ( Geothite ) ، دیـاسـپـور ( Diaspore ) ، بوکسیت ( Bauxite ) ، لـپیدوکروزیت (Lepidocrocite ) ، منگنیت ( Manganite ) ، گروتیت ( Groutite ) ، اسـتـیانریت ( Stainierite ) ، کـالکوپانیت ( Chalcopanite ) هستـند کـه مـورد بحث این پروژه کانی دیاسپور و فرآوری آن از کانـی هـای دیاسپوردار می باشد .
در ایـنجا ابتدا در مورد کانی دیاسپور صحبحت می کنیم ، زیرا بوکسیت معمولاً همراه این کانی تشکیل می شود و برای فرآوری بوکسیت حتماً باید از خواص دیاسپور آگـاهـی داشـتـه باشیم .
نـام دیـاسـپـور از کـلمـه یـونـانی diaspora یـعـنی پـراکـنـدگـی اخـذ شـده اسـت . کـانی
دیـاسـپور بـه فـرمـول شـیمـیـایـی ALOH در سـیـسـتـم ارتـورمـبـیـک متبلور می شود و a=4A° ،° b=9.40 A ، c=2.84A° اسـت . دیـاسـپور از نــظـر شـیمیایی شامل 15.01 درصـد آب ، 84.99 درصـد Al2O3 و انکـلوزیـون کـرانـدوم و مـنـیـزیم و آهن می باشد . سـخـتی ایـن کـانی حـداقل 6.5 و حداکثر 7 می باشد و چگالی آن حداقل 3.3 و حداکثر 3.5 است .
رنگ کـانی دیـاسـپور سـفـید ، زرد ، قـرمـز ، بـنـفش ، خـاکستری و گاهی متمایل به سبز اسـت . در یک سـطـح کـلـیواژ عالـی دارد . رخ آن بـسـیار خوب و مطابق با سطح ( 010 ) مـی باشد . جـلای آن شـیشـه ای و صدفی است ولی جلای کانی در سطح کلیواژ چرب است . شکستگی آن صـدفی و از نـظر شـفافیت شـفاف تا نیمه شفاف است و ضریب شکست نوری آن 1.72 است .
کانی هـای دیـاسـپور بـه صـورت بـلورهای کـوچک آگـرگـات فلزی و تابولار و به صورت توده ای یافت می شوند . از نظر خواص شیمیایی می توان گفت که در شعله ذوب می شود . از نـظر سـختی و وزن مـخـصوص بـا کـانی هـای مـشابـه اشـتـباه گـرفته مـی شود . از لحاظ کـانی شنـاسـی بـا ژیـبسیت مـشـابه اسـت و پـاراژنـز آن کـلسیت ، سیانیت و کرندون است و دیاسپور مـعـمولاً در شـیست هـای کـلـریتی و دولومیتی همراه کراندوم دیده می شود . شکل بلورها اغلب پهن و کوتاه – شیار دار – ماکله است .
منـشأء تـشکیل دیاسپور دگرگونی و دگرگونـی مـجـاورتـی اسـت و در صنایع تصفیه و در مواد نسوز و کانسار آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد .
ایـن کـانی در اتـریش ، نـروژ ، روسـیه ، چکـسلواکی ، سوئیس و یونان در حد اقتصادی یافت شده است و محل پیدایش این کانی آمریکا می باشد .
حال با بوکسیت کـه هـمان کـانی مـورد نـظر مـا در ایـن پـروژه مـی باشد کمی بیشتر آشنا می شویم .
کـانی بـوکسیت از مـخلوط ایـزومورف چنـد کـانی دیـاسپور ، گـیبسیت و بـوهمـیت تشکیل می شود .
بنابـراین فـرمول شـیمیایی بـسیار پـیچیده ای دارد . سختی آن 3- 1 و وزن مخصوص آن 2.55- 2 است . رنگ سفید ، خاکسـتری ، زرد و گـاهی قرمز است . رنگ عمومی آن مانند رنگ گچ است . جلای آن مات است .
تـرکیب اصلی بوکسیت اکسیدهای آلومینیوم آبدار است . در بعضی مواقع فرمول شیمیایی بوکسیت به گیبسیت نزدیک تر است . چـون بـوکسیت از مجموع چند کانی تشکیل شده است باید به آن سنگ گفته شود .
شـرایط تـشکیل بـوکسیت حـرارت کـم و رطـوبت زیـاد اسـت . بـوکسیت هـا عموماً منشأء سـوپرژن دارنـد . بـوکسیت مـمکن اسـت از تخـریب سـنگ های آهکی حاوی رس ها تشکیل شود .
بـوکـسیت مـهمترین کـانی بـرای تهـیه آلـومـیـنـیوم اسـت . در ایـران در نـاحـیـه زنجـان و کـردستان ذخـایر کـمی از بـوکـسیت وجـود دارد بـنابرایـن در ایران اجباراً از زاج سفید برای تهـیه آلـومینیوم اسـتفاده مـی شـود . در آمـریکا ، ترکیه ، استرالیا ، فرانسه ، روسیه ذخایر
ارزشمندی از بوکسیت یافت شده است .
فصل دوم :
بوکسیت و آلومینا
2-1- مقدمه :
بـوکسیت به صورت طبیعی بوجود می آید و در ابتدای کار مواد فشرده همگن با یک یا چـندین نـوع از کـانی هـای هـیدروکـسید آلـومینیوم ترکیب شده و در نهایت ترکیباتی نظیر اکـسید ســیلـیس ( SiO2 ) و اکـسـیـد آهـن ( Fe2O3 ) و اکـسـید تـیـتانـیـوم ( TiO2 ) و آلـومـینوسـیلیکات و دیگـر نـاخالصی هـای قـابل شـناسایی را مـی توان در داخل بوکسیت مـشاهده نمود . کانی های هیدروکسید آلومینیوم بصورت عرفی با نسبت های گوناگون به غـیر از بـوکسیت در گـیبسیت بـا تـرکیب [ Al(OH)3 ] و پلی مرف ها مانند بوهمیت و دیاسپور [ AlO ( OH ) ] یافت می شود .
بـوکسیت بـصورت کـلی از لحـاظ طبقه بندی صورت گرفته جزو کانی های اقتصادی یا تجاری قرار می گیرد کـه ایـن مـوضوع بـه خـاطر خواصی نظیر سایش ، سیمانه بودن ، شـیمیایی ، مـتالورژی و تـصفیه ای آن مـی باشد . کـلیه بـوکسیت هـای معدنی به صورت کـلی از 85 درصـد آلـومینا ( Al2O3 ) کـه منجر به تولید فلز آلومینیوم می گردند تشکیل شـده اسـت و 10 درصـد مـابقی آن را بفرم های مختلف دیگر برای آلومینای ویژه که در غیر فلزات استفاده می شود ، بکار می گیرند . 5 درصد مابقی این مقدار بصورت مستقیم برای تولید بوکسیت بدون خاصیت متالورژی مورد استفاده قرار می گیرند . اکثر بوکسیت
هـای تـولید شـده در جـهان مـورد اسـتفاده قـرار مـی گیرد کـه در ایـن راسـتا اصـلی ترین خـوراک پـروسه بـایر بـرای تـولید آلـومـینیوم در دنـیا ، هـمین بـوکـسـیـت هـای تـولـیـدی مـی بـاشند . اغـلب آلـومینای تـولیدی از طـریق پـروسه تصفیه که در اثر ذوب می باشد ، بـدست مـی آید کـه ایـن مـوضوع از طـریق پـروسه Hall – Heroult بـرای تولید فلز آلومینیوم از طریق کاهش الکتریسیته در ترکیب طبیعی ( Na AlF6 ) میسر می گردد .
تـعیین عـیار غیر متالورژیکی بوکسیت بسیار سخت تر از بوکسیت مورد استفاده برای تـولید آلـومینا بـه عـنوان اصلی ترین نیاز پروسسینگ و همچنین خصوصیات ویژه مورد نـیاز بـرای تـولیدات تـجاری نهـایی مـی باشد . تـرکیبات شیمیایی طبیعی است که از لحاظ عـیار فـلزی قـابل تـوجه بـوده و از طـریق پـالایـش ایـن سنگ معدن ها می توان بصورت مـستقیم خوراک تولیدات محصولات مورد نظرمان را بدست بیاوریم . در این میان اشکال مـورد نـظر در جـهت بـوکسیت هـای تـولیدی بـدون روش مـتالوژیکی می تواند پایان این صـنعت را بـه ارمـغان آورد کـه ایـن مـوضوع بـا نـسبت هـای مختلف برای بکارگیری در صـنایع سـیمان بـوجود آمده است . علاوه بر این ، ترکیبات آلومینیوم از لحاظ شیمیایی و صنایع فولاد به عنوان اصـلی تـرین مصرف کننده های بوکسیت در میزان قابل توجهی به حساب می آیند .
22 کـشور دارای مـعادن بـوکسیت در دنـیا بـه عنوان تولید کننده به حساب می آیند که مجموع تولیدات جهانی در سال 2002 به نسبت 2001 به میزان 5 درصد افزایش یافته اسـت . اسـترالیا ، بـرزیل ، گـینه و جامایکا بیشترین تولید بوکسیت را در سال 2002 به
خـود اخـتصاص داده اند . اصلی ترین منابع مربوط به بوکسیت ها به موادی باز می گردد که دارای عیار غیر مـتالورژیکی بـاشند و از جمله کشورهایی که دارای این ذخایر هستند مـی توان بـه اسـترالیا ، چـین ، یـونان ، گـینه ، گـوان و ایـتالیا اشـاره کـرد کـه از ذخـایر بـوکسیت ساینده تشکیل گردیده اند . از جمله کشورهایی که از عیار بسیار بالای بوکسیت تـشکیل گـردیده انـد مـی توان به برزیل ، چین و گوان اشاره نمود . مجموع ذخایر جهانی گـزارش شـده از بـوکسیت مـی تواند تـقاضای مـربوط بـه تـولید آلـومینیوم را در قرن 21 پـوشش دهـد بـگونه ای کـه نـیازها را مرتفع نماید