فلوتاسیون فلورین با استفاده از كلكتورهای آنیونیك

ماكلهای تداخلی مكعب‌های آن در جهت (111) بسیار زیاد است و بصورت ریز و یا درشت بلور تا متراكم و اكثر رنگی است بصورت ساقه‌ای و حتی خوشه‌ای نیز تشكیل می‌شود

فلوتاسیون فلورین با استفاده از كلكتورهای آنیونیك

«فهرست مطالب»

فلوتاسیون فلوئورین با استفاده از كلكتورهای آنیونیك

عنوان                                                                                                                          صفحه

چكیده                                                                                                                                      1

مقدمه                                                                                                                                       3

فصل اول: فلوئورین

1-1- مقدمه                                                                                                   5

1-2- مشخصات عمومی و كلی فلورین                                                                           10

1-2-1- مشخصات عمومی فلورین                                                             10

1-2-2- مشخصات كلی فلورین                                                                           12

1-3- زمین شناسی فلورین                                                                                18

          1-3-1- انواع كانسارهای فلورین                                                                        18

          1-3-2- زمین شناسی و پراكندگی كانه در ایران                                                     21

          1-3-3- شرایط تشكیل وژنز فلورین                                                           25

          1-3-4- مطالعات اكتشافی                                                                        28

1-4- روش های اكتشاف و استخراج و فرآوری فلورین                                                     31

          1-4-1- روش های عمده اكتشاف فلورین                                                              31

1-5- بررسی وضعیت فلورین در جهان                                                                          36

          1-5-1- كشورهای عمده تولید كننده فلورین                                                 36

          1-5-2- میزان صادرات فلورین در جهان                                                              37

1-6- بیولوژی و تاثیرات زیست محیطی فلوئورین                                                             40

1-7- صنایع مصرف كننده فلوئورین در جهان                                                                 40

 

فصل دوم: فرآوری فلوئورین با روش فلوتاسیون

2-1- مقدمه                                                                                                   43

2-2- عملیات آزمایشی                                                                                               45

2-2-1- نمونه سنگ معدن                                                                       45

2-2-2- معرفها (مواد شیمیایی مورد مصرف)                                                        46

2-2-2-1-Gj                                                                                       46

2-2-2-2- سولفات مس نمكی                                                                   47

2-2-2-3- سایر معرفها                                                                          48

2-2-3- فلوشیت فلوتاسیون                                                                     48

2-3- نتایج و بحثها                                                                                          50

 

فصل سوم: رفتار پیچیده اسید چرب در فلوتاسیون فلورین

3-1- مقدمه                                                                                                   57

3-2- مواد و روشها                                                                                         58

3-3- نتایج آزمایشات                                                                                       61

3-3-1- محلولهای اسید پالمتیك مایع                                                                   61

3-3-2- بالقوگی زتای – zeta رسوبات پالمیتات                                                     64

3-3-3- تاثیر اسید پالمیتیك روی بالقوگی زتای فلوئورین                                          66

3-3-4- جذب سطحی پالمیتات در فلوئوریت                                                 69

3-3-5- نوعهای پالمیتات و زاویه تماس فلوئوریت                                                   70

3-3-6- شناوری فلوئوریت با وصول كننده پالمیتات                                                72

 

 

فصل چهارم: فلوتاسیون فلوئورین با عیار بالا در فلوتاسیون ستونی

4-1- مقدمه                                                                                                   77

4-2- مواد و روشها                                                                                         78

4-2-1- ماده معدنی                                                                               78

4-3- نتایج و بحث                                                                                           83

 

فصل پنجم: تأثیر دی اولئات كلسیم بر روی سطح كلسیم و فلوئورین

5-1- مقدمه                                                                                                   90

5-2- آزمایشات                                                                                                        95

5-2-1- اندازه گیری نیروی فعل و انفعالی توسط میكروسكوپ اتمی (AFM)                95

5-2-2- محاسبه عددی از طریق شبیه سازی دینامیك مولكولی                                  97

5-3- نتایج و بحث                                                                                           103

5-3-1- نیروهای فعل و انفعالی میان سطحی اندازه گیری شده توسط میكروسكوپ اتمی (AFM)   103

5-3-2- آنالیز نیروهای فعل و انفعالی با استفاده از نظریه های: DLVO  و DLVO ارتقاء یافته           104

5-3-3- ساختار میان سطحی آب در سطوح كلسیت و فلوئوریت                                 110

5-3-4- بحث و نتیجه گیری                                                                     114

 

فصل ششم: بهبود فلوتاسیون فلورین با استفاده از پروسه پراكندگی ذرات

6-1- مقدمه                                                                                                   118

6-2- فرایند آزمایشی                                                                                       120

6-2-1- مواد                                                                                        120

6-2-2- روشهای آزمایشی                                                                      121

6-2-2-1- آنالیز دانه سنجی                                                           121

6-2-2-2- آنالیز دیدن از طریق میكروسكوپ الكترونیكی (S6M)                     122

6-2-2-3- تست فلوتاسیون                                                            122

6-3- نتایج و بحثها                                                                                          123

 

فصل هفتم: نتایج و پیشنهادات

نتایج و پیشنهادات                                                                                            135

منابع مورد استفاده                                                                                                               138

 

چكیده:

فلوئوریت (CaF₂) یك ماده فلورینی مهمی می باشد كه بیشتر جهت تولید اسید هیدروفلوئوریك و در صنعت فولاد بكار می رود در این بخش خلاصه مطالبی در مورد روشهای فلوتاسیون فلوئورین، نفتنات سدیم، تأثیر دی اولئات كلسیم بر روی سطح كلسیم و فلوئورین، و رفتار شناور گونه عنصر فلورایت [دارای اسید چرب] ارائه می شود در استخراج فلوئورین از سنگ آهن در چین از نفتنات سدیم غنی شده بعنوان عامل وصولی و سولفات مس نمكی مس بعنوان كندساز مواد معدنی فسفاتی مورد مطالعه قرار می گیرد اسید پالمتیك [یك وصول كننده تركیب كربوكسیلات] و نمكهای پالمیتات كلسیم و اثر آنها را روی رفتار شناورگونه فلوئوریت را دقیقاً تشریح می نماید برای بررسی تأثیر دی اولئات كلسیم بر روی سطح كلسیم و فلوئورین باید نیروهای كششی متقابل كلكتورها با سطوح كلسیت و فلوئوریت مورد استفاده می باشد نیروهای جاذب AFM بین دی اولئات كلسیم كروی و سطح فلوئوریت بسیار قوی می باشد نیروی دافعه AFM بین دی اولئات كلسیم كروی و سطوح فلوئوریت همگون با روند پیش بینی DVLO نمی باشد. فعل و انفعالات عاری از DVLO اینطور در نظر است كه توسط ساختارهای آبی میان سطحی مختلفی در فلوئوریت – واسطه های كلسیت – آب همانطور كه توسط آزمایشات محاسبه عددی با استفاده شبیه سازی پویای مولكولی آشكار گردیده است توجیه می شود در مورد فلوتاسیون فلوئورین در یك ستون كوتاه با استفاده از یك ستون كوتاه [ناحیه جمع آوری كننده خارج و حدود 8 متر] طول دارد و تحت گرایش منفی شدت جریان مواد زائد كمتر از جریان تغذیه می باشد و بدون استفاده از آب شستشو ارائه می نماید در مورد فلوتاسیون فلوئورین با استفاده از پروسه پراكندگی ذرات با بكارگیری عامل CMC بعنوان تجزیه كننده توانسته است بصورت مؤثری در ارتقاء كار فلوتاسیون فلوئوریت تأثیرگذار باشد و باعث افزایش كیفی فلوئوریت از 72% به 5/78% در همان گرید تغلیظی 98% CaF₂ می گردد.

مقدمه:

فرآوری مواد معدنی یكی از مهمترین بخشهای صنعت معدنكاری و در واقع بوسیله آن مواد خام وارد چرخه صنعت شده و در بخشهای گوناگون بعنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می گیرد نظر به اهمیت فرآوری و علاقمندی به بخش فرآوری این موضوع مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

 فصل اول

معرفی فلوئورین

  

فصل اول كلیات:

1-1- مقدمه

این كانی به فرمول CaF₂ بلورهای بسیار درشت و غالبا مكعبی دارد و گاهی تركیب این فرم با سطوح اكتائدری و همچنین سطوح دود كائدر و رمبوئیدال و تتراهگزائدر (310) و سایر فرمها دیده می‌شود.

به ندرت بصورت اكتائدر و یا دود كائدر رمبوئیدال ساده تشكیل می‌شود. نوع پوشش بلور سنگی به حرارت تشكیل آن دارد، مثلا فرم اكتائدری آن از منشاء پنوماتولیتیك است.

ماكلهای تداخلی مكعب‌های آن در جهت (111) بسیار زیاد است و بصورت ریز و یا درشت بلور تا متراكم و اكثر رنگی است. بصورت ساقه‌ای و حتی خوشه‌ای نیز تشكیل می‌شود.

رخ آن در جهت (111)، سختی آن 4 و وزن مخصوص آن 1/3 تا 2/3 و ضریب انكسار آن 434/1 است. دارای جلای شیشه‌ای، بی‌رنگ شفاف تاملون و كدر است. رنگ آن مخصوصاً در فلورین‌‌های تیره رنگ شاید مربوط به تشعشعات رادیو اكتیو باشد.

نمونه‌های تیره ‌رنگ آن یك نوع فلوئورسانس قوی نشان می‌دهند. در مقابل نور وارده به رنگ آبی و در نوری كه از آنها می‌گذرد به رنگ سبز دیده می‌شود. بعد از گرم كردن غالبا فسفر سانس نشان می‌دهد. این كانی هادی الكتریسته و درجه ذوب آن 1402 درجه است. با اسید سولفوریك تولید HF می‌كند. فلورین بدبو، به نوعی فلورین تیره رنگ اطلاق می‌شود كه در اثر ضربه، بوی مخصوص فلوئور از آن استشمام می‌شود. این كانی مانند سایر فلورین‌ها غالباً با مقدار بسیار كمی از كانیهای اورانیوم همراه است.

فلورین كانی بسیار فراوان است. بصورت فرعی در سنگهای درونی اسید و در فضاهای غده‌ای آنها و به طور فراوان در گماتیت‌ها و سنگهای دگرگونی مجاورتی و همراه سولفیدها دیده می‌شوند. قسمتی از این رگه‌ها غالبا از فلورین خالص تشكیل می‌شود و به صورت بلورهای منظم بی‌رنگ یا رنگی، گاهی بصورت كانی اشباعی هیدروترمال در ماسه سنگها تشكیل می‌‌گردد. مصرف فلورین 80 درصد بصورت ماده فلوئوردار در صنایع تهیه مواد مختلف (اسید فلوئوریدریك و سایر تركیبات فلوئور) اهمیت دارد. فلورین‌های بیرنگ در صنایع اپتیك برای تهیه منشورها و عدسی‌ها به كار برده می‌شود. فلورین از نظر ساختن عدسی‌های شیئی اهمیت خاصی دارد.

به مقدار زیاد و با خلوص بالا یافت می‌شود.

اسید سولفوریك 98 درصد از دیگر مواد مورد نیاز است كه آن هم به راحتی قابل دسترسی است.

همانطور كه از موارد فوق برداشت می‌شود اجرای طرح تولید كریولیت منوط به تولید AlF₃ و NaF است كه هر دو بستگی به تولید HF دارند.

عنصر فلورین در كانی آپاتیت و به میزان بسیار كم در آمفیبول، میكا، اسفن و پیروكسن وجود دارد.

كانی اصلی فلورین ، فلوئوریت با فرمول شیمیایی CaF₂ می باشد . به رنگ های زرد ، سبز ، آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی تا ارغوانی بوده و در سیستم کوبیک متبلور می شود . وزن مخصوص این کانی 18/3 و سختی آن 4 می باشد . این کانی معمولاً فضای خالی بین سایر کانی ها را پر کرده و در طبیعت به صورت رگه ای مشاهده می شود و همراه با کانی های کلسیت - کوارتز - باریت- سلستین و سولفید های گوناگون همراه است . فلوئوریت در صورت خالص بودن 7/48 % فلوئور و 3/51 % کلسیم دارد.

دیگر كانی‌هایی فلوئور كه كمتر رایج هستند، عبارتند از:

•كریولیت (Na₃AlF₆)

•اسلایت (MgF₂)
•توپاز
•ویلیومیت
•باستناسیت
•فلوئورآپاتیت

 فلورین از 1/51 درصد كلسیم و 9/48 درصد فلوئور تشكیل شده است. سختی این كانی 4 و وزن مخصوص آن 2/3 – 3 می‌باشد. جلای آن شیشه‌ای و به رنگهای مختلف، بی‌رنگ، زرد، سبز، آبی، بنفش، قرمز و قهوه‌ای دیده می‌شود. ناخالصی‌هایی در فلورین به صورت گاز، مایع و جامد وجود دارد كه شامل آب، مواد نفتی، پیریت، ماركاسیت، كالكوپیریت و سایر سولفیدهای فلزی می‌باشد. سریوم و ایتریوم نیز به مقدار كم در بعضی از كانسارها، فلورین را همراهی می‌‌كند. در فلورین‌های تجارتی ناخالصی‌ها بیشتر كلسیت، كوارتز، باریتین، سلستین و سولفیدهای مختلفی است كه به شكل كانیهای گانگ ظاهر می‌شوند.

علت كمیابی فلوئور به شكل آزاد میل تركیبی شدید آن با سایر عناصر است. در حال حاضر فلورین مهمترین منبع تأمین كننده فلوئور در جهان است ولی در سنگهای فسفاته نیز مقدار زیادی فلوئور وجود دارد كه می‌تواند به عنوان یكی از منابع تولید كننده فلوئور در آینده به حساب آید.

امروزه فلورین در تهیه اسید فلوریدریك و مشتقات آن و همچنین در صنایع فولاد، سرامیك، ریخته‌گری، تهیه فروآلیاژها و ... معرفی می‌گردد. اسید فلوئوریدریك در تهیه كریولیت مصنوعی كاربرد وسیعی دارد. اسید فلوئوریدریك به عنوان كاتالیست در تهیه سوختهای اكتان بالا، خورنده و صیقل دهنده شیشه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فلورین موجود در خاك ، بیشتر از سنگ های مادر تأمین می شود ولیکن فعالیت های آتشفشانی در یك منطقه نیز موجب افزایش این عنصر در خاك می شوند.

عادی ترین شكل این عنصر در آب در pH پایین تر از 5/3 به صورت فلورین آزاد است. در صورتی كه میزان بالایی از یون كلسیم در آب ها وجود نداشته باشد، تمركز فلورین در آب بالا خواهد بود. این مسئله به دلیل میل تركیبی زیاد فلورین با كلسیم و تشكیل فلورایت در محیط است.