روشهای فرآوری كانیآلونیت براساس استحصال آلومینیوم
از قرون و اعصار گذشته بشر در پی دستیابی به امكانات و ابزارهای توسعه تلاشهای فراوانی را در راه كشف مجهولات وتازهها انجام داده است بیشك فلز درعصر حاضر به عنوان زیر ساخت توسعه و فناوری همواره مورد توجه بوده و كشورهای پیشرفتة جهان با علم به این نكته سعی فراوانی را در راه كشف وتوسعة ذخایر و منابع فلزی خود انجام داده و هم اكنون نیز علاوه بر استفادة |
دسته بندی | فنی و مهندسی |
فرمت فایل | doc |
حجم فایل | 149 کیلو بایت |
تعداد صفحات فایل | 85 |
بدیهی است با توجه به بودن ذخایر و معادن قابل استحصال كشورها 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 كم عیار و همچنین استحصال آن بخشی از كانیهایی كه از لحاظ متالوژیكی و كانهآرایی مشكلزا می باشند ضروری به نظر میرسد.
لذا در عصر حاضر تمام توجهات به سمت مواد و كانیهایی است كه تاكنون مورد توجه نبوده و یا به دلیل مشكلات 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 كانی بوكسیت میباشد.
هماكنون مهمترین و بهترین گزینه برای تأمین آلومینیوم بعد از بوكسیت، آلونیت میباشد. كانیهای دیگری نیز جهت تولید آلومینیوم مورد توجه قرار دارند كه از آن جمله میتوان به آنورتوزیت – نفلین- رسها و شیل اشاره كرد.
سمیناری كه در حال مطالعه میفرمایید بحث در مورد روشهای موجود فرآوری كانی آلونیت در گذشته و حال میباشد كه همراه با بحث در مورد رفتارهای اختصاصی كانی آلونیت در شرایط مختلف شیمیایی و حرارتی و مطالعه دقیق خواص این كانی در محیطهای اسیدی و قلیایی میباشد.
همچنین كاربردهای مختلف آلونیت به غیر از تولید آلومینا مانند استفاده به عنوان منعقد كننده ( كواگولان) و ( فلوگولانت) در بحث تصفیه آب (Water Treatment ) و داروسازی مورد بحث قرار گرفته است.
بحث در مورد مشكلات محیط زیستی و مشكلات موجود فرآوری این كانی نیز از جمله مطالعات انجام گرفته در این سمینار میباشد. در پایان لازم میدانم از استاد راهنمای درس سمینار جناب آقای دكتر محمدمهدی سالاریراد و همچنین كمكها و راهنماییهای استاد درس سمینار جناب آقای مهندس یاوری كمال تشكر را بنمایم.
در آخر امید است با تلاش و كوشش شبانهروزی متخصّصین و كارشناسان صنعت و معدن وابستگی عظیم درآمد كشور به نفت به مرور زمان كم شده و ما نیز همچون سایر كشورها در حفظ ذخایر و منابع ملّی خود برای آیندگان كوشاتر باشیم.
سهند اندرزی گرگری
زمین شناسی و پراكندگی 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 بكارگیری آلونیت در ایران تاریخ دقیقی در دسترس نیست اما تردیدی نیست كه سابقه طولانی داشته و چه بسا ایرانیان از پیش از قرن پانزدهم آن را مورد استفاده قرار می دهند از اوایل قرن حاضر از بوكسیت و رس هم تا حدودی برای بدست آوردن زاج و سولفات آلومینیوم استفاده می شود . آلونیت در طول اولین جنگ جهانی نقشی استراتژیك و حساس در استرالیا و ایالات متحده امریكا در تهیه كود سولفات پتاسیم ایفا كرده است . ( ( Hall et al, 1983
1 ـ 1 ـ تركیب شیمیایی و برخی خصوصیات كانی شناسی آلونیت
آلونیت خالص از نظر تئوری با فرمول دارای كه 05/13 ، درصد 37/11 درصد ، 92/36 درصد و 66/38 درصد می باشد آنالیز بعضی از بلورها ممكن است مشابه تركیب فوق باشد اما آلونیت طبیعی مقداری سدیم دارد كه جانشین پتاسیم شده است. و در صورتیكه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم معادل یك یا بزرگتر از یك باشد كانی را ناترو آلونیت گویند. چنانچه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم بزرگتر از 1:3 می باشد ممكن است به آن آلونیت سدیك 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 متراكم یافت می شود . سختی كانی خالص آن 5/3 تا 4 درمقیاس موس و وزن مخصوص آن بین 6/2 تا 8/2متغیر است . رنگ این كانی با توجه به ناخالصی های همراه آن نیز متغیر است چنانكه در رنگهای سفید ، خاكستری ، صورتی ، متمایل به زرد و قهوه ای و حتی بنفش مشاهده می شود .
2 ـ1 ـ موارد استفاده و پراكندگی آلونیت در جهان
در برخی كشورها آلونیت جهت تولید آلومین مورد استفاده قرار می گیرد ، چنانكه در آذربایجان شوروی ( سابق ) كارخانه ای با ظرفیت تولید تقریباً 200 تن در روز آلومین برپاست كه از آلونیت ، آلومین استخراج می شود ، از آنجا كه آلومین منبع با ارزشی برای آلومینیوم است ، آلونیت را می توان كانسار آلومینیوم بشمار آورد . كود از محصولات فرعی آلونیت است در ایران آلونیت از قدیم و بطور سنتی در تولید زاج مصرف می شده است كه بكار رنگرزی و تصفیه خانه های آب و نفت می آید .
آلونیت در بسیاری از كشورها وجود دارد البته باید در نظر داشت كه انباشته های بزرگ و غنی از آلونیت كه برای تاسیس كارخانه تولید آلومین یا كود مناسب باشد ، به طور نسبی ، كم است .
در دهه اخیر انباشته های بزرگی از آلونیت در برخی از ایالات باختری آمریكا كشف شده كه مهمترین آن ها در جنوب باختر یوتا است ، ولی انباشته های آریزونا و كلرادو هم شایان توجه اند ، در نوادا و نیومكزیكو و به احتمال در مكزیك هم پتانسیل یا كانسارهایی 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 ، كارخانه تولید آلومین در آذربایجان شوروی از توف های آلونیتی شده اواخر ژوراسیك نزدیك ، زایلیك (Zaglik ) چند كیلومتری شمال باختر داش كسن ( 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 كه این انباشته ها در قزاقستان ، ارمنستان ، ازبكستان ، قرقیزستان ، تاجیكستان ـ پراكنده 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 كره ، تركیه و دیگر كشورها 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 ، مراكش ، تانزانیا ، نیجریه ، نیوزیلند ، و سوماترا و فیلیپین مورد بررسی های دقیق قرار نگرفته است . در كشورهای اروپایی مانند ایتالیا ، اسپانیا ، در جنوب امریكا ، جنوب مكزیك 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 كانسارهای رگه ای فلزات و نیز در داخل شكاف های سنگ های آذرین قلیائی یافت می شود ولی توده های بسیار بزرگ آن به طور معمول ، در داخل توف ها و گدازه ها تشكیل می گردد . در ایران هم از هر دو نوع وجود دارد ولی تنها آن دسته كه در اثر آلتراسیون با هر پدیده دیگر در سنگ های ولكانیكی یا توفی بوجود آمده ، از نظر حجم و وسعت شایان توجه است .
انباشته آلونیت نوع جانشینی شباهت كمی با نمونه های موجود در موزه یا توصیف های موجود در متون و نشریه های كانی شناسی دارد . بطور نمونه آلونیت در سنگهای آتشفشانی دانه ریز یا پورفیرهای دانه درشت تر ساب ولكانیك و یا در سنگ های نفوذی كم ژرفا بر اثر آلتراسیون می تواند بوجود آید. سنگ دگرسان شده اساساً از كواتزهای میكرو كریستالین ، آلونیت و مقادیر جزی هماتیت ، روتیل و آناتاز تشكیل شده است ، رسها و كانیهای سیلیسی غالباً از همراهان آلونیت در سنگ های آلتره شده می باشد . حضور فراون همین همراهان در فرایند تولید آلومین می تواند تولید اشكال نماید .
تشخیص سنگ های آلونیت دار در روی زمین كار ساده ای نیست . سنگ های ولكانیكی دگرسان شده غنی از آلونیت و كائولینیت ، سریسیت و دیگر كانی های دگرسانی خیلی مشابهند ، اما چون وزن مخصوص آلونیت ( 82/2 ) كمی بیش از وزن مخصوص كوارتز و رسها است ، بطور معمول ، حضور مقدار زیاد آلونیت در یك نمونه سنگ ولكانیك قابل تشخیص است .
آلونیت هایی كه بصورت رگه ای هستند معمولاً صورتی رنگند ولی رنگ كلاً 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 چنانكه از نودول ها یا عدسی های كوچك 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 گرهكی ؛ 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 كه در این حالت به رنگ سفید و زرد می باشد . چنانكه آلونیت در رگه در چهره بلورهای درشت كه 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 بوكسیت خواهد بود ، اما كل منابع در دسترس و موجود در رگه ها كمتر از آن است كه سازندة اساس ماده ای خام در صنعت باشد .
2 ـ 3 ـ 1 ـ آلونیت های گرهكی در سنگ های رسی رسوبی
آلونیت یا ناتروآلونیت گرهكی و لایه ها ور گه های كم ضخامت نامند آن از نظر جغرافیایی بسیار متداول و گسترده اند ( هال ، 1978 ) و در شیل ها ، شیست های میكادار ، یا لایه های رسی یافت می شوند ، به نظر می رسد این آلونیت ها به طور دیاژنتیكی یا برون زایی ( Supergenic ) و در اثر عملكرد آب های زیرزمینی اسیدی غنی از سولفات ، در رسوبات آرژیلی سرشار از میكا یا ایلیتی بوجود آمده اند اكسیداسیون پیریت پراكنده در سنگ های رویی یا سنگ مجاور آن ، اسید لازم را فراهم می سازد ؛ پتاسیم از ایلیت یا
میكا (مسكویت) موجود در رسوب میزبان آلونیت است . خلوص گرهك های آلونیتی ممكن است به خلوص آلونیت های رگه ای نزدیك باشد . ولی این رخدادهای رسوبی ، بیشتر ، محدود به لایه های كم ضخامت و ناممتدی است كه بطور معمول ، با كائولین مخلوط بوده ، و توده های آن قدر بزرگی را تشكیل نمی دهد كه به عنوان منبع آلومینیوم بهره برداری شوند .