دانلود مقاله سیلیس زدایی کانسارهای بوکسیت دار با فرمت ورد ودر 58 صفحه قابل ویرایش

فهرست مطالب

چکیده‌ك

فصل اول1

کلیات1

فصل دوم3

بوکسیت و آلومینا3

2-1- مقدمه3

2-2- قوانین و برنامه های دولتی5

2-3- تولیدات6

2-3-1- بوکسیت6

2-3-2- آلومینا6

2-4- مصرف7

2-4-1- بوکسیت7

2-4-2- آلومینا8

2-5- قیمت9

2-6- تجارت10

2-7- باز بینی جهانی12

2-7-1- ترکیب صنایع14

2-7-2- استرالیا15

2-7-3- برزیل16

2-7-4- آلمان16

2-7-6- ایران17

2-7-7-ایرلند17

2-7-8- جامائیکا17

2-7-9- روسیه18

2-7-10- سوریه19

2-7-11- جزایر بریتانیا20

2-7-12- ویتنام20

2-8- چشم انداز20

فصل سوم22

جداسازی بوکسیت های دیاسپوردار از سیلیکات ها با روش فلوتاسیون22

3-1- مقدمه22

3-2- آزمایشگاهی23

3-2-1- مواد23

3-3-2- تأثیر گل بر عوامل مزاحم فلوتاسیون28

3-3-3- سیلیس زدایی مواد مزاحم فلـوتاسیون بـرای بـوکسیت های دیاسپور دار متفاوت29

فصل چهارم32

بررسی رفتارهای فلوتاسیون بوکسیت حاوی مواد سیلیکاته و آهک32

4-1- مقدمه32

4-3- نتیجه گیری و پیشنهاد36

فصل پنجم41

نتیجه گیری41

منابع و مأخذ43

منابع اینترنتی47

 

قسمتی از متن مقاله

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 , Al₂O_{3 ( 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 .

 

 

 

فصل اول

کلیات

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 ( Russell,1999, p.49 ,58 ) . این آمار در جدول 2-1 قابل مشاهده است .

 

جدول 2-1- موقعیت موجود و برجسته بوکسیت

کـلیه ذخـایر بـوکسیت بـه صـورت پـراکنده در اطـراف کـره زمـین پـراکـنده گـردیـده اند بـگونه ای کـه 90 درصـد از این ذخایر در 12 کشور مورد اشاره قرار گرفته اند و مقدار ذخـایر آنـها را مـی تـوان بـه 22 بـیلیون تـن تخمین زد که این مقدار می تواند برای آینده کشورهای مورد نظر تا سال 2003 مکفی به نظر برسد ( Plunkert, 2003 ) .

تـولیدات آلـومینیوم آمـریکا بـیشتر از ذخـایر بـوکسیت مـتالورژیکی تأمین می گردد که بـصورت ضـروری بـرای صـنایع کشور مزبور به کار گرفته می شود و هیچگونه تغییری از لحاظ تولید نسبت به سال 2001 بوجود نیامده است . بر طبق تخمین ها 91 درصد از آلومینای حمل شده از کشتی های باری از طریق ذوب کننده ها و پالایش گرهای اولیه که بـرای تـولید فـلز آلـومینیوم بکـار گـرفته می شوند بوجود می آیند . مصرف این فلزات در صـنایعی نـظیر سـاینده ها ، شیمیایی ها ، پالایش کننده ها و اختصاصی منجر به این شده اسـت در آلـومینا را بـه دیگـر نـقاط صـادر نـماید . اطـلاعات بـرآورد تـولید و حـمل و نقل دریایی آلومینا در ایالات متحده آمریکا در جدول 2-2 مشاهده می شود .

 

جدول 2-2 بـرآورد تـولید و حـمل و نقل دریایی آلومینا در ایالات متحده آمریکا

 

صادرات جهانی آلومینا در سال 2002 به عنوان 4 درصد افزایش است . اصلی ترین کشور های تـولید کـننده آلـومینا مـی توانند شامل استرالیا ، چین ، آمریکا و برزیل اشاره نمود . این کشورها سهم قابل تـوجهی بـه مـیزان 60 درصد از تولیدات جهانی را به خود اخـتصاص داده انـد کـه در ایـن مـیان اسـترالیا بـیشترین سـهم را در بین کشورها به خود اختصاص داده است .

2-2- قوانین و برنامه های دولتی

در مـاه اکـتبر آژانـس دولـتی تـدوین قـوانین ( DLA ) بـه انتشار یکسری برنامه های مـربوط بـه تـولید مـواد و فـلزات خـام مـورد نـیاز صـنایع پـرداخت کـه این قوانین از سال 2003 بصورت خاص مد نظر افراد قرار گرفت . در سال 2003 ، مجمع AMP بطور میانگین در حدود 2.03 میلیون تن را که از بوکسیت های غیر متالورژیکی بدست آمده بـود در کـشور جـامایکا بـه ثبت رسانید . بنابراین بخشی از این برنامه مربوط به DLA مــی بـاشـد کــه در حــدود 43700 تـن از آن بـرای عـمـلیات کـلـسـیـنـاسـیون و مـابـقــی آن در جــهــت پــالــایــش بــوکــســیـــت در ســـال 2003 بـــه ثـــبـــت رســـیــــده اســت ( Defense Logistics Agency, 2002 ) . بـیـشـتـریـن مـیـزان ثـبـت شـده برای سال جـاری مـربـوطـ بـه یـک سـطح فروش بسیار مناسب در جهت ارائه به مشتریان بوکسیت

می باشد که این موضوع تحت تأثیر بازار و قیمت های جهانی قرار می گیرد .

در پـایان سـال 2002 کمیته NDS ، فهرست مشتریان بوکسیت غیر متالورژیکی را در حـدود 1.7 مـیلیون تـن اعـلام نـمود . از ایـن میزان بوکسیت کلسیته شده ، NDS به

میزان 42400 تن به ثبت رسید ( 2003 Defense Logistics Agency, ) .

2-3- تولیدات

2-3-1- بوکسیت

بـرای چـندین سـال مـتمادی ، مـعـادن داخـلـی آمـریـکـا کـمتر از 1 درصـد از نیاز تولید بـوکـسـیت آمـریکـا را تـأمـیـن مـی کـردنـد . اسـاسـاً کـلـیـه تـولـیـدات بـوکـسـیـت داخــلــی بـرای تـولـیدات غیر مـتالورژیکی مـورد اسـتفاده قـرار مـی گـیرد کـه برای مثال می توان به صنایع ساینده ، شـیمیایی و تـصـفـیـه خـانـه هـا اشـاره نمود . بنابراین بیشتر صادرات بوکسیت از آمریکا بصورت خاص به بوکسیتـهـای بـا عیار غیر متالورژیکی باز می گردد که مورد نیاز این جامعه می باشد .

2-3-2- آلومینا

شـرکت هـای آلـومینیوم کیسر ، و صنایع شیمیایی وابسته به آنها برای پالایش و تولید آلـومینا در سـال 2002 از خـود تـوانمندی هـای بـسـیار خـوبـی را بـه نـمـایـش گـذاردنـد بـگونه ای کـه در سـال هـای گـذشته بیشترین میزان تولید را به خود اختصاص داده اند . ظـرفیت پـالایش ثـبت شـده بـرای ایـن صـنایع به 1.25 میلیون تن به ازای هر سال تولید آلومینا به ثبت رسیده است ( Kaiser Aluminum & Chemical., 2003, p. 5 ) .

گـروه گـروکس پـس از ادغـام بـا LLP تـوانست بـه بـیشترین مـیزان تـولید در سـال 2001 دسـترسی پـیـدا نـمـایـد بگـونـه ای کـه سقـف مـیزان تـولید ثبت شده برای آنها را بـالاترین مـیزان تولید می نامند . این گروه های کاری اعلام شده به ازای هر میزان تولید بـه ثـبت رسـیده تـوانستند بـیشترین سـهـم بـازیابی را بـرای بـخش بازیابی و فروش خود بـه ثـبـت بـرسـانـند ( Brownsfield Recovery Corporation, 2002§¹ ) . جدول 2-3 نشان دهنده ظرفیت طرح های تولیدی آلومینا در ماه دسامبر میلادی می باشد .

 

جدول 2-3- ظرفیت طرح های تولیدی آلومینا در ماه دسامبر میلادی

 

 

2-4- مصرف

2-4-1- بوکسیت

مجـموع مـصرف داخـلی بـوکسیت نسبت به سال 2001 به میزان 2 درصد افزایش را نـشان مـی دهـد . در سـال 2002 ، بـیـش از 93 درصـد از بـوکـسیت مـصرف شده برای پـالایش و ذوب آلـومـیـنا در کـشـور ایـالات مـتحـده مـورد اسـتفاده قرار گرفت که به طور میانگین این مقدار به 2.1 میلیون تن می رسد که تقریباً نیاز تولید 1 تن آلومینا را تأمین مـی نـماید و مـابقی 7 درصد برای کاربردهای غیر متالورژیکی به کار گرفته می شود که

در این راستا می توان به جدول شماره 2-4 مراجعه نمود .