جدول۳-۱ آنالیز شیمیایی کامل نمونه برداشت شده………………………………………………………………………………۵۴
جدول۳-۲ نتایج تجزیه سرندی و تجزیه شیمیایی بخش­های مختلف ابعادی………………………………………..۵۷
جدول۳-۳ معادلات سینتیک بر اساس مکانیسم مدل نفوذ……………………………………………………………………..۶۶
جدول۳-۴ معادلات سینتیک برای واکنش­های جامد-مایع………………………………………………………………………۶۷

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

جدول۳-۵ پارامترهای عملیاتی و سطوح آنها……………………………………………………………………………………………۶۹
جدول۳-۶ آزمایش­های طراحی شده با بهره گرفتن از روش CCD……………………………………………………………70
جدول۳-۷ پارامترهای ثابت و مقادیر آنها در آزمایش­های لیچینگ احیایی……………………………………………۷۱
جدول۴-۱ آزمایش جیگ بر روی دانه بندی(۱۰۰۰+۳۳۵۰-) میکرون………………………………………………….۷۳
جدول۴-۲ آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(۱۰۰۰-۳۰۰+) میکرون………………………………………………..۷۴
جدول۴-۳ آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(۱۰۰۰-۳۰۰+) میکرون…………………………………………………۷۵
جدول۴-۴ آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(۳۰۰-) میکرون……………………………………………………………..۷۶
جدول۴-۵ آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(۳۰۰-) میکرون…………………………………………………………….۷۷
جدول۴-۶ آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(۳۰۰-) میکرون…………………………………………………………….۷۸
جدول۴-۷ آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(۱۰۰-) میکرون……………………………………………………………۷۹
جدول۴-۸ آزمایش مغناطیسی خشک بر روی محصول میانی دانه بندی(۳۰۰-) میکرون…………………..۸۰
جدول۴-۹ آزمایش مغناطیسی بر روی دانه بندی(۱۰۰-) میکرون……………………………………………………….۸۱
جدول۴-۱۰ پرعیارسازی توسط فلوتاسیون مستقیم……………………………………………………………………………..۸۴
جدول۴-۱۱ نتایج آزمایش سینتیک لیچینگ در معادله مدل نفوذ………………………………………………………..۸۶
جدول۴-۱۲ مقادیر لگاریتم Kدر دماهای متفاوت………………………………………………………………………………..۸۷
جدول۴-۱۳ نتایج حاصل از طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………………..۸۸
جدول۴-۱۴ نتایج آنالیز واریانس مربوط به مدل­های ارائه شده……………………………………………………………….۹۱
جدول۴-۱۵ مقادیر P و F برای پارامترهای عملیاتی و برهم کنش آنها…………………………………………………۹۱
جدول۴-۱۶ شرایط بهینه­سازی پیشنهادی توسط نرم­افزار………………………………………………………………………۱۰۱
جدول۴-۱۷ مقادیر متغیرها در بهینه­سازی پیشنهادی توسط نرم­افزار…………………………………………………….۱۰۲
جدول۴-۱۸ نتایج آزمایش اعتبارسنجی شرایط بهینه………………………………………………………………………………۱۰۲
جدول۴-۱۹ نتایج آزمایش­های تعیین اثر دورهمزن در شرایط بهینه………………………………………………………..۱۰۲
مقدمه
هدف از فرآوری کانه منگنز تولید محصول با مشخصات موردنیاز در صنایع مصرف‌کننده است. به دلیل پایین بودن عیار منگنز در اکثر کانسارهای شناسایی ‌شده در ایران و نیاز به محصول با عیارهای بسیار بالا در اغلب صنایع مصرف‌کننده منگنز، به ‌کارگیری روش‌های مختلف پرعیارسازی برای تغلیظ سنگ استخراج‌ شده لازم و ضروری است. با توجه به کاهش ذخایر معدنی پرعیار فلزی، بالا بودن هزینه‌های معدنکاری و مقرون ‌به ‌صرفه نبودن معدنکاری در معادن فلزی با عیار پایین، استفاده از روش­هایی که بتوانند فلزات ارزشمند را از منابعی با عیار کم و یا کانسنگ‌های سخت (که پرعیارسازی آن‌ ها دارای پیچیدگی هست) تغلیظ کند، لازم و مفید خواهد بود.
کانسنگ منگنز استخراجی از معدن محمدآباد جیرفت، با عیار تقریبی ۲۱ درصد، می‌تواند از منابع مهم قابل‌استفاده‌ی ذخایر سنگ منگنز در ایران باشد. در حال حاضر به دلیل پایین بودن عیار، ترکیب خاص کانی‌های منگنزدار و نوع درگیری آن‌ ها با سایر کانی‌های باطله، سنگ معدن استخراجی از این معدن در صنایع مصرف‌کننده قابل‌استفاده نیست.
هدف از این تحقیق معرفی روش­هایی کارآمد برای پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن محمدآباد جیرفت، امکان‌سنجی استفاده از روش لیچینگ در استحصال منگنز از کانه و دست­یابی به مشخصات مورد نیاز در صنایع مصرف‌کننده است.
پرعیارسازی کانسنگ منگنز معمولاً با ترکیبی از روش‌ها شامل میز لرزان، جیگ، جدایش مغناطیسی شدت بالای خشک و تر، فلوتاسیون و تشویه کاهشی با بهره گرفتن از داروهای ویژه انجام می‌شود.
نمونه­ معرف تهیه ‌شده، جهت انجام مطالعات شناسایی نمونه به­‌طور کامل مورد تجزیه قرار گرفته و خصوصیات آن به طور دقیق بررسی شد. در مرحله بعد از شناسایی نمونه، بررسی پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن جیرفت به روش‌های ثقلی شامل: جیگ، میز لرزان، روش‌های مغناطیسی و سایر روش‌های فرآوری مواد معدنی مانند فلوتاسیون و لیچینگ انتخابی انجام می­گیرد. در روش‌های مذکور، پارامترهای عملیاتی مؤثر در بازیابی منگنز مورد ارزیابی و بهینه‌سازی قرار می­گیرند.
این تحقیق به‌منظور امکان‌سنجی پرعیارسازی و با نتیجه­ حاصل که قابل ‌استفاده کردن سنگ استخراجی معدن منگنز محمدآباد جیرفت است، در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است. در فصل اول به کلیاتی در مورد منگنز و کانی­های منگنز پرداخته شده است. در فصل دوم ، با اشاره به مطالعات انجام شده توسط دیگر محققین، انواع روش­های فرآوری استحصال منگنز از کانسنگ منگنز معرفی شده است. فصل سوم این تحقیق شامل معرفی نمونه مورد آزمایش و مواد و تجهیزات به کار برده شده هم­چنین تشریح روش انجام تحقیق است. در فصل چهارم نتایج آزمایش­ها به همراه بحث در مورد نتایج آورده شده است. و در نهایت در فصل آخر نتیجه گیری و پیشنهادات موردنظر مطرح شده است.
فصل اول
منگنز و کانی­های منگنز
۱-۱ آشنایی
نام منگنز[۱] از واژه لاتین Magnes (Magnet)گرفته شده است که به خواص مغناطیسی پیرولوزیت (کانه اصلی منگنز) اشاره می­ کند. با نماد Mn، عدد اتمی ۲۵، وزن اتمی۹۴/۵۴، وزن مخصوص ۴۳/۷ گرم بر سانتی­متر مکعب، سختی۶ در مقیاس موس، جلای فلزی، شکننده و غیر قابل انعطاف، نقطه جوش ۱۹۶۲ درجه سانتی ­گراد و نقطه ذوب ۱۲۴۴ درجه سانتی ­گراد. منگنز در گروه ۷ جدول تناوبی به عنوان فلز [۲]بوده و در دوره ۴ قرار دارد. محتوای ایزوتوپی منگنز معمولاً با محتوای ایزوتوپی کروم تلفیق شده و در زمین شناسی ایزوتوپی به کار می­رود. نسبت­های ایزوتوپی Mn-Cr شواهدی را از Al26 وPd107 به عنوان تاریخ آغاز بیستم خورشیدی تقویت می­ کند. تغییرات در نسبت های Cr53/Cr52 و Mn/Cr از انواع متئوریت­ها، نسبت اولیه Mn53/Mn55 را نشان می­دهد که سیستم ایزوتوپی Mn-Cr را پیشنهاد می­ کند چند ظرفیتی بودن منگنز به دلیل به اشتراک گذاردن ۷ الکترون در دو لایه خارجی، با توجه به توزیع ۲۵ الکترونی منگنز، می­باشد. شش ایزوتوپ پایدار منگنز Mn51، Mn52 ،Mn53،Mn54،Mn55 و Mn56 می­باشند[۱].
۱-۲خواص
خواص فیزیکی
منگنز فلزی به رنگ سفید، خاکستری - نقره ای با هاله مایل به صورتی است، که با فلز کروم در گروه ششم و با فلز آهن در گروه هشتم هم­جوار بوده و از نقطه نظر شیمیایی شباهت­های زیادی به آن دارد. با این وجود، از نظر خواص متالورژیکی منگنز تفاوت­هایی با آهن و فلزات نزدیک به آن دارد. چرا که آهن، کبالت و نیکل خواص مفید فیزیکی خود را به عنوان یک فلز حفظ کرده و در اکثر آلیاژها به عنوان عنصر پایه عمل می­ کنند، درحالی که منگنزچنین نیست. علت عملکرد منگنز در این حالت این است که در شرایط عادی ترتیب قرارگیری اتم­های منگنز در ساختمان بلورین آن به گونه ­ای است که منگنز معمولاً فلزی شکننده و غیرقابل انعطاف و شکل گیری می‌باشد. اما وقتی که منگنز با آهن (و فولاد)، آلومینیوم و سایر فلزات غیر آهنی تشکیل آلیاژ می­دهد­، باعث بهبود خواص فیزیکی آلیاژ می‌شود.
خواص شیمیایی
این فلز با اسید واکنش پذیری بالا و با آب به آهستگی تجزیه می­ شود. در ارتباط با دما منگنز به شکل‌های آلفا ، بتا و گاما دیده می‌شود. شکل‌های آلفا و بتا شکننده هستند. شکل گاما نرم و پایداراست و در صورتی که درجه حرارت پایین نگهداری نشود، سریعاً به شکل آلفا تبدیل می‌شود. دمای تغییر شکل الفا به بتا، بتا به گاما و گاما به الفا به ترتیب ۷۲۰، ۱۱۰۰، ۱۲۳۶ و ۱۲۴۴ درجه سانتی ­گراد است.
۱-۳ کانی شناسی
منگنز در بسیاری از کانی­های موجود در پوسته زمین وجود دارد. علارغم این که بیش از ۳۰۰ کانی حاوی منگنز شناسایی شده ­اند، اما تعداد کانی­های منگنزدار دارای ارزش اقتصادی کمتر از ۱۲ می­باشد. مهم­ترین کانی­های اقتصادی منگنز عبارتند از: اکسیدها شامل کانی­های پیرولوزیت، پسیلوملان، هوسمانیت، براونیت، واد، فرانکلینیت، هیدروکسیدها (منگانیت)، کربنات­ها (رودوکروزیت)، سیلیکات­ها (ردونیت) و سولفورها (آلاباندیت)[۲].
۱-۴ ژئوشیمی
منگنز از نظر فراوانی، دوازدهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. کلارک منگنز در ترکیب پوسته جامد زمین ۱/۰% و در سنگ­های مافیک و اولترامافیک تا ۵/۱% می­رسد. کانی­های منگنز به صورت گسترده پراکنده شده ­اند. این عنصر در طبیعت به صورت خالص تشکیل نمی­ شود و بیشتر به صورت اکسید، کربنات و سیلیکات وجود دارد. منگنز از لحاظ ژئو شیمیایی یک عنصر لیتوفیل قوی با اندکی خصوصیات کالکوفیل است.
منگنز در شرایط pH و Eh پائین (احیا) به دلیل پتانسیل یونی نسبتاً پائین، حلالیت بیش­تری نسبت به آهن دارد و آسان­تر از آهن از سنگ منشأ لیچ می­ شود، اما در pH و Eh بالا به دلیل تحرک بالا، ته نشینی آهن در ابتدا انجام می­ شود و سپس منگنز ته نشین می­ شود. چنان­چه وقتی فعالیت­های آتش­فشانی زیر دریایی به محیط آب وارد می­شوند، در ابتدا آهن در فاصله نزدیک منشأ فعالیت آتش فشانی برجای گذاشته می­ شود و سپس منگنز به دلیل حلالیت (تحرک پذیری) بیشتر با فاصله زیادتری رسوب می­ کند. به عنوان مثال در بخش بالایی کانسارهای ماسیوسولفید (تیپ کوروکو)، آهن در بالای کانسار قرار می­گیرد در حالی که منگنز در حاشیه آن تشکیل می­ شود. شکل۱-۱ محدوده پایداری یون­های منگنز را نشان می­دهد که طبق آن پایداری Mn2+ در آب­های سطحی و دریاها به نسبت زیاد است.

شکل۱-۱-دیاگرام پوربه منگنز- دما ۲۵ درجه سانتیگراد[۳]
در شرایط عادی PH و Eh، ترکیبات کربناته و سیلیکاته منگنز رسوب می­ کنند. در شرایط اکسیدان قوی از پایداری منگنز کاسته می­ شود و Mn2+ به Mn4+ تبدیل شده و در نتیجه اکسید منگنز (پیرولوزیت) یا اشکال دیگر MnO2 رسوب می­ کنند. در شرایط احیا کننده، یونMn+2 به صورت محلول باقی می­ماند مگر این که این یون با مقدار کافی کربنات حل شده و یا با سیلیس ترکیب شود که در نتیجه رودوکروزیت (MnCO3) یا کانی­های سیلیکاته منگنزدار را تشکیل دهد. در محیط احیاکننده قوی نیز کانی­های آلاباندیت (MnS) یا منگانوزیت (MnO) شکل می­گیرند. البته به نظر نمی­رسد که محیط رسوب­گذاری مناسبی برای آلاباندیت یا منگانوزیت (احیا کننده قوی) وجود داشته باشد. شرایط و محدوده تشکیل سولفید منگنز MnS بسیار محدود است. برخلاف آهن که در محیط احیایی بیشتر به صورت سولفید دیده می­ شود، منگنز به صورت اکسید و کربنات یافت می­ شود.
۱-۵ زمین شناسی اقتصادی
منگنز به صورت اکسید و کربنات در دنیا گسترش وسیعی دارد و کربنات آن غالباً با عناصر دیگری از قبیل کلسیم، منیزیم و آهن همراه است. ذخایر اکسید منگنز تقریباً خالص بوده و گروهی نیز حاوی مقادیر جزئی کبالت، نیکل، تنگستن، مس و باریم یا موادی نظیر رس، آهک، چرت و توف می­باشند.
هیچ کانی مستقلی از منگنز در مراحل اصلی تبلور ماگمایی یافت نمی­ شود، لیکن تشکیل برخی از کانی­های منگنز در پگماتیت­ها و ذخایر پنوماتولیتی و هیدروترمال بعد از مرحله ماگمائی مشاهده شده ­است.
در سنگ­های رسوبی نیز مینیمم فراوانی منگنز در ماسه سنگ ۰۰۱/۰ تا ۰۱/۰% و ماکزیمم آن در خاک سرخ پلاژیک اقیانوسی ۱۷/۰%، ۶۸/۰% و ۸۶/۰% اندازه ­گیری شده است. متوسط درصد منگنز در سنگ­های رسوبی ۰۵۶/۰ % محاسبه شده است. انباشتگی درون­زادی[۳] منگنز فاقد ارزش اقتصادی است، در حالی که کانسارهای عظیم آن در سنگ­های رسوبی شناخته شده است و کانسارهای کوچک و بزرگ در سنگ­های آتش­فشانی ـ رسوبی و در سطح هوازده سنگ­های دگرگونه تشکیل می­شوند. کانسنگ­های منگنز از نظر عیار منگنز به صورت زیر تقسیم بندی می‌شوند[۵،۴]:

    • کانسنگ منگنز [۴]با منگنز بالاتر از ۳۵ درصد
  • کانسنگ منگنز آهن­دار[۵]با منگنز ۲۰ تا ۳۵ درصد
موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...