مقدمه

هدف از فرآوري کانه منگنز توليد محصول با مشخصات موردنیاز در صنايع مصرف‌کننده است. به دليل پايين بودن عيار منگنز در اكثر كانسارهاي شناسایی ‌شده در ايران و نياز به محصول با عيارهاي بسيار بالا در اغلب صنايع مصرف‌کننده منگنز، به ‌کارگیری روش‌های مختلف پرعيارسازي براي تغليظ سنگ استخراج‌ شده لازم و ضروري 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 آن‌ها دارای پیچیدگی هست) تغلیظ کند، لازم و مفید خواهد بود.کانسنگ منگنز استخراجی از معدن محمدآباد جیرفت، با عیار تقریبی 21 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 آن‌ها با سایر کانی‌های باطله، سنگ معدن استخراجی از این معدن در صنايع 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 صنايع 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 استفاده از داروهای ویژه انجام می‌شود.نمونه­ی 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 نتیجه­ی 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.

طرح شماتیک یک گرهک همبرگری شکل

طرح شماتیک یک گرهک همبرگری شکل

فهرست مطالب

مقدمه…………………………………………………………………………………………………………1

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول

 نام منگنز  از واژه لاتين  Magnes (Magnet)گرفته شده است که به خواص مغناطيسي پيرولوزيت (کانه اصلي منگنز) اشاره مي­کند. با نماد Mn، عدد اتمي 25، وزن اتمي94/54، وزن مخصوص 43/7 گرم بر سانتي­متر مکعب، سختي6 در مقياس موس، جلاي فلزي، شكننده و غير قابل انعطاف، نقطه جوش 1962 درجه سانتي­گراد و نقطه ذوب 1244 درجه سانتي­گراد. منگنز در گروه 7 جدول تناوبي به عنوان فلز  بوده و در دوره 4 قرار دارد. محتواي ايزوتوپي منگنز معمولاً با محتواي ايزوتوپي کروم تلفيق شده و در زمين شناسي ايزوتوپي به کار مي­رود. نسبت­هاي ايزوتوپي Mn-Cr شواهدي را از Al26 وPd107  به عنوان تاريخ آغاز بيستم خورشيدي تقويت مي­کند. تغييرات در نسبت هاي Cr53/Cr52 و Mn/Cr  از انواع متئوريت­ها، نسبت اوليه Mn53/Mn55  را نشان مي­دهد که سيستم ايزوتوپي Mn-Cr را پيشنهاد مي­کند چند ظرفيتي بودن منگنز به دليل به اشتراك گذاردن 7 الکترون در دو لايه خارجي، با توجه به توزيع 25 الكترونی منگنز، مي­باشد. شش ايزوتوپ پايدار منگنز Mn51، Mn52 ،Mn53،Mn54،Mn55   و Mn56 مي­باشند[1].

1-2خواص

  • خواص فیزیکی

منگنز فلزي به رنگ سفيد، خاکستري – نقره ای با هاله مايل به صورتي است، که با فلز كروم در گروه ششم و با فلز آهن در گروه هشتم هم­جوار بوده و از نقطه نظر شيميايي شباهت­هاي زيادي به آن دارد. با اين وجود، از نظر خواص متالورژيكي منگنز تفاوت­هايي با آهن و فلزات نزديك به آن دارد. چرا كه آهن، كبالت و نيكل خواص مفيد فيزيكي خود را به عنوان يك فلز حفظ كرده و در اكثر آلياژها به عنوان عنصر پايه عمل مي­كنند، درحالي كه منگنزچنين نيست. علت عملكرد منگنز در اين حالت اين است كه در شرايط عادي ترتيب قرارگيري اتم­هاي منگنز در ساختمان بلورين آن به گونه­اي است كه منگنز معمولاً فلزي شكننده و غيرقابل انعطاف و شكل گيري مي‌باشد. اما وقتي كه منگنز با آهن (و فولاد)، آلومينيوم و ساير فلزات غير آهني تشكيل آلياژ مي­دهد­، باعث بهبود خواص فيزيكي آلياژ مي‌شود.

 خواص شیمیایی

این فلز با اسید واکنش پذیری بالا و با آب به آهستگی تجزیه می­شود. در ارتباط با دما منگنز به شكل‌هاي آلفا ، بتا و گاما ديده مي‌شود. شكل‌هاي آلفا و بتا شكننده هستند. شكل گاما نرم و پايداراست و در صورتي كه درجه حرارت پايين نگهداري نشود، سريعاً به شكل آلفا تبديل مي‌شود. دماي تغيير شكل الفا به بتا، بتا به گاما و گاما به الفا به ترتيب 720، 1100، 1236 و 1244 درجه سانتي­گراد است.

1-3 کانی شناسی

منگنز در بسياري از کاني­هاي موجود در پوسته زمين وجود دارد. علارغم اين که بيش از 300 کاني حاوي منگنز شناسايي شده­اند، اما تعداد کاني­هاي منگنزدار داراي ارزش اقتصادي کمتر از 12 مي­باشد. مهم­ترين كاني­هاي اقتصادي منگنز عبارتند از: اکسیدها شامل کاني­هاي پيرولوزيت، پسيلوملان، هوسمانيت، براونيت، واد، فرانکلينيت، هيدروكسيدها (منگانيت)، كربنات­ها (رودوكروزيت)، سيليكات­ها (ردونيت) و سولفورها (آلابانديت)[2].

1-4 ژئوشیمی

منگنز از نظر فراواني، دوازدهمين عنصر فراوان در پوسته زمين است. کلارک منگنز در تركيب پوسته جامد زمين 1/0% و در سنگ­هاي مافيک و اولترامافيک تا 5/1% مي­رسد. کانی­های منگنز به صورت گسترده پراکنده شده­اند. اين عنصر در طبيعت به صورت خالص تشکيل نمي­شود و بيشتر به صورت اکسيد، کربنات و سيليکات وجود دارد. منگنز از لحاظ ژئو شیمیایی یک عنصر لیتوفیل قوی با اندکی خصوصیات کالکوفیل است.

منگنز در شرايط pH و Eh پائين (احيا) به دليل پتانسيل يوني نسبتاً پائين، حلاليت بيش­تري نسبت به آهن دارد و آسان­تر از آهن از سنگ منشأ ليچ مي­شود، اما در pH  و Eh بالا به دليل تحرك بالا، ته نشيني آهن در ابتدا انجام مي­شود و سپس منگنز ته نشين مي­شود. چنان­چه وقتي فعاليت­هاي آتش­فشاني زير دريايي به محيط آب وارد مي­شوند، در ابتدا آهن در فاصله نزديک منشأ فعاليت آتش فشاني برجاي گذاشته مي­شود و سپس منگنز به دليل حلاليت (تحرک پذيري) بيشتر با فاصله زيادتري رسوب مي­کند. به عنوان مثال در بخش بالايي کانسارهاي ماسيوسولفيد (تيپ کوروکو)، آهن در بالاي کانسار قرار مي­گيرد در حالي که منگنز در حاشيه آن تشکيل مي­شود. شکل1-1 محدوده پايداري يون­هاي منگنز را نشان مي­دهد كه طبق آن پايداري Mn2+ در آب­هاي سطحي و درياها به نسبت زياد است.

شکل1-1-دیاگرام پوربه منگنز- دما 25 درجه سانتیگراد[3]

در شرايط عادي PH و Eh، ترکيبات کربناته و سيليکاته منگنز رسوب مي­کنند. در شرايط اکسيدان قوي از پايداري منگنز کاسته مي­شود و Mn2+ به Mn4+ تبديل شده و در نتيجه اکسيد منگنز (پيرولوزيت) يا اشکال ديگر MnO2 رسوب مي­کنند. در شرايط احيا کننده، يونMn+2  به صورت محلول باقي مي­ماند مگر اين که اين يون با مقدار کافي کربنات حل شده و يا با سيليس تركيب شود كه در نتيجه رودوکروزيت (MnCO3) يا کاني­هاي سيليکاته منگنزدار را تشکيل دهد. در محيط احياکننده قوي نيز کاني­هاي آلابانديت (MnS) يا منگانوزيت (MnO) شکل مي­گيرند. البته به نظر نمي­رسد که محيط رسوب­گذاري مناسبي براي آلابانديت يا منگانوزيت (احيا کننده قوي) وجود داشته باشد. شرايط و محدوده تشکيل سولفيد منگنز MnS بسيار محدود است. برخلاف آهن که در محيط احيايي بيشتر به صورت سولفيد ديده مي­شود، منگنز به صورت اکسيد و کربنات يافت مي­شود.

1-5 زمین شناسی اقتصادی

منگنز به صورت اکسيد و کربنات در دنيا گسترش وسيعي دارد و کربنات آن غالباً با عناصر ديگري از قبيل کلسيم، منيزيم و آهن همراه است. ذخاير اکسيد منگنز تقريباً خالص بوده و گروهي نيز حاوي مقادير جزئي کبالت، نيکل، تنگستن، مس و باريم يا موادي نظير رس، آهک، چرت و توف مي­باشند.

هيچ کاني مستقلي از منگنز در مراحل اصلي تبلور ماگمايي يافت نمي­شود، ليکن تشکيل برخي از کاني­هاي منگنز در پگماتيت­ها و ذخاير پنوماتوليتي و هيدروترمال بعد از مرحله ماگمائي مشاهده شده ­است.

در سنگ­هاي رسوبي نيز مينيمم فراواني منگنز در ماسه سنگ 001/0 تا 01/0% و ماکزيمم آن در خاک سرخ پلاژيک اقيانوسي 17/0%، 68/0% و 86/0% اندازه­گيري شده است. متوسط درصد منگنز در سنگ­هاي رسوبي 056/0 % محاسبه شده است. انباشتگي درون­زادي منگنز فاقد ارزش اقتصادي است، در حالي که کانسارهاي عظيم آن در سنگ­هاي رسوبي شناخته شده است و کانسارهاي کوچک و بزرگ در سنگ­هاي آتش­فشاني ـ رسوبي و در سطح هوازده سنگ­هاي دگرگونه تشکيل مي­شوند. کانسنگ­های منگنز از نظر عیار منگنز به صورت زیر تقسیم بندی می‌شوند[5،4]:

  • کانسنگ منگنز  با منگنز بالاتر از ۳۵ درصد
  • کانسنگ منگنز آهن­دار با منگنز ۲۰ تا ۳۵ درصد
  • کانسنگ منگنز آهنی[6] با منگنز بین ۱۰ تا ۲۰ درصد
  • کانسنگ آهن منگنزدار با منگنز بین ۵ تا ۱۰ درصد

هر چند ذخائر منگنز ممکن است در طیف وسیعی از شرایط و تشکیلات زمین شناسی از پر کامبرین تاسنوزوئیک پیدا شوند، با این وجود ۷۰ درصد ذخائر شناخته شده در تشکیلات زمین شناسی سنوزوئیک وجود دارند و ۱۰ درصد نیز در سنگ­های کامبرین یافت می‌شوند. وجود ذخائر مهم منگنز در سنگهای دوران مزوزئیک نادر است به جز در مورد ذخائر منطقه گروت آیلنت در کشور استرالیا و مولانگو در کشور مکزیک بزرگ­ترین و اقتصادی­ترین ذخائر منگنز از نوع رسوبی بوده و به شکل تقریبا لایه­ای و گسترده در سطح یافت می­شوند. مثال­های این نوع ذخایر وجود ذخائر غنی منگنز در کشورهای مراکش، نیکوپال اوکراین، چیاتورا گرجستان مورودواروکم برزیل و ماهاراشتای هندوستان هستند. انواع دیگری از ذخایر منگنز در ارتباط با تشکیلات رسوبی آهنی دوران پر کامبرین یافت شده­اند در این ذخائر منگنز به صورت کربنات و یا اکسید منگنز و معمولا با عیار کم تمرکز یافته است. مثال­­های معروف این نوع ذخائر پست مازبورگ و کورومان در کشور آفریقای جنوبی و ماتوگراس برزیل هستند. نظیر ذخایر لاتریتی آهن، بوکسیت و نیکل، ذخایر بر جای منگنز نیز تحت شرایط مناطق حاره دچار هوازدگی شده و این امر منجر به غنی­تر شدن کانسار و تبدیل کانی‌های منگنزدار کم عیار به کانی‌های پرعیارتری نظیر پیرولوزیت و کریپتوملان و منگانیت می­شود. مثال­های بارز این نوع ذخایر در کشورهای برزیل منطقه آماپا گابن منطقه مداندا،‌ غنا، استرالیا و هندوستان وجود دارند.

نحوه توزیع ذخایر منگنز در دنیا

نحوه توزیع ذخایر منگنز در دنیا

1-1آشنایی…………………………………………………………………………………………………4

1-2خواص……………………………………………………………………………………………………4

1-3کانی شناسی………………………………………………………………………………………….5

1-4ژئوشیمی……………………………………………………………………………………………… ..5

1-5زمین شناسی اقتصادی………………………………………………………………………………..6

  • تقسیم بندی کانسارهای منگنز (پارک و مک دیارمید 1975) …………………………………..8

1-5-2تقسیم بندی کانسارهای منگنز (گیلبرت و پارک 1977) ………………………………………..8

1-6 اکتشاف و ارزیابی ذخایر منگنز………………………………………………………………………14

1-7روش های عمده استخراج منگنز…………………………………………………………………….14

1-8کاربردهای منگنز………………………………………………………………………………………..15

1-9توزیع منگنز در دنیا………………………………………………………………………………………16

1-9-1تولید منگنز در ایران………………………………………………………………………………..17

1-9-2 تولید منگنز در دنیا و توسعه های اخیر…………………………………………………………18

فصل دوم

در این قصل نگاهی اجمالی به روش­های فیزیکی پرعیارسازی کانسنگ منگنز و به طور مبسوط روش لیچینگ و مطالعات و تحقیقات گذشته در این زمینه شده است. سعی بر این بوده، که تمامی روش­های موجود معرفی شوند. این مطالعات دید مناسبی برای انجام آزمایش­های فرآوری کانسنگ منگنز مورد نظر  به دست می­دهد.

2-2 سنگ­جوری

سنگ­جوری ساده­ترین و ابتدایی­ترین روش پرعیارسازی سنگ منگنز است که هنوز در بعضی از معادن کاربرد دارد. کانه­های منگنز اغلب دارای رنگ تیره مشخص با جلای فلزی و چرب هستند که تا حد زیادی از کانه­های غیرفلزی باطله­ی همراه که معمولا رنگ­های روشن­تری دارند، قابل تشخیص هستند. از اهمیت سنگ­جوری دستی برای مقادیر زیاد کانی کم عیار که ریز دانه هستند کاهش یافته است. گرچه امروزه از سنگ­جوری دستی برای حذف تکه­های آهن،چوب و… از کانسنگ معدن استفاده می­شود[9]. این روش محدودیت کاربرد داشته و فقط دانه­های درشت کانه با این روش قابل تفکیک هستند و این امر راندمان را به شدت کاهش داده و در مواردی عملا به کارگیری این روش را غیرممکن می­سازد. با توجه به محدودیت ظرفیت این روش، در کارخانه­هایی با ظرفیت زیاد از روش­های «سنگ­جوری مکانیکی» استفاده می­شود[10]. شستشوی سنگ استخراجی و یا خردایش آن در مواردی می­تواند سنگ جوری را آسان­تر کند.

2-3پرعیارسازی به روش ثقلی

روش­های جدایش ثقلی کانی­ها بر مبنای حرکت نسبی آن­ها در یک محیط سیال پایه­گذاری شده است. نیروی مؤثر عمدتا وزن دانه­ها است. نیروی دیگر مقاومت سیال در برابر حرکت جسم است که به ابعاد و شکل دانه­ها بستگی دارد[9]. روش­های ثقلی برای آرایش تعداد زیادی از کانه­ها مورد استفاده قرار می­گیرند. این روش­ها در برخی از موارد با وجود هزینه ی کم و سادگی فرآیند با دیگر روش­های پیچیده و گران قیمت نظیر فلوتاسیون قابل رقابت هستند.تاگارت در مورد قابلیت کاربرد روش­های ثقلی رابطه 2-1 را ارائه کرده است که به کمک آن می­توان معیاری برای سنجش کیفیت پرعیارسازی  به­دست آورد:

C.C : معیار پرعیارسازی ، : جرم مخصوص کانی سنگین، : جرم مخصوص سیال، : جرم مخصوص کانی سبک.

با توجه به این که وزن مخصوص کانی­های منگانیت، هماتیت و کوارتز به ترتیب 4/4، 2/5 و 6/2 گرم بر سانتی­متر مکعب است، معیار پرعیارسازی برای کانسنگ منگنز جیرفت برای جدایش منگانیت از هماتیت 25/1، منگانیت از کوارتز 1/2 و هماتیت از کوارتز 6/2 است. مطابق رابطه 2-1، چنان­چه نسبت چگالی مؤثر بزرگ­تر از 5/2 باشد، دانه­هایی تا ابعاد 75 میکرون را می­توان با روش­های ساده­ی ثقلی آرایش داد. با کاهش نسبت چگالی مؤثر، ابعاد کوچک­ترین دانه­های قابل آرایش به سرعت افزایش می­یابد، به طوری که با کاهش این نسبت به 25/1، تنها دانه­هایی با ابعاد بزرگ­تر از 6 میلی­متر و با استفاده از روش­های دقیق ثقلی قابل آرایش هستند. در حد کمتر از 25/1، آرایش ثقلی مواد به طور اقتصادی امکان­پذیر نیست[9].با توجه به معیار پرعیارسازی بین دو کانی منگانیت و هماتیت امکان جدایش برای ذرات بزرگ­تر از 6 میلی­متر وجود دارد، به علت نزدیک بودن وزن مخصوص کانی هماتیت و منگانیت ، به نظر می­رسد که کاربرد روش­های ثقلی برای جدایش این دو کانی چندان مطلوب نیست.تقريباً تمامي روش­هاي جداسازي ثقلي اعم از انواع جيگ‌ها، ‌ميزهاي لرزان، كلاسيفايرها و مارپيچ‌ها، ‌واسطه سنگين و غيره در فرآيند پرعيار سازي منگنز كاربرد دارند. با توجه به وزن مخصوص نسبتاً بالاي  كانه‌هاي منگنز (بالاتر از 4) و تفاوت بارز آنها با كاني‌هاي باطله همراه در صورتي كه ميزان آزاد بودن و ابعاد دانه‌هاي كانه و باطله به گونه­اي باشد كه درمحدوده كار دستگاه­هاي جدا كننده ثقلي قرار گيرند، مي‌توان بين 80 ـ50 درصد سنگ ورودي را پرعيار كرد. عيار منگنز در محصول خروجي تا 48 درصد نيز گزارش شده است. جيگ­هاي مورد استفاده از انواع مختلف نظير جيگ دنور، هارتز و ديافراگمي بوده­اند كه در محدوده دانه‌هاي درشت­تر كاربرد دارند.کانسنگ منگنز معدنی در ترکیه، با مشخصات کانی شناسی 58/18 درصد منگنز، 82/0 درصد آهن و 85/62 درصد سیلیس برای پرعیارسازی به روش ثقلی خردایش شده و به دو فراکسیون 1+ میلی­متر و 1- میلی­متر تقسیم­بندی شده است. عملیات پرعیار سازی بر روی فراکسیون 1+ میلی­متر توسط جیگ و بر فراکسیون 1- میلی­متر توسط میز لرزان صورت گرفت. در نهایت عیار منگنز به 47-45 درصد رسیده است[11].

 

– فلوشیت بازیابی منگنز و حذف آهن از محلول لیچ [27

– فلوشیت بازیابی منگنز و حذف آهن از محلول لیچ [27

2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………….22

2-2 سنگ جوری………………………………………………………………………………………22

2-3 پرعیارسازی به روش ثقلی…………………………………………………………………….22

2-4 پرعیارسازی به روش مغناطیسی…………………………………………………………….24

2-5 پرعیارسازی به روش فلوتاسیون……………………………………………………………….24

2-6 روش تشویه………………………………………………………………………………………24

2-7 پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………………………………………………..25

2-7-1 لیچینگ کاهشی با محلول یون آهن………………………………………………….28

2-7-2 لیچینگ کاهشی توسط سولفور دی­اکسید یا محلول­های سولفیت…………………30

2-7-3 لیچینگ کاهشی با استفاده از کاهنده­های ارگانیک………………………………..31

2-7-4 لیچینگ الکترو-کاهشی………………………………………………………………….39

2-7-5 لیچینگ همزمان منگنز (IV) و کانی­های سولفیدی……………………………………..39

2-7-6 لیچینگ با هیدروژن پراکسید…………………………………………………………….40

2-7-7 لیچینگ در محلول اسید هیدروکلریک……………………………………………………42

2-7-8 لیچینگ با نیتروژن دی­اکسید و محلول نیتریک اسید…………………………………….43

2-8 استحصال منگنز از محلول های لیچینگ……………………………………………………..45

2-8-1 بازیابی منگنز به روش استخراج حلالی……………………….. ……………………46

2-8-2 بازیابی منگنز به روش  رسوب شیمیایی………………………………………………46

2-8-3  بازیابی منگنز به روش تبادل یونی……………………………………………………… 47

2-8-4 مطالعه انجام شده برای بازیابی منگنز…………………………………………………..47

2-8-4-1 ترسیب منگنز و آهن…………………………………………………………………..48

2-9  تولید منگنز الکترولیتی………………………………………………………………………….49

2-10 تولید منگنزدی اکسید  الکترولیتی …………………………………………………………..50

2-11 تولید منگنز دی اکسید  شیمیایی…………………………………………………………….50

فصل سوم.

پیش از انجام آزمایش‌های پرعیارسازی منگنز، مطالعات شناسایی و بررسی نمونه ضروری است؛ زیرا بر اساس آن، روش‌ها و شرایط آزمایش‌، همچنین تجهیزات مورداستفاده در آزمایش‌ها، شناخته و معرفی می‌شوند. در این فصل، نتایج مطالعات شناسایی نمونه به‌تفصیل بررسی و ارائه‌شده است.

3-2  تهیه نمونه

براي اجراي آزمایش­های پرعيار سازي كانسنگ منگنز جیرفت و بر اساس برنامه­ريزي­هاي به عمل آمده عمليات نمونه­برداري توسط كارشناسان معدن و کارفرما صورت گرفته و سپس به مرکز تحقیقات فرآوری مواد معدنی ایران ارسال شده است. وزن نمونه ارسالي 438 کیلو گرم و به شکل کلوخه­های به ابعاد متوسط 10- 15 سانتی­متر بوده است.

3-3  شناسایی نمونه

مطالعات شناسایی نمونه شامل، تجزیه شیمیایی عناصر موجود و هم­چنین مطالعات میکروسکوپی، کانی­شناسی، آنالیز سرندی و تجزیه پراش پرتو ایکس قبل از آزمایش­های پرعیارسازی کانسنگ بوده است. به همین منظور، پس از انتخاب چند نمونه کلوخه­ای مناسب برای مطالعات کانی­شناسی میکروسکپی، برای تهیه زیرنمونه­های مورد نیاز، نمونه  به ترتیب توسط سنگ شکن­های فکی، مخروطی و غلتکی تا ابعاد زیر 3 سانتی­متر خرد شد. نمونه خرد شده پس از اختلاط و همگن سازی در محل دپوي مواد معدني به روش مخروط و چهار قسمت کردن، به شکل مخروطی به ارتفاع حدود 70 سانتيمتر (60 تا 75) درآمده، سپس در امتداد دو قطر عمود برهم توسط تیغه­های فلزی به 4 قسمت مساوی تقسیم شده و دو بخش مقابل یکدیگر با هم مخلوط شدند. به این ترتیب کل نمونه به دو بخش تقسیم شد. با تکرار این مراحل بر روی بخش­های جدید و انجام تقسیمات متوالی زیر نمونه با وزن­های مختلف برای انجام آزمایش­های مورد نظر تهیه شد.

3-3-1 تجزیه شیمیایی نمونه

به منظور تعيين عناصر و ترکيبات موجود در نمونه معرف و هم­چنين مقايسه نتايج، دو نمونه متوسط به آزمايشگاه شيمي فرستاده شد. نتايج تجزيه شيميايي به­دست آمده با استفاده از دستگاه فلورسانس اشعه ایکس مطابق جدول 3-1 است. با توجه به نتايج مشاهده مي­شود كه اکسید سيليس، عنصر منگنز و اکسید آهن به ترتیب با عیار متوسط 07/32، 47/20 و 66/19 ترکیبات اصلي تشكيل دهنده نمونه هستند. عيار آهن کل در نمونه 13 درصد تعیین شده و از آنجایی که عیار آهن دو ظرفيتي (FeO) در نمونه بسيار ناچيز است، کل آهن موجود در آن بيشتر از نوع سه ظرفيتي از جمله كاني هماتيت است و كاني­هايي مثل منيتيت يا پيريت در نمونه موجود نبوده يا ناچيز است. هم­چنين به­ غير از منگنز و آهن، عيار ساير فلزات از جمله سرب، روي و مس كه مي­توانند كاني­هاي سنگين تشكيل دهند در نمونه بسیار اندك است. مقادير كم عناصر مزاحمي هم­چون فسفر مويد امكان كاربرد اين كانسنگ در فرآيندهاي توليد فولاد است.

به منظور شناسايي کاني­هاي موجود در نمونه مورد مطالعه، آزمايش پراش پرتو ايکس بر روي یک نمونه انجام شد. بر اساس نتايج اين آزمايش، كاني­­هاي كوارتز، هماتيت و كلسيت شناسايي شدند اما كاني­هاي منگنز دار علی­رغم نتایج تجزیه شیمیایی در نمونه شناسايي نشد که می­تواند نشانه كريستالينيتي پائين تركيبات منگنزدار باشد. نتایج مطالعه پراش پرتو ایکس نمونه به پیوست الف آورده شده است.

3-3-3 مطالعات میکروسکوپی

به منظور انجام مطالعات کاني­شناسي، مقطع نازک صيقلي و صيقلي از نمونه­ تهیه و توسط ميکروسکوپ نوری پلاریزان با نور عبوری و انعكاسي مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات ميكروسكوپي روي نمونه­ها نشان داد کاني­هاي اصلي ( بيشتر از 10 درصد) شامل منگانیت، هماتيت و کوارتز و کاني­هاي فرعي ( کمتر از 10 درصد) شامل کلسيت، پيرولوزيت هستند. هم­چنین مشخص شد كه منگانيت مهم­ترين كاني منگنزدار در نمونه­ها است و بخش­هايي از منگانيت به پيرولوزيت تبديل شده است. منگانيت­ها خيلي ريز بلور هستند و به­ صورت آمورف تا نيمه كريستالين هستند و عمدتاً به صورت رگه و رگچه در نمونه وجود دارد. رگچه­هاي تركيبات منگنز دار داخل كوارتز وجود دارند و آغشتگي­هايي از آهن و منگنز روي كوارتز وجود دارد. کوارتز مهم­ترین کانی غیرفلزی موجود در نمونه است. کلسیت نیز در نمونه، همراه کوارتز وجود دارد که با ترکیبات منگنز و آهن درگیری دارد. تصاویر میکروسکوپی مقاطع، در پیوست ب آورده شده است. هم­چنین طبق مطالعات میکروسکوپ الکترونی و طیف EDX مطابق شکل­های 3-1 و 3-2، آغشتگی­های کوارتز و کلسیت بر روی نمونه کانی باارزش منگنز تایید شده است. هماتیت نیز در نمونه به صورت افشان و هماتیت­های نوع اسپیکولاریت در نمونه کانسنگ  دیده می­شود.

دیاگرام Eh-pH برای سیستم منگنز-آهن- گوگرد

دیاگرام Eh-pH برای سیستم منگنز-آهن- گوگرد

3-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………..52

3-2 تهیه نمونه……………………………………………………………………………………. 52

3-3 شناسایی نمونه…………………………………………………………………………….. 52

3-3-1 تجزیه شیمیایی نمونه…………………………… …………………………… …… 52

3-3-2 مطالعات پراش پرتو ایکس(XRD) ………………………………………………….53

3-3-3 مطالعات میکروسکوپی…………………………………………………………….53

3-3-4 تجزیه سرندی و تعیین دانه بندی و عیار کانسنگ منگنز………………………..55

3-3-5 مطالعات درجه آزادی…………………………………………………………………….57

3-4 پرعیارسازی منگنز…………………………………………………………………………….58

3-4-1 آزمایش پرعیارسازی با جیگ…………………………………………………………..58

3-4-2 آزمایش های پرعیارسازی با میزلرزان…………………………………………………59

3-4-3 آزمایش های پرعیارسازی به روش مغناطیسی……………………………………..59

3-4-4 انجام آزمایش های پرعیارسازی به روش فلوتاسیون………………………………..60

3-4-5  روش آزمایش های پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………………..60

3-4-5-1 تئوری سینتیک لیچینگ…………………………………………………………61

الف- نفوذ از لایه مایع…………………………………………………………………63

ب-نفوذ از میان خاکستر……………………………………………………………….64

ج- واکنش شیمیایی……………………………………………………………………64

3-4-6 روش انجام آزمایش های سینتیک……………………………………………………….66

3-4-7 نرم افزار طراحی آزمایش………………………………………………………………… 66

3-4-8 روش انجام آزمایش­ها ………………………………………………………………………69

فصل چهارم

در این فصل، پس از شرح نتایج آزمایش­های مقدماتی فیزیکی و فلوتاسیون، که به منظور انتخاب روش مناسب برای پرعیارسازی کانسنگ منگنز انجام شده، نتایج آزمایش­های بخش لیچینگ احیایی بررسی می­شود. این بخش شامل انتخاب کاهنده، تعیین عامل کنترل لیچینگ و  طراحی آزمایش می­باشد. طراحی آزمایش با در نظر گرفتن سطوح مناسب برای پارامترهای عملیاتی (درصد جامد، دما، اسید سولفوریک و اسید کسالیک) و  تاثیر هر یک از پارامترها بر بازیابی بررسی شده است. در پایان شرایط بهینه عملیاتی برای پرعیارسازی این نوع کانسنگ با توجه به پارامترهای در نظر گرفته شده، پیشنهاد شده است.

4-2آزمایش­های جیگ

نمونه با محدوده­ی ابعاد 3350- ،1000+ میکرون توسط جیگ مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمایش در جدول4-1 آورده شده است. مطابق این جدول، عیار منگنز در محصول پرعیار شده به حد مطلوب نرسیده است، از طرفی مقدار آهن منتقل شده به کنسانتره به دلیل وزن مخصوص بالا، میزان قابل توجهی دارد. ضمن آن که عیار آهن نسبت به خوراک تغییر چندانی را نشان نمی­دهد.

4-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………..71

4-2 آزمایش های جیگ………………………………………………………………………………..71

4-3 نتایج آزمایش های میزلرزان………………………………………………………………………72

4-4 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش مغناطیسی………………………………………..77

4-5 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش فلوتاسیون…………………………………………80

4-6  نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش لیچینگ……………………………………………82

الف) تعیین ماده کاهنده…………………………………………………………………………..82

ب) تعیین عامل کنترل لیچینگ…………………………………………………………………….83

4-6-1 طراحی آزمایش……………………………………………………………………………86

4-6-1-1 آنالیز واریانس مدل­ها……………………………………………………………………88

4-7 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی…………………………………………………………….91

4-7-1 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی منگنز………………………………………91

4-7-2 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی آهن………………………………………….96

4-7-3 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی سیلیس……………………………………99

4-8 بهینه سازی……………………………………………………………………………………….99

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم.

هدف از این تحقیق امکانسنجی فرآوری منگنز از کانسنگ منگنز جیرفت بود. نتایج آزمایش­های پرعیارسازی فیزیکی و شیمیایی انجام شده برای رسیدن به بهترین شرایط از نظر بازیابی و عیار منگنز در محصول پرعیار مورد بررسی قرار گرفت و هم­چنین برای بررسی دقیق تر از  نرم افزار طراحی آزمایش (روش سطح-پاسخ) در رابطه با آزمایش­های لیچینگ احیایی استفاده شد. در این روش، برای استحصال منگنز پارامترهای متغیر و تاثیرگذار در آزمایش­ها (درصدجامد، اسیدسولفوریک، اسیداکسالیک و دما) و پارامترهای ثابت (دانه­بندی، زمان، دورهمزن و pH)، در نظر گرفته شده است. در این آزمایش‌ها اثر این پارامترها به عنوان متغیرهای ورودی بر بازیابی منگنز، بازیابی آهن و بازیابی سیلیس به عنوان پاسخ بررسی شد. در نهایت با بهینه سازی پارامترهای عملیاتی با هدف بیشینه کردن مقدار بازیابی منگنز و به حداقل رساندن بازیابی آهن و سیلیس، آزمایش­های اعتبارسنجی و تایید با شرایط پیشنهادی انجام شد.

- طيف EDX مربوط به كاني منگنز دار

– طيف EDX مربوط به كاني منگنز دار

5-1 مقدمه………………………………………………………………………………. ……..103

5-2 نتایج و پیشنهادات………………………………………………………………………….103

مراجع…………………………………………………………………………………………….106

 

Abstract

Manganese is used as an important  and useful metals in metallurgical and non ferrous alloy industries .Because of the importance of this ore , recovery of manganese from low grade ores is economically feasible.In this study, feasibility of concentrating of  Jiroft’s Mohammadabad manganese ore has been studied. Based on chemical analysis , the grade of manganese , Fe2O3 and Sio2 are determined 21, 19.66 and 32.07 respectively. Mineralogy Studies of samples showed the existence of fine crystals of manganese bearing ores and also locking with gangue minerals of the sample.In XRF tests, the manganese ores  are not distinguished because they were amorphous and their crystality were low. Weight tests were done by using jig separators for grading size -3000 Micron to 1000 micron and the results showed 23.61 % of manganese grade. For particle sizes of -1000 -+300 , -300 and -100 Micron, recovery test has been done by using shaking desk which resulted the best concentration grade of  31.14 %  and best recovery grade of 30.34%.In order to increase recovery of the manganese, dry and wet magnetic separators has been used for concentrating of intermediate product of shaking desk for the particles in the range of -300 Micron.In the next phase , floatation tests has been done for -100 Micron particles which resulted manganese with grade of 27.59 % at the best practice.As the results of the study showed, common and ordinary physical and floatation methods are not useful for concentrating the manganese ore of Mohammadabad as the ore has been recognized as hard ore manganese. Therefore the chemical methods such as reductive leaching is more appropriate method for concentrating this ore . The last phase of this study , different phase of reductive leaching has been studied and the results have been analyzed. Reductive leaching showed the best recovery of manganese in comparison to the other methods.Oxalic acid has been adopted as the effective reductive in this method and also it has been distinguished as leaching control parameter.By using Test design software, CDD method with 30 leaching test has been adopted. In this test % 14.4 solid material , 60 g/l Sulphuric acid , 49.93 g/l Oxalic acid in 70 centigrade temperature , recovery of manganese , FE and Sio2 were %88.4 , % 6.57 and %0.66 respectively .



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان