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 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 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 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 لاتین  Magnes (Magnet)گرفته شده است که به خواص مغناطیسی پیرولوزیت (کانه اصلی منگنز) اشاره می­کند. با نماد Mn، عدد اتمی 25، وزن اتمی94/54، وزن مخصوص 43/7 گرم بر سانتی­متر مکعب، سختی6 در مقیاس موس، جلای فلزی، شکننده و غیر قابل انعطاف، نقطه جوش 1962 درجه سانتی­گراد و نقطه ذوب 1244 درجه سانتی­گراد. منگنز در گروه 7 جدول تناوبی به عنوان فلز  بوده و در دوره 4 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 می­کند. 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 می­کند چند ظرفیتی بودن منگنز به دلیل به اشتراک گذاردن 7 الکترون در دو لایه خارجی، با توجه به توزیع 25 الکترونی منگنز، می­باشد. شش ایزوتوپ پایدار منگنز Mn51، Mn52 ،Mn53،Mn54،Mn55   و Mn56 می­باشند[1].

1-2خواص

  • 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 می­کنند، 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 گونه­ای 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 می­شود. 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 720، 1100، 1236 و 1244 درجه سانتی­گراد است.

1-3 کانی شناسی

منگنز در بسیاری از کانی­های موجود در پوسته زمین وجود دارد. علارغم این که بیش از 300 کانی حاوی منگنز شناسایی شده­اند، اما تعداد کانی­های منگنزدار دارای ارزش اقتصادی کمتر از 12 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)[2].

1-4 ژئوشیمی

منگنز از نظر فراوانی، دوازدهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. کلارک منگنز در ترکیب پوسته جامد زمین 1/0% و در سنگ­های مافیک و اولترامافیک تا 5/1% می­رسد. کانی­های منگنز به صورت گسترده پراکنده شده­اند. این عنصر در طبیعت به صورت خالص تشکیل نمی­شود 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 می­شود، اما در pH  و Eh بالا به دلیل تحرک بالا، ته نشینی آهن در ابتدا انجام می­شود و سپس منگنز ته نشین می­شود. چنان­چه وقتی فعالیت­های آتش­فشانی زیر دریایی به محیط آب وارد می­شوند، در ابتدا آهن در فاصله نزدیک منشأ فعالیت آتش فشانی برجای گذاشته می­شود و سپس منگنز به دلیل حلالیت (تحرک پذیری) بیشتر با فاصله زیادتری رسوب می­کند. به عنوان مثال در بخش بالایی کانسارهای ماسیوسولفید (تیپ کوروکو)، آهن در بالای کانسار قرار می­گیرد در حالی که منگنز در حاشیه آن تشکیل می­شود. شکل1-1 محدوده پایداری یون­های منگنز را نشان می­دهد که طبق آن پایداری Mn2+ در آب­های سطحی و دریاها به نسبت زیاد است.

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

در شرایط عادی PH و Eh، ترکیبات کربناته و سیلیکاته منگنز رسوب می­کنند. در شرایط اکسیدان قوی از پایداری منگنز کاسته می­شود و Mn2+ به Mn4+ تبدیل شده و در نتیجه اکسید منگنز (پیرولوزیت) یا اشکال دیگر MnO2 رسوب می­کنند. 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 می­شود، منگنز به صورت اکسید و کربنات یافت می­شود.

1-5 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 نمی­شود، 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 001/0 تا 01/0% و ماکزیمم آن در خاک سرخ پلاژیک اقیانوسی 17/0%، 68/0% و 86/0% اندازه­گیری شده است. متوسط درصد منگنز در سنگ­های رسوبی 056/0 % محاسبه شده است. انباشتگی درون­زادی 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[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.تقریباً تمامی روش­های جداسازی ثقلی اعم از انواع جیگ‌ها، ‌میزهای لرزان، کلاسیفایرها و مارپیچ‌ها، ‌واسطه سنگین و غیره در فرآیند پرعیار سازی منگنز کاربرد دارند. با توجه به وزن مخصوص نسبتاً بالای  کانه‌های منگنز (بالاتر از 4) و تفاوت بارز آنها با کانی‌های باطله همراه در صورتی که میزان آزاد بودن و ابعاد دانه‌های کانه و باطله به گونه­ای باشد که درمحدوده کار دستگاه­های جدا کننده ثقلی قرار گیرند، می‌توان بین 80 ـ50 درصد سنگ ورودی را پرعیار کرد. عیار منگنز در محصول خروجی تا 48 درصد نیز گزارش شده است. جیگ­های مورد استفاده از انواع مختلف نظیر جیگ دنور، هارتز و دیافراگمی بوده­اند که در محدوده دانه‌های درشت­تر کاربرد 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

برای اجرای آزمایش­های پرعیار سازی کانسنگ منگنز جیرفت و بر اساس برنامه­ریزی­های به عمل آمده عملیات نمونه­برداری توسط کارشناسان معدن و کارفرما صورت گرفته و سپس به مرکز تحقیقات فرآوری مواد معدنی ایران ارسال شده است. وزن نمونه ارسالی 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 دپوی مواد معدنی به روش مخروط و چهار قسمت کردن، به شکل مخروطی به ارتفاع حدود 70 سانتیمتر (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 تعیین عناصر و ترکیبات موجود در نمونه معرف و هم­چنین مقایسه نتایج، دو نمونه متوسط به آزمایشگاه شیمی فرستاده شد. نتایج تجزیه شیمیایی به­دست آمده با استفاده از دستگاه فلورسانس اشعه ایکس مطابق جدول 3-1 است. با توجه به نتایج مشاهده می­شود که اکسید سیلیس، عنصر منگنز و اکسید آهن به ترتیب با عیار متوسط 07/32، 47/20 و 66/19 ترکیبات اصلی تشکیل دهنده نمونه هستند. عیار آهن کل در نمونه 13 درصد تعیین شده و از آنجایی که عیار آهن دو ظرفیتی (FeO) در نمونه بسیار ناچیز است، کل آهن موجود در آن بیشتر از نوع سه ظرفیتی از جمله کانی هماتیت است و کانی­هایی مثل منیتیت یا پیریت در نمونه موجود نبوده یا ناچیز است. هم­چنین به­ غیر از منگنز و آهن، عیار سایر فلزات از جمله سرب، روی و مس که می­توانند کانی­های سنگین تشکیل دهند در نمونه بسیار اندک است. مقادیر کم عناصر مزاحمی هم­چون فسفر موید امکان کاربرد این کانسنگ در فرآیندهای تولید فولاد است.

به منظور شناسایی کانی­های موجود در نمونه مورد مطالعه، آزمایش پراش پرتو ایکس بر روی یک نمونه انجام شد. بر اساس نتایج این آزمایش، کانی­­های کوارتز، هماتیت و کلسیت شناسایی شدند اما کانی­های منگنز دار علی­رغم نتایج تجزیه شیمیایی در نمونه شناسایی نشد که می­تواند نشانه کریستالینیتی پائین ترکیبات منگنزدار باشد. نتایج مطالعه پراش پرتو ایکس نمونه به پیوست الف آورده شده است.

3-3-3 مطالعات میکروسکوپی

به منظور انجام مطالعات کانی­شناسی، مقطع نازک صیقلی و صیقلی از نمونه­ تهیه و توسط میکروسکوپ نوری پلاریزان با نور عبوری و انعکاسی مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات میکروسکوپی روی نمونه­ها نشان داد کانی­های اصلی ( بیشتر از 10 درصد) شامل منگانیت، هماتیت و کوارتز و کانی­های فرعی ( کمتر از 10 درصد) شامل کلسیت، پیرولوزیت هستند. هم­چنین مشخص شد که منگانیت مهم­ترین کانی منگنزدار در نمونه­ها است و بخش­هایی از منگانیت به پیرولوزیت تبدیل شده است. منگانیت­ها خیلی ریز بلور هستند و به­ صورت آمورف تا نیمه کریستالین هستند و عمدتاً به صورت رگه و رگچه در نمونه وجود دارد. رگچه­های ترکیبات منگنز دار داخل کوارتز وجود دارند و آغشتگی­هایی از آهن و منگنز روی کوارتز 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.

- طیف EDX مربوط به کانی منگنز دار

– طیف EDX مربوط به کانی 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