پایان نامه ارشد رایگان درمورد آلودگی محیط زیست، هزینه تولید، مواد معدنی

دانلود پایان نامه ارشد

در بين 20 کشور توليد كننده عمده فولاد جهان تنها كشورهاي امريكا، روسیه، مکزیک، آفریقای جنوبی و ایران داراي سه عنصر اصلي توليد فولاد يعني سنگ آهن، انرژی و آب هستند. لذا كشور ايران از مزيت نسبي در توليد فولاد برخوردار ميباشد. آلياژهاي منگنز شامل فرومنگنز و سيليكومنگنز از مواد مصرفي در صنايع فولادسازي، توليد چدن و صنايع ريختهگري ميباشند. مهمترين نقش منگنز توليد فولاد خام، اکسیژنزدایی است. ميزان ظرفيت در حال بهرهبرداري فرومنگنز در داخل كشور 42 هزار تن میباشد، در حالي كه ميزان نياز به اين ماده در حال حاضر 71 هزار تن بوده و تا پايان برنامه چهارم بالغ بر 100 هزار تن خواهد بود. با توجه به شرايط بازار و سياستهاي توسعهاي كشور در بخش فولاد چشمانداز گسترش تقاضا براي فرومنگنز وجود داشته و اجراي طرحهاي توليد فرومنگنز را توجيهپذير ميسازد. در توليد منگنز سهم ايران 38/0 درصد است و دوازدهمين توليد كننده منگنز دنيا به شمار ميآيد. سالانه از 21 معدن منگنز كشور بيش از 134 هزار تن استخراج ميشود. ذخاير اين ماده معدني نزديك به 2/8 ميليون تن است. براساس گزارش سازمان زمینشناسی آمریکا9 بعد از آفریقای جنوبی، استرالیا و چین هر یک با تولید 1/3 میلیون تنی به صورت مشترک در رده دوم و گابن نیز با تولید 2 میلیون تنی در رده سوم قرار گرفتند. برزیل هم با تولید 4/1 میلیون تنی جایگاه چهارم را به خود اختصاص داد. تولید منگنز در سایر کشورهای جهان در سال قبل زیر یک میلیون تن بوده است. از دیگر تولیدکنندگان عمده منگنز در جهان میتوان به برمه، هند، قزاقستان، مالزی، مکزیک و اوکراین اشاره کرد. مجموع تولید جهانی منگنز در سال 2013 به 17 میلیون تن رسید که نسبت به تولید سال 2012 رشد 2/1 میلیون تنی را تجربه کرد. زمینهای حاوی منابع منگنز بسیار گسترده و بزرگ بوده اما در عین حال به صورت پراکنده و نامنظم توزیع شدهاند. در آمریکا ذخایر منگنز دارای عیار بسیار پایین بوده و به همین دلیل استخراج این ذخایر مستلزم صرف هزینه بسیار بالایی است. آفریقای جنوبی دارای حدود 75 درصد از کل ذخایر جهانی شناخته شده منگنز است و اوکراین نیز 10 درصد این ذخایر را در اختیار دارد. در سال 2013 پروژههای مختلفی در زمینه افزایش 5 میلیون تنی ظرفیت تولید منگنز در سراسر جهان در دست اجرا بود که بیشتر این افزایش ظرفیت نیز مربوط به آفریقای جنوبی میشود. سال قبل تولید فولاد آمریکا برنامهریزی شده بود که با افت کوچکی نسبت به سال 2012 مواجه میشود و به همین دلیل واردات فرومنگنز این کشور نیز برآورد میشود که در سال قبل با کاهش 20 درصدی نسبت به سال 2012 مواجه شده است. در نتیجه مصرف ظاهری منگنز آمریکا هم با افت 8 درصدی به 770 هزار تن رسید. در آمریکا سنگ منگز با عیار 35 درصد یا بیشتر از سال 1970 تاکنون تولید نشده است.
اداره زمین شناسی آمریکا ذخائر منگنز را در گروه ذخایر اقتصادی و پایه منتشر میکند. ذخائر اقتصادی شامل ذخایری میشوند که استخراج آنها در شرایط فعلی امکانپذیر و اقتصادی میباشد. ذخایر پایه شامل مجموعه ذخایر اقتصادی و غیراقتصادی می‌شود که از نظر عیار، ضخامت و عمق در شرایطی قرار دارند که از نظر فنی قابل معدنکاری هستند.
براساس گزارش اداره زمین شناسی آمریکا مجموع ذخایر پایه شناخته شده جهان در حدود ۵۰۰۰ میلیون تن است که برای سالها بدون تغییر باقی مانده است و ذخیره عمده جدیدی کشف نشده است. از این مقدار استخراج ۶۸۰ میلیون تن آن در شرایط فعلی اقتصادی می‌باشند.
با توجه به اینکه ذخایر منگنز موجود در خشکی‌ها قادر به تامین نیاز صنایع برای سالهای آتی هستند، به نظر نمیرسد که در آینده نزدیک استخراج ذخایر کف اقیانوسی جهت تامین منگنز اقتصادی بشوند. ولی در صورتی که این ذخایر به منظور دستیابی به مس و یا نیکل آن مورد استخراج قرار گیرند، منگنز و کبالت نیز به عنوان محصولات جانبی میتوانند تولید بشوند. با توجه به کفایت ذخائر مس و نیکل در خشکی‌ها مشخص نیست که دقیقا چه زمانی استخراج ازذخایر کف اقیانوسی اقتصادی بشود. با این حال کشورهای آمریکا،‌ چین، هندوستان، ژاپن و روسیه به تحقیقات خود در قالب پروژه‌های بلند مدت در خصوص اکتشاف و امکانپذیری استخراج ذخایر کف اقیانوسی از آبهای بینالمللی و سواحل خودشان ادامه میدهند.

فصل دوم

روشهای فرآوری کانههای منگنز

2-1مقدمه
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 پرعیارسازی10 بهدست آورد:

C.C =(∆H-∆F)/(∆L-∆F) (2-1)

که در آن :
C.C : معیار پرعیارسازی ، ∆H: جرم مخصوص کانی سنگین، ∆F: جرم مخصوص سیال، ∆L: 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].
2-4 پرعیارسازی به روش مغناطیسی
به دلیل تفاوت در خواص مغناطیسی کانههای منگنز و باطله های همراه نظیر کوارتز، کلسیت و رسها روش جداسازی مغناطیسی میتواند به طور نسبتا موثری باعث جداسازی و تغلیظ سنگ منگنز شود[10].
جداسازی مغناطیسی معمولا به تنهایی کارایی لازم را در مورد سنگ منگنز نداشته و اغلب به عنوان تکمیل کنندهی بخش جداسازی ثقلی، فلوتاسیون و یا هیدرومتالورژی مورد استفاده قرار میگیرد که باعث افزایش قابل توجهی در راندمان کل عملیات خواهد شد[10].
2-5 پرعیارسازی به روش فلوتاسیون
کانیهای منگنز از نظر کاربرد روش فلوتاسیون به دو گروه تقسیمبندی میشوند. گروه اول شامل کانههایی با عیار بالایی از منگانیت یا پیرولوزیت همراه با باطلهی کلسیتیاند که با شناوری کلسیت، باطلهای غنی از منگنز (فلوتاسیون معکوس) بهدست میآید. در این حالت کانه در pH حدود 8 و با استفاده از کربنات سدیم و دکسترین زرد آمادهسازی میشود و سپس فلوتاسیون با اسید اولئیک انجام میشود. گروه دوم، کانههای منگنز حاوی پیرولوزیت، منگانیت یا پسیلوملان هستند، که با مقادیر کمی از رس و سایر ترکیبات مولد نرمه همراهاند، و با شناورسازی کانیهای منگنز قابل پرعیار شدن میشوند[12].
2-6 روش تشویه
فرآیندهای متعارف پیرومتالورژی برای استفاده از منگنز سنگ معدن اکسید با هزینههای تولید بالا و انرژی مصرف، بهرهوری پایین، و آلودگی محیط زیست همراه هستند. کاهندههای مورد استفاده برای تشویه کاهشی شامل زغال سنگ، گرافیت و یا CO ، پیریت، آمونیوم سولفیت یا کلرید آمونیوم. مشکلات اصلی این فرآیندهای هیدرومتالورژیکی پالایش منگنز از محلول لیچینگ، هزینه تولید بالا، بازده لیچینگ کم و غیره است. چنانکه، دیاکسید منگنز خالص را میتوان توسط گوگرد در دمای کمتر از 300-400 درجهی سانتیگراد احیا کرد. با استفاده از اسید سولفوریک به عنوان عامل لیچینگ، منگنز میتواند از محصولات تشویه شده باقی بماند. با این حال،MnS در طول تشویه تشکیل شده و زمانی که محصولات تشویه در محلول اسید لیچ شده؛ گازهای مضرH2S اجتناب ناپذیر است.[13]
عمل تشویه که به دنبال آن هیدرومتالورژی صورت میگیرد، نقش مهمی را در به عملآوری کانسنگ منگنز کم عیار و نودلهای منگنز بستر دریا که حاوی مقادیری نیکل، کبالت و مس به صورت اکسید دارد. این اکسیدهای فلزی در نودلها اغلب در ساختمان شبکهای از مواد معدنی آهن و منگنز رخ میدهند. بنابراین شکستن این شبکهها توسط عمل تشویه کاهشی یا محلولهای کاهشی هیدرومتالورژی گامی مهم در بهبود بازیابی فلزات با ارزش به حساب میآیند. روشهای پیشنهادی برای پیرومتالورژی ذوب کردن، تشویه کاهشی، سولفاتی و کلردیدی کردن است. در مقایسه با فرآیند هیدرومتالورژی ترکیب پیرو-هیدرومتالورژی کارایی بازیابی بهتری را نتیجه میدهد، اما این روش مستلزم مصرف انرژی بالایی است.
در تشویه سولفاته کردن، کانیهای منگنزدار در حضور اسید سولفوریک یا آمونیوم سولفات به کانیهای منگنزدار محلول در سولفات تبدیل میشوند. سولفاته کردن منگنز با گاز SO2 نیز کار شده است؛ که در این مورد گاز SO2 دو نقش بازی میکند و به عنوان کاهنده و عامل سولفاته کردن عمل میکند. تشویه سولفاتی به

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد رایگان درمورد اکسیداسیون، تأمین کننده، ایالات متحده آمریکا Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درمورد اکسیداسیون، مواد معدنی، آلودگی هوا