پایان نامه ارشد رایگان درمورد اکسیداسیون، تأمین کننده، ایالات متحده آمریکا

دانلود پایان نامه ارشد

هیپوژن است و از طریق دگرگونی مجاورتی و ناحیهای تشکیل میشود. بسیاری از کانسارهای رسوبی منگنز، متعاقباً به وسیله دگرگونی حرارتی و مجاورتی با شدتهای متفاوت تغییر پیدا میکنند و این امر باعث تغییر کانیشناسی و بافت کانسارهای قبلی میگردد، اما نقشی در تمرکز آنها ایفا نمیکند. در کانسنگهای اکسیدی دگرگون شده منگنز، براونیت و بیگسبیت بسته به حضور سیلیس، آهن و … و نیز حرارت و اکسیژن به تنهایی یا با هم تشکیل میشوند[6].
1-5-2-6 کانسارهای منگنز تجزیهای یا سوپرژن
فرآیند تشکیل این کانسارها شامل تجزیه عناصر غیر از منگنز در سنگ مادر توسط آبهای سطحی و زیرزمینی است. این فرآیند باعث متمرکز شدن مواد باقیمانده و یا تجزیه و تهنشینی مجدد منگنز در پوسته هوازده نزدیک سطح می‌شود. اکسیداسیون سوپرژن برجا و غنیسازی سنگهای منگنزدار، به خصوص در سنگهای کربناته، یا تحرک مجدد کانسارهای منگنز قبلی در جریان هوازدگی منجر به تشکیل ذخایر پرعیار و اقتصادی میگردد. سنگ مادر این نوع کانسارها باید دارای درصدکانی منگنز ( ۵ تا ۱۰ درصد ) باشد. هوازدگی در مناطق گرمسیری معمولا منجر به افزایش عیار بیش از ۵ الی ۶ درصد نمیشود. اگر اکسیداسون شدید و فراگیر باشد، پیرولوزیت و یاکریپتوملان (بسته به تمرکز پتاسیم) مستقیما از رودوکروزیت یا پیروکروزیت تشکیل می‌شود. چنانچه اکسیداسیون محدود و دارای تغییراتی از بالا به طرف پایین سطح باشد، فازهای مختلف معرف حالتهای اکسیداسیون متفاوت تقریبا به صورت زیر می‌باشد[6].
رودوکروزیت هوسمانیت منگانیت بیرنسیت نسوتیت پیرولوزیت و کریپتوملان
همانطوری که تحرک آهن و آلومنیوم به تشکیل لاتریتهای آهندار و بوکسیت منجر میشود، منگنز نیز میتواند در طول هوازدگی شیمیایی تشکیل ذخایر بازماندی منگنز با عیار بالا را بدهد. در مرحلهی اصلی تبلور ماگما به دلیل قرار گرفتن منگنز در کانیهای آهن و منیزیمدار، هیچ کانی مستقلی از منگنز تشکیل نمیشود و کانیهای منگنزدار هوازده شده و باعث تشکیل ذخایر اقتصادی منگنز میشوند که به صورت پوشش بر روی سنگهای حاوی منگنز وجود دارد. کانیهای اقتصادی این نوع شامل پسیلوملان، پیرولوسیت و منگانیت میباشد[6].
در مورد ذخایر بازماندی منگنز نیز مانند بوکسیت ها، آب و هوا ـ زهکشی ـ ماهیت سنگ مادر از عوامل تعیین کننده تمرکز ذخیره میباشند. سنگ مادری که منشأ ذخایر بازماندی هستند باید به قدر کافی غنی از منگنز باشند، به عنوان مثال ۱۰% منگنز. این نوع کانسارهای منگنز از هوازدگی شیمیایی سنگهای کربنات منگنزدار و سنگهای سیلیکات ـ کربنات حاوی منگنز تشکیل میشوند. مهمترین ذخایر منگنز بازماندی در غرب آفریقا (گابون)، آفریقای جنوبی، برزیل، هند و ونزوئلا و کانادا شناخته شدهاند[6].
1-5-2-7 گرهکهای (ندول های) منگنز
بزرگترین منابع منگنز در کف اقیانوسها و دریاچههای عهد حاضر وجود دارد که در آن کانسارهای منگنز و آهن به صورت گرهک و کنکرسیونهای نامنظم یافت میشوند (شکل 1-2). قطر گرهکها از ۱ میلیمتر تا ۲۵ سانتیمتر متغیر است و گاهی به یک متر میرسد ولیکن بیشترین پراکندگی مربوط به قطرهای ۷-۳ سانتیمتر است. نودولها معمولا ًبه شکل کروی، بیضوی، عدسی مانند و صفحهای است. گرهکها حاوی ۲۰ تا ۳۰ درصد اکسیدهای منگنز و مقداری آهن میباشند و جمع مقادیر کبالت، نیکل و مس در آنها ۲ تا ۳ درصد میباشد. گرهکها حاوی مقادیری تیتانیوم، وانادیوم و مولیبدن نیز می باشند. میزان ذخیره گرهک های منگنز قابل بازیابی ۵۰ بیلیون تا یک تریلیون تن تخمین زده شده است. سرعت رشد گرهکها یک میلیمتر در هر یک میلیون سال است. گرهکهای منگنز، پوششی که ضخامت آن به اندازه ضخامت یک گرهک میباشد را در کف اقیانوس تشکیل میدهند. در مورد منشأ گرهکها نظریههای مختلفی وجود دارند. امروزه در ایالات متحده آمریکا، آلمان و ژاپن که فاقد ذخایر بزرگ منگنز در خشکی هستند، استخراج نودولهای منگنز- آهن از کف اقیانوسهای آرام و اطلس در اعماق بیش از ۷ کیلومتری را توسط کشتیهای عظیم اکتشافی که عمل لیچینگ (هیدرومتالورژی)، گرم کردن / ذوب (پیرومتالورژی) یا ترکیبی از هر دو را انجام میدهند، آغاز شده است. نودولهای استخراجی حاوی ۳۰ – ۲۵% منگنز، ۱۲- ۱۰% آهن، ۲-۱% نیکل، ۵/۱- ۳/۰ % کبالت و ۵/۱-۱ % مس هستند. تمرکز این نودولها بر حسب تولید در سطح، حدود ۲۰ – ۱۵ کیلوگرم بر متر مربع است[6].

شکل 1- 2- طرح شماتیک یک گرهک همبرگری شکل
میزان ذخیره منگنز بین زون گسله کلاریون و کلیپرتون در حدود ۱۰۶×۲ تن با عیار ۲۵% منگنز، ۳/۱ % نیکل، ۱% مس، ۲۲% کبالت و ۵% مولیبدن تعیین شده است. میانگین منگنز در نودولها ۲۴% است که در مقایسه با میانگین منگنز تودههای معدنی که ۵۵% – ۳۵ است، از نظر اقتصادی به عنوان منبع منگنز پیشنهاد نمیشوند اما آنها حاوی ۱۴% Fe = ، ۱%Cu =، ۱% Ni = و ۲۵/۰% Co = هستند.
1-5-2-8 منگنز نقطهای 8
دندریتها یا شجرههای پیرولوسیت (MnO2) بر روی سطح شکستگی بسیاری از سنگها قابل مشاهده میباشند. لیکن در سنگهایی که مقدار مس درصد چند صد پیپیام است، به جای تشکیل (دندریت منگنز)، منگنز نقطهای تشکیل میشود.
1-6 اکتشاف وارزیابی ذخایر منگنز
اكتشاف و ارزيابي ذخاير منگنز نسبت به بسياري از مواد معدني ديگر مشكلتر است. اين کانسارها معمولاً کوچک و به صورت پراکنده هستند و روشهاي ژئوفيزيکي گران قيمت براي اکتشاف اين تودههاي کانساري مقرون به صرفه نيست.
برخلاف روشهاي ژئوفيزيكي كه در اكتشاف منگنز چندان موفق نيستند، روشهاي ژئوشيميايي به دليل حلاليت بالاي منگنز به عنوان ابزاري مؤثر در پروژه‌هاي اكتشاف مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند. يکي از مشکلات عمده در مراحل اکتشاف منگنز، نگهداري نمونه معرف کانسار براي مراحل ارزيابي و آناليز است. در گذشتههاي دور بيشتر حفاريهاي ضربهاي براي اکتشاف منگنز استفاده ميشد. امروزه بيشتر از حفاريهاي چرخشي براي اين منظور استفاده ميشود، اگر چه در اين حالت هم بايد براي حفظ نمونه معرف دقت کافي شود.
1-7روشهای عمده استخراج منگنز
اکثر کانسارهاي با ارزش منگنز، از غنيسازي ثانويه توسط آبهاي زيرزميني و ليچينگ سنگهاي رسوبي منگنزدار تشكيل ميشوند. به دليل تنوع كانسارهاي منگنز و گستردگي تركيبات و كانيهاي شناسايي شده در اين كانسارها، هيچ يك از روشهاي كانهآرايي به تنهايي كاربرد ندارد. در استخراج كانسنگ منگنز، هم روش استخراج روباز و هم زيرزميني مورد استفاده قرار ميگيرد.
ندولهاي منگنزدار پوسته کف اقيانوسها ذخاير عظيمي از منگنز را تشکيل ميدهند ولي به علت مشکلات تکنيکي زيادي در استخراج آنها وجود دارد. به منظور پر عيار سازي منگنز به دليل تنوع كانسارهاي منگنز و گستردگي تركيبات و كانيهاي شناسايي شده در اين كانسارها هيچ يكي از روشهاي كانهآرايي به تنهايي و حتي به همراه مجموعهاي از ساير روشها، در همه كانسارهاي منگنز كاربرد ندارد.

1-8 کاربردهای منگنز
در صنایع فولاد منگنز باعث نورد کردن فولاد و چکشخواری، استحکام، دوام، مقاومت در برابر سایش و شکنندگی میشود. از ترکیب منگنز و آلومینیوم و آنتیموان و کمی مس آلیاژی با خاصیت فرومغناطیس قوی حاصل میشود. منگنز خالص دارای چهار آلوتروپی میباشد. فرم آلفا در درجه حرارت معمولی پایدار است. فرم گامای این عنصر دارای خصوصیات انعطاف پذیری بالا، نرم و راحت با چاقو بریده میشود، و همچنین چکشخوار است. کاربردهای متنوع منگنز باعث میشود که این فلز را در سه نوع عیار متالورژیکی، شیمیایی و باتری طبقهبندی کرد. با توجه به جدول 1-1، عیار متالورژیکی در حدود 38 تا 55 درصد منگنز میباشد، و ممکن است با عیار شیمیایی تنها در شکل فیزیکی آن تفاوت داشته باشد. کانیهایی با عیار باطری و شیمیایی اغلب توسط محتوی MnO2 دستهبندی میشوند، که نوعا در حدود 70 تا 85 درصد (44 تا 54 درصد منگنز) میباشند[7].

جدول1-1 –مشخصات ترکیبهای موجود در محصولات منگنز[7]
نوع محصول
ترکیبها
درصد ترکیبها
عیار متالورژیکی
منگنز
آهن
سیلیکا + آلومینا
فسفر
مس + سرب + روی
0/40
0/16
بدون محدودیت خاصی
کمتر از 3/0
کمتر از 0/1
عیار باتری
منگنز
آهن
سرب
مجموع فلزات سنگین به جز آهن و سرب
مجموع غیر محلولها
pH
بیشتر از 0/75
کمتر از 0/3
کمتر از 5/0
5/0

0/10
4 تا 7
عیار شیمیایی
نوع A
دی اکسید منگنز
آهن

بیشتر از 0/80
کمتر از 0/3

نوع B
دی اکسید منگنز
آهن
سیلیکا
آلومینا
فسفر

بیشتر از 0/85
کمتر از 0/3
کمتر از 0/3
کمتر از 0/3
کمتر از 1/0

1-9 توزیع منگنز در دنیا
برخلاف فراواني و توزيع جغرافيايي ذخائر منگنز 95 درصد از توليد جهان فقط از 7 كشور توليد كننده باشد، همانطور که در شکل 1-3 نیز مشاهده میشود، از توليد کنندگان اصلي منگنز ميتوان از آفريقاي جنوبي با 62/3 ميليون تن، گابون با 45/2 ميليون تن، استراليا با 2 ميليون تن، برزيل با 8/1 ميليون تن و هند با 1/1 ميليون تن نام برد. بيش از 80 درصد از ذخائر كشف شده جهان در دو كشور اوكراين و آفريقاي جنوبي متمركز شده است. تقريباً هيچ كشور صنعتي جهان همانند آمريكا، ژاپن و كشورهاي اروپايي داراي ذخایر قابل توجه منگنز نيستند و بايد همگي نيازهاي خود را وارد كنند.

شکل1- 3- نحوه توزیع ذخایر منگنز در دنیا[8]
1-9-1 تولید منگنز در ایران
تاکنون در ایران بیش از 45 کانسار و نشانه معدنی منگنز شناخته شده است که در بین آنها 10 کانسار متوسط و بقیه کانسارهای کوچک و نشانه معدنی میباشند. البته امکان اکتشاف ذخایر پرعیار و بزرگ منگنز، در کشور زیاد است.
مهمترین معادن در دست بهرهبرداری، معادن ونارچ و رباط کریم است که از تولید کنندگان مهم به شمار میروند. مصرف اصلی در کشور، مربوط به صنایع فولاد وبزرگترین مصرف کننده آن کارخانه ذوب آهن اصفهان است. این کارخانه، برای تولید 2 میلیون تن فولاد، نیاز به 100000 تن سنگ منگنز با عیار 25 درصد دارد. افزون بر صنایع فولاد، صنایع دیگر نیز به میزان جزیی منگنز مصرف میکنند.
در حال حاضر، از بین کانسارها و آثار شناخته شده منگنز و آهن منگنزدار ایران، با در نظر گرفتن سطح فعالیتهای انجام شده در آنها، سه معدن و نارچ قم، رباط کریم و ناریگان را میتوان به عنوان تأمین کننده بالقوه نیازهای داخلی در نظر گرفت. از این میان، معدن ونارچ قم با توجه به شرایط نسبتاً مناسب آن از نظر سابقه بهرهبرداری و وجود اطلاعات اکتشافی، وضعیت مناسبی دارد و یکی از مهمترین تأمین کنندههای منگنز ایران است. ذخیره کانسارهای منگنز ایران است حدود 17 میلیون تن برآورده شده است (به جز ذخایر منگنز آهندار). میزان ذخایر کانسارهای آهن منگنز نیز حدود 100 میلیون تن میباشد.
تولید کانسنگ منگنز ایران، سالانه حدود 135 هزار تن است. ایران در مقایسه با دیگر کشورهای جهانی، از نظر تولید کانسنگ منگنز در مکان پانزدهم قرار دارد. به بیانی 5/0 درصد از کل تولید منگنز جهانی، به ایران تعلق دارد.
1-9-2 تولید منگنز در دنیا و توسعه های اخیر
صنعت فولاد يكي از بخشهاي مهم در اقتصاد جهان محسوب ميشود و به دليل وجود كثرت حلقههاي ارتباطي بالادست و پاييندست با ديگر بخشهاي اقتصادي به عنوان صنعتي پيشرو و كليدي از اهميت خاصي برخوردار ميباشد، به طوري كه ميزان توليد و مصرف آن نمايانگر پيشرفت صنعتي و اقتصادي كشورها و تحرك ديگر بخشهاي اقتصادي است. مصرف سرانه فولاد دنيا حدود 200 کیلوگرم ميباشد كه اين ميزان در كشورهاي پيشرفته صنعتي بين 350 تا 600 كيلوگرم و در كشورهاي فقير و توسعه نيافته بين 20 الی 40 کیلوگرم است. مصرف سرانه فولاد در ايران نيز حدود 290 کیلوگرم است که در حال حاضر 150 کیلوگرم آن در داخل كشور توليد شده و بقيه از كشورهاي ديگر تامين ميشود. ايران در بين كشورهاي توليد كننده فولاد در سال 2008 با توليد حدود ده ميليون تن در رتبه نوزدهم بوده است. ایران در سال 2009 میلادی با سه پله صعود نسبت به سال 2008 شانزدهمين فولادساز بزرگ جهان لقب گرفت و در سال 2010 میلادی نيز هفدهمين فولادساز بزرگ جهان بوده است و اين در حالي است كه

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد رایگان درمورد آتشفشانی، سنگهاي، لایهای Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درمورد آلودگی محیط زیست، هزینه تولید، مواد معدنی