پایان نامه کانی شناسی تیتانیم

دسته: زمین شناسی

فرمت فایل: doc

حجم فایل: 151 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 125

پایان نامه کانی شناسی تیتانیم

چکیده

مهمترین کانیهای تجاری تیتانیم ایلمنیت و روتیل هستند. لوکوکسن، آناتاز، اسفن، پرووسکیت و بروکیت دیگر کانیهای مهم تیتانیم هستند. کانی ایلمنیت معمولاً در ماگمای تاخیری به وجود می آید و بنابراین بیشتر در سنگهای آذرین با ترکیب بازی یافت می شود. نوعی از روتیل که محصول دگرسانی ایلمنیت است معمولاً در ماسه ها و گاهی اوقات در سنگهای دگرسان شده حاوی ایلمنیت دیده می شود. طبقه بندیهای متفاوتی در مورد کانسارهای تیتانیم ارائه شده است. طبقه بندی این کانسارها به کانسارهای ماسه ای و سنگی و یا به ترتیب ثانویه و اولیه معمولترین طبقه بندی است.

بعد از پی جوئیهای مستمر، تنها کانسار ایلمنیت کهنوج امید بخش تشخیص داده شده است. در نتیجه، اکتشاف مقدماتی و نیمه تفصیلی تا فصیلی را نیز به دنبال داشته است. کانسار کهنوج که در جنوب استان کرمان قرار گرفته است، از نوع کانسارهای پلاسری است که سنگ مادر آن تشکیلات گابرویی بند زیارت در 30 کیلومتری شرق آن است. اکتشافات تفصیلی و تعیین ذخیره فقط در محدوده بستر دره درگز صورت گرفته است. ذخیره منطقه تعیین ذخیره شده بقدری است که می تواند نیاز کشور را در طی بیست سال به کانیهای تیتانیم رفع کند. کانسار کهنوج توانایی تامین اکسید و انادیم را نیز داراست.

روشهای تهیه دی اکسید تیتانیم، فرایندهای سولفات و کلرید است که مسائل زیست محیطی باعث رشد استفاده از فرآیند کلرید شده است ابتدا خوراک فرایند کلرید، دی اکسید تیتانیم به صورت کانی روتیل و آناتاز بوده است که به علت تقاضای روز افزون قیمت آن افزایش زیادی داشته است و از طرفی عرضه این کانیها تکافوی تقاضاهای جهانی را ندارد، بنابراین امروزه فرایندهای غنی سازی ایلمنیت از دی اکسید تیتانیم جهانگیر شده اند. تهیه سرباره غنی از دی اکسید تیتانیم اولین بار در کانادا متداول شده است.

مقدمه

به دلیل کاربرد زیاد رنگدانه دی اکسید تیتانیم در صنایع رنگ کشور، سالانه مقادیری ارز صرف واردات این ماده می شود. همچنین رشد صنایع هوایی – نظامی ایران به زودی باعث استفاده از فلز تیتانیم خواهد شد. بنابراین با توجه به سیاستهای خودکفایی و عدم وابستگی، فعالیتهای مستمر در مورد اکتشاف کانسارهای تیتانیم دار آغاز گشته و منطقه کهنوج از نقاط امید بخش جهت رفع نیازهای مملکت به این ماده معدنی شناخته شده است.

این گزارش نتیجه مطالعات مرحله اول است. در این گزارش به دلیل رابطه تنگاتنگ ایلمنیت با دیگر کانیهای تیتانیم، تمام کانیها بررسی و روشهای فرآوری و کاربرد و آمار آنها نیز ارائه شده است. بیشترین کاربرد فلز تیتانیم در صنایع نظامی – هوایی است و قیمت این فلز منتج از تقاضای این بخش است. به علت ویژگیهای خاص فلز تیتانیم مانند مقاومت در مقابل خوردگی، بالا بودن نسبت مقاومت به وزن این فلز در صنایع شیمیایی و ساخت آلیاژها کاربرد فراوانی دارد .

بیشترین کاربرد عنصر تیتانیم به صورت ترکیب اکسید آن، دی اکسید تیتانیم است. رنگدانه های دی اکسید تیتانیم، از نوع روتیل و آناتاز، مهمترین رنگدانه هایی هستند که صنایع شیمی معدنی به دیگر صنایع عرضه کرده اند. مقاومت در مقابل اشعه یا پرتوهای ماوراء بنفش، قدرت پوشش بسیار خوب و ویژگیهای دیگر سبب کاربرد این رنگدانه در صنایع رنگ، کاغذ سازی و پلاستیک شده است.

در حال حاضر بیش از 70 کانی تیتانیم شناخته شده است. مهمترین کانیهای اقتصادی تیتانیم ایلمنیت، روتیل و آناتاز هستند. کانیهای اسفن، بروکیت، پرووسکیت دیگر کانیهای مهم تیتانیم هستند.

ایلمنیت

ایلمنیت اولین بار در کوه های ایلمن واقع در جنوب کوه های اورال اتحاد جماهیر شوروی یافت شده است. ایلمنیت فراوانترین کانی تیتانیم با ترکیب اکسیدهای مرکب (اسپینلها) و با فرمول شیمیایی FeTiO3 یا FeO+TiO2 ، به طور تئوری دارای 6/31 درصد تیتانیم، 8/36 درصد آهن و 6/31 درصد اکسیژن است و بر حسب دگرسانی کانی، این مقادیر تفاوت خواهند کرد. معمولاً ناخالصیهای آلومینیم، منیزیم، نیوبیم، وانادیم، کرم، منگنز، آهن سه ظرفیتی در آن وجود دارد. به همین دلیل کانی بدون ناخالصی را کریکتونیت می نامند. در صورتی که منیزیم به طور کامل جایگزین یون آهن شود کانی گایکیلیت با ترکیب شیمیایی MgTiO3 و در صورت جایگزینی توسط منگنز، کانی پیروفانیت با ترکیب شیمیایی MnTiO3 به وجود می آید.

یک سری محلول جامد پیوسته بین ایلمنیت و هماتیت در دمای 1050 درجه سانتیگراد وجود دارد.. با کاهش دما، حلالیت Fe2O3 در FeTiO3 کاهش یافته و در نتیجه موجب تشکیل ایلمنیت حاوی هماتیت و هماتیت حاوی ایلمنیت می شود. به این ترتیب هماتیت به شکل عدسیهای ضخیم و نازک، به صورت ادخال در بسیاری از ایلمنیتها وجود دارد. عده ای بر این عقیده هستند که وجود ترکیب Fe2O3 به دلیل حضور کانی آریزونیت با فرمول شیمیایی TiO2 , Fe2O3 است.

ایلمنیت در مقابل هوا زدگی معمولی بسیار مقاوم است. معهذا بسیار کم و توسط فرایندهای متفاوتی دگرسان میشود. در اینجا فقط بعضی از فرایندهای دگرسانی ایلمنیت ذکر می شود:

1- تشکیل منیتیت دوکی که اکثراً همراه روتیل است.

2- ایلمنیت غنی از ادخالهای هماتیت به تجمعهای نامنظم روتیل و منیتیت تبدیل می شود.

فرایندهای مذکور در دماهای بسیار بالا اتفاق می افتند و بر حسب دمای تشکیل، محصولات ظاهراً درشت تر از کانیهای اولیه هستند. در برخی شکافها علاوه بر روتیل و به جای آن، آناتاز تشکیل شده است.

3- در برخی سنگهای آذرین ایلمنیت به طور حاشیه ای و گاهی کاملاً به لوکوکسن تبدیل شده است.

4- در بعضی سنگهای غنی از یون کلسیم ممکن است اسفن از دگرسانی ایلمنیت به وجود آید.

5- محصول دگرسانی ایلمنیت در ماسه های ساحلی مناطق حاره معمولاً لوکوکسن است.

اغلب در این شرایط روتیل و یا سایر کانیهای تیتانیم تشکیل نخواهند شد.

لوکوکسن، ایلمنیت دگرسان شده

در کا نسارهای ثانویه حاوی ایلمنیت، به سبب اکسیداسیون و کاهش درصد آهن، ترکیب شیمیایی ایلمنیت درجه های متفاوتی از دگرسانی را از خود نشان می دهند که محصول به نام لوکوکسن معروف است و در نهایت فرایند، منجر به تولید دی اکسید تیتانیم خواهد شد. فرایند این عمل توسط تمپل در سال 1966 به شرح زیر توضیح داده شده است:

«دگرسانی در طول مرزهای دانه ها و ناپیوستگیهای داخل شبکه تبلور ایلمنیت، آغاز می شود. بعد از عبور از مرحله بی شکلی، اکسیداسیون و جدایش آهن از شبکه ایلمنیت موجب تشکیل تیتانات آهن حد واسطی با ساختمان بلوری مشخص به نام شبه روتیل می شود.

تیتاناتها

تیتاناتها ترکیباتی هستند که با حرارت دادن مخلوط اکسید یا کربنات یک فلز و دی اکسید تیتانیم ساخته می شوند. ضریب انکسار بالا و خواص پیزوالکترولیتی به آنها اهمیت تجارتی زیادی داده است.

بلورهای تیتانات باریم، BaTiO3 ، با پرسکاری قالبی دی اکسید تیتانیم و کربنات باریم در گرمای زیاد تولید می شود. تیتانات باریم در پنج سیستم متبلور می شود. بلورهای تتراگونال آن در خازنها به عنوان دی الکتریک به کار می رود. یک نوع سرامیک پیزو الکتریک به جای کوارتز از تیتانات باریم قالب گیری شده است.

فهرست اجمالی

فصل اول

کانی شناسی تیتانیم

فصل دوم

زمین شناسی کانسار های

تیتانیم دار

فصل سوم

ذخایر احتمالی ایران

فصل چهارم

تیتانیوم و ترکیبات آن

فصل پنجم

دی اکسید تیتانیوم

فصل ششم

پر عیار سازی ایلمنیت

فصل هفتم

روشهای متداول کانه آرایی

فهرست جزیی

فصل اول-کانی شناسی تیتانیم

1-1-ایلمنیت 1

1-2-لوکوکسن ، ایلمنیت دگرسان شده 6

1-3-روتیل 7

1-4-آناتاز 11

1-5- بروکسیت 13

1-6- اسفن 14

1-7- برو وسکیت 13

فصل دوم-زمین شناسی کانسار های تیتانیم دار

2-1-کلیات 17

2-2-ذخایر ماگمایی 19

2-3-کانسار های پلاسری تیتانیم 20

2-4- کانسار های ناشی از هوا زدگی 24

2-5-کانسار های رسوبی ـ آتشفشانی 24

2-6- کانسارهای با منشاء دگرگونی 28

فصل سوم- ذخایر احتمالی ایران

3-1-کلیات 29

3-2-کانی سازی در ناحیه ساغند ـ زریگان 29

3-3- کانی سازی تیتانومنیتیت در جنوب سیخورلن 30

3-4-نهشته های ناحیه گیلان 31

3-5-نهشته های ناحیه مازندران 33

3-6-کانسار ایلمنیت کهنوج 34

فصل چهارم-تیتانیوم و ترکیبات آن

4-1-تیتانیم 35

4-2-آلیاژ های تیتانیوم 36

4-3-کاربرد فلز تیتانیم و آلیاژ های تیتانیوم 37

4-4- ترکیبات تیتانیوم و کاربرد آنها 38

4-4-1- ترکیبات هیدروژن دار تیتانیوم 38

4-4-2- ترکیبات بر دار تیتانیوم 39

4-4-3- ترکیبات کربن دار تیتانیوم 39

4-4-4-ترکیبات نیتروژن دار تیتانیوم 39

4-4-5- تیتاناتها 40

4-4-6- ترکیبات هالوژنه تیتانیوم دار 41

4-4-7- ترکیبات دیگر تیتانیوم 42

4-5- تهیه فلز تیتانیوم 42

4-5-1- فرایند یدید 43

4-5-2- فرایند تولید تیاتنیوم الکترولیتی 43

4-5-3- روش کرول 44

4-5-4- فرایند هانتر 44

4-6- بازار جهانی فلز تیتانیوم 45

فصل پنجم- دی اکسید تیتانیوم

5-1-کلیات 50

5-2-دی اکسید تیتانیوم به عنوان رنگدانه 50

5-3-دیگر کاربردهای دی اکسید تیتانیوم 55

5-4-تولید دی اکسید تیتانیوم 58

5-5-فرایند های مختلف تهیه دی اکسید تیانیوم 59

5-5-1- فرایند سولفات 62

5-5-2- فرایند کلرید 65

5-5-3- فرایند فلوئورید 68

5-6- واردات کشور 72

فصل ششم ـ پر عیار سازی ایلمنیت

6-1-کلیات 74

6-2- ذوب در کوره های الکتریکی 74

6-2-1- بازار سرباره غنی از دی اکسید تیتانیوم

6-3- اسید شویی ایمنیت 76

6-3-1- اسید شویی با اسید سولفوریک 76

6-3-2- اسید شویی با اسید هیدرو کلریک 78

6-4- احیاء مستقیم کانسنگ و جدا سازی آهن 78

فصل هفتم ـ روشهای متداول کانه آرایی

7-1- کانسار های اولیه 84

7-2-کانسارهای ثانویه 89

7-2-1- واحد های مرحله اول آرایش 91

7-2-2- مراحل ثانویه 101

7-2-3- واحدهای آرایش بعضی از کانسارهای ماسه ای در دنیا 105

7-3-سابقه بررسی های کانه آرایی کانسنگ کهنوج 112

منابع و ماخذ 116

فهرست اشکال

شکل 1-1: نمایی از تک بلور ایلمنیت 3

شکل 1-2 :کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی ایلمنیت در استاندارد امریکا 5

شکل 1-3: نمایی از تک بلور روتیل 8

شکل 1-4 : کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی روتیل تهیه شده توسط اداره استاندارد امریکا 10

شکل 1-5 : شکل بلورین آناتاز 11

شکل 1-6 : کارت استاندارد مشخصات آتاناز برای مطالعه پراش اشعه ایکس 12

شکل 1-7: فازها دی سیستم سه گانه FeO-Fe2O3-TiO2 14

شکل 1-8 : بلورهای اسفن 14

شکل 1-9 : بلور پرووسکیت 15

شکل 3-1 : نقشه پی جوییهای اکتشافی کانیهای تیتانیم در سراسر ایران 30

شکل4-1 : نمایی شماتیک از واحد صنعتی تولید فلز تیتانیم در هند 47

شکل 5-1 : روند ظرفیت و تقاضای جهانی دی اکسید تیتانیم طی سالهای 92-1980 59

شکل 5-2 : ماده خام اولیه برای فرایندهای سولفات و کلرید 61

شکل 5-3: مراحل مختلف فرایند سولفات با ماده اولیه ایلمنیت و سرباره غنی از تیتانیم 64

شکل 5-4 : مراحل مختلف فرایند کلرید به طور بسیار مختصر 68

شکل 5-5 : مراحل مختلف فرایند فلوئورید 70

شکل 5-6 : روند و ارزش رنگدانه دی اکسید تیتانیم 73

شکل 6-1: فرایند مورفیورس 80

شکل 6-2 : فرایند ایشی ها را 80

شکل 6-3 : فرایند مورد استفاده در شرکت تیتانیم غرب 81

شکل 7-1 : فلوشیت آرایش معدن تاهاووسد 87

شکل 7-2 : فلوشیت آرایش کانسنگ کانسار تلنس نروژ 88

شکل 7-3: فلوشیست ترکیب میز ها در آرایش اولیه ماسه ها 92

شکل 7-4: فلوشیست ترکیب مارپیچها در آرایش اولیه ماسه ها 93

شکل 7-5: فلوشیست ترکیب ناوهادر آرایش اولیه ماسه ها 94

شکل 7-6: آرایش ستاره ناو یورک در مراحل اول تغلیظ 95

شکلهای 7-7 تا 7-11 : فلوشیستهای متداول کانه آرایی مطرح 100-96

شکل 7-12 : فلوشیت عمومی برای ترکیب جداکننده های الکترواستاتیکی و مغناطیسی 103

شکل 7-13 : فلوشیت مرحله ثانویه آرایش کانسارهای ماسه ای 104

شکل 7-14: فلو شیست واحدهای مربوط به کانسار مانا والاکوریچی 108

شکل 7-15: مراحل جدایش ثقلی مربوط به آرایش کانسنگ کانسار تریل ریج 109

شکل 7-16: بخشهای عمده فر آوری در کانسار ریچارد بی 110

شکل 7-17: فلو شیست مسیر مراحل ثانویه آرایش در کانسار ریچارد بی 110

شکل 7-18: فلو شیست واحدها ی آرایش تر کانسار شرکت روتیل ساحلی 114

شکل7-19: فلو شیست واحد آرایش خشک کانسار شرکت روتیل ساحلی 114

شکل 7-20: فلوشیست روسی جهت کنستانتره نهایی ایلمنیت 119

شکل 7-21 :دیاگرام واحد سنگ شکنی 128

عبارات کلیدی

  • پایان نامه کانی شناسی تیتانیم
  • پایان نامه کانی شناسی تیتانیم