این فایل درقالب ورد و قابل ویرایش در 130 صفحه می باشد .
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.
به این منظور دفتر تحقیقات و پژوهشهای علمی وزارت معادن و فلزات در سال ۱۳۶۷ قراردادی با مؤسسه تحقیقات و کاربرد مواد معدنی ایران منعقد کرد. این قرارداد مشتمل بر سه مرحله جمع آوری اطلاعات در مورد کاربردهای ایلمنیت در صنعت و روشهای آرایش و فرآوری آن، نمونه برداری نمایانگر، آماده سازی و بررسیهای کانی شناسی و خردایش تجزیه سرندی و تعیین درجه آزادی و انجام آزمایشهای مختلف کانه آرائی و ارائه فلوشیت مقدماتی برای کانه آرائی 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.
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 کوههای ایلمن واقع در جنوب کوههای 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.
احتمال حضور دانه های کوچک کروندوم در ایلمنیتی با منشاء ماگمای غنی از اکسید آلومینیم وجود دارد. به نظر می رسد که این دانه ها را نیز باید به عنوان محصولات ناآمیختگی در نظر گرفت.
منیتیت همراه معمولی ایلمنیت در سنگهای آذرین و دگرگونی است. در این سنگها ایلمنیت اغلب به صورت همرشدی با منیتیت دیده می شود. در این حالت ایلمنیت به صورت عدسی در درون منیتیت و منیتیت نیز به شکل ادخالهای کشیده تیغه ای و سوزنی در ایلمنیت، وجود دارند. در این مواقع عناصر کرم، نیکل، وانادیم تمایل به تمرکز در منیتیت دارند و عنصر منگنز در ایلمنیت متمرکز می شود.
ترکیب شیمیایی بعضی از کنسانتره های ایلمنیت در جدول 1-1 دیده می شود.
جدول 1-1: ترکیب شیمیایی کنسانتره ایلمنیت بعضی کانسارهای دنیا
ایلمنیت در سیستم تری گونال رده رومبوئدرال متبلور می شود. شکل 1-1 شکل بلوری از ایلمنیت را نشان میدهد. فرم بلوری ایلمنیت بسیار متنوع بوده و به صورت تخته ای پهن رومبوئدریک و گاهی نیز لوحه ای باریک است. شکل صفحه ای و ورقه ای ایلمنیت نیز زیاد به چشم می خورد.
در نمونه های دستی رنگ ایلمنیت سیاه چدنی تا فولادی خاکستری است. اثر خاکه آن دارای رنگ سیاه، قهوه ای تا قهوه ای قرمز است. ایلمنیت دارای جلای نیمه فلزی، و غیر شفاف و سختی آن در مقیاس موس 6-5 است. وزن مخصوص آن با توجه به ناخالصیها از 7/4 تا 79/4 متغیر است. ایلمنیت با دم شالومه ذوب نشده و در اسید معمولی نیز حل نمی شود. ایلمنیت از نظر خاصیت مغناطیسی جزء مواد پارا مغناطیسی بوده و از لحاظ الکتریکی نیز نیمه هادی است.
فهرست مطالب:
فصل اول-کانی شناسی تیتانیم
۱-۱-ایلمنیت ۱
۱-۲-لوکوکسن ، ایلمنیت دگرسان شده ۶
۱-۳-روتیل ۷
۱-۴-آناتاز ۱۱
۱-۵- بروکسیت ۱۳
۱-۶- اسفن ۱۴
۱-۷- برو وسکیت ۱۳
فصل دوم-زمین شناسی کانسار های تیتانیم دار
۲-۱-کلیات ۱۷
۲-۲-ذخایر ماگمایی ۱۹
۲-۳-کانسار های پلاسری تیتانیم ۲۰
۲-۴- کانسار های ناشی از هوا زدگی ۲۴
۲-۵-کانسار های رسوبی ـ آتشفشانی ۲۴
۲-۶- کانسارهای با منشاء دگرگونی ۲۸
فصل سوم- ذخایر احتمالی ایران
۳-۱-کلیات ۲۹
۳-۲-کانی سازی در ناحیه ساغند ـ زریگان ۲۹
۳-۳- کانی سازی تیتانومنیتیت در جنوب سیخورلن ۳۰
۳-۴-نهشته های ناحیه گیلان ۳۱
۳-۵-نهشته های ناحیه مازندران ۳۳
۳-۶-کانسار ایلمنیت کهنوج ۳۴
فصل چهارم-تیتانیوم و ترکیبات آن
۴-۱-تیتانیم ۳۵
۴-۲-آلیاژ های تیتانیوم ۳۶
۴-۳-کاربرد فلز تیتانیم و آلیاژ های تیتانیوم ۳۷
۴-۴- ترکیبات تیتانیوم و کاربرد آنها ۳۸
۴-۴-۱- ترکیبات هیدروژن دار تیتانیوم ۳۸
۴-۴-۲- ترکیبات بر دار تیتانیوم ۳۹
۴-۴-۳- ترکیبات کربن دار تیتانیوم ۳۹
۴-۴-۴-ترکیبات نیتروژن دار تیتانیوم ۳۹
۴-۴-۵- تیتاناتها ۴۰
۴-۴-۶- ترکیبات هالوژنه تیتانیوم دار ۴۱
۴-۴-۷- ترکیبات دیگر تیتانیوم ۴۲
۴-۵- تهیه فلز تیتانیوم ۴۲
۴-۵-۱- فرایند یدید ۴۳
۴-۵-۲- فرایند تولید تیاتنیوم الکترولیتی ۴۳
۴-۵-۳- روش کرول ۴۴
۴-۵-۴- فرایند هانتر ۴۴
۴-۶- بازار جهانی فلز تیتانیوم ۴۵
فصل پنجم- دی اکسید تیتانیوم
۵-۱-کلیات ۵۰
۵-۲-دی اکسید تیتانیوم به عنوان رنگدانه ۵۰
۵-۳-دیگر کاربردهای دی اکسید تیتانیوم ۵۵
۵-۴-تولید دی اکسید تیتانیوم ۵۸
۵-۵-فرایند های مختلف تهیه دی اکسید تیانیوم ۵۹
۵-۵-۱- فرایند سولفات ۶۲
۵-۵-۲- فرایند کلرید ۶۵
۵-۵-۳- فرایند فلوئورید ۶۸
۵-۶- واردات کشور ۷۲
فصل ششم ـ پر عیار سازی ایلمنیت
۶-۱-کلیات ۷۴
۶-۲- ذوب در کوره های الکتریکی ۷۴
۶-۲-۱- بازار سرباره غنی از دی اکسید تیتانیوم
۶-۳- اسید شویی ایمنیت ۷۶
۶-۳-۱- اسید شویی با اسید سولفوریک ۷۶
۶-۳-۲- اسید شویی با اسید هیدرو کلریک ۷۸
۶-۴- احیاء مستقیم کانسنگ و جدا سازی آهن ۷۸
فصل هفتم ـ روشهای متداول کانه آرایی
۷-۱- کانسار های اولیه ۸۴
۷-۲-کانسارهای ثانویه ۸۹
۷-۲-۱- واحد های مرحله اول آرایش ۹۱
۷-۲-۲- مراحل ثانویه ۱۰۱
۷-۲-۳- واحدهای آرایش بعضی از کانسارهای ماسه ای در دنیا ۱۰۵
۷-۳-سابقه بررسی های کانه آرایی کانسنگ کهنوج ۱۱۲
منابع و ماخذ ۱۱۶
فهرست اشکال
شکل ۱-۱: نمایی از تک بلور ایلمنیت ۳
شکل ۱-۲ :کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی ایلمنیت در استاندارد امریکا ۵
شکل ۱-۳: نمایی از تک بلور روتیل ۸
شکل ۱-۴ : کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی روتیل تهیه شده توسط اداره استاندارد امریکا ۱۰
شکل ۱-۵ : شکل بلورین آناتاز ۱۱
شکل ۱-۶ : کارت استاندارد مشخصات آتاناز برای مطالعه پراش اشعه ایکس ۱۲
شکل ۱-۷: فازها دی سیستم سه گانه FeO-Fe2O3-TiO2 ۱۴
شکل ۱-۸ : بلورهای اسفن ۱۴
شکل ۱-۹ : بلور پرووسکیت ۱۵
شکل ۳-۱ : نقشه پی جوییهای اکتشافی کانیهای تیتانیم در سراسر ایران ۳۰
شکل۴-۱ : نمایی شماتیک از واحد صنعتی تولید فلز تیتانیم در هند ۴۷
شکل ۵-۱ : روند ظرفیت و تقاضای جهانی دی اکسید تیتانیم طی سالهای ۹۲-۱۹۸۰ ۵۹
شکل ۵-۲ : ماده خام اولیه برای فرایندهای سولفات و کلرید ۶۱
شکل ۵-۳: مراحل مختلف فرایند سولفات با ماده اولیه ایلمنیت و سرباره غنی از تیتانیم ۶۴
شکل ۵-۴ : مراحل مختلف فرایند کلرید به طور بسیار مختصر ۶۸
شکل ۵-۵ : مراحل مختلف فرایند فلوئورید ۷۰
شکل ۵-۶ : روند و ارزش رنگدانه دی اکسید تیتانیم ۷۳
شکل ۶-۱: فرایند مورفیورس ۸۰
شکل ۶-۲ : فرایند ایشی ها را ۸۰
شکل ۶-۳ : فرایند مورد استفاده در شرکت تیتانیم غرب ۸۱
شکل ۷-۱ : فلوشیت آرایش معدن تاهاووسد ۸۷
شکل ۷-۲ : فلوشیت آرایش کانسنگ کانسار تلنس نروژ ۸۸
شکل ۷-۳: فلوشیست ترکیب میز ها در آرایش اولیه ماسه ها ۹۲
شکل ۷-۴: فلوشیست ترکیب مارپیچها در آرایش اولیه ماسه ها ۹۳
شکل ۷-۵: فلوشیست ترکیب ناوهادر آرایش اولیه ماسه ها ۹۴
شکل ۷-۶: آرایش ستاره ناو یورک در مراحل اول تغلیظ ۹۵
شکلهای ۷-۷ تا ۷-۱۱ : فلوشیستهای متداول کانه آرایی مطرح ۱۰۰-۹۶
شکل ۷-۱۲ : فلوشیت عمومی برای ترکیب جداکننده های الکترواستاتیکی و مغناطیسی ۱۰۳
شکل ۷-۱۳ : فلوشیت مرحله ثانویه آرایش کانسارهای ماسه ای ۱۰۴
شکل ۷-۱۴: فلو شیست واحدهای مربوط به کانسار مانا والاکوریچی ۱۰۸
شکل ۷-۱۵: مراحل جدایش ثقلی مربوط به آرایش کانسنگ کانسار تریل ریج ۱۰۹
شکل ۷-۱۶: بخشهای عمده فر آوری در کانسار ریچارد بی ۱۱۰
شکل ۷-۱۷: فلو شیست مسیر مراحل ثانویه آرایش در کانسار ریچارد بی ۱۱۰
شکل ۷-۱۸: فلو شیست واحدها ی آرایش تر کانسار شرکت روتیل ساحلی ۱۱۴
شکل۷-۱۹: فلو شیست واحد آرایش خشک کانسار شرکت روتیل ساحلی ۱۱۴
شکل ۷-۲۰: فلوشیست روسی جهت کنستانتره نهایی ایلمنیت ۱۱۹
شکل ۷-۲۱ :دیاگرام واحد سنگ شکنی ۱۲۸
فهرست جداول
جدول ۱-۱: ترکیب شیمیایی کنسانتره ایلمنیت بعضی کانسارهای دنیا ۲
جدول ۱-۲ : ترکیب شیمیایی کنستانتره لوکوکسن کانسار کیلون ۷
جدول ۱-۳ : ترکیب شیمیایی کنستانتره روتیل ۸
جدول ۱-۴ : ترکیب کانیهای حاوی عنصر تیتانیم ۱۶
جدول ۲-۱: میانگین درصد وزنی تیتانیم در سنگهای تشکیل دهنده لیتوسفر ۱۷
جدول ۲-۲: طبقه بندی کانسارهای تیتانیم دار در گزارش اکتشافات تفصیلی منطقه کهنوج ۱۸
جدول ۲-۳ : طبقه بندی اسمیرنوف ۱۹
جدول ۲-۴ : کانسارهای ماگمایی تامین کننده کانیهای تیتانیم در دنیا ۲۱
جدول ۲-۵ : منابع بالقوه کانسارهای ماگمایی تیتانیم ۲۲
جدول ۲-۶ : کانسارهای پلاسری تأمین کننده کانیهای تیتانیم در دنیا -۲۶۲۵
جدول ۲-۷ : منابع بالقوه پلاسری تأمین کننده کانیهای تیتانیم در دنیا ۲۷
جدول ۴-۱ : مشخصات فیزیکی و شیمیایی تیتانیم اسفنجی شکل یا دانه ای ۴۷
جدول ۴-۲ : تولید جهانی فلز تیتانیم به صورت اسفنج در سالهای ۱۹۸۳-۱۹۸۴ ۴۸
جدول ۴-۳ : قیمت فلز تیتانیم اسفنجی شکل در سالهای ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۳ ۴۹
جدول ۵-۱ : مقایسه خواص رنگدانه ها ۵۱
جدول ۵-۲ : مشخصات رنگدانه های شاخص دی اکسید تیتانیم۵۲
جدول ۵-۳ : مشخصات رنگدانه ها در صنایع مختلف ۵۵
جدول ۵-۴ : کاربرد رنگدانه دی اکسید تیتانیم در امریکا ، اروپای غربی و ژاپن ۵۶
جدول ۵-۵ : آمار مصرف رنگدانه در صنایع مختلف بعضی کشورها بر حسب هزار تن ۵۶
جدول ۵-۶ : قیمت رنگدانه دی اکسید تیتانیم در سالهای ۱۹۸۳ – ۱۹۷۰ (بر حسب دلار بر کیلوگرم) ۵۷
جدول ۵-۷ : ظرفیت عمده تولید کنندگان دی اکسید تیتانیم در جهان در سال ۱۹۸۶ ۶۰
جدول ۵-۸ : مواد مورد نیاز جهت تولید یک تن دی اکسید تیتانیم با روش سولفات ۶۲
جدول ۵-۹ : مواد مورد نیاز برای تولید یک تن دی اکسید تیتانیم با روش کلرید ۶۶
جدول ۵-۱۰ : تولید دی اکسید تیتانیم به روشهای مختلف در سال ۱۹۸۳ بر حسب تن ۷۱
جدول ۵-۱۱ : آمار واردات سالهای ۶۵- ۱۳۵۲ ۷۲
جدول ۶-۱ : ترکیب شیمیایی با ورودی و خروجی از واحد تولید سرباره سورل ۷۵
جدول ۶-۲: تولید جهانی سرباره غنی از دی اکسید تیتانیم در سالهای ۱۹۸۴-۱۹۷۸ برحسب تن ۷۷
جدول ۶-۳: قیمت سرباره غنی از دی اکسید تیتانیم در بازار جهانی بر حسب دلار بر تن ۷۷
جدول ۶-۴ : قیمت روتیل مصنوعی در سالهای ۱۹۸۰-۱۹۸۴ بر حسب دلار بر تن ۸۳
پایان نامه کانی شناسی تیتانیم و بررسی کاربردها و خواص آن
