امکان سنجی فرآوری کانه سخت منگنز جیرفت پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی معدن

چکیده

منگنز به دلایل اقتصادی و داشتن خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاص به عنوان یکی از فات کاربردی و مهم در صنایع متالورژی و آلیاژهای غیر آهنی استفاده می‏شود. استحصال این ف به لحاظ اهمیت آن از کانه‏های با عیار پایین دارای توجیه اقتصادی می‏باشد. در تحقیق حاضر امکانسنجی پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن محمدآباد جیرفت مورد بررسی قرار گرفته است.  بر اساس آنالیزهای شیمیایی، عیار منگنز در نمونه 21 درصد، اکسید آهن­ 66/19 درصد و اکسید سیلیس  07/32 درصد به دست آمده است. مطالعات کانی­شناسی نمونه نشان از حضور بلورهای ریز کانی­های منگنزدار و هم­چنین درگیری با کانی­های گانگ نمونه دارد، در نتایج آزمایش پراش پرتو ایکس کانی­های منگنز به دلیل آمورف بودن و پایین بودن کریستالینیتی بلورها تشخیص داده نشد. آزمایش‏های ثقلی ابتدا با استفاده از جداکننده جیگ بر روی محدوده‏ی دانه بندی1000+3000- میکرون انجام شد. عیار منگنز در کنسانتره جیگ به 61/23 درصد منگنز  رسید. دربازه‏­های 1000- 300+ ، 300- و 100- میکرون با استفاده از میزلرزان آزمایش­­های پرعیارسازی انجام شد، بهترین نتیجه­ی کنسانتره منگنز در این مرحله، عیار 14/31 درصد و بازیابی 43/30 درصد به دست آمد. به منظور افزایش بازیابی منگنز، از جداکننده‏های مغناطیسی خشک و تر برای پرعیارسازی محصول میانی میزلرزان در محدوده ابعادی 300- میکرون استفاده شد. در مرحله­ی بعد، آزمایش‏های فلوتاسیون بر روی محدوده­ی ابعاد 100- میکرون انجام پذیرفت که در بهترین حالت عیار منگنز 59/27 درصد شد. به دلیل دست نیافتن به نتیجه­ی مطلوب از روش­های رایج پرعیارسازی فیزیکی و فلوتاسیون می­توان این­طور نتیجه گرفت که این نوع کانسنگ در گروه کانی­های سخت منگنز قرار داد و باید روش­های شیمیایی مانند لیچینگ احیایی را برای پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن محمدآباد جیرفت انتخاب کرد. در بخش نهایی این تحقیق، مراحل روش لیچینگ احیایی بررسی و نتایج آن تحلیل شد. در روش لیچینگ احیایی بیش­ترین بازیابی منگنز نسبت به سایر روش‏ها به دست آمد. کاهنده­ی موثر در این روش اسیداکسالیک انتخاب شد، هم­چنین عامل کنترل لیچینگ تعیین شد. با استفاده از نرم­افزار طراحی آزمایش روش CCD با انجام 30 آزمایش لیچینگ،در آزمایش­های اعتبارسنجی با 4/14 درصد جامد، 60 گرم بر لیتر اسیدسولفوریک، 93/49 گرم بر لیتر اسید اکسالیک در دمای 70 درجه سانتی­گراد، بازیابی منگنز به 4/88 درصد، بازیابی آهن 57/6 درصد و بازیابی سیلیس به 66/0 درصد  رسید.

کلمات کلیدی: پرعیارسازی کانسنگ منگنز، معدن محمدآباد جیرفت، لیچینگ احیایی، روش CCD

فهرست مطالب

عنوانصفحه

مقدمه1

فصل اول.3

1-1آشنایی4

1-2خواص.4

1-3کانی شناسی.5

1-4ژئوشیمی5

1-5زمین شناسی اقتصادی.6

1-5-1  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 منگنز14

1-7روش های عمده استخراج منگنز14

1-8کاربردهای منگنز15

1-9توزیع منگنز در دنیا.16

1-9-1تولید منگنز در ایران.17

1-9-2 تولید منگنز در دنیا و توسعه های اخیر18

فصل دوم21

روش های فرآوری منگنز

2-1 مقدمه22

2-2 سنگ جوری22

2-3 پرعیارسازی به روش ثقلی.22

2-4 پرعیارسازی به روش مغناطیسی24

2-5 پرعیارسازی به روش فلوتاسیون24

2-6 روش تشویه24

2-7 پرعیارسازی به روش لیچینگ25

     2-7-1 لیچینگ کاهشی با محلول یون آهن.28

   2-7-2 لیچینگ کاهشی توسط سولفور دی­اکسید یا محلول­های سولفیت30

                               2-7-7 لیچینگ در محلول اسید هیدروکلریک42

2-7-8 لیچینگ با نیتروژن دی­اکسید و محلول نیتریک اسید43

2-8 استحصال منگنز از محلول های لیچینگ.45

   2-8-1 بازیابی منگنز به روش استخراج حلالی46

   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 منگنز47

     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 شیمیایی50

فصل سوم51

معرفی مواد،روش ها و تجهیزات

3-1 مقدمه52

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 آزادی57

3-4 پرعیارسازی منگنز58

   3-4-1 آزمایش پرعیارسازی با جیگ58

   3-4-2 آزمایش های پرعیارسازی با میزلرزان59

   3-4-3 آزمایش های پرعیارسازی به روش مغناطیسی59

   3-4-4 انجام آزمایش های پرعیارسازی به روش فلوتاسیون60

   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 خاکستر64

            ج- واکنش شیمیایی.64

3-4-6 روش انجام آزمایش های سینتیک66

3-4-7 نرم افزار طراحی آزمایش 66

3-4-8 روش انجام آزمایش­ها .69

فصل چهارم70

بحث و نتایج

4-1 مقدمه.71

4-2 آزمایش های جیگ.71

4-3 نتایج آزمایش های میزلرزان72

4-4 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش مغناطیسی77

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 کاهنده82

ب) تعیین عامل کنترل لیچینگ83

    4-6-1 طراحی آزمایش86

       4-6-1-1 آنالیز واریانس مدل­ها.88

4-7 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی91

   4-7-1 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی منگنز91

   4-7-2 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی آهن96

   4-7-3 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی سیلیس99

4-8 بهینه سازی.99

فصل پنجم.102

نتایح و پیشنهادات

5-1 مقدمه103

5-2 نتایج و پیشنهادات.103

مراجع.106