دانلود پروژه: امکان سنجی فرآوری کانه سخت منگنز جیرفت

فهرست مطالب

عنوان…………………………………………………………………………..صفحه

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

فصل اول……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3

1-1آشنایی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4

1-2خواص…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-3کانی شناسی………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5

1-4ژئوشیمی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ..5

1-5زمین شناسی اقتصادی………………………………………………………………………………………………………………………………….6

• تقسیم بندی کانسارهای منگنز (پارک و مک دیارمید 1975)…………………………………………………8

1-5-2تقسیم بندی کانسارهای منگنز (گیلبرت و پارک 1977) ……………………………………………………………..8

1-6اکتشاف و ارزیابی ذخایر منگنز…………………………………………………………………………………………………………………..14

1-7روش های عمده استخراج منگنز…………………………………………………………………………………………………………………14

1-8کاربردهای منگنز…………………………………………………………………………………………………………………………………………15

1-9توزیع منگنز در دنیا……………………………………………………………………………………………………………………………………..16

1-9-1تولید منگنز در ایران………………………………………………………………………………………………………………………17

1-9-2 تولید منگنز در دنیا و توسعه های اخیر……………………………………………………………………………………….18

فصل دوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………..21

روش های فرآوری منگنز

2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………22

2-2 سنگ جوری………………………………………………………………………………………………………………………………………………22

2-3 پرعیارسازی به روش ثقلی………………………………………………………………………………………………………………………..22

2-4 پرعیارسازی به روش مغناطیسی……………………………………………………………………………………………………………….24

2-5 پرعیارسازی به روش فلوتاسیون………………………………………………………………………………………………………………..24

2-6 روش تشویه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….24

2-7 پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………………………………………………………………………………………………..25

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

    2-7-2 لیچینگ کاهشی توسط سولفور دی­اکسید یا محلول­های سولفیت……………………………………………….30

    2-7-3 لیچینگ کاهشی با استفاده از کاهنده­های ارگانیک…………………………………………………………………………31

    2-7-4 لیچینگ الکترو-کاهشی…………………………………………………………………………………………………………………….39

   2-7-5 لیچینگ همزمان منگنز (IV) و کانی­های سولفیدی……………………………………………………………………….39

 2-7-6 لیچینگ با هیدروژن پراکسید…………………………………………………………………………………………………………….40

   2-7-7 لیچینگ در محلول اسید هیدروکلریک……………………………………………………………………………………………..42

  2-7-8 لیچینگ با نیتروژن دی­اکسید و محلول نیتریک اسید……………………………………………………………………….43

2-8 استحصال منگنز از محلول های لیچینگ…………………………………………………………………………………………………..45

    2-8-1 بازیابی منگنز به روش استخراج حلالی…………………………………………………………………………………………..46

    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 منگنز……………………………………………………………………………………………….47

     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  شیمیایی…………………………………………………………………………………………………………..50

فصل سوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..51

معرفی مواد،روش ها و تجهیزات

3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….52

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 آزادی…………………………………………………………………………………………………………………………57

3-4 پرعیارسازی منگنز……………………………………………………………………………………………………………………………………..58

    3-4-1 آزمایش پرعیارسازی با جیگ………………………………………………………………………………………………………….58

    3-4-2 آزمایش های پرعیارسازی با میزلرزان……………………………………………………………………………………………..59

    3-4-3آزمایش های پرعیارسازی به روش مغناطیسی………………………………………………………………………………59

 3-4-4 انجام آزمایش های پرعیارسازی بهروش فلوتاسیون………………………………………………………………………60

    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 خاکستر………………………………………………………………………………………………………………..64

ج- واکنش شیمیایی……………………………………………………………………………………………………………………….64

  3-4-6روش انجام آزمایش های سینتیک………………………………………………………………………………………………………66

  3-4-7نرم افزار طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………………………………………….66

 3-4-8 روش انجام آزمایش­ها……………………………………………………………………………………………………………………….69

فصل چهارم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………70

بحث و نتایج

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..71

4-2 آزمایش های جیگ……………………………………………………………………………………………………………………………………..71

4-3 نتایج آزمایش های میزلرزان………………………………………………………………………………………………………………………72

4-4 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش مغناطیسی……………………………………………………………………………….77

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 کاهنده………………………………………………………………………………………………………………………………..82

ب) تعیین عامل کنترل لیچینگ…………………………………………………………………………………………………………………..83

  4-6-1 طراحی آزمایش……………………………………………………………………………………………………………………………..86

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

 4-7 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی…………………………………………………………………………………………………………….91

    4-7-1 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی منگنز…………………………………………………………………………….91

   4-7-2 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی آهن…………………………………………………………………………………96

    4-7-3 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی سیلیس………………………………………………………………………….99

4-8 بهینه سازی……………………………………………………………………………………………………………………………………………….99

فصل پنجم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………102

نتایح و پیشنهادات

5-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..103

5-2 نتایج و پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………..103

مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….106

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

عنوان…………………………………………………………………………..صفحه

شکل1-1 دیاگرام پوربه منگنز ……………………………………………………………………………………………………………………..6

شکل1-2 طرح شماتیک یک گرهک همبرگری شکل…………………………………………………………………………………13

شکل1-3 نحوه­ی توزیع ذخایر منگنز در دنیا………………………………………………………………………………………………..17

شکل2-1 فلوشیت فرآیند بازیابی منگنز با استفاده از محلول لیچ……………………………………………………………….28

شکل2-2 اثر مقدارSO2 بر بازیابی فلزات در کانه با عیار متوسط………………………………………………………………31

شکل2-3 اثر مقدارSO2 بر بازیابی فلزات در کانه پر عیار………………………………………………………………………….31

شکل2-4 اثر مقدارSO2 بر بازیابی فلزات در کانه کم عیار…………………………………………………………………………31

شکل 2-5 اندرکنش متغیرها بر بازیابی منگنز……………………………………………………………………………………………..33

شکل2-6 تاثیر غلظت­های مختلف اسیدنیتریک…………………………………………………………………………………………..34

شکل2-7 تاثیر غلظت­های مختلف اسیداکسالیک…………………………………………………………………………………………34

شکل2-8 تاثیر مقدار کاهنده بر نرخ لیچینگ منگنز…………………………………………………………………………………….35

شکل2-9 اثر غلظت ملاس نیشکر بر بازیابی…………………………………………………………………………………………………..37

شکل2-10 اثر غلظت اسیدسولفوریک بر بازیابی منگنز………………………………………………………………………………….38

شکل2-11 اثر نسبت وزنی کانسنگ به کاهنده بر بازیابی منگنز……………………………………………………………………38

شکل2-12 بازیابی منگنز بر حسب زمان در دماهای مختلف………………………………………………………………………….38

شکل2-13 اثر غلظت اسیدسولفوریک بر بازیابی منگنز…………………………………………………………………………………..41

شکل2-14 اثر غلظت هیدروژن­پراکسید بر بازیابی منگنز………………………………………………………………………………..41

شکل2-15 اثر غلظت کاهنده­های متفاوت بر بازیابی منگنز…………………………………………………………………………….42

شکل2-16 اثر غلظت اسیدسولفوریک بر بازیابی منگنز…………………………………………………………………………………..42

شکل2-17 اثر غلظت اسیدهیدروکلریک بر بازیابی منگنز……………………………………………………………………………….43

شکل2-18 اثر غلظت هیدروژن­پراکسید بر بازیابی منگنز……………………………………………………………………………….43

شکل2-19 بلوک دیاگرام تولید هیدرومتالورژیکی از محصولات فعال و غیرفعال……………………………………………..44

شکل2-20 تاثیر غلظت اسیدنیتریک بر بازیابی عناصر موجود در کانسنگ………………………………………………………45

شکل2-21 تاثیر غلظت ملاس بر بازیابی عناصر موجود در کانسنگ………………………………………………………………..45

شکل2-22 تاثیر دما بر بازیابی عناصر موجود در کانسنگ………………………………………………………………………………..45

شکل2-23 فلوشیت بازیابی منگنز و حذف آهن از محلول لیچ………………………………………………………………………..48

شکل2-24 دیاگرام Eh-pH برای سیستم منگنز-آهن-گوگرد………………………………………………………………………49

شکل3-1 طیف EDX مربوط به کانی منگنزدار……………………………………………………………………………………………..55

شکل3-2 طیف EDX مربوط به کانی حاوی منگنز-سیلیس-کلسیم……………………………………………………………56

شکل3-3 منحنی توزیع دانه­بندی نمونه کانسنگ منگنز………………………………………………………………………………….58

شکل3-4 منحنی مربوط به توزیع تجمعی منگنز، آهن و سیلیس……………………………………………………………………58

شکل3-5 منحنی مربوط به عیار منگنز، آهن و سیلیس……………………………………………………………………………………58

شکل3-6 نمودار مراحل اجرای آزمایش­های پرعیارسازی………………………………………………………………………………….60

شکل3-7 نحوه ترکیب ذرات جامد……………………………………………………………………………………………………………………..63

شکل3-8 واکنش ذره جامد با سیال اطراف آن طبق مدل هسته انقباظی………………………………………………………..64

شکل3-9 پارامترهای محدودکننده نرخ واکنش در مدل هسته انقباظی…………………………………………………………..65

شکل4-1 نمودار بازیابی منگنز بر حسب زمان…………………………………………………………………………………………………..85

شکل4-2 نمودار تعیین عامل کنترل لیچینگ نفوذ…………………………………………………………………………………………..86

شکل4-3 نمودار آرنیوس…………………………………………………………………………………………………………………………………….87

شکل4-4 اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی منگنز……………………………………………………………………………………………92

شکل4-5 نمودار کنتوری اثر متقابل درصدجامد و دما بر بازیابی منگنز…………………………………………………………..93

شکل4-6 نمودار کنتوری درصدجامد و اسیدسولفوریک بر بازیابی منگنز……………………………………………………….94

شکل4-7 نمودار کنتوری درصدجامد و اسیداکسالیک بر بازیابی منگنز…………………………………………………………..94

شکل4-8 اثر متقابل اسیدسولفوریک و دما بر بازیابی منگنز…………………………………………………………………………….95

شکل4-9 اثر متقابلاسیداکسالیک و دما بر بازیابی منگنز……………………………………………………………………………..96

شکل4-10 اثر متقابلاسیداکسالیک و اسیدسولفوریک بر بازیابی منگنز……………………………………………………..96

شکل4-11 اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی آهن…………………………………………………………………………………………98

شکل4-12 نمودار کنتوری اثر متقابل درصدجامد و دما بر بازیابی آهن………………………………………………………..98

شکل4-13 نمودار کنتوری درصدجامد و اسیدسولفوریک بر بازیابی آهن………………………………………………………99

شکل4-14 نمودار کنتوری درصدجامد و اسیداکسالیک بر بازیابی آهن………………………………………………………….99

شکل4-15 اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی سیلیس……………………………………………………………………………………100

فهرست جدول­ها

عنوان…………………………………………………………………………..صفحه

جدول1-1 مشخصات ترکیب­های موجود در محصولات منگنز……………………………………………………………….16

جدول3-1 آنالیز شیمیایی کامل نمونه برداشت شده………………………………………………………………………………54

جدول3-2 نتایج تجزیه سرندی و تجزیه شیمیایی بخش­های مختلف ابعادی………………………………………..57

جدول3-3 معادلات سینتیک بر اساس مکانیسم مدل نفوذ……………………………………………………………………..66

جدول3-4 معادلات سینتیک برای واکنش­های جامد-مایع………………………………………………………………………67

جدول3-5 پارامترهای عملیاتی و سطوح آنها……………………………………………………………………………………………69

جدول3-6 آزمایش­های طراحی شده با استفاده از روش CCD……………………………………………………………70

جدول3-7 پارامترهای ثابت و مقادیر آنها در آزمایش­های لیچینگ احیایی……………………………………………71

جدول4-1 آزمایش جیگ بر روی دانه بندی(1000+3350-) میکرون………………………………………………….73

جدول4-2 آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(1000-300+) میکرون………………………………………………..74

جدول4-3 آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(1000-300+) میکرون…………………………………………………75

جدول4-4 آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(300-) میکرون……………………………………………………………..76

جدول4-5 آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(300-) میکرون…………………………………………………………….77

جدول4-6 آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(300-) میکرون…………………………………………………………….78

جدول4-7 آزمایش میزلرزان بر روی دانه بندی(100-) میکرون……………………………………………………………79

جدول4-8 آزمایش مغناطیسی خشک بر روی محصول میانی دانه بندی(300-) میکرون…………………..80

جدول4-9 آزمایش مغناطیسی بر روی دانه بندی(100-) میکرون……………………………………………………….81

جدول4-10 پرعیارسازی توسط فلوتاسیون مستقیم……………………………………………………………………………..84

جدول4-11 نتایج آزمایش سینتیک لیچینگ در معادله مدل نفوذ………………………………………………………..86

جدول4-12 مقادیر لگاریتم Kدر دماهای متفاوت………………………………………………………………………………..87

جدول4-13 نتایج حاصل از طراحی آزمایش…………………………………………………………………………………………..88

جدول4-14 نتایج آنالیز واریانس مربوط به مدل­های ارائه شده……………………………………………………………….91

جدول4-15 مقادیر P و F برای پارامترهای عملیاتی و برهم کنش آنها…………………………………………………91

جدول4-16 شرایط بهینه­سازی پیشنهادی توسط نرم­افزار………………………………………………………………………101

جدول4-17 مقادیر متغیرها در بهینه­سازی پیشنهادی توسط نرم­افزار…………………………………………………….102

جدول4-18 نتایج آزمایش اعتبارسنجی شرایط بهینه………………………………………………………………………………102

جدول4-19 نتایج آزمایش­های تعیین اثر دورهمزن در شرایط بهینه………………………………………………………..102