منوی اصلی
مجموعه مطالب مهندسی مواد و متالورژی
رشته مهندسی مواد، عاملی برای پیشرفت کشور عزیزمان ایران
  • امید اشکانی سه شنبه 30 شهریور 1395 11:28 ب.ظ نظرات ()

    روش های کلی فرآوری مس (قسمت اول)

    روش مورد استفاده جهت استخراج مس به طبیعت و ترکیبات مس موجود در سنگ معدن بستگی دارد. به طور کلی سه روش اصلی برای استخراج مس وجود دارد:

     

    ۱- ذوب مستقیم (direct smelting) یا روش احیاء

    ۲- تغلیظ کردن (concentration) یا روش تهیه مات

    ۳- شستشوی اسیدی (leaching) یا روش هیدرومتالوژی

     

    ۱- روش ذوب مستقیم:

    این روش برای استخراج مس از سنگ های اکسیدی پرعیار بکار می رود(درصد مس در کلوخه هابایستی ازبیشتر۹۰% باشد).این روش قدیمی بوده و امروزه به علت کمیاب شدن سنگ اکسیدی پرعیار،از صنعت خارج شده است.

    اساس این روش حذف کامل گوگرد از سنگ معدن و احیاء بعدی آن توسط عوامل احیاء کننده مانند کربن ویا گاز co قرارر دارد.این روش به دلایل تلفات زیاد مس در سرباره و مصرف سوخت و انرژی بالا، غیر اقتصادی می باشد.

     

    باقی متن در ادامه مطلب ...


    آخرین ویرایش: سه شنبه 30 شهریور 1395 11:32 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • امید اشکانی جمعه 16 بهمن 1394 10:27 ق.ظ نظرات ()

    عناصر گروه دوم جدول تناوبی که به فلزات قلیایی خاکی معروفند در لایه ظرفیت الکترونی ، دارای آرایش nS2 هستند. آخرین عنصر این گروه یعنی رادیوم ، رادیواکتیو است. این فلزات سطحی درخشان و رنگ نقره‌ای سفید دارند. دارای واکنش‌پذیری بالایی هستند. اما واکنش‌پذیری این گروه به اندازه فلزات قلیایی (گروه I) نیست.


    img/daneshnameh_up/5/52/sanidine.jpg

    استخراج

    فلزات قلیایی خاکی در پوسته زمین یافت می‌شوند. اما نه بصورت فلز آزاد بلکه بعلت فعالیت بالا بصورت ترکیب در کانی‌ها و سنگهای مختلف. کلسیم ، پنجمین عنصر فراوان در پوسته زمین و منیزیم هشتمین عنصر فراوان در پوسته زمین است. کانی‌های مهم منیزیم عبارتند از: کارنیت ، منیزیت و دولومیت. منیزیم از آب دریا هم استخراج می‌شود. با افزودن هیدروکسید کلسیم به آب دریا هیدروکسید منیزیم کم محلول بصورت رسوب ته‌نشین می‌شود. این رسوب بعد از تبدیل به کلرید منیزیم در سلول الکتروشیمیایی داونز الکترولیز می‌شود تا منیزیم فلزی بدست آید. منابع عمده کلسیم ، کالک ، سنگ آهک ، ژیپس ( سنگ گچ ) بی‌آب است.

    خواص فیزیکی

    این فلزات سخت‌تر و چگال‌تر از فلزات گروه اول هستند. دمای ذوب بالایی دارند. این خواص آنها تا حد زیادی ناشی از وجود دو الکترون در لایه ظرفیت است که پیوندهای قوی‌تری از فلزات گروه I ایجاد می‌کنند. منیزیم ، کلسیم ، استرانسشیم و باریم از این گروه در اثر حرارت در شعله ایجاد رنگ می‌کنند.


    • منیزیم: سفید درخشان

    • کلسیم: قرمز آجری

    • استرانسیم: قرمز خونی

    • باریم: سبز

    شعاع اتمی و یونی بطور یکنواخت از بالا به پایین افزایش می‌یابد. شعاع یونی خیلی کوچکتر از شعاع اتمی است و این بعلت وجود دو الکترون در لایه S است که با از دست دادن آنها و ایجاد کاتیون M+2 بار مؤثر هسته بر الکترون‌های تراز کامل بیشتر شده و این باعث کاهش اندازه یون می‌شود.

    img/daneshnameh_up/0/0e/calsium-s.gif

    خواص شیمیایی

    از بالا به پایین این فلزات ، الکتروپزیتیوتر می‌شوند. واکنش با اکسیژن و کلر شدید است. تمام فلزات بجز بریلیم در دمای اتاق در معرض هوا اکسید شده و رنگشان تیره می‌شود. بریلیم بعلت واکنش‌پذیری بالا در زیر نفت نگهداری می‌شود. همه فلزات این گروه بجز بریلیم آب و اسیدهای ضعیف را به هیدروژن کاهش می‌دهند.



    منیزیم بکندی با آب واکنش می‌دهد مگر اینکه آب داغ باشد. ولی کلسیم بشدت در دمای اتاق با آب واکنش داده و سوسپانسیون ابری سفیدی از هیدروکسید کلسیم تولید می‌کند. کلسیم ، استرانسیم و باریم در اثر حرارت با هیدروژن ترکیب شده و آنرا به فرم هیدرید احیاء می‌کند.



    فلزات این گروه در اثر گرم شدن عامل احیاء کننده قوی برای احیاء نیتروژن به فرم نیترید هستند . منیزیم در CO2 سوخته و آنرا به کربن احیاء می‌کند. یعنی آتش منیزیم با CO2 خاموش نمی‌شود.

    اکسید

    اکسید این فلزات به فرمول عمومی MO بوده و یک اکسید بازی است و از حرارت کربنات یا هیدروکسید این فلزات با آزاد کردن CO2 تولید می‌شود. اکسید این فلزات انرژی شبکه و دمای ذوب بالایی دارند. بجز بریلیم بقیه دارای فرم پراکسید MO2 هم هستند، چون کاتیون Be+2 برای ایجاد پراکسید بسیار کوچک است.

    اکسیدهای کلسیم ، استرانسیم ، باریم با آب واکنش داده و هیدرو اکسید تولید می‌کنند. هیدروکسید کلسیم که به آب آهک معروف است، بطور نسبی در آب محلول بوده و یک محلول بازی متوسط می‌دهد که برای شناسایی گاز CO2 بکار می‌رود.

    هالید

    هالیدهای این گروه از فلزات به فرم هیدراته یافت می‌شوند. بجز کلرید بریلیم ، همگی ترکیب یونی هستند. کلرید کلسیم بی‌آب میل شدیدی به جذب آب دارد و بعنوان خشک کننده استفاده می‌شود.

    حالت اکسیداسیون

    فلزات قلیایی خاکی در تمام ترکیباتی که تشکیل می‌دهند حالت اکسیداسیون +2 دارند. بجز چند استثنا همه ترکیبات آنها یونی است. این فلزات دو الکترون در لایه آخر دارند که از دست دادن آنها نسبتا آسان است. اما برداشتن الکترون سوم بسیار مشکل است و به انرژی بالایی نیاز دارد، زیرا تحت جاذبه شدید هسته بوده و از لایه هشت تایی کامل برداشته می‌شود. بنابراین کاتیون این فلزات به فرم M+2 است.

    اطلاعات صنعتی

    از میان فلزات این گروه فقط منیزیم بطور گسترده تولید می‌شود.از این فلز ، بدلیل داشتن شعله سفید و درخشان در ترکیب منومرها ، فشفشه‌ها و گلوله‌های نورانی ردیاب و بمب‌های آتشزا استفاده می‌شود. منیزیم با آلومینیوم آلیاژی با دانسیته پایین و دوام بالا ایجاد می‌کند که در صنایع هواپیماسازی کاربرد دارد. اکسید منیزیم بدلیل دمای ذوب بالا در بدنه کوره‌ها استفاده می‌شود.

    منبع : دانشنامه رشد . ( در ذکر مطالب خود در سایت ها همواره منبع خود را ذکر کنید چرا که کاری است بسیار پسندیده.)

    آخرین ویرایش: جمعه 16 بهمن 1394 10:31 ق.ظ
    ارسال دیدگاه
  • امید اشکانی سه شنبه 24 شهریور 1394 12:36 ب.ظ نظرات ()

    روش های کلی فرآوری مس (قسمت اول)

    روش مورد استفاده جهت استخراج مس به طبیعت و ترکیبات مس موجود در سنگ معدن بستگی دارد. به طور کلی سه روش اصلی برای استخراج مس وجود دارد:


    ۱- ذوب مستقیم (direct smelting) یا روش احیاء

    ۲- تغلیظ کردن (concentration) یا روش تهیه مات

    ۳- شستشوی اسیدی (leaching) یا روش هیدرومتالوژی

     

    ۱- روش ذوب مستقیم:

    این روش برای استخراج مس از سنگ های اکسیدی پرعیار بکار می رود(درصد مس در کلوخه هابایستی ازبیشتر۹۰% باشد).این روش قدیمی بوده و امروزه به علت کمیاب شدن سنگ اکسیدی پرعیار،از صنعت خارج شده است.

    اساس این روش حذف کامل گوگرد از سنگ معدن و احیاء بعدی آن توسط عوامل احیاء کننده مانند کربن ویا گاز co قرارر دارد.این روش به دلایل تلفات زیاد مس در سرباره و مصرف سوخت و انرژی بالا، غیر اقتصادی می باشد.

     

    ۲- روش تغلیظ کردن( تهیه مات):

    این روش برای ترکیبات گوگردی مس یا مس طبیعی با عیار کم بکار رفته می شمد .ابتدا سنگ های معدنی گوگرددار در کوره های ذوب به مات مس که مجموعه ای از سولفوره های مس و آهن است،تبدیل شده وسپس توسط یک کنورتر،مس خام از آن بدست می آید که بعداً مورد توجه قرار می گیرد.این روش دارای مزایای زیر می باشد:

    • وجود عناصر گرمازا در مات،که کنورتر را بی نیاز از سوخت های خارجی می کند.

    -درجه خلوص مس خام (نسبت به روش احیاء)

    -عدم احتیاج به تشویه و یا در صورت لزوم یک تشویه جزئی

     

    ۳- روش شستشوی اسیدی (لیچینگ):

    این روش در مورد سنگ های اکسیدی و به خصوص کربنات ها به کار می رود.سنگ های مورد مصرف در این روش می تواند کم عیار باشد، همچنین ممکن است که سنگ های گوگردی را نیز مورد عمل تشویه قرار داده و سپس در یک حلال حل کرده و مس آن را به روش های مختلف جدا کرد.

    این روش از نظر بهداشت محیط زیست نسبت به طریقه ی احیاء و تشکیل مات دارای مزایای بیشتری است.در هر حال هیدرو متالوژی مس و تهیه مس از طریق تشکیل مات دو روش اصلی متالوژی مس می باشند.

    لیچینگ عبارتست از تجزیه کانی با روش موجود در سنگ معدن یا کنسانتره که عموماً توسط یک حلال انجام می شود.گاهی اوقات عملیات به صورت تجزیه مواد ثانوی مو جود در مواد قراضه ،پس مانده و باطله نیز گسترش می یابد.به طوری که لیچینگ برای کلوخه های سنگ یا مواد معدنی با ارزش که مقدار آن در پس مانده های سنگ معدنی موجود هستند به کار می رود.

     لیچینگ هیپ و دامپ

    لیچینگ هیپ و دامپ در اصل شبیه به هم می باشد وتفاوت در نوع معدن و مقدار فلز موجود در آن می باشد.در لیچینگ هیپ سنگ های معدنی کم عیار بوده وسنگ ها را در ابتدا خرد کرده و سایزهای یکسان در می آیند و به صورت یک بستری به ارتفاع ۳ متر در می آورند که وزن این بستر ها چند صد تن می باشد.بستر را بر روی لایه پلیمری غیر قابل نفوذ در مقابل محلول رقیق اسیدی بر سطح زمین می سازند.در این لایه حفره هایی تعبیه شده که محلول خروجی را به سمت یک کانال هدایت می کنند.اسیداشی هم از بالای بستر انجام می شود.این نوع لیچینگ برای معادن زیر زمینی به کار می رود وسنکگ معدن را بعد از استخراج به سطح زمین می آورند و بستر در سطح زمین ساخته می شود.

    لیچینگ دامپ در مقیاس بزرگتری انجام می شود و عموماً در معادن روباز انجام می گیرد.سنگ ها را بعد از خرد شدن به صورت بستری آماده می سازند، سنگ ها در اندازه هنای مختلف موجود هستند و دانه بندی نمی شوند. از نظر زمانی مدت زمان عملیات لیچینگ در دامپ مدت زمان بیشتری طول می کشد وگاهی مدت چند سال به طول می انجامد،در حالی که در هیپ زمان فرایند کمتر می باشد.

     

    دسته بندی فرآیند لیچینگ

    فرایند لیچینگ به دو فرایند اکسیدی و غیر اکسیدی تقسیم می شود:

    • فرایند لیچینگ غیر اکسیدی

    تر کیبات مس کر بنات دار همچون ما لاکیت و آزوریت یون مس یا یون سولفات موجود در اسید سولفوریک رقیق واکنش می دهد و سولفات مس به وجود می آیدودیاگرام استخراج مس در فرآیند غیر اکسیدی را نشان می دهد.

     

    • فرآیند لیچینگ اکسیدی

    در این فرایند دو محلول فرو شوینده باز،یک عامل اکسید کننده موجود باشد تا بتواند ترکیبات سولفیدی مس را در اثر اکسید کردن به صورت تر کیبات سولفاتی در آورد تا بتواند با اسید واکنش دهد.

    روش های مختلف لیچینگ

    • لیچینگ حوضچه ای
    • لیچینگ همزنی
    • لیچینگ برجا
    • دامپ و هیپ لیچینگ

    آخرین ویرایش: سه شنبه 24 شهریور 1394 12:44 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • امید اشکانی پنجشنبه 19 شهریور 1394 12:37 ب.ظ نظرات ()


    سنگ آهن عنصری فلزی است و 5 درصد از پوسته زمین را در بر گرفته است. با استخراج سنگ آهن خام از زمین و جداسازی ناخالصی ها، پودر تیره رنگ نقره ای - قهوه ای آهن به دست می آید. این عنصر به راحتی اکسیده می شود و به تنهایی خیلی محکم نیست و برای افزایش استحکام آن جهت استفاده در بخش هایی چون ساختمان سازی، آلیاژ آن با استفاده از عناصر بسیاری تهیه می شود. این عناصر متفاوتند و متداول ترین آن ها نیکل و کروم است.

    موارد مصرف: سنگ آهن ماده اولیه تولید فولاد است و 98 درصد سنگ آهن استخراج شده در سطح جهان برای تولید فولاد به کار می رود. صنایع خودرو سازی و ساخت و ساز، بخش های اصلی مصرف کننده فولاد هستند و در نتیجه میزان تقاضای فولاد این بخش ها بر تقاضا و قیمت سنگ آهن تاثیر گذار است.

    فرایند تولید: برای تولید یک تن آهن در یک کوره بلند نیاز به 75/1 تن سنگ آهن، 750 کیلو زغال سنگ و 250 کیلو سنگ آهک می باشد که 5/4 متریک تن هوا نیز مصرف می کند. دمای هوا در مرکز کوره به 1600 درجه سانتیگراد می رسد. در فرایند تولید روش های مختلفی وجود دارد از جمله کوره بلند.

    جایگزین: سنگ آهن جایگزین مستقیمی ندارد ولی مصرف کننده اصلی آن یعنی فولاد جایگزین هایی دارد. از جمله رقابت بالایی با فلزات دیگری چون آلومینیوم دارد که مصرف آن در صنایعی چون خودرو سازی رو به افزایش است. همچنین در تولید کانتینر، پلاستیک و شیشه جایگزین هایی برای فولاد هستند. از دید دیگر، فلزاتی چون آلومینیوم برای تولید نیازمند درصد زیادی مصرف برق هستند در نتیجه مصرف فولاد رایج تر است. حجم محدودی از آهن قراضه مجددا باز یافت می شود ولی بازیافت فولاد از هر فلز دیگری بیشتر است. گرچه از بازیافت قراضه، فولاد نیز تولید می شود ولی حجم کلی آن در حال حاضر کافی نیست.

    تولید: در سال 2009 تولید سنگ آهن جهان معادل یک میلیارد و 691 میلیون و 150 هزار تن بوده که 2/3 درصد نسبت به سال 2008 افت داشته است. این کاهش در امریکا و اروپا رخ داده که تولید سنگ آهن امریکا 2/28 درصد و اروپا 4/11 درصد افت داشته است.

    تولید کننده اصلی : تولید کننده اصلی سنگ آهن استرالیاست و پس از آن چین و برزیل قرار دارند. دیگر تولید کنندگان بزرگ روسیه و امریکا هستند. سال 2009 کل تولید سنگ آهن استرالیا 393 میلیون و 900 هزار تن بوده  و پس از آن چین با 340 میلیون و 900 هزار تن در رتبه بعدی قرارداشته است. در هر حال تفاوت موجود میان استرالیا و چین در این است که تولید استرالیا صادر می شود در حالی که چین کل تولید خود را مصرف می کند. چرا که بزرگترین تولید کننده فولاد جهان است و یکی از بازار های اصلی مصرف سنگ آهن را داراست.

    واردات و صادرات: چین بزرگترین تولید کننده فولاد دنیاست و 44 درصد تولید جهان را در دست دارد و برای تامین نیاز سنگ آهن خود هم تولید دارد و هم واردات. میزان اهمیت تقاضای سنگ آهن چین بر بازار این ماده اولیه از آنجایی نمایان است که چین علاوه بر این که دومین تولید کننده سنگ آهن دنیاست، اولین وارد کننده این ماده اولیه مهم نیز به شمار می رود. در سال 2010 کل واردات چین 619 میلیون تن بوده که 5/1 درصد نسبت به سال 2009 افت داشته است. البته باید در نظر داشت که سال 2009 میزان واردات سنگ آهن رشدی 5/41 درصدی داشته است. چین با نیاز 800 میلیون تنی، بزرگترین مصرف کننده سنگ آهن دنیا می باشد. حجم بالایی از نیاز چین را استرالیا و برزیل تامین می کنند و هند تنها 25 درصد واردات به چین را از آن خود کرده است.

    مصرف: صنعت فولاد بزرگترین مصرف کننده سنگ آهن است چرا که 98 درصد تولید سنگ آهن جهان را استفاده می کند. در نتیجه میزان تولید فولاد نیاز به سنگ آهن را نمایان می سازد. همچنین در بخش هزینه تولید فولاد، سنگ آهن و زغال سنگ 75 درصد هزینه ها را در بر دارند. آسیا همچنان تولید کننده اصلی فولاد است و در آسیا کشور های چین و هند برترین های تولید فولاد هستند. چرا که حجم فعالیت های زیر ساختی در این دو کشور بالاست و نیاز فولاد آن ها بیشتر. گرچه کشور هایی چون هند رشد اقتصادی بالایی داشته اند ولی برای آن که این روند صعودی در درازمدت ماندگار باشد باید مسیر رشد اقتصادی خود را تغییر دهند و تقاضای بخش هایی چون خودرو سازی را قوی تر سازند.

    سال 2010: در سال 2010  تولید فولاد جهان یک میلیارد و 414 میلیون تن بوده  که رشدی 15 درصدی داشته و رکوردی جدید در حجم تولید است. تولید امریکا و اروپا رشد بالایی داشته چرا که از رکود 2009 تا حدی رهایی یافتند. نرخ بهره وری نیز با 1/1 درصد رشد به 8/73 درصد رسید. تولید فولاد چین 3/9 درصد بالا رفت ولی سهم این کشور در کل تولید دنیا را از 7/46 درصد به 3/44 درصد کاهش داد. هند همچنان پنجمین تولید کننده بزرگ فولاد دنیا باقی ماند  و 8/66 میلیون تن تولید داشت.

    قیمت گذاری: معمولا در گذشته  قیمت سنگ آهن در نتیجه مذاکرت میان شرکت های معدنی بزرگ و فولاسازان تعیین می شده و قیمت تعیین شده در این مذاکرات به نوعی شاخص قیمتی برای کل صنعت فولاد بود. ولی اخیرا این مکانیزم سالانه جای خود را به سیستم قیمت گذاری کوتاه مدت داده و سه شرکت معدنی بزرگ دنیا دیگر قرارداد سالانه منعقد نمی کنند. بسیاری از شرکت های معدنی استرالیا و برزیل به قراردادهای کوتاه مدت روی آورده اند.  در هند قیمت ها بیشتر نقدی است و برخی عرضه کنندگان بزرگ به استفاده از شاخص قیمت های متال بولتین و یا پلاتس تمایل نشان داده اند.

    نوسانات قیمت: از ژانویه 2009 تاکنون قیمت سنگ آهن صعودی بوده و شاخص قیمت استیل ایندکس برای سنگ آهن خلوص 62 درصد از 70 دلار هر تن خشک سی اف آر چین به 190 دلار رسیده. کاهش عرضه در کنار افزایش تقاضا عوامل تاثیر گذار بر این روند صعودی بوده اند.

    از آنجایی که قیمت سنگ آهن بر پایه شاخص قیمت های بین المللی است در نتیجه به دلار امریکا تعیین می گردد از این رو تغییرات نرخ دلار امریکا نیز بر قیمت سنگ آهن تاثیر می گذارد. اگر نرخ روپیه هند نسبت به دلار امریکا بالا برود قیمت سنگ آهن به روپیه کاهش می یابد و بر عکس اگر ارزش روپیه کاهش یابد در آن صورت قیمت سنگ آهن به روپیه بالا تر می رود.

    چشم انداز آینده:  چین در ماه دسامبر 58 میلیون و 80 هزار تن سنگ آهن وارد نمود که بالاترین آمار در 9 ماه قبل آن بود. از طرفی صادرات سنگ آهن هند از ایالت کارناتاکا ممنوع شده، در ایالت اوریسا فعالیت 23 معدن غیر قانونی متوقف شد و افزایش کرایه حمل نیز بر هزینه ها افزود.

    در کل انتظار می رود قیمت سنگ آهن بالاتر برود چرا که در بخش های عرضه و تقاضا نشانه های مثبتی دیده شده است. در بخش عرضه، عوامل  جوی و در بخش تقاضا نیز چین تاثیر گذار است. البته افزایش قیمت ریسک هایی نیز در پی دارد. اگر افزایش قیمت محصولات فولادی تقاضا را کاهش دهد، آن زمان بر قیمت سنگ آهن نیز تاثیرگذار خواهد بود.

    منبع : مرکز خدمات فولاد ایران

    آخرین ویرایش: پنجشنبه 19 شهریور 1394 12:40 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
تعداد صفحات : 3 1 2 3
ساخت وبلاگ در میهن بلاگ

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | اخبار کامپیوتر، فناوری اطلاعات و سلامتی مجله علم و فن | ساخت وبلاگ صوتی صدالاگ | سوال و جواب و پاسخ | رسانه فروردین، تبلیغات اینترنتی، رپرتاژ، بنر، سئو