فایل شاپ
فروش مقاله،تحقیقات و پروژه های دانشجویی،دانلود مقالات ترجمه شده،پاورپوینتفایل شاپ
فروش مقاله،تحقیقات و پروژه های دانشجویی،دانلود مقالات ترجمه شده،پاورپوینتکانی شناسی تیتانیم
| دسته بندی | زمین شناسی |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 851 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 125 |
فهرست مطالب
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
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.
1-1- 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.
شکل 1-1: نمایی از تک بلور ایلمنیت
از لحاظ زایش رامبدور معتقد است که برخلاف گزارشهای منتشره، ایلمنیت فقط گاهی اوقات از کانیهای مراحل اولیه ماگمایی است ولی اغلب یک کانی کاملاً تأخیری است. ایلمنیت در ماگماهای تیتانومنیتیتی معمولاً جوانتر از منیتیت است و به این ترتیب درزه ها را پر می کند و شکل خاصی ندارد. ایلمنیت در برخی موارد به علت خوردگی دندانه دندانه به نظر می آید. ابعاد دانه های ایلمنیت بسیار متفاوت است و در پگماتیتها تا ابعاد 10 سانتیمتر نیز دیده شده است. معمولاً در طبیعت، نیمه خود شکل تا غیر خود شکل دیده می شود و این دلیلی برای اثبات تأخیری بودن آن است. ساخت مشخصی در ایلمنیت مشاهده نشده است.
از لحاظ شکل ظاهری ایلمنیت شبیه هماتیت است ولی می توان آنها را از فرم بلوری و خاصیت مغناطیسی بیشتر ایلمنیت از یکدیگر تشخیص داد.
ایلمنیت از کانیهای تیره محسوب می شود که مطالعه آن از طریق میکروسکوپ نور انعکاسی میسر است. صیقل پذیری ایلمنیت بسیار خوب، قدرت انعکاسی آن 17 تا 5/18 درصد و رنگ آن سفید خاکستری کمی مایل به گلی با پلئوکروئیسم خفیف است. در نور پلاریزه، ایلمنیت آنیزوتروپ و رنگهای پلاریزاسیون آن خاکستری گلی تا خاکستری سبز است. انعکاسات داخلی بسیار نادر به رنگ قهوه ای تیره دارد که نباید با ادخالهای اولیژیسیت موجود در ایلمنیت اشتباه شود.
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.
ایلمنیت یکی از حاملین اصلی تیتانیم در طبیعت است. تقریباً تمام سنگهای آذرین درونی و بیرونی و همین طور پگماتیتها و سایر رگه های آذرین، دارای مقادیر زیادی ایلمنیت هستند. تنها برخی از روانه های تفریقی از این قاعده مستثنی هستند. حتی محصولات هوازدگی سنگهای آذرین خروجی و تا اندازه ای سنگهای دگرگونی ناحیه‌ای و مجاورتی نیز دارای ایلمنیت هستند. ایلمنیت به ندرت در کانسارهای گرمابی بالا رو تشکیل می شود. همچنین برخی شکافها دارای ایلمنیت فراوانی هستند که در کنار آنها کریکتونیت تقریباً خالص نیز وجود دارد.
در شهاب سنگها چند مورد ایلمنیت نیز مشاهده شده است. ایلمنیت تقریباً منحصراً در دماهای بالا، به ویژه بالاتر از 500 درجه سانتیگراد، تشکیل می شود و از این جهت ایلمنیت را می توان یک دماسنج زمین شناسی دانست.
وجود ایلمنیت در سنگهای دگرگونی و رسوبی فقط به علت مقاومت بالای آن در مقابل هوازدگی است. ایلمنیت تحت شرایط فرایندهایی که در بالا ذکر شد، پایدار نیست و تقریباً همیشه توسط قشری از محصول دگرسانی پوشیده شده است. با این وجود، در اعماق بسیار زیاد، به نظر می رسد که عمل عکس این فرایندها برای تشکیل دوباره ایلمنیت به وقوع می پیوندد.
ایلمنیت به صورت مصنوعی از ترکیب دی اکسید تیتانیم و اکسید آهن دو ظرفیتی در دمای 1200 درجه سانتیگراد به دست می آید.
در مطالعات کانی شناسی توسط پراش اشعه ایکس ایلمنیت گاهی اوقات با منیتیت اشتباه می شود. کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی ایلمنیت که توسط اداره استاندارد امریکا تهیه شده است در شکل 1-2 دیده می شود.
شکل 1-2 کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی ایلمنیت در استاندارد امریکا
کاربرد مهم ایلمنیت در به دست آوردن ماده اولیه برای فرایندهای تهیه فلز تیتانیم و دی اکسید تیتانیم است. در ساخت الکترودهای جوشکاری ایلمنیت به مقدار بسیار کم مورد استفاده قرار می گیرد. از ایلمنیت در رنگدانه های سیاه نیز استفاده می شود.
مهمترین کانسارهای ایلمنیت در استرالیای شرقی و غربی، در امریکا، کانادا و افریقای جنوبی یافت می شود.
1-2- 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. محصول دگرسانی این مرحله در مقابل 52 درصد دی اکسید تیتانیم موجود در فرمول تئوری ایلمنیت حدود 70-65 درصد دی اکسید تیتانیم دارد. حذف کامل آهن از شبکه شبه روتیل، تشکیل بلورهای روتیل را سبب می گردد».
از لحاظ اقتصادی سه فاز معدنی ایلمنیت، روتیل و شبه روتیل در بررسیهای اقتصادی دارای اهمیت بیشتری هستند. مطالعات در مورد کانسارهای ثانویه ایلمنیت نشان می دهد که حذف کامل آهن از شبه روتیل، فقط در بالای سطح ایستابی آب زیرزمینی اتفاق می افتد. دگرسانی ایلمنیت یک فرایند کاملاً کند است که با بالا آمدن سطح تراز آب زیرزمینی سرعت آن افزایش می یابد. این پدیده به وضوح در کانسارهای ثانویه قدیمی در مناطق گرم و حاره جهان دیده می شود. این مناطق حاوی ایلمنیت غنی از دی اکسید تیتانیم هستند. در حالیکه در کانسارهای عرضهای جغرافیایی بیشتر، معمولاً ایلمنیت دگرسان شده با حدود 50 درصد دی اکسید تیتانیم یافت می شود.
لوکوکسن از لحاظ کاربرد برای استفاده در روکشهای الکترود جوشکاری ترجیح داده می شود. ترکیب شیمیایی کنسانتره لوکوکسن در جدول 1-2 نمایش داده شده است. کانسار مهم لوکوکسن در دنیا، کانسار کیلون هندوستان است.
جدول 1-2 : ترکیب شیمیایی کنستانتره لوکوکسن کانسار کیلون
1-3- روتیل
دی اکسید تیتانیم، در طبیعت در سه شکل بلورین روتیل، آناتاز، بروکیت یافت می شود که مهمترین این چند شکلیها روتیل است.
نام روتیل از لغت لاتین روتیلیوس به معنای قرمز زرد رنگ گرفته شده است. تنها شکل پایدار TiO2 ، در دماهای بالا و پائین روتیل است. در ترکیب شیمیایی روتیل 60 درصد تیتانیم و 40 درصد اکسیژن وجود دارد.. معهذا معمولاً مقادیر جزئی از عناصر تانتالیم، وانادیم، قلع، آهن دو ظرفیتی و سه ظرفیتی وجود دارد. روتیل غنی از آهن نیگرین نامیده می شود. هنگامی که آهن دو ظرفیتی جایگزین تیتانیم چهار ظرفیتی شود، برای جبران بار الکتریکی، عناصر نیوبیم و تانتالیم پنج ظرفیتی داخل شبکه می شوند. در این صورت ترکیب شیمیایی با Fex(Nb,Ta)2xTi(1-3x)O2 نمایش داده می شود. همچنین عنصر نیوبیم به دلیل نزدیکی شعاع یونی آن با تیتانیم، می تواند به صورت ایزومورف وارد شبکه بلورین روتیل گردد. کنسانتره روتیل مورد قبول در تجارت و صنعت دارای حداقل 95 درصد TiO2 است. همچنین ممکن است در این نمونه ها عناصر سیلیسیم، آلومینیم، کرم و وانادیم دیده شوند. نمونه هایی از ترکیب شیمیایی کنسانتره های روتیل در نقاط مختلف دنیا درجدول1-3 دیده می شود.
جدول 1-3 : ترکیب شیمیایی کنستانتره روتیل
سیستم تبلور روتیل تتراگونال است و در رده دی تتراگونال بی پیرامیدال متبلور می شود. بلوری از روتیل در شکل 1-3 دیده می شود. روتیل معمولاً ماکل مشخص دوقلوئی و یا سه قلوئی دارد و فقط در برخی بلورهای روتیل که از دگرسانی ایلمنیت به وجود آمده اند ماکلها خوب شکل نگرفته و دیده نمی شوند. معمولاً در روتیل یک رخ خوب و مشخص و اثر یک رخ ضعیف در سطوح بلوری روتیل دیده می شود.
شکل 1-3: نمایی از تک بلور روتیل
در نمونه های دستی، رنگ روتیل غالباً زرد تیره تا قهوه ای یا قرمز و مشکی است. رنگ غبار آن زرد تا قهوه ای روشن است و جلایی الماسی تا فلزی در نمونه های سیاهرنگ دارد. سختی آن 6 تا 5/6 است و وزن مخصوص آن بسته به وجود عناصر نیوبیم و تانتالیم از 23/4 تا 5/5 متغیر است.
شکل بلوری روتیل بسیار مشخص است و با اشکال منشوری، ستونی تا سوزنی و گاهی اوقات بی شکل یافت می شود. در سنگهای رسوبی آواری دانه های گرد شده روتیل نیز به چشم می خورند.
روتیل یک نیمه هادی است که ضریب هدایت الکتریکی آن با افزایش دما بیشتر می شود و خاصیت مغناطیسی روتیل بسیار ناچیز است.
ناآمیختگی در روتیل نادر است. با این وجود صفحات جهت یافته ایلمنیت و هماتیت به صورت ناآمیخته در روتیل یافت شده است.
روتیل را در میکروسکوپهای نور عبوری و در میکروسکوپ نور انعکاسی می توان مطالعه نمود. در مطالعه با میکروسکوپ نور انعکاسی، خاصیت صیقل پذیری روتیل نسبتاً خوب است. در مقاطع صیقلی، روتیل قدرت انعکاسی ضعیفی با رنگ سبز روشن دارد. پلئوکروئیسم روتیل فقط در حاشیه دانه ها قابل مشاهده است. در نور پلاریزه، روتیل آنیزوتروپ بوده و ماکل آن کاملاً مشخص است. انعکاسات داخلی آشکار با رنگهای قهوه ای، زرد روشن، قهوه ای قرمز، بنفش، سبز دارد و در صورت وجود عناصر آهن، نیوبیم، تانتالیم و کرم رنگها درخشانتر می‌گردند.
در مطالعه با میکروسکوپ نور عبوری رنگ روتیل قهوه ای قرمز، قهوه ای پریده و گاهی اوقات تقریباً تیره است پلئوکروئیسم آن معمولاً قوی است و ضریب انکساری بالاتر از چسبهای مورد استفاده دارد. روتیل ساخت منطقه ای نیز از خود نشان می دهد. رنگهای تداخلی آن سریهای فوقانی جدول نیوتنی میشل لوی قرار دارد و معمولاً توسط رنگ کانیهای دیگر پوشیده می شود. روتیل از نظر نوری تک محوری مثبت است و از این خاصیت آن برای تشخیص آن از هماتیت و آناتاز استفاده می شود.
کارت مشخصات کانی روتیل در مطالعات پراش اشعه ایکس تهیه شده توسط اداره استاندارد امریکا در شکل1-4 نشان داده شده است .
از دگرسانی ایلمنیت در بعضی فرایندهای گرمابی، دانه های بسیار ریز و هم رشد روتیل و هماتیت در کنار هم تشکیل می شود. در بخشی از لوکوکسن موجود در دیابازها که از دگرسانی ایلمنیت به وجود آمده، روتیل به تنهایی یا همراه اسفن و آناتاز مشاهده می شود. همچنین روتیل در جریان فرایندهای مشابهی بر اثر هوازدگی کانیهای تیتانیم دار شکل می گیرد. برای مثال می توان فرایند پیریتی شدن سنگهای حاوی کانه های آهن تیتانیم دار را نام برد. در نتیجه عمل محلولهای کانه ساز، آهن موجود تبدیل به پیریت می شود و تیتانیم باقیمانده روتیل را تشکیل می دهد. همچنین از دگرسانی میکاهای تیتانیم دار در سنگهای رسوبی، روتیل حاصل می شود. در سنگهای آذرین روتیل عمدتاً در فازهای پنوماتولیتی و گاهی اوقات در مراحل اولیه ماگمایی تشکیل می شود. روتیل در رگه های گرمابی نادر و کمیاب است ولی از دگرسانی ایلمنیت در سنگهای دیواره به فراوانی مشاهده شده است. در سنگهای دگرگونی در فازهای اپی زون مزوزون بر اثر تبدیل کانیهای دیگر تیتانیم روتیل تشکیل می شود.
شکل 1-4 : کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی روتیل تهیه شده توسط اداره استاندارد امریکا
مهمترین موارد استفاده روتیل در واحدهای تهیه فلز تیتانیم و رنگدانه دی اکسید تیتانیم است. همچنین روتیل مصنوعی به عنوان مات کننده در لعابهای سرامیک و شیشه سبز رنگ به کار می رود. در روکشهای الکترودهای جوشکاری به منظور تثبیت قوس و آزاد سازی فلز از سرباره، روتیل را مورد استفاده قرار می دهند.
کانسارهای مهم روتیل در جهان، در استرالیای غربی و ایالت کارولینای شمالی ایالات متحده امریکا قرار دارند.
1-4- آناتاز
آناتاز یکی دیگر از چند شکلیهای TiO2 ، دارای سیستم تبلور مشابه روتیل – تتراگونال – با ابعاد متفاوت با شبکه روتیل است. مقادیر کمی از عنصر آهن می تواند جایگزین تیتانیم شود. جایگزینی نیوبیم و تانتالیم به جای تیتانیم نیز گزارش شده است.
آناتاز در نمونه های دستی، رنگ قرمز مایل به زرد یا قهوه ای قرمز دارد. گاهی اوقات به رنگهای سبز، آبی، خاکستری و حتی بی رنگ دیده شده است. رنگ غبار آن بی رنگ یا زرد کمرنگ است و جلای نیمه فلزی دارد. سختی آن در مقیاس موس 5/5 تا 6، وزن مخصوص آن 9/3 است. شکل بلوری آن به صورت بلورهای دو هرمی است. دانه های بی شکل آن نیز به فراوانی یافت شده است. در شکل 1-5، تک بلور آناتاز دیده می شود. معمولاً دو کلیواژ کامل دارد و نمونه ماکل دار آن یافت نشده است.
در مطالعات میکروسکوپی با نور عبوری، آناتاز ضریب انکسار نسبتاً بالایی دارد و به صورت دانه های برجسته قهوه ای رنگ، قرمز قهوه ای، سبز یا آبی دیده می شود. رنگهای تداخلی آن از سری های فوقانی جدول میشل لوی است که توسط رنگهای دیگر پوشیده می شود. آناتاز از نظر نوری کانی تک محوری منفی است.
شکل 1-5 : شکل بلورین آناتاز
در مطالعه با میکروسکوپ نور انعکاسی، آناتاز قابلیت صیقل پذیری خوبی را داراست، در نور پلاریزه آنیزوتروپ یا ایزوتروپ ظاهر می شود و انعکاسهای داخلی با رنگهای سفید تا آبی خاکستری دارد.
برای مطالعه با پراش اشعه ایکس، استاندارد امریکا کارت استاندارد مشخصات کانی آناتاز را مطابق شکل 1-6 تهیه نموده است.
بررسی کانی شناسی تیتانیم
| دسته بندی | معدن |
| فرمت فایل | docx |
| حجم فایل | 155 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 125 |
بررسی 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 تأخیری 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 ماسه‌ای 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 تأمین 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 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.
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 می‌شوند. 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