پایان نامه امكان فرآوری كانسارهای وانادیوم و تنگستن دار

پایان نامه امكان فرآوری كانسارهای وانادیوم و تنگستن دار

چكیده

وانادیوم محصول فرعی مهمی است كه به طور وسیع در آلیاژهای فروس و غیر فروس بكار برده می شود. میزان جهانی وانادیوم از منابعی مانند مواد اولیه چگاله ها،
سرباره های فلز كاری و پس مانده های نفتی بدست می آید. مواد معدنی حاوی وانادیوم عبارتند از: كارنوتیت، موتراسیت، پاترونیت، دشلولیت و وانادنیت. سرباره های صنایع آهن یك منبع اصلی وانادیوم اند در حال حاضر منابع شناخته شده وانادیوم نیازهای قرن آینده را برآورده می سازد. مواد حاوی وانادیوم بوسیله چند روند از قبیل كاهش كلسیم، لیچینگ، خروج هلال و تبادل یونی برای بدست آوردن وانادیوم به شكل یك فلز فرو وانادیوم، پنتوكسید وانادیوم و یا شكل مواد شیمیایی مختلف فرآورده می شود.

تولید كنندگان اصلی وانادیوم شامل چین، آفریقای جنوبی و روسیه است، در حالی كه میزان كمتری در كشورهای استرالیا، آمریكا تولید می شود.

مواد خام ثانویه مانند سرباره های فولاد كاری و یا پس مانده های دیگر صنایع حاوی وانادیوم، مانند كاتالیزورها و یا خاكستر كوره نفت سوز، می توانند پیش از مصرف نهایی به منظور تولید وانادیوم مورد استفاده قرار گیرند. بدین ترتیب، به مانند پردازش اولیه، لیچینگ قلیایی باید در یك كوره گردان و یا یك كوره چند اجاقی انجام گیرد. این فرآیند وانادیوم را كه به طور مستحكمی در داخل ساختار معدنی اسپیل جای گرفته، به وانادی قابل شستشو تبدیل می كند.

كلیات:

وانادیوم یك عنصر شیمیایی است، عدد اتمی این عنصر 23 است و در جدول متناوبی، در گروه 7 است. جرم حجمی آن  و رنگ آن خاكستری نقره ای فلزی است، توان اتمی آن 50.9415amu، شعاع اتمی آن 171pm و شعاع كوالانسی آن 125pm می باشد، نقطه ذوب این عنصر 2175k و نقطه جوش آن 3682k می باشد.

وانادیوم یك عنصر كمیاب نرم و هادی می باشد كه به صورت تركیبی با كانیهای خاصی یافت شده و برای تولید آلیاژهایی بكار گرفته می شود.

این عنصر در برابر فرسودگی توسط مواد قلیایی و اسید سولفوریك و اسید هیدروكلریك مقاوم است در k 933 به سرعت اكسید می شود. وانادیوم ساختار محكمی داشته و شكاف نیوترونی ندارد كه این خاصیت آن را برای استفاده در زمینه های هسته ای مناسب می نماید.

ذخایر وانادیوم در ایران:

یكی از عمده ترین منابع وانادیوم سنگ آهن های تیتانیوم و وانادیوم است كه ذخایر عظیمی از آن در مناطق آهن دار ایران مركزی وجود دارد و از جمله می توان به ذخیره سنگ آهن چغارت با عیار V250% 5/0-0/3 اشاره كرد.

همچنین می توان بر كانسارهای اصلی ناحیه بافق – ساغند اشاره كرد كه حضور وانادیوم در آنها چشمگیر است در این كانسارها وانادیوم همراهی و مشاركت بسیار خوبی را با كانه های منیتیتی نشان می دهد و میزان این عنصر در این نوع كانه در مقایسه با انواع دیگر بسیار بیشتر است. عیار وانادیوم در كانسنگهای این ناحیه با میزان عیار كهن و تیتانیوم نسبت مستقیم و با میزان فسفر نیست معكوس دارد و به عبارتی می توان گفت سنگ آهنهای پر عیار و كم مستقر دارای مقدار بیشتری وانادیوم در شبكه خود می باشند و همچنین وانادیوم احتمالاً در كانی منییف تمركز پیدا كرده است. 

جمهوری خلق چین

ذخایر لاشن ( Ianshan) وچسین شان ( Chienshass) درایالت شی چوان (Sichuan) چنین ذخایر اصلی به حساب می آیند. انواع سنگ معدن مانند پنتا نوماگنیت ، همانند چیزی كه درجماهیر شوروی استخراج می شود، درآن وجود دارد.تینا ئیومگنیتیكی كه درایالات شی چوان وكوههای اورال استخراج می گردد، به عنوان تركیبات PaIeozic شناخته می شود . 

فرو وانادیوم

فرووانادیوم بصورت عمده درآلیاژهای ازفولاد كه حاوی 40، 80 درصد وانادیوم باشند، وجود دارد.

كاهش سیلیكون ( برای تولید ) استفاده می كنند. آلیاژ های ویژه ازطریق كاهش گرمایی آلومینیوم ازاكسید های وانادیوم و به دنبال آن تصفیه بی هوا ، تولید می شوند. درمواردی كه سازوكارهزینه مساعد تر شود، فروبنویسیم می تواند دربرخی ازكاركردها ، جایگزین فرووانادیوم شود . كارخانه های تولید برق، ازسوختهای هیدروكربنی دردیگ های بخار خود استفاده می كنند و وانادیوم به خاكستر پس ماند وخاكستر دیگ بخار تبدیل می شود. پس ازتغلیظ ، این ماده به كوره های اضافه می شود كه در آنها ، سرباره ، ازطریق كاهش با سیلیكون ، به فرووانادیوم تبدیل می شود (" منابع واناویدوم "، 2003) وانادیوم كه با غلظتهای كم – از 1/0 تا 5/0 درصد – به فولاد افزوده می شود، دانه های شبكه ( matrix) فولاد راتصفیه كرده وبا حضور كربن در آلیاژ ، كربیدهای راتشكیل می دهد. فرووانادیوم ، حدود 80 تا 85 درصد وانادیوم تولیدی را كه درتولید سطوح مختلف فولاد ، بعنوان یك افزودنی مورد استفاده قرارمی گیرد / مصرف می كند. وانادیوم 2003 ، بخش عمده ای ازپنتوكسید وانادیوم ( 7₂0₅) بازگیری شده ، به منظور استفاده درتولید آلیاژهای فولاد ، به فرووانادیوم ( Fev) مبدل می گردد.

فهرست مطالب

عنوان                                            صفحه

چكیده                                               1 

فصل اول: كلیات                                     

كلیات                                               3

ذخایر وانادیوم در ایران                                 8 

فصل دوم: فرآوری وانادیوم

2-1- منابع وانادیوم                                      10

2-2- كشورهای اصلی صنعت وانادیوم                          16

2-2-1- جمهوری آفریقای جنوبی                              16

2-2-2- جمهوری خلق چین                                17

2-2-3- روسیه و سایر كشورهای CIS                          21

2-3- فرآیندهای تجاری بازگیری                             29

2-3-1- وانادیوم                                      29

2-3-2- پنتوكسید وانادیوم                                 31

2-3-3- فرو وانادیوم                                      32

2-4- نقش استرالیا در صنعت وانادیوم                       35 

فصل سوم: سنتیك واكنش عملیات برشته كردن وانادیوم و استفاده از سرباره های فولاد به عنوان ماده خام ثانویه

3-1- مقدمه                                           40

3-2- بررسی پژوهشی فرآیند تشویه وانادیوم                      41

3-3- آزمایشات عملی                                       43

3-4- جنبش شناسی واكنش                               44

3-5- مدل فرآیند تشویه وانادیوم                           47

3-6- نتایج و مباحث آزمایشات عملی فرآیند تشویه وانادیوم                48 

فصل چهارم: فرآوری جدید جهت بازیابی كانیهای وانادیوم و تنگستن از محلول لیچینگ آلیا‍ژ تنگستن دار

4-1- مقدمه                                           52

4-2- روش تجربی                                       54

4-2-1- آماده سازی نمونه                                  54

4-2-2- روش تجربی                                     55

4-3- نتایج و مباحث آزمایش                                56

4-4- بازگیری وانادیوم                               59

4-5- بازگیری تنگستن                                      62

4-5-1- تبدیل Na₂wo₄ به Cawo₄                              62

4-5-2- تبلور APT و خلوص آن                          63 

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات

نتایج و پیشنهادات                                   67

منابع مورد استفاده                                      68