پایان نامه امکان فرآوری کانسارهای وانادیوم و تنگستن دار

چکیده

وانادیوم محصول فرعی مهمی است که به طور وسیع در آلیاژهای فروس و غیر فروس بکار برده می شود. میزان جهانی وانادیوم از منابعی مانند مواد اولیه چگاله ها، 
سرباره های فلز کاری و پس مانده های نفتی بدست می آید. مواد معدنی حاوی وانادیوم عبارتند از: کارنوتیت، موتراسیت، پاترونیت، دشلولیت و وانادنیت. سرباره های صنایع آهن یک 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 کاهش کلسیم، لیچینگ، خروج هلال و تبادل یونی برای بدست آوردن وانادیوم به شکل یک فلز فرو وانادیوم، پنتوکسید وانادیوم و یا شکل مواد شیمیایی مختلف فرآورده می شود.

تولید کنندگان اصلی وانادیوم شامل چین، آفریقای جنوبی و روسیه است، در حالی که میزان کمتری در کشورهای استرالیا، آمریکا تولید می شود.

مواد خام ثانویه مانند سرباره های فولاد کاری و یا پس مانده های دیگر صنایع حاوی وانادیوم، مانند کاتالیزورها و یا خاکستر کوره 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 یک کوره گردان و یا یک کوره چند اجاقی انجام گیرد. این فرآیند وانادیوم را که به طور مستحکمی در داخل ساختار معدنی اسپیل جای گرفته، به وانادی قابل شستشو تبدیل می کند.

کلیات:

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

وانادیوم یک عنصر کمیاب نرم و هادی می باشد که به صورت ترکیبی با کانیهای خاصی یافت شده و برای تولید آلیاژهایی بکار گرفته می شود.

این عنصر در برابر فرسودگی توسط مواد قلیایی و اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک مقاوم است در k 933 به سرعت اکسید می شود. وانادیوم ساختار محکمی داشته و شکاف نیوترونی ندارد که این خاصیت آن را برای استفاده در زمینه های هسته ای مناسب می نماید.

ذخایر وانادیوم در ایران:

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

همچنین می توان بر کانسارهای اصلی ناحیه بافق – ساغند اشاره کرد که حضور وانادیوم در آنها چشمگیر است در این کانسارها وانادیوم همراهی و مشارکت بسیار خوبی را با کانه های منیتیتی نشان می دهد و میزان این عنصر در این نوع کانه در مقایسه با انواع دیگر بسیار بیشتر است. عیار وانادیوم در کانسنگهای این ناحیه با میزان عیار کهن و تیتانیوم نسبت مستقیم و با میزان فسفر نیست معکوس دارد و به عبارتی می توان گفت سنگ آهنهای پر عیار و کم مستقر دارای مقدار بیشتری وانادیوم در شبکه خود می باشند و همچنین وانادیوم احتمالاً در کانی منییف تمرکز پیدا کرده 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 که درجماهیر شوروی استخراج می شود، درآن وجود دارد.تینا ئیومگنیتیکی که درایالات شی چوان وکوههای اورال استخراج می گردد، به عنوان ترکیبات PaIeozic شناخته می شود . 

فرو وانادیوم

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

کاهش سیلیکون ( برای تولید ) استفاده می کنند. آلیاژ های ویژه ازطریق کاهش گرمایی آلومینیوم ازاکسید های وانادیوم و به دنبال آن تصفیه بی هوا ، تولید می شوند. درمواردی که سازوکارهزینه مساعد تر شود، فروبنویسیم می تواند دربرخی ازکارکردها ، جایگزین فرووانادیوم شود . کارخانه های تولید برق، ازسوختهای هیدروکربنی دردیگ های بخار خود استفاده می کنند و وانادیوم به خاکستر پس ماند وخاکستر دیگ بخار تبدیل می شود. پس ازتغلیظ ، این ماده به کوره های اضافه می شود که در آنها ، سرباره ، ازطریق کاهش با سیلیکون ، به فرووانادیوم تبدیل می شود (" منابع واناویدوم "، 2003) وانادیوم که با غلظتهای کم – از 1/0 تا 5/0 درصد – به فولاد افزوده می شود، دانه های شبکه ( matrix) فولاد راتصفیه کرده وبا حضور کربن در آلیاژ ، کربیدهای راتشکیل می دهد. فرووانادیوم ، حدود 80 تا 85 درصد وانادیوم تولیدی را که درتولید سطوح مختلف فولاد ، بعنوان یک افزودنی مورد استفاده قرارمی گیرد / مصرف می کند. وانادیوم 2003 ، بخش عمده ای ازپنتوکسید وانادیوم ( 7₂0₅) بازگیری شده ، به منظور استفاده درتولید آلیاژهای فولاد ، به فرووانادیوم ( Fev) مبدل می گردد.

فهرست مطالب

عنوان                                            صفحه

چکیده                                               1 

فصل اول: کلیات                                     

کلیات                                               3

ذخایر وانادیوم در ایران                                 8 

فصل دوم: فرآوری وانادیوم

2-1- منابع وانادیوم                                      10

2-2- کشورهای اصلی صنعت وانادیوم                          16

2-2-1- جمهوری آفریقای جنوبی                              16

2-2-2- جمهوری خلق چین                                17

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

2-3- فرآیندهای تجاری بازگیری                             29

2-3-1- وانادیوم                                      29

2-3-2- پنتوکسید وانادیوم                                 31

2-3-3- فرو وانادیوم                                      32

2-4- نقش استرالیا در صنعت وانادیوم                       35 

فصل سوم: سنتیک واکنش عملیات برشته کردن 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 واکنش                               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 کانیهای 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