دانلود گزارشهای کارآموزی و پروژه دانشجویی

فلوتاسیون فلوئورین با استفاده از کلکتورهای آنیونیک

«فهرست مطالب»
چکیده             ۱
مقدمه            ۳
فصل اول: فلوئورین
۱-۱- مقدمه           ۵
۱-۲- مشخصات عمومی و کلی فلورین         ۱۰
۱-۲-۱- مشخصات عمومی فلورین       ۱۰
۱-۲-۲- مشخصات کلی فلورین        ۱۲
۱-۳- زمین شناسی فلورین         ۱۸
۱-۳-۱- انواع کانسارهای فلورین        ۱۸
۱-۳-۲- زمین شناسی و پراکندگی کانه در ایران       ۲۱
۱-۳-۳- شرایط تشکیل وژنز فلورین       ۲۵
۱-۳-۴- مطالعات اکتشافی        ۲۸
۱-۴- روش های اکتشاف و استخراج و فرآوری فلورین      ۳۱
۱-۴-۱- روش های عمده اکتشاف فلورین       ۳۱
۱-۵- بررسی وضعیت فلورین در جهان         ۳۶
۱-۵-۱- کشورهای عمده تولید کننده فلورین      ۳۶
۱-۵-۲- میزان صادرات فلورین در جهان       ۳۷
۱-۶- بیولوژی و تاثیرات زیست محیطی فلوئورین       ۴۰
۱-۷- صنایع مصرف کننده فلوئورین در جهان       ۴۰

فصل دوم: فرآوری فلوئورین با روش فلوتاسیون
۲-۱- مقدمه           ۴۳
۲-۲- عملیات آزمایشی          ۴۵
۲-۲-۱- نمونه سنگ معدن         ۴۵
۲-۲-۲- معرفها (مواد شیمیایی مورد مصرف)      ۴۶
۲-۲-۲-۱-Gj           ۴۶
۲-۲-۲-۲- سولفات مس نمکی       ۴۷
۲-۲-۲-۳- سایر معرفها         ۴۸
۲-۲-۳- فلوشیت فلوتاسیون         ۴۸
۲-۳- نتایج و بحثها           ۵۰

فصل سوم: رفتار پیچیده اسید چرب در فلوتاسیون فلورین
۳-۱- مقدمه           ۵۷
۳-۲- مواد و روشها           ۵۸
۳-۳- نتایج آزمایشات          ۶۱
۳-۳-۱- محلولهای اسید پالمتیک مایع        ۶۱
۳-۳-۲- بالقوگی زتای – zeta رسوبات پالمیتات       ۶۴
۳-۳-۳- تاثیر اسید پالمیتیک روی بالقوگی زتای فلوئورین     ۶۶
۳-۳-۴- جذب سطحی پالمیتات در فلوئوریت      ۶۹
۳-۳-۵- نوعهای پالمیتات و زاویه تماس فلوئوریت       ۷۰
۳-۳-۶- شناوری فلوئوریت با وصول کننده پالمیتات      ۷۲
فصل چهارم: فلوتاسیون فلوئورین با عیار بالا در فلوتاسیون ستونی
۴-۱- مقدمه            ۷۷
۴-۲- مواد و روشها          ۷۸
۴-۲-۱- ماده معدنی         ۷۸
۴-۳- نتایج و بحث           ۸۳

فصل پنجم: تأثیر دی اولئات کلسیم بر روی سطح کلسیم و فلوئورین
۵-۱- مقدمه            ۹۰
۵-۲- آزمایشات           ۹۵
۵-۲-۱- اندازه گیری نیروی فعل و انفعالی توسط میکروسکوپ اتمی (AFM)   ۹۵
۵-۲-۲- محاسبه عددی از طریق شبیه سازی دینامیک مولکولی     ۹۷
۵-۳- نتایج و بحث          ۱۰۳
۵-۳-۱- نیروهای فعل و انفعالی میان سطحی اندازه گیری شده توسط میکروسکوپ اتمی (AFM)   ۱۰۳
۵-۳-۲- آنالیز نیروهای فعل و انفعالی با استفاده از نظریه های: DLVO  و DLVO ارتقاء یافته  ۱۰۴
۵-۳-۳- ساختار میان سطحی آب در سطوح کلسیت و فلوئوریت    ۱۱۰
۵-۳-۴- بحث و نتیجه گیری        ۱۱۴

فصل ششم: بهبود فلوتاسیون فلورین با استفاده از پروسه پراکندگی ذرات
۶-۱- مقدمه            ۱۱۸
۶-۲- فرایند آزمایشی          ۱۲۰
۶-۲-۱- مواد          ۱۲۰
۶-۲-۲- روشهای آزمایشی        ۱۲۱
۶-۲-۲-۱- آنالیز دانه سنجی       ۱۲۱
۶-۲-۲-۲- آنالیز دیدن از طریق میکروسکوپ الکترونیکی (S6M)   ۱۲۲
۶-۲-۲-۳- تست فلوتاسیون        ۱۲۲
۶-۳- نتایج و بحثها           ۱۲۳

فصل هفتم: نتایج و پیشنهادات
نتایج و پیشنهادات          ۱۳۵
منابع مورد استفاده          ۱۳۸
چکیده:
فلوئوریت (CaF2) یک ماده فلورینی مهمی می باشد که بیشتر جهت تولید اسید هیدروفلوئوریک و در صنعت فولاد بکار می رود در این بخش خلاصه مطالبی در مورد روشهای فلوتاسیون فلوئورین، نفتنات سدیم، تأثیر دی اولئات کلسیم بر روی سطح کلسیم و فلوئورین، و رفتار شناور گونه عنصر فلورایت [دارای اسید چرب] ارائه می شود در استخراج فلوئورین از سنگ آهن در چین از نفتنات سدیم غنی شده بعنوان عامل وصولی و سولفات مس نمکی مس بعنوان کندساز مواد معدنی فسفاتی مورد مطالعه قرار می گیرد اسید پالمتیک [یک وصول کننده ترکیب کربوکسیلات] و نمکهای پالمیتات کلسیم و اثر آنها را روی رفتار شناورگونه فلوئوریت را دقیقاً تشریح می نماید برای بررسی تأثیر دی اولئات کلسیم بر روی سطح کلسیم و فلوئورین باید نیروهای کششی متقابل کلکتورها با سطوح کلسیت و فلوئوریت مورد استفاده می باشد نیروهای جاذب AFM بین دی اولئات کلسیم کروی و سطح فلوئوریت بسیار قوی می باشد نیروی دافعه AFM بین دی اولئات کلسیم کروی و سطوح فلوئوریت همگون با روند پیش بینی DVLO نمی باشد. فعل و انفعالات عاری از DVLO اینطور در نظر است که توسط ساختارهای آبی میان سطحی مختلفی در فلوئوریت – واسطه های کلسیت – آب همانطور که توسط آزمایشات محاسبه عددی با استفاده شبیه سازی پویای مولکولی آشکار گردیده است توجیه می شود در مورد فلوتاسیون فلوئورین در یک ستون کوتاه با استفاده از یک ستون کوتاه [ناحیه جمع آوری کننده خارج و حدود ۸ متر] طول دارد و تحت گرایش منفی شدت جریان مواد زائد کمتر از جریان تغذیه می باشد و بدون استفاده از آب شستشو ارائه می نماید در مورد فلوتاسیون فلوئورین با استفاده از پروسه پراکندگی ذرات با بکارگیری عامل CMC بعنوان تجزیه کننده توانسته است بصورت مؤثری در ارتقاء کار فلوتاسیون فلوئوریت تأثیرگذار باشد و باعث افزایش کیفی فلوئوریت از ۷۲% به ۵/۷۸% در همان گرید تغلیظی ۹۸% CaF2 می گردد.

مقدمه:
فرآوری مواد معدنی یکی از مهمترین بخشهای صنعت معدنکاری و در واقع بوسیله آن مواد خام وارد چرخه صنعت شده و در بخشهای گوناگون بعنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می گیرد نظر به اهمیت فرآوری و علاقمندی به بخش فرآوری این موضوع مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

فصل اول کلیات:
۱-۱- مقدمه
این کانی به فرمول CaF2 بلورهای بسیار درشت و غالبا مکعبی دارد و گاهی ترکیب این فرم با سطوح اکتائدری و همچنین سطوح دود کائدر و رمبوئیدال و تتراهگزائدر (۳۱۰) و سایر فرمها دیده می‌شود.
به ندرت بصورت اکتائدر و یا دود کائدر رمبوئیدال ساده تشکیل می‌شود. نوع پوشش بلور سنگی به حرارت تشکیل آن دارد، مثلا فرم اکتائدری آن از منشاء پنوماتولیتیک است.
ماکلهای تداخلی مکعب‌های آن در جهت (۱۱۱) بسیار زیاد است و بصورت ریز و یا درشت بلور تا متراکم و اکثر رنگی است. بصورت ساقه‌ای و حتی خوشه‌ای نیز تشکیل می‌شود.
رخ آن در جهت (۱۱۱)، سختی آن ۴ و وزن مخصوص آن ۱/۳ تا ۲/۳ و ضریب انکسار آن ۴۳۴/۱ است. دارای جلای شیشه‌ای، بی‌رنگ شفاف تاملون و کدر است. رنگ آن مخصوصاً در فلورین‌‌های تیره رنگ شاید مربوط به تشعشعات رادیو اکتیو باشد.
نمونه‌های تیره ‌رنگ آن یک نوع فلوئورسانس قوی نشان می‌دهند. در مقابل نور وارده به رنگ آبی و در نوری که از آنها می‌گذرد به رنگ سبز دیده می‌شود. بعد از گرم کردن غالبا فسفر سانس نشان می‌دهد. این کانی هادی الکتریسته و درجه ذوب آن ۱۴۰۲ درجه است. با اسید سولفوریک تولید HF می‌کند. فلورین بدبو، به نوعی فلورین تیره رنگ اطلاق می‌شود که در اثر ضربه، بوی مخصوص فلوئور از آن استشمام می‌شود. این کانی مانند سایر فلورین‌ها غالباً با مقدار بسیار کمی از کانیهای اورانیوم همراه است.
فلورین کانی بسیار فراوان است. بصورت فرعی در سنگهای درونی اسید و در فضاهای غده‌ای آنها و به طور فراوان در گماتیت‌ها و سنگهای دگرگونی مجاورتی و همراه سولفیدها دیده می‌شوند. قسمتی از این رگه‌ها غالبا از فلورین خالص تشکیل می‌شود و به صورت بلورهای منظم بی‌رنگ یا رنگی، گاهی بصورت کانی اشباعی هیدروترمال در ماسه سنگها تشکیل می‌‌گردد. مصرف فلورین ۸۰ درصد بصورت ماده فلوئوردار در صنایع تهیه مواد مختلف (اسید فلوئوریدریک و سایر ترکیبات فلوئور) اهمیت دارد. فلورین‌های بیرنگ در صنایع اپتیک برای تهیه منشورها و عدسی‌ها به کار برده می‌شود. فلورین از نظر ساختن عدسی‌های شیئی اهمیت خاصی دارد.
به مقدار زیاد و با خلوص بالا یافت می‌شود.
اسید سولفوریک ۹۸ درصد از دیگر مواد مورد نیاز است که آن هم به راحتی قابل دسترسی است.
همانطور که از موارد فوق برداشت می‌شود اجرای طرح تولید کریولیت منوط به تولید AlF3 و NaF است که هر دو بستگی به تولید HF دارند.
عنصر فلورین در کانی آپاتیت و به میزان بسیار کم در آمفیبول، میکا، اسفن و پیروکسن وجود دارد.
کانی اصلی فلورین ، فلوئوریت با فرمول شیمیایی CaF2 می باشد . به رنگ های زرد ، سبز ، آبی ، بنفش ، بی رنگ و گاهی تا ارغوانی بوده و در سیستم کوبیک متبلور می شود . وزن مخصوص این کانی ۱۸/۳ و سختی آن ۴ می باشد . این کانی معمولاً فضای خالی بین سایر کانی ها را پر کرده و در طبیعت به صورت رگه ای مشاهده می شود و همراه با کانی های کلسیت – کوارتز – باریت- سلستین و سولفید های گوناگون همراه است . فلوئوریت در صورت خالص بودن ۷/۴۸ % فلوئور و ۳/۵۱ % کلسیم دارد.
دیگر کانی‌هایی فلوئور که کمتر رایج هستند، عبارتند از:
•کریولیت (Na3AlF6)
•اسلایت (MgF2)
•توپاز
•ویلیومیت
•باستناسیت
•فلوئورآپاتیت
فلورین از ۱/۵۱ درصد کلسیم و ۹/۴۸ درصد فلوئور تشکیل شده است. سختی این کانی ۴ و وزن مخصوص آن ۲/۳ – ۳ می‌باشد. جلای آن شیشه‌ای و به رنگهای مختلف، بی‌رنگ، زرد، سبز، آبی، بنفش، قرمز و قهوه‌ای دیده می‌شود. ناخالصی‌هایی در فلورین به صورت گاز، مایع و جامد وجود دارد که شامل آب، مواد نفتی، پیریت، مارکاسیت، کالکوپیریت و سایر سولفیدهای فلزی می‌باشد. سریوم و ایتریوم نیز به مقدار کم در بعضی از کانسارها، فلورین را همراهی می‌‌کند. در فلورین‌های تجارتی ناخالصی‌ها بیشتر کلسیت، کوارتز، باریتین، سلستین و سولفیدهای مختلفی است که به شکل کانیهای گانگ ظاهر می‌شوند.
علت کمیابی فلوئور به شکل آزاد میل ترکیبی شدید آن با سایر عناصر است. در حال حاضر فلورین مهمترین منبع تأمین کننده فلوئور در جهان است ولی در سنگهای فسفاته نیز مقدار زیادی فلوئور وجود دارد که می‌تواند به عنوان یکی از منابع تولید کننده فلوئور در آینده به حساب آید.
امروزه فلورین در تهیه اسید فلوریدریک و مشتقات آن و همچنین در صنایع فولاد، سرامیک، ریخته‌گری، تهیه فروآلیاژها و … معرفی می‌گردد. اسید فلوئوریدریک در تهیه کریولیت مصنوعی کاربرد وسیعی دارد. اسید فلوئوریدریک به عنوان کاتالیست در تهیه سوختهای اکتان بالا، خورنده و صیقل دهنده شیشه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فلورین موجود در خاک ، بیشتر از سنگ های مادر تأمین می شود ولیکن فعالیت های آتشفشانی در یک منطقه نیز موجب افزایش این عنصر در خاک می شوند.
عادی ترین شکل این عنصر در آب در pH پایین تر از ۵/۳ به صورت فلورین آزاد است. در صورتی که میزان بالایی از یون کلسیم در آب ها وجود نداشته باشد، تمرکز فلورین در آب بالا خواهد بود. این مسئله به دلیل میل ترکیبی زیاد فلورین با کلسیم و تشکیل فلورایت در محیط است.
بنابراین تمرکز فلورین‏، احتمالاَ در آب های زیرزمینی که میزان کلسیم در آنها بسیار پایین است و با سنگ های دارای بیوتیت و کانی های غنی از فلورین در تماسند‏‏، بالاست. آب چشمه های گرم، فلورین بالایی دارند. شیمی آب مانند شیمی خاک‏، در بهداشت انسان تأثیر زیادی دارد. شاید بهترین مثال مستند رابطه مثبت بین عناصر نادر در آب و بهداشت‏، در تأثیر فلورین در کاهش بیماری های دندان به ویژه پوسیدگی دندان باشد.
طبقه‌بندی ژئوشیمیائی عناصر، عنصر فلوئور گرایش به گروه لیتوفیل دارد که این مسئله ناشی از وضعیت آرایش الکترونی اتمها و محل قرارگرفتن آن در جدول تناوبی دارد. عناصر لیتوفیل هستند که به آسانی با هشت الکترون بیرونی‌ترین پوسته اتم خود تشکیل یون می‌‌دهند.
عنصر (F) به همراه Hg, Bi, B, As, Sb, Se و Te که از فرارترین عناصر می‌باشند، در تشخیص قابلیت تحرک عناصر و در مطالعه فرآیندهای هیپوژنی که باعث تغییراتی در ترکیب کانی شناسی سنگ دیواره و پیدایش پاراژنزهای حاصل می‌شود از اهمیت فراوانی برخوردارند.
همچنین فلوئور به همراه کلر و اشکال مختلف یون کربنات که به آسانی مهاجرت می‌کنند، از جمله تشکیل دهنده‌های محلول هیدروترمال و فوق بحرانی هستند. این تشکیل دهنده‌ها برحسب خواص شیمیائی شان به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
- عنصر بازی قوی مانند K , Na و Ca
- عناصر آمفوتر و کمپلکس ساز مانند Sh و Al
- عناصر اسیدی مانند Cl , F و S
به هر حال قابلیت تحرک نسبی عنصر F در محیط‌های ثانویه (سوپرژن) به این ترتیب است که این عنصر در هر شرایط از قبیل اکسید کننده، اسید، خنثی تا قلیائی و احیاء کننده از قابلیت تحرک نسبی بالای برخوردار است.
تمرکز فلوئور خصوصاً در سنگهای قلیائی، کربناتیت‌ها و در نهشته‌های فلوریت – هلویت دیده می‌شود و در صورت عدم تمرکز کانی‌های خود فلوئور این عنصر در میکاهاو هورنبلند تمرکز می‌یابد.
فلوئور همچنین به عنوان عنصر معرف و ردیاب برای نهشته‌های کانساری طلا و نقره به کار می‌رود. توانایی ردیابی این عنصر برای کانسارهای غنی از فلوئور در محیط‌های خاکی در حد خوب است.
فلورین موجود در خاک ، بیشتر از سنگ های مادر تأمین می شود ولیکن فعالیت های آتشفشانی در یک منطقه نیز موجب افزایش این عنصر در خاک می شوند.
عادی ترین شکل این عنصر در آب در pH پایین تر از ۵/۳ به صورت فلورین آزاد است. در صورتی که میزان بالایی از یون کلسیم در آب ها وجود نداشته باشد، تمرکز فلورین در آب بالا خواهد بود. این مسئله به دلیل میل ترکیبی زیاد فلورین با کلسیم و تشکیل فلورایت در محیط است.
بنابراین تمرکز فلورین‏، احتمالاَ در آب های زیرزمینی که میزان کلسیم در آنها بسیار پایین است و با سنگ های دارای بیوتیت و کانی های غنی از فلورین در تماسند‏‏، بالاست. آب چشمه های گرم، فلورین بالایی دارند.
شیمی آب مانند شیمی خاک‏، در بهداشت انسان تأثیر زیادی دارد. شاید بهترین مثال مستند رابطه مثبت بین عناصر نادر در آب و بهداشت‏، در تأثیر فلورین در کاهش بیماری های دندان به ویژه پوسیدگی دندان باشد.

۱-۲- مشخصات عمومی و کلی فلورین
۱-۲-۱- مشخصات عمومی فلورین
نام فلوئورین فلورین Fluorine و فلوئوراسپار Fluorspar از واژه لاتین Fluere به معنای جریان یا فلاکس گرفته شده است. فلوئورین یکی از عناصر کمیاب و نادری است که در سنگ های پوسته زمین یافت می شود. فلوئورین هجدهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است و میانگین آن در پوسته زمین در حدود ۳۰۰ (p.p.m) است.
فلوئورین یک هالوژن گازی است به رنگ زرد متمایل به خاکستری با نماد F ، عدد اتمی ۹ ، وزن اتمی ۹۹۸۴/۱۸ ، وزن مخصوص ۶۹۶/۱ گرم بر سانتی متر مکعب ، نقطه جوش ۰۵/۱۸۸- درجه سانتی گراد و نقطه ذوب ۵۲/۲۱۹- درجه سانتی گراد . فلورین در گروه ۱۷(VA) جدول تناوبی به عنوان هالوژن بوده و در دوره ۲ قرار دارد.

(( برای دانلود کلیک کنید ))