فهرست مطالب
مقدمه ۷
زمین شناسی و پراکندگی آلونیت در ایران و جهان ۹
پیش درآمد ۹
۱ ـ ۱ ـ ترکیب شیمیایی و برخی خصوصیات کانی شناسی آلونیت ۹
۲ ـ۱ ـ موارد استفاده و پراکندگی آلونیت در جهان ۱۰
۳ ـ ۱ ـ چگونگی رخداد ۱۱
۱ ـ ۳ ـ ۱ ـ آلونیت های رگه ای ۱۲
۲ ـ ۳ ـ ۱ ـ آلونیت های گرهکی در سنگ های رسی رسوبی ۱۲
۳ ـ ۳ ـ ۱ ـ آلونیت جانشینی در سنگ های ولکانیکی و سنگ های نفوذی کم عمق ۱۲
۴ ـ ۱ ـ منطقه بندی انباشته های جانشینی ۱۳
۱ ـ ۴ ـ ۱ ـ زون سیلیسی مغزه ای یا پوششی ۱۳
۲ ـ ۴ ـ ۱ ـ زون کوارتز ـ آلونیت و زون آرژیلی ۱۴
۳ ـ ۴ ـ ۱ ـ زون پروپیلیتی ۱۵
۵ ـ ۱ ـ ژنز انباشته های جانشینی آلونیت ۱۵
انباشته ها و معادن آلونیت در ایران ۱۷
۱ ـ ۲ ـ خاستگاه آلونیت در سنگ های ولکانیکی ترسیر ایران ۱۸
۲ ـ ۲ ـ انباشته های آلونیت در ایران ۱۸
۱ ـ ۲ ـ ۲ ـ کانسار حسن آباد ۱۹
زمین شناسی کانسار ۱۹
۲ ـ ۲ ـ ۲ ـ کانسار سیردان ۲۰
زمین شناسی کانسار ۲۰
۳ ـ ۲ ـ ۲ـ کانسار زاجکان ۲۱
۴ ـ ۲ـ ۲ ـ کانسار یوزباشی چای ۲۲
۵ ـ ۲ ـ ۲ـ کانسار زاج کندی ۲۳
۶ ـ ۲ ـ ۲ـ کانسار تا کند ( در استان زنجان ) ۲۳
۷ ـ ۲ ـ ۲ ـ کانسار زایلیک ـ قلندر ۲۴
۸ ـ ۲ ـ ۳ ـ کانسار مشکین شهر ۲۴
۹ ـ ۲ ـ ۲ـ دیگر مناطقی که دگرسانی گرمایی ( هیدروترمال ) تحمل نموده اند ۲۵
روشهای فرآوری کانی آلونیت در آمریکا ۲۶
۱ ـ روش چپل ( Chappel ) 26
2-روش موفت R . MC . MOFFAT 28
3-روش Kalunite ( تأثیر محلولهای اسیدی ) ۲۸
۴ ـ روش Mc Cullough ( تأثیر محلولهای اسیدی) : ۲۹
۵-روش آلومت ( Alumet ) 30
6-روش(۱۹۷۴) D. Stevenes 30
7-روش C.j. Hartman 31
مطالعه روشهای فرآوری آلونیت در شوروی ( سابق ) ۳۳
۱ ـ روش های قلیایی تهیه آلومین از سنگ معدن آلونیت ۳۳
موارد استعمال ۳۳
روش مینرال : ( MINERAL ) 33
تکلیس سنگهای معدنی آلونیت ۳۷
روش احیاء ۳۸
روش( Loest ) 39
پروسه احیای آلونیت در بازیابی آلومینا از آن ۳۹
دیاگرام (فلوشیت) روش LOEST 40
HARTMAN 40
روش برای بازیابی آلومینیوم از آلونیت ۴۰
فلوشیت روش HARTMAN 41
Kaluzhsky 42
روش LOEST 42
فلوشیت روش LOEST 43
رفتار گرمایی ترکیبات سنگ کانی آلونیت همراه با ۴۵
۱ ـ مقدمه ۴۵
۲ ، ۲ ـ دستگاه گرمایی ۴۷
۳ ، ۲ ـ رفتار گرمای آلونیت ۴۷
۳ . نتایج و بحث ها ۴۸
۲ ، ۳ . ارزشیابی XRD 51
4 . خاتمه و نتیجة بحث ۵۲
کاربرد سنگ کانی آلونیت بعنوان یک کمک در انعقاد (Coagulant , Flocculant ) 53
1 ـ مقدمه ۵۳
۲ ـ مواد و روشها ۵۵
۳ ـ نتایج تجربی و بحث دربارة آنها ۵۶
۱ ـ ۳ : دمای بهینه شدة کلسینه شدن ۵۶
۳ ـ ۳ : آلونیت کلسینه شده بعنوان یک کمک منعقد کننده ۵۷
مقرون به صرف بودن ۵۸
نتیجه گیری ۵۹
شرایط بهینه برای لیچینگ سنگ کانی کلسینة آلونیت در NaoH قوی ۶۰
روش پیشنهادی مؤلف برای فرآوری آلونیت در ایران ۶۰
نامگذاری ۶۰
مقدمه ۶۱
روش تجربی ۶۲
نتایج و بحث مربوط به آنها ۶۲
نتیجة بحث ۶۶
مشکلات محیط زیستی فرآوری آلونیت و تأثیرات آن بر طبیعت ۶۷
گزارش خلاصه ای از تحقیقات انجام شده بر روی تهیه آلومینا از آلونیت در شرکت ایتوک ۷۰
پروژه تولید آلومینا از آلونیت در ایران ۷۱
۱- مشکل اسیدسولفوریک ۷۱
۲- سولفات پتاسیم ۷۱
۳- مشکل تهیه هیدروکسید پتاسیم ۷۱
چشم انداز تولید آلومینا از آلونیت در ایران ۷۲
اطلاعاتی دربارة آمار فرآوری آلونیت در روسیه و آمریکا ۷۳
تولید در روسیه ۷۳
تولید در آمریکا ۷۳
اولین کارخانه فرآوری آلونیت ۷۴
روشهای ترکیبی اقتصادی فرآوری کانی آلونیت ۷۴
تولید آلومینا از آلونیت در شوروی سابق ۷۵
پروسه تولید آلومینا مطابق شرح زیر است: ۷۵
آلونیت در ایران ۷۷
ذخایر شناخته شده آلونیت در ایران ۷۷
منابع (References) 81
منابع (References)
1) حلمی، فریده، زمین شناسی و پراکندگی آلونیت در ایران، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، ۱۳۷۸٫
۲) Loest, Kent W., Kesler, George H., 1978, “Process for reduction of
alunite ore in aluminum recovery process”, US PATENT (4, 093, 700),
june, pp. 95-122.
3) Loest, Kent W., 1997, “Recovery of aluminum from alunite ore using
acid leach to purify the residue for bayer leach”, US PATENT (4, 031,
182), june, pp. 106-122.
4) HARTman, George J., 1980, “Process for recovering aluminum from alunite”, US PATENT (4, 230, 678), oct, pp. 89-122.
5) Kaluzhsky, Nikolai Andreevich, 1977, “Plant for fluidized bed heat
treatment of powdered alunite”, US PATENT (4, 026, 672), may, pp.
108-122.
6) Name (Duda & Rej 190) PHYS. Prop. (Enc.of minerals, 2nd ed., 1990) Optic Prop. (Mason 68).
7) Sengil, I.A., 1995, “The utilization of Alunite ore As a Coagulant Aid”, Wat.Res.Vol 29, No. 8, pp. 1988-1992.
8) Sengil, I.A., Gulensoy H. and Goknil, H. 1987, “The use of alunite
ore in water treatment as a coagulant and flocculant”, MARmara
universitesi Fen Bilimleri Dergisi, 4, pp. 139-152.
9) OZACAR, M., Sengil, I.A., 1999, “Optimum conditions for leaching
calcined alunite ore in strong naoh”,Vol. 38, No. 4, PP. 249-255.
10) Cipriani, P., Marruzzo, L., Piga, L., Pochtti, F., 1997, “Thermal
behavior of mixtures of an alunite ore with K2Co3, CaCo3, and Ca(oH)2”,
Thermochimica Acta 294, PP. 139-146.
مقدمه:
از قرون و اعصار گذشته بشر در پی دستیابی به امکانات و ابزارهای توسعه
تلاشهای فراوانی را در راه کشف مجهولات وتازه‌ها انجام داده است.
بی‌شک فلز درعصر حاضر به عنوان زیر ساخت توسعه و فناوری همواره مورد
توجه بوده و کشورهای پیشرفتة جهان با علم به این نکته سعی فراوانی را در
راه کشف وتوسعة ذخایر و منابع فلزی خود انجام داده و هم اکنون نیز علاوه
بر استفادة بهینه از ذخایر و منابع خود چشم به بهره‌برداری از مواد و
کانیهای غنی موجود در کرات دیگر و من جمله ماه دارند.
بدیهی است با توجه به بودن ذخایر و معادن قابل استحصال کشورها و همچنین
استفادة نادرست در بعضی مناطق، دورنمای صنعت فلز مبهم نماید با توجه به
مطالب فوق نیاز بشر به ابداع روشهای جدید فرآوری جهت بهره‌برداری از معادن
و ذخایر کم عیار و همچنین استحصال آن بخشی از کانیهایی که از لحاظ
متالوژیکی و کانه‌آرایی مشکل‌زا می باشند ضروری به نظر می‌رسد.
لذا در عصر حاضر تمام توجهات به سمت مواد و کانیهایی است که تاکنون
مورد توجه نبوده و یا به دلیل مشکلات فرآوری قابل استحصال نبوده‌اند.
با توجه به این مطلب فلز آلومینیوم نیز از این قاعده مستثنی نبوده و
نیاز بشر به تولید واستحصال آن در سالهای آتی بسیار مورد توجه میباشد. در
حال حاضر در صنعت آلومینیم جهان مهمترین منبع برای تأمین آلومینیوم کانی
بوکسیت میباشد.
هم‌اکنون مهمترین و بهترین گزینه برای تأمین آلومینیوم بعد از بوکسیت،
آلونیت میباشد. کانیهای دیگری نیز جهت تولید آلومینیوم مورد توجه قرار
دارند که از آن جمله می‌توان به آنورتوزیت – نفلین- رسها و شیل اشاره کرد.
سمیناری که در حال مطالعه می‌فرمایید بحث در مورد روشهای موجود فرآوری
کانی آلونیت در گذشته و حال میباشد که همراه با بحث در مورد رفتارهای
اختصاصی کانی آلونیت در شرایط مختلف شیمیایی و حرارتی و مطالعه دقیق خواص
این کانی در محیطهای اسیدی و قلیایی میباشد.
همچنین کاربردهای مختلف آلونیت به غیر از تولید آلومینا مانند استفاده
به عنوان منعقد کننده ( کواگولان) و ( فلوگولانت) در بحث تصفیه آب (Water
Treatment ) و داروسازی مورد بحث قرار گرفته است.
بحث در مورد مشکلات محیط زیستی و مشکلات موجود فرآوری این کانی نیز از
جمله مطالعات انجام گرفته در این سمینار میباشد. در پایان لازم می‌دانم
از استاد راهنمای درس سمینار جناب آقای دکتر محمدمهدی سالاری‌راد و همچنین
کمکها و راهنماییهای استاد درس سمینار جناب آقای مهندس یاوری کمال تشکر را
بنمایم.
در آخر امید است با تلاش و کوشش شبانه‌روزی متخصّصین و کارشناسان صنعت و
معدن وابستگی عظیم درآمد کشور به نفت به مرور زمان کم شده و ما نیز همچون
سایر کشورها در حفظ ذخایر و منابع ملّی خود برای آیندگان کوشاتر باشیم.
زمین شناسی و پراکندگی آلونیت در ایران و جهان
پیش درآمد :
آلونیت در جهان از قرن پانزدهم تا اواخر قرن حاضر بعنوان منبعی برای زاج
و سولفات آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفته است . از زمان شناخت و
بکارگیری آلونیت در
ایران تاریخ دقیقی در دسترس نیست اما تردیدی نیست که سابقه طولانی داشته و
چه بسا ایرانیان از پیش از قرن پانزدهم آن را مورد استفاده قرار می دهند
از اوایل قرن حاضر از بوکسیت و رس هم تا حدودی برای بدست آوردن زاج و
سولفات آلومینیوم استفاده می شود . آلونیت در طول اولین جنگ جهانی نقشی
استراتژیک و حساس در استرالیا و ایالات متحده امریکا در تهیه کود سولفات
پتاسیم ایفا کرده است . ( ( Hall et al, 1983
1 ـ ۱ ـ ترکیب شیمیایی و برخی خصوصیات کانی شناسی آلونیت
آلونیت خالص از نظر تئوری با فرمول دارای که ۰۵/۱۳ ، درصد ۳۷/۱۱
درصد ، ۹۲/۳۶ درصد و ۶۶/۳۸ درصد می باشد آنالیز بعضی از بلورها ممکن است
مشابه ترکیب فوق باشد اما آلونیت طبیعی مقداری سدیم دارد که جانشین پتاسیم
شده است. و در صورتیکه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم معادل یک یا بزرگتر از یک
باشد کانی را ناترو آلونیت گویند. چنانچه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم بزرگتر
از ۱:۳ می باشد ممکن است به آن آلونیت سدیک گویند اگر چه این نام گاهی به
غلط مترادف با ناترو آلونیت در نظر گرفته می شود .
آلونیت از نظر بلورشناسی در سیستم هگزا گونال تبلور یافته و در حالت
بلوری به صورت فیبری ولی اغلب در طبیعت به صورت متراکم یافت می شود . سختی
کانی خالص آن ۵/۳ تا ۴ درمقیاس موس و وزن مخصوص آن بین ۶/۲ تا ۸/۲ متغیر
است . رنگ این کانی با توجه به ناخالصی های همراه آن نیز متغیر است چنانکه
در رنگهای سفید ، خاکستری ، صورتی ، متمایل به زرد و قهوه ای و حتی بنفش
مشاهده می شود .
۲ ـ۱ ـ موارد استفاده و پراکندگی آلونیت در جهان
در برخی کشورها آلونیت جهت تولید آلومین مورد استفاده قرار می گیرد ،
چنانکه در آذربایجان شوروی ( سابق ) کارخانه ای با ظرفیت تولید تقریباً ۲۰۰
تن در روز آلومین برپاست که از آلونیت ، آلومین استخراج می شود ، از آنجا
که آلومین منبع با ارزشی برای آلومینیوم است ، آلونیت را می توان کانسار
آلومینیوم بشمار آورد . کود از محصولات فرعی آلونیت است در ایران آلونیت از
قدیم و بطور سنتی در تولید زاج مصرف می شده است که بکار رنگرزی و تصفیه
خانه های آب و نفت می آید .
آلونیت در بسیاری از کشورها وجود دارد البته باید در نظر داشت که
انباشته های بزرگ و غنی از آلونیت که برای تاسیس کارخانه تولید آلومین یا
کود مناسب باشد ، به طور نسبی ، کم است .
در دهه اخیر انباشته های بزرگی از آلونیت در برخی از ایالات باختری
آمریکا کشف شده که مهمترین آن ها در جنوب باختر یوتا است ، ولی انباشته های
آریزونا و کلرادو هم شایان توجه اند ، در نوادا و نیومکزیکو و به احتمال
در مکزیک هم پتانسیل یا کانسارهایی از آلونیت با عیار بطور نسبی خوب وجود
دارد .
به نظر می رسد بزرگترین و بهترین انباشته های آلونیت از نظر گستردگی و
عیار در جمهوری های شوروی ( سابق ) است ، کارخانه تولید آلومین در
آذربایجان شوروی از توف های آلونیتی شده اواخر ژوراسیک نزدیک ، زایلیک
(Zaglik ) چند کیلومتری شمال باختر داش کسن ( Dashkesan ) تغذیه می شود و
مقدار آلونیت سنگ ها حدود ۴۰ درصد می باشد در دیگر جمهوری های شوری ( سابق )
بیش از ۸۰ ذخیره دیگر وجود دارد که این انباشته ها در قزاقستان ، ارمنستان
، ازبکستان ، قرقیزستان ، تاجیکستان ـ پراکنده است .
در قاره آسیا بویژه در چین انباشته خیلی بزرگ از سنگ های واجد آلونیت در
ناحیه پین یانگ فانشن ( pinyang Fanshan ) ، در ژاپن ، جنوب کره ، ترکیه
و دیگر کشورها هم گزارش هایی در مورد آلونیت موجود است ولی اقتصادی بودن
برخی از آنها هنوز نامشخص است . همچنین ذخایر یا منابع موجود در اسرائیل (
فلسطین اشغالی ) ، مصر ، مراکش ، تانزانیا ، نیجریه ، نیوزیلند ، و سوماترا
و فیلیپین مورد بررسی های دقیق قرار نگرفته است . در کشورهای اروپایی
مانند ایتالیا ، اسپانیا ، در جنوب امریکا ، جنوب مکزیک و استرالیا هم
انباشته های قابل توجهی از آلونیت موجود است .
۳ ـ ۱ ـ چگونگی رخداد
آلونیت به صورت عدسی ها و رگچه ها در داخل کانسارهای رگه ای فلزات و نیز
در داخل شکاف های سنگ های آذرین قلیائی یافت می شود ولی توده های بسیار
بزرگ آن به طور معمول ، در داخل توف ها و گدازه ها تشکیل می گردد . در
ایران هم از هر دو نوع وجود دارد ولی تنها آن دسته که در اثر آلتراسیون با
هر پدیده دیگر در سنگ های ولکانیکی یا توفی بوجود آمده ، از نظر حجم و وسعت
شایان توجه است .
انباشته آلونیت نوع جانشینی شباهت کمی با نمونه های موجود در موزه یا
توصیف های موجود در متون و نشریه های کانی شناسی دارد . بطور نمونه آلونیت
در سنگهای آتشفشانی دانه ریز یا پورفیرهای دانه درشت تر ساب ولکانیک و یا
در سنگ های نفوذی کم ژرفا بر اثر آلتراسیون می تواند بوجود آید. سنگ دگرسان
شده اساساً از کواتزهای میکرو کریستالین ، آلونیت و مقادیر جزی هماتیت ،
روتیل و آناتاز تشکیل شده است ، رسها و کانیهای سیلیسی غالباً از همراهان
آلونیت در سنگ های آلتره شده می باشد . حضور فراون همین همراهان در فرایند
تولید آلومین می تواند تولید اشکال نماید .
تشخیص سنگ های آلونیت دار در روی زمین کار ساده ای نیست . سنگ های
ولکانیکی دگرسان شده غنی از آلونیت و کائولینیت ، سریسیت و دیگر کانی های
دگرسانی خیلی مشابهند ، اما چون وزن مخصوص آلونیت ( ۸۲/۲ ) کمی بیش از وزن
مخصوص کوارتز و رسها است ، بطور معمول ، حضور مقدار زیاد آلونیت در یک
نمونه سنگ ولکانیک قابل تشخیص است .
آلونیت هایی که بصورت رگه ای هستند معمولاً صورتی رنگند ولی رنگ کلاً
معیاری ضعیف در تشخیص سنگ های آلونیتی است . چون آلونیت در رنگهای
گوناگون می تواند باشد . ( بطور معمول ، رنگارنگ یا دارای خطوط
رنگینی است و یا به آهن آلوده شده است . رنگ زرد پرتقالی معمولاً نشانه
حضور جاروسیت ( سولفات آهن آبدار می باشد ) .
انباشته های مختلف آلونیت اندازه های متغیری دارد چنانکه از نودول ها
یا عدسی های کوچک در حد سانتی متر و تا توده های بزرگ محتوی چندین میلیون
تن سنگ دگرسان شده با ۳۰ تا ۴۰ درصد آلونیت در تغییر است . در رگه های درون
زا (hypogene ) آلونیت به طور تقریب خالص می تواند یافت گردد . Hall (
1978 ، ۱۹۸۰ ) انباشته های آلونیت را در سه گروه می گنجاند :
۱ ـ آلونیت رگه ای ؛ ۲ ـ آلونیت گرهکی ؛ ۳ ـ آلونیت جانشینی ؛
۱ ـ ۳ ـ ۱ ـ آلونیت های رگه ای
آلونیت در رگه ها یا خیلی ریز بلور و یا نهان بلور ( Cryptocrystaline )
است که در این حالت به رنگ سفید و زرد می باشد . چنانکه آلونیت در رگه در
چهره بلورهای درشت که گاه طول آن ها به ۱۰ تا ۲۰ میلی متر می رسد پدیدار
شود ، صورتی رنگ است ( ۱۹۸۳ ، Hall et al ) . اگر چه در رگه های با عیار
بالا ، به طور تقریب ، آلونیت جانشینی قابل قبول برای بوکسیت خواهد بود ،
اما کل منابع در دسترس و موجود در رگه ها کمتر از آن است که سازندة اساس
ماده ای خام در صنعت باشد .
۲ ـ ۳ ـ ۱ ـ آلونیت های گرهکی در سنگ های رسی رسوبی
آلونیت یا ناتروآلونیت گرهکی و لایه ها ور گه های کم ضخامت نامند آن از
نظر جغرافیایی بسیار متداول و گسترده اند ( هال ، ۱۹۷۸ ) و در شیل ها ،
شیست های میکادار ، یا لایه های رسی یافت می شوند ، به نظر می رسد این
آلونیت ها به طور دیاژنتیکی یا برون زایی ( Supergenic ) و در اثر عملکرد
آب های زیرزمینی اسیدی غنی از سولفات ، در رسوبات آرژیلی سرشار از میکا یا
ایلیتی بوجود آمده اند اکسیداسیون پیریت پراکنده در سنگ های رویی یا سنگ
مجاور آن ، اسید لازم را فراهم می سازد ؛ پتاسیم از ایلیت یا میکا (مسکویت)
موجود در رسوب میزبان آلونیت است . خلوص گرهک های آلونیتی ممکن است به
خلوص آلونیت های رگه ای نزدیک باشد . ولی این رخدادهای رسوبی ، بیشتر ،
محدود به لایه های کم ضخامت و ناممتدی است که بطور معمول ، با کائولین
مخلوط بوده ، و توده های آن قدر بزرگی را تشکیل نمی دهد که به عنوان
منبع آلومینیوم بهره برداری شوند .
