بخشی از مقاله
-2 مقدمه:
یکی از مهم ترین و اساسی ترین خواص مغناطیسی کانیها که در پرعیارسازي به روش مغناطیسی نیـز مـورد استفاده قرار می گیرد، تاثیر پذیري مغناطیسی است. از لحـاظ تـاثیر پـذیري مغناطیسـی کـانیهـا را بـه سـه دسـته دیامنیتیت، پارامنیتیت و فرومنیتیت دسته بندي می کنند. از آنجا که در مواد شدیدا مغناطیسی، تاثیرپذیري مغناطیسی وابسته به عملیات حرارتی و مکانیکی انجام شده بر روي مواد است، لذا میتواند خواص مغناطیسی مواد را به میزان قابل توجه اي تغییر دهد. تغییر در ترکیب شیمیایی کانیها نیز از دیگر پارامترهاي پیچیدهاي است که باید بدان توجه
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
داشت.[1]تعداد زیادي از کانی هاي پارامنیتیتی را میتوان به روش مغناطیسی پرعیار کرد و یا ممکن است آهنزدایی بعضی از مواد معدنی نیز با همین روش صورت گیرد. این دسته از کانیها علاوه بر خاصیت پارامنیتیتی ممکن است جزو کانیهاي آنتی فرومنیتیت و فرومنیتیت نیز قرار گیرند.[2] تاثیرپـذیري مغناطیسـی تعـداد محـدودي از کانیهـا از جمله منیتیت به قدري زیاد است که میتوان آنها را از مواد دیگر توسط جداکنندههاي با شدت پـایین جداسـازي و پرعیار کرد. کانی منیتیت از جمله بنیاديترین و مهمترین اکسیدهاي مغناطیسی آهـن اسـت. کـانیهـاي هماتیـت و گوتیت ماهیتی آنتی فرومنیتیتی دارند و خاصیت مغناطیس شوندگی آن هـا ضـعیف اسـت.پارامترهـاي متعـددي از جمله: شدت میدان، ابعاد ذرات، ماهیت اولیه نمونه و آماده سازي آن در امر پیش بینی دقیق جدایش موثراند.[3]
فــرآوري ســنگ معــدنی اورانیــوم بــه منظــور پرعیارســازي کانســنگ اســتخراج شــده از معــدن صــورت میپذیرد. بدین منظور مواد باطله از کانسنگ اورانیومدار جداشده تا عیار آن به حد قابل قبول برسد. اکثر کانی هـاي اورانیوم (به دلیل خاصیت مغناطیسی ضعیفشان) براي جداسازي مؤثر با روشهاي مغناطیسی مناسب نیستند. در هر صورت توسط این روشها می توان کانیهاي همراه با خواص مغناطیسی مناسب را جدا نمود. [4]
پر عیار کردن سنگ آهن با تبدیل اکسیدهاي آهـن بـه مگنتیـت (Upgrading Iron Ore by Conversion of Iron Oxides to Magnetite) از دیدگاه اقتصادي حائز اهمیت است. به علت خاصیت مغناطیسی بسیار بالاي مگنتیت ایـن کانی به آسانی و با مصرف انرژي کمتر نسبت به سایر روش هاي پر عیار کردن و به خصـوص بـا سـرمایه گـذاري نسبتا پایین قابلیت پر عیار شدن و حذف ناخالصیها را توسط کاربرد جدا کننده مغناطیسی با شدت میدان پاییندارد، لذا تبدیل سایر اکسیدهاي آهنبه مگنتیتمی تواند در پر عیار کردن سایر اکسیدها موثر باشد. در کلیه روشهاي تبـدیل کانی هاي اکسید آهن به مگنتیت، سنگ معدن خرد شده و بیشتر در یک کوره دوار مورد عمل قرار میگیـرد. مقـدار مصرف انرژي نسبتا بالا بوده و اغلب قیمـت انـرژي و مقـدار مصـرف آن عامـل اصـلی در اقتصـادي بـودن روش میباشد.تبدیل هماتیت به مگنتیت یک عمل احیا است. واکنش اصلی در این روش عبارت است از:
6Fe2O3+2C(2CO)=4Fe3O4+2CO(2CO2)
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
Ho=122.3 (کیلوکالري به ازاي کیلوگرم مگنتیت)
عمل احیا میتواند توسط کربن، گاز اکسید کربن و یا هر گاز احیا کننده دیگر انجام شود.[5]
-3 روش کار
-1-3 آمادهسازي، آنالیز و تهیه نمونه معرف
نمونه مورد استفاده در تحقیق حاضر، معرف یکی از آنومالی هاي اورانیوم ایران مرکزي میباشد. ابتـدا پـس از انتخاب و انتقال نمونه به آزمایشگاه، مراحل خردایش و مطالعات کانی شناسی آغاز گردید.
ابتدا نمونه تا ابعاد زیر 1 اینچ خردایش شد و سه نمونه متفاوت براي مطالعات مقاطع نازك-صـیقل همچنـین مطالعات XPMA تهیهو ارسال شد 410) گرم).(جدول.(1 سپس نمونه معرف مورد نظر به منظور انجام آنالیز XRD
(Perkin Elmer), XRF (Philips), ICP MS (Agilent HP4500) به آزمایشگاه ذیصلاح ارسال گردید.
به منظور انجام آزمایشات جدایش مغناطیسی، از نمونه دستگاه ساخت داخل کشور استفاده گردید.
-2-3آنالیز سرندي و عیار اورانیم در فراکسیونهاي مختلف
به منظور تعیین توزیع دانه بندي و عیار اورانیم در فراکسیونهاي مختلفابعادي، مقدار 880) گرم) نمونه تا ابعاد کوچکتر از 600 میکرون خردایش شد و در فراکسیون هاي +500، +300-500، +150-300، +75-150، +45-75و-45 میکرون دانهبندي شد.
-3-3 آزمایش احیاء مستقیم نمونه و جدایش مغناطیسی
-1-3-3 احیاء مستقیم نمونه
به منظوراحیاء مستقیم، 200 گرم نمونه با d80=322µ تهیه شد. نمونه با 15 درصد وزنی زغال مخلوط شد و در 1000 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت جهت احیاء مستقیم در کورهآزمایشـگاهی قـرار گرفـت. زغـال مـورد
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
استفاده در رده زغالسنگ آنتراسیت انتخاب شده است.
-2-3-3 آزمایش جداسازي به روش مغناطیسی
پس از انجام مراحل تشویه و خارج ساختن نمونه از کوره، نمونه تشویه شده به وزن 187/5 گرم جهت انجام آزمایش جداسازي مغناطیسی آماده سازي شد. آزمایش جدایش مغناطیسی با استفاده از دستگاه جداکننده مغناطیسـی با شدت میدان 4000 گوس انجام شد.
-3 بحث و نتایج
همانطور که در جدول 1 دیده می شود کانیهاي آهن دار در کلیه مقاطع نازك-صیقل مورد مطالعه بـه عنـوان کانی هاي فلزي اصلی مقطع دیده شده اند. این کانیها شامل هماتیت، مگنتیت، گوتیت می باشـند. کـانیهـاي مهـم غیرفلزي که در مقاطع مشاهده گردید عبارتند از: کوارتز، مسکویت، آلونیت، فلدسپار و جاروسیت.
جدول :1 مطالعات مقاطع نازك-صیقل نمونه
مقطع کانیهاي فلزي کانیهاي غیرفلزي شرح مقطع
Rock 1 مگنتیت، هماتیت، کوارتز، مسکویت، آلونیت، اجزاي اصلی سنگ کانی کوارتز، مسکویت، آلونیت و جاروسیت میباشند.
گوتیت جاروسیت
Rock 2 هماتیت، گوتیت کوارتز، مسکویت، فلدسپار، اجزاي اصلی سازنده سنگ را کانیهاي کوارتز، فلدسپار، مسکویت و جاروسیت
جاروسیت تشکیل میدهند.
Rock 3 هماتیت، گوتیت کوارتز، مسکویت، جاروسیت، اجزاي اصلی سازنده سنگ را کانیهاي کوارتز، فلدسپار، مسکویت و جاروسیت
آلونیت تشکیل میدهند
با توجه به عدم تشخیص کانی هاي حاوي اورانیوم به دلیل عیار پایین اورانیوم در نمونه هاي مورد اسـتفاده از آنالیزگر XPMA استفاده گردید. نتایج مطالعات XPMA نشان می دهند که کانیهاي حاوي اورانیوم با کانیهاي آهن دار درگیر می باشند.
همچنین نتایج آنالیز XRF نشان می دهد که کانی اصلی تشکیل دهنده نمونه کوارتز بوده که تقریبـا 70 درصـد وزنی نمونه را تشکیل می دهد (جدول.(2 همانطور که مشاهده می شود، کمتـر از % 5 وزن نمونـه را آهـن تشـکیل
21st Iranian Nuclear Conference 25-26Feb 2015 University of Isfahan
داده است.
جدول:2 آنالیزXRF نمونه
Element (%) SiO2 Al2O3 BaO CaO Fet K2O MgO MnO Na2O P2O5 SO3 LOI
ES-3-(REP) 68.73 4.94 0.06 6.92 3.19 0.8 1.52 0.09 0.58 0.17 2.64 10.76
نتایج آنالیز ICP-MS وXRD نشان می دهد که بخش اعظم کانی تشکیل دهنده نمونه کوارتز است و کانیهـاي آهن دار تقریبا 16 درصد وزنی نمونه را تشکیل میدهند. مقدار آهن در نمونه مورد استفاده 27417ppm و اورانیـوم 104/4ppm میباشد. نتایج در جداول 3 و 4 نشان داده شده است.
جدول :3 آنالیز XRD نمونه
کانی Quartz Muscovite-illite Calcite Alunite Jarosite Goethite Hematite Albite
درصد 61 8 6 5 6 8 2 2
جدول :4 آنالیز ICP-MS نمونه
Element Ag Al As Ba Be Mn Fe Tm U V Mo Na
(ppm)مقدار 3.1 27659 140.6 389 1 615 27417 0.84 104.4 3933 119.4 2712
همانطور که در جدول 5 دیده می شود، با استفاده از اطلاعات موجود در جدول 5 منحنی دانه بندي نمونه در شکل1 ترسیم گردید و d80 نمونه مطابق شکل 322 میکرون بدست آمد. در ادامه مقدار اورانیوم موجود در هر یـک از بخش هاي ابعادي در جدول 6 ارائه شده است، مشاهده می شود که با کاهش ابعاد نمونه کانسنگ عیـار آهـن و اورانیوم افزایش یافته است.
