بخشی از مقاله
-1 چکیده
ترکیب شیمیائی و شوري سیالات درگیر بدام افتاده در کانی فلوئوریت از محدوده معدن روي و سرب انگوران واقع در استان زنجان با استفاده از دو روش میکروترمومتري و لیزر رامان اسپکتروسکوپی تعیین گردیده است. بررسی هاي میکروترمومتري بر روي سیالات در گیر در یک گروه از سیالات درگیر اولیه انجام گرفته است. تمامی سیالات در گیر مورد مطالعه، آبگون 2 فازي - L+V - و غنی از فاز مایع می باشند.
دماي همگن شدن - Th - به فاز مایع در محدودهي دمائی 150 الی 180 درجه سانتیگراد و با بیشترین فراوانی در محدوده 160 الی 170 درجه سانتیگراد ثبت شده است. آخرین بلورهاي یخ در محدودهي دمایی -25 تا -20 درجه سانتیگراد ذوب شده - Tm - و به فاز مایع تغییر یافته اند. میزان شوري فاز سیال در سیستم H2O – CaCl2 و معادل مقدار 22 درصد محاسبه گردیده است. بر اساس آنالیزهاي لیزر اسپکتروسکپی رامان بر روي یکی از سیالات در گیر، توزیع کوشی – لورنتز طیف بدست آمده از فاز مایع و رابطه v1= 3222. 8 + 1.69 sal شوري یک نمونه در دو مرحله اندازه گیري شده و به ترتیب 23,7 و 24,4 درصد محاسبه شده است.
-2 مقدمه
محاسبه ترکیب شیمیائی و شوري فاز مایع در سیالات درگیر غنی از مایع به روش هاي متعددي انجام می گیرد. در روش مرسوم که بر مبناي اندازه گیري هاي میکروترمومتري سیالات درگیر و بصورت غیر مستقیم می باشد، محاسبات با تعیین درجه حرارت تغییر فاز هاي موجود طی فرآیند هاي سرمایش و گرمایش انجام می پذیرند. در این روش با اندازه گیري نقطه ذوب نهائی فاز جامد - یخ - و بر اساس نوع سیستم تشکیل دهنده ها، شوري فاز مایع محاسبه می گردد. سیستم تشکیل دهنده هاي مرتبط با نمک هاي محلول در فاز مایع نیز از دماي ذوب اویتکتیک قابل استنباط می باشد.
با وجود این حضور فاز هاي ناپایدار می تواند نتایج جاصل از این روش را بطور گسترده اي تحت تاثیر قرار دهد. روش دیگر که در این مقاله و براي اولین بار بر روي سیالات درگیر کانی فلوئوریت از معدن روي و سرب انگوران بکار گرفته شده است بر پایه اسپکتروسکپی رامان استوار است که بیشتر بصورت یک روش تکمیل کننده مورد استفاده قرار می گیرد. روش اسپکتروسکپی رامان بر مبناي پراکنش غیر الاستیک نور برخوردي به ماده در حالتهاي مختلف جامد، مایع و گاز طراحی شده است، این پراکنش که به آن پراکنش رامان نیز می گویند براي هر ترکیب شیمیائی منحصر به فرد است.
در این روش، محاسبات بر پایه اندازه گیري پرتو هاي غیر الاستیک - رامان - پراکنش یافته از سطح ماده انجام می گیرد که نتایج آن به صورت یک طیف رامان - شدت نور پراکنش یافته در مقابل عدد موج نور پراکنش یافته - نمایش داده می شود. اسپکتروسکپی رامان یک روش تجزیه غیر مخرب، دقیق و سریع است که در مطالعه سیالات درگیر عموماًبراي شناسایی فازهاي جامد، مایع و فازهاي گازي چند اتمی - Polyatomic - موجود مورد استفاده قرار می گیرد.
محاسبه شوري فاز مایع در سیالات درگیر با استفاده از اسپکتروسکپی رامان بر اساس شکل هندسی طیف بدست آمده از فاز مایع یا به عبارتی محلول اندازه گیري شده می باشد. با توجه به توزیع کوشی−لورنتز، طیف رامان براي آب خالص نشان دهنده سه پیک در 3220 cm-1 - پیک - 1، 3433 cm-1 - پیک - 2 و 3617 cm-1 - پیک - 3 به شرح شکل 1 است.
-3 مواد و روشها
در این مطالعه یک عدد مقطع دو بر صیقل از کانی فلوئوریت در آزمایشگاه کانیشناسی مرکز تحقیقات فرآوري مواد معدنی ایران تهیه گردید. اندازه گیري هاي میکروترمومتري بر روي 20 عدد از سیالات درگیر از یک گروه اولیه در کانی فلوئوریت و با استفاده از استیج LINKAM مدل MDS 600 و میکروسکوپ Olympus BX60 در آزمایشگاه سیالات درگیر دانشگاه مونتان لئوبن–اتریش انجام گرفت. آنالیز لیزر اسپکتروسکپی رامان بر روي یک سیال درگیر منفرد انجام شد. کلیه آنالیزها توسط دستگاه رامان اسپکترومتر Jobin Yvon LABRAM confocal-Raman spectrometer در آزمایشگاه سیالات درگیر دانشگاه لئوبن در کشور اتریش انجام شد. این دستگاه مجهز به یک لیزر 532,02 Nd-YAG نانومتر می باشد.
-4 نتایج و بحث
میکروترمومتري
نتایج حاصل از اندازه گیري هاي میکروترمومتري بر روي 20 عدد از سیالات در گیر اولیه در کانی فلوئوریت در شکل - 2 الف و - 2 ب نشان داده شده است. شکل – 2 الف - هیستو گرام هاي دماي همگن شدن - Th - و ب - دماي ذوب آخرین بلورهاي یخ - Tm - براي سیالات در گیر اندازه گیري شده در کانی فلوئوریت دماي همگن شدن - Th - به فاز مایع در محدوده دمائی 150 الی 180 درجه سانتیگراد و با بیشترین فراوانی در محدوده 160 الی 170 درجه سانتیگراد ثبت گردید.
یکی از سیالات در گیر در دماي 259 درجه سانتیگراد به فاز مایع همگن شده است. آخرین بلورهاي یخ در محدوده دمائی -25 تا -20 درجه سانتیگراد ذوب - Tm - و به فاز مایع تغییر یافته اند. با توجه به دماي شروع ذوب بلور یخ یا دماي اویتکتیک - Te - در محدوده -45 تا -50 درجه سانتیگراد - شکل -3الف - که نشانگر ترکیب شیمیائی محلول می باشد، محاسبه شوري فاز سیال در سیستم H2O–CaCl2 محاسبه گردیده است. میزان شوري محلول با استفاده از نرم افزار AqSo Vir از بسته نرم افزاري Softwear v.2 - « R.J. Bakker 2008 - Package Fluid و بر مبناي معادلات Oakes at al. - 1990 - بدست آمده است.
