تاثیر آنالیز مینرالوژی کانس بر عملیات کوره فلش

کد محصول: me112

تعداد صفحات: 151 صفحه فایل word

قیمت: 15000 تومان

فهرست مطالب

چکیده  1
فصل اول : مقدمه 2

فصل دوم 5
مروری بر منابع 5
2-1 مقدمه 6
2-2 ترمودینامیک 6
2-3- پدیده‌های سینیتیکی و انتقالی 10
2-3-1- پیش از احتراق: تفکیک حرارتی و اکسیداسیون گاز – جامد 11
2-3-2- احتراق 12
2-3-3- پس از احتراق: اکسیداسیون مایع- گاز 13
2-4-  مطالعات انجام شده در رابطه با ذوب  کالکوپیریت و پیریت 13
2-4-1-  تأثیر اندازه ذره، دما و غلظت اکسیژن 15
2-4-2-  دمای احتراق 17
2-5- زمان رسیدن به احتراق، ‌زمان اکسیداسیون و سرعت اکسیداسیون 18
2-6- تغییرات کریستالوگرافی و شیمیایی 20
2-6-1   پیش از احتراق 20
2-6-1-1- پیریت 20
2-6-1-2- کالکوپیریت 21
2-6-1-3- کوولیت و کالکوسیت 23
2-6-2- احتراق 24
2-6-2-1-  پس از احتراق 24
2-7   شرایط شارژ کنسانتره در فضای شبیه ساز شده 27
2-7-1   ورودی ها 27
2-7-2  دیوارها 27
2-7-3  شبکه بندی 27
2-7-4  توزیع سرعت و دما 28

فصل سوم 37
روش‌های انجام آزمایش‌ها 37
مقدمه 38
3-1- مطالعات XRD روی نمونه های تهیه شده از کارخانه 38
3-2 نمونه برداری اولیه جهت تهیه مقاطع نازک 39
-1-2-3  منطقه کم عیار 39
-2-2-3 منطقه پر عیار 40
3-2-3- منطقه با عیار متوسط 40
-3-3 مطالعات XRD بر روی نمونه های گرفته شده از معدن 40
-4-3 مطالعه مقاطع نازک 41
-5-3 آنالیز سرندی 41
3-6- مطالعه مقاطع صیقلی 42
3-6-1- روش ساخت مقاطع صیقلی و تعیین درجه آزادی 42
3-6-2- انواع قفل شدگی ذرات کانی با ارزش با باطله 43
3-7- آزمایش های ذوب کنسانتره 44

فصل چهارم 48
نتایج و بحث‌ 48
4-1- نتایج مطالعات XRD و XRF انجام شده بر روی نمونه ها 49
4-2- بررسی خواص کانی شناسی کانی های باطله راه یافته به کنسانتره 51
4-2-1- کوارتز (SiO2) 51
4-2-2- میکا 51
4-2-3- کلریت: (Mg,Fe,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8) 52
4-2-4- ایلیت : (K,H)Al2 (Si,Al)4O10(OH)2) 52
4-3- مقایسه وضعیت کانی های ورودی در خوراک و کنسانتره کارخانه تغلیظ مجتمع مس سرچشمه در سالهای87 و 88: 53
4-4- نتایج مطالعات XRD و XRF انجام شده بر روی نمونه های گرفته شده از معدن: 54
4-5- مطالعات مقطع نازک 56
4-6- مطالعات مقاطع صیقلی 62
4-6-1- نتایج مطالعه مقاطع صیقلی کنسانتره دی ماه و بهمن ماه 88 63
4-7 نتایج بدست آمده از آنالیز سرندی کنسانتره سال 88 65
4-7-1 مطالعات XRF 65
4-7-2- مطالعات XRD : 68
4-8-نتایج مطالعات آنالیز میکروسکوپ الکترونی 70
4-9- نتایج و بحث مطالعات میکروسکوپی و XRD  نیمه کمی و مطالعات صیقلی نمونه کنسانتره کمپوزیت مربوط به اسفند 88 72
4-10- نتایج و بحث و آنالیز XRD نیمه کمی و فازی و مطالعه صیقلی نمونه هایی که به طور کامل شرایط کوره را به هم ریخته است 77
4-11- نتایج مطالعات صیقلی و میکروسکوپی کنسانتره میدوک 81
4-12 نتایج مطالعات مقاطع صیقلی و میکروسکوپی غبارها و XRD فازی و نیمه کمی 86
4-13 نتایج مطالعات مقاطع صیقلی و XRD نیمه کمی سرباره کوره فلش 90
4-14- مطالعات مقاطع صیقلی و آنالیز XRD نیمه کمی مات‌های ماه دی، بهمن و اسفند سال 1388 93
4-15- نتایج مطالعات صیقلی و آنالیز XRD نیمه کمی مات‌های که کوره واکنش‌های کوره فلش را از حالت‌های استاندارد خارج نموده 96
4-16- مقایسه میکروسکوپی مات از شارژ کوره با کالکوپیریت بالا (55-61درصد) و مات از شارژ کوره با کالکوسیت بالا (15-9.5 درصد) 99
4-17- مطالعات XRD فازی از ماتی که فازهای آن به وسیله XRD نیمه کمی شناخته نشد 102
4-18- نتایج آزمایش‌های ذوب کنسانتره 103
4-19- تأثیر دمای تعادل کوره 105
4-19-1 تأثیر دما بر تشکیل مگنتایت 106
4-19-2- تأثیر دما بر مقدار گازهای خروجی 106
4-19-3- تأثیر دما بر مقدار وزنی کالکوسیت در کوره 108
4-20- تأثیر هوای اضافی در کوره 108
4-20-1- تأثیر هوای اضافی بر تشکیل مگنتایت 109
4-20-2- تأثیر هوای اضافی بر مقدار گازهای خروجی 109

فصل پنجم 111
نتیجه‌گیری و پیشنهادها 111
5-1- نتیجه گیری 112
ضمیمه 113
مراجع: 130

فهرست جدول‌ها
1- جدول 2-1 مقادیر مس و گوگرد یافته شده در سنگ های معدنی سولفید مس[2] 5
2- جدول 2-2 واکنش های اصلی در ذوب کنسانتره مس[2] 6
3- جدول 2-3 دماهای احتراق تقریبی برای کسانتره ها در هوا [11] 17
4- جدول 3-1خواص شیمیایی و فیزیکی مواد شرکت کننده در ذوب 45
5- جدول 4-1 نتایج XRD روی نمونه های مختلف کارخانه 48
6- جدول 4-2 فرمول شیمیایی کانیهای موجود در خوراک- کنسانتره و باطله 49
7- جدول4-3 نتایج آنالیز XRF بر روی نمونه های کارخانه در 6 ماهه اول سال 1388 49
8- جدول 4-4 نتایج آنالیز XRD صورت گرفته بر روی نمونه‌های سال 1387 53
9- جدول 4-5 نتایج آنالیز XRF صورت گرفته بر روی نمونه‌های سال 1387 53
10- جدول 4-6 نتایج آنالیز XRF‌نمونه‌های تهیه شده از معدن 54
11-  جدول 4-7 نتایج آنالیز XRD نمونه های تهیه شده از معدن  55
12-جدول 4-8 نتایج مطالعه مقاطع صیقلی کنسانتره دی ماه  63
13- جدول 4-9 نتایج مطالعه مقاطع صیقلی کنسانتره بهمن ماه 63
14- جدول 4-10 آنالیز سرندی نمونه دی ماه 65
15- جدول 4-11 آنالیز سرندی نمونه بهمن ماه 66
16- جدول 4-12 نتایج آنالیز XRD صورت گرفته بر روی کنسانتره دانه بندی شده بهمن ماه 69
17- جدول 4-13 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره  در دانه‌بندی 325+  73
18- جدول 4-14 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره  در دانه‌بندی 400+ 73
19- جدول 4-15  آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره  در دانه‌بندی 400- 74
20- جدول 4-16 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره  در دانه‌بندی‌های مختلف  74
21- جدول 4-17 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره   شماره 1 77
22- جدول 4-18 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره   شماره 2 77
23- جدول 4-19 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره   شماره 3 78
24- جدول 4-20 آنالیز XRD نیمه کمی کنسانتره   شماره 4 78
25- جدول 4-21 آنالیزXRD نیمه کمی کنسانتره میدوک در دانه‌بندی 400+  82
26- جدول 4-22  آنالیزXRD نیمه کمی کنسانتره میدوک در دانه‌بندی 400- 82
27- جدول 4-23  آنالیزXRD نیمه کمی کنسانتره میدوک در دانه‌بندی 325+ 82
28- جدول 4-24  آنالیزXRD نیمه کمی کنسانتره میدوک در دانه‌بندی 325- 82
29- جدول 4-25  آنالیزXRD نیمه کمی غبار نوع A  86
30- جدول 4-26  آنالیزXRD نیمه کمی غبار نوع B  86
31- جدول 4-27  آنالیز شیمیایی غبار نوع A و B  87
32- جدول 4-28  آنالیز XRD‌نیمه کمی سرباره کوره فلش شماره 1  90
33- جدول 4-29  آنالیز XRD‌نیمه کمی سرباره کوره فلش شماره 2  90
34- جدول 4-30  آنالیز XRD‌نیمه کمی کامپوزیت مات ماه دی 1388  93
35- جدول 4-31  آنالیز XRD‌نیمه کمی کامپوزیت مات ماه بهمن 1388  93
36- جدول 4-32  آنالیز XRD‌نیمه کمی کامپوزیت مات ماه اسفند 1388  93
37- جدول 4-33  آنالیز XRD‌نیمه کمی مات با عیار بسیار پایین با بورنیت زیاد  96
38- جدول 4-34  آنالیز XRD‌نیمه کمی مات با عیار متوسط با بورنیت زیاد  96
39- جدول 4-35  آنالیز XRD‌نیمه کمی مات با عیار بالا و بورنیت زیاد  96
40- جدول 4-36  آنالیز مینرالوژی کنسانتره بر حسب نسبت جرمی  102

فهرست شکل‌ها
1- شکل (2-1):  انرژی‌های آزاد استانداردِ تشکیل اکسیدها و سولفیدهای آهن و مس[3]. 7
2- شکل (2-2) نمودار غلبه برای سیستم Cu-Fe-S-O در دمای 827 درجه‌سانتیگراد[5].  9
3- شکل (2-3) دستگاه‌به کار رفته توسط Jorgensen[10] 14
4- شکل (2-4) تأثیر اندازه ذره بر روی اکسیداسیون کنسانتره کالکوپیریت در هوای 700 درجه سانتیگراد (16)، O 74-105، Δ 53-74، □ 37-53، ×<37μm اندازه صفحات تکه‌ها [10]. 15
5- شکل (2-5)  تأثیر دمای آزمایشی بر روی سوختن کنسانتره کالکوپیریت 37-53 μm در هوا [16]، O600، Δ 700، □ 800، × 900، ● 1000، ▲1100، ■1200 درجه سانتیگراد دماهای آزمایشی[10]  15
6- شکل (2-6)  تأثیر غلظت اکسیژن بر روی سوختن کنسانتره کالکوپیریت در مخلوط اکسیژن – نیتروژن در دمای 700 درجه سانتیگراد، قطعه با اندازه دانه 37-53μm، O 5، Δ 10، □ 21، × 30، ● 60، ▲ 100 درصد اکسیژن[10]. 16
7- شکل (2-7)  تأثیر دما بر روی سرعت اکسیداسیونِ سوفیدهای گوناگون 37-53 میکرومتری درهوا [11].  18
8- شکل(2-8) شماتیک شبکه بندی محفظه واکنش [17] 27
9- شکل(2-9) چگونگی حرکت ذرات جامد و گازی در محفظه واکنش [17] 27
10- شکل(2-10) توزیع سرعت محوری و شعاعی ذرات جامد و گازی در محفظه واکنش [18] 28
11- شکل(2-11) مسیر حرکت ذرات جامد و گازی در محفظه واکنش [18] 28
12- شکل(2-12) توزیع دمای ذرات در محفظه واکنش [18] 29
13- شکل(2-13) زمان ماندگاری (سقوط) ذرات در محفظه واکنش [18] 30
14- شکل(2-14) الف . توزیع اکسیژن هنگامیکه هوا دارای 50% اکسیژن باشد . ب)  درجه حذف گوگرد از ذرات در محفظه واکنش [18] 31
15- شکل(2-15) . درجه انجام واکنش ها به عنوان تابعی از سایز و میزان شارژ ذرات [19] 32
16- شکل(2-16) . درجه انجام واکنش ها هنگامیکه از مشعل با تک نازل استفاده شود [20] 34
17- شکل(2-17) درجه انجام واکنش ها هنگامیکه از مشعل با دو نازل استفاده شود [20] 34
18- شکل (3-1) نمای شماتیک از لنز میکروسکوپ برای تعیین درجه آزادی کانی ها [21]  42
19- شکل (3-2) شماتیک از انواع قفل شدگی ذرات [21] 43
20- شکل (4-1)کوارتز حاشیه خلیجی 56
21- شکل (4-2) نمونه ای از هورنبلند که به آمفیبول تجزیه گردید. 56
22- شکل (4-3) نمونه ای از هورنبلند که در نور طبیعی مشاهده می گردد 56
23- شکل (4-4) نمونه ای از پلاژیوکلاز که به طور کامل به سرسیت تبدیل گردیده است 57
24- شکل (4-5) نمونه ای از بیوتیت ثانویه 57
25- شکل (4-6) نمونه ای آمفیبول در نور پلاریزه 57
26- شکل (4-7) نمونه ای آمفیبول در نور طبیعی 57
27- شکل (4-8) نمونه ای از پلاژیوکلاز تجزیه نشده است 58
28- شکل (4-9) نمونه ای از پلاژیوکلاز در نور طبیعی 58
29- شکل (4-10) کانی کوارتز به همراه خمیده ای از کانیهای کوارتز و کربناته 58
30- شکل (4-11) نمونه ای از کانی کلریت و کوارتز در نور طبیعی 58
31- شکل (4-12) کوارتز به همراه پلاژیوکلاز آلتره شده به صورت آمیخته 59
32- شکل (4-13) نمونه ای از کوارتز جزیره ای که داخل آن آنکلوزین قرار دارد. 59
33- شکل (4-14) تصویری از یک تیغه هورنبلند در نور طبیعی 59
34- شکل (4-15) تصویری از کوارتز دارای بافت میکرو گرنولار به همراه کربنات 60
35- شکل (4-16) تصویری از کوارتز دارای بافت گرانولار به همراه سریست 60
36- شکل (4-17) تخریب و مینرالیزه شدن بسیار شدید که در آن کانیها به سریست تبدیل شده اند 61
37- شکل (4-18) درگیری باطله با پیریت و کالکوپیریت 64
38- شکل (4-19) قفل شدگی باطله با کالکوپیریت 64
39- شکل (4-20) قفل شدگی کالکپیریت باطله از نوع قفل گرایی 64
40- شکل (4-21) درگیری پیریت با کالکوسیت و قفل شدگی کالکوپیریت با باطله از نوع مرکزی 64
41- شکل (4-22) نمودار آنالیز سرندی مربوط به دی ماه 65
42- شکل (4-23) نمودار آنالیز سرندی مربوط به بهمن ماه 66
43- شکل 4-24 نمودار d80 مربوط به آنالیز سرندی کنسانتره در ماههای دی و بهمن 66
44- شکل (4-25) تصویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شده از مقطع صیقلی در ابعاد بالای 270 مش
(53 میکرون) 70
45- شکل (4-26) تصویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شده از مقطع صیقلی در ابعاد زیر 400 مش
(37 میکرون) 71
46- شکل (4-27) تصاویر میکروسکوپی از کنسانتره در دانه بندی 400- 72
47- شکل (4-28) تصاویر مینرالوگرافی مقاطع صیقلی کنسانتره اسفند ماه 1388 در دانه بندی‌های مختلف  75
48- شکل(4-29) تصاویر مینرالوگرافی مقاطع صیقلی نمونه‌هایی که شرایط کوره فلش را مختل نموده‌اند  79
49- شکل (4-30) XRD فازی کنسانتره شماره 1 80
50- شکل (4-31) XRD فازی کنسانتره شماره 2 80
51- شکل (4-32) تصاویر مینرالوگرافی مقاطع صیقلی کنسانتره میدوک در مش‌بندی‌های مختلف  82
52- شکل (4-33) تصاویر میکروسکوپی (SEM) در مش‌بندی‌های 325+ و 400- از کنسانتره میدوک  83
53- شکل (4-34) تصاویر مینرالوگرافی مقاطع صیقلی غبار A و B‌ 87
54- شکل (4-35) تصویر میکروسکوپی غبار B‌ 88
55- شکل (4-36) XRD‌فازی غبار 89
56- شکل (4-37) تصویر میکروسکوپی سرباره کوره فلش 90
57- شکل (4-38) تصاویر مینرالوگرافی مقاطع صیقلی سرباره کوره فلش 91
58- شکل (4-39) تصاویر مینرالوگرافی مات مقاطع صیقلی ماه‌های دی، بهمن و اسفند سال 1388 94
59- شکل (4-40) تصاویر مینرالوگرافی مقاطع صیقلی مات‌هایی که کوره را دچار مشکل کرده‌اند 97
60- شکل (4-41)  تصاویر مات میکروسکوپی از شارژ با کالکوسیت بالا 99
61- شکل (4-42) تصاویر مات میکروسکوپی از شارژ با کالکوپیریت بالا 100
62- شکل (4-42) آنالیز  XRD‌فازی برای شناسایی فازهای باقیمانده از مات 101
63- شکل (4-43) تأثیر نوع کنسانتره بر میزان مصرف سوخت در محفظه واکنش 103
64- شکل (4-44) تأثیر نوع کنسانتره بر میزان هوای مصرفی در محفظه واکنش 103
65- شکل (4-45) تأثیر نوع کنسانتره بر میزان مصرف سوخت در ستلر 103
66- شکل (4-46) تأثیر نوع کنسانتره بر میزان هوای مصرفی در ستلر 103
67- شکل (4-47) تأثیر نوع کنسانتره بر میزان مصرف سوخت در آپتیک 103
68- شکل (4-48) تأثیر نوع کنسانتره بر میزان هوای مصرفی در آپتیک 103
69- شکل (4-49) تأثیر نوع کنسانتره بر محصولات کوره و میزان مصرف شار سیلیس 104
70- شکل (4-50) تأثیر دمای تعادل کوره بر درصد وزنی مگنتایت در مات و سرباره 105
71- شکل (4-51) تأثیر دمای تعادل بر  106
72- شکل (4-52)  تأثیر دمای تعادل بر  106
73- شکل (4-53) تأثیر دمای تعادل بر  106
74- شکل (4-54) تأثیر دمای تعادل بر  106
75- شکل (4-55) تأثیر دمای تعادل کوره بر درصد وزنی کالکوسیت در مات و سرباره 107
76- شکل (4-56)  تأثیر هوای اضافی بر درصد وزنی مگنتایت در مات و سرباره 108
77- شکل (4-57) تأثیر هوای اضافی بر  108
78- شکل (4-58) تأثیر هوای اضافی بر  108
79- شکل (4-59) تأثیر هوای اضافی بر  109
80- شکل (4-60)  تأثیر هوای اضافی بر  109
ضمیمه 1 :تصاویری از پله های مختلف معدن 114
ضمیمه 2: تصاویری از پله های مختلف معدن  119

چکیده
ذوب تشعشعی یکی از جدیدترین و متداول ترین روش های پیرومتالورژی ذوب کنسانتره های سولفیدی مس می باشد. ذوب تشعشعی مس شامل دمش کنسانتره ریز سولفیدی خشک به همراه کمک ذوب سیلیسی و هوا (غنی شده یا هوای معمولی) بدرون کوره می باشد. حضور این مواد در محیط گرم کوره باعث اکسایش سریع کانه سولفیدی با اکسیژن هوای دمش شده و منجر به تولید مات می گردد.
تاثیر آنالیز مینرالوژیکی کانس برای تعیین چگونگی ترکیب ورودی و شناسایی کانی‌های مهم و تاثیرگذار از کانسنگ، خوراک رافر و کنسانتره نهایی که برای شارژ در کوره فلش بکار می‌رود و تاثیر کانی‌های مهم مس مانند کالکوسیت، کالکوپیریت و کانی‌های دیرگداز روی چگونگی انجام واکنش‌ها وبهینه کردن عملکرد کوره و تاثیر پارامترهای مختلف روی شرایط کاری کوره بسیار مهم می‌باشد. همچنین این تحقیق نگاهی اجمالی در جهت بررسی فرایندهای انتقال حرارت و شارژ کنسانتره به صورت مدل ریاضی دارد. در این تحقیق بر روی کانسنگ ها، کنسانتره‌های مختلف، غبارها، مات، و سرباره، XRD فازی، آنالیز XRD نیمه کمی، مینرالوگرافی و مطالعات میکروسکوپی صورت پذیرفت. همچنین اثر نوع هوا و نوع کنسانتره، دمای پیشگرم هوا ودمای تعادل کوره بر روی محصولات (مات، سرباره)، میزان مصرف سوخت و مقدار هوای لازم برای انجام واکنش های اکسایشی و احتراقی نیز بررسی شد که نتایج حاصل حاکی از آن است، کنسانتره کالکوپیریتی دارای واکنش پذیری بهتر، تناژ مات بالاتر، و احتراق بهتر در شرایط هوای احتراقی و هوای اضافی دارا می‌باشد. و کنسانتره سرچشمه در بخش 400- و کنسانتره میدوک در بخش 325+ مش شرایط ذوب بهتری ایجاد می‌نماید. نتایج حاصل شده می‌تواند در شناسایی شارژ مناسب و بهینه کردن عملکرد کوره فلش به کار رود.
کلمات کلیدی: کنسانتره مس، کالکوپیریت، کالکوسیت، کوره فلش، مات، غبار