تحقیق روشهای فرآوری و کاربرد ایلمنیت و دی اکسید تیتانیوم

روشهای فراوری و کاربرد ایلمنیت و دی اکسید تیتانیوم (فاقد تصاویر و اشکل)

چکیده

مهمترین کانیهای تجاری تیتانیم ایلمنیت و روتیل هستند. لوکوکسن، آناتاز، اسفن، پرووسکیت و بروکیت دیگر کانیهای مهم تیتانیم هستند. کانی ایلمنیت معمولاً در ماگمای تأخیری به وجود می آید و بنابراین بیشتر در سنگهای آذرین با ترکیب بازی یافت می شود. نوعی از روتیل که محصول دگرسانی ایلمنیت است معمولاً در ماسه ها و گاهی اوقات در سنگهای دگرسان شده حاوی ایلمنیت دیده می شود. طبقه بندیهای متفاوتی در مورد کانسارهای تیتانیم ارائه شده است. طبقه بندی این کانسارها به کانسارهای ماسه ای و سنگی و یا به ترتیب ثانویه و اولیه معمولترین طبقه بندی است.

بعد از پی جوئیهای مستمر، تنها کانسار ایلمنیت کهنوج امید بخش تشخیص داده شده است. در نتیجه، اکتشاف مقدماتی و نیمه تفصیلی تا فصیلی را نیز به دنبال داشته است. کانسار کهنوج که در جنوب استان کرمان قرار گرفته است، از نوع کانسارهای پلاسری است که سنگ مادر آن تشکیلات گابرویی بند زیارت در 30 کیلومتری شرق آن است. اکتشافات تفصیلی و تعیین ذخیره فقط در محدوده بستر دره درگز صورت گرفته است. ذخیره منطقه تعیین ذخیره شده بقدری است که می تواند نیاز کشور را در طی بیست سال به کانیهای تیتانیم رفع کند. کانسار کهنوج توانایی تأمین اکسید و انادیم را نیز داراست.

روشهای تهیه دی اکسید تیتانیم، فرایندهای سولفات و کلرید است که مسائل زیست محیطی باعث رشد استفاده از فرآیند کلرید شده است ابتدا خوراک فرایند کلرید، دی اکسید تیتانیم به صورت کانی روتیل و آناتاز بوده است که به علت تقاضای روز افزون قیمت آن افزایش زیادی داشته است و از طرفی عرضه این کانیها تکافوی تقاضاهای جهانی را ندارد، بنابراین امروزه فرایندهای غنی سازی ایلمنیت از دی اکسید تیتانیم جهانگیر شده اند. تهیه سرباره غنی از دی اکسید تیتانیم اولین بار در کانادا متداول شده است.

در حال حاضر بیش از 70 کانی تیتانیم شناخته شده است. مهمترین کانیهای اقتصادی تیتانیم ایلمنیت، روتیل و آناتاز هستند. کانیهای اسفن، بروکیت، پرووسکیت دیگر کانیهای مهم تیتانیم هستند.

ایلمنیت

ایلمنیت اولین بار در کوه های ایلمن واقع در جنوب کوههای اورال اتحاد جماهیر شوروی یافت شده است. ایلمنیت فراوانترین کانی تیتانیم با ترکیب اکسیدهای مرکب (اسپینلها) و با فرمول شیمیایی FeTiO3 یا FeO+TiO2 ، به طور تئوری دارای 6/31 درصد تیتانیم، 8/36 درصد آهن و 6/31 درصد اکسیژن است و بر حسب دگرسانی کانی، این مقادیر تفاوت خواهند کرد. معمولاً ناخالصیهای آلومینیم، منیزیم، نیوبیم، وانادیم، کرم، منگنز، آهن سه ظرفیتی در آن وجود دارد. به همین دلیل کانی بدون ناخالصی را کریکتونیت می نامند. در صورتی که منیزیم به طور کامل جایگزین یون آهن شود کانی گایکیلیت با ترکیب شیمیایی MgTiO3 و در صورت جایگزینی توسط منگنز، کانی پیروفانیت با ترکیب شیمیایی MnTiO3 به وجود می آید.

یک سری محلول جامد پیوسته بین ایلمنیت و هماتیت در دمای 1050 درجه سانتیگراد وجود دارد.. با کاهش دما، حلالیت Fe2O3 در FeTiO3 کاهش یافته و در نتیجه موجب تشکیل ایلمنیت حاوی هماتیت و هماتیت حاوی ایلمنیت می شود. به این ترتیب هماتیت به شکل عدسیهای ضخیم و نازک، به صورت ادخال در بسیاری از ایلمنیتها وجود دارد. عده ای بر این عقیده هستند که وجود ترکیب Fe2O3 به دلیل حضور کانی آریزونیت با فرمول شیمیایی TiO2 , Fe2O3 است. ...

تیتانیم

تیتانیم در سال 1790 توسط کشیش شیمیست و کانی شناس انگلیسی ویلیام گریگور در ماسه های ساحلی حاوی ایلمنیت شناخته شد ولی اولین بار مارتین کلاپرو آلمانی در سال 1794، این فلز را در کانی روتیل کشف و او این فلز را به نام خدای یونانی، تیتان، نامگذاری کرد.

تیتانیم در مطالعات این دو محقق به صورت اکسید آن ظاهر شده بود و تا مدتها فلز به صورت خالص به دست نیامد. در سال 1875 دانشمند روسی کیریلوف تیتانیم نسبتاً خالصی را به دست آورد. بعد از سال 1910، شیمیست امریکایی هونگر موفق به دست یابی به چند گرم تیتانیم 99 درصد شد. هیچ کدام از محققین مذکور کاربرد تیتانیم را حدس نزدند زیرا مقادیر کمی ناخالصی در تیتانیم کافی است که آن را در عملیات مکانیکی ناپایدار و شکننده نماید. به همین دلیل ترکیبات تیتانیم زودتر از خود فلز کاربرد پیدا کرده اند. در سال 1925، تیتانیم کاملاً خالص توسط وان آرکل از تترایدید تیتانیم به دست آمد. اولین بار در سال 1948 شرکت دوپونت، تیتانیم را در اشل صنعتی تولید کرد و در دهه 1950 به طور وسیعی در صنایع هواپیمایی و نظامی به کار گرفته شد. با پیشرفت صنایع هوایی و نظامی اولین بار در دهه 1950 تیتانیم از فرایند سولفات به دست آمد. ...