بررسی فرآوری گیلسونیت به روش ثقلی

دسته کانه آرایی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده مهدی ایران نژاد
تاريخ برگزاری ۰۱ اسفند ۱۳۸۵

 

مقدمه :

گیلسونیت یک هیدروکربن طبیعى است که جزء خانواده بیتومینها محسوب مى شود. ماده اى شکننده، همراه با درخشندگى زیاد است. سنگ معدن آن سیاه رنگ و پودر آن قهوه اى مى باشد. از لحاظ خواص فیزیکى و شیمیایى شبیه زغال سنگ (سوخت فسیلى ) و قیر(محصول نفتى ) است. اختلاف عمده آن با زغال سنگ، خاصیت نرم بودن آن و ذوب شدن، قبل از سوختن مى باشد و اختلاف عمده آن با قیر، سخت بودن وخواص مولکولهاى قطبى اش است که به آن خاصیت متفرق کنندگى مى دهد. گیلسونیت از لحاظ شیمیایى شبیه قیر مشتق شده از نفت مى باشد. ولى چندین تفاوت مهم با آن دارد که این تفاوت ها، گیلسونیت را تبدیل به یک ماده منحصربه فرد کرده است. گیلسونیت داراى نقطه ى نرم شوندگى بالاترى مى باشد. نقطه نرم شوندگى آن بین ۱۴۹ تا ۲۰۴ درجه سلیسوس بسته به عیارش متغیراست. گیلسونیت در فاصله سالهای۱۸۶۰تا۱۸۸۰توسط ساموئل اچ گیلسون Samuel H. Gilson) ) در شمال شرقى یوتاى آمریکا کشف گردید. در سال ۱۸۸۵ مقاله اى تحت عنوان «گونه اى جدید از آسفالتوم از کوههاى Unita »منتشر شد. درسال ۱۸۸۸ ساموئل اچ گیلسون و همکارش(partner) اولین کمپانى استخراج و تجارت گیلسونیت را در مقیاس اقتصادى تشکیل دادند

] ۷[. گیلسونیت بالغ بر ۱۶۰ نوع کاربرد در صنایع مختلف اعم از مصالح ساختمانى، رنگ، رزین، آسفالت، روسازى جاده ها، ریخته گرى، شیمیایى، حفارى و لاستیک دارد[۶].

 

◊◊◊◊

بحث :

۱- آنالیز اولیه نمونه

بعد از آماده سازى نمونه گیلسونیت و تهیه نمونه معرف به منظور شناخت بیشتر نمونه، آزمایشات فیزیکى، مواد آلی وXRF  بر روی نمونه انجام شد که نتایج آن مطابق جداول ۱و۲ می باشد.

 

جدول۱- نتایج آزمایشات فیزیکى و مواد آلی

N

(%)

S

(%)

H

(%)

C

(%)

مواد فرار

(%)

کربن ثابت

(%)

رطوبت

(%)

خاکستر

(%)

وزن مخصوص    (g/cm۳)

۸/۰

۹۸/۶

۴/۷

۸/۷۳

۳۲/۷۶

۹۷/۱۲

۸/۰

۹۱/۹

۲/۱

 

 

جدول۲- نتایج آنالیز XRF

ترکیب

SiO۲

 

Al۲O۳

Fe۲O۳

 

CaO

Na۲O

 

K۲O

 

MgO

 

TiO۲

 

MnO

 

P۲O۵

 

مقدار

(%)

۱۰/۲

۴۹/۰

۷۵/۰

۳۸/۵

۱۶/۰

۱۶/۰

۰۱/۰

۰۴۲/۰

۰۰۱/۰

۰۴/۰

 

ترکیب

Cr

Ni

Pb

Zn

 

Cu

 

Rb

 

Sr

 

Bu

 

Cl

 

مقدار(ppm)

۱۱۶

۸۴۷

۳۷

۹۶

۳۷

۱۲

۲۴۷

۵

۱۵۸۸

 

بر اساس آنالیزهای انجام شده، نمونه حاوی درصد خاکستر و گوگرد نسبتا بالایی است که بیشتر خاکستر نمونه را ترکیبات سیلیکاته و کربناته تشکیل می دهد.

 

۲- مطالعات میکروسکوپى

با توجه به مطالعات میکروسکوپی انجام شده، مواد گانگ به ترتیب فراوانى شامل ترکیبات کربناته (عمدتا کلسیت و دولومیت)، ترکیبات شیلى، مارن، ذرات ریز ترکیبات سولفاته مثل ژیپس، ذرات ریز سیلیس و اوپک مى باشند. قطعات و ذرات گانگ، داراى ابعاد متغیرى (حدود چند میکرون تا سه میلى متر) هستند. بخش اعظم مواد گانگ (حداقل ۷۰ درصد) داراى ابعاد بزرگتر از ۱۵۰ میکرون هستند. در مجموع ترکیبات کربناته و شیلى، گانگ اصلى نمونه ها را تشکیل داده و سایر ترکیبات گانگ ذکر شده، در مجموع بسیار کمتر از گانگ هاى اصلى است. به طورى که به نظر مى رسد، قطعات سیلیسى و اوپک، در مجموع کمتر از ۲ درصد مى باشد. ناخالصیهاى مختلف شامل قطعات شیلى، کربنات در زمینه بیتومین  دیده مى شود.


 

 

 

۳- پرعیار سازى به روش ثقلى

روشهاى پر عیار سازى ثقلى، روشهایى هستند که به وسیله آنها مى توان مخلوطى از ذرات با ابعاد، شکل و جرم مخصوص هاى مختلف را به کمک نیروى ثقل، گریز از مرکز و دیگر نیروها به کمک جریان سیال، بخصوص آب (و یا هوا ) از یکدیگر جدا ساخت[۲].به منظور پر عیار سازی این ماده معدنی به روش ثقلی از آزمایشات محلول سنگین، میز لرزان، مارپیچ همفری و جیگ استفاده شد.

 

۳-۱-آزمایشهاى مایع سنگین

در آزمایشات مایع سنگین، یک سرى محلول با چگالیهاى مختلف در حد فاصل جرم مخصوص کانى با ارزش و باطله تهیه مى گردد و عمدتا در یک سرى پیوسته آزمایشهاى غوطه ور و شناور شده انجام مى شود. براى دست یابى به جرم مخصوص مطلوبى که به وسیله آن بتوان کانى هایى با جرم مخصوص هاى نسبتا نزدیک را در آزمایشگاه از یکدیگر جدا ساخت، مى توان از نمکها به عنوان محلول سنگین، استفاده کرد. طبق مطالعات میکروسکوپى انجام شده، کانى با ارزش در این نمونه، گیلسونیت و گانگ، شامل پیریت، شیل، کوارتز، کلسیت و ژیپس مى باشد که در جدول ۳ مقایسه اى بین وزن مخصوص این کانیها به عمل آمده است.

 

جدول ۳- مقایسه وزن مخصوص ذرات موجود در نمونه گیلسونیت

نوع کانى

 

گیلسونیت

پیریت

کوارتز

ژیپس

شیل

جرم مخصوص (gr/cm۳)

۱-۸/۰

۲/۵-۹/۴

۶۵/۲

۵/۲

مهدی ایران نژاد1، علیرضا میرحبیبی2، عطاءا.. بهرامی3، علی خدارحمی4

1-       عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2-       عضو هیأت علمی دانشگاه علم وصنعت ایران

3-       عضو هیأت علمی گروه مهندسی معدن دانشکده فنی دانشگاه ارومیه

4-       دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی فرآوری مواد معدنی دانشگاه صنعتی امیرکبیر

 

Email:  iranajad@aut.ac.ir  

◊◊◊◊

چکیده:

گیلسونیت یک هیدروکربن طبیعی است که از لحاظ فیزیکی شبیه زغال سنگ (از خانواده سوخت های فسیلی ) و قیر (از خانواده محصولات نفتی) است. گیلسونیت در صنایع رنگ، رزین، آسفالت و روسازی راه، ریخته گری، حفاری و شیمیایی به عنوان ماده ی معدنی بی نظیر از لحاظ خواص فیزیکی و شیمیایی مطرح می گردد. یکی از پارامتر های اساسی این ماده که در تعیین نوع کاربرد آن نقش دارد، میزان خاکستر این ماده است. در مقاله حاضر ضمن بررسی و مطالعات میکروسکوپی نمونه و مشخص کردن فازهای کانی شناسی و ناخالصیهای مربوطه، به منظور فرآوری این ماده جهت کاهش ناخالصیها، آزمایشات ثقلی اعم از محلول سنگین، جیگ، میز و مارپیچ همفری در شرایط مختلف بر روی نمونه انجام شد که در نهایت کیفیت محصولات فرآوری شده مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت. بر اساس آزمایشات انجام شده کمترین میزان خاکستر محصول تولید شده در آزمایشات میز، با 17/6 درصد خاکستر و بازیابی 61 درصد و بیشترین بازیابی در آزمایشات مارپیچ همفری با بازیابی4/82 درصد و درصد خاکستر 44/7 بدست آمد.

 

کلمات کلیدی : گیلسونیت، فرآوری، خاکستر، ثقلی، واسطه سنگین، جیگ، میز، مارپیچ همفری

 

Abstract :

Gilsonite is a natural hydrocarbon witch is similar physically to coal (fossil fuel) and tar (oil product). Gilsonite is used in differente industries such as paint, resin, asphalt, road paving, chemical products, foundry and Oil sector. Ash content is one of the most factors that traces in determine gilsonite application.

In this paper, By mineralogical cracterization of gilsonite  samples, main phases and impurities are determined. Mineral processing methods such as jig, table, spiral and heavy liquid are applied on the sample to remove such impurities. On the basis of  table tests, minimum of ash content are 6.17% with 61% recovery and maximum of recovery in the spiral tests, are with82.4 % recovery and 7.44% ash content.

 

Key words: gilsonite, ash, sulphur, mineral processing, gravitation, jig, table, heavy liquid

کلید واژه ها: گیلسونیت فرآوری خاکستر جیگ مارپیچهمفری کانه آرایی سایر موارد