امكان فرآوري كانسارهاي واناديوم و تنگستن دار

 امكان فرآوري كانسارهاي واناديوم و تنگستن دار

نوع فایل: word

قابل ویرایش 70 صفحه

چکیده:

واناديوم محصول فرعي مهمي است كه به طور وسيع در آلياژهاي فروس و غير فروس بكار برده مي شود. ميزان جهاني واناديوم از منابعي مانند مواد اوليه چگاله ها، سرباره هاي فلز كاري و پس مانده هاي نفتي بدست مي آيد. مواد معدني حاوي واناديوم عبارتند از: كارنوتيت، موتراسيت، پاترونيت، دشلوليت و وانادنيت. سرباره هاي صنايع آهن يك منبع اصلي واناديوم اند در حال حاضر منابع شناخته شده واناديوم نيازهاي قرن آينده را برآورده مي سازد. مواد حاوي واناديوم بوسيله چند روند از قبيل كاهش كلسيم، ليچينگ، خروج هلال و تبادل يوني براي بدست آوردن واناديوم به شكل يك فلز فرو واناديوم، پنتوكسيد واناديوم و يا شكل مواد شيميايي مختلف فرآورده مي شود.

ميزان عنصر و تقاضاي واناديوم در طول 2 سال گذشته ثابت بوده است و در حال كاهش قيمت است.

توليد كنندگان اصلي واناديوم شامل چين، آفريقاي جنوبي و روسيه است، در حالي كه ميزان كمتري در كشورهاي استراليا، آمريكا توليد مي شود.

مواد خام ثانويه مانند سرباره هاي فولاد كاري و يا پس مانده هاي ديگر صنايع حاوي واناديوم، مانند كاتاليزورها و يا خاكستر كوره نفت سوز، مي توانند پيش از مصرف نهايي به منظور توليد واناديوم مورد استفاده قرار گيرند. بدين ترتيب، به مانند پردازش اوليه، ليچينگ قليايي بايد در يك كوره گردان و يا يك كوره چند اجاقي انجام گيرد. اين فرآيند واناديوم را كه به طور مستحكمي در داخل ساختار معدني اسپيل جاي گرفته، به وانادي قابل شستشو تبديل مي كند.

كليات:

واناديوم يك عنصر شيميايي است، عدد اتمي اين عنصر 23 است و در جدول متناوبي، در گروه 7 است. جرم حجمي آن  و رنگ آن خاكستري نقره اي فلزي است، توان اتمي آن 50.9415amu، شعاع اتمي آن 171pm و شعاع كوالانسي آن 125pm مي باشد، نقطه ذوب اين عنصر 2175k و نقطه جوش آن 3682k مي باشد.

واناديوم يك عنصر كمياب نرم و هادي مي باشد كه به صورت تركيبي با كانيهاي خاصي يافت شده و براي توليد آلياژهايي بكار گرفته مي شود.

اين عنصر در برابر فرسودگي توسط مواد قليايي و اسيد سولفوريك و اسيد هيدروكلريك مقاوم است در k 933 به سرعت اكسيد مي شود. واناديوم ساختار محكمي داشته و شكاف نيوتروني ندارد كه اين خاصيت آن را براي استفاده در زمينه هاي هسته اي مناسب

مي نمايد.

حالتهاي اكسيداسيون محصول اين عنصر + 2 و + 3 و + 4 و + 5 مي باشد يك تجربه عمومي با وانادات آمونيوم با فلز روي است كه مي تواند از طريق همه 4 حالت، اكسيداسيون + 1 نيز براي اين عنصر ديده شده است بيش از 80% واناديوم توليد شده به مصرف فرو واناديوم كه يك ماده افزوده به فلز فولاد مي باشد مي رسد موارد استفاده ديگر عبارتند از:

در آلياژها به عنوان

•        فلزات ضد خش وسايل جراحي و ابزار آلات

•        ماده ضد رنگ و افزايش دهنده سرعت در فلزات

•        ماده مخلوط شونده با آلياژهاي آلومينيوم و تيتانيوم براي استفاده در موتورهاي جت و هواپيماهاي پر سرعت

•        آليا‍ژ فلز واناديوم در ساخت محورها، ميل لنگ دنده ها و ... بكار مي رود

•        متعادل كننده كاربيد در ساخت فلزات

•        كاربردهاي هسته اي بدليل نداشتن شكافت نوتروني

•        استفاده از ورق واناديوم در آبكاري تيتانيوم در فلزات

•        نوار واناديوم گاليوم كه مگنت ابر رسانا مي باشد.

•        استفاده از تركيبات واناديوم به عنوان كاتاليزور در توليد Moleic Anhydride و اسيد سولفوريك

•        استفاده از پنتا اكسيد واناديوم به عنوان كاتاليزور در سفالگري

واناديوم توسط Andres Monuel Del Rio كه يك معدن شناس اسپانيايي بود در شهر مكزيكوسيتي در سال 1801 كشف شد، اولين عنصر را سرب ترمز نام نهاد، با انجام آزمايشاتي وي ملاحظه كرد كه رنگ اين عنصر بدليل وجود كروميوم مي باشد از اين رو او اين عنصر را Danchromium نام نهاد وي بعداً اين عنصر را به نام Erythronium تغيير داد چرا كه بيشتر نمكها با حرارت دادن قرمز مي شوند. يك شيمي دان فرانسوي اشتباهاً اعلام كرد كه عنصر جديد Rio Del تنها يك كروميوم ناخالص است. Del Rio نيز گمان داشت كه اشتباه كرده است و نظر شيميدان فرانسوي را قبول كرد.

در سال 1831 سوئد واناديوم را در اكسيد جديدي كه وي به هنگام كار كردن با معادن آهن يافته بود دوباره كشف كرد در همان سال Friedrich W…V كشف سابق Del Rio را تأييد كرد.

واناديوم فلزي در سال 1867 توسط Henry Enfield Roscoe كه كلريد واناديوم را با هيدرو‍ژن تقليل كرد به صورت جداگانه بدست آمد. نام واناديوم از كلمه واناديس الهه زيبايي در اسكانديناوي گرفته شده است چرا كه اين عنصر در تركيبات گوناگون رنگهاي الواني دارد.

در بيولوژي اتم واناديوم از اجزاء لازم آنزيمها بشمار مي رود. به طور خاص Vanadium Nitrogenose توسط ميكرو ارگانيسم هاي ثابت كننده هيدروژن استفاده مي شود. واناديوم براي Ascidianهاي لازم است. تمركز واناديوم در بدن آنها يك ميليون برابر تمركز واناديوم مركب اطراف آنها مي باشد. همچنين موشها و جوجه ها نيز به مقادير بسيار كمي واناديوم نياز دارند و كمبود اين عنصر باعث كمبود رشد و توليد مثل معيوب مي شود.

وجود تركيباتD xo Vanadium براي سبك كردن نشانه هاي بيماري ديابت در برخي نمونه هاي حيواني و انسان نشان داده شده است.

واناديوم هرگز به صورت آزاد در طبيعت يافت نمي شود اما در 65 گونه كاني هاي گوناگون بوجود مي آيد. واناديوم همچنين در Bouxife و كربن نيز وجود دارد كه حاوي ذخايري مانند نفت خام، ذغال سنگ، Oil shale و Tar مي شود. طيف واناديوم در نور خورشيد و ديگر ستارگان نيز شناسايي شده است.

بيشتر واناديوم توليد شده توسط تقليل كلسيوم از 5O2V در يك لوله فشار مي باشد واناديوم معمولاً به صورت محصولات جنبي بدست مي آيد. از اينرو منابع جهاني از اين عنصر حاكي از وجود ذخاير در دسترس نمي باشد.

واناديوم طبيعي از يك ايزوتوپ پايدار تشكيل شده است V-51. براي اين عنصر 15 ايزوتوپ راديو اكتيوي ديگر شناسايي شده است كه پايدارترين آنها V-50 با نيمه عمر e171.4 سال و V-49 با نيمه عمر 330 روز و V-48 با نيمه عمر 15.9735 روز مي باشند. تمام ايزوتوپهاي راديو اكتيو باقي مانده نيمه عمري كمتر از يك ساعت دارد كه نيمه عمر بيشتر آنها كمتر از 10 ثانيه است. اين عنصر حالت متا دارد ايزوتوپهاي واناديوم به ترتيب وزن اتمي 43.981amu تا amuV59 59.959 مرتب شده اند. حالت Decay اوليه قبل از فراوان ترين ايزوتوپ V51 الكترون گيري و حالت اوليه بعد از آن Beta Deeay

مي باشد محصولات decay اوليه قبل از V51 ايزوتوپهاي عنصر تيتانيوم 22 و محصولات اوليه بعد از آن ايزوتوپهاي عنصر Chromium 24 مي باشد.

فهرست مطالب:

چكيده

فصل اول: كليات

كليات

ذخاير واناديوم در ايران

فصل دوم: فرآوري واناديوم

2-1- منابع واناديوم

2-2- كشورهاي اصلي صنعت واناديوم

2-2-1- جمهوري آفريقاي جنوبي

2-2-2- جمهوري خلق چين

2-2-3- روسيه و ساير كشورهاي CIS

2-3- فرآيندهاي تجاري بازگيري

2-3-1- واناديوم

2-3-2- پنتوكسيد واناديوم

2-3-3- فرو واناديوم

2-4- نقش استراليا در صنعت واناديوم

فصل سوم: سنتيك واكنش عمليات برشته كردن واناديوم و استفاده از سرباره هاي فولاد به عنوان ماده خام ثانويه

3-1- مقدمه

3-2- بررسي پژوهشي فرآيند تشويه واناديوم

3-3- آزمايشات عملي

3-4- جنبش شناسي واكنش

3-5- مدل فرآيند تشويه واناديوم

3-6- نتايج و مباحث آزمايشات عملي فرآيند تشويه واناديوم

فصل چهارم: فرآوري جديد جهت بازيابي كانيهاي واناديوم و تنگستن از محلول ليچينگ آليا‍ژ تنگستن دار

4-1- مقدمه

4-2- روش تجربي

4-2-1- آماده سازي نمونه

4-2-2- روش تجربي

4-3- نتايج و مباحث آزمايش

4-4- بازگيري واناديوم

4-5- بازگيري تنگستن

4-5-1- تبديل Na2wo4 به Cawo4

4-5-2- تبلور APT و خلوص آن

فصل پنجم: نتايج و پيشنهادات

نتايج و پيشنهادات

منابع مورد استفاده

منابع و مأخذ:

ACTED Consultants, 2003. Vanadium pent oxide and ferrovanadium, 3 p. articles from chiming com.

An mended profile, 2002. World: mining – vanadium mining, com modify properties and uses, 4 p.

Barrera – Godliness, J.A., Campos – Gonzalez, T., 2002. vanadium extraction from a Mexican power plant residue. In: tanner, M.F., River’s, P.A., Durian, J.E., GATT Nell, M., Per run, L. (Eds). Vanadium, Geology, Processing and Applications, Proceedings of the International Symposium on Vanadium, Conferences or metallurgists, Montreal. Canada, august 11-14 pp. 243-255.

Bauer, G., Gutter, V., Hess, H., Otto, A., Roils, O., Roller, H,. Saltelberger, Sa 2002. vanadium and vanadium compounds, Wiley, VCH Verlag GmbH, Weinberg, Germany, Excerpt from Ullmann’s.

Bradbury, S., 2002. The Production of vanadium pent oxide.

Bhosale, S.N., Mookherjec, S., Pardexhi, R.M., 1990. Current practices in tungsten extraction and recovery. High Temperature Materials and process 9 (2-4). 147-163.

Cuple, C.K., Ktishnamurtby, N., 1999 – In: Extractive Melallurgy of vanadium Elsevier Stience Publishing, pp. 209-210.

Dresher, W.H., 1961. A mechamism study of the Formation of sodium vanadate compounds under the conditions of the solt – roast process. In: Proceedings of the amual meeting of the Society of mining Engineers of AIME, St. I.ouis, USA.

Engineering and Mining Journal, 1999a. Vanadium Australia Ltd. 200 (7), ww13-14.

Engineering and Mining Journal, 1999b. Prccious metals Australia. 200 (3), ww14.

Engineering and Mining Journal, 2000. The windimurra vanadium project. 201 (8), ww23.

Geyrhoter, W., Voglauer. B., Joggle. H.P., 2003. Control of a roasting process for the recovery of vanadium. In: Proceedings of conference on Control Applications 2003 (CCA 2003). Istanbul. Turkey, pp. 614-617.

Goddard, J.B., Fox. J.S., 1981 – Salt roasting of vanadium ores. In: Proceedings of 110th AIMF. Meeting, Chicago, USA, 22-26 February, pp. 127-145.

Gupta, C.K., 2002a. the vanadium melallurgy scenarion – then. Now and future. In: tanner, M.F., Riveros, P.A., Dutrizac, J.E., Gatrell, M., Perron, L. (Eds). vanadium, Gcology, Proccssing and application proceedings of the International symposium on vanadium, conference of metallurgixts, montreal, Canada, Augest 11-14. pp, 153-170.

Kanta Rao. P., Bhaskara Sarma, P.V.R., Tripothy, A.K., jena, P.K., 1979. Extraction of vanadium as highpurity vanadium pentoxide from vanadium – bearing titaniferous magnetites, transactions – institute of mining and metallurgy mining, section C, vol 88. pp. 187-190.

kecffer, B.F., Lissner, E., 1987. In: Proccedings of the fourth international tungsten symposium, vancouver. MPR Publishing sevices Ltd., shrewsbury, UK, pp, 59-62.

Lussner, E., 1982, modern methods of APT processing. In: processdings of the Second international Tungested symposium, sim frantisco, pp. 71-80.

Litz, J.E., 1981 – Solvent extraction of W.Mo and V:similarities and contrasts. In: Extractive metallurgy of Refractory Metals. The Metallurgical Society of AIME, New York, pp, 69-81.

Menashi, J., Rappas, A.S., Douglas, D.A., 1981. Vanadium recovery from scrap alloys, In United states patent: 4,298,582.

Rohrmann. B., 1985. vanadium in South Africa. Journal of the South African Inslitute of mining and metallurgy 85, 141-150.

Saha. A.K., Misra, R.N., Bhatnager, P.P., 1969. Studies on the extraction of vanadium by fluo-solid sall roasting, NML Technical Journal. 6-11.

Top companies, 2002. Financail mails top companics, highveld steel, published by BDFM publishers (Ply) Ltd., 3 pp.

Troisky, V., 2003. Assistance regarding non-ferrous and rare metals plus industrial mincrals. INFOMINE Research group, moscow, russia, private communication.

Ullmann’s encyclopaedia or industrial chemistry, 2001. vanadium and vanadium compounds, sixthed. John wiley & Sons canada ltd., Rexdale ontario (II chapters).

USGS, 2002. Vanadium mineral industry surveys, US Dept. of the interior. US geological survey, september 2002, 4 p.

Vanadium, 2003, history & facts, an introduction to vanadium. 7 p. article trom internet search.

Vanadium companies, 2002. Two page article about commercial enterpriscs, chemical supplicrs, mining compaties and vanadium producers.

Vanadium production, 2003, five page article, google search, pp. 47-51.

Vanadium prolile, 2003. World supply and demand data. 2 p. internet artiele.

Vanadium statistics and information, 2003. Government minerals publications website, mineral commodity summaries.

Winnacker. K., Kuchler. L., 1986. Chemische technologie – Band 4 (metalle), Fourth ed. Carl hanser verlag.