چکیده مقاله
مواد معدني استخراج شده از معادن براي اينکه قابل استفاده در صنعت باشند بايد فرآوري شوند. بخش فرآوري در معدن با هدف حذف مواد ناخواسته (باطله) و افزايش عيار ماده معدني (توليد کنسانتره) نقش واسطه بخش معدن و صنايع مختلف را ايفا مي‌نمايد. اهميت فلزات يا کاربردهاي متعدد بويژه در مصارف جديد بر هيچ کس پوشيده نيست و بخش فرآوري معدن فراهم کننده خوراک اوليه تمام کارخانجات ذوب و تغليظ فلزات در صنعت متالورژي مي‌باشد.
متن مقاله
مقدمه
مواد معدني استخراج شده از معادن براي اينکه قابل استفاده در صنعت باشند بايد فرآوري شوند. بخش فرآوري در معدن با هدف حذف مواد ناخواسته (باطله) و افزايش عيار ماده معدني (توليد کنسانتره) نقش واسطه بخش معدن و صنايع مختلف را ايفا مي‌نمايد. اهميت فلزات يا کاربردهاي متعدد بويژه در مصارف جديد بر هيچ کس پوشيده نيست و بخش فرآوري معدن فراهم کننده خوراک اوليه تمام کارخانجات ذوب و تغليظ فلزات در صنعت متالورژي مي‌باشد.
در مورد مواد غير فلزي يا همان کانيهاي صنعتي نيز تقريباً تمامي صنايع مهم اقتصادي کشورها مانند صنايع شيميايي، کشاورزي، ساختمان، سراميک، ذوب فلزات و حتي پزشکي، تماماً به گونه‌اي مصرف کننده مواد معدني هستند و اولين مرحله از خالص‌سازي اين مواد در بخش فرآوري معدن صورت مي‌گيرد.
اهداف و زمينه‌هاي فعاليت مرکز فرآوري مواد معدني
هدف از تأسيس مرکز فرآوري مواد معدني در دراز مدت پايه‌گذاري اصولي صنايع معدني و شتاب‌دهي به توسعه کمي و کيفي اين صنعت با استفاده از فن‌آوري نوين در استحصال مواد معدني و تأمين مواد اوليه مورد نياز صنايع مختلف در کشور و در نتيجه کاهش وابستگي به واردات در اين زمينه مي‌باشد. در راستاي اين اهداف، موارد زير نيز بعنوان هدفهاي کوتاه مدت مطرح شده‌اند:
§ استقرار مرکز تحقيقات فرآوري مواد معدني با قابليتهاي زير، به عنوان رکن اساسي در امر تحقيق و توسعه و ارائه خدمات ضروري در زمينه اهداف دراز مدت:
-گسترش و بهينه‌سازي فرآيندهاي فرآوري مواد معدني يا انجام تحقيقات و مطالعات آزمايشگاهي و نيمه صنعتي و تهيه طرحهاي فرآوري در مقياس صنعتي
- انجام آزمايشهاي مختلف کاني‌شناسي و شيميايي بر روي نمونه‌هاي زمين‌شناسي، معدني و مربوط به فرآيندهاي فرآوري
- آموزش فارغ‌التحصيلان دانشگاهها و شاغلين بخش معدن و تأمين نيروهاي متخصص در زمينه فرآوري مواد معدني
- تدوين و تهيه استانداردها در زمينه فرآوري مواد معدني
-کمک به توسعه و تکميل مراکز تحقيقاتي موجود در کشور
زمينه‌هاي فعاليت مرکز
از لحاظ نوع مواد معدني، دامنه فعاليتهاي مرکز در زمينه فرآوري تمام مواد معدني، فلزي؛ غيرفلزي، کانيهاي با ارزش و زغال‌سنگ مي‌باشد.
در واحدهاي آزمايشگاهي و نيمه صنعتي عمليات زير انجام مي‌گيرد:
§ سنگ شکني و آسيا
§ دانه‌بندي: سرند، هيدروسيکلون، کلاسيفاير
§ روشهاي جداسازي فيزيکي: ثقلي، مغناطيسي و الکتروستاتيکي
§ فلوتاسيون
§ هيدرومتالورژي
§ پيرومتالورژي
§ جدايش جامد – مايع
§ مطالعات زيست محيطي
§ بيوتکنولوژي و نانوتکنولوژي
§ پردازش داده‌ها
آزمايشگاهها و امکانات تحقيقات آزمايشگاهي
واحد آزمايشگاه مرکز قابليت انجام آزمايشهاي مختلف فرآوري انواع مختلف کانسنگهاي فلزي، غير فلزي و مواد معدني گرانبها را دارا است. اين بخش با بهره‌گيري از جديدترين تجهيزات و روشهاي فني اهداف زير را دنبال مي‌نمايد:
1- شناخت ترکيب مواد معدني مختلف و بررسي مشکلات فرآوري آنها
2- توسعه مدارهاي مورد نياز براي فرآوري مواد معدني
3- توليد نمونه و داده‌هاي مربوط به محصولات فرآوري براي انجام مطالعات امکان‌پذيري
4- شناسايي اثرات محتمل زيست محيطي در فرآوري مواد معدني مختلف در مقياس نيمه صنعتي
5- ارايه راهکارهايي براي کارخانه‌هاي فرآوري مواد معدني در کاهش هزينه‌ها وافزايش کيفيت محصول با رعايت بهترين شرايط زيست محيطي
لازم به ذکر است که بررسي فرآوري مواد معدني در آزمايشگاه مي‌تواند مستقلاً و يا مرتبط با آزمايشهاي واحد نيمه صنعتي صورت گيرد. زماني که اين واحد (نيمه صنعتي) فعال مي‌باشد، امکانات آزمايشگاهي بعنوان پشتيبان عمليات نيمه صنعتي در زمينه آناليز نمونه‌ها و محصولات فرآوري و راهگشايي براي مشکلات فني احتمالي در فرآيند پيوسته در واحد نيمه صنعتي (پايلوت پلنت) مي‌باشد.
به طور کلي چهار واحد اصلي آزمايشگاهي در مرکز وجود دارد:
1- آزمايشگاه کاني‌شناسي
2- آزمايشگاه شيمي تجزيه و محيط زيست
3- آزمايشگاه کانه آرايي
4- آزمايشگاه بيوتکنولوژي و نانوتکنولوژي
آزمايشگاه کاني‌شناسي
در اين آزمايشگاه در مرحله اول با استفاده از تجهيزات پيشرفته، مطالعات کاني‌شناسي انجام گرفته و نتايج آن مبناي مطالعات فرآوري قرار مي‌گيرد. در واقع پس از انجام بررسيهاي دقيق شناسايي ترکيب و بافت ماده معدني و پس از تعيين ناخالصي‌هاي همراه و همچنين وضعيت درگيري کاني يا کانه با ارزش با مواد باطله، روشهاي مناسب فرآوري انتخاب و بهينه‌سازي مي‌گردند. در اين آزمايشگاه تجهيزات زير براي انجام مطالعات کاني‌شناسي فراهم است:
- دستگاههاي تهيه مقاطع صيقلي ونازک از نمونه‌هاي معدني، شامل: دستگاههاي قالب‌گيري، پرس و صيقل
- ابزار شناسايي خواص ظاهري کانيها شامل جعبه مقياس سختي موس، ماوراء بنفش و ميکروسکوپهاي دو چشمي
- ميکروسکوپ پلاريزان براي مطالعه مقاطع نازک و صيقلي و بررسيهاي کاني شناسي نوري
- دستگاه الکترون ميکرو آناليزور (EPMA) براي تجزيه شيميايي (عنصري) نمونه‌هاي معدني
دستگاه پراش اشعه ايکس (XRD) براي بررسي کاني‌شناسي نمونه‌هاي مختلف
ميکروسکوپ الکتروني با قابليت آناليز (تصويري – عنصري)، مجهز به نرم افزار نوين (QemScan)
دستگاههاي تجزيه حرارتي و وزني (DTA/TGA)
- امکانات مطالعات تکميلي کاني‌شناسي شامل مايع سنگين، فلوتاسيون، انحلال و مغناطيسي
- دستگاههاي تهيه نمونه براي آناليز فلئورسانس و پراش اشعه ايکس
- دستگاههاي اندازه‌گيري گرانروي
- تعيين مشخصات کانيهاي صنعتي (سفيدي، مدول شکست، انقباض ، ......)
آزمايشگاه شيمي تجزيه و محيط زيست
در اين بخش تجزيه شيميايي و عنصري مواد معدني توسط دستگاههاي مجهز انجام مي‌گيرد. البته اين مطالعات بجز در مراحل فرآوري و شناسايي نمونه‌هاي بخشهاي مختلف مدار پرعيارسازي، در مرحله اکتشافات نيز به کار مي‌رود و لذا نمونه‌هاي برداشت شده از مناطق تحت اکتشاف نيز در اين آزمايشگاه مورد آزمايش تجزيه شيميايي قرار مي‌گيرند. دستگاههاي موجود در اين بخش شامل موارد ذيل است:
- تجهيزات خردايش، نمونه‌گيري و آماده‌سازي نمونه
- فلورسانس اشعه ايکس (XRF)
- پلاسماي زوج القايي (ICP) و همچنين طيف سنجي نشر اتمي (AES)
- طيف سنجي جذب اتمي (AAS) با تجهيزات کوره گرافيتي و هيدراسيون
- دستگاه کروماتوگرافي گاز
- کوره انحلال امواج کوتاه
- دستگاه اندازه‌گيري کربن و گوگرد (لکو)
- امکانات آناليز و شناسايي فلزات گرانبها
- دستگاه کروماتوگرافي يوني
- روش طيف سنجي نوري
- ظروف و لوازم مختلف حجم سنجي مانند ارلن، بورت، کندانسور، بالن و غيره
- ابزار و وسايل حرارتي نظير کوره‌ها، حمامها، گرم‌کن و خشک‌کنها
آزمايشگاه كانه آرايي
اين آزمايشگاه شامل تجهيزات مرتبط با بخشهاي پذيرش و انبار نمونه‌هاي معدني، آماده‌سازي، تعيين انديسهاي خردايش، سنگ شکني، آسيا، دانه‌بندي، فلوتاسيون، جدايش فيزيکي (ثقلي، مغناطيسي و الکترواستاتيکي) هيدرومتالورژي و بخش جدايش جامد – مايع مي‌باشد.
آزمايشگاه نانو - بايو تکنولوژي
امروزه در دنيا از نانوتکنولوژي بعنوان روند کليدي و تأثيرگذار در علم، فناوري و صنعت ياد مي‌شود، بويژه با همگرايي علوم در مقياس نانو و تأثير اين فناوري در رشته‌هاي مختلف از جمله فرآوري مواد معدني، زمينه ايجاد حوزه‌هاي بين رشته‌اي جديد در عرصه آموزش، تحقيقات و صنعت ايجاد شده است.
اکسيداسيون و انحلال ميکروبي سنگهاي معدني بويژه سنگهاي سولفيدي از جديدترين جنبه‌هاي کاربرد ميکروارگانيسمها به منظور افزايش بازيابي فروشويي و اکسيداسيون کانسنگهاي کم عيار مي‌باشد و در مورد کانسنگهاي مس، طلا و اورانيوم از پيشرفت چشمگيري برخوردار بوده است. به طور کلي از روشهاي ميکروبي در فرآوري مواد معدني در بخشهايي فلوتاسيون، فروشويي (ليچينگ)، پيرومتالورژي و تصفيه پسابها بيشترين بهره گرفته مي‌شود. در همين راستا در مرکز تحقيقات فرآوري مواد معدني تجهيزات و امکانات لازم براي تحقيقات مختلف در زمينه نانو و بيوتکنولوژي فراهم گرديده است، که برخي از آنها به قرار زير است:
- محيط‌هاي کشت باکتريها و مواد لازم براي آن
- امکانات انجام فروشويي ميکروبي به روشهاي مختلف از جمله ستوني و همزني
- انکوباتور
- سانتريفوژ
- تجهيزات خردايش و طبقه‌بندي مواد معدني
- وسايل آماده سازي نمونه
علاقمندان جهت كسب اطلاعات بيشتر به وب سايت مركز فرآوري به نشاني WWW.IMPRC.COM مراجعه نمايند. این مرکز در بخش شمال شرقی شهرک کاوش و در 60 کیلومتری غرب شهر تهران واقع شده است. همچنین این مرکز عضو شبکه آزمایشگاهی فناوری نانوی ایران می باشد.
مواد معدني استخراج شده از معادن براي اينکه قابل استفاده در صنعت باشند بايد فرآوري شوند. بخش فرآوري در معدن با هدف حذف مواد ناخواسته (باطله) و افزايش عيار ماده معدني (توليد کنسانتره) نقش واسطه بخش معدن و صنايع مختلف را ايفا مي‌نمايد. اهميت فلزات يا کاربردهاي متعدد بويژه در مصارف جديد بر هيچ کس پوشيده نيست و بخش فرآوري معدن فراهم کننده خوراک اوليه تمام کارخانجات ذوب و تغليظ فلزات در صنعت متالورژي مي‌باشد.
متن مقاله
مقدمه
مواد معدني استخراج شده از معادن براي اينکه قابل استفاده در صنعت باشند بايد فرآوري شوند. بخش فرآوري در معدن با هدف حذف مواد ناخواسته (باطله) و افزايش عيار ماده معدني (توليد کنسانتره) نقش واسطه بخش معدن و صنايع مختلف را ايفا مي‌نمايد. اهميت فلزات يا کاربردهاي متعدد بويژه در مصارف جديد بر هيچ کس پوشيده نيست و بخش فرآوري معدن فراهم کننده خوراک اوليه تمام کارخانجات ذوب و تغليظ فلزات در صنعت متالورژي مي‌باشد.
در مورد مواد غير فلزي يا همان کانيهاي صنعتي نيز تقريباً تمامي صنايع مهم اقتصادي کشورها مانند صنايع شيميايي، کشاورزي، ساختمان، سراميک، ذوب فلزات و حتي پزشکي، تماماً به گونه‌اي مصرف کننده مواد معدني هستند و اولين مرحله از خالص‌سازي اين مواد در بخش فرآوري معدن صورت مي‌گيرد.
اهداف و زمينه‌هاي فعاليت مرکز فرآوري مواد معدني
هدف از تأسيس مرکز فرآوري مواد معدني در دراز مدت پايه‌گذاري اصولي صنايع معدني و شتاب‌دهي به توسعه کمي و کيفي اين صنعت با استفاده از فن‌آوري نوين در استحصال مواد معدني و تأمين مواد اوليه مورد نياز صنايع مختلف در کشور و در نتيجه کاهش وابستگي به واردات در اين زمينه مي‌باشد. در راستاي اين اهداف، موارد زير نيز بعنوان هدفهاي کوتاه مدت مطرح شده‌اند:
§ استقرار مرکز تحقيقات فرآوري مواد معدني با قابليتهاي زير، به عنوان رکن اساسي در امر تحقيق و توسعه و ارائه خدمات ضروري در زمينه اهداف دراز مدت:
-گسترش و بهينه‌سازي فرآيندهاي فرآوري مواد معدني يا انجام تحقيقات و مطالعات آزمايشگاهي و نيمه صنعتي و تهيه طرحهاي فرآوري در مقياس صنعتي
- انجام آزمايشهاي مختلف کاني‌شناسي و شيميايي بر روي نمونه‌هاي زمين‌شناسي، معدني و مربوط به فرآيندهاي فرآوري
- آموزش فارغ‌التحصيلان دانشگاهها و شاغلين بخش معدن و تأمين نيروهاي متخصص در زمينه فرآوري مواد معدني
- تدوين و تهيه استانداردها در زمينه فرآوري مواد معدني
-کمک به توسعه و تکميل مراکز تحقيقاتي موجود در کشور
زمينه‌هاي فعاليت مرکز
از لحاظ نوع مواد معدني، دامنه فعاليتهاي مرکز در زمينه فرآوري تمام مواد معدني، فلزي؛ غيرفلزي، کانيهاي با ارزش و زغال‌سنگ مي‌باشد.
در واحدهاي آزمايشگاهي و نيمه صنعتي عمليات زير انجام مي‌گيرد:
§ سنگ شکني و آسيا
§ دانه‌بندي: سرند، هيدروسيکلون، کلاسيفاير
§ روشهاي جداسازي فيزيکي: ثقلي، مغناطيسي و الکتروستاتيکي
§ فلوتاسيون
§ هيدرومتالورژي
§ پيرومتالورژي
§ جدايش جامد – مايع
§ مطالعات زيست محيطي
§ بيوتکنولوژي و نانوتکنولوژي
§ پردازش داده‌ها
آزمايشگاهها و امکانات تحقيقات آزمايشگاهي
واحد آزمايشگاه مرکز قابليت انجام آزمايشهاي مختلف فرآوري انواع مختلف کانسنگهاي فلزي، غير فلزي و مواد معدني گرانبها را دارا است. اين بخش با بهره‌گيري از جديدترين تجهيزات و روشهاي فني اهداف زير را دنبال مي‌نمايد:
1- شناخت ترکيب مواد معدني مختلف و بررسي مشکلات فرآوري آنها
2- توسعه مدارهاي مورد نياز براي فرآوري مواد معدني
3- توليد نمونه و داده‌هاي مربوط به محصولات فرآوري براي انجام مطالعات امکان‌پذيري
4- شناسايي اثرات محتمل زيست محيطي در فرآوري مواد معدني مختلف در مقياس نيمه صنعتي
5- ارايه راهکارهايي براي کارخانه‌هاي فرآوري مواد معدني در کاهش هزينه‌ها وافزايش کيفيت محصول با رعايت بهترين شرايط زيست محيطي
لازم به ذکر است که بررسي فرآوري مواد معدني در آزمايشگاه مي‌تواند مستقلاً و يا مرتبط با آزمايشهاي واحد نيمه صنعتي صورت گيرد. زماني که اين واحد (نيمه صنعتي) فعال مي‌باشد، امکانات آزمايشگاهي بعنوان پشتيبان عمليات نيمه صنعتي در زمينه آناليز نمونه‌ها و محصولات فرآوري و راهگشايي براي مشکلات فني احتمالي در فرآيند پيوسته در واحد نيمه صنعتي (پايلوت پلنت) مي‌باشد.
به طور کلي چهار واحد اصلي آزمايشگاهي در مرکز وجود دارد:
1- آزمايشگاه کاني‌شناسي
2- آزمايشگاه شيمي تجزيه و محيط زيست
3- آزمايشگاه کانه آرايي
4- آزمايشگاه بيوتکنولوژي و نانوتکنولوژي
آزمايشگاه کاني‌شناسي
در اين آزمايشگاه در مرحله اول با استفاده از تجهيزات پيشرفته، مطالعات کاني‌شناسي انجام گرفته و نتايج آن مبناي مطالعات فرآوري قرار مي‌گيرد. در واقع پس از انجام بررسيهاي دقيق شناسايي ترکيب و بافت ماده معدني و پس از تعيين ناخالصي‌هاي همراه و همچنين وضعيت درگيري کاني يا کانه با ارزش با مواد باطله، روشهاي مناسب فرآوري انتخاب و بهينه‌سازي مي‌گردند. در اين آزمايشگاه تجهيزات زير براي انجام مطالعات کاني‌شناسي فراهم است:
- دستگاههاي تهيه مقاطع صيقلي ونازک از نمونه‌هاي معدني، شامل: دستگاههاي قالب‌گيري، پرس و صيقل
- ابزار شناسايي خواص ظاهري کانيها شامل جعبه مقياس سختي موس، ماوراء بنفش و ميکروسکوپهاي دو چشمي
- ميکروسکوپ پلاريزان براي مطالعه مقاطع نازک و صيقلي و بررسيهاي کاني شناسي نوري
- دستگاه الکترون ميکرو آناليزور (EPMA) براي تجزيه شيميايي (عنصري) نمونه‌هاي معدني
دستگاه پراش اشعه ايکس (XRD) براي بررسي کاني‌شناسي نمونه‌هاي مختلف
ميکروسکوپ الکتروني با قابليت آناليز (تصويري – عنصري)، مجهز به نرم افزار نوين (QemScan)
دستگاههاي تجزيه حرارتي و وزني (DTA/TGA)
- امکانات مطالعات تکميلي کاني‌شناسي شامل مايع سنگين، فلوتاسيون، انحلال و مغناطيسي
- دستگاههاي تهيه نمونه براي آناليز فلئورسانس و پراش اشعه ايکس
- دستگاههاي اندازه‌گيري گرانروي
- تعيين مشخصات کانيهاي صنعتي (سفيدي، مدول شکست، انقباض ، ......)
آزمايشگاه شيمي تجزيه و محيط زيست
در اين بخش تجزيه شيميايي و عنصري مواد معدني توسط دستگاههاي مجهز انجام مي‌گيرد. البته اين مطالعات بجز در مراحل فرآوري و شناسايي نمونه‌هاي بخشهاي مختلف مدار پرعيارسازي، در مرحله اکتشافات نيز به کار مي‌رود و لذا نمونه‌هاي برداشت شده از مناطق تحت اکتشاف نيز در اين آزمايشگاه مورد آزمايش تجزيه شيميايي قرار مي‌گيرند. دستگاههاي موجود در اين بخش شامل موارد ذيل است:
- تجهيزات خردايش، نمونه‌گيري و آماده‌سازي نمونه
- فلورسانس اشعه ايکس (XRF)
- پلاسماي زوج القايي (ICP) و همچنين طيف سنجي نشر اتمي (AES)
- طيف سنجي جذب اتمي (AAS) با تجهيزات کوره گرافيتي و هيدراسيون
- دستگاه کروماتوگرافي گاز
- کوره انحلال امواج کوتاه
- دستگاه اندازه‌گيري کربن و گوگرد (لکو)
- امکانات آناليز و شناسايي فلزات گرانبها
- دستگاه کروماتوگرافي يوني
- روش طيف سنجي نوري
- ظروف و لوازم مختلف حجم سنجي مانند ارلن، بورت، کندانسور، بالن و غيره
- ابزار و وسايل حرارتي نظير کوره‌ها، حمامها، گرم‌کن و خشک‌کنها
آزمايشگاه كانه آرايي
اين آزمايشگاه شامل تجهيزات مرتبط با بخشهاي پذيرش و انبار نمونه‌هاي معدني، آماده‌سازي، تعيين انديسهاي خردايش، سنگ شکني، آسيا، دانه‌بندي، فلوتاسيون، جدايش فيزيکي (ثقلي، مغناطيسي و الکترواستاتيکي) هيدرومتالورژي و بخش جدايش جامد – مايع مي‌باشد.
آزمايشگاه نانو - بايو تکنولوژي
امروزه در دنيا از نانوتکنولوژي بعنوان روند کليدي و تأثيرگذار در علم، فناوري و صنعت ياد مي‌شود، بويژه با همگرايي علوم در مقياس نانو و تأثير اين فناوري در رشته‌هاي مختلف از جمله فرآوري مواد معدني، زمينه ايجاد حوزه‌هاي بين رشته‌اي جديد در عرصه آموزش، تحقيقات و صنعت ايجاد شده است.
اکسيداسيون و انحلال ميکروبي سنگهاي معدني بويژه سنگهاي سولفيدي از جديدترين جنبه‌هاي کاربرد ميکروارگانيسمها به منظور افزايش بازيابي فروشويي و اکسيداسيون کانسنگهاي کم عيار مي‌باشد و در مورد کانسنگهاي مس، طلا و اورانيوم از پيشرفت چشمگيري برخوردار بوده است. به طور کلي از روشهاي ميکروبي در فرآوري مواد معدني در بخشهايي فلوتاسيون، فروشويي (ليچينگ)، پيرومتالورژي و تصفيه پسابها بيشترين بهره گرفته مي‌شود. در همين راستا در مرکز تحقيقات فرآوري مواد معدني تجهيزات و امکانات لازم براي تحقيقات مختلف در زمينه نانو و بيوتکنولوژي فراهم گرديده است، که برخي از آنها به قرار زير است:
- محيط‌هاي کشت باکتريها و مواد لازم براي آن
- امکانات انجام فروشويي ميکروبي به روشهاي مختلف از جمله ستوني و همزني
- انکوباتور
- سانتريفوژ
- تجهيزات خردايش و طبقه‌بندي مواد معدني
- وسايل آماده سازي نمونه
علاقمندان جهت كسب اطلاعات بيشتر به وب سايت مركز فرآوري به نشاني WWW.IMPRC.COM مراجعه نمايند. این مرکز در بخش شمال شرقی شهرک کاوش و در 60 کیلومتری غرب شهر تهران واقع شده است. همچنین این مرکز عضو شبکه آزمایشگاهی فناوری نانوی ایران می باشد.
