ویژگی ها، کاربرد و نحوه اکتشاف و استخراج پتاس

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
پتاسیم در سال ۱۸۰۷ توسط Sir Humphry Davy از انگلستان کشف شد که از پتاس خورنده (KOH) حاصل شده است. این فلز آلکالی (قلیایی) اولین فلزی بود که به وسیله الکترولیز تجزیه شد.اولین کاربردهای پتاس در صنایع صابون, شیشه گری, رنگ, فرآوری مواد غذایی و ساخت باروت بوده است.تا قبل از قرن هیجدهم پتاس از خاکستر چوب (ash) بدست می آمد. پس از شستشوی نمک از خاکستر, پتاس از طریق تبخیر محلول در یک دیگ (pot) استحصال می شد. جلبک های دریایی یکی دیگر از منابع تامین پتاس بوده است و تا سال ۱۸۶۰ آمریکا با کاربرد این روش یکی از بزرگترین تولیدکنندگان بود.در سال ۱۸۴۰ یک دانشمند آلمانی نقش پتاس را در رشد گیاهان کشف کرد و بنابراین تقاضا برای پتاس افزایش یافت. امروزه تقریبا تمام پتاس جهان از ذخایر تبخیری همراه نمک استخراج می شود که در اثر تبخیر در اقیانوس ها, دریاها و دریاچه های قدیمی تشکیل شده اند. این ذخایر چینه بندی شده چندین متر ضخامت و صدها کیلومتر مربع وسعت دارند و معمولا زمین شناسی به علت چین خوردگی و گسلش پیچیده است و دانش زمین شناسی ساختمانی نقش موثری در توسعه معدنکاری دارد. پتاس از شورابه های دریا ها, دریاچه ها و صحراها نیز استخراج می شود.اولین ذخیره پتاس در سال ۱۸۵۷ در آلمان هنگام حفاری شفت در یک معدن نمک اکتشاف شد. اولین ذخایر فرانسه در اوایل سال های ۱۹۰۰ با حفاری های نفتی اکتشاف شد و این دو کشور تا آغاز جنگ جهانی دوم بیشتر نیاز دنیا را تأمین می کردند.

اولین بار چینی ها از پتاس (شوره یا نیترات پتاسیم) برای تهیه باروت استفاده کردند. اولین ذخیره سنگی پتاس در سال ۱۸۳۹ میلادی، در ضمن حفاری برای اکتشاف نمک، در استاس فورت آلمان به طور تصادفی کشف شد. تا آن زمان تأمین پتاس از منابع سنگی ناشناخته بود. حفاری در ابتدا به منظور دستیابی به ذخایر نمک کشف شده علاوه بر سدیم دارای پتاسیم و منیزیم نیز بود. در ۱۸۵۹ با استفاده از فرآیند خالص سازی برای جدا کردن کلریدهای سدیم و منیزیم از نمک کشف شده (کارنالیت). پتاس معدنی قابل استفاده شد و برای اولین بار به عنوان کود برای حاصلخیزی محصولات کشاورزی مثل پنبه و سبزیجات مورد استفاده قرار گرفت. به غیر از منابع سنگی پتاس، از تبخیر آب دریاچه های شور نیز پتاس قابل استحصال است و درواقع اصلی ترین و بهترین منابع پتاس در ذخایر لایه ای از نمک زیر زمینی است که دارای درجه خلوص بالا، تناژ زیاد کانسنگ و هزینه معدنکاری کمتر و اقتصادی تر است. به علت حلالیت زیاد کانیهای پتاسیم، پتاس، موجود در ذخایر نمکی بهترین نوع برای کودهای است.
در سال ۱۸۷۰ میلادی تهیه پتاس ازمنابع خاکستر جلبکها و خزه های دریایی آغاز شد و تا اوایل قرن نوزدهم میلادی تهیه پتاس ازمنابع خاکستر جلبکها و خزه های دریایی آغاز شد و تا اوایل قرن نوزدهم میلادی میزان تولید آن به حدود ۲۰ هزار تن در سال رسید ولی از ۱۹۳۰ این روش رو به رکود گذاشت به طوری که اکثر کارگاه های آن تعطیل شد. کربنات پتاسیم اولین کانی صنعتی تهیه شده درامریکا بود و موجب پیشرفت صنایع شیمیایی در اوایل قرن نوزدهم شد. کاربردهای اولیه پتاس در صنایع ساخت شیشه و صابون، رنگرزی، تهیه باروت از شوره و … بوده است.

شرایط تشکیل وژنز پتاس
پتاسیم در کانی هایی مانند کارنالیت، پلی هالیت و سیلویت و Langbeinite و در رسوبات و لایه های دریایی و دریاچه ای قدیمی یافت می شوند. علاوه بر کانیهای فوق، دیگر سولفات ها و کلریدهای پتاسیم و منیزیم نیز وجود دارند که ارزش اقتصادی ندارند و وجود آنها بیشتر به عنوان کانی مزاحم محسوب می شود. این کانیها، ذخیره گسترده ای را در این محیط ها تشکیل می دهند و پتاسیم و نمک های آن که از نظر اقتصادی حائز اهمیت هستند، استخراج می شوند. منشأ اصلی پتاسیم، پتاس است که در سنگ های رسوبی، آذرین و دگرگونی و به صورت محلول در آب دریاها و شورابه ها موجود است و بزرگترین منبع تأمین کننده آن، نهشته های رسوبی و تبخیری می باشند که از معادنی چون کالیفرنیا، آلمان و نیو مکزیکو و… استخراج می شوند. از منابع دیگر پتاسیم، اقیانوس ها هستند که در حال حاضر مقدار حجم آب دریا در مقایسه با سدیم نسبتاً کم است.کانسارهای تبخیری پتاسیم دار در حوضه های درون قاره ای زیر تشکیل می شوند:
● حوضه های درون قاره ای نوع خشکی زایی که بیشتر به دوران اول محدود می شوند.
● حوضه های درون قاره ای حاصل از ریفتهای درون قاره ای. رسوبات تبخیری در مراحل اولیه بازشدگی ریفت بر جای گذاشته شده اند. این حوضه ها در دوران دوم و سوم زیاد توسعه داشته اند.. بسیاری از نواحی دنیا توسط رسوبات تبخیری پوشیده شده است و حوضه تشکیل این رسوبات را می وان به دو گروه عمده تقسیم کرد:​

»» حوضه های کراتونی که در اثر حرکات خشکی زایی وسیع بوجود آمده اند که عموما مربوط به دوران پالئوزوئیک هستند مانند حوضه خلیج قره بغاز
»» حوضه های گرابنی که معمولاً به سیستم های کشش حاشیه قاره ای مربوط است که در تریاس یابعد از آن بوجود آمده اند مانند فرو افتادگی سرژیپه برزیل حوضه های تبخیری را از نظر وسعت به سه دسته تقسیم کرده اند که نوع رسوب آنها به عوامل مختلفی از جمله عوامل محیطی، مورفولوژیکی و ژئوشیمیایی بستگی دارد.


+ حوضه های تبخیری بزرگ:
خود به دو دسته تقسیم می شوند:
● رسوبات تبخیری دریایی که در لاگون ها و خلیج های مناطق حاره مرتبط با محیط دریای آزاد تشکیل می‌شود.
● رسوبات تبخیری که در اثر فرسایش و انحلال دوباره مواد تبخیری دریای قبلی به وجود می آیند.​


+ حوضه های تبخیری متوسط:
این حوضه ها تحت عنوان محیط های خشکی و یا غیر دریایی معروفند. این رسوبات در حوضه های بسته ای که آبریز منطقه ای هستند بوجود می‌آید و ترکیب آبهای ورودی بستگی به ترکیب سنگهایی دارد که درآن مناطق آب زهکشی شده است. حوضه های تبخیری متوسط شامل محیطهای دریاچه ای زیر استوایی، محیطهای دریاچه ای قطبی، محیط سبخاها و محیط های آبهای زیر زمینی هستند.
● محیط های دریاچه ای زیر استوایی
● محیط های دریاچه های قطبی
● محیطهای سبخاها
● محیط آبهای زیر زمینی​


+ رسوابت تبخیری کوچک:
این گونه از رسوبات ارزش اقتصادی ندارند و شامل خطرات طبیعی، خلل و فرج و شکستگی سنگها هسند که املاح درآنها رسوب می‌کند.
مدلهای متفاوتی برای تشکیل تبخیریها درنظر گرفته شده است. مهمترین آنها عبارتند از : مدل Reflux برای حوضه های که از طریق تنگه یا مجرایی با دریای آزاد مرتبط هستند، مدل چشم گاوی برای حوضه هایی از طریق تنگه یا مجرایی با دریای آزاد مرتبط هستند، مدل چشم گاوی برای حوضه های بسته و مدل فرو نشست برای مناطقی مانند دشت کویر که رسوبات تبخیری آن ضخامت بسیار بالایی دارند.
» مدل Reflux اولین بار توسط اوسینوس در سال ۱۸۸۸ ارائه شد. نحوه تشکیل رسوبات بدین صورت است که ابتدا در دهانه حوضه (جایی که با دریا ارتباط دارد) سد یا مانع نفوذ پذیر تشکیل می‌شود. ارتباط حوضه را با دریا محدود می‌کند. در این صورت سرعت تبخیر بیشتر شده و وزن مخصوص آبهای سطحی با افزایش شوری بالا رفته و آب سنگین تر به سمت کف حوضه جریان می یابد و آبهای سبکتر(با املاح کمتر) به طرق سطح آب و دهانه حوضه بالا می‌آیند بدین ترتیب یک جریان چرخشی در حوضه ایجاد می‌شود.
● نمکهای با حلالیت کمتر (کربناتها و سولفاتها) در نزدیک حوضه سنگهای محلول تر (کلرورها) در قسمت های عمیق تر ایجاد می شوند ( Industial Mineral and Roks، ۱۹۹۴ )
● توزیع رخساره های رسوبی در حوضه های بسته توسط مدل چشم گاوی تشریح می‌شود. در حوضه های بسته به غیر از نزولات حوی، آب وارد حوضه نمی شود و در نتیجه وزن مخصوص آب در همه جای حوضه یکسان است و رسوبات به صورت متقارن تشکیل می‌شود. در اثر تبخیر ابتدا رسوبات کربناته که حلالیت کمتری دارند در کناره های حوضه تشکیل می‌شود. در مناطق عمیق تر به ترتیب سولفاتها و کلرورها رسوب میکنند. با اینکه گاهی سیلویت با عیار بالا در کناره ها دیده می‌شود ولی معمولاً پتاس در بخش مرکزی و عمیقتر حوضه تشکیل میشود.​
● مدل فرو نشست : باتوجه به اینکه ۵/۳ درصد از آب دریا را موادجامد تشکیل می‌دهند، اما ازتبخیر ستونی ازآب به ضخامت ۱۰۰ متر تنها ۲ متر رسوبات تبخیری بوجود می آید و پس به عنوان مثال برای تشکیل رسوبات تبخیری دشت کویر ایران که ضخامتی بیش از ۶۰۰۰ متر دارد باید عمق حوضه رسوبی هزاران متر باشد که چنین امری بعید است لذا پدیده دیگری را باید درنظر گرفت و آن نسبت است. چنانچه نشست حوضه تبخیری محدود و آهتسه باشد، ‌توازن در جریان های ورودی و خروجی آب ایجاد شده و شوری محیط تقریبا ثابت می ماند و تنها یک رسوب تبخیری خاص مانند گچ یا نمک با ضخامت بیش از حد معمول تشکیل می‌شود.​


کانی های پتاس
کانیهای اصلی و مهم پتاس در زیر مشخص شده است:
سیلویت ( Sylvite) و کارنالیت ( Carnallite)و کائینیت ( Kainite ) ولانگ بینیت ( Langbeinite )وپلی هالیت ( Polyhalite) وSchoenite (picromerite) و Alunite و نیترات پتاسیم و آرکانیت و گلاسریت


انواع کانسارهای پتاس :
به طور کلی کانسارهای پتاس در مناطق زیر دیده می‌شود:
● ذخایر نمک سنگی قدیمی
● نمکهای جامد حوضه های نمکی معاصر
● شورابه های طبیعی حوضه ها و کفه های نمکی معاصر
● شورابه های زیر زمینی​
کانسارهای پتاسیم دار فانروزوئیک را به دو گروه مشخص تقسیم می‌کنند:
( ۱۹۹۴، Industrial Minerals and Rocks )

»» کانسارهای غنی از سولفات منیزیم شامل پلی هالیت، هگزاهیدریت، کایرزیت، کارنالیت کائینیت، اپسومیت و بیشوفیت هستند. این کانسارها تنها در دوره های پرمین، میوسن و کواترنری به وجود آمده اند.
»» کانسارهای فقیر از سولفات منیزیم شامل هالیت، کارنالیت و سیلویت هستند. این کانسار دارای گسترش بیشتری در سطح جهان هستند و در زمان مشخص به وجود نیامده اند. از نظر اقتصادی این کانسار اهمیت بیشتری دارند.


زمین شناسی و پراکندگی کانه در ایران
در ایران تاکنون ۷ حوضه تبخیری گزارش شده است که عبارتند از:
  • اندیس نمکی ماهان
  • سری نمکی ژوراسیک بالایی
  • سری نمکی ائوسن
  • سری نمکی ائوسن – الیگوسن
  • سری نمکی میوسن _پلیوسن
  • سری نمکی هرمز
  • دریاچه ارومیه

شازن در سال ۱۹۶۶ درگزارش خود علاوه بر اندیس ماهان به ۶ سری تبخیری در ایران اشاره می‌کند که از قدیم به جدید عبارتند از :
● سری نمکی هرمز
● سری نمکی ژوراسیک بالایی
● سری نمکی ائوسن
● سری نمکی ائوسن – ائوسن
● سری نمکی میوسن
● سری نمکی پلیوسن​
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
کاربرد های پتاس :
پتاس در صنایع مختلفی استفاده می‌شود. اما مهمترین کاربرد آن به عنوان کود شیمیایی در صنایع کشاورزی است. سایر مصارف آن در صنایع غیر کشاورزی مانند تولید صابونت و شوینده ها، رنگ های شیمیایی و داروها، صنایع شیشه و سرامیک، صنایع غذایی، تهیه گل حفاری و … هستند که حجم بسیار کمی از تولید پتاس، در این صنایع مصرف می‌شود. تعداد زیادی از نمک های پتاسیم بسیار مهم هستند و شامل برمید، کربنات، کلرات، کلرید، کرومات، سینید، دی کرومات، هیدروکسید، یدید، نیترات و سولفات پتاسیم می باشند.


◄ روش‌های اکتشاف ، استخراج و فرآوری پتاس :
+ مطالعات اکتشافی
پتاس از سریهای نمکی تبخیری و شورابه ها استحصال می‌شود و به دلیل گسترش نهشته های تبخیری در ایران می تواند مورد توجه قرار گیرد. بر اساس نتایج حاصل از بررسی ذخایر کشف شده حدود ۹۸ درصد ذخایر پتاس سنگی در نهشته های تبخیری پالئوزوئیک قرار داشته و حدود ۲ درصد در بقیه ادوار شناسایی شده اند. به علت پیچیدگیهای موجود درذخایر تبخیری و انحلال رسوبگذاری مجدد پس از تشکیل استفاده از پارامترهای اکتشافی مجدد می تواند مورد استفاده قرار گیرد.


+ تعیین مناطق پتانسیل دار :
در ایران نهشته های تبخیری سری هرمز، شورابه های کفه های نمکی، پلایاها، دریاچه های لب شور و گنبدهای نمکی به عنوان منطق دارای پتانسیل محسوب می‌شوند. با در نظر گرفتن توزیع جغرافیایی سازندهای تبخیری در ایران می‌توان چهار حوضه عمده را برای پتاس سنگی مورد توجه قرار دارد.
● گرمسار – قم – سمنان
● خراسان
● آذربایجان – همدان
● گنبدهای نمکی زاگرس​
علاوه بر آن حدود ۷۰ پلایا در ایران شناسایی شده که می توانند به عنوان پتانسیل های اکتشافی مطرح باشند.


+ تعیین اولویت مناطق اکتشافی :
با توجه به اطلاعات ناچیز علمی و مستند در مورد توالیهای تبخیری ایران و عدم بررسی ویژگی های رسوب شناسی، محیط رسوبی و اقلیمی کویرها و نواحی خشک کشور و گسترش توالی های تبخیری و نواحی خشک مستعد نظیر پلایاها، ارائه اولویت های اکتشافی کمی مشکل است. اما به طور کلی می‌توان گنبد های نمکی و سریهای تبخیری میوسن را در ایران به عنوان اولویت اکتشاف پتاس سنگی و کویر بزرگ را برای استحصال پتاس به روش خورشیدی معرفی کرد.


+ برآورد هزینه اکتشاف و حجم عملیات برای یک ذخیره پتاس :
مرحله اول: شناسایی (محدوده مورد مطالعه ۰۰۰/۶۰ کیلومتر مربع ۴ برگ نقشه ( ۲۵۰۰۰/۱ )
شرح خدمات:
● بررسی اطلاعات موجود و مدلسازی اولیه با استفاده از تئوریهای اکتشافی
● مطالعات دفتری شامل بررسی نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی، پراکندگی معادن، بررسی نتایج حفاریهای نفتی و لوگهای ژئوفیزیک (عموما گاما) آنها و نتایج مطالعات دور سنجی
● بازدید صحرایی مقدماتی از نواحی مستعد معدنی
● پردازش و تلفیق داده ها به کمک نرم افزارها و تلفیق آن در سیستم GIS
● گزارش عملیاتی شامل تعیین مناطق دارای پتانسیل و اولویت بندی آنها
● ارائه برنامه پی جویی​


مرحله دوم؛ پی جویی (محدوده مورد مطالعه ۰۰۰/۱۰۰ کیلومتر مربع (۴ برگ نقشه۱۰۰۰۰۰/۱ )
شرح خدمات
● ارزیابی مطالعات قبلی
● تهیه نقشه های زمین شناسی و توپو گرافی (مقیاس ۰۰۰،۱۰۰/۱)
● پردازش داده و انتخاب اهداف (Targets)
● نمونه برداری از شورابه ها (۳۰۰ نمونه)
● نمونه برداری سنگی از حفریات، سینه کارهای معادن نمک روباز و زیرزمینی (۱۵۰ نمونه)
● کانی شناسی و تجزیه شیمیایی (۵۰۰ نمونه)
● گزارش عملیاتی
● ارائه برنامه اکتشاف​


مرحله سوم: اکتشاف مقدماتی (محدوده مورد مطالعه ۱۰۰ کیلومتر مربع)
شرح خدمات
● ارزیابی مطالعات قبلی
● تعیین و تأمین امکانات زیر بنایی مورد نیاز
● تهیه نقشه ها (مقیاس ۰۰۰،۵۰/۱ و ۰۰۰،۲/۱)
● طراحی شبکه حفاری
● اجرای حفاری اکتشافی (۸۰۰ متر) استفاده از مواد شیمیایی مناسب در گل حفاری به منظور جلوگیری از انحلال در صورت انجام حفاری مکانیزه )
● برداشت حفاریها و نمونه برداری
● آزمایشهای کانی شناسی صنعتی (۱۰۰ نمونه) و تجزیه شیمایی (۳۰۰ نمونه)
● برآورد ذخیره
● مطالعات فرآوری
● گزارش عملیاتی
● ارائه طرح مقدماتی استخراج
● برنامه اکتشاف​




مرحله چهارم: اکتشاف تفضیلی (محدوده مورد مطالعه ۱۰ کیلومتر مربع )
شرح خدمات
● ارزیابی مطالعات قبلی
● تعیین و تأمین امکانات زیر بنایی مورد نیاز
● تهیه نقشه ها (مقیاس ۱۰۰۰۰/۱ و ۱۰۰۰/۱ )
● اجرای حفاری اکتشافی (۸۰۰ متر) استفاده از مواد شیمیایی مناسب در گل حفاری به منظور جلوگیری از انحلال )
● برداشت حفاریها و نمونه برداری
● آزمایش های کانی شناسی صنعتی (۵۰ نمونه) و تجزیه شیمیایی (۵۰۰ نمونه)
● تهیه مدل سه بعدی کانسار
● محاسبه و رده بندی ذخیره
● مطالعات فرآوری نیمه صنعتی
● مطالعات زیست محیطی
● مطالعات امکان سنجی
● بررسی فنی اقتصادی
● گزارش عملیاتی
● ارائه طرح مقدماتی استخراج
● مستند سازی و ثبت اطلاعات
● ارائه طرح استخراج​


+ تعیین میزان سرمایه گذاری، مدت و حجم عملیات
از جمله روشهای برآورد هزینه های سرمایه گذاری استخراج، می‌توان به روش O-Hara اشاره کرد ولی از آنجا که این روش بر اساس معادن با ظرفیت های بالای ۵۲۰۰۰ تن در روز ارائه شده است لذا در استخراجهای کانیهای صنعتی به خصوص در ایران که ظرفیت تولید پائین است نمی‌توان از روش مذکور جهت تخمین هزینه ها استفاده کرد. از عوامل مؤثر در سرمایه گذاری، مدت و حجم عملیات عمق و گستردگی ذخیره می‌باشد که با توجه به عمق و گستردگی کم ذخایر ایران نسبتا کم خواهد بود.


◄ روش‌های عمده استخراج پتاس
+ معدنکاری به روش انحلال:

از این روش در معادنــی استفاده می شود که به علت پیـچیدگی های زیاد زمین شناسی ساختمانی امکان طراحی اقتصادی روش های زیرزمینی وجود ندارد. همچنین برای ذخایری از پتاس که مورد نفوذ آب های چینه ای اطراف واقع می شوند و معدنکاری زیرزمینی غیر ممکن است, مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش از تزریق آب گرم, چرخش آب و پمپاژ استفاده می شود. سپس شورابه غنی از پتاس در استخرهای تبخیری جمع اوری شده و همزمان با تبخیر و سرد شدن, سیلویت و سایر کانی های پتاس متبلور می شوند. شورابه سرد شده دوباره حرارت داده شده و در چاه ها تزریق می شود.


+ معدنکاری به روش تبخیر خورشیدی:

اولین معدنکاری پتاس به این روش در سواحل دریای مرگ یا مرده (Dead Sea) در کشور فلسطین در سال ۱۹۳۴ شروع شد و امروزه انرژی لازم برای تبخیر در این استخرها معادل ۷ میلیون تن نفت است. از این روش در سواحل دریاچه های شور و در صحراها نیز استفاده می شود. در ایالت یوتا در آمریکا حجم آبی که سالیانه از این استخر ها تبخیر می شود برابر ۵/۱ میلیون لیتر است که برای این حجم از تبخیر به شش میلیون تن زغال سنگ نیاز است. در این روش بلافاصله پس از رسوب کلرید سدیم محلول به استخر دیگری منتقل شده و دوباره کلرید سدیم رسوب گیری می شود و در نهایت کانی کارنالیت بدست می آید؛ از این مرحله به بعد فرآوری مشابه سایر روش های غنی سازی است؛ اما محصولات جانبی نیز تولید می شود, از قبیل کلرید سدیم, کلرید منیزیم, سولفات سدیم, برمید و فلز منیزیم.کانسارهای لایه‌ای به روشهای زیر‌زمینی و به صورت اتاق ـ پایه، به ویژه هنگامی که سیلویت به صورت لایه عادی یا نسبتا تخت قرار گرفته باشد، استخراج می‌شود. کانسارهای سخت‌تر که دارای کانی لانگنبیت هستند، با طرح‌های ستون و تخته که بوسیله مته‌های بزرگ، انفجار و … ایجاد می‌شوند، استخراج می‌شوند. انواع نرم‌تر به روشهای معدن‌کاری زغال‌سنگ با اندکی تغییر شامل حفاری و استوانه‌های چرخان قابل استخراج است. ستون ها در مراحل بعد قابل استخراج هستند.
پهنه‌های معدنی شیب‌دار به‌ صورت کند وآکند در یک دامنه از طاقدیس صورت گرفته بطوری که پس مانده خشک به دامنه برداشت شده ریخته می‌شوند. لایه‌های پتاس با شیب بیشتر ۱>100 متر با ضخامت لایه مناسب، کانی شناسی و ساختار مناسب از روش معدنکاری انحلالی استفاده می‌کنند.
شورابه‌های پتاسیم حاصل از کانسارهای نمکی دریاچه، شوراب‌های زیرزمینی و یا شوراب‌های حاصل از روش معدنکاری انحلالی را به‌صورت انحلال انتخابی و ته‌نشینی سیلویت با استفاده از تبخیر با نور خورشید، کاهش دمای شورابه، یا فرآیندهای مصنوعی چرخه‌ای تبخیر- تبلور جدا می‌کنند.روشهای استخراج متنوعی با توجه به شرایط و موقعیت کانسار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مناطقی که شیب کانسار کم است از روش اطاق و پایه استفاده می‌شود. این روش اغلب در روسیه و آمریکا به کار گرفته می‌شود. استخراج زیرزمینی در بسیاری از معادن اروپا و نیومکزیکو به روش پرشونده صورت می‌گیرد. تعداد محدودی از معادن توسط روش انحلال کانسار استخراج می‌شوند که معمولاً برای لایه‌های بسیار عمیق مورد استفاده قرار می‌گیرد روش استخراج جبهه کار طولانی در اروپا به ویژه فرانسه و اسپانیا و کشورهای مشترک المنافع (CIS) متداول است.
یک قاعده مهم و تجربی در استخراج سیلویت این است که کانه باید دارای حداقل ۱۴ درصد K2O و ۲/۱ متر ضخامت و با پوششی از نمک به ضخامت ۸ متر باشد. این مقدار از اوایل دهه ۱۹۳۰ توسط سازمان زمین‌شناسی آمریکا بر روی ذخایر منطقه کارلسباد به عنوان معیار قرار داده شد. اما در برخی از کشورها مقدار K2O به دلیل ایجاد اشتغال و پیشرفت اقتصادی تا ۱۱ درصد کاهش داده شد. برای آنکه استخراج از یک ذخیره مقرون به صرفه باشد، با توجه به ظرفیت آسیا و عمق کانه، باید برای تولید پتاس تا ۲۰ سال کفایت کند.
از عوامل مهم دیگر نمکهای موجود در ذخیره است. چنانچه میزان نمک در کانسار بیش از اندازه باشد سبب افزایش مراحل تولید و استخراج می‌شود. نمکهای باطله باید دوباره به خط تولید برگشته و بازیافت شود. در حال حاضر عملیات استخراج سیلویت مکانیزه شده است و از ماشین آلات چازنی و تجهیزات حفاری و … استفاده می‌شود. این ماشینهای چالزنی در معادن پتاس کانادا می‌توانند ۱۲ تن در دقیقه و گاهی تا ۱۷ تن در دقیقه ماده معدنی استخراج کنند. در معادن عمیق از تجهیزاتی جهت جلوگیری از فروریختن ستون و پایه استفاده می‌شود. در برخی معادن به علت سختی کانه از روش انفجاری برای استخراج پتاس استفاده می‌شود. اگر کانسار لایه‌ای و گسترده نباشد معمولاً از روش استخراج زیرزمینی استفاده می‌شود.استخراج پتاس از شورابه‌ها باید در نظر گرفتن ضخامت ذخیره، کانی‌شناسی و ساختار آن و ملاحظات فنی انجام گیرد تا عملیات استخراج مقرون به صرفه و اقتصادی باشد. در معادن پتاس پس از انجام عملیات استخراج زیرزمینی به منظور استخراج باقیمانده ماده معدنی چاله‌هایی در پایین‌ترین نقطه و در مرتفع‌ترین نقطه‌ها حفر شده سپس آب را به درون آنها پمپاژ می‌کنند.


◄ روشهای متداول فرآوری پتاس :
+ واسطه سنگین:

در این روش چگالی محلول اشباع در حد واسط وزن مخصوص پتاس و نمک انتخاب می شود بنابراین پتاس شناور شده اما ناخالصی ها به پایین سقوط می کند. دانه های شناور پتاس پس از شستشو و خشک شدن آماده بارگیری است و دانه هایی که به علت درشتی شناور نشده اند پس از خردایش دوباره سرند شده و به ابتدای مسیر فلوتاسیون بازگردانده می شود.


+ فلوتاسیون:

در مرحله اول مواد غیر قابل حل و شورابه از ذرات ریز ماده معدنی طی فرآیندی به نام آهک زدایی (desliming)جدا می شود. در مرحله دوم, ماده معدنی که سطح ذرات آن با مواد شیمیایی آغشته شده است به همراه شورآبه به داخل سلول های فلوتاسیون پمپ شده و هوا نیز به مخلوط دمیده می شود. ذرات فعال شده پتاس به حباب های هوا می چسبند و به سطح می آیند اما ذرات نمک و ناخالصی ها به کف ظرف سقوط می کنند. پتاس پس از کف زدایی, جدا کردن شورابه همراه و خشک شدن یک محصول استاندارد است.


+ تبلور:

ذرات دانه ریز ماده معدنی که از طریق فلوتاسیون قابل فرآوری نیست توسط شورابه های داغ حل شده و پـس از سه مرحله تبلور مجـدد کریستـال های درشت و خـالص پتاس بدست می آیـد. در معادنـی که به روش انـحلال استـخراج می شـوند, تبلور مهمترین روش فـرآوری است. در این روش درجـه خـلوص کلرید پتـاسیم را می توان به ۹/۹۹ درصد رسانید که در این صورت به آن جوهر پتاس می گویند و در صنایع شیمیایی مصرف می شود.
کانه پتاس با انحلال حرارتی یا فرآوری کننده‌های تبلوری یا شناورسازی پرعیار می شود که می‌تواند با جدایش مواد سنگین همراه باشد. روش جدایش مواد سنگین بر‌ پایه اختلاف کم چگالی سیلویت و لانگبینیت یا هالیت و سیلویت است.
در روش جدایش الکترواستاتیک که می‌تواند جایگزین روش فوق شود، سیلویت گرم شده تا خشک شود و با شارژ الکترواستاتیک آن KCl که بار منفی گرفته است از NaCl با بار مثبت جدا می‌شود.


+ تراکم:

پتاس بدست آمده از طریق فلوتاسیون و آبگیری با استفاده از فشار زیاد متراکم شده و تکه های بدست آمده پس از خردایش توسط سرند دانه بندی می شود.


+ نگهداری و حمل:

برخی از معادن کانادا انبارهایی در اختیار دارند که تا یک میلیون تن پتاس بسته بندی شده را ذخیره می کنند. چنانچه میزان رطوبت پتاس دانه بندی شده از حد استاندارد کمتر باشد تمایل به پودر شدن دارد و اگر میزان رطوبت بیشتر باشد پتاس حالت کیک به خود می گیرد بنابراین رطوبت استاندارد و بسته بندی غیر قابل نفوذ برای حمل ضرورت دارد. حمل تا محل بنادر معمولا ً ریلی است.روشهای متنوعی برای جداسازی پتاس از کانسارهای عمده وجود دارد. روش استحصال بر حسب مشخصات ماده معدنی و نوع محصول مورد نظر تعیین می‌شود. ۵ روش جهت استحصال کلرور پتاسیم از شورابه و سنگ معدن وجود دارد. این روش ها شامل فلوتاسیون، جدایش واسطه سنگین، انحلال و کریستالیزاسیون، فرآیند الکترو استاتیکی و استفاده از حوضچه های تبخیر خورشیدی است.


ناخالصیهای پتاس و ضرورت فرآوری آن

در طبیعت کانی پتاس بادیگر نمکها به صورت درهم رشد می‌کند و علاوه بر آن دارای ناخالصی های رس، هماتیت و … نیز هست. در روش های فرآوری پتاس ضروری است که ذرات کانی پتاس از دیگر مواد به خوبی جدا شود و بتواند به صورت محصول قابل مصرف در آید.
 

Similar threads

بالا