مقاله ها
بازدید : 2284
 

ویژگی ها و نوع مصرف و نحوه اکتشاف و استخراج پتاس

مطالب اجمالی در مورد پتاس که فهرستی از مطالب آنرا در زیر می بینید با کلیک بر روی لینک ادامه مطلب در پایان فهرست بخوانید :

فهرست مطالب :

تاریخچه  

شرایط تشكیل و ژنز پتاس

کانی های پتاس  

انواع كانسارهای پتاس

زمین شناسی و پراكندگی پتاس در ایران

کاربرد های پتاس

روش‌های اكتشاف ، استخراج و فرآوری پتاس

مطالعات اكتشافی

روش‌های عمده استخراج پتاس

روشهای متداول فرآوری پتاس

ناخالصیهای پتاس و ضرورت فرآوری آن

پتاس

تاریخچه:

پتاسیم در سال 1807 توسط Sir Humphry Davy از انگلستان كشف شد كه از پتاس خورنده (KOH) حاصل شده است. این فلز آلكالی (قلیایی) اولین فلزی بود كه به وسیله الكترولیز 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 1860 آمریکا با کاربرد این روش یکی از بزرگترین تولیدکنندگان بود.در سال 1840 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 1857 در آلمان هنگام حفاری شفت در یک معدن نمک اکتشاف شد. اولین ذخایر فرانسه در اوایل سال های 1900 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 كردند. اولین ذخیره سنگی پتاس در سال 1839 میلادی، در ضمن حفاری برای اكتشاف نمك، در استاس فورت آلمان به طور تصادفی كشف شد. تا آن زمان تأمین پتاس از منابع سنگی ناشناخته بود. حفاری در ابتدا به منظور دستیابی به ذخایر نمك كشف شده علاوه بر سدیم دارای پتاسیم و منیزیم نیز بود. در 1859 با استفاده از فرآیند خالص سازی برای جدا كردن كلریدهای سدیم و منیزیم از نمك كشف شده (كارنالیت). پتاس معدنی قابل استفاده شد و برای اولین بار به عنوان كود برای حاصلخیزی محصولات كشاورزی 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 نمك زیر زمینی است كه دارای درجه خلوص بالا، تناژ زیاد كانسنگ و هزینه معدنكاری كمتر و اقتصادی تر است. به علت حلالیت زیاد كانیهای پتاسیم، پتاس، موجود در ذخایر نمكی بهترین نوع برای كودهای است.

در سال 1870 میلادی تهیه پتاس ازمنابع خاكستر جلبكها و خزه های دریایی آغاز شد و تا اوایل قرن نوزدهم میلادی تهیه پتاس ازمنابع خاكستر جلبكها و خزه های دریایی آغاز شد و تا اوایل قرن نوزدهم میلادی میزان تولید آن به حدود 20 هزار تن در سال رسید ولی از 1930 این روش رو به ركود گذاشت به طوری كه اكثر كارگاه های آن تعطیل شد. كربنات پتاسیم اولین كانی صنعتی تهیه شده درامریكا بود و موجب پیشرفت صنایع شیمیایی در اوایل قرن نوزدهم شد. كاربردهای اولیه پتاس در صنایع ساخت شیشه و صابون، رنگرزی، تهیه باروت از شوره و بوده است.

شرایط تشكیل وژنز پتاس

پتاسیم در كانی هایی مانند كارنالیت، پلی هالیت و سیلویت و Langbeinite و در رسوبات و لایه های دریایی و دریاچه ای قدیمی یافت می شوند. علاوه بر كانیهای فوق، دیگر سولفات ها و كلریدهای پتاسیم و منیزیم نیز وجود دارند كه ارزش اقتصادی ندارند و وجود آنها بیشتر به عنوان كانی مزاحم محسوب می شود. این كانیها، ذخیره گسترده ای را در این محیط ها تشكیل می دهند و پتاسیم و نمك های آن كه 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 كه از معادنی چون كالیفرنیا، آلمان و نیو مكزیكو و... استخراج می شوند. از منابع دیگر پتاسیم، اقیانوس ها هستند كه در حال حاضر مقدار حجم آب دریا در مقایسه با سدیم نسبتاً كم است.كانسارهای تبخیری پتاسیم دار در حوضه های درون قاره ای زیر تشكیل می شوند:


الف) حوضه های درون قاره ای نوع خشكی زایی كه بیشتر به دوران اول محدود می شوند.
ب) 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 تشكیل این رسوبات را می وان به دو گروه عمده تقسیم كرد:

الف حوضه های كراتونی كه در اثر حركات خشكی زایی وسیع بوجود آمده اند كه عموما مربوط به دوران پالئوزوئیك هستند مانند حوضه خلیج قره بغاز


ب حوضه های گرابنی كه معمولاً به سیستم های كشش حاشیه قاره ای مربوط است كه در تریاس یابعد از آن بوجود آمده اند مانند فرو افتادگی سرژیپه برزیل حوضه های تبخیری را از نظر وسعت به سه دسته تقسیم كرده اند كه نوع رسوب آنها به عوامل مختلفی از جمله عوامل محیطی، مورفولوژیكی و ژئوشیمیایی بستگی دارد.



1) حوضه های تبخیری بزرگ: خود به دو دسته تقسیم می شوند:


الف رسوبات تبخیری دریایی كه در لاگون ها و خلیج های مناطق حاره مرتبط با محیط دریای آزاد تشكیل می‌شود.


ب رسوبات تبخیری كه در اثر فرسایش و انحلال دوباره مواد تبخیری دریای قبلی به وجود می آیند.


2) حوضه های تبخیری متوسط: این حوضه ها تحت عنوان محیط های خشكی و یا غیر دریایی معروفند. این رسوبات در حوضه های بسته ای كه آبریز منطقه ای هستند بوجود می‌آید و تركیب آبهای ورودی بستگی به تركیب سنگهایی دارد كه درآن مناطق آب زهكشی 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.

الف محیط های دریاچه ای زیر استوایی


ب محیط های دریاچه های قطبی

ج محیطهای سبخاها

د محیط آبهای زیر زمینی

3) رسوابت تبخیری كوچك: این گونه از رسوبات ارزش اقتصادی ندارند و شامل خطرات طبیعی، خلل و فرج و شكستگی سنگها هسند كه املاح درآنها رسوب می‌كند.

مدلهای متفاوتی برای تشكیل تبخیریها درنظر گرفته شده است. مهمترین آنها عبارتند از : مدل Reflux برای حوضه های كه 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 كویر كه رسوبات تبخیری آن ضخامت بسیار بالایی دارند.

» مدل Reflux اولین بار توسط اوسینوس در سال 1888 ارائه شد. نحوه تشكیل رسوبات بدین صورت است كه ابتدا در دهانه حوضه (جایی كه با دریا ارتباط دارد) سد یا مانع نفوذ پذیر تشكیل می‌شود. ارتباط حوضه را با دریا محدود می‌كند. در این صورت سرعت تبخیر بیشتر شده و وزن مخصوص آبهای سطحی با افزایش شوری بالا رفته و آب سنگین تر به سمت كف حوضه جریان می یابد و آبهای سبكتر(با املاح كمتر) به طرق سطح آب و دهانه حوضه بالا می‌آیند بدین ترتیب یك جریان چرخشی در حوضه ایجاد می‌شود.


» نمكهای با حلالیت كمتر (كربناتها و سولفاتها) در نزدیك حوضه سنگهای محلول تر (كلرورها) در قسمت های عمیق تر ایجاد می شوند ( Industial Mineral and Roks، 1994 )


» 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 یكسان است و رسوبات به صورت متقارن تشكیل می‌شود. در اثر تبخیر ابتدا رسوبات كربناته كه حلالیت كمتری دارند در كناره های حوضه تشكیل می‌شود. در مناطق عمیق تر به ترتیب سولفاتها و كلرورها رسوب میكنند. با اینكه گاهی سیلویت با عیار بالا در كناره ها دیده می‌شود ولی معمولاً پتاس در بخش مركزی و عمیقتر حوضه تشكیل میشود.


» مدل فرو نشست : باتوجه به اینكه 5/3 درصد از آب دریا را موادجامد تشكیل می‌دهند، اما ازتبخیر ستونی ازآب به ضخامت 100 متر تنها 2 متر رسوبات تبخیری بوجود می آید و پس به عنوان مثال برای تشكیل رسوبات تبخیری دشت كویر ایران كه ضخامتی بیش از 6000 متر دارد باید عمق حوضه رسوبی هزاران متر باشد كه 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 یك رسوب تبخیری خاص مانند گچ یا نمك با ضخامت بیش از حد معمول تشكیل می‌شود.

کانی های پتاس

كانیهای اصلی و مهم پتاس در زیر مشخص شده است:

سیلویت ( Sylvite) و كارنالیت ( Carnallite)و كائینیت ( Kainite ) ولانگ بینیت ( Langbeinite )وپلی هالیت ( Polyhalite) وSchoenite (picromerite) و Alunite و نیترات پتاسیم و آركانیت و گلاسریت

انواع كانسارهای پتاس :

به طور كلی كانسارهای پتاس در مناطق زیر دیده می‌شود:


» ذخایر نمك سنگی قدیمی


» نمكهای جامد حوضه های نمكی معاصر


» شورابه های طبیعی حوضه ها و كفه های نمكی معاصر


» شورابه های زیر زمینی

كانسارهای پتاسیم دار فانروزوئیك را به دو گروه مشخص تقسیم می‌كنند:

( 1994، Industrial Minerals and Rocks )


الف - كانسارهای غنی از سولفات منیزیم شامل پلی هالیت، هگزاهیدریت، كایرزیت، كارنالیت كائینیت، اپسومیت و بیشوفیت هستند. این كانسارها تنها در دوره های پرمین، میوسن و كواترنری به وجود آمده اند.


ب - كانسارهای فقیر از سولفات منیزیم شامل هالیت، كارنالیت و سیلویت هستند. این كانسار دارای گسترش بیشتری در سطح جهان هستند و در زمان مشخص به وجود نیامده اند. از نظر اقتصادی این كانسار اهمیت بیشتری دارند.

زمین شناسی و پراكندگی كانه در ایران

در ایران تاکنون 7 حوضه تبخیری گزارش شده است که عبارتند از:


1) اندیس نمکی ماهان ، 2) سری نمکی ژوراسیک بالایی ، 3) سری نمکی ائوسن


4) سری نمکی ائوسن الیگوسن ، 5) سری نمکی میوسن _پلیوسن


6) سری نمکی هرمز ، 7) دریاچه ارومیه

شازن در سال 1966 درگزارش خود علاوه بر اندیس ماهان به 6 سری تبخیری در ایران اشاره می‌كند كه از قدیم به جدید عبارتند از :


1) سری نمكی هرمز


2) سری نمكی ژوراسیك بالایی


3) سری نمكی ائوسن


4) سری نمكی ائوسن ائوسن


5) سری نمكی میوسن


6) سری نمكی پلیوسن


کاربرد های پتاس :

پتاس در صنایع مختلفی استفاده می‌شود. اما مهمترین كاربرد آن به عنوان كود شیمیایی در صنایع كشاورزی است. سایر مصارف آن در صنایع غیر كشاورزی مانند تولید صابونت و شوینده ها، رنگ های شیمیایی و داروها، صنایع شیشه و سرامیك، صنایع غذایی، تهیه گل حفاری و هستند كه حجم بسیار كمی از تولید پتاس، در این صنایع مصرف می‌شود. تعداد زیادی از نمك های پتاسیم بسیار مهم هستند و شامل برمید، كربنات، كلرات، كلرید، كرومات، سینید، دی كرومات، هیدروكسید، یدید، نیترات و سولفات پتاسیم می باشند.

روش‌های اكتشاف ، استخراج و فرآوری پتاس :

مطالعات اكتشافی

پتاس از سریهای نمكی 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 كشف شده حدود 98 درصد ذخایر پتاس سنگی در نهشته های تبخیری پالئوزوئیك قرار داشته و حدود 2 درصد در بقیه ادوار شناسایی شده اند. به علت پیچیدگیهای موجود درذخایر تبخیری و انحلال رسوبگذاری مجدد پس از تشكیل استفاده از پارامترهای اكتشافی مجدد می تواند مورد استفاده قرار گیرد.


تعیین مناطق پتانسیل دار : در ایران نهشته های تبخیری سری هرمز، شورابه های كفه های نمكی، پلایاها، دریاچه های لب شور و گنبدهای نمكی 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 نمكی زاگرس

علاوه بر آن حدود 70 پلایا در ایران شناسایی شده كه می توانند به عنوان پتانسیل های اكتشافی مطرح باشند.

تعیین اولویت مناطق اكتشافی : با توجه به اطلاعات ناچیز علمی و مستند در مورد توالیهای تبخیری ایران و عدم بررسی ویژگی های رسوب شناسی، محیط رسوبی و اقلیمی كویرها و نواحی خشك كشور و گسترش توالی های تبخیری و نواحی خشك مستعد نظیر پلایاها، ارائه اولویت های اكتشافی كمی مشكل است. اما به طور كلی می‌توان گنبد های نمكی و سریهای تبخیری میوسن را در ایران به عنوان اولویت اكتشاف پتاس سنگی و كویر بزرگ را برای استحصال پتاس به روش خورشیدی معرفی كرد.



برآورد هزینه اكتشاف و حجم عملیات برای یك ذخیره پتاس :


مرحله اول: شناسایی (محدوده مورد مطالعه 000/60 كیلومتر مربع 4 برگ نقشه ( 25000/1 )


شرح خدمات:


1) بررسی اطلاعات موجود و مدلسازی اولیه با استفاده از تئوریهای اكتشافی


2) مطالعات دفتری شامل بررسی نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی، پراكندگی معادن، بررسی نتایج حفاریهای نفتی و لوگهای ژئوفیزیك (عموما گاما) آنها و نتایج مطالعات دور سنجی

3) بازدید صحرایی مقدماتی از نواحی مستعد معدنی


4) پردازش و تلفیق داده ها به كمك نرم افزارها و تلفیق آن در سیستم GIS

5) گزارش عملیاتی شامل تعیین مناطق دارای پتانسیل و اولویت بندی آنها


6 ) ارائه برنامه پی جویی

مرحله دوم؛ پی جویی (محدوده مورد مطالعه 000/100 كیلومتر مربع (4 برگ نقشه100000/1 )


شرح خدمات


1) ارزیابی مطالعات قبلی


2) تهیه نقشه های زمین شناسی و توپو گرافی (مقیاس 000،100/1(


3) پردازش داده و انتخاب اهداف (Targets)


4) نمونه برداری از شورابه ها (300 نمونه)


5) نمونه برداری سنگی از حفریات، سینه كارهای معادن نمك روباز و زیرزمینی (150 نمونه(


6) كانی شناسی و تجزیه شیمیایی (500 نمونه(


7 )گزارش عملیاتی


8 ) ارائه برنامه اكتشاف

 

مرحله سوم: اكتشاف مقدماتی (محدوده مورد مطالعه 100 كیلومتر مربع(


شرح خدمات


1) ارزیابی مطالعات قبلی


2) تعیین و تأمین امكانات زیر بنایی مورد نیاز


3) تهیه نقشه ها (مقیاس 000،50/1 و 000،2/1(


4) طراحی شبكه حفاری


5) اجرای حفاری اكتشافی (800 متر) استفاده از مواد شیمیایی مناسب در گل حفاری به منظور جلوگیری از انحلال در صورت انجام حفاری مكانیزه )

6) برداشت حفاریها و نمونه برداری


7) آزمایشهای كانی شناسی صنعتی (100 نمونه) و تجزیه شیمایی (300 نمونه)


8) برآورد ذخیره


9) مطالعات فرآوری


10) گزارش عملیاتی


11) ارائه طرح مقدماتی استخراج


12) برنامه اكتشاف

 

مرحله چهارم: اكتشاف تفضیلی (محدوده مورد مطالعه 10 كیلومتر مربع )


شرح خدمات


1) ارزیابی مطالعات قبلی


2) تعیین و تأمین امكانات زیر بنایی مورد نیاز


3) تهیه نقشه ها (مقیاس 10000/1 و 1000/1 )


4) اجرای حفاری اكتشافی (800 متر) استفاده از مواد شیمیایی مناسب در گل حفاری به منظور جلوگیری از انحلال )

5 ) برداشت حفاریها و نمونه برداری


6) آزمایشهای كانی شناسی صنعتی (50 نمونه) و تجزیه شیمیایی (500 نمونه(

7) تهیه مدل سه بعدی كانسار


8) محاسبه و رده بندی ذخیره


9) مطالعات فرآوری نیمه صنعتی

10) مطالعات زیست محیطی


11) مطالعات امكان سنجی


12) بررسی فنی اقتصادی

13) گزارش عملیاتی


14) ارائه طرح مقدماتی استخراج


15) مستند سازی و ثبت اطلاعات

16) 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 كرد ولی از آنجا كه این روش بر اساس معادن با ظرفیت های بالای 52000 تن در روز ارائه شده است لذا در استخراجهای كانیهای صنعتی به خصوص در ایران كه ظرفیت تولید پائین است نمی‌توان از روش مذكور جهت تخمین هزینه ها استفاده كرد. از عوامل مؤثر در سرمایه گذاری، مدت و حجم عملیات عمق و گستردگی ذخیره می‌باشد كه با توجه به عمق و گستردگی كم ذخایر ایران نسبتا كم 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 1934 شروع شد و امروزه انرژی لازم برای تبخیر در این استخرها معادل 7 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 5/1 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.كانسارهای لایه‌ای به روشهای زیر‌زمینی و به صورت اتاق ـ پایه، به ویژه هنگامی كه سیلویت به صورت لایه عادی یا نسبتا تخت قرار گرفته باشد، استخراج می‌شود. كانسارهای سخت‌تر كه دارای كانی لانگنبیت هستند، با طرح‌های ستون و تخته كه بوسیله مته‌های بزرگ، انفجار و ... ایجاد می‌شوند، استخراج می‌شوند. انواع نرم‌تر به روشهای معدن‌كاری زغال‌سنگ با اندكی تغییر شامل حفاری و استوانه‌های چرخان قابل استخراج است. ستون ها در مراحل بعد قابل استخراج هستند.

پهنه‌های معدنی شیب‌دار به‌ صورت كند وآكند در یك دامنه از طاقدیس صورت گرفته بطوری كه پس مانده خشك به دامنه برداشت شده ریخته می‌شوند. لایه‌های پتاس با شیب بیشتر 1>100 متر با ضخامت لایه مناسب، كانی شناسی و ساختار مناسب از روش معدنكاری انحلالی استفاده می‌كنند.

شورابه‌های پتاسیم حاصل از كانسارهای نمكی دریاچه، شوراب‌های زیرزمینی و یا شوراب‌های حاصل از روش معدنكاری انحلالی را به‌صورت انحلال انتخابی و ته‌نشینی سیلویت با استفاده از تبخیر با نور خورشید، كاهش دمای شورابه، یا فرآیندهای مصنوعی چرخه‌ای تبخیر- تبلور جدا می‌كنند.روشهای استخراج متنوعی با توجه به شرایط و موقعیت كانسار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مناطقی كه شیب كانسار كم است از روش اطاق و پایه استفاده می‌شود. این روش اغلب در روسیه و آمریكا به كار گرفته می‌شود. استخراج زیرزمینی در بسیاری از معادن اروپا و نیومكزیكو به روش پرشونده صورت می‌گیرد. تعداد محدودی از معادن توسط روش انحلال كانسار استخراج می‌شوند كه معمولاً برای لایه‌های بسیار عمیق مورد استفاده قرار می‌گیرد روش استخراج جبهه كار طولانی در اروپا به ویژه فرانسه و اسپانیا و كشورهای مشترك المنافع (CIS) متداول است.

یك قاعده مهم و تجربی در استخراج سیلویت این است كه كانه باید دارای حداقل 14 درصد K2O و 2/1 متر ضخامت و با پوششی از نمك به ضخامت 8 متر باشد. این مقدار از اوایل دهه 1930 توسط سازمان زمین‌شناسی آمریكا بر روی ذخایر منطقه كارلسباد به عنوان معیار قرار داده شد. اما در برخی از كشورها مقدار K2O به دلیل ایجاد اشتغال و پیشرفت اقتصادی تا 11 درصد كاهش داده شد. برای آنكه استخراج از یك ذخیره مقرون به صرفه باشد، با توجه به ظرفیت آسیا و عمق كانه، باید برای تولید پتاس تا 20 سال كفایت كند.

از عوامل مهم دیگر نمكهای موجود در ذخیره است. چنانچه میزان نمك در كانسار بیش از اندازه باشد سبب افزایش مراحل تولید و استخراج می‌شود. نمكهای باطله باید دوباره به خط تولید برگشته و بازیافت شود. در حال حاضر عملیات استخراج سیلویت مكانیزه شده است و از ماشین آلات چازنی و تجهیزات حفاری و استفاده می‌شود. این ماشینهای چالزنی در معادن پتاس كانادا می‌توانند 12 تن در دقیقه و گاهی تا 17 تن در دقیقه ماده معدنی استخراج كنند. در معادن عمیق از تجهیزاتی جهت جلوگیری از فروریختن ستون و پایه استفاده می‌شود. در برخی معادن به علت سختی كانه از روش انفجاری برای استخراج پتاس استفاده می‌شود. اگر كانسار لایه‌ای و گسترده نباشد معمولاً از روش استخراج زیرزمینی استفاده می‌شود.استخراج پتاس از شورابه‌ها باید در نظر گرفتن ضخامت ذخیره، كانی‌شناسی 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 می‌كنند.

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 9/99 درصد رسانید که در این صورت به آن جوهر پتاس می گویند و در صنایع شیمیایی مصرف می شود.

كانه پتاس با انحلال حرارتی یا فرآوری كننده‌های تبلوری یا شناورسازی پرعیار می شود كه می‌تواند با جدایش مواد سنگین همراه باشد. روش جدایش مواد سنگین بر‌ پایه اختلاف كم چگالی سیلویت و لانگبینیت یا هالیت و سیلویت است.

در روش جدایش الكترواستاتیك كه می‌تواند جایگزین روش فوق شود، سیلویت گرم شده تا خشك شود و با شارژ الكترواستاتیك آن KCl كه 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 كانسارهای عمده وجود دارد. روش استحصال بر حسب مشخصات ماده معدنی و نوع محصول مورد نظر تعیین می‌شود. 5 روش جهت استحصال كلرور پتاسیم از شورابه و سنگ معدن وجود دارد. این روش ها شامل فلوتاسیون، جدایش واسطه سنگین، انحلال و كریستالیزاسیون، فرآیند الكترو استاتیكی و استفاده از حوضچه های تبخیر خورشیدی است.


ناخالصیهای پتاس و ضرورت فرآوری آن


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


طراحی وب سایتفروشگاه اینترنتیطراحی فروشگاه اینترنتیسیستم مدیریت تعمیر و نگهداریسامانه تعمیر و نگهداری PM سامانه جمع آوری شناسنامه کامپیوتر سیستم جمع آوری شناسنامه کامپیوتر سیستم مدیریت کلان IT طراحی وب سایت آزانس املاک وب سایت مشاورین املاک طراحی پورتال سازمانی سامانه تجمیع پاساژ آنلاین پاساژ مجازی

نام : *

پیغام : *

 
دانشجو کرمان
خیلی مطالب جالب و مفیدی بود ممنون