تحقیق معدن - استخراج مس

اختصاصی از یارا فایل تحقیق معدن - استخراج مس دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:81

فهرست مطالب:

فصل اول – مقدمه
1-1    موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی کانسار مس سونگون
1-2    تاریخچه عملیات اکتشافی در معدن مس سونگون
1-3    میزان ذخیره کانسار مس سونگون
1-2 تاریخچه هیدرومتالورژی
1-2-1- مقایسه بین هیدرومتالورژی و پیرومتالوژی
فصل دوم ـ مروری بر منابع
2-1 تولید مس به روش هیدرومتالورژی
2-2 روش های لیچینگ برای کانه های اکسیدی مس
2-2-1 لیچینگ درجا
2-2-2 لیچینگ توده ای
2-2-3 انحلال انباشته ای
2-2-4 انحلال مخزنی کانه های اکسیده ی مس
2-2-5 انحلال متلاطم کانیهای پر عیار شده اکسیدی
تشریح روش های انحلال
2-3 بازیابی مس از محلول های رقیق انحلال
2-3-1 سمنتاسیون
2-3-2 استخراج از حلال
2-3-3 استفاده از روش استخراج از حلال برای محلولهای قوی حاصل از انحلال
2-4 استخراج الکترولیتی مس
2-4-1 واکنش های استخراج الکترولیتی
2-4-2 ولتاژ سلول و انرژی مصرفی
2-4-3 بازده ی جریان کاتدی ، واکنشهای تداخلی آهن
2-4-4 خلوص کاتد ـ رفتار ناخالصیهای الکترولیت
2-4-5 عملیات استخراج الکترولیتی

منابع

چکیده
کانسارپرفیری مس سونگون در استان آذربایجان شرقی و در 75 کیلومتری شمال غرب شهرستان اهر واقع می باشد. این کانسار با داشتن 7/1 میلیارد تن ذخیره ، از بزرگترین ذخایر مس پرفیری جهان می باشد، در این معدن حدود 5/18 میلیون تن مس اکسیدی با عیار 4/0 درصد مس وجود دارد برای استحصال مس کانسنگ های سولفیدی مس در معدن مس سونگون کارخانه پر عیار سازی در دست احداث است، اما هیچگونه فعالیتی برای استحصال مس از منابع اکسیدی در این معدن انجام نگرفته است. با توجه به اینکه روش استحصال مس از منابع اکسیدی کم عیار، معمولا فروشویی توده ای ، استخراج با حلال و الکترونینگ می باشد، بنابراین مطالعه استحصال مس بروش گفته شده از منابع اکسیدی مس سونگون در این پروژه انجام گرفته است. برای این منظور بعد از نمونه گیری از دامپ اکسیدی پرعیار مس سونگون 3 مرحله تست با بطری غلطان ، لیچینگ ستونی و آزمایش استخراج با حلال انجام گرفت . در آزمایش های انجام گرفته با بطری غلطان تاثیر پارامتر های زمان ، غلظت اسید مصرفی ، درصد جامه و ابعاد ذرات روی بازیابی مس ، آهن و میزان اسید مصرفی توسط ماده معدنی بررسی شد. برای بررسی بیشتر قابلت لیچینگ و انتخاب پارامترهای بهینه فروشویی توده ای در مقیاس آزمایشگاهی هفت تست ستونی بصورت مدار بسته و باز بر روی ماده معدنی با ابعاد ذرات کوچکتر از 4/25 و 7/12 میلیمتر با غلظت های مختلف اسید صورت گرفت. برای بررسی احتمال ایجاد اشکال در عملیات لیچینگ با اندازه ذرات کوچکتر از 4/25 میلیمتر که ابعاد مناسب برای عملیات لیچینگ تشخیص داده شد و تست نفوذ پذیری با ابعاد مذکور انجام گرفت . همچنین تست هایی بر روی PLS بدست آمده از مرحله لیچینگ ستونی با استخراج با حلال انجام گرفت و تعداد مراحل استخراج و شستشو ، سرعت واکنش و جدایش فازها در مرحله استخراج و شستشو بررسی شد. نتایج نهایی نشان داد که با استفاده از روش هیپ لیچینگ می توان بالای 70 درصد مس کانسنگ اکسیدی سونگون را استحصال نمود . بعلاوه با استفاده از حلال آلی LIX989N بالای 90 درصد مس از محلول حاصل از لیچینگ قابل بازیابی است.

1-1-1 موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی کانسار مس سونگون
کانسار مس سونگون در استان آذربایجان شرقی و در مختصات 46 درجه و 43 دقیقه طول و 38 درجه و 43 دقیقه عرض جغرافیایی واقع شده است. این ناحیه در شمال غربی ایران و در همسایگی جمهوری های آذربایجان و ارمنستان قرار دارد. راه اصلی دسترسی به معدن از طریق جاده تبریز ـ ورزقان ـ سونگون میباشد. از این طریق فاصله شهر تبریز (مرکز استان آذربایجان شرقی) تا معدن سونگون حدود 135 کیلومتر می باشد. منطقه سونگون در 32 کیلومتر شمال شهر ورزقان واقع شده و حدود 12 کیلومتر از جاده ورزقان ـ سونگون آسفالته و بقیه شوسه درجه یک می باشد. فاصله معدن سونگون تا شهر اهر از طریق شهر ورزقان حدود 75 کیلومتر بوده و از طریق جاده قدیمی کوهستانی و میان بر این فاصله در حدود 45 کیلومتر می باشد. کانسار مس سونگون حدود 2700 متر از سطح دریا میباشد. دامنه ای که کانسار در آن واقع شده دارای شیبی در حدود 30 الی 40  درجه می باشد.
منطقه دارای آب و هوای سرد تا معتدل و مرطوب می باشد. میزان بارندگی سالیانه در این منطقه بین 300 تا 400 میلی مترو رطوبت هوای منطقه 35 تا 85 درصد گزارش شده است. منطقه بعلت کوهستانی بودن حدود 3 الی4 ماه در سال پوشیده از برف است. درجه حرارت هوای منطقه از 35+ درجه سانتی گراد در تابستان تا 25 درجه سانتی گراد در زمستان متغیر می باشد. شیب توپوگرافی شدید منطقه و نزولات جوی فراوان باعث فرسایش شدید و ایجاد دره های عمیق شده که خود بر شدت عوارض توپوگرافی می افزاید. بعلت وجود آب و هوای مرطوب که تحت تاثیر جریانات جوی ناشی از دریای سیاه می باشد. پوشش گیاهی متنوع منطقه از تراکم شدید برخوردار است.
حوضه آبریز منطقه معدن بطور کلی از دو رودخانه سونگون چای (شرق توده معدنی) و پاخیر چای (شمال توده معدنی) و سرشاخه های آنها تشکیل شده است. این دو رودخانه پس از بهم پیوستن در شمال شرق منطقه معدن به رودخانه ایگلینه چای ریخته و در نهایت به رودخانه ارس می پیوندند.
1-2 تاریخچه عملیات اکتشافی در معدن مس سونگون
فعالیت های معدنی در محدود کانسار سنگون را می توان به دو دوره فعالیت های قدیمی و محدود بهره برداری در حاشیه شرقی و شمال کانسار و دوره فعالیت های اکتشافی بر اساس روش های نوین و سیستماتیک تا زمان حاضر تقسیم نمود. عملیات معدنکاری قدیمی (شدادی) در منطقه سونگون را بوضوح از وجود تونل ها و حفریات معدنی و همچنین آثار کوره هایذئوب و سرباره های آن می توان استنتاج کرد. این آثار فعالیت های معدنی را تا حدود دوره قاجاریه نشان میدهد. در سال های 1290 تا 1320 عملیات بهره برداری منظم تر در منطقه سونگون ادامه داشته و پس از آن از سال 1337 تا 1351 نیز عملیات بهره برداری از سنگ هایپر عیار مس متناوبا انجام گرفته است. پس از این تاریخ عملیات معدنکاری کاملا متوقف گردید. عملیات اکتشافی بر اساس روش های نوین و سیستماتیک اولین بار در سال 1352 و 1353 در این منطقه بصورت اکتشافات ژئوشیمیایی توسط سازمان زمین شناسی کشور انجام گرفته است. برای اولین بار در سال 1356 وجود ذخایر مس از نوع پرفیری و مشابه کانسار سرچشمه توسط یکی از کارشناسان سازمان زمین شناسی اعلام گردید. در سال 1357 اولین نقشه منطقه سونگون در مقیاس 10020000 توسط همین سازمان تهیه و پس از آن در فاصله سالهای 1367 تا 1370 نقشه های زمین شناسی در مقیاس 10010000 و 1005000 تهیه و ارائه گردیده است.
در سال 1370 عملیات اکتشافی ژئوفیزیکی و اکتشافات ژئوشیمیایی تفضیلی در این منطقه انجام گردیده است. حاصل این دو عملیات اکتشافی وجود آنومالی های قوی مس و مولیبدن در منطقه عنوان شده است.
نقشه زمین شناسی کانسار سونگون در مقیاس 1:2000 در سال 1371 تهیه گردیده است. در سال 1373 اکتشافات ژئوشیمیایی با هدف بررسی گسترش کانسار به سمت غرب توسط یکی از متخصصین روسی انجام شده است. از کل منطقه سونگون و حواشی آن تا تقاطع رودخانه ایگلینه چای نقشه توپوگرافی 1:5000 تهیه شده است و اخیرا نیز نقشه توپوگرافی در مقیاس 1:1000 محدوده معدن سونگون به پایان رسیده است. عملیاتی حفر گمانه و مغذه گیری و همچنین حفر تونل های اکتشافی از سال 1368 در توده کانسار سونگون آغاز گردید . از آن زمان تا کنون بیش از 45000 متر حفاری مغذره گیری در قالب بیش از 126 گمانه انجام شده و تعداد 5 دهنه تونل اکتشافی در ماده معدنی بطول 2100 متر حفر شده است. حفر تونل ششم در حال حاضر در حال انجام می باشد. طی سالهای 1370 و 1371 پروژه امکان پذیری مقدماتی (prefeasibility) کانسال سونگون توسط شرکت کانادایی SNC انجام پذیرفته است. عملیات اکتشافات تفضیلی همچنان هم در حال انجام می باشد.
1-1-3 میزان ذخیره کانسار مس سونگون
توده معدنی مس سونگون را به صورت 3 بعدی می توان به شکل یک بیضی گون تصور نمود که دارای قطر بزرگ حدود 1300 متر و قطر کوچک 900 متر می باشد. ذخیره احتمالی ذخیره ممکن و ذخیره قطعی در معدن مس سونگون به ترتیب 370 ، 600 ، 730 میلیون تن می باشد. با توجه به این ارقام ، این توده در حدود 7/1 میلیارد تن ذخیره دارد.
در پیوست () عیار و ذخیره مس برای نواحی مختلف توده معدنی با عیار حد های مختلف آورده شده است. در این محاسبات کف توده معدنی تر از 1600 متر در نظر گرفته شده است. همچنین در پیوست () ذخیره مس سولفیه ی و اکسیدی در پخش ها و ترازهای مختلف با عیار حد 1/0 درصد آورده شده است.
میزان ذخیره مس اکسیدی در این معدن به روش پلی گون تخمین زده شده است ذخیره اکسیدی در این معدن در بخش هایی از زون هوازده فروشست متمرکز شده استکانی های حاصل عنصر مس را در این بخش عمدتا مالاکیت ، آزوریت ، کوپریت ، تنوریت و به مقدار کم سیلیکات مس تشکیل میدهند. در پیوست () میزان ذخیره بخش اکسیدی معدن و عیار مس اکسیدی و مس کل در آن بر اساس شماره حفاری که به روش پلی گون تخمین ذخیره شده آورده شده است. میزان ذخیره اکسیدی در این جدول بر اساس عیارحدی 25/0 درصد مس در فاز اکسیده صورت گرفته است. در کانسار سونگون علاوه بر مس عناصر ارزشمندی چون طلا ، نقره و مولیبون نیز موجود می باشد. میزان طلای موجود در بخش های سوپرژن و هیپوژن با اعمال عیار حد 3/0 درصد مس به ترتیب برای دو زون 59/0 و 5/6 تن می باشد. همچنین میزان نقره در بخش های سوپوژن و هیپوژن با اعمال عیار 3/0 درصد مس به ترتیب برای دو زون 730 و 7900 تن می باشد.
فصل 1- مقدمه
1-2 تاریخچه هیدرومتالورژی
هیدرو به معنای آب و هیدرومتالورژی ، علم و هنر استخراج فلزات از کانه های آنها و از محیط های آبی است در مقایسه نبا پیرومتالوژی که از قدیم علم تولید فلزات بود، هیدرومتالورژی موضوع نسبتا جدیدی است.
بشر از هزاران سال قبل روش ساخت کوره ها و ذوب سنگها برای تولید فلزات را آموخته بود. اما استفاده از آب و محلولهای آبی در فرآوری کانه ها اساسا از زمان کیمیا گران شروع و به دوره ای بر می گردد که بازها و اسیدها شناخته ، کشف و مورد استفاده قرار گرفته .
بعدها در دهه 1940 تحول دیگری به وقوع پیوست ، آنجا که در پروژه مانهاتان در آمریکا و در ارتباط با استخراج اورانیوم برای تهیه بمب اتمی از روشهای مختلف هیدرومتالورژی بهره گرفته شود. از آن زمان به هیدرومتالورژی بطور روز افزون پیشرفته شد و بعضا جانشین بعضی از روشهای پیرومتالوژی گردید.
هیدرومتالورژی ریشه در زمانی دارد که کیمیا گران تمام تلاش خود را در تبدیل فلزات پایه به طلا متمرکز کرده بودند. بعضی از عملیات مزبور شامل فرآیند های تر مانند روش های هیدرومتالورژی بود. به عنوان مثال وقتی کیمیا گری یک قطعه آهنی را در محلول آبی رنگ ویتیریول (vitriol) یعنی سولفات مس فرو می برد بلافاصله آهن توسط لایه ای از مس فلزی پوشانده می شد. این تبدیل ظاهری آهن به مس امروزه با رابطه
 
نشان داده می شود در آنزمان ثمی دانستند که ویتریول آبی حاوی مس میباشد. در قرن شانزدهم استخراج مس به روش تر مورد توجه قرار گرفت. لیچینگ توده ای در ناحیه کوههای هارز در آلمان و در یوتینو اسپانیا اجرا گردید. در این پروژه هاپیریت حاوی کانیهای سولفیدی مس در محیط باز انباشته و در معدن باران و هوا قرار می گرفت تا عمل اکسایش و انحلال آن انجام شود. سیال سولفات مس حاصل سپس درون حوضچه های جمع آوری و با آهن قراضه عمل سانتاسیون انجام و مس را سبب می گردید. فرآیند فوق همان فرایندی است که توسط کیمیاگران شناخته شده و امروزه همچنان در عملیات متالوژی استخراجی مس مورد استفاده قرار می گیرد.
؟؟؟
شکل 1-1 : بنیانگذاران هیدرومتالورژی ، چپ : کار جوزف باید (1904-1847) راست : جان استوارت مک آرتور (1908-1871) {17}
در آغاز قرن بیستم هیدرومتالورژی مس مورد توجه خاصی قرار گرفت. در شیلی سنگ های اکسیدی در مقیاس های بزرگ به وسیله اسید سولفوریک رقیق  و در حضور یون فویک ( ) که به مانند عامل اکسیداسیون عمل می کند به سولفید های مس رقیق تبدیل می شدند و در پایان مس را از محلول لیچ به وسیله قراضه آهن یا از طریق الکترونینگ استخراج می کنند. {2}
بازیابی الکترولیتی مس در سال 1912 در شیلی ابداع و جانشین روش استفاده از آهن قواضه در تر سبب مس از محلول گردید و در طول جنگ جهانی اول (1918-1914) تقاضای زیادی برای فلز روی جهت تولید فشنگ های برنزی بوجود آمد. {2} در دهه 1960 مواد کم اثری که در استخراج مس نقش بازی می کردند. به وسیله میکرومکانیزم های که به صورت همه جانبه در فرایند لیچینگ کاربرد داشته شناخته شد و به نقش باکتری ها در لیچینگ پی بردند.
در دهه 1960 استفاده وسیعی از لیچینگ توده ای و در جا برای استخراج مس از مواد کم عیار شده همزمان کاربرد لیچینگ فشاری برای استخراج حلالی و حلالهای آلی خصوصا اکسید ها برای استخراج مس از محلول شناخته شد.