علم سرامیک

در منطقه ساوه رسوباتى از دوره ائوسن وجود دارد که در اثر نفوذ توده هاى آذرين در فلدسپاتهاى اين رسوبات پديده کائولينيزاسيون صورت گرفته، در بعضى از جاها که پديده کائولينيزاسيون بهتر صورت گرفته کانسار از کيفيت بهترى برخوردار است و در جاهاى ديگر به علت کامل نبودن پديده کائولينيزاسيون کانسار حالت فلدسپاتى خود را حفظ نموده و از کيفيت مناسب براى استفاده در صنايع مطرح برخوردار نمى باشد. عمده ترين مشکل اين کانسارها وجود ناخالصيهاى سيليس و آهن مى باشد زيرا سيليس به صورت کوارتز در صورتى که همراه ماده معدنى باشد استهلاک کارخانجات را به دليل ايجاد سايندگى بالا مى برد و آهن هم درخشندگى کائولن را پائين مى آورد.

 

تهيه مقاطع نازک و مطالعات ميکروسکپى به منظور شناسايى کانيهاى موجود در ماده معدنى و نحوه درگيرى آنها و انجام آناليز XRF  به منظور شناسايى ترکيبات شيميايى موجود در نمونه هاى معادن، صورت گرفت. نتايج مطالعات ميکروسکپى نشان مى دهد که در نمونه هاى معدن کبودکمر، مقدار کمى فلدسپات آلتره نشده، کانيهاى ايليت و کائولينيت و کانيهاى تيتانيم به صورت لانه زنبورى و همراه کانيهاى رسى ملاحظه مى گردد. مهمترين کانيهاى آهندار موجود در نمونه هاى اين معدن گوتيت و هماتيت و از فازهاى سيليکاته تريديميت و کوارتز به صورت آزاد رؤيت مى گردد. کانيهاى کوارتز و تريديميت درشت بوده و به واسطه درگيرى کم و سختى بالا امکان جدايش آنها راحت به نظر مى رسد. کانيهاى تيتانيم بسيار دانه ريز بى شکلى نيز در نمونه ديده شده اند و در مورد نمونه هاى معدن قناق، دياکيت و ناکريت مهمترين کانيهاى رسى، کربناتها به صورت جزئى درشت و مستقل و از کانيهاى کدر، هماتيت و گوتيت با بافت کنکرسيونى قابل تشخيص است و به منظور شناسايى 7 اکسيد اصلى نمونه هاى معرف هر معدن آناليزهاى XRF  صورت گرفت که نتايج ميانگين اين آناليزها در جدول 1 آورده شده است.

با بررسى جدول 1 نتايج زير گرفته مى شود:

 

ميزان سيليس نمونه هاى هر دو معدن بالا بوده ( معدن کبودکمر78/65 و معدن قناق 13/71) که نشان دهنده وجود کوارتز آزاد در مواد معدنى نمونه ها است که بايستى جدا شود.

 

ميزان Al₂O₃ نمونه هاى هر دو معدن کم بوده (معدن کبودکمر 67/18 و معدن قناق 21/15 درصــد مى باشد) که نشان دهنده پائين بودن عيار نمونه هاى هر دو معدن مى باشد و عدم کاربرد مستقيم نمونه هاى هر دو معدن در صنايع مطرح را مى رساند.

 

حد مناسب ميزان Fe₂O₃ در صنايع 5/0 درصد است. ميزان Fe₂O₃ نمونه هاى معادن کبودکمر و قناق بيشتر از ميزان مناسب بوده (براى نمونه هاى معدن کبودکمر 38/3 درصد و براى نمونه هاى معدن قناق 5/2 درصد مى باشد) که نياز به فرآورى با هدف کاهش ميزان آهن نمونه ها را ثابت مى کند.

 

حد مجاز TiO₂ براى صنايع گوناگون 05/0 درصد است با بررسى جدول شمارة 1 مى توان به بالا بودن ميزان TiO₂ نمونه هاى هر دو معدن نسبت به حالت مناسب پى برد. در مورد معدن قناق اين ميزان 54/0 درصد است ولى براى معدن کبودکمر اين ميزان 292/1 درصد است که بايستى با استفاده از روش مناسب فرآورى اين ميزان کاهش يابد. البته با توجه به بالا بودن ارزش تيتانيم بازيابى تيتانيم علاوه بر کم کردن ناخالصيهاى کائولن مى تواند از نظر اقتصادى مقرون به صرفه باشد.

 

به خاطر خاصيت سايندگى که کوارتز موجود در کائولن براى کارخانجات ايجاد مى کند استهلاک کارخانجاتى که از کائولن به عنوان مادة خام اوليه استفاده مى کنند بالا مى رود، لذا در اولين گام براى فرآورى اين کانسارها بايستى ابتدا کوارتز آزاد موجود در مادة معدنى گرفته شود، با توجه به قابليت هاى خردايش مختلف کانيهاى کائولن، فلدسپات و کوارتز در صورتى که مادة معدنى حاوى اين سه کانى را مورد عمل خردايش قرار دهيم کوارتز از ابعاد درشت ترى نسبت به کائولن و فلدسپات برخوردار خواهد بود.لذا با عمل جدايش ابعادى مى توان کوارتز را از کائولن و فلدسپات جدا نمود. نتايج XRF محصول زير 37 ميکرون در مقايسه با خوراک اوليه در جدول 2 آورده شده، با بررسى جدول شمارة 2 نتايج زير گرفته مى شود.

 

در نمونه هاى هر دو معدن تغييرات فاحشى صورت گرفته، مقدار سيليس در نمونه هاى هر دو معدن در بخش زير 37 ميکرون نسبت به خوراک اوليه کاهش قابل توجهى نموده است. به گونه اى که در مورد نمونه هاى معدن کبودکمر مقدار سيليس 5/5 درصد و در مـــــورد نمونه هاى معدن قناق 18 درصد کاهش مقدار سيليس قابل مشاهده است.

 

با کاهش مقدار سيليس مقدار Al₂O₃ براى هر دو معدن افزايش چشمگيرى داشته است. اين مقدار افزايش براى نمونه هاى معدن کبود کمر1/2 درصد و براى نمونه هاى معدن قناق 4/11 درصد مى باشد.

 

به خاطر ريزدانه بودن کانيهاى آهندار در مواد معدنى در بخش زير 37 ميکرون نمونه هاى هر دو معدن افزايش ميزان اکسيد آهن مشاهده مى شود. اين افزايش در مورد نمونه هاى معدن کبودکمر مقدار 1 درصد و در مورد معدن قناق 2/0 درصد مى باشد.

 

ميزان K₂O در مورد نمونه هاى هر دو معدن افزايش داشته، اين ميزان افزايش براى نمونه هاى معدن کبودکمر به ميزان 3/0 درصد و در مورد نمونه هاى معدن قناق 7/1 درصد مى باشد.

 

ميزان TiO₂ در مورد نمونه هاى هر دو معدن افزايش قابل ملاحظه اى داشته است. اين ميزان افزايش براى نمونه هاى معدن کبودکمر 2/0 درصد و براى نمونه هاى معدن قناق 1/0 درصد مى باشد.

 

همانگونه که در بخش مينرالوژى گفته شد ميزان Fe₂O₃  نمونه هاى هر دو معدن بالاتر از حالت مجاز است. با توجه به جنس کانيهاى کدر آهنى (عمدتاً هماتيت و گوتيت) از جمله روشهاى فرآورى با هدف کاهش Fe₂O₃ روش مغناطيسى شدت بالاى تر(Jones) مى باشد.

پروسه انجام شده بر روى نمونه ها به شرح زير مى باشد:

1- خردايش نمونه ها توسط سنگ شکنهاى فکى، استوانه اى و آسياب ميله اى

2- کنترل خردايش با سرند 74 ميکرون

3- خردايش مجدد بخش باقيمانده

4- تهيه پالپ مناسب براى انجام تست

براى نمونه هاى معدن قناق از شدت ميدان 17300 گوس و براى نمونه هاى معدن کبودکمر 16400 گوس در نظر گرفته شد. پس از انجام تستهاى مغناطيسى شدت بالا محصولات نهايى فيلتر و به کمک آون خشک شده و پس از توزين جهت حذف آثار زيان بار ابعاد در نتايج    XRF توسط پولورايزر آگاتى پودر گرديده و نهايتاً آناليز XRF بر روى نمونه ها صورت گرفت. نتايج مقايسه نهايى XRF محصولات غير مغناطيسى با خوراک اوليه در جدول 3 نشان داده شده که نتايج زير از آن گرفته مى شود:

تستهاى مغناطيسى شدت بالا بر روى نمونه هاى تمامى معادن تآثير مثبت گذاشته و مقدار آهن نمونه هاى محصول غير مغناطيسى در مقايسه با خوراک اوليه کاهش يافته است. اين ميزان کاهش در مورد نمونه هاى معدن کبودکمر 75/0 درصد و در مورد نمونه هاى معدن قناق 32/0 درصد است.

ميزان اکسيدهاى آهن موجود در نمونه ها کاهش اساسى نداشته است. نظر به اينکه تستهاى مغناطيسى شدت بالا به دليل شرايط آزمايشگاهى در محدوده دانه بندى زير 74 ميکرون انجام شده است، مى توان در کنار خواص مغناطيسى کانيها به ريز دانه بودن اکسيدهاى آهن و در نتيجه قفل شدگى آنها به عنوان عوامل اصلى عدم موفقيت جدايش مغناطيسى نام برد.

 

 

با توجه به مواردى که ذکر شد مى توان نتايج زير را گرفت:

1- کيفيت کائولن معادن کبودکمر و قناق به خاطر وجود اکسيدهاى آهن و کوارتز آزاد پائين مى باشد، به گونه اى که قابليت استفاده در صنايع مطرح  را ندارند.

2- نتايج جدايش ابعادى نشان مى دهد که در صورتيکه مادة معدنى اين معادن تا ابعاد کمتر از 37 ميکرون آسياب شوند و تحت يک جدايش ابعادى با حد جدايش ابعادى 37 ميکرون قرار دهيم فراکسيون زير 37 ميکرون از کيفيت بالاترى نسبت به خوراک اوليه برخوردار خواهد بود.

3- نتايج تستهاى مغناطيسى شدت بالا نشان مى دهد که به خاطر درگيرى شديد کانيهاى آهندار (گوتيت و هماتيت) با کانيهاى رسى و آهکى، کيفيت کائولن آرايش يافته نسبت به خوراک اوليه تغيير زيادى پيدا نکرده است، لذا به منظور حذف آهن موجود در نمونه ها بايستى مطالعات بيشتر در خصوص امکان سنجى روشهاى فلوتاسيون يا ليچينگ و يا روشهاى مدرن مغناطيسى شدت بالا صورت پذيرد.

 

از زحمات  آقايان مهندس ايرج موفق و مهندس على مهدوى،  رياست و معاونت محترم سازمان صنايع و معادن استان مرکزى که همکاريهاى لازم را با اينجانب مبذول داشته اند تشکر نمايم، همچنين از آقاى مهندس احمد اکبرى که مرا در تهيه اين مقاله يارى رسانده اندکمال تشکر را دارم. 

 

از جمله ناخالصيهاى موجود در کانسارهاى کائولن معادن کبودکمر و قناق، کوارتز و کانيهاى آهنى مى باشد. از روشهاى عمده جداسازى کوارتز از کائولن جدايش ابعادى و به منظور جدايش کانيهاى آهندار از کائولن از روشهاى فلوتاسيون، ليچينگ و مغناطيسى شدت بالا استفاده مى برند. در اين مقاله به بررسى روشهاى جدايش ابعادى و تستهاى مغناطيسى شدت بالا که بر روى نمونه هاى دو معدن قناق و کبودکمر صورت گرفته پرداخته مى شود.

Mineral processing of Kaboodkamar and Ghonagh  kaolin mines by use Grain size distribution analysis and intensity magnetic separation

Ali Reza Payamani, master enganeer of mine (SHAHID BAHONAR OF KERMAN University ,1381), M&I organization of MARKAZI Province

 

There are some impurities such as quartz and iron minerals in Kaboodkamar and Ghonagh kaolin mines. Grain size distribution analysis  is a principle method for removing quartz of  kaolin, and for removing of  iron minerals applied flotation, leaching and high intensity magnetic separation methods. In this paper grain size distribution analysis and high intensity magnetic separation methods applied on samples of Kaboodkamar and Ghonagh mines,  investigated.