مقدمه
به دلیل کاربرد زیاد رنگدانه دی اکسید تیتانیم در صنایع رنگ کشور، سالانه مقادیری ارز صرف واردات این ماده می شود. همچنین رشد صنایع هوایی – نظامی ایران به زودی باعث استفاده از فلز تیتانیم خواهد شد. بنابراین با توجه به سیاستهای خودکفایی و عدم وابستگی، فعالیتهای مستمر در مورد اکتشاف کانسارهای تیتانیم دار آغاز گشته و منطقه کهنوج از نقاط امید بخش جهت رفع نیازهای مملکت به این ماده معدنی شناخته شده است.
به این منظور دفتر تحقیقات و پژوهشهای علمی وزارت معادن و فلزات در سال 1367 قراردادی با مؤسسه تحقیقات و کاربرد مواد معدنی ایران منعقد کرد. این قرارداد مشتمل بر سه مرحله جمع آوری اطلاعات در مورد کاربردهای ایلمنیت در صنعت و روشهای آرایش و فرآوری آن، نمونه برداری نمایانگر، آماده سازی و بررسیهای کانی شناسی و خردایش تجزیه سرندی و تعیین درجه آزادی و انجام آزمایشهای مختلف کانه آرائی و ارائه فلوشیت مقدماتی برای کانه آرائی است. این گزارش نتیجه مطالعات مرحله اول است. در این گزارش به دلیل رابطه تنگاتنگ ایلمنیت با دیگر کانیهای تیتانیم، تمام کانیها بررسی و روشهای فرآوری و کاربرد و آمار آنها نیز ارائه شده است.
فهرست مطالب
فصل اول-کانی شناسی تیتانیم
1-1-ایلمنیت 1
1-2-لوکوکسن ، ایلمنیت دگرسان شده 6
1-3-روتیل 7
1-4-آناتاز 11
1-5- بروکسیت 13
1-6- اسفن 14
1-7- برو وسکیت 13
فصل دوم-زمین شناسی کانسار های تیتانیم دار
2-1-کلیات 17
2-2-ذخایر ماگمایی 19
2-3-کانسار های پلاسری تیتانیم 20
2-4- کانسار های ناشی از هوا زدگی 24
2-5-کانسار های رسوبی ـ آتشفشانی 24
2-6- کانسارهای با منشاء دگرگونی 28
فصل سوم- ذخایر احتمالی ایران
3-1-کلیات 29
3-2-کانی سازی در ناحیه ساغند ـ زریگان 29
3-3- کانی سازی تیتانومنیتیت در جنوب سیخورلن 30
3-4-نهشته های ناحیه گیلان 31
3-5-نهشته های ناحیه مازندران 33
3-6-کانسار ایلمنیت کهنوج 34
فصل چهارم-تیتانیوم و ترکیبات آن
4-1-تیتانیم 35
4-2-آلیاژ های تیتانیوم 36
4-3-کاربرد فلز تیتانیم و آلیاژ های تیتانیوم 37
4-4- ترکیبات تیتانیوم و کاربرد آنها 38
4-4-1- ترکیبات هیدروژن دار تیتانیوم 38
4-4-2- ترکیبات بر دار تیتانیوم 39
4-4-3- ترکیبات کربن دار تیتانیوم 39
4-4-4-ترکیبات نیتروژن دار تیتانیوم 39
4-4-5- تیتاناتها 40
4-4-6- ترکیبات هالوژنه تیتانیوم دار 41
4-4-7- ترکیبات دیگر تیتانیوم 42
4-5- تهیه فلز تیتانیوم 42
4-5-1- فرایند یدید 43
4-5-2- فرایند تولید تیاتنیوم الکترولیتی 43
4-5-3- روش کرول 44
4-5-4- فرایند هانتر 44
4-6- بازار جهانی فلز تیتانیوم 45
فصل پنجم- دی اکسید تیتانیوم
5-1-کلیات 50
5-2-دی اکسید تیتانیوم به عنوان رنگدانه 50
5-3-دیگر کاربردهای دی اکسید تیتانیوم 55
5-4-تولید دی اکسید تیتانیوم 58
5-5-فرایند های مختلف تهیه دی اکسید تیانیوم 59
5-5-1- فرایند سولفات 62
5-5-2- فرایند کلرید 65
5-5-3- فرایند فلوئورید 68
5-6- واردات کشور 72
فصل ششم ـ پر عیار سازی ایلمنیت
6-1-کلیات 74
6-2- ذوب در کوره های الکتریکی 74
6-2-1- بازار سرباره غنی از دی اکسید تیتانیوم
6-3- اسید شویی ایمنیت 76
6-3-1- اسید شویی با اسید سولفوریک 76
6-3-2- اسید شویی با اسید هیدرو کلریک 78
6-4- احیاء مستقیم کانسنگ و جدا سازی آهن 78
فصل هفتم ـ روشهای متداول کانه آرایی
7-1- کانسار های اولیه 84
7-2-کانسارهای ثانویه 89
7-2-1- واحد های مرحله اول آرایش 91
7-2-2- مراحل ثانویه 101
7-2-3- واحدهای آرایش بعضی از کانسارهای ماسه ای در دنیا 105
7-3-سابقه بررسی های کانه آرایی کانسنگ کهنوج 112
منابع و ماخذ 116
فهرست اشکال
شکل 1-1: نمایی از تک بلور ایلمنیت 3
شکل 1-2 :کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی ایلمنیت در استاندارد امریکا 5
شکل 1-3: نمایی از تک بلور روتیل 8
شکل 1-4 : کارت مشخصات پراش اشعه ایکس کانی روتیل تهیه شده توسط اداره استاندارد امریکا 10
شکل 1-5 : شکل بلورین آناتاز 11
شکل 1-6 : کارت استاندارد مشخصات آتاناز برای مطالعه پراش اشعه ایکس 12
شکل 1-7: فازها دی سیستم سه گانه FeO-Fe2O3-TiO2 14
شکل 1-8 : بلورهای اسفن 14
شکل 1-9 : بلور پرووسکیت 15
شکل 3-1 : نقشه پی جوییهای اکتشافی کانیهای تیتانیم در سراسر ایران 30
شکل4-1 : نمایی شماتیک از واحد صنعتی تولید فلز تیتانیم در هند 47
شکل 5-1 : روند ظرفیت و تقاضای جهانی دی اکسید تیتانیم طی سالهای 92-1980 59
شکل 5-2 : ماده خام اولیه برای فرایندهای سولفات و کلرید 61
شکل 5-3: مراحل مختلف فرایند سولفات با ماده اولیه ایلمنیت و سرباره غنی از تیتانیم 64
شکل 5-4 : مراحل مختلف فرایند کلرید به طور بسیار مختصر 68
شکل 5-5 : مراحل مختلف فرایند فلوئورید 70
شکل 5-6 : روند و ارزش رنگدانه دی اکسید تیتانیم 73
شکل 6-1: فرایند مورفیورس 80
شکل 6-2 : فرایند ایشی ها را 80
شکل 6-3 : فرایند مورد استفاده در شرکت تیتانیم غرب 81
شکل 7-1 : فلوشیت آرایش معدن تاهاووسد 87
شکل 7-2 : فلوشیت آرایش کانسنگ کانسار تلنس نروژ 88
شکل 7-3: فلوشیست ترکیب میز ها در آرایش اولیه ماسه ها 92
شکل 7-4: فلوشیست ترکیب مارپیچها در آرایش اولیه ماسه ها 93
شکل 7-5: فلوشیست ترکیب ناوهادر آرایش اولیه ماسه ها 94
شکل 7-6: آرایش ستاره ناو یورک در مراحل اول تغلیظ 95
شکلهای 7-7 تا 7-11 : فلوشیستهای متداول کانه آرایی مطرح 100-96
شکل 7-12 : فلوشیت عمومی برای ترکیب جداکننده های الکترواستاتیکی و مغناطیسی 103
شکل 7-13 : فلوشیت مرحله ثانویه آرایش کانسارهای ماسه ای 104
شکل 7-14: فلو شیست واحدهای مربوط به کانسار مانا والاکوریچی 108
شکل 7-15: مراحل جدایش ثقلی مربوط به آرایش کانسنگ کانسار تریل ریج 109
شکل 7-16: بخشهای عمده فر آوری در کانسار ریچارد بی 110
شکل 7-17: فلو شیست مسیر مراحل ثانویه آرایش در کانسار ریچارد بی 110
شکل 7-18: فلو شیست واحدها ی آرایش تر کانسار شرکت روتیل ساحلی 114
شکل7-19: فلو شیست واحد آرایش خشک کانسار شرکت روتیل ساحلی 114
شکل 7-20: فلوشیست روسی جهت کنستانتره نهایی ایلمنیت 119
شکل 7-21 :دیاگرام واحد سنگ شکنی 128
فهرست جداول
جدول 1-1: ترکیب شیمیایی کنسانتره ایلمنیت بعضی کانسارهای دنیا 2
جدول 1-2 : ترکیب شیمیایی کنستانتره لوکوکسن کانسار کیلون 7
جدول 1-3 : ترکیب شیمیایی کنستانتره روتیل 8
جدول 1-4 : ترکیب کانیهای حاوی عنصر تیتانیم 16
جدول 2-1: میانگین درصد وزنی تیتانیم در سنگهای تشکیل دهنده لیتوسفر 17
جدول 2-2: طبقه بندی کانسارهای تیتانیم دار در گزارش اکتشافات تفصیلی منطقه کهنوج 18
جدول 2-3 : طبقه بندی اسمیرنوف 19
جدول 2-4 : کانسارهای ماگمایی تامین کننده کانیهای تیتانیم در دنیا 21
جدول 2-5 : منابع بالقوه کانسارهای ماگمایی تیتانیم 22
جدول 2-6 : کانسارهای پلاسری تأمین کننده کانیهای تیتانیم در دنیا -2625
جدول 2-7 : منابع بالقوه پلاسری تأمین کننده کانیهای تیتانیم در دنیا 27
جدول 4-1 : مشخصات فیزیکی و شیمیایی تیتانیم اسفنجی شکل یا دانه ای 47
جدول 4-2 : تولید جهانی فلز تیتانیم به صورت اسفنج در سالهای 1983-1984 48
جدول 4-3 : قیمت فلز تیتانیم اسفنجی شکل در سالهای 1970 تا 1983 49
جدول 5-1 : مقایسه خواص رنگدانه ها 51
جدول 5-2 : مشخصات رنگدانه های شاخص دی اکسید تیتانیم52
جدول 5-3 : مشخصات رنگدانه ها در صنایع مختلف 55
جدول 5-4 : کاربرد رنگدانه دی اکسید تیتانیم در امریکا ، اروپای غربی و ژاپن 56
جدول 5-5 : آمار مصرف رنگدانه در صنایع مختلف بعضی کشورها بر حسب هزار تن 56
جدول 5-6 : قیمت رنگدانه دی اکسید تیتانیم در سالهای 1983 – 1970 (بر حسب دلار بر کیلوگرم) 57
جدول 5-7 : ظرفیت عمده تولید کنندگان دی اکسید تیتانیم در جهان در سال 1986 60
جدول 5-8 : مواد مورد نیاز جهت تولید یک تن دی اکسید تیتانیم با روش سولفات 62
جدول 5-9 : مواد مورد نیاز برای تولید یک تن دی اکسید تیتانیم با روش کلرید 66
جدول 5-10 : تولید دی اکسید تیتانیم به روشهای مختلف در سال 1983 بر حسب تن 71
جدول 5-11 : آمار واردات سالهای 65- 1352 72
جدول 6-1 : ترکیب شیمیایی با ورودی و خروجی از واحد تولید سرباره سورل 75
جدول 6-2: تولید جهانی سرباره غنی از دی اکسید تیتانیم در سالهای 1984-1978 برحسب تن 77
جدول 6-3: قیمت سرباره غنی از دی اکسید تیتانیم در بازار جهانی بر حسب دلار بر تن 77
جدول 6-4 : قیمت روتیل مصنوعی در سالهای 1980-1984 بر حسب دلار بر تن 83