تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی

تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی

بطور کلی منشأ مواد معدنی را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد.
منشأ ماگمایی
ذخایری نظیر کرومیت ، پلاتین ، نیکل ، کبالت و الماس همراه سنگهای اولترامانیکی و ذخایر مس پورفیری و مولیبدن پورفیری همراه سنگهای اسیدی و حد واسط یافت می‌شوند. بنابراین ترکیب شیمیایی ماگما نوع مواد معدنی را کنترل می‌کند. نوع ذخایر ماگمایی تابع عمق و مسیری است که ماگما طی می‌کند. مثلا ماگمایی که از لایه گوشته زمین سرچشمه می‌گیرد، ذخایر کروم ، نیکل، پلاتین را به همراه داشته باشد و ماگمایی که حاصل پوسته قاره‌ها است قلع ، تنگستن ، اورانیوم ، فلوئور و غیره را همراه خواهدداشت.
منشأ رسوبی
ذخایر گچ ، نمک ، زغال سنگ و آهن لایه‌ای
منشأ دگرگونی
ذخایر کرندوم ، گارنت ، آندالوزیت ، سیلیمانیت و غیره را نام برد.
منشأ گرمایی
ذخایری که در رابطه با محلولهای گرمایی تشکیل می‌شوند ذخایر سرب ، روی ، مس ، جیوه ، طلا ، نقره و … است. سنگهای مسیر چرخه آب نوع کانسار گرمابی را کنترل می‌کند سنگهای ولکانیکی اسیدی امکان تشکیل ذخایر نوع طلا ، نقره ، اورانیوم ، سرب ، روی ، … و در سنگهای اولترامافیکی امکان وجود ذخایر گرمابی نوع تیزیت و هونتیت و در سنگهای غنی از سیلیس امکان تشکیل رگه‌های کوارتز را می‌توان داشت.

تاریخچه روی
روي در اغلب كارهاي هنري برنزي مربوط به 5000 سال پيش يافت شده و براي مدت 2000 سال به عنوان يكي از اجزاء آلياژ برنج در اروپا و آسيا مصرف مي‌شده است. چند اثر هنري كه سن كانه‌ها به 5000 سال پيش از ميلاد مسيح بر مي‌گردد، در اروپا يافت شده است. حدود 200 سال پيش از ميلاد مسيح، رومي‌ها كه تبحر چشمگيري در ساختن آلياژهاي روي داشتند، از اين فلز و آلياژهاي آن سكه مي‌زدند . بنظر مي‌رسد كه روي در سال 1000 بعد از ميلاد در ناحيه زوار (Zawar) هند ذوب و بر اساس شواهد باستان شناسي در قرن چهاردهم در مقياس وسيعي توليد مي‌شده است. در طي قرون 17 و 18 شمش روي (Slab Zinc) از آسيا به بازارهاي اروپا وارد و با نام روي لحيم كاري يا اسپاتير (Speiter) فروخته شده است. تكنولوژي ذوب روي در حدود سال 1730 از چين به اروپا برده شد و در سال‌هاي دهه 50-1740 يك كارخانه ذوب روي در انگليس بر پا شد. تأسيسات عظيم ذوب روي در اوايل قرن نوزدهم شكل گرفت.

تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی
در اوايل قرن بيستم با توسعه يافتن تكنيك شناورسازي، بازيابي روي از سنگ‌هاي معدني پيچيده نيز ميسر شد و كنسانتره‌هايي با عيار بالا توليد گرديد. در قديم دانشمندان اسلامي روي را قدميا، قليميا و كادمي و ايرانيان آن را«روح توتيا» ناميده‌اند. در ايران نيز روي از عهد باستان بكار برده مي‌شده و در بعضي از مفرغ‌هاي بدست آمده از آثار باستاني وجود دارد، از قرار معلوم در دوره ساسانيان برنج در ايران ساخته مي‌شده كه به آن پرنگ مي‌گفتند. كلمه روي بعد از اسلام ابتدا به مس و سپس به آلياژ مس و قلع يعني مفرغ گفته مي‌شد و بعضي اوقات هم قلع را روي مي‌ناميده‌اند و گاهي هم نام آلياژ مس و قلع را اسپيد روي گفته‌اند.
در سال 1720 در انگلستان ، احتمالا ًبر اساس دانش بدست آمده از روشهاي استفاده شده در آسياي شرقي ، براي نخستين بار روي در مقياس وسيع صنعتي توليد شد و champion جهت توليد روي سازگار با توليد برنج از طريق تصعير، فرايندي ابداع نمود که بر اساس اين فرايند، نخستين فعاليتهاي ذوب روي، در 1743 در بريستول، با ظرفيت بيشتر از 200 تن روي در سال بنا نهاده شد .
صنعت روي انگلستان در بريستول و سوان سي (Swansea) متمركز است . اطلاعات آماري در مورد توليد روي دنيا از سال 1871 موجود است . در اين زمان توليد كل برابر 121000 تن در سال بود كه 58000 تن آن در آلمان و 45000 تن در بلژيك توليد مي شد . توليد كل در آغاز قرن بيستم برابر 472000 تن و در سال 1913 برابر 106 ميليون تن در سال بود .
کاربردهای فلز روی
روی در صنعت ساختمان
روي در ساخت سيمان، دندانسازي، ساخت كبريت، كف‌سازي، ظروف سفالين، لوازم لاستيكي، اتومبيل سازي، لوازم آشپزخانه، روکش فولاد (گالوانيزه کردن)، تهيه آلياژهاي برنز و برنج، لحيم کاري، قوطي هاي خمير دندان، چسب فلز ماشين‌تحرير، نقره آلماني و… است.از اکسيد و سولفور روي به عنوان ماده رنگي سفيد در رنگ سازي و تهيه پلاستيک، از سولفات روي در رنگرزي و ساخت چسب و از کلرور روي در لحيم کاري و جلوگيري از فساد چوب استفاده مي شود. پائين بودن نقطه ذوب اين فلز كه شكل‌پذيري در ريخته‌گري را آسان مي‌كند. روي تا اواسط قرن 18 مصرف چنداني نداشت، اما امروزه روي پس از فولاد، آلومينيوم و مس در رده چهارم مصرف قرار دارد. روي در گالوانيزاسيون جهت جلوگيري از خوردگي استفاده زيادي دارد.
يك چهارم روي نيز در ساخت آلياژهاي برنج و برنز و… استفاده مي‌شود. از آندهاي روي جهت جلوگيري از خوردگي بدنه كشتي‌ها، سكوهاي حفاري و خطوط لوله زير آب استفاده مي‌شود.
چنانچه روي براي ساخت صفحات روي يا برنج بكار رود، اندازه آلومينيوم آن نبايد از 005/0 درصد فراتر رود. مقدار قلع در نوع عيار بالاي روي نبايد از 001/0 درصد فراتر باشد. مقدار آلومينيم در نوع PW نبايد از 05/0 درصد فراتر باشد. فعاليت شديد الكتروشيميايي، باعث جلوگيري از خوردگي كاتديك در فرآورده‌هاي آهن و فولادي مي‌شود. آميختگي روي با مس و تشكيل آلياژ برنج كه اين آلياژ داراي ويژگي‌هايي مانند قابليت استفاده در درجه حرارت‌هاي پايين، محافظت در برابر خوردگي و پرداخت زيبا است.

تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی
دو عيار ديگر براي فلز روي به منظور مصارف گالوانيزه كردن مورد قبول واقع شده است. يكي به نام عيار گالوانيزه كردن پيوسته (Continuous Galvanizing Grade) كه تا 35% سرب و مقداري آلومينيم دارد. و ديگري به نام عيار كنترل شده سرب (Controlled Lead Grade) كه كمتر از 18% سرب دارد و به‌دور از آلومينيم است.
قالب‌هاي گوناگون (از نظر شكل و اندازه) روي تجاري (Commercial Zinc Cast) را به نام شمش روي (Slab Zinc) مي‌نامند كه وزن آن بطور معمول 35 كيلوگرم است ولي ممكن است تا 907 كيلوگرم هم برسد. هر قالب روي را با حك كردن عيار و نام توليد كننده آن مشخص مي‌كنند.
از ديدگاه تاريخي روي پرايك وسترن(Prime Western) نخستين نوع مشخص شده بوده و براي گالوانيزه كردن روش هات‌ديپ(hot-dip) مصرف مي‌شده است. از زماني كه قالب‌ريزي دقيق قضاوت پيچيده بوسيله آلياژهاي با درصد آلومينيم كم آغاز شد از روي عيار بالا و سپس از روي عيار بالاي مخصوص استفاده شد.
غبار روي(Zinc dust) كه در رنگسازي به كار مي‌رود ‌از طريق تقطير بدست مي‌آيد. اندازه ذرات آن را با ميزان تقطير و تغليظ كنترل مي‌كنند. غبار روي با عيار استاندارد داراي 95 تا 97 درصد فلز و بقيه به صورت اكسيد است.
مواردي كه محتويات فلزي كمتري دارند براي رنگسازي مناسب نيست ولي براي صنايع شيميايي مناسب هست. ايجاد ذرات غبار روي استاندارد بين 7 تا 9 ميكرومتر است. چنانچه اندازه ذرات آن 5/4 تا 7 ميكرومتر باشد آن را بسيار ريز دانه (Super Fine)، و اگر ابعاد ذرات 5/2 تا 5/4 ميكرومتر باشد آن را فوق ريزدانه (ultra fine) مي‌ناميم.
پودر روي با اسپري كردن يك جريان مذاب فلزي و با استفاده از جريان فشار قوي هوا يا گازهاي ديگر توليد مي‌شود. اين ذرات كه به گونه‌اي محسوس بزرگ‌تر از ذرات غبار روي حاصل از تقطير هستند. بيش از مصرف دانه‌بندي مي‌شوند. پودر روي به صورت كروي و با استفاده از اسيد استئاريك (Stearic) كه مانع از تشكيل ايگنمبريت (agglomerate) مي‌شود بدست مي‌آيد.
•روي به صورت بخشي از مخازن باتريها، در قالب‌هاي ريخته‌گري و صنعت اتومبيل‌سازي به كار مي‌رود.
• اكسيد روي به عنوان يك رنگدانه سفيد در رنگ آبي (اقيانوس‌ها)و انواع نقاشي استفاده مي‌شود.
•كلريد روي به عنوان يك ضدبو(اسپري بدن) و به عنوان ماده نگهدارنده چوب استفاده مي‌شود.
•سولفيد روي در رنگدانه‌هاي نورتاب براي ساخت عقربه‌هاي ساعت و اشياء ديگري كه در تاريكي بدرخشند،‌ استفاده مي‌شود.
•متيل روي [Zn(CH3)2] در سنتز مواد آلي استفاده مي‌شود.
•محلول‌ها (لوسيون)‌ هايي كه از كالامين ساخته مي‌شود، مخلوطي از كربنات‌ها و سيليكاتهاي روي Silicate و
Zn-Hydroxyl- Carbon است که در درمان جوش‌هاي پوستي كاربرد دارد.

تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی
دو ويژگي روي در ارتباط مستقيم با كاربردهاي اين عنصر است:
1-پتانسيل الكترودي استاندارد اين عنصر بسيار مثبت تر از مواد سازنده آهن است. بنابراين پوشش روي در فولادي، حفاظ خوبي در مقابل خوردگي فراهم مي كند.
2-روي داراي دماي ذوب نسبتاً پايين است كه منجر به استفاده از روي در ريخته گري تحت فشارتركيبات پيچيده مي گردد.
صنايع ساختماني
روي در كارهاي عمراني و ساختماني نيز مورد مصرف قرار ميگيرد. اگرچه روي داراي مقاومت بالايي است، بدليل مقاومت خزشي بسيار پايين آن براي مدتها بعنوان مواد ساختماني استفاده نمي شد.

آلياژهاي با روي
كم با اساس Zn-Ti-Cu كه داراي چكش خواري بسيار خوب و مقاومت خزشي بالاست، از 40 سال قبل توسعه يافته است. اين مواد را مي توان جهت توليد صفحات يا ورقهاي روي، نورد داد. از اين صفحات مي توان در توليد وسايل زهكشي سقف و يا در پوشش ساختمانها استفاده نمود.
ماده شيميايي :
مواد شيميايي با بنيان روي شامل غبار روي 12 تا 15 درصد مصرف روي جهان را در اختيار دارد. اكسيد روي بطور كمي مهمترين محصول شيميايي بابنيان روي مي باشد.
غبار روي سولفات روي و كلريدروي، از نظر اهميت و كميت در رده هاي بعدي قرار دارند. ساير تركيبات روي داراي اهميت فرعي مي باشند. سالهاست كه مصرف جهاني اكسيد و غبار روي ثابت مانده است، اگرچه تقاضا جهت سولفات روي و كلريد روي در حال افزايش است. سرعت رشد مصرف تيوكربنات روي و استيرات روي بر توليد ساينده ها (بزرگترين مصرف اين تركيبات) منطبق است. اكسيد روي كه داراي بيشترين تقاضاست را مي توان با فرايندهاي متنوعي توليد نمود. خلوص و كيفيت اكسيد روي به روش توليد آن بستگي دارد. اكسيد روي با خلوص بالا بصورت پودر در اتاقهاي رسوب، در جايي كه ذرات با اندازه هاي مختلف از هم جدا مي گردند، جمع مي شود. اين ماده عموماً بعنوان روي سفيد شناخته مي شود. در فرايند مستقيم ( يا فرايند آمريكايي) ماده خام استفاده شده، كانه روي يا محصولات جانبي روي بوده كه همواره حاوي سرب مي باشد. يك ماده كربن دار را با ماده خام حرارت مي دهند كه در نتيجه احياء، روي به صورت بخار احيا مي شود. اين ماده در هوا اكسيد شده و به ذرات با اندازه مختلف تقسيم مي شود.
ماده اوليه جهت فرايندهاي شيميايي مرطوب محلولهاي خلوص يافته روي است. كربنات يا هيدروكسيد روي، ته نشين شده و سپس فيلتر شده شسته، خشك و در دماي 800 درجه سانتي گراد بصورت پودر در مي آيد.
انواع متنوع اكسيد روي بعنوان محصول واسطه در توليد ساير مواد شيميايي استفاده مي شود. اكسيد روي ته نشين شده كه داراي خواص رنگريزه اي نمي باشد و درجه هاي ويژه مانند اكسيدهاي روي ظريف كه در كاغذهاي فتوكپي كاربرد دارد.
مهمترين كاربرد اكسيد روي در صنعت ساينده هاست، كه در اين صنعت بعنوان فعال ساز سخت كننده و برخي اوقات بعنوان فيلتر استفاده مي شود.
اكسيد روي به عنوان رنگريزه در رنگهاي لاتكس محلول كاربرد فراواني دارد. كاربرد اين ماده در كشاورزي بعنوان افزاينده باروركننده جهت جبران كمبود روي خاك از اهميت كمتري برخوردار است. اكسيد روي جزئي از فرمولاسيون در صنعت شيشه، لعاب كاري و سراميك مي باشد. اين ماده بر روي نقطه ذوب، خواص نوري و الاستيك و همچنين رنگ و جلاي شيشه ها تاثير مي گذارد. اكسيد روي يكي از تشكيل دهنده هاي پودر صورت، رژلب و كرم هاي است كه در صنعت لوازم آرايشي كاربرد دارد مي باشد.

تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی
اين ماده همچنين بعنوان افزاينده به روغن، چسب، عاملهاي خشك كننده، عاملهاي غير شفاف ساز و بعنوان كاتاليزور در سنتز متانول كاربرد دارد.
غبار روي در فرايندي مشابه فرايند توليد اكسيد روي، اما در جو احيا كننده، توليد مي شود. غبار روي دو درجه دارد :
غبار روي رنگريزه اي و غبار روي جهت مصارف شيميايي. غبار روي بعنوان رنگريزه در رنگها و پوشش هاي ضد خوردگي كه سطح غير قابل نفوذي را تشكيل مي دهند استفاده مي شود. عملكرد محيط منجر به تشكيل كربنات روي و تركيبات روي بازي بين ذرات روي شده و اين اثر را شدت مي بخشد. اين پوششها همچنين حفاظت كاتدي را ايجاد مي كند كه بخصوص در نقاطي كه لايه پوششي آسيب ديده مفيد است.

آلياژها :
روي در دماي بالاتر از دماي اتاق تبلور مجدد مي يابد و مقاومت خزشي پايين دارد. بنابراين، اين عنصر تنها بعنوان ماده سازنده هنگام آلياژ كاري مناسب است. عناصر آلياژي، بيشتر Al، Cu، Mg منجر به كوچك شدن دانه ها، تشكيل بلورهاي مختلط يا سخت شدگي رسوب شده و بدين طريق خواص مكانيكي فلز، توسعه مي يابد.
روي در تهيه آلياژهاي برنج، نقره، نيكل استفاده مي‌شود. روي در قالب‌هاي ريخته‌گري و صنعت اتومبيل‌سازي نيز به كار مي‌رود.
گالوانيزه كردن فولاد :
فلز روي در گالوانيزه كردن فرآورده‌هاي فولادي بكار مي‌رود و باعث جلوگيري از خوردگي فولاد مي‌شود. بخش بزرگ اين فرآورده‌ها در گالوانيزه كردن فولاد، ورق‌هاي پوشش بام‌ها، مخازن ذخيره، حصار کاربرد دارد.
ورق‌هاي گالوانيزه به صورت كانال‌هاي هوا در سيستم‌هاي تهويه مطبوع و هواكش‌ها و سيستم‌هاي حرارتي نيز كاربرد دارند.
پوشش روي از طريق مكانيسم زير فولاد را در مقابل خوردگي توسط هوا محافظت مي كند :
•اثر دي اكسيد كربن و رطوبت هوا بر روي، تشكيل پوشش محافظ با اساس كربنات روي است كه منجر به كاهش سرعت خوردگي مي شود.
•بدليل ويژگي الكتروشيميايي حفاظت كاندي، روي بطور فعال از خوردگي در محلهاي آسيب كوچك، قسمتهايي كه پوشش آسيب ديده و لبه هاي صفحات بريده شده جلوگيري مي كند.
استفاده بهينه از منابع مواد خام جهان ايجاب مي كند كه فلزات را از خورده شدن محافظت كنيم. همانگونه كه اتمسفر خورنده تر مي شود، استانداردهاي حفاظت در مقابل خوردگي نيز، بخصوص در توليد فولاد، بايستي افزايش يابد. در كشورهاي صنعتي تقريباً 50 درصد روي جهت جلوگيري از

تحقیق درباره نحوه تشکیل منشأ مواد معدنی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر