وبلاگ

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته  معدن با عنوان : فرآوری عناصر نادر خاكی

در ادامه مطلب می توانید صفحات ابتدایی این پایان نامه را بخوانید و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشـگاه آزاد اسلامـی
واحــد تهـران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
سمینار برای دریافت درجه كارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی معدن – اكتشاف
عنوان :
فرآوری عناصر نادر خاكی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چكیده
در این نوشته كلیاتی در ارتباط با تاریخچه كشف و نامگذاری عناصر كمیاب خاكی فراوانی توزیع آنها به این معنـی كـه ایـ ن
عناصر در حقیقت خیلی كمیاب نیستندو خواص اولیه آنها از نظر مغناطیسی بررسی می شود.
 كانسارهای آنها كه به عنوان مثال در كربناتیتها بیشتر از دیگـر انـواع سـنگها بـوده بـه ترتیـب در كربناتهـای كلـسیمی،
منیزیمی و آهن دار بیان شده است. عناصر كمیاب در پوسته زمین به صورت فلز آزاد یافت نمی شود و به طور طبیعی در
كانیهائی كه شامل تركیبی از عناصر كمیاب گوناگون وغیر فلزات هستند یافت می شوند . بررسی ایـن كانیهـا وكانیهـای مهـم
اقتصادی آنها از جمله باستنازیت ، مونازیت ،زینوتیم و غیره به همراه ساختمان و تركیب شیمیائی و دیگر خصوصیات آنها به

علاوه مصارف عناصر نادر خاكی در صنایع مختلف از جمله شیشه و سرامیك ، رآكتورهای اتمی ، در تولید آهنرباهـای دائمـی
و… مورد نظر است.
تقاضا برای این عناصر در جهان رو به افزایش است. كه این موضوع با استفاده از جداولی قابل توضیح بیشتر است.
 روشهای متداول فرآوری عناصر كمیاب خاكی (كانه آرائی، ذوب ، تصفیه) می باشد.یكی از روشهای استحـصال و جـدایش
عناصر كمیاب خاكی شامل استخراج حلال سیال- سیال براساس تفاوت در میل تركیبی عناصر نادر خاكی مجـزا بـرای عامـل
كی لیت ساز در یك حلال آلی است. فسفاتها از مواد خام مورد علاقه متالورژیستها می باشد و از نظر وزنی در مقایسه بـا مـواد
دیگر ازاهمیت بیشتری برخوردار می باشد. روشهای لیچینگ فسفاتها – بازیابی لانتانیدها كه از سنگ فسفات با منشاء رسـوبی
حدود 0,5% و منشاء آذرین صورت می گیرند – روشهای پر عیار كردن شن مونازیتی وزینـوتیم – روش اسـید سـولفوریك و
روش هیدروكسید سدیم برای فرآوری كنسانتره آنها.
 یكی دیگر از روشهایی كه برای فرآوری كانیهای كمیاب خاكی اسـتفاده مـی شـود ، تبـادل یـونی اسـت . ایـن روش در
متالورژی استخراجی برای بازیابی عناصر با ارزش مانند اورانیم و جداسا زی فلزات با خواص مشابه مانند نیكـل و كبالـت ، زیـر
كونیم ، هافنیوم ، تانتالیوم ، نیو بیوم و لانتانیدها از محلول لیچ بكار می رود .اصول كلی این روش و تجهیزات مـورد نیـاز ایـن
روش به صورت مفیدی قابل توضیح است.
روش دیگر استخراج با حلال : یك فرایند شیمیائی است كه در این روش فلزات موجود در فاز آبی برای تشكیل كمپلكس آلـی
فلزی با یك ماده آلی واكنش می دهند لذا اجزاء فلز فاز آبی را ترك كرده و وارد فاز آلی می شوند.
 فلز در فاز آلی با اتمهای كربن به تركیبات آلی فلزی پیوند نداردولی با اكسیژن ، ازت ، گوگرد یا هیـدروژن بـ ا یـك پیونـد
كئوردینانسی (داتیو) ارتباط دارد. عكس این روش را استریپینگ گویند.جنبه های مهندسی و تجهیـزات ایـن روش نیـز قابـل
توضیح بیشتر است.
فصل اول
كلیات
1-1 تاریخچه عناصر كمیاب خاكی :
 تاریچه كشف و نامگذاری عناصر كمیاب به طور خلاصه در زیر آمده است . اصطلاح عناصـر كمیـاب rare)
( earth توسط جان گادولین در سال 1794 پیشنهاد شد . دو واژه (Rare) ، كمیاب ، زیرا در مقادیر بسیار انـدك
در پوسته زمین یافت می شود و (Earth) خاكی ، بخاطراینكه اكسیدهای متشكله آن گـاهی در زمـین تـشكیل
یافته اند. تشابه شیمیایی متعدد بین REE نشان داده است كه بیش از یك قرن از اولین اكتشاف ، برای تكمیـل
نمودن طبقه آنها گذشته است.تاریخچه كشف ، نامگـذاری و اسـتخراج عناصـر كمیـاب خـاكی توسـط حبـشی
Habashi در سال 1994 بازنگری شد. تولید مهم از عناصر كمیاب خاكی در سال 1880 ، با معدن كانی مونازیـت
در برزیل آغاز شد.
2-1 فراوانی وتوزیع:
 عناصر كمیاب ، در حقیقت ، خیلی كمیاب نیستند . Ce بیست و پنجمین عنصر از نظر بیشترین فراوانی
در پوسته زمین ، (60ppm)است . هر كدام در پوسته زمین فراوانتر از نقره، طلا یا پلاتـین هـستند، در حالیكـه
،لوتتیم 200 بار فراوان تر از طلا ونیزایتریم، نودیم وآنتانیم دارای فراوانی بیشتر از سرب می باشد.
عناصر كمیاب خاكی سبك ( Eu تا La) فراوانتر از عناصر كمیاب خاكی سنگین (Lu تـا Gd ) اسـت ، بعـلاوه
عناصری كه دارای عدد اتمی زوج هستند ، فراوانتر از همسایگان خود با عدد اتمی فرد مـی باشـ ند ، چراكـه وزن
سنگین تر باعث پایداری نسبی هسته اتم با عدد اتمی زوج در مقایسه با آنهایی كه دارای عدد اتمی فرد هستند ،
می شود .توضیحات بیشتر در جدول 1-2 آمده است.

1-1
در رده بندی كانسار ها از نظر منشا 2 حالت را در نظر می گیرند:
1) كانسارها ممكن است به طور همزمان با سنگ مجاور یا سنگ میزبان خود تشكیل شده باشند
كه به آنها كانسارهای سن ژنتیك می گویند. یعنی هم سن با سنگ های مجاور هـستند و در
مورد كانسارهای رسوبی صادق است.
2) كانسارها ممكن است در زمان دیگری غیر از زمان تشكیل سنگ مجاور یا میزبان بوجودآمـده

باشد مانند رگه ها و كانسارهای دگرسانی كه بعد از تشكیل سنگ دربر گیرنده خـود بوسـیله
عاملی مانند محلولهای نافذ تشكیل شده است كه به این كانسارها اپی زنتیك (یعنی غیر هـم
زمان) هم می گویند.
١٥
درباره منشا مواد معدنی دو اصطلاح هیپوژن و سوپرژن را به كار می برند كه كانی هایی كه به وسـیله
ی محلول های بالا رو تشكیل می گرددبه نام كانی های هیپوژن وكانی هایی كه به وسـیله ی محلـول
های پایین رو تشكیل می شود به نام كانی های سوپرژن نامیده می شـوند .كانـسارهایی كـه تركیبـات
فلزی آنها از سنگ مجاور منشا میگیرد. یعنی مواد آنها به وسیله ی آبها حل شده و به صـورت كا نـسار
متمركز گردیده است. به نام كانـسارهای تراوشـی جـانبی موسـوم اسـت. از لحـاظ نظـری وقتـی ایـن
اصطلاحات به كار می روند كه اصل واقعی محلولها مولـد كانـسار مـشخص شـده باشـد محلـول هـای
گرمابی اكثر از نوع بالا رو است كه به آب های گرم واجد تركیبات فلزی اطلاق می شود كـه از تفر یـق
مواد آذرین حاصل شده است توده های تركیبات فلزی كـه از تفریـق آنهـا حاصـل مـی شـود بـه نـام
كانسارهای گرمابی (هیدروترمال) موسوم است. آب های گرم كانی ساز دیگری نیز وجود دارد كه منشا
آنها از توده های آذرین نیست و غالبا كانسارهای تشكیل شـده بـه وسـیله ی آنهـا نیـز از كانـ سارهای
گرمابی تمییز داده نمی شوند. این نوع كانسارها را هیـدراتوژن مـی نامنـد. تعـاریف دیگـری در مـورد
تقسیم بندی كانسار ها بر اساس منشا شان به كار رفته است و این تعریف در مورد سایر پدیـده هـای
زمین شناسی نیز رایج است.به عنـوان مثـال كانـسارهای آنـدوژن ماننـد سـایر پدیـد ه هـای آنـدوژن
كانسارهایی است كه در تشكیل آنها انرژی حرارتی زمین موثر بوده اسـت و در داخـل زمـین تـشكیل
شده است و كانسارهای اگزوژن كانسارهایی است كه در داخل زمین تشكیل شـده و در تـشكیل آنهـا
انرژی حرارتی خورشید در سطح زمین تاثیر داشته است. به طور كلی كانسارهای ماگمایی و دگرگونی
را كانسارهای آندوژن و كانسار های تجزیه ای و رسوبی را كانسارهای اگزوژن می نامند

:
سنگهای آهكی تا حدودی به علت داشتن ارزش اقتصادی مورد توجه می باشـند . از سـنگ آهـك خـرد
شده، در اجزای سنگی بتن ، برای زیرسازی آسفالت خیابان و از حالت پودری آن بـرای كودهـای شـیمیایی
استفاده می شود .
سنگ آهك بر اثر عمل تكلیس به آهك تبدیل می شود و یكی از اجزای اصلی تـشكیل دهنـده سـیما ن
پورتلند می باشند . آهك همچنین بعنوان كمك ذوب برای احیای سنگ معدن آهن و بعنوان مواد پر كننـده
كاغذ مورد استفاده قرار می گیرد . ارزش اقتصادی سنگهای آهكی و نقش آنها به عنوان سنگ مخـزن مـواد
نفتی و آبهای زیرزمینی انگیزه خوبی برای مطالعة آنها بوده است 2/1. تا 3/1 نفت جهان از سنگهای مخزنی
آهك یا دولومیتی بدست می آید . بهره دهی بعضی از چاههای آهكی به میزان بیش از 100,000 بـشكه در
روز قابل توجه است مناطقی آهكی به توسط سیستم زهكـشی كارسـتی كـه معلـول پدیـده انحـلال اسـت
مشخص می شوند .
به جرأت می توان گفت صنایع عظیم فولاد كشور به حق تحت عنوان صنایع مادر نام گرفته است . بـرای

چرخیدن چرخهای این صنایع عظیم ، افراد مؤسسات شركتها و سازمانهای متعددی دست به دست هم داده
اند و حاصل تلاش دسته جمعی آنها محصولات فولاد كشور است .
از جمله شركتهایی كه در این صنعت نقش دارند شركت تأمین مواد معدنی ص نایع فولاد است كه تـأمین
سنگ آهك و دولومیت مورد نیاز صنایع فولاد كشور بخشی از فعالیتهای آن به شمار می آید .
سمینار حاضر بخشی از كاربردهای آهك را در صنایع مورد بررسی قرار داده است اگر چه به طور اختصار
به این موضوع پرداخته اما بخشی از نیازهای اولیه هر خواننده ای را تأمین می كند و میتوان اطلاعات اولیـه
را دربارة سنگ آهك و كاربرد این ماده مصرفی در صنایع را به خواننده داد.

در فصل اول این سمینار به سنگهای رسوبی و مشخصات كلی آنها و طبقه بنـدی ایـن دسـته از سـنگها
پرداخته ایم .
فصل دوم مربوط به زمین شناسی ؛ كانی شناسی و من شأ سنگهای كربناته كه آهـك بخـشی از آنهاسـت
مورد بررسی قرار گرفته است .
فصل سوم دربارة اكتشاف ونحوة مغزه گیری و حفاری سنگها و برداشت نمونه های سـطحی بحـث شـده
است .
فصل چهارم راجع به ارزیابی ، آزمایش و استخراج سنگهای آهكی میباشد .
فصل پنجم كاربرد آهك در صنایع و ته یه فولاد و نقش آهـك بعنـوان كمـك ذوب و زودودن مـواد زائـد
موجود در سنگ آهن شده است .
فصل ششم سمینار هم به چشم اندازه آینده این ماده مصرفی و آینده متالوژی در كشور و نتیجه گیـری
می پردازد .
در این سمینار اطلاعاتی مورد بررسی و مطالعه قرا رگرفته است كه امیدوارم ا ین مطالب جمع آوری شده
برای خواننده های عزیز مفید واقع شود.

برای حفر تونل های مختلف، روش های حفاری متعـددی وجـود دارد. یكـی از ایـن روش
های حفاری تونل، روش حفاری مكانیزه است. ماشین های حفر تمام مقطع تونـل (TBM)
جزء ماشین های حفاری مكانیزه محسوب مـی شـوند. اسـتفاده از TBMهـا مزیـت هـای
زیادی از جمله سـرعت بـالای حفـاری را بـه دنبـال دارد. دسـتگاه هـای TBM در انـواع
مختلف ساخته می شوند كه هر یـك از آنهـا بـرای حفـاری در شـرایط خاصـی از زمـین
مناسب هستند. همچنین با توجه به تنوع زمین هایی كه حفاری می شوند، دستگاه باید بـه
سیستم های مختلفی از جمله ابزار برشی مناسـب و سیسـتم تخلیـه خـرده هـای حفـاری
شده، مجهز شود.
بعد از اینكه از بین روشهای مختلف تونل زنی، استفاده از TBM مورد تایید قرار گرفـت،
برای تعیین نوع TBM باید یكسری كارهای اكتشافی در محدوده عبور تونل انجـام شـود

و اطلاعات كاملی از نوع سنگ و یا خاك، مقاومت فشاری سـازنده هـا، محتـوای سـیلیس،
نفوذ پذیری سازند، امكان هجوم آب، وجود یا عدم وجود آب های اسیدی و… بدست آیـد.
هر گونه نقصی در جمع آوری اطلاعات می تواند منجر به انتخاب TBM نامناسـب شـود.
در صورت انتخاب TBM نامناسب علاوه بر وارد شدن خسارات مالی فراوان به پـروژه،
شاهد سرعت پیشروی كم و تعطیل شدن مكرر عملیات حفاری به علت مواجـه بـا عوامـل
پیش بینی نشده، خواهیم بود.
با توجه به مطالب گفته شده می توان با قاطعیت گفت كه رسیدن به سرعت های پیشـروی
بالا، فقط در صورتی امكان پذیر است كه ما اطلاعات دقیقی از وضـعیت پـیش روی تونـل
در عملیات حفاری داشته باشیم.

هدف 1 -1
با شروع هزاره جدید، تونل های بزرگتر و طولانی تـر بـا روش هـای سـاخت پیچیـده تـر
برای برآوردكردن تقاضاهای اكولوژیكی و اقتصادی نیاز است. روش های تونـل سـازی
مكانیزه از جمله استفاده از ماشین های حفر تمام مقطع TBM، یكی از روش های ساخت
است كه امكان برآورده كردن نیازهای جدید را دارد.
از سوی دیگر با توجه به شرایط خاص كشـور ایـران و بـه منظـور دسترسـی آسـان بـه
اقصی نقاط كشور و نیز گسترش و توسعه شهرها، احداث تونل برای كاربردهای حمـل و
نقل داخل و خارج از شهر، انتقال آب و فاضل آب، لوله گذاری بدون حفاری سطحی بـرای
انتقال انرژی از قبیل نفت و گاز فضاهای زیر زمینی برای تولید بـرق، خطـوط و ایسـتگاه
٥
های مترو و پاركینگ های زیرزمینی، دسترسی و بهـره بـرداری از معـادن لـزوم احـداث
فضاهای زیر زمینی را نشان می دهد.[١]
با توجه به مطالب گفته شده در بالا و گسترش سریع عملیاتهای عمرانی از جملـه سـاخت
تونل در كشور و اقبال قابل توجه به استفاده از TBM، هدف تهیه این سمینار را می توان
در معرفی فعالیتهای اكتشافی لازم برای مشخص كردن ویژگـی هـای سـازنده هـایی كـه
تونل از آنها می گذرد، برای انتخاب TBM مناسب دانست.
البته برای رسیدن به هدف مطرح شده، در ابتدا باید به معرفی قسمت های مختلـف TBM
ها و انواع آنها اشاره كرد و ضمنا به مزایا و معایب استفاده از T BM ها نسبت به سایر
روش های تونل زنی نیز اشاره كرد.

ای بر شناسایی چهره
در دنیای به هم پیوسته و پیچیده امروزی، نگهداری و امنیت اطلاعات، بسیار مهم و مشکل شده
است، هر چند وقت یکبار در مورد تبهکاری های مربوط به کارتهای اعتباری، هك شدن کامپیوترها و
نقض امنیت در شبکه ها و دولت ها، چیزهایی می شنویم. در بیشتر این کلاهبرداری ها، افراد خاطی، به
نحوی امنیت سیستم ها را با عبور از سد محافظت های از قبل تعیین شده، مورد دستبرد قرار داده اند.
تکنولوژی های جدید برای تعیین هویت منحصر به فرد هر كس، بر پایه روش های بیومتریك
بنیان نهاده شده اند. این روش ها، روشهای خودکاری از بازبینی و تشخیص هویت موجودات زنده در
زمینه ویژگی های فیزیکی، از قبیل اثر انگشت، وضعیت چهره و یا سایر رفتارهای افراد، از قبیل دست
دادن، می باشند. در میان روش ها و رویه های مختلفی كه برای تعیین هویت افراد ارائه شده اند، روش
هایی که از ویژگی های فیزیکی استفاده می کنند، علی رغم مشكلاتی كه هنگام پیاده سازی و بكارگیری
دارند، قابل اعتمادتر از آنهایی هستند که ویژگی های فیزیولوژیکی(زیستی) را بكار می گیرند.

با بررسی زندگی دیجیتالی بشر، به راحتی متوجه این نكته خواهیم شد كه امروزه بشر با نیازهایی
مواجه است که در سالهای قبل این نیازها وجود نداشت. این نیازها شامل سازمان، گروه و امنیت آنها می
باشد. همیشه افزایش جمعیت و تحرک آن در جهت های مختلف، باعث بالا رفتن راه های اشتراک
اطلاعات و انتقال آن، شده است، که این تغییر مکان ها، معمولا در ساختارهای پیچیده ای انجام می
شوند. همانطور که تحرك، برگرفته از رفتارهای انسانی و اطلاعاتی است، امنیت نیز اطلاعات شخصی و
مقادیر آنها را شامل می شود. برای نمونه، روش تشخیص چهره، یکی از چندین روش بیومتریك است که
دارای دقت بالا بوده و می تواند تا مدت ها قابل اتکا باشد. برخلاف روش های دیگر اعتبار سنجی، که لازم
است تا کاربر حداقل شناسه ورودی و كلمه عبور، را به یاد داشته باشد، در روش های مبتنی بر تشخیص
چهره، کاربر خیلی راحت با چهره خودش، می تواند در پروسه اعتبار سنجی وارد شود. همچنین روش
های مطمئن زیادی از تشخیص بیومتریک اشخاص، وجود دارد. برای مثال، روش های آنالیز اثر انگشت یا
4
بررسی عنبیه و شبکیه اشخاص نیز، هم اکنون وجود دارند. به این دلیل که یک تصویر چهره، می تواند از
روبرو یا حتی نیم رخ باشد، بیشتر اوقات بدون همکاری و اطلاع شخص مورد نظر، عمل می کند.
تصاویری که در آنها چهره وجود دارد، برای فعل و انفعالات کامپیوتری هوشمند مبتنی بر دید
انسان ضروری می باشند و تلاش های تحقیقی در پردازش چهره شامل مواردی از قبیل شناسایی چهره،
جستجوی صورت، برآورد حالت چهره و شناسایی حالات چهره می باشند. برای ساخت سیستم های تمام
خودکاری که اطلاعات موجود در تصاویر چهره را تحلیل و از آن استفاده می کنند، نیازمند الگوریتم های
کارآ و دقیق برای شناسایی چهره هستیم. یک تصویر را در نظر بگیرید، هدف شناسایی چهره( فارغ از
موقعیت سه بعدی آن، جهت و وضعیت نوری تصویر)، تعیین تمام نواحی تصویر است که در آن حداقل
یک چهره وجود دارد. چنین مساًله ای با چالش و مشكلات فراوانی مواجه است، زیرا وضعیت چهره ها
ثابت نبوده و معمولا از لحاظ اندازه، شکل، رنگ و بافت دچار تغییر می شوند.