مقدمه
به دليل كاربرد زياد رنگدانه دي اكسيد تيتانيم در صنايع رنگ كشور، سالانه مقاديري ارز صرف واردات اين ماده مي شود. همچنين رشد صنايع هوايي – نظامي ايران به زودي باعث استفاده از فلز تيتانيم خواهد شد. بنابراين با توجه به سياستهاي خودكفايي و عدم وابستگي، فعاليتهاي مستمر در مورد اكتشاف كانسارهاي تيتانيم دار آغاز گشته و منطقه كهنوج از نقاط اميد بخش جهت رفع نيازهاي مملكت به اين ماده معدني شناخته شده است.
به اين منظور دفتر تحقيقات و پژوهشهاي علمي وزارت معادن و فلزات در سال ۱۳۶۷ قراردادي با مؤسسه تحقيقات و كاربرد مواد معدني ايران منعقد كرد. اين قرارداد مشتمل بر سه مرحله جمع آوري اطلاعات در مورد كاربردهاي ايلمنيت در صنعت و روشهاي آرايش و فرآوري آن، نمونه برداري نمايانگر، آماده سازي و بررسيهاي كاني شناسي و خردايش تجزيه سرندي و تعيين درجه آزادي و انجام آزمايشهاي مختلف كانه آرائي و ارائه فلوشيت مقدماتي براي كانه آرائي است. اين گزارش نتيجه مطالعات مرحله اول است. در اين گزارش به دليل رابطه تنگاتنگ ايلمنيت با ديگر كانيهاي تيتانيم، تمام كانيها بررسي و روشهاي فرآوري و كاربرد و آمار آنها نيز ارائه شده است.
فصل اول-كاني شناسي تيتانيم
۱-۱-ايلمنيت ۱
۱-۲-لوكوكسن ، ايلمنيت دگرسان شده ۶
۱-۳-روتيل ۷
۱-۴-آناتاز ۱۱
۱-۵- بروكسيت ۱۳
۱-۶- اسفن ۱۴
۱-۷- برو وسكيت ۱۳
فصل دوم-زمين شناسي كانسار هاي تيتانيم دار
۲-۱-كليات ۱۷
۲-۲-ذخاير ماگمايي ۱۹
۲-۳-كانسار هاي پلاسري تيتانيم ۲۰
۲-۴- كانسار هاي ناشي از هوا زدگي ۲۴
۲-۵-كانسار هاي رسوبي ـ آتشفشاني ۲۴
۲-۶- كانسارهاي با منشاء دگرگوني ۲۸
فصل سوم- ذخاير احتمالي ايران
۳-۱-كليات ۲۹
۳-۲-كاني سازي در ناحيه ساغند ـ زريگان ۲۹
۳-۳- كاني سازي تيتانومنيتيت در جنوب سيخورلن ۳۰
۳-۴-نهشته هاي ناحيه گيلان ۳۱
۳-۵-نهشته هاي ناحيه مازندران ۳۳
۳-۶-كانسار ايلمنيت كهنوج ۳۴
فصل چهارم-تيتانيوم و تركيبات آن
۴-۱-تيتانيم ۳۵
۴-۲-آلياژ هاي تيتانيوم ۳۶
۴-۳-كاربرد فلز تيتانيم و آلياژ هاي تيتانيوم ۳۷
۴-۴- تركيبات تيتانيوم و كاربرد آنها ۳۸
۴-۴-۱- تركيبات هيدروژن دار تيتانيوم ۳۸
۴-۴-۲- تركيبات بر دار تيتانيوم ۳۹
۴-۴-۳- تركيبات كربن دار تيتانيوم ۳۹
۴-۴-۴-تركيبات نيتروژن دار تيتانيوم ۳۹
۴-۴-۵- تيتاناتها ۴۰
۴-۴-۶- تركيبات هالوژنه تيتانيوم دار ۴۱
۴-۴-۷- تركيبات ديگر تيتانيوم ۴۲
۴-۵- تهيه فلز تيتانيوم ۴۲
۴-۵-۱- فرايند يديد ۴۳
۴-۵-۲- فرايند توليد تياتنيوم الكتروليتي ۴۳
۴-۵-۳- روش كرول ۴۴
۴-۵-۴- فرايند هانتر ۴۴
۴-۶- بازار جهاني فلز تيتانيوم ۴۵
فصل پنجم- دي اكسيد تيتانيوم
۵-۱-كليات ۵۰
۵-۲-دي اكسيد تيتانيوم به عنوان رنگدانه ۵۰
۵-۳-ديگر كاربردهاي دي اكسيد تيتانيوم ۵۵
۵-۴-توليد دي اكسيد تيتانيوم ۵۸
۵-۵-فرايند هاي مختلف تهيه دي اكسيد تيانيوم ۵۹
۵-۵-۱- فرايند سولفات ۶۲
۵-۵-۲- فرايند كلريد ۶۵
۵-۵-۳- فرايند فلوئوريد ۶۸
۵-۶- واردات كشور ۷۲
فصل ششم ـ پر عيار سازي ايلمنيت
۶-۱-كليات ۷۴
۶-۲- ذوب در كوره هاي الكتريكي ۷۴
۶-۲-۱- بازار سرباره غني از دي اكسيد تيتانيوم
۶-۳- اسيد شويي ايمنيت ۷۶
۶-۳-۱- اسيد شويي با اسيد سولفوريك ۷۶
۶-۳-۲- اسيد شويي با اسيد هيدرو كلريك ۷۸
۶-۴- احياء مستقيم كانسنگ و جدا سازي آهن ۷۸
فصل هفتم ـ روشهاي متداول كانه آرايي
۷-۱- كانسار هاي اوليه ۸۴
۷-۲-كانسارهاي ثانويه ۸۹
۷-۲-۱- واحد هاي مرحله اول آرايش ۹۱
۷-۲-۲- مراحل ثانويه ۱۰۱
۷-۲-۳- واحدهاي آرايش بعضي از كانسارهاي ماسه اي در دنيا ۱۰۵
۷-۳-سابقه بررسي هاي كانه آرايي كانسنگ كهنوج ۱۱۲
منابع و ماخذ ۱۱۶
فهرست اشكال
شكل ۱-۱: نمايي از تك بلور ايلمنيت ۳
شكل ۱-۲ :كارت مشخصات پراش اشعه ايكس كاني ايلمنيت در استاندارد امريكا ۵
شكل ۱-۳: نمايي از تك بلور روتيل ۸
شكل ۱-۴ : كارت مشخصات پراش اشعه ايكس كاني روتيل تهيه شده توسط اداره استاندارد امريكا ۱۰
شكل ۱-۵ : شكل بلورين آناتاز ۱۱
شكل ۱-۶ : كارت استاندارد مشخصات آتاناز براي مطالعه پراش اشعه ايكس ۱۲
شكل ۱-۷: فازها دي سيستم سه گانه FeO-Fe2O3-TiO2 ۱۴
شكل ۱-۸ : بلورهاي اسفن ۱۴
شكل ۱-۹ : بلور پرووسكيت ۱۵
شكل ۳-۱ : نقشه پي جوييهاي اكتشافي كانيهاي تيتانيم در سراسر ايران ۳۰
شكل۴-۱ : نمايي شماتيك از واحد صنعتي توليد فلز تيتانيم در هند ۴۷
شكل ۵-۱ : روند ظرفيت و تقاضاي جهاني دي اكسيد تيتانيم طي سالهاي ۹۲-۱۹۸۰ ۵۹
شكل ۵-۲ : ماده خام اوليه براي فرايندهاي سولفات و كلريد ۶۱
شكل ۵-۳: مراحل مختلف فرايند سولفات با ماده اوليه ايلمنيت و سرباره غني از تيتانيم ۶۴
شكل ۵-۴ : مراحل مختلف فرايند كلريد به طور بسيار مختصر ۶۸
شكل ۵-۵ : مراحل مختلف فرايند فلوئوريد ۷۰
شكل ۵-۶ : روند و ارزش رنگدانه دي اكسيد تيتانيم ۷۳
شكل ۶-۱: فرايند مورفيورس ۸۰
شكل ۶-۲ : فرايند ايشي ها را ۸۰
شكل ۶-۳ : فرايند مورد استفاده در شركت تيتانيم غرب ۸۱
شكل ۷-۱ : فلوشيت آرايش معدن تاهاووسد ۸۷
شكل ۷-۲ : فلوشيت آرايش كانسنگ كانسار تلنس نروژ ۸۸
شكل ۷-۳: فلوشيست تركيب ميز ها در آرايش اوليه ماسه ها ۹۲
شكل ۷-۴: فلوشيست تركيب مارپيچها در آرايش اوليه ماسه ها ۹۳
شكل ۷-۵: فلوشيست تركيب ناوهادر آرايش اوليه ماسه ها ۹۴
شكل ۷-۶: آرايش ستاره ناو يورك در مراحل اول تغليظ ۹۵
شكلهاي ۷-۷ تا ۷-۱۱ : فلوشيستهاي متداول كانه آرايي مطرح ۱۰۰-۹۶
شكل ۷-۱۲ : فلوشيت عمومي براي تركيب جداكننده هاي الكترواستاتيكي و مغناطيسي ۱۰۳
شكل ۷-۱۳ : فلوشيت مرحله ثانويه آرايش كانسارهاي ماسه اي ۱۰۴
شكل ۷-۱۴: فلو شيست واحدهاي مربوط به كانسار مانا والاكوريچي ۱۰۸
شكل ۷-۱۵: مراحل جدايش ثقلي مربوط به آرايش كانسنگ كانسار تريل ريج ۱۰۹
شكل ۷-۱۶: بخشهاي عمده فر آوري در كانسار ريچارد بي ۱۱۰
شكل ۷-۱۷: فلو شيست مسير مراحل ثانويه آرايش در كانسار ريچارد بي ۱۱۰
شكل ۷-۱۸: فلو شيست واحدها ي آرايش تر كانسار شركت روتيل ساحلي ۱۱۴
شكل۷-۱۹: فلو شيست واحد آرايش خشك كانسار شركت روتيل ساحلي ۱۱۴
شكل ۷-۲۰: فلوشيست روسي جهت كنستانتره نهايي ايلمنيت ۱۱۹
شكل ۷-۲۱ :دياگرام واحد سنگ شكني ۱۲۸
فهرست جداول
جدول ۱-۱: تركيب شيميايي كنسانتره ايلمنيت بعضي كانسارهاي دنيا ۲
جدول ۱-۲ : تركيب شيميايي كنستانتره لوكوكسن كانسار كيلون ۷
جدول ۱-۳ : تركيب شيميايي كنستانتره روتيل ۸
جدول ۱-۴ : تركيب كانيهاي حاوي عنصر تيتانيم ۱۶
جدول ۲-۱: ميانگين درصد وزني تيتانيم در سنگهاي تشكيل دهنده ليتوسفر ۱۷
جدول ۲-۲: طبقه بندي كانسارهاي تيتانيم دار در گزارش اكتشافات تفصيلي منطقه كهنوج ۱۸
جدول ۲-۳ : طبقه بندي اسميرنوف ۱۹
جدول ۲-۴ : كانسارهاي ماگمايي تامين كننده كانيهاي تيتانيم در دنيا ۲۱
جدول ۲-۵ : منابع بالقوه كانسارهاي ماگمايي تيتانيم ۲۲
جدول ۲-۶ : كانسارهاي پلاسري تأمين كننده كانيهاي تيتانيم در دنيا -۲۶۲۵
جدول ۲-۷ : منابع بالقوه پلاسري تأمين كننده كانيهاي تيتانيم در دنيا ۲۷
جدول ۴-۱ : مشخصات فيزيكي و شيميايي تيتانيم اسفنجي شكل يا دانه اي ۴۷
جدول ۴-۲ : توليد جهاني فلز تيتانيم به صورت اسفنج در سالهاي ۱۹۸۳-۱۹۸۴ ۴۸
جدول ۴-۳ : قيمت فلز تيتانيم اسفنجي شكل در سالهاي ۱۹۷۰ تا ۱۹۸۳ ۴۹
جدول ۵-۱ : مقايسه خواص رنگدانه ها ۵۱
جدول ۵-۲ : مشخصات رنگدانه هاي شاخص دي اكسيد تيتانيم۵۲
جدول ۵-۳ : مشخصات رنگدانه ها در صنايع مختلف ۵۵
جدول ۵-۴ : كاربرد رنگدانه دي اكسيد تيتانيم در امريكا ، اروپاي غربي و ژاپن ۵۶
جدول ۵-۵ : آمار مصرف رنگدانه در صنايع مختلف بعضي كشورها بر حسب هزار تن ۵۶
جدول ۵-۶ : قيمت رنگدانه دي اكسيد تيتانيم در سالهاي ۱۹۸۳ – ۱۹۷۰ (بر حسب دلار بر كيلوگرم) ۵۷
جدول ۵-۷ : ظرفيت عمده توليد كنندگان دي اكسيد تيتانيم در جهان در سال ۱۹۸۶ ۶۰
جدول ۵-۸ : مواد مورد نياز جهت توليد يك تن دي اكسيد تيتانيم با روش سولفات ۶۲
جدول ۵-۹ : مواد مورد نياز براي توليد يك تن دي اكسيد تيتانيم با روش كلريد ۶۶
جدول ۵-۱۰ : توليد دي اكسيد تيتانيم به روشهاي مختلف در سال ۱۹۸۳ بر حسب تن ۷۱
جدول ۵-۱۱ : آمار واردات سالهاي ۶۵- ۱۳۵۲ ۷۲
جدول ۶-۱ : تركيب شيميايي با ورودي و خروجي از واحد توليد سرباره سورل ۷۵
جدول ۶-۲: توليد جهاني سرباره غني از دي اكسيد تيتانيم در سالهاي ۱۹۸۴-۱۹۷۸ برحسب تن ۷۷
جدول ۶-۳: قيمت سرباره غني از دي اكسيد تيتانيم در بازار جهاني بر حسب دلار بر تن ۷۷
جدول ۶-۴ : قيمت روتيل مصنوعي در سالهاي ۱۹۸۰-۱۹۸۴ بر حسب دلار بر تن ۸۳