انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه 

انجام پایان نامه|پایان نامه امكان فرآوري كانسارهاي واناديوم و تنگستن دار 79 ص


فهرست مطالب
عنوان                                                صفحه
چكيده                                            1

فصل اول: كليات                                    
كليات                                            3
ذخاير واناديوم در ايران                                8

فصل دوم: فرآوري واناديوم
2-1- منابع واناديوم                                    10
2-2- كشورهاي اصلي صنعت واناديوم                        16
2-2-1- جمهوري آفريقاي جنوبي                            16
2-2-2- جمهوري خلق چين                                17
2-2-3- روسيه و ساير كشورهاي CIS                        21
2-3- فرآيندهاي تجاري بازگيري                            29
2-3-1- واناديوم                                    29
2-3-2- پنتوكسيد واناديوم                                31
2-3-3- فرو واناديوم                                    32
2-4- نقش استراليا در صنعت واناديوم                        35

فصل سوم: سنتيك واكنش عمليات برشته كردن واناديوم و استفاده از سرباره هاي فولاد به عنوان ماده خام ثانويه
3-1- مقدمه                                        40
3-2- بررسي پژوهشي فرآيند تشويه واناديوم                    41
3-3- آزمايشات عملي                                    43
3-4- جنبش شناسي واكنش                                44
3-5- مدل فرآيند تشويه واناديوم                            47
3-6- نتايج و مباحث آزمايشات عملي فرآيند تشويه واناديوم                48

فصل چهارم: فرآوري جديد جهت بازيابي كانيهاي واناديوم و تنگستن از محلول ليچينگ آليا‍ژ تنگستن دار
4-1- مقدمه                                        52
4-2- روش تجربي                                    54
4-2-1- آماده سازي نمونه                                54
4-2-2- روش تجربي                                    55
4-3- نتايج و مباحث آزمايش                                56
4-4- بازگيري واناديوم                                59
4-5- بازگيري تنگستن                                    62
4-5-1- تبديل Na2wo4 به Cawo4                            62
4-5-2- تبلور APT و خلوص آن                            63

فصل پنجم: نتايج و پيشنهادات
نتايج و پيشنهادات                                    67
منابع مورد استفاده                                    68










چكيده
واناديوم محصول فرعي مهمي است كه به طور وسيع در آلياژهاي فروس و غير فروس بكار برده مي شود. ميزان جهاني واناديوم از منابعي مانند مواد اوليه چگاله ها،
سرباره هاي فلز كاري و پس مانده هاي نفتي بدست مي آيد. مواد معدني حاوي واناديوم عبارتند از: كارنوتيت، موتراسيت، پاترونيت، دشلوليت و وانادنيت. سرباره هاي صنايع آهن يك منبع اصلي واناديوم اند در حال حاضر منابع شناخته شده واناديوم نيازهاي قرن آينده را برآورده مي سازد. مواد حاوي واناديوم بوسيله چند روند از قبيل كاهش كلسيم، ليچينگ، خروج هلال و تبادل يوني براي بدست آوردن واناديوم به شكل يك فلز فرو واناديوم، پنتوكسيد واناديوم و يا شكل مواد شيميايي مختلف فرآورده مي شود.
ميزان عنصر و تقاضاي واناديوم در طول 2 سال گذشته ثابت بوده است و در حال كاهش قيمت است.
توليد كنندگان اصلي واناديوم شامل چين، آفريقاي جنوبي و روسيه است، در حالي كه ميزان كمتري در كشورهاي استراليا، آمريكا توليد مي شود.
مواد خام ثانويه مانند سرباره هاي فولاد كاري و يا پس مانده هاي ديگر صنايع حاوي واناديوم، مانند كاتاليزورها و يا خاكستر كوره نفت سوز، مي توانند پيش از مصرف نهايي به منظور توليد واناديوم مورد استفاده قرار گيرند. بدين ترتيب، به مانند پردازش اوليه، ليچينگ قليايي بايد در يك كوره گردان و يا يك كوره چند اجاقي انجام گيرد. اين فرآيند واناديوم را كه به طور مستحكمي در داخل ساختار معدني اسپيل جاي گرفته، به وانادي قابل شستشو تبديل مي كند.




















فصل اول
كليات






كليات:
واناديوم يك عنصر شيميايي است، عدد اتمي اين عنصر 23 است و در جدول متناوبي، در گروه 7 است. جرم حجمي آن   و رنگ آن خاكستري نقره اي فلزي است، توان اتمي آن 50.9415amu، شعاع اتمي آن 171pm و شعاع كوالانسي آن 125pm مي باشد، نقطه ذوب اين عنصر 2175k و نقطه جوش آن 3682k مي باشد.
واناديوم يك عنصر كمياب نرم و هادي مي باشد كه به صورت تركيبي با كانيهاي خاصي يافت شده و براي توليد آلياژهايي بكار گرفته مي شود.
اين عنصر در برابر فرسودگي توسط مواد قليايي و اسيد سولفوريك و اسيد هيدروكلريك مقاوم است در k 933 به سرعت اكسيد مي شود. واناديوم ساختار محكمي داشته و شكاف نيوتروني ندارد كه اين خاصيت آن را براي استفاده در زمينه هاي هسته اي مناسب
مي نمايد.
حالتهاي اكسيداسيون محصول اين عنصر + 2 و + 3 و + 4 و + 5 مي باشد يك تجربه عمومي با وانادات آمونيوم با فلز روي است كه مي تواند از طريق همه 4 حالت، اكسيداسيون + 1 نيز براي اين عنصر ديده شده است بيش از 80% واناديوم توليد شده به مصرف فرو واناديوم كه يك ماده افزوده به فلز فولاد مي باشد مي رسد موارد استفاده ديگر عبارتند از:
در آلياژها به عنوان
•    فلزات ضد خش وسايل جراحي و ابزار آلات
•    ماده ضد رنگ و افزايش دهنده سرعت در فلزات
•    ماده مخلوط شونده با آلياژهاي آلومينيوم و تيتانيوم براي استفاده در موتورهاي جت و هواپيماهاي پر سرعت
•    آليا‍ژ فلز واناديوم در ساخت محورها، ميل لنگ دنده ها و ... بكار مي رود
•    متعادل كننده كاربيد در ساخت فلزات
•    كاربردهاي هسته اي بدليل نداشتن شكافت نوتروني
•    استفاده از ورق واناديوم در آبكاري تيتانيوم در فلزات
•    نوار واناديوم گاليوم كه مگنت ابر رسانا مي باشد.
•    استفاده از تركيبات واناديوم به عنوان كاتاليزور در توليد Moleic Anhydride و اسيد سولفوريك
•    استفاده از پنتا اكسيد واناديوم به عنوان كاتاليزور در سفالگري
واناديوم توسط Andres Monuel Del Rio كه يك معدن شناس اسپانيايي بود در شهر مكزيكوسيتي در سال 1801 كشف شد، اولين عنصر را سرب ترمز نام نهاد، با انجام آزمايشاتي وي ملاحظه كرد كه رنگ اين عنصر بدليل وجود كروميوم مي باشد از اين رو او اين عنصر را Danchromium نام نهاد وي بعداً اين عنصر را به نام Erythronium تغيير داد چرا كه بيشتر نمكها با حرارت دادن قرمز مي شوند. يك شيمي دان فرانسوي اشتباهاً اعلام كرد كه عنصر جديد Rio Del تنها يك كروميوم ناخالص است. Del Rio نيز گمان داشت كه اشتباه كرده است و نظر شيميدان فرانسوي را قبول كرد.
در سال 1831 سوئد واناديوم را در اكسيد جديدي كه وي به هنگام كار كردن با معادن آهن يافته بود دوباره كشف كرد در همان سال Friedrich W…V كشف سابق Del Rio را تأييد كرد.
واناديوم فلزي در سال 1867 توسط Henry Enfield Roscoe كه كلريد واناديوم را با هيدرو‍ژن تقليل كرد به صورت جداگانه بدست آمد. نام واناديوم از كلمه واناديس الهه زيبايي در اسكانديناوي گرفته شده است چرا كه اين عنصر در تركيبات گوناگون رنگهاي الواني دارد.
در بيولوژي اتم واناديوم از اجزاء لازم آنزيمها بشمار مي رود. به طور خاص Vanadium Nitrogenose توسط ميكرو ارگانيسم هاي ثابت كننده هيدروژن استفاده مي شود. واناديوم براي Ascidianهاي لازم است. تمركز واناديوم در بدن آنها يك ميليون برابر تمركز واناديوم مركب اطراف آنها مي باشد. همچنين موشها و جوجه ها نيز به مقادير بسيار كمي واناديوم نياز دارند و كمبود اين عنصر باعث كمبود رشد و توليد مثل معيوب مي شود.
وجود تركيباتD xo Vanadium براي سبك كردن نشانه هاي بيماري ديابت در برخي نمونه هاي حيواني و انسان نشان داده شده است.
واناديوم هرگز به صورت آزاد در طبيعت يافت نمي شود اما در 65 گونه كاني هاي گوناگون بوجود مي آيد. واناديوم همچنين در Bouxife و كربن نيز وجود دارد كه حاوي ذخايري مانند نفت خام، ذغال سنگ، Oil shale و Tar مي شود. طيف واناديوم در نور خورشيد و ديگر ستارگان نيز شناسايي شده است.
بيشتر واناديوم توليد شده توسط تقليل كلسيوم از 5O2V در يك لوله فشار مي باشد واناديوم معمولاً به صورت محصولات جنبي بدست مي آيد. از اينرو منابع جهاني از اين عنصر حاكي از وجود ذخاير در دسترس نمي باشد.
واناديوم طبيعي از يك ايزوتوپ پايدار تشكيل شده است V-51. براي اين عنصر 15 ايزوتوپ راديو اكتيوي ديگر شناسايي شده است كه پايدارترين آنها V-50 با نيمه عمر e171.4 سال و V-49 با نيمه عمر 330 روز و V-48 با نيمه عمر 15.9735 روز مي باشند. تمام ايزوتوپهاي راديو اكتيو باقي مانده نيمه عمري كمتر از يك ساعت دارد كه نيمه عمر بيشتر آنها كمتر از 10 ثانيه است. اين عنصر حالت متا دارد ايزوتوپهاي واناديوم به ترتيب وزن اتمي 43.981amu تا amuV59 59.959 مرتب شده اند. حالت Decay اوليه قبل از فراوان ترين ايزوتوپ V51 الكترون گيري و حالت اوليه بعد از آن Beta Deeay
مي باشد محصولات decay اوليه قبل از V51 ايزوتوپهاي عنصر تيتانيوم 22 و محصولات اوليه بعد از آن ايزوتوپهاي عنصر Chromium 24 مي باشد.




ذخاير واناديوم در ايران:
يكي از عمده ترين منابع واناديوم سنگ آهن هاي تيتانيوم و واناديوم است كه ذخاير عظيمي از آن در مناطق آهن دار ايران مركزي وجود دارد و از جمله مي توان به ذخيره سنگ آهن چغارت با عيار V250% 5/0-0/3 اشاره كرد.
همچنين مي توان بر كانسارهاي اصلي ناحيه بافق – ساغند اشاره كرد كه حضور واناديوم در آنها چشمگير است در اين كانسارها واناديوم همراهي و مشاركت بسيار خوبي را با كانه هاي منيتيتي نشان مي دهد و ميزان اين عنصر در اين نوع كانه در مقايسه با انواع ديگر بسيار بيشتر است. عيار واناديوم در كانسنگهاي اين ناحيه با ميزان عيار كهن و تيتانيوم نسبت مستقيم و با ميزان فسفر نيست معكوس دارد و به عبارتي مي توان گفت سنگ آهنهاي پر عيار و كم مستقر داراي مقدار بيشتري واناديوم در شبكه خود مي باشند و همچنين واناديوم احتمالاً در كاني منييف تمركز پيدا كرده است. عيار بنتوكسيد واناديوم (V205) در كاسنار چاه گز حدود 0.4 درصد و در معدن چغارت بين 01 درصد در سنگهاي آهن كم عيار و پر فسفر تا 5/0 درصد در سنگهاي آهن پر عيار و كم فسفر متغيير است و با توجه به اينكه عيار آن در اين كانسارها از عيار حد اقتصادي اين عنصر در بازارهاي جهاني بيشتر است لذا بنظر مي رسد كه استحصال واناديوم از كانسنگهاي اين ناحيه و بخصوص چغارت اقتصادي مي باشد.






فصل دوم
فرآوري واناديوم






2-1- منابع واناديوم
واناديوم به طور كلي از منابعي مانند كانه ها ، چگاله ها ، سرباره هاي فلز كاري، و مواد نفتي منشاء مي گيرد. درسال 2001 توليد جهاني به 58000 تن رسيد كه حاوي واناديوم استخراج شده ازچند منبع بود واناديوم دربيش از 50 نوع ازمواد معدني متفاوت بدست
مي آيد بيست ودومين عامل موجود درپوسته زمين است با غلظت 150 كه مشابه روي وبيش از مس ونيكل است . هرچند كه اورانيوم به طور نامتراكم وگسترده توزيع شده است اما هيچ گاه بطور خالص يافت نمي شود. وبيشتر به صورت تركيباتي ازكارنوتيت ديسكوليت (riscoLit) وانادنيت (Vanadnite) موترآميت (mottramite) وپاترنيت (Patronite) به عنوان اصلي ترين منابع فلزي ، وجود دارد. درآمريكا دسيكويت دريوتا (Utoh) ويسكوليت، كارنو تيت دركلورادو (CoIorado) ، وردعين حال واندنيت درآريزونا (Arizona) ونيومكزيوك يافت مي شود. منابع ديگرشامل خاك معدني وانادي فردسو وشهاب سنگ ها هستند . ذخاير ماگنتيت تيناني فردوس ماسه سنگ ارواني فروس ، وگل – ماسه حاوي واناديوم را شامل مي شوند. جدايي از واناديوم موج.د دربرخي سنگ آهن ها وسنگ فسفات اين عنصر دربرخي ازانواع نفت خام وبه صورت تركيبات آلي ، يافت مي شود. مقادير قابل توجهي دربوكيت ومواد كربني فروس ، ازقبيل زغال سنگ لايه هاي نفتي وقيرشن ها يافت مي شوند. واناديوم طبيعي داراي دو ايزوتوپ است  ( 76/99 %) كه نوع اول كمي داراي خاصيت راديو اكيتو است وتهيه عمر آن بيش از سال است. توضيحي درمورد منابع معمول مواد حا.ي واناديوم ، روش هاي فرآوري وتوليد فلز وانادويم به وسيله گوپتا ( Gupra) تهيه شد. برنامه ساده شده اي حالتهاي جديد توليد واناديوم وتركيبات همراه آن را نشان مي دهد.
كانه هاي ماگنتيت استراليا، چين ، روسيه، ونتيرخاك ان دار تيوز بلند شامل منابعي از سرباره هاي غني از واناديوم هستند كه بعنوان ماده اوليه اي براي توليد فرو واناديوم مورد استفاده درصنايع آهن وفولاد، بكارمي روند. فسفات حاوي وانادويوم وكانه اورانيوم درآمريكا منابع اكسيد وانوديوم ( 2) فلزواناديوم وآلياژ ها ( 3) آلياژهاي برپايه آلومينيوم واناديوم براي آلياژهاي تيتانويم و (4) مواد شيميايي وكاتاليزور واناديوم . پس مانده هاي واناديوم مربوط به خاورميانه وتروئلا به همراه خاكسر ( بدست آمده از ) كارخانه برق وكاتاليزور مصرفي، براي هرفرايند ديگركارآيي دارد كه در اينجا به آن اشاره مي شود. درحال حاضر ، فقط فقط چين وآمريكا قادربه بازيافت ميزان قابل توجهي ازواناديوم ازمحتويات پتروشيمي اند. حدود 85 درصد واناديوم مصرفي ، توليد فولادهاي كم آلياژ با سختي بالا،‌همراه با فولادهاي ( مورد استفاده در) درساخت ابزارهاي ريخته گري بكار گرفته مي وشد دو درصد نيز در صنايع هوافضا كه نيازمند آلياژهاي تيتانيوم – آلومينيوم وبقيه درصنايع شيميايي مورد استفاده قرارمي گيرد. پس از 1906 كشورپروراولين محل استخراج كانه سولفيد پاترونيت براي بازگيري واناديوم لقب گرفت وتا 1955 به عنوان يك تامين كننده فعال به كار خود ادامه داد. هنگاميكه منابع پرو تمام شده كانه ديسكوزيت درآفريقاي جنوبي ، ناميبيا وزامبيا مورد بهره برداري قرارگرفتند. چندسال واناديوم، محصول جانبي توليد كنندگان اورانيوم درايالات غربي امريكا بود واناديوم محصول فرعي فرايندهاي تجاري ازقبيل توليد روي ازذخيره سنگ آهن درفنلاند ونروژ بوكسيد موجود درفرانسه است دومعدن درفنلاند هر نروژ درسال 1980 بسته شدند. يك منبع اصلي وانادويوم كانه هاي ماگنيت تيتانيوفروس كشف شده دراستراليا چين ، روسيه وآفريقاي جنوبي اند كه دراين مقاله توضيح داده خواهند شده واناديوم اضافي ممكن است .
محتويات موجود درنفت ومحصولات نفتي بازگيرمي شوند. مانند كاري درونزوئلا انجام مي شودو كك حاصل از فرايند FIexicoke كه در ونزوئلا مورد استفاده قرارمي گيرد به وسيله اسيد سولفوريك فروشسته مي شود وسپس ازدرون تبادل يوفي جداكننده براي جداسازي آمونيوم واناديوم عبورداده مي شود. ذخيره فعلي واناديوم درحدود 41-27 ميليون تن تخمين زده مي شود كه با توجه به مصرف كنوني ، ظاهرا منبع قابل براي چند صد سال آينده باشد.
چون واناديم ازمحصول جانبي توليد مي شود، يك مشخصه واقعي ازمنابع جهاي دردست نيست.
آمريكا يكي ازصادركنندگان كنوني واناديم است درحاليكه وارد كننده ماده خام واناديوم است نيازهاي داخل به وسيله صادرات خارجي برحسب قيمت تامين مي شود. ميزاني از موادي مانند فلز واناديم به همراه پس ماندها، آلياژاصلي واناديوم – آلومينيوم، فروواناديم، پنتاكسيد واناديم ، اكسيدها وهيدروكسيدها ديگر واناديم به آمريكا واردمي شود. صاردات از امريكا به حدود 11 درصد ازمواد وارداتي مي رسد كه خود درحدود 7/8 درصد ازتوليد جهاني را شامل مي شود آمريكا به كانادا جمهوري آلمان ، ژاپن ، كره ، مكزيك ، تايوان صادرات اين ماده را انجام مي دهد. هشت شركت صنعت واناديوم درامركيا را اداره مي كنند و موارد استفاده براي مصرف داخل شامل فولاد كربني 34درصد ، آلياژ پايين با استحكام بالا ، 26 درصد ،‌‌ِ آلياژ كامل 19% فولاد ابزاري 6 درصد كاربردهاي مختلف ، 15 درصد مي باشند. فعاليت واناديوم دركانادا فقط يك سهم يك درصدي ازكل جهان را به عهده دارد ذخاير سنگ كانادا معمولا شامل ماگنتيت تيتاني فروس درمناطق ازقبيل پايب ستون (Pipeston) و دو معدن در كبك (Qucebec) ولاك دور (Lac Dore) و رودخانه بل (BeII) است . ذخيره لاك دور متعلق به شركت مكنزي كه منابع ان 102 ميليون تن و 4/17 درصد ايلمنت منبع با ارزشي براي توليد دي اكسيد تيتانويم ( Tio2 ) است . ظرفيت تخميني 364 ميليون دلاري ، موضوع تبادل نظر درژوئن 2005 خواهد بود. يك بررسي ازپايه توليد مورد استفاده شركتهاي اصلي درجهان وموارد ديگري ازقبيل قيمت گذاري به وسيله برون (Perron) درسال 2001 انجام شد.
يك تاثير اقتصادي از توليد ثانويه واناديوم حاصل مي گردد ؛ كه از (1) توليدآهن وفولاد (2) به عهنوان يك محصول متقابل ازتوليد اورانيوم و(3) ازبازيافت ناشي مي شود. چدن خام درتوليد فولاد شامل مقداري زيادي ماده حاوي واناديوم گداخته شده با سنگ آهن
مي باشد. چدن خام ذوب شده ، اكسيژن افكني مي شود تا اينكه سرباره اي شامل 12 تا 24 درصد واناديوم را تشكيل دهد ، كه يا بادماي بالاي جريان نزولي ، گداخته شده ويا سرد نشده وسپس براي توليد 7205،ازطريق خروج حلال، فرآوري مي گردد. اسيد سولفوريك داغ ويك اكسيد كننده مانند كلريد سديم براي فروشويي چگاله كافه اورانيوم براي 24 ساعت ، مورد استفاده قرارمي گيرد. محلول فروشويي شده، با استفاده از حلال آلي به طرف مدار SX هدايت شده وپس از آن ، واناديوم به شكل پس مانده باقي مي ماند. سپس به دايره SX فرستاده مي شود واناديوم درحالت ( فاز ) آلي خارج شده و سپس با 10 درصد حلال خاكستر سودا مخلوط شده وبه همراه سولفات آمونيوم ته نشين مي گردد. رسوب متاوا ناديت آمونيوم تصفيه ، خشك وسپس اكسيده شده وپنتااكسيد واناديوم را توليد مي كند درطول جريان بازيافت، كاتاليزوومصرف شده ازصنعت پتروشيمي وخاكستر حاصل از اكسيد شدن نفت در ايستگاه برق به ماده خام تبديل ميش ودو متاسفانه تا به امروز ، اين فعاليت هاي بازيافتي هرچند غيرقابل اهميت ، ازنظراقتصادي درهيچ مقياسي تائيد نشده اند. محققين درمكزيك استخراج 7205را ازپس مانده هاي كارخانه برق ، ازطريق فروشويي وفعاليتهاي واحدهاي ديگرمورد بررسي قرارداده اند. تركيبات واناديوم به دليل خطرهاي جاني ، تنها درجاهايي كه بازيافتشان بدون قرارگرفتن درمعرض آنها ممكن باشد، مورد بازيافت قرارمي گيرندو شركت مواد واناديوم را براي استخراج موادي بازيافت مي كند كه دربازهاي جهاني بكارمي رود. فرايندهاي شيميايي براي پردازش كالتاليزرهاي Ni/mo و CO/MO دربازگيري واناديوم درتبديل به اكسيد وجداسازي نيكل، كبالت ومقاديري از مولبيدن بكار مي روند.
نشريه اي با نام "Economists of Vanadium " بيان داشته كه فعاليتهاي مربوط به واناديوم در46 كشور درزمينه هاي ازقبيل استخراج ، استخراج ، فرآوري وتوليد محصولات وابسته ، وجوددارد، شركتهاي اصلي توليد كننده واناديوم ، فلز وآلياژهاي آن شامل شركتهاي كه هردو درآفريقاي جنوبي اند ونيز شركتهاي PanzhihuaIron SteeI and  كه هردو درآفريقاي جنوبي اند ونيز شركتها مي باشند.
دريك مناقصه شركت دارند كه در آن واردكنندگان آمريكايي فروواناديم را با قيمتي كمتر از بازدارد دراخل فروش مي رسانند گزارشات مشابه به وسيله راسكيل ( roskiII) شامل يك سالنامه آسيايي و اقيانوسيه است كه واناديوم و34 عنصر معدني ديگر وهمچني سنگهاي حاوي فلز دربيش از 15 كشور را دراين بخش جغرافيايي توضيح مي دهد. اين سالنامه شامل چند صد جدول است كه اطلاعات جهاني ، ملي ومنطقه اي را دررابطه با مصرف، قيمت وميزان دادوستد كه بعضي اوقات عملكرد آن دردو دهه مورد بررس قرارمي گيرد. ارائه مي كنند.
جديد ترين نشريه با نام « واناديوم – زمين شناسي ، فرآوري ، وكاربردها » شامل مجموعه اي از18 مقاله است كه دركنفرانسي درمورد واناديوم ، ارايه شد و اين مقاله، معدن شناسي، كاربردهاي الكتروشيمياي ، وفلز شناسي استخراج اين مواد آلياژي گسترده را توضيح مي دهد. محققين ، درمقياس جهاني ، ازحدود 45 توليد كننده اصلي دررابطه با توليد عمده فلز واناديوم ، فروواناديوم ، نپتو كسيد واناديوم وتري اكسيد، آلياژها وتركيبات شيمياِيي ، اطلاع دارند . جدول 1 ميزان محصولات حاوي واناديوم را كه با كيفيت هاي متفاوت در16 كشور توليد مي شوندو نشان مي دهند جمهوري خلق چين ، روسيه ، وآمريكا 55 درصد ازشركتهاي فعلي فعال درفرآوري مواد وانديوم را دارا هستند.

2-2- كشورهاي اصلي صنعت واناديوم
2-2-1- جمهوري آفريقاي جنوبي
جالب توجه است كه چين وروسيه درحال حاضر درحدود 67 درصد از محصول واناديوم جهان را دارند درحاليكه آفريقاي جنوبي 30 درصد از ان را داراست. اين توزيع انشعاب سه گانه، هنگاميكه بحث برسرتوليد جهاني پنتوكسيد واناديوم باشد ، دچار تغييراتي خواهد شد.
درحال حاضر مهمترين ذخاير موجود درعمليات استخراج شامل معدن بوشويلد (BushveId) درجمهوري آفريقاي جنوبي است ( RSA) درگذشته آفريقاي جنوبي تهيه واناديوم را تحت سلطه خود قرارداد تااينكه چين به عنوان يك تهيه كننده اصلي مطرح گرديده مجتمع بوشويلد شامل ماگنيتت تيتنا نوفوس است كه يكي از بزرگترين گدازه هاي مافيك در جهان است . اين كانه حاوي كه درلايه ها وجود دارد داراي امتداد درحدود 325 كيلومتر است.
ذخاير موجود RSA تا 5/12 تن بالغ مي شوند كه بزرگترين ذخيره جهاني به حساب مي آيد. درسال 2001 آفريقاي جنوبي19000 تن واناديوم را ازطريق چهارشركت توليد كرد بانامهاي (1) درنزديكي ميلولبرگ ( MiddIeburg) كه توليد تري اكسيد واناديوم ومواد شيميايي ديگر را به عهده دارد .ظرفيت تجهيزات Vantech درمورد پنتوكسيد واناديوم وفروواناديوم به ترتيب 6000 و 2000 تن در سال است كه به بازار ارسال مي گردد. Xstrata AG يك گروه سوسيس است كه 41 درصد از آن متعلق به شكرت بين المللي گنكور ( GIencore) مي باشد. مثلا تجهيزات Murin NickeI دراستراليا ) ودارنده دو توليد كننده ديگر با نامهاي Vantech و Rhovan مي باشد. Xstata اخيرا يك طرح tpa6000 وبراي تبديل 7205دراين مكان وبدين طريق، جايگزيني تجيهزاتي كوچكتر از Vintage قديمي درVantech ارائه كرده است.

2-2-2- جمهوري خلق چين
ذخاير لاشن ( Ianshan) وچسين شان ( Chienshass) درايالت شي چوان (Sichuan) چنين ذخاير اصلي به حساب مي آيند. انواع سنگ معدن مانند پنتا نوماگنيت ، همانند چيزي كه درجماهير شوروي استخراج مي شود، درآن وجود دارد.تينا ئيومگنيتيكي كه درايالات شي چوان وكوههاي اورال استخراج مي گردد، به عنوان تركيبات PaIeozic شناخته مي شود . چين واناديوم وازعلميات استخراج در ايالات شي چوان و Anhui وهمچنين مواد استخراج شده ازسرباره هاي ورودي از نيوزيلند ، روسيه و آفريقاي جنوبي ، بدست
مي آورد. معدن Panzhihua درايالت شين چوان به را ميليارد تن تخمين زده مي شود وداراي درصد دردصد مي باشد. سرباره هاي فلزكاري ازفعاليتهاي انجام شده در استانهاي: Hube و Chengse ونيزسرباره هاي وانادي فروس ازايالت Anhui درهفت پروژه درچين براي توليد واناديوم پنتوكسيد ، درحدود 8500 تن درهرسال بكارميرود. چهارعدد ازاين پروژه هاي قادربه تبديل به فروواناديوم اند . چين ، روبه رشد ترين اقتصاد جهان را دربخشهاي فولاد، ابزارهاي فولادي وقطعات اتومبيل داردو خلاصه اي ازبازيافت فلزات مختلف وفولاد درچين به وسيله " هامفري " ( Humphrey) درسال 2002 تهيه شده نمونه اي ازتوسعه سريع صنايع فلزي درچين ،‌تصميم كارخانه Noranda Inc. واقع در DenviIIe ، Quebec در31 مارس 2003 ، مبني بر توقف فعاليت كارخانه بود ، پروژه كارخانه MangoIa ،بزرگترين تجهيزات توليد منيزيم به حساب آمده و55 درصد ازظرفيت 60000 تن درسال آن درحال كاربود. شركت سرمايه گذاري جامعه عمومي دركتب » 20 درصد از پروژه MangoIa را داراست هرچند كه اين تجهيزات در اواخر سال 2000 آغاز به كاركرد، اما كارخانه نمي توانست با توليد كنندگان ارزان قيمت چيني كه منيزيم خود را آمريكا درهرپوند مي فروختند رقابت كنند، درعين حال توليد كنندگان آمريكاي شمالي كه اين ميزان ( هرپوند ) را دلار مي فروختند .
توليد منيزيم چين ، ازميزان ناچيز سال 1990 ، تاميزان افزايش يافته كه اين كشور حدود 50 درصد نياز جهاني اين فلز سبك را تامين مي كند . جدا ازكشورهاي اصلي توليد كننده واناديوم ، شركت هاي كمي در برخي از مناطق وجود دارند كه درصد پاييني از واناديوم خام را به منظور مصرف جهاني ، تامين مي كنند.






جدول 2-1- كشورهايي كه توليد كننده هاي جهاني واناديوم هستند.

















ادامه جدول 2-1






از آنجا كه در گزارشها ، اغلب آن كشورها فهرست مي شوند ، پيش بيني مي شود كه شركتها ذكر شده بر توليد آلياژها واناديوم و تركيبات مرتبط با وانادويوم ،‌متمركز باشند و مقالاتي مانند Moreno( 1998) كالاهاي اساسي مانند فلزهاي پايه شركت هاي سازنده درهركشور 1 مانند را ارائه كرده وهمچنين ، بازگيي واسطه هاي ومحصولات فرعي مانند PGM ها ، اينديم ، گاليم ، جرما نيوم ، وفلزات زميني كم ياب را نشان مي دهد . همچنين ، اين مقاله ، فلزات سبك ( مانند AL، Za ؛ Sn؛ Mg) فلزات سنگين ( مانند توليد كنندگان ثانويه و پردازنده هاي پس مانده ها ( Scrap) را نيزشامل مي شودو به جز تركيبات رايحجبر واناديوم مانند تير اكسيد وپنتوكسيد، واناديوم با سولفيدها، ‌كلريدها و هيدروكسيدها تركيب شده وتشكيل اسيد متاولانديك را مي دهد.


2-2-3- روسيه و سايركشورهاي CIS
منطقه Katschkanor در بخش اورال فدراسيون روسيه، منبعي وسيع از كانه هاي و
كاني هاي حاوي وانادويوم را دراختيار دارد .بخش ايالتهاي مستقل ( CIS) يك تامين كننده عمده ديگر ازواناديوم واشكال وگونه هاي مربوط به آن مي باشد. اطلاعات فراواني درورد فلزات فروس ( آهن دار) وغيرفروس ( بدون آهن )، فلزات زميني ، وسياركاني هاي درCIS به شكل گزارش وجود دارد (Trotisky، 2003) Perrh (2001) ، اين گونه گزارش مي كند كه روسيه درحال حاضر، تنها به ميزان 50% ظرفيت اسمي خود كه tpa 20000 است.
پنتوكسيد واناديوم توليد مي كند. او نشان مي دهد كه رسوبات تيتانوماگمتيت (Titanomagrtite) وايلمنت ،‌دراحجام كانه اي پيش رانده شده در PeninsuIa درمروز فللاند ، ونيز در SuerIov Kachkano دركوه اورال ، كه جداكننده آسيا واروپا هستند ، قراردارند . دريك بررسي كلي درمي يابيم كه اين رسوبات ازكانه هاي حاوي واناديوم، ‌در كوههاي اورال ، 25 تا 30 ميليارد تن هستند. اين رسوبات شامل احجام كانه اي Kopansky، Medvedevsky ،‌Syroamsky وويژگي هاي كوههاي اورال جنوبي هستند (Smirnov 2002) رسوب ‍chineisky كه داراي كانه ايلمنت وتيتا ماگنتيت است ، درنزديكي خط آهن Amar- BaikaI درسيبري شرقي ، قرارداشته ومنبع بالقوه ديگري ازوانديوم
مي باشد . منبع بالقوه ديگري ازواناديوم مي باشد. منابع احتمال كانه آهن دراحجام كانه اي Chineisky درحدود 30 ميليارد تن تخمين زده شده وبه همراه آنها ، حدود 56 ميليون تن واناديوم وجود دارد كه بدين ترتيب ،‌اين يكي ازبزرگترين منابع توسطه نيافته جهان محسوب مي شود. دردهه گذشته ، روسيه دائما توليد محصولات حاوي واناديوم خود را ، كه عمدتا پنتوكسيد واناديوم بوده اند ، گسترش داده است. پيش بيني مي شود كه درسال 2005؛ مصرف داخلي روسيه ازواناديوم درروسيه ،‌اينها هستند : (1) ترابري قطارها ( مثلا براي ريل ها وچرخها ) ، (2) توليد برق ، ( 3) صنايع ( سازنده ) ابزارهايي ماشيني و (4) سازه هاي اتومبيل ها ، ( ابزارهايي ) كشاورزي وبخشهاي دفاعي. دردورسيه ، بخش
عمده اي از پنتوكسيد واناديوم توليدي از مذاب سازي سرباره وانادويم در NTWK ( يعني در Nizhny TagiI Iron &SteeI Works) ناشي مي شود. ديگرتوليد كنندگان واناديوم درروسيه ، شامل كه هم وهم « فروواناديوم » را توليد مي كند، مي باشند. شركتهاي كوچكتر ، براي توليد محصولات حاوي واناديوم ، ازواسطه ها بعنوان ماده خام استفاده يم كنند. براساس گزارش مركز تحقيقات ايالتي » روسيه داراي منابع واناديوم كافي ، تعداد زيادي ازسطوح فولادي حاوي واناديوم – كه از نظر تجاري تثبيت شده هستند. ونيزروشهاي پيشرفته براي آلياژ سازي است ( Smirnovة 2002( « Leonid Smirnov» كه دانشمندي است داراي مقالات بسيار مورد تاييد ، مديركل موسسه فلزات اورال ، يك پروفسور ويك عضو دانشگاهي مي باشد. Info Mine( 2001) ، سند مفيدي را تهيه كرده است كه موضوعات را بصورت جزئي مورد بررسي قرارداد. اين موضوعات شامل مواردي است كانند (1) منابع بالقوه واناديوم موجود در CIS، (2) شركت هاي عمده فعال درزمينه استخراج وپردازش مواد خام حاوي واناديوم ،‌( 3) كيفيت محصولات توليدي ، ( 4) وضعيت كنوني توليد كنندگان عمده روسي ، (5 ) محصولات واناديوم صادرشده ، (6) مصرف داخلي واناديوم در CIS، فولاد آلياژ كاري شده با واناديوم ، محصولات ممتازي را ايجاد كرده است كه داراي استحكام وانعطاف پذيري بالا بوده وبراي شرايط آب وهوايي نامساوي فدراسيون روسيه، وبراي كاربردهايي مانند ساخت اجزاء وسائل نقليه، و
لوله هاي نفت وگاز ، مناسب مي باشند.
درحال حاضر ، روسيه به عنوان پردازنده عمده مواد حاوي واناديوم شناخته مي شود ؛ درحالكيه ديگر كشورهاي CIS، مانند اكراين ، تاجيكستان و قزاقستان ، ازنظر منابع جهاني تامين ( واناديوم )؛ نقش ناچيزي را ايفا مي كنند.
فهرست مطالب
عنوان                                                صفحه
چكيده                                            1

فصل اول: كليات                                    
كليات                                            3
ذخاير واناديوم در ايران                                8

فصل دوم: فرآوري واناديوم
2-1- منابع واناديوم                                    10
2-2- كشورهاي اصلي صنعت واناديوم                        16
2-2-1- جمهوري آفريقاي جنوبي                            16
2-2-2- جمهوري خلق چين                                17
2-2-3- روسيه و ساير كشورهاي CIS                        21
2-3- فرآيندهاي تجاري بازگيري                            29
2-3-1- واناديوم                                    29
2-3-2- پنتوكسيد واناديوم                                31
2-3-3- فرو واناديوم                                    32
2-4- نقش استراليا در صنعت واناديوم                        35

فصل سوم: سنتيك واكنش عمليات برشته كردن واناديوم و استفاده از سرباره هاي فولاد به عنوان ماده خام ثانويه
3-1- مقدمه                                        40
3-2- بررسي پژوهشي فرآيند تشويه واناديوم                    41
3-3- آزمايشات عملي                                    43
3-4- جنبش شناسي واكنش                                44
3-5- مدل فرآيند تشويه واناديوم                            47
3-6- نتايج و مباحث آزمايشات عملي فرآيند تشويه واناديوم                48

فصل چهارم: فرآوري جديد جهت بازيابي كانيهاي واناديوم و تنگستن از محلول ليچينگ آليا‍ژ تنگستن دار
4-1- مقدمه                                        52
4-2- روش تجربي                                    54
4-2-1- آماده سازي نمونه                                54
4-2-2- روش تجربي                                    55
4-3- نتايج و مباحث آزمايش                                56
4-4- بازگيري واناديوم                                59
4-5- بازگيري تنگستن                                    62
4-5-1- تبديل Na2wo4 به Cawo4                            62
4-5-2- تبلور APT و خلوص آن                            63

فصل پنجم: نتايج و پيشنهادات
نتايج و پيشنهادات                                    67
منابع مورد استفاده                                    68










چكيده
واناديوم محصول فرعي مهمي است كه به طور وسيع در آلياژهاي فروس و غير فروس بكار برده مي شود. ميزان جهاني واناديوم از منابعي مانند مواد اوليه چگاله ها،
سرباره هاي فلز كاري و پس مانده هاي نفتي بدست مي آيد. مواد معدني حاوي واناديوم عبارتند از: كارنوتيت، موتراسيت، پاترونيت، دشلوليت و وانادنيت. سرباره هاي صنايع آهن يك منبع اصلي واناديوم اند در حال حاضر منابع شناخته شده واناديوم نيازهاي قرن آينده را برآورده مي سازد. مواد حاوي واناديوم بوسيله چند روند از قبيل كاهش كلسيم، ليچينگ، خروج هلال و تبادل يوني براي بدست آوردن واناديوم به شكل يك فلز فرو واناديوم، پنتوكسيد واناديوم و يا شكل مواد شيميايي مختلف فرآورده مي شود.
ميزان عنصر و تقاضاي واناديوم در طول 2 سال گذشته ثابت بوده است و در حال كاهش قيمت است.
توليد كنندگان اصلي واناديوم شامل چين، آفريقاي جنوبي و روسيه است، در حالي كه ميزان كمتري در كشورهاي استراليا، آمريكا توليد مي شود.
مواد خام ثانويه مانند سرباره هاي فولاد كاري و يا پس مانده هاي ديگر صنايع حاوي واناديوم، مانند كاتاليزورها و يا خاكستر كوره نفت سوز، مي توانند پيش از مصرف نهايي به منظور توليد واناديوم مورد استفاده قرار گيرند. بدين ترتيب، به مانند پردازش اوليه، ليچينگ قليايي بايد در يك كوره گردان و يا يك كوره چند اجاقي انجام گيرد. اين فرآيند واناديوم را كه به طور مستحكمي در داخل ساختار معدني اسپيل جاي گرفته، به وانادي قابل شستشو تبديل مي كند.




















فصل اول
كليات






كليات:
واناديوم يك عنصر شيميايي است، عدد اتمي اين عنصر 23 است و در جدول متناوبي، در گروه 7 است. جرم حجمي آن   و رنگ آن خاكستري نقره اي فلزي است، توان اتمي آن 50.9415amu، شعاع اتمي آن 171pm و شعاع كوالانسي آن 125pm مي باشد، نقطه ذوب اين عنصر 2175k و نقطه جوش آن 3682k مي باشد.
واناديوم يك عنصر كمياب نرم و هادي مي باشد كه به صورت تركيبي با كانيهاي خاصي يافت شده و براي توليد آلياژهايي بكار گرفته مي شود.
اين عنصر در برابر فرسودگي توسط مواد قليايي و اسيد سولفوريك و اسيد هيدروكلريك مقاوم است در k 933 به سرعت اكسيد مي شود. واناديوم ساختار محكمي داشته و شكاف نيوتروني ندارد كه اين خاصيت آن را براي استفاده در زمينه هاي هسته اي مناسب
مي نمايد.
حالتهاي اكسيداسيون محصول اين عنصر + 2 و + 3 و + 4 و + 5 مي باشد يك تجربه عمومي با وانادات آمونيوم با فلز روي است كه مي تواند از طريق همه 4 حالت، اكسيداسيون + 1 نيز براي اين عنصر ديده شده است بيش از 80% واناديوم توليد شده به مصرف فرو واناديوم كه يك ماده افزوده به فلز فولاد مي باشد مي رسد موارد استفاده ديگر عبارتند از:
در آلياژها به عنوان
•    فلزات ضد خش وسايل جراحي و ابزار آلات
•    ماده ضد رنگ و افزايش دهنده سرعت در فلزات
•    ماده مخلوط شونده با آلياژهاي آلومينيوم و تيتانيوم براي استفاده در موتورهاي جت و هواپيماهاي پر سرعت
•    آليا‍ژ فلز واناديوم در ساخت محورها، ميل لنگ دنده ها و ... بكار مي رود
•    متعادل كننده كاربيد در ساخت فلزات
•    كاربردهاي هسته اي بدليل نداشتن شكافت نوتروني
•    استفاده از ورق واناديوم در آبكاري تيتانيوم در فلزات
•    نوار واناديوم گاليوم كه مگنت ابر رسانا مي باشد.
•    استفاده از تركيبات واناديوم به عنوان كاتاليزور در توليد Moleic Anhydride و اسيد سولفوريك
•    استفاده از پنتا اكسيد واناديوم به عنوان كاتاليزور در سفالگري
واناديوم توسط Andres Monuel Del Rio كه يك معدن شناس اسپانيايي بود در شهر مكزيكوسيتي در سال 1801 كشف شد، اولين عنصر را سرب ترمز نام نهاد، با انجام آزمايشاتي وي ملاحظه كرد كه رنگ اين عنصر بدليل وجود كروميوم مي باشد از اين رو او اين عنصر را Danchromium نام نهاد وي بعداً اين عنصر را به نام Erythronium تغيير داد چرا كه بيشتر نمكها با حرارت دادن قرمز مي شوند. يك شيمي دان فرانسوي اشتباهاً اعلام كرد كه عنصر جديد Rio Del تنها يك كروميوم ناخالص است. Del Rio نيز گمان داشت كه اشتباه كرده است و نظر شيميدان فرانسوي را قبول كرد.
در سال 1831 سوئد واناديوم را در اكسيد جديدي كه وي به هنگام كار كردن با معادن آهن يافته بود دوباره كشف كرد در همان سال Friedrich W…V كشف سابق Del Rio را تأييد كرد.
واناديوم فلزي در سال 1867 توسط Henry Enfield Roscoe كه كلريد واناديوم را با هيدرو‍ژن تقليل كرد به صورت جداگانه بدست آمد. نام واناديوم از كلمه واناديس الهه زيبايي در اسكانديناوي گرفته شده است چرا كه اين عنصر در تركيبات گوناگون رنگهاي الواني دارد.
در بيولوژي اتم واناديوم از اجزاء لازم آنزيمها بشمار مي رود. به طور خاص Vanadium Nitrogenose توسط ميكرو ارگانيسم هاي ثابت كننده هيدروژن استفاده مي شود. واناديوم براي Ascidianهاي لازم است. تمركز واناديوم در بدن آنها يك ميليون برابر تمركز واناديوم مركب اطراف آنها مي باشد. همچنين موشها و جوجه ها نيز به مقادير بسيار كمي واناديوم نياز دارند و كمبود اين عنصر باعث كمبود رشد و توليد مثل معيوب مي شود.
وجود تركيباتD xo Vanadium براي سبك كردن نشانه هاي بيماري ديابت در برخي نمونه هاي حيواني و انسان نشان داده شده است.
واناديوم هرگز به صورت آزاد در طبيعت يافت نمي شود اما در 65 گونه كاني هاي گوناگون بوجود مي آيد. واناديوم همچنين در Bouxife و كربن نيز وجود دارد كه حاوي ذخايري مانند نفت خام، ذغال سنگ، Oil shale و Tar مي شود. طيف واناديوم در نور خورشيد و ديگر ستارگان نيز شناسايي شده است.
بيشتر واناديوم توليد شده توسط تقليل كلسيوم از 5O2V در يك لوله فشار مي باشد واناديوم معمولاً به صورت محصولات جنبي بدست مي آيد. از اينرو منابع جهاني از اين عنصر حاكي از وجود ذخاير در دسترس نمي باشد.
واناديوم طبيعي از يك ايزوتوپ پايدار تشكيل شده است V-51. براي اين عنصر 15 ايزوتوپ راديو اكتيوي ديگر شناسايي شده است كه پايدارترين آنها V-50 با نيمه عمر e171.4 سال و V-49 با نيمه عمر 330 روز و V-48 با نيمه عمر 15.9735 روز مي باشند. تمام ايزوتوپهاي راديو اكتيو باقي مانده نيمه عمري كمتر از يك ساعت دارد كه نيمه عمر بيشتر آنها كمتر از 10 ثانيه است. اين عنصر حالت متا دارد ايزوتوپهاي واناديوم به ترتيب وزن اتمي 43.981amu تا amuV59 59.959 مرتب شده اند. حالت Decay اوليه قبل از فراوان ترين ايزوتوپ V51 الكترون گيري و حالت اوليه بعد از آن Beta Deeay
مي باشد محصولات decay اوليه قبل از V51 ايزوتوپهاي عنصر تيتانيوم 22 و محصولات اوليه بعد از آن ايزوتوپهاي عنصر Chromium 24 مي باشد.




ذخاير واناديوم در ايران:
يكي از عمده ترين منابع واناديوم سنگ آهن هاي تيتانيوم و واناديوم است كه ذخاير عظيمي از آن در مناطق آهن دار ايران مركزي وجود دارد و از جمله مي توان به ذخيره سنگ آهن چغارت با عيار V250% 5/0-0/3 اشاره كرد.
همچنين مي توان بر كانسارهاي اصلي ناحيه بافق – ساغند اشاره كرد كه حضور واناديوم در آنها چشمگير است در اين كانسارها واناديوم همراهي و مشاركت بسيار خوبي را با كانه هاي منيتيتي نشان مي دهد و ميزان اين عنصر در اين نوع كانه در مقايسه با انواع ديگر بسيار بيشتر است. عيار واناديوم در كانسنگهاي اين ناحيه با ميزان عيار كهن و تيتانيوم نسبت مستقيم و با ميزان فسفر نيست معكوس دارد و به عبارتي مي توان گفت سنگ آهنهاي پر عيار و كم مستقر داراي مقدار بيشتري واناديوم در شبكه خود مي باشند و همچنين واناديوم احتمالاً در كاني منييف تمركز پيدا كرده است. عيار بنتوكسيد واناديوم (V205) در كاسنار چاه گز حدود 0.4 درصد و در معدن چغارت بين 01 درصد در سنگهاي آهن كم عيار و پر فسفر تا 5/0 درصد در سنگهاي آهن پر عيار و كم فسفر متغيير است و با توجه به اينكه عيار آن در اين كانسارها از عيار حد اقتصادي اين عنصر در بازارهاي جهاني بيشتر است لذا بنظر مي رسد كه استحصال واناديوم از كانسنگهاي اين ناحيه و بخصوص چغارت اقتصادي مي باشد.






فصل دوم
فرآوري واناديوم






2-1- منابع واناديوم
واناديوم به طور كلي از منابعي مانند كانه ها ، چگاله ها ، سرباره هاي فلز كاري، و مواد نفتي منشاء مي گيرد. درسال 2001 توليد جهاني به 58000 تن رسيد كه حاوي واناديوم استخراج شده ازچند منبع بود واناديوم دربيش از 50 نوع ازمواد معدني متفاوت بدست
مي آيد بيست ودومين عامل موجود درپوسته زمين است با غلظت 150 كه مشابه روي وبيش از مس ونيكل است . هرچند كه اورانيوم به طور نامتراكم وگسترده توزيع شده است اما هيچ گاه بطور خالص يافت نمي شود. وبيشتر به صورت تركيباتي ازكارنوتيت ديسكوليت (riscoLit) وانادنيت (Vanadnite) موترآميت (mottramite) وپاترنيت (Patronite) به عنوان اصلي ترين منابع فلزي ، وجود دارد. درآمريكا دسيكويت دريوتا (Utoh) ويسكوليت، كارنو تيت دركلورادو (CoIorado) ، وردعين حال واندنيت درآريزونا (Arizona) ونيومكزيوك يافت مي شود. منابع ديگرشامل خاك معدني وانادي فردسو وشهاب سنگ ها هستند . ذخاير ماگنتيت تيناني فردوس ماسه سنگ ارواني فروس ، وگل – ماسه حاوي واناديوم را شامل مي شوند. جدايي از واناديوم موج.د دربرخي سنگ آهن ها وسنگ فسفات اين عنصر دربرخي ازانواع نفت خام وبه صورت تركيبات آلي ، يافت مي شود. مقادير قابل توجهي دربوكيت ومواد كربني فروس ، ازقبيل زغال سنگ لايه هاي نفتي وقيرشن ها يافت مي شوند. واناديوم طبيعي داراي دو ايزوتوپ است  ( 76/99 %) كه نوع اول كمي داراي خاصيت راديو اكيتو است وتهيه عمر آن بيش از سال است. توضيحي درمورد منابع معمول مواد حا.ي واناديوم ، روش هاي فرآوري وتوليد فلز وانادويم به وسيله گوپتا ( Gupra) تهيه شد. برنامه ساده شده اي حالتهاي جديد توليد واناديوم وتركيبات همراه آن را نشان مي دهد.
كانه هاي ماگنتيت استراليا، چين ، روسيه، ونتيرخاك ان دار تيوز بلند شامل منابعي از سرباره هاي غني از واناديوم هستند كه بعنوان ماده اوليه اي براي توليد فرو واناديوم مورد استفاده درصنايع آهن وفولاد، بكارمي روند. فسفات حاوي وانادويوم وكانه اورانيوم درآمريكا منابع اكسيد وانوديوم ( 2) فلزواناديوم وآلياژ ها ( 3) آلياژهاي برپايه آلومينيوم واناديوم براي آلياژهاي تيتانويم و (4) مواد شيميايي وكاتاليزور واناديوم . پس مانده هاي واناديوم مربوط به خاورميانه وتروئلا به همراه خاكسر ( بدست آمده از ) كارخانه برق وكاتاليزور مصرفي، براي هرفرايند ديگركارآيي دارد كه در اينجا به آن اشاره مي شود. درحال حاضر ، فقط فقط چين وآمريكا قادربه بازيافت ميزان قابل توجهي ازواناديوم ازمحتويات پتروشيمي اند. حدود 85 درصد واناديوم مصرفي ، توليد فولادهاي كم آلياژ با سختي بالا،‌همراه با فولادهاي ( مورد استفاده در) درساخت ابزارهاي ريخته گري بكار گرفته مي وشد دو درصد نيز در صنايع هوافضا كه نيازمند آلياژهاي تيتانيوم – آلومينيوم وبقيه درصنايع شيميايي مورد استفاده قرارمي گيرد. پس از 1906 كشورپروراولين محل استخراج كانه سولفيد پاترونيت براي بازگيري واناديوم لقب گرفت وتا 1955 به عنوان يك تامين كننده فعال به كار خود ادامه داد. هنگاميكه منابع پرو تمام شده كانه ديسكوزيت درآفريقاي جنوبي ، ناميبيا وزامبيا مورد بهره برداري قرارگرفتند. چندسال واناديوم، محصول جانبي توليد كنندگان اورانيوم درايالات غربي امريكا بود واناديوم محصول فرعي فرايندهاي تجاري ازقبيل توليد روي ازذخيره سنگ آهن درفنلاند ونروژ بوكسيد موجود درفرانسه است دومعدن درفنلاند هر نروژ درسال 1980 بسته شدند. يك منبع اصلي وانادويوم كانه هاي ماگنيت تيتانيوفروس كشف شده دراستراليا چين ، روسيه وآفريقاي جنوبي اند كه دراين مقاله توضيح داده خواهند شده واناديوم اضافي ممكن است .
محتويات موجود درنفت ومحصولات نفتي بازگيرمي شوند. مانند كاري درونزوئلا انجام مي شودو كك حاصل از فرايند FIexicoke كه در ونزوئلا مورد استفاده قرارمي گيرد به وسيله اسيد سولفوريك فروشسته مي شود وسپس ازدرون تبادل يوفي جداكننده براي جداسازي آمونيوم واناديوم عبورداده مي شود. ذخيره فعلي واناديوم درحدود 41-27 ميليون تن تخمين زده مي شود كه با توجه به مصرف كنوني ، ظاهرا منبع قابل براي چند صد سال آينده باشد.
چون واناديم ازمحصول جانبي توليد مي شود، يك مشخصه واقعي ازمنابع جهاي دردست نيست.
آمريكا يكي ازصادركنندگان كنوني واناديم است درحاليكه وارد كننده ماده خام واناديوم است نيازهاي داخل به وسيله صادرات خارجي برحسب قيمت تامين مي شود. ميزاني از موادي مانند فلز واناديم به همراه پس ماندها، آلياژاصلي واناديوم – آلومينيوم، فروواناديم، پنتاكسيد واناديم ، اكسيدها وهيدروكسيدها ديگر واناديم به آمريكا واردمي شود. صاردات از امريكا به حدود 11 درصد ازمواد وارداتي مي رسد كه خود درحدود 7/8 درصد ازتوليد جهاني را شامل مي شود آمريكا به كانادا جمهوري آلمان ، ژاپن ، كره ، مكزيك ، تايوان صادرات اين ماده را انجام مي دهد. هشت شركت صنعت واناديوم درامركيا را اداره مي كنند و موارد استفاده براي مصرف داخل شامل فولاد كربني 34درصد ، آلياژ پايين با استحكام بالا ، 26 درصد ،‌‌ِ آلياژ كامل 19% فولاد ابزاري 6 درصد كاربردهاي مختلف ، 15 درصد مي باشند. فعاليت واناديوم دركانادا فقط يك سهم يك درصدي ازكل جهان را به عهده دارد ذخاير سنگ كانادا معمولا شامل ماگنتيت تيتاني فروس درمناطق ازقبيل پايب ستون (Pipeston) و دو معدن در كبك (Qucebec) ولاك دور (Lac Dore) و رودخانه بل (BeII) است . ذخيره لاك دور متعلق به شركت مكنزي كه منابع ان 102 ميليون تن و 4/17 درصد ايلمنت منبع با ارزشي براي توليد دي اكسيد تيتانويم ( Tio2 ) است . ظرفيت تخميني 364 ميليون دلاري ، موضوع تبادل نظر درژوئن 2005 خواهد بود. يك بررسي ازپايه توليد مورد استفاده شركتهاي اصلي درجهان وموارد ديگري ازقبيل قيمت گذاري به وسيله برون (Perron) درسال 2001 انجام شد.
يك تاثير اقتصادي از توليد ثانويه واناديوم حاصل مي گردد ؛ كه از (1) توليدآهن وفولاد (2) به عهنوان يك محصول متقابل ازتوليد اورانيوم و(3) ازبازيافت ناشي مي شود. چدن خام درتوليد فولاد شامل مقداري زيادي ماده حاوي واناديوم گداخته شده با سنگ آهن
مي باشد. چدن خام ذوب شده ، اكسيژن افكني مي شود تا اينكه سرباره اي شامل 12 تا 24 درصد واناديوم را تشكيل دهد ، كه يا بادماي بالاي جريان نزولي ، گداخته شده ويا سرد نشده وسپس براي توليد 7205،ازطريق خروج حلال، فرآوري مي گردد. اسيد سولفوريك داغ ويك اكسيد كننده مانند كلريد سديم براي فروشويي چگاله كافه اورانيوم براي 24 ساعت ، مورد استفاده قرارمي گيرد. محلول فروشويي شده، با استفاده از حلال آلي به طرف مدار SX هدايت شده وپس از آن ، واناديوم به شكل پس مانده باقي مي ماند. سپس به دايره SX فرستاده مي شود واناديوم درحالت ( فاز ) آلي خارج شده و سپس با 10 درصد حلال خاكستر سودا مخلوط شده وبه همراه سولفات آمونيوم ته نشين مي گردد. رسوب متاوا ناديت آمونيوم تصفيه ، خشك وسپس اكسيده شده وپنتااكسيد واناديوم را توليد مي كند درطول جريان بازيافت، كاتاليزوومصرف شده ازصنعت پتروشيمي وخاكستر حاصل از اكسيد شدن نفت در ايستگاه برق به ماده خام تبديل ميش ودو متاسفانه تا به امروز ، اين فعاليت هاي بازيافتي هرچند غيرقابل اهميت ، ازنظراقتصادي درهيچ مقياسي تائيد نشده اند. محققين درمكزيك استخراج 7205را ازپس مانده هاي كارخانه برق ، ازطريق فروشويي وفعاليتهاي واحدهاي ديگرمورد بررسي قرارداده اند. تركيبات واناديوم به دليل خطرهاي جاني ، تنها درجاهايي كه بازيافتشان بدون قرارگرفتن درمعرض آنها ممكن باشد، مورد بازيافت قرارمي گيرندو شركت مواد واناديوم را براي استخراج موادي بازيافت مي كند كه دربازهاي جهاني بكارمي رود. فرايندهاي شيميايي براي پردازش كالتاليزرهاي Ni/mo و CO/MO دربازگيري واناديوم درتبديل به اكسيد وجداسازي نيكل، كبالت ومقاديري از مولبيدن بكار مي روند.
نشريه اي با نام "Economists of Vanadium " بيان داشته كه فعاليتهاي مربوط به واناديوم در46 كشور درزمينه هاي ازقبيل استخراج ، استخراج ، فرآوري وتوليد محصولات وابسته ، وجوددارد، شركتهاي اصلي توليد كننده واناديوم ، فلز وآلياژهاي آن شامل شركتهاي كه هردو درآفريقاي جنوبي اند ونيز شركتهاي PanzhihuaIron SteeI and  كه هردو درآفريقاي جنوبي اند ونيز شركتها مي باشند.
دريك مناقصه شركت دارند كه در آن واردكنندگان آمريكايي فروواناديم را با قيمتي كمتر از بازدارد دراخل فروش مي رسانند گزارشات مشابه به وسيله راسكيل ( roskiII) شامل يك سالنامه آسيايي و اقيانوسيه است كه واناديوم و34 عنصر معدني ديگر وهمچني سنگهاي حاوي فلز دربيش از 15 كشور را دراين بخش جغرافيايي توضيح مي دهد. اين سالنامه شامل چند صد جدول است كه اطلاعات جهاني ، ملي ومنطقه اي را دررابطه با مصرف، قيمت وميزان دادوستد كه بعضي اوقات عملكرد آن دردو دهه مورد بررس قرارمي گيرد. ارائه مي كنند.
جديد ترين نشريه با نام « واناديوم – زمين شناسي ، فرآوري ، وكاربردها » شامل مجموعه اي از18 مقاله است كه دركنفرانسي درمورد واناديوم ، ارايه شد و اين مقاله، معدن شناسي، كاربردهاي الكتروشيمياي ، وفلز شناسي استخراج اين مواد آلياژي گسترده را توضيح مي دهد. محققين ، درمقياس جهاني ، ازحدود 45 توليد كننده اصلي دررابطه با توليد عمده فلز واناديوم ، فروواناديوم ، نپتو كسيد واناديوم وتري اكسيد، آلياژها وتركيبات شيمياِيي ، اطلاع دارند . جدول 1 ميزان محصولات حاوي واناديوم را كه با كيفيت هاي متفاوت در16 كشور توليد مي شوندو نشان مي دهند جمهوري خلق چين ، روسيه ، وآمريكا 55 درصد ازشركتهاي فعلي فعال درفرآوري مواد وانديوم را دارا هستند.

2-2- كشورهاي اصلي صنعت واناديوم
2-2-1- جمهوري آفريقاي جنوبي
جالب توجه است كه چين وروسيه درحال حاضر درحدود 67 درصد از محصول واناديوم جهان را دارند درحاليكه آفريقاي جنوبي 30 درصد از ان را داراست. اين توزيع انشعاب سه گانه، هنگاميكه بحث برسرتوليد جهاني پنتوكسيد واناديوم باشد ، دچار تغييراتي خواهد شد.
درحال حاضر مهمترين ذخاير موجود درعمليات استخراج شامل معدن بوشويلد (BushveId) درجمهوري آفريقاي جنوبي است ( RSA) درگذشته آفريقاي جنوبي تهيه واناديوم را تحت سلطه خود قرارداد تااينكه چين به عنوان يك تهيه كننده اصلي مطرح گرديده مجتمع بوشويلد شامل ماگنيتت تيتنا نوفوس است كه يكي از بزرگترين گدازه هاي مافيك در جهان است . اين كانه حاوي كه درلايه ها وجود دارد داراي امتداد درحدود 325 كيلومتر است.
ذخاير موجود RSA تا 5/12 تن بالغ مي شوند كه بزرگترين ذخيره جهاني به حساب مي آيد. درسال 2001 آفريقاي جنوبي19000 تن واناديوم را ازطريق چهارشركت توليد كرد بانامهاي (1) درنزديكي ميلولبرگ ( MiddIeburg) كه توليد تري اكسيد واناديوم ومواد شيميايي ديگر را به عهده دارد .ظرفيت تجهيزات Vantech درمورد پنتوكسيد واناديوم وفروواناديوم به ترتيب 6000 و 2000 تن در سال است كه به بازار ارسال مي گردد. Xstrata AG يك گروه سوسيس است كه 41 درصد از آن متعلق به شكرت بين المللي گنكور ( GIencore) مي باشد. مثلا تجهيزات Murin NickeI دراستراليا ) ودارنده دو توليد كننده ديگر با نامهاي Vantech و Rhovan مي باشد. Xstata اخيرا يك طرح tpa6000 وبراي تبديل 7205دراين مكان وبدين طريق، جايگزيني تجيهزاتي كوچكتر از Vintage قديمي درVantech ارائه كرده است.

2-2-2- جمهوري خلق چين
ذخاير لاشن ( Ianshan) وچسين شان ( Chienshass) درايالت شي چوان (Sichuan) چنين ذخاير اصلي به حساب مي آيند. انواع سنگ معدن مانند پنتا نوماگنيت ، همانند چيزي كه درجماهير شوروي استخراج مي شود، درآن وجود دارد.تينا ئيومگنيتيكي كه درايالات شي چوان وكوههاي اورال استخراج مي گردد، به عنوان تركيبات PaIeozic شناخته مي شود . چين واناديوم وازعلميات استخراج در ايالات شي چوان و Anhui وهمچنين مواد استخراج شده ازسرباره هاي ورودي از نيوزيلند ، روسيه و آفريقاي جنوبي ، بدست
مي آورد. معدن Panzhihua درايالت شين چوان به را ميليارد تن تخمين زده مي شود وداراي درصد دردصد مي باشد. سرباره هاي فلزكاري ازفعاليتهاي انجام شده در استانهاي: Hube و Chengse ونيزسرباره هاي وانادي فروس ازايالت Anhui درهفت پروژه درچين براي توليد واناديوم پنتوكسيد ، درحدود 8500 تن درهرسال بكارميرود. چهارعدد ازاين پروژه هاي قادربه تبديل به فروواناديوم اند . چين ، روبه رشد ترين اقتصاد جهان را دربخشهاي فولاد، ابزارهاي فولادي وقطعات اتومبيل داردو خلاصه اي ازبازيافت فلزات مختلف وفولاد درچين به وسيله " هامفري " ( Humphrey) درسال 2002 تهيه شده نمونه اي ازتوسعه سريع صنايع فلزي درچين ،‌تصميم كارخانه Noranda Inc. واقع در DenviIIe ، Quebec در31 مارس 2003 ، مبني بر توقف فعاليت كارخانه بود ، پروژه كارخانه MangoIa ،بزرگترين تجهيزات توليد منيزيم به حساب آمده و55 درصد ازظرفيت 60000 تن درسال آن درحال كاربود. شركت سرمايه گذاري جامعه عمومي دركتب » 20 درصد از پروژه MangoIa را داراست هرچند كه اين تجهيزات در اواخر سال 2000 آغاز به كاركرد، اما كارخانه نمي توانست با توليد كنندگان ارزان قيمت چيني كه منيزيم خود را آمريكا درهرپوند مي فروختند رقابت كنند، درعين حال توليد كنندگان آمريكاي شمالي كه اين ميزان ( هرپوند ) را دلار مي فروختند .
توليد منيزيم چين ، ازميزان ناچيز سال 1990 ، تاميزان افزايش يافته كه اين كشور حدود 50 درصد نياز جهاني اين فلز سبك را تامين مي كند . جدا ازكشورهاي اصلي توليد كننده واناديوم ، شركت هاي كمي در برخي از مناطق وجود دارند كه درصد پاييني از واناديوم خام را به منظور مصرف جهاني ، تامين مي كنند.






جدول 2-1- كشورهايي كه توليد كننده هاي جهاني واناديوم هستند.

















ادامه جدول 2-1






از آنجا كه در گزارشها ، اغلب آن كشورها فهرست مي شوند ، پيش بيني مي شود كه شركتها ذكر شده بر توليد آلياژها واناديوم و تركيبات مرتبط با وانادويوم ،‌متمركز باشند و مقالاتي مانند Moreno( 1998) كالاهاي اساسي مانند فلزهاي پايه شركت هاي سازنده درهركشور 1 مانند را ارائه كرده وهمچنين ، بازگيي واسطه هاي ومحصولات فرعي مانند PGM ها ، اينديم ، گاليم ، جرما نيوم ، وفلزات زميني كم ياب را نشان مي دهد . همچنين ، اين مقاله ، فلزات سبك ( مانند AL، Za ؛ Sn؛ Mg) فلزات سنگين ( مانند توليد كنندگان ثانويه و پردازنده هاي پس مانده ها ( Scrap) را نيزشامل مي شودو به جز تركيبات رايحجبر واناديوم مانند تير اكسيد وپنتوكسيد، واناديوم با سولفيدها، ‌كلريدها و هيدروكسيدها تركيب شده وتشكيل اسيد متاولانديك را مي دهد.


2-2-3- روسيه و سايركشورهاي CIS
منطقه Katschkanor در بخش اورال فدراسيون روسيه، منبعي وسيع از كانه هاي و
كاني هاي حاوي وانادويوم را دراختيار دارد .بخش ايالتهاي مستقل ( CIS) يك تامين كننده عمده ديگر ازواناديوم واشكال وگونه هاي مربوط به آن مي باشد. اطلاعات فراواني درورد فلزات فروس ( آهن دار) وغيرفروس ( بدون آهن )، فلزات زميني ، وسياركاني هاي درCIS به شكل گزارش وجود دارد (Trotisky، 2003) Perrh (2001) ، اين گونه گزارش مي كند كه روسيه درحال حاضر، تنها به ميزان 50% ظرفيت اسمي خود كه tpa 20000 است.
پنتوكسيد واناديوم توليد مي كند. او نشان مي دهد كه رسوبات تيتانوماگمتيت (Titanomagrtite) وايلمنت ،‌دراحجام كانه اي پيش رانده شده در PeninsuIa درمروز فللاند ، ونيز در SuerIov Kachkano دركوه اورال ، كه جداكننده آسيا واروپا هستند ، قراردارند . دريك بررسي كلي درمي يابيم كه اين رسوبات ازكانه هاي حاوي واناديوم، ‌در كوههاي اورال ، 25 تا 30 ميليارد تن هستند. اين رسوبات شامل احجام كانه اي Kopansky، Medvedevsky ،‌Syroamsky وويژگي هاي كوههاي اورال جنوبي هستند (Smirnov 2002) رسوب ‍chineisky كه داراي كانه ايلمنت وتيتا ماگنتيت است ، درنزديكي خط آهن Amar- BaikaI درسيبري شرقي ، قرارداشته ومنبع بالقوه ديگري ازوانديوم
مي باشد . منبع بالقوه ديگري ازواناديوم مي باشد. منابع احتمال كانه آهن دراحجام كانه اي Chineisky درحدود 30 ميليارد تن تخمين زده شده وبه همراه آنها ، حدود 56 ميليون تن واناديوم وجود دارد كه بدين ترتيب ،‌اين يكي ازبزرگترين منابع توسطه نيافته جهان محسوب مي شود. دردهه گذشته ، روسيه دائما توليد محصولات حاوي واناديوم خود را ، كه عمدتا پنتوكسيد واناديوم بوده اند ، گسترش داده است. پيش بيني مي شود كه درسال 2005؛ مصرف داخلي روسيه ازواناديوم درروسيه ،‌اينها هستند : (1) ترابري قطارها ( مثلا براي ريل ها وچرخها ) ، (2) توليد برق ، ( 3) صنايع ( سازنده ) ابزارهايي ماشيني و (4) سازه هاي اتومبيل ها ، ( ابزارهايي ) كشاورزي وبخشهاي دفاعي. دردورسيه ، بخش
عمده اي از پنتوكسيد واناديوم توليدي از مذاب سازي سرباره وانادويم در NTWK ( يعني در Nizhny TagiI Iron &SteeI Works) ناشي مي شود. ديگرتوليد كنندگان واناديوم درروسيه ، شامل كه هم وهم « فروواناديوم » را توليد مي كند، مي باشند. شركتهاي كوچكتر ، براي توليد محصولات حاوي واناديوم ، ازواسطه ها بعنوان ماده خام استفاده يم كنند. براساس گزارش مركز تحقيقات ايالتي » روسيه داراي منابع واناديوم كافي ، تعداد زيادي ازسطوح فولادي حاوي واناديوم – كه از نظر تجاري تثبيت شده هستند. ونيزروشهاي پيشرفته براي آلياژ سازي است ( Smirnovة 2002( « Leonid Smirnov» كه دانشمندي است داراي مقالات بسيار مورد تاييد ، مديركل موسسه فلزات اورال ، يك پروفسور ويك عضو دانشگاهي مي باشد. Info Mine( 2001) ، سند مفيدي را تهيه كرده است كه موضوعات را بصورت جزئي مورد بررسي قرارداد. اين موضوعات شامل مواردي است كانند (1) منابع بالقوه واناديوم موجود در CIS، (2) شركت هاي عمده فعال درزمينه استخراج وپردازش مواد خام حاوي واناديوم ،‌( 3) كيفيت محصولات توليدي ، ( 4) وضعيت كنوني توليد كنندگان عمده روسي ، (5 ) محصولات واناديوم صادرشده ، (6) مصرف داخلي واناديوم در CIS، فولاد آلياژ كاري شده با واناديوم ، محصولات ممتازي را ايجاد كرده است كه داراي استحكام وانعطاف پذيري بالا بوده وبراي شرايط آب وهوايي نامساوي فدراسيون روسيه، وبراي كاربردهايي مانند ساخت اجزاء وسائل نقليه، و
لوله هاي نفت وگاز ، مناسب مي باشند.
درحال حاضر ، روسيه به عنوان پردازنده عمده مواد حاوي واناديوم شناخته مي شود ؛ درحالكيه ديگر كشورهاي CIS، مانند اكراين ، تاجيكستان و قزاقستان ، ازنظر منابع جهاني تامين ( واناديوم )؛ نقش ناچيزي را ايفا مي كنند.


.

انجام پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

سفارش پایان نامه

نقشه