1-6 اکتشاف و ارزیابی ذخایر منگنز……………………………………………………14
1-7روش های عمده استخراج منگنز……………………………………………………14
1-8کاربردهای منگنز………………………………………………………………………….15
1-9توزیع منگنز در دنیا……………………………………………………………………..16
1-9-1تولید منگنز در ایران……………………………………………………………..17
1-9-2 تولید منگنز در دنیا و توسعه های اخیر………………………………….18
فصل دوم……………………………………………………………………………….21
روش های فرآوری منگنز
2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………..22
2-2 سنگ جوری…………………………………………………………………………..22
2-3 پرعیارسازی به روش ثقلی…………………………………………………………22
2-4 پرعیارسازی به روش مغناطیسی………………………………………24
2-5 پرعیارسازی به روش فلوتاسیون……………………………………………….24
2-6 روش تشویه………………………………………………………………………24
2-7 پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………………………………25
2-7-1 لیچینگ کاهشی با محلول یون آهن………………………………………28
2-7-2 لیچینگ کاهشی توسط سولفور دی­اکسید یا محلول­های سولفیت………….30
2-7-3 لیچینگ کاهشی با استفاده از کاهنده­های ارگانیک………………………..31
2-7-4 لیچینگ الکترو-کاهشی…………………………………………………………..39
2-7-5 لیچینگ همزمان منگنز (IV) و کانی­های سولفیدی………………………………39
2-7-6 لیچینگ با هیدروژن پراکسید…………………………………………………….40
2-7-7 لیچینگ در محلول اسید هیدروکلریک…………………………………………..42
2-7-8 لیچینگ با نیتروژن دی­اکسید و محلول نیتریک اسید…………………………43
2-8 استحصال منگنز از محلول های لیچینگ…………………………………………..45
2-8-1 بازیابی منگنز به روش استخراج حلالی…………………………………………46
2-8-2 بازیابی منگنز به روش رسوب شیمیایی………………………………………….46
2-8-3 بازیابی منگنز به روش تبادل یونی………………………………………………… 47
2-8-4 مطالعه انجام شده برای بازیابی منگنز……………………………………………47
2-8-4-1 ترسیب منگنز و آهن…………………………………………………………….48
2-9 تولید منگنز الکترولیتی………………………………………………………………….49
2-10 تولید منگنزدی اکسید الکترولیتی ………………………………………………50
2-11 تولید منگنز دی اکسید شیمیایی………………………………………………………50
فصل سوم……………………………………………………………………………………51
معرفی مواد،روش ها و تجهیزات
3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………….52
3-2 تهیه نمونه…………………………………………………………………………………. 52
3-3 شناسایی نمونه…………………………………………. ……………………………… 52
3-3-1 تجزیه شیمیایی نمونه…………………………… ………………………….. 52
3-3-2 مطالعات پراش پرتو ایکس(XRD) ……………………………………………..
3-3-3 مطالعات میکروسکوپی…………………………………………………………….53
3-3-4 تجزیه سرندی و تعیین دانه بندی و عیار کانسنگ منگنز…………………….55
3-3-5 مطالعات درجه آزادی…………………………………………………………57
3-4 پرعیارسازی منگنز……………………………………………………………………58

3-4-1 آزمایش پرعیارسازی با جیگ……………………………………………………..58
3-4-2 آزمایش های پرعیارسازی با میزلرزان…………………………………………59
3-4-3 آزمایش های پرعیارسازی به روش مغناطیسی……………………………….59
3-4-4 انجام آزمایش های پرعیارسازی به روش فلوتاسیون………………………….60
3-4-5 روش آزمایش های پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………..60
3-4-5-1 تئوری سینتیک لیچینگ…………………………………………………..61
الف- نفوذ از لایه مایع…………………………………………………………………….63
ب-نفوذ از میان خاکستر…………………………………………………………..64
ج- واکنش شیمیایی……………………………………………………………………64
3-4-6 روش انجام آزمایش های سینتیک………………………………………….66
3-4-7 نرم افزار طراحی آزمایش………………………………………………. 66
3-4-8 روش انجام آزمایش­ها ………………………………………………………..69
فصل چهارم………………………………………………………………………………..70
بحث و نتایج
4-1 مقدمه………………………………………………………………………………….71
4-2 آزمایش های جیگ……………………………………………………………………71
4-3 نتایج آزمایش های میزلرزان……………………………………………………72
4-4 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش مغناطیسی…………………….77
4-5 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش فلوتاسیون……………………..80
4-6 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش لیچینگ………………………….82
الف) تعیین ماده کاهنده……………………………………………………………..82
ب) تعیین عامل کنترل لیچینگ………………………………………………………..83
4-6-1 طراحی آزمایش………………………………………………………………86
4-6-1-1 آنالیز واریانس مدل­ها……………………………………………….88
4-7 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی………………………………………………….91
4-7-1 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی منگنز…………………………….91
4-7-2 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی آهن…………………………….96
4-7-3 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی سیلیس…………………………99
4-8 بهینه سازی……………………………………………………………………………..99
فصل پنجم………………………………………………………………………………….102
نتایح و پیشنهادات
5-1 مقدمه……………………………………………………………………………….103
5-2 نتایج و پیشنهادات…………………………………………………………..103
مراجع………………………………………………………………………………………106
چکیده:
منگنز به دلایل اقتصادی و داشتن خصوصیات فیزیكی و شیمیایی خاص به عنوان یكی از فلزات کاربردی و مهم در صنایع متالورژی و آلیاژهای غیر آهنی استفاده می‏شود. استحصال این فلز به لحاظ اهمیت آن از کانه‏های با عیار پایین دارای توجیه اقتصادی می‏باشد. در تحقیق حاضر امکانسنجی پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن محمدآباد جیرفت مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس آنالیزهای شیمیایی، عیار منگنز در نمونه 21 درصد، اکسید آهن­ 66/19 درصد و اکسید سیلیس 07/32 درصد به دست آمده است. مطالعات کانی­شناسی نمونه نشان از حضور بلورهای ریز کانی­های منگنزدار و هم­چنین درگیری با کانی­های گانگ نمونه دارد، در نتایج آزمایش پراش پرتو ایکس کانی­های منگنز به دلیل آمورف بودن و پایین بودن کریستالینیتی بلورها تشخیص داده نشد. آزمایش‏های ثقلی ابتدا با استفاده از جداکننده جیگ بر روی محدوده‏ی دانه بندی1000+3000- میکرون انجام شد. عیار منگنز در کنسانتره جیگ به 61/23 درصد منگنز رسید. دربازه‏­های 1000- 300+ ، 300- و 100- میکرون با استفاده از میزلرزان آزمایش­­های پرعیارسازی انجام شد، بهترین نتیجه­ی کنسانتره منگنز در این مرحله، عیار 14/31 درصد و بازیابی 43/30 درصد به دست آمد. به منظور افزایش بازیابی منگنز، از جداکننده‏های مغناطیسی خشک و تر برای پرعیارسازی محصول میانی میزلرزان در محدوده ابعادی 300- میکرون استفاده شد. در مرحله­ی بعد، آزمایش‏های فلوتاسیون بر روی محدوده­ی ابعاد 100- میکرون انجام پذیرفت که در بهترین حالت عیار منگنز 59/27 درصد شد. به دلیل دست نیافتن به نتیجه­ی مطلوب از روش­های رایج پرعیارسازی فیزیکی و فلوتاسیون می­توان این­طور نتیجه گرفت که این نوع کانسنگ در گروه کانی­های سخت منگنز قرار داد و باید روش­های شیمیایی مانند لیچینگ احیایی را برای پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن محمدآباد جیرفت انتخاب کرد. در بخش نهایی این تحقیق، مراحل روش لیچینگ احیایی بررسی و نتایج آن تحلیل شد. در روش لیچینگ احیایی بیش­ترین بازیابی منگنز نسبت به سایر روش‏ها به دست آمد. کاهنده­ی موثر در این روش اسیداکسالیک انتخاب شد، هم­چنین عامل کنترل لیچینگ تعیین شد. با استفاده از نرم­افزار طراحی آزمایش روش CCD با انجام 30 آزمایش لیچینگ،در آزمایش­هایاعتبارسنجیبا 4/14 درصد جامد، 60 گرم بر لیتر اسیدسولفوریک، 93/49 گرم بر لیتر اسید اکسالیک در دمای 70 درجه سانتی­گراد، بازیابی منگنز به 4/88 درصد، بازیابی آهن 57/6 درصد و بازیابی سیلیس به 66/0 درصد رسید.
مقدمه:
هدف از فرآوری کانه منگنز تولید محصول با مشخصات موردنیاز در صنایع مصرف کننده است. به دلیل پایین بودن عیار منگنز در اكثر كانسارهای شناسایی شده در ایران و نیاز به محصول با عیارهای بسیار بالا در اغلب صنایع مصرف کننده منگنز، به کارگیری روش های مختلف پرعیارسازی برای تغلیظ سنگ استخراج شده لازم و ضروری است. با توجه به کاهش ذخایر معدنی پرعیار فلزی، بالا بودن هزینه های معدنکاری و مقرون به صرفه نبودن معدنکاری در معادن فلزی با عیار پایین، استفاده از روش­هایی که بتوانند فلزات ارزشمند را از منابعی با عیار کم و یا کانسنگ های سخت (که پرعیارسازی آن ها دارای پیچیدگی هست) تغلیظ کند، لازم و مفید خواهد بود.
کانسنگ منگنز استخراجی از معدن محمدآباد جیرفت، با عیار تقریبی 21 درصد، می تواند از منابع مهم قابل استفاده ی ذخایر سنگ منگنز در ایران باشد. در حال حاضر به دلیل پایین بودن عیار، ترکیب خاص کانی های منگنزدار و نوع درگیری آن ها با سایر کانی های باطله، سنگ معدن استخراجی از این معدن در صنایع مصرف کننده قابل استفاده نیست.
هدف از این تحقیق معرفی روش­هایی کارآمد برای پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن محمدآباد جیرفت، امکان سنجی استفاده از روش لیچینگ در استحصال منگنز از کانه و دست­یابی به مشخصات مورد نیاز در صنایع مصرف کننده است.
پرعیارسازی کانسنگ منگنز معمولاً با ترکیبی از روش ها شامل میز لرزان، جیگ، جدایش مغناطیسی شدت بالای خشک و تر، فلوتاسیون و تشویه کاهشی با استفاده از داروهای ویژه انجام می شود.
نمونه­ی معرف تهیه شده، جهت انجام مطالعات شناسایی نمونه به­ طور کامل مورد تجزیه قرار گرفته و خصوصیات آن به طور دقیق بررسی شد. در مرحله بعد از شناسایی نمونه، بررسی پرعیارسازی کانسنگ منگنز معدن جیرفت به روش های ثقلی شامل: جیگ، میز لرزان، روش های مغناطیسی و سایر روش های فرآوری مواد معدنی مانند فلوتاسیون و لیچینگ انتخابی انجام می­گیرد. در روش های مذکور، پارامترهای عملیاتی مؤثر در بازیابی منگنز مورد ارزیابی و بهینه سازی قرار می­گیرند.
این تحقیق به منظور امکان سنجی پرعیارسازی و با نتیجه­ی حاصل که قابل استفاده کردن سنگ استخراجی معدن منگنز محمدآباد جیرفت است، در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است. در فصل اول به کلیاتی در مورد منگنز و کانی­های منگنز پرداخته شده است. در فصل دوم ، با اشاره به مطالعات انجام شده توسط دیگر محققین، انواع روش­های فرآوری استحصال منگنز از کانسنگ منگنز معرفی شده است. فصل سوم این تحقیق شامل معرفی نمونه مورد آزمایش و مواد و تجهیزات به کار برده شده هم­چنین تشریح روش انجام تحقیق است. در فصل چهارم نتایج آزمایش­ها به همراه بحث در مورد نتایج آورده شده است. و در نهایت در فصل آخر نتیجه گیری و پیشنهادات موردنظر مطرح شده است.
فصل اول: منگنز و کانی های منگنز
1-1- آشنایی
نام منگنز از واژه لاتین Magnes (Magnet)گرفته شده است که به خواص مغناطیسی پیرولوزیت (کانه اصلی منگنز) اشاره می­کند. با نماد Mn، عدد اتمی 25، وزن اتمی94/54، وزن مخصوص 43/7 گرم بر سانتی­متر مکعب، سختی6 در مقیاس موس، جلای فلزی، شكننده و غیر قابل انعطاف، نقطه جوش 1962 درجه سانتی­گراد و نقطه ذوب 1244 درجه سانتی­گراد. منگنز در گروه 7 جدول تناوبی به عنوان فلز بوده و در دوره 4 قرار دارد. محتوای ایزوتوپی منگنز معمولاً با محتوای ایزوتوپی کروم تلفیق شده و در زمین شناسی ایزوتوپی به کار می­رود. نسبت­های ایزوتوپی Mn-Cr شواهدی را از Al26 وPd107 به عنوان تاریخ آغاز بیستم خورشیدی تقویت می­کند. تغییرات در نسبت های Cr53/Cr52 و Mn/Cr از انواع متئوریت­ها، نسبت اولیه Mn53/Mn55 را نشان می­دهد که سیستم ایزوتوپی Mn-Cr را پیشنهاد می­کند چند ظرفیتی بودن منگنز به دلیل به اشتراك گذاردن 7 الکترون در دو لایه خارجی، با توجه به توزیع 25 الكترونی منگنز، می­باشد. شش ایزوتوپ پایدار منگنز Mn51،Mn52،Mn53،Mn54،Mn55 و Mn56 می­باشند[1].
2-1- خواص
خواص فیزیکی