دانلود پایان نامه ارشد : مطالعه و بررسی ژئوشیمی و ژنز کانسار آهن میمه
:
نیروی انسانی، تأسیسات زیربنایی و مدیریت کارآمد در کنار منابع طبیعی زیرساختهای توسعه پایدار جوامع را تشکیل میدهند. منابع طبیعی بعنوان هدایای خدادادی نقشی بی بدیل در پروسه تولید ایفا میکنند. کامیابی و رفاه روزافزون آدمی در پرتو علم و تکنولوژی پرشتاب او پیوسته همگام نیاز روزافزای انسانها به مواد اولیه و روشهای بهینه بهرهبرداری از آنها بوده است. محیط پیرامونی از دیرباز تنها منبع پر سخاوت تامین مواد اولیه مورد نیاز انسانها بوده و میباشد که درگذرگاه رشد جوامع بشری همواره کانون توجه دانشهای پایه بوده است. انقلاب صنعتی و عصر مدرن ره آوردی چون صنعتی شدن و شهرنشینی را با خود به همراه آورد و به تبع آن گریزی باقی نماند جز یافتن منابع نوین مواد اولیه و ابداع، پیشرفت و بهینه سازی روشهای کشف، استخراج و فرآوری مواد طبیعی (سیلیسیان، 1386).
مطالعات باستان شناسی و تاریخی نشان می دهد که شناخت و کاربرد آهن، تاریخ شش هزار ساله دارد. آشنایی آدمی با آهن به صورت تصادفی بوده است. چگالی بالا، سختی و پایداری آهن بر ویژگی های دو فلز طبیعی مورد استفاده در آن زمان یعنی طلا و مس برتری داشت و بدین ترتیب این فلز ارزشی والاتر از دو فلز مذکور پیدا نمود. بر اساس مطالعات باستان شناسی حدود 800 سال پیش از میلاد، آهن در ایران به کار میرفته است. برخی از پژوهشگران معتقدند ریشه لغوی کلمه آهن از آسن، که در اوستا به معنی آهن میباشد،گرفته شده است که آن هم از واژه آسمن به معنی آسمان مشتق شده است. آهن از نخستین مواد اولیه فلزی بود که در ابتدا تنها به عنوان زیورآلات و ابزارهای سبک شکار و جنگ مورد استفاده قرار میگرفت اما با توجه به ویژگیها و قابلیتهایش و نیز فراوانی نسبیش چنان جایگاهی در مصنوعات بشری یافت که گاهی عصر تمدن را با عصر آهن همزاد میدانند. عصر آهن به دوره ای اطلاق میشود که ابزار و سلاحهای مفرغی جای خود را به ابزار آهنی دادند. با گذر زمان با وجود تغییرات بسیاری که زنجیرههای مختلف صنعت به خود دیدهاند، هیچگاه آهن جایگاه خود را بعنوان فلزی مادر و استراتژیک از دست نداده است. ایران در قرون و اعصار گذشته، از جهت آشنایی با نحوه بدست آوردن فولاد همسطح و همتراز دیگر جوامع و تمدنهای بزرگ بود، اما در سه قرن اخیر به لحاظ سیطره کشورهای غربی و پیشرفت سریع آنان و اضمحلال داخلی، در زمره واردکنندگان محصولات فلزی قرار گرفت. ایجاد کارخانه ذوب آهن که مادر صنایع محسوب میشد به عنوان یک آمار ملی
از دوره قاجاریه مطرح بود که سرانجام در سال 44 به تصویب مجلس رسید و عملیاتی شد. فولاد مبارکه اصفهان بعنوان بزرگترین مجتمع صنعتی کشور در کنار ذوب آهن اصفهان خط مقدم جبهه صنعت کشور را شکل دادهاند و اکنون با عملیاتی شدن فازهای توسعه این مجتمعها و احداث سایر کارخانجات فولاد و نیز افزایش جهانی قیمت فلزات بیش از پیش تأمین مواد اولیه مورد نیاز خصوصاً سنگ آهن مناسب ، ضروری میباشد.
ایران از دیرباز کشوری غنی از مواد معدنی بوده است که همواره در جای جای آن کانسارها و معادن مختلفی مورد اکتشاف یا در حال استخراج قرار گرفته است. با توجه به صنعت و نوع نیاز کشور گاهی عناصری نسبت به عناصر دیگر دارای اهمیت بیشتر بودهاند، به طوری که حتی پایه صنعت کشوری را به خود اختصاص میدادهاند. در این زمینه فعالیتهای اکتشافی و استخراجی زیادی صورت گرفته، که منجر به اکتشاف اندیسها و کانسارهای با ذخایر مختلف گردیده است، به همین علت مناطقی که از لحاظ برخی فلزات مستعدتر بودهاند، همواره مورد توجه بیشتری قرار داشتهاند. یکی از این مناطق بسیار مستعد که دربرگیرنده بسیاری از مواد معدنی بالاخص آهن میباشد، پهنه دگرگونی سنندج_سیرجان میباشد. این پهنه دگرگونی همواره از لحاظ مواد معدنی مورد توجه معدنکاران و مکتشفین معدنی قرار داشته است به طوری که در حال حاظر در نقاط مختلف این پهنه، اندیسها و کانسارهای فلزی و غیرفلزی زیادی دیده میشود که میتوان این پهنه را یکی از قطبهای معدنی کشور به شمار آورد. در حال حاظر این پهنه را قطب دوم کانسارهای آهن در کشور محسوب میکنند.
1-2- کلیاتی در مورد آهن
آهن، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی باFe و عدد اتمی 26 نشان داده میشود. آهن فلزی است که در گروه 8 و در دوره 4 جدول تناوبی قرار دارد. علامت Fe وکلماتی مثل فروس[1] از کلمه لاتین فروم[2] گرفته شده است. اولین نشانههای استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان برمیگردد که تقریباً 4000 سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سرنیزه و زیورآلات میساختند. از 2000 تا 3000 سال قبل از میلاد مسیح، تعداد فزایندهای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نیکل، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز میکند) در بین النهرین، آسیای صغیر و مصر به چشم میخورد؛ اما ظاهراً تنها در تشریفات از آهن استفاده میشد و آهن فلزی گرانبها حتی با ارزش همتراز طلا به حساب میآمد. از 1600 تا 1200 قبل از میلاد در خاورمیانه بطور روزافزون از این فلز استفاده میشد، اما جایگزین کاربرد برنز در آن زمان نشد (سیلیسیان، 1386).
از 1000 تا 1200 سال قبل از میلاد مسیح در خاورمیانه یک جابجایی سریع در تبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت. عامل مهم در این جابجایی، آغاز ناگهانی تکنولوژیهای پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی، مختل شدن تأمین قلع بود. این دوره جابجایی که در نقاط مختلفی از جهان رخ داد، دورهای از تمدن به نام عصر آهن را بوجود آورد. همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز، فرآیند کربوریزاسیون کشف شد که بوسیله آن به آهن، کربن اضافه میکردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقداری کربن یا کاربید است بازیافت میکردند، سپس سرباره آن را با چکش کاری جدا نموده و محتوی کربن را اکسیده میکردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.
مردم خاورمیانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم در لایهای از ذغال و آب دادن در آب یا روغن میتوان محصولی بسیار محکم تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلاً کاربرد داشت محکم تر و مقاوم تر بود.
آهن یکی از رایج ترین عناصر زمین است که تقریباً 5 % پوسته زمین را تشکیل میدهد. آهن عمدتاً از سنگ معدن استخراج میگردد. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش پذیر است، جدا میکنند. این عمل در کوره بلند در دمای تقریباً 2000 درجه سانتیگراد انجام میپذیرد.
برای تهیه آهن عنصری، باید ناخالصیهای آن با روش کاهش شیمیایی از بین برود. آهن برای تولید فولاد بکار میرود که عنصر نیست، بلکه یک آلیاژ و مخلوطی است از فلزات متفاوت (و البته تعدادی غیر فلز بخصوص کربن). هسته اتمهای آهن دارای بیشترین نیروی همگیر در هر نوکلئون هستند بنابراین آهن با روش همجوشی، سنگین ترین و با روش شکافت اتمی، سبکترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید میشود.
معمولترین حالات اکسیداسیون آهن عبارتند از:
- حالت فروس Fe2+
- حالت فریک Fe3+
- حالت فریل Fe4+که با تعدادی آنزیم (مثلاً پیروکسیدازها) پایدار شده است.
آهن بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار Fe-54, Fe-56, Fe-57, Fe-58 میباشند. فراوانی نسبی ایزوتوپهای آهن در طبیعت تقریباً, Fe-58 3/0% Fe-54 8/5%, Fe-56 7/91%, Fe-57 2/2% است.
آهن چهارمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته به شمار میآید، در حالیکه ذخایر آهن دارای 25 تا 65 درصد آهن هستند. بنابراین طبیعت برای ساختن ذخایر آهن چندان سختی نباید انجام دهد. کانسارهای آهن مهمی بوسیله فرایندهای رسوبی، گرمابی، آذرین بوجود آمده اند.
تمرکز آهن در این نهشتهها تا حدودی به این اصل وابسته است که آهن در طبیعت به سه حالت یافت میشود. در هسته زمین آهن بطور آزاد یافت میشود، اما بیشترین آهن پوسته به یکی از دو حالت فرو (Fe2+) یا فریک (Fe3+) حضور دارد. کانیهای رایج آهن مانند هماتیت و گوئتیت دارای آهن فریک بوده و در حضور اکسیژن زیاد نیز پایدار هستند. در حالی که کانیهایی مانند مگنتیت و سیدریت دارای آهن فرو بوده و در محیط های کم اکسیژن احیاکننده تر پایدارترند. کانی رایج آهن یعنی پیریت نیز برای تشکیل به محیطهای کم اکسیژن نیاز دارد اما به خاطر مشکلات ناشی از گوگرد این کانی برای تولید آهن استخراج نمیشود. به طور کلی وقتی یک کانی آهن دار دچار هوازدگی میشود، اگر آهن آن در حالت فرو باشد به صورت محلول منتقل میشود، اما اگر در حالت فریک باشد به حالت گوئتیت رسوب میکند.
بتابراین کانیهای آهنی که ضمن هوازدگی در محیطهای غنی از اکسیژن نزدیک زمین دچار انحلال میشوند، تشکیل یک بیرون زدگی زنگ زده و غنی از اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن فریک را میدهند. در مقابل محلولهای احیاء زیر سطح شامل بسیاری از محلولهای گرمابی و آب برخی از چاههایی میباشد که دارای آهن فروی محلول است (سیلیسیان، 1386).
ذخایر رسوبی که بزرگترین و مهم ترین ذخایر آهن را تشکیل میدهند، رسوبات شیمیایی به شمار میآیند. بیشتر آنها از لایههای متناوب غنی از آهن و سیلیس تشکیل شده و به همین علت سازند آهن نواری در آمریکای شمالی تاکونیت، در برزیل ایتابریت، در استرالیا جاسپیلیت و در آفریقای جنوبی سنگ آهن نواری خوانده میشود. لایههای غنی از آهن سازند نواری آهن دارای اکسیدهای آهن، سولفیدها، کربناتها یا سیلیکاتها و لایههای غنی از سیلیس به طور معمول بیشتر از کوارتز موسوم به چرت تشکیل شده اند.
دو نوع اصلی ذخایر سازند آهن نواری وجود دارد. ذخایر آهن نواری نوع آلگوما ضخامت چند ده متری داشته و گسترش جانبی آنها نیز به چندین کیلومتر میرسد. این نوع ذخایر با سنگهای آتشفشانی رابطه نزدیکی داشته و کاملاً در مکانهایی تشکیل شدهاندکه چشمههای داغ آتشفشانی محلولهای گرمابی غنی از آهن را درون حوضههای رسوبی آزاد کردهاند. سازند آهن نواری نوع آلگوما در تماکی و استیپ راک در منطقهی آلگومای اونتاریو در کانادا و در آفریقای جنوبی استخراج شدهاند. نوع دیگر تشکیلات آهن لایهای نوع سوپریور هستند که از جمله بزرگترین ذخایر آهن رسوبی بشمار میروند. سنگهای آتشفشانی در این مجموعه گزارش نشده است و محیط تشکیل آنها بخش پایدار سواحل قاره ای و حوضههای درون قارهای است. دریاچه سوپریور- لابرادور در آمریکای جنوبی و حوضه هامونسکی در استرالیا و ترانسوال در آفریقای جنوبی مناطقی هستند که ذخایر آهن نوع سوپریور در آنها کشف شده است.
نسخه قابل چاپ | ورود نوشته شده توسط نجفی زهرا در 1399/10/25 ساعت 09:46:00 ب.ظ . دنبال کردن نظرات این نوشته از طریق RSS 2.0. |