مقدمه:
از قرون و اعصار گذشته بشر در پی دستیابی به امکانات و ابزارهای توسعه تلاشهای فراوانی را در راه کشف مجهولات وتازه‌ها انجام داده است.
بی‌شک فلز درعصر حاضر به عنوان زیر ساخت توسعه و فناوری همواره مورد توجه بوده و کشورهای پیشرفته جهان با علم به این نکته سعی فراوانی را در راه کشف وتوسعه ذخایر و منابع فلزی خود انجام داده و هم اکنون نیز علاوه بر استفاده بهینه از ذخایر و منابع خود چشم به بهره‌برداری از مواد و کانیهای غنی موجود در کرات دیگر و من جمله ماه دارند.
بدیهی است با توجه به بودن ذخایر و معادن قابل استحصال کشورها و همچنین استفاده نادرست در بعضی مناطق، دورنمای صنعت فلز مبهم نماید با توجه به مطالب فوق نیاز بشر به ابداع روشهای جدید فرآوری جهت بهره‌برداری از معادن و ذخایر کم عیار و همچنین استحصال آن بخشی از کانیهایی که از لحاظ متالوژیکی و کانه‌آرایی مشکل‌زا می باشند ضروری به نظر می‌رسد.
لذا در عصر حاضر تمام توجهات به سمت مواد و کانیهایی است که تاکنون مورد توجه نبوده و یا به دلیل مشکلات فرآوری قابل استحصال نبوده‌اند.
با توجه به این مطلب فلز آلومینیوم نیز از این قاعده مستثنی نبوده و نیاز بشر به تولید واستحصال آن در سالهای آتی بسیار مورد توجه میباشد. در حال حاضر در صنعت آلومینیم جهان مهمترین منبع برای تأمین آلومینیوم کانی بوکسیت میباشد.
هم‌اکنون مهمترین و بهترین گزینه برای تأمین آلومینیوم بعد از بوکسیت، آلونیت میباشد. کانیهای دیگری نیز جهت تولید آلومینیوم مورد توجه قرار دارند که از آن جمله می‌توان به آنورتوزیت – نفلین- رسها و شیل اشاره کرد.
تحقیقی که در حال مطالعه می‌فرمایید بحث در مورد روشهای موجود فرآوری کانی آلونیت در گذشته و حال میباشد که همراه با بحث در مورد رفتارهای اختصاصی کانی آلونیت در شرایط مختلف شیمیایی و حرارتی و مطالعه دقیق خواص این کانی در محیطهای اسیدی و قلیایی میباشد.
همچنین کاربردهای مختلف آلونیت به غیر از تولید آلومینا مانند استفاده به عنوان منعقد کننده ( کواگولان) و ( فلوگولانت) در بحث تصفیه آب (Water Treatment ) و داروسازی مورد بحث قرار گرفته است.
بحث در مورد مشکلات محیط زیستی و مشکلات موجود فرآوری این کانی نیز از جمله مطالعات انجام گرفته در این سمینار میباشد. در پایان لازم می‌دانم از استاد راهنمای درس سمینار جناب آقای دکتر محمدمهدی سالاری‌راد و همچنین کمکها و راهنماییهای استاد درس سمینار جناب آقای مهندس یاوری کمال تشکر را بنمایم.
در آخر امید است با تلاش و کوشش شبانه‌روزی متخصّصین و کارشناسان صنعت و معدن وابستگی عظیم درآمد کشور به نفت به مرور زمان کم شده و ما نیز همچون سایر کشورها در حفظ ذخایر و منابع ملّی خود برای آیندگان کوشاتر باشیم.
سهند اندرزی گرگری
زمین شناسی و پراکندگی آلونیت در ایران و جهان
پیش درآمد :
آلونیت در جهان از قرن پانزدهم تا اواخر قرن حاضر بعنوان منبعی برای زاج و سولفات آلومینیوم مورد استفاده قرار گرفته است . از زمان شناخت و بکارگیری آلونیت در ایران تاریخ دقیقی در دسترس نیست اما تردیدی نیست که سابقه طولانی داشته و چه بسا ایرانیان از پیش از قرن پانزدهم آن را مورد استفاده قرار می دهند از اوایل قرن حاضر از بوکسیت و رس هم تا حدودی برای بدست آوردن زاج و سولفات آلومینیوم استفاده می شود . آلونیت در طول اولین جنگ جهانی نقشی استراتژیک و حساس در استرالیا و ایالات متحده امریکا در تهیه کود سولفات پتاسیم ایفا کرده است . ( ( Hall et al, 1983
1 1 ترکیب شیمیایی و برخی خصوصیات کانی شناسی آلونیت
آلونیت خالص از نظر تئوری با فرمول دارای که 05/13 ، درصد 37/11 درصد ، 92/36 درصد و 66/38 درصد می باشد آنالیز بعضی از بلورها ممکن است مشابه ترکیب فوق باشد اما آلونیت طبیعی مقداری سدیم دارد که جانشین پتاسیم شده است. و در صورتیکه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم معادل یک یا بزرگتر از یک باشد کانی را ناترو آلونیت گویند. چنانچه نسبت اتمی سدیم به پتاسیم بزرگتر از 1:3 می باشد ممکن است به آن آلونیت سدیک گویند اگر چه این نام گاهی به غلط مترادف با ناترو آلونیت در نظر گرفته می شود .
آلونیت از نظر بلورشناسی در سیستم هگزا گونال تبلور یافته و در حالت بلوری به صورت فیبری ولی اغلب در طبیعت به صورت متراکم یافت می شود . سختی کانی خالص آن 5/3 تا 4 درمقیاس موس و وزن مخصوص آن بین 6/2 تا 8/2 متغیر است . رنگ این کانی با توجه به ناخالصی های همراه آن نیز متغیر است چنانکه در رنگهای سفید ، خاکستری ، صورتی ، متمایل به زرد و قهوه ای و حتی بنفش مشاهده می شود .
2 1 موارد استفاده و پراکندگی آلونیت در جهان
در برخی کشورها آلونیت جهت تولید آلومین مورد استفاده قرار می گیرد ، چنانکه در آذربایجان شوروی ( سابق ) کارخانه ای با ظرفیت تولید تقریباً 200 تن در روز آلومین برپاست که از آلونیت ، آلومین استخراج می شود ، از آنجا که آلومین منبع با ارزشی برای آلومینیوم است ، آلونیت را می توان کانسار آلومینیوم بشمار آورد . کود از محصولات فرعی آلونیت است در ایران آلونیت از قدیم و بطور سنتی در تولید زاج مصرف می شده است که بکار رنگرزی و تصفیه خانه های آب و نفت می آید .
آلونیت در بسیاری از کشورها وجود دارد البته باید در نظر داشت که انباشته های بزرگ و غنی از آلونیت که برای تاسیس کارخانه تولید آلومین یا کود مناسب باشد ، به طور نسبی ، کم است .
در دهه اخیر انباشته های بزرگی از آلونیت در برخی از ایالات باختری آمریکا کشف شده که مهمترین آن ها در جنوب باختر یوتا است ، ولی انباشته های آریزونا و کلرادو هم شایان توجه اند ، در نوادا و نیومکزیکو و به احتمال در مکزیک هم پتانسیل یا کانسارهایی از آلونیت با عیار بطور نسبی خوب وجود دارد .
به نظر می رسد بزرگترین و بهترین انباشته های آلونیت از نظر گستردگی و عیار در جمهوری های شوروی ( سابق ) است ، کارخانه تولید آلومین در آذربایجان شوروی از توف های آلونیتی شده اواخر ژوراسیک نزدیک ، زایلیک (Zaglik ) چند کیلومتری شمال باختر داش کسن ( Dashkesan ) تغذیه می شود و مقدار آلونیت سنگ ها حدود 40 درصد می باشد در دیگر جمهوری های شوری ( سابق ) بیش از 80 ذخیره دیگر وجود دارد که این انباشته ها در قزاقستان ، ارمنستان ، ازبکستان ، قرقیزستان ، تاجیکستان پراکنده است .
در قاره آسیا بویژه در چین انباشته خیلی بزرگ از سنگ های واجد آلونیت در ناحیه پین یانگ فانشن ( pinyang Fanshan ) ، در ژاپن ، جنوب کره ، ترکیه و دیگر کشورها هم گزارش هایی در مورد آلونیت موجود است ولی اقتصادی بودن برخی از آنها هنوز نامشخص است . همچنین ذخایر یا منابع موجود در اسرائیل ( فلسطین اشغالی ) ، مصر ، مراکش ، تانزانیا ، نیجریه ، نیوزیلند ، و سوماترا و فیلیپین مورد بررسی های دقیق قرار نگرفته است . در کشورهای اروپایی مانند ایتالیا ، اسپانیا ، در جنوب امریکا ، جنوب مکزیک و استرالیا هم انباشته های قابل توجهی از آلونیت موجود است .
3 1 چگونگی رخداد
آلونیت به صورت عدسی ها و رگچه ها در داخل کانسارهای رگه ای فلزات و نیز در داخل شکاف های سنگ های آذرین قلیائی یافت می شود ولی توده های بسیار بزرگ آن به طور معمول ، در داخل توف ها و گدازه ها تشکیل می گردد . در ایران هم از هر دو نوع وجود دارد ولی تنها آن دسته که در اثر آلتراسیون با هر پدیده دیگر در سنگ های ولکانیکی یا توفی بوجود آمده ، از نظر حجم و وسعت شایان توجه است .
انباشته آلونیت نوع جانشینی شباهت کمی با نمونه های موجود در موزه یا توصیف های موجود در متون و نشریه های کانی شناسی دارد . بطور نمونه آلونیت در سنگهای آتشفشانی دانه ریز یا پورفیرهای دانه درشت تر ساب ولکانیک و یا در سنگ های نفوذی کم ژرفا بر اثر آلتراسیون می تواند بوجود آید. سنگ دگرسان شده اساساً از کواتزهای میکرو کریستالین ، آلونیت و مقادیر جزی هماتیت ، روتیل و آناتاز تشکیل شده است ، رسها و کانیهای سیلیسی غالباً از همراهان آلونیت در سنگ های آلتره شده می باشد . حضور فراون همین همراهان در فرایند تولید آلومین می تواند تولید اشکال نماید .
تشخیص سنگ های آلونیت دار در روی زمین کار ساده ای نیست . سنگ های ولکانیکی دگرسان شده غنی از آلونیت و کائولینیت ، سریسیت و دیگر کانی های دگرسانی خیلی مشابهند ، اما چون وزن مخصوص آلونیت ( 82/2 ) کمی بیش از وزن مخصوص کوارتز و رسها است ، بطور معمول ، حضور مقدار زیاد آلونیت در یک نمونه سنگ ولکانیک قابل تشخیص است .
آلونیت هایی که بصورت رگه ای هستند معمولاً صورتی رنگند ولی رنگ کلاً معیاری ضعیف در تشخیص سنگ های آلونیتی است . چون آلونیت در رنگهای گوناگون می تواند باشد . ( بطور معمول ، رنگارنگ یا دارای خطوط رنگینی است و یا به آهن آلوده شده است . رنگ زرد پرتقالی معمولاً نشانه حضور جاروسیت ( سولفات آهن آبدار می باشد ) .
انباشته های مختلف آلونیت اندازه های متغیری دارد چنانکه از نودول ها یا عدسی های کوچک در حد سانتی متر و تا توده های بزرگ محتوی چندین میلیون تن سنگ دگرسان شده با 30 تا 40 درصد آلونیت در تغییر است . در رگه های درون زا (hypogene ) آلونیت به طور تقریب خالص می تواند یافت گردد . Hall ( 1978 ، 1980 ) انباشته های آلونیت را در سه گروه می گنجاند :
1 آلونیت رگه ای ؛ 2 آلونیت گرهکی ؛ 3 آلونیت جانشینی ؛
1 3 1 آلونیت های رگه ای
آلونیت در رگه ها یا خیلی ریز بلور و یا نهان بلور ( Cryptocrystaline ) است که در این حالت به رنگ سفید و زرد می باشد . چنانکه آلونیت در رگه در چهره بلورهای درشت که گاه طول آن ها به 10 تا 20 میلی متر می رسد پدیدار شود ، صورتی رنگ است ( 1983 ، Hall et al ) . اگر چه در رگه های با عیار بالا ، به طور تقریب ، آلونیت جانشینی قابل قبول برای بوکسیت خواهد بود ، اما کل منابع در دسترس و موجود در رگه ها کمتر از آن است که سازنده اساس ماده ای خام در صنعت باشد .
2 3 1 آلونیت های گرهکی در سنگ های رسی رسوبی
آلونیت یا ناتروآلونیت گرهکی و لایه ها ور گه های کم ضخامت نامند آن از نظر جغرافیایی بسیار متداول و گسترده اند ( هال ، 1978 ) و در شیل ها ، شیست های میکادار ، یا لایه های رسی یافت می شوند ، به نظر می رسد این آلونیت ها به طور دیاژنتیکی یا برون زایی ( Supergenic ) و در اثر عملکرد آب های زیرزمینی اسیدی غنی از سولفات ، در رسوبات آرژیلی سرشار از میکا یا ایلیتی بوجود آمده اند اکسیداسیون پیریت پراکنده در سنگ های رویی یا سنگ مجاور آن ، اسید لازم را فراهم می سازد ؛ پتاسیم از ایلیت یا میکا (مسکویت) موجود در رسوب میزبان آلونیت است . خلوص گرهک های آلونیتی ممکن است به خلوص آلونیت های رگه ای نزدیک باشد . ولی این رخدادهای رسوبی ، بیشتر ، محدود به لایه های کم ضخامت و ناممتدی است که بطور معمول ، با کائولین مخلوط بوده ، و توده های آن قدر بزرگی را تشکیل نمی دهد که به عنوان منبع آلومینیوم بهره برداری شوند .
3 3 1 آلونیت جانشینی در سنگ های ولکانیکی و سنگ های نفوذی کم عمق
این انباشته ها ابعاد بزرگ و ذخیره های قابل ملاحظه دارند و به طریقه روباز می توانند استخراج شوند . این گروه از انباشته ها بخش عمده منابع آلونیت را در امریکا و سایر نقاط جهان تشکیل می دهند ، و به عنوان منبع اساسی هر طرح صنعتی آلومینیوم با بکارگیری آلونیت در نقش یک ماده خام ، بهره برداری می شوند اگر چه این انباشته ها از نظر عیار در چنان گسترش و حجم بالای ذخیره برخوردارند که می توان به طریقه روباز آن ها را استخراج نمود . در این انباشته ها میزان پتانسیل برای تغذیه یک کارخانه آلومین با مقیاس اقتصادی برای بیست سال یعنی تا زمان مستهلک شدن کارخانه کافی است . (Hall et al, 1983)
4 1 منطقه بندی انباشته های جانشینی
یکی از مشخصات انباشته های بزرگ آلونیت (آلونیت جانشینی ) حالت منطقه ای
( Zoning ) در آن ها است . زونینگ کانی شناختی مشخصه انباشته های بزرگ آلونیت نوع جانشینی در باختر ایالات متحده امریکا است . منطقه بندی یکسان یا بسیار مشابه نیز در متون زمین شناسی دیگر کشورها هم گزارش شده است .
به طور کلی چهار زون اصلی شناسایی شده است . مغزه یا پوشش سیلیسی ، کوارتز آلونیت ، آرژیلی ، پروپیلتی .
مغزه یا پوشش سیلیسی ( زون 1 ) مرکزی و برجسته و مترفع است ، و زون کوارتز آلونیت ( زون 2 ) ، زون آرژیلی ( زون 3 ) و سرانجام زون پروپیلیتی ( زون 4 ) در بیرون و به سمت پائین جانشین آن می شود . ممکن است در سطح زمین این چهار زون در جنب یا پهلوی یکدیگر باشند ، همچنین به طور عمودی ، اگر چه عموماً برای آشکارشدگی ارتباط منطقه ای در ژرفا ، حفاری عمیق ضروری است .
شرحی که در ادامه خواهد آمد حالتی ایده آل را به نمایش می گذارد و به ندرت در طبیعت رخ می دهد . بیشتر انباشته های طبیعی نامنظم و ناهمگن اند و انکلاوهای یک مجموعه منطقه بندی با دیگری احاطه می شود . دگرسانی ها ممکن است در هم داخل شود چنانکه یک زون یا چندین زون خیلی باریک و کم ضخامت می شود و در هنگام بررسی و مشاهده سطحی و اتفاقی ، آشکار نمی شود فزون بر آن مرزهای منطقه ای باریک و ظریف اند، نقشه برداری واقعی آن ها دشوار است و براساس اندازه گیری های پراش اشعه X پودر آن ها نقشه بطور دلخواه رسم می شود . ویژگی های هر یک از چهار زون نامبرده در ادامه اشاره خواهد شد .