اثر افزودن B4C بر خواص مکانیکی، مقاومت به اکسیداسیون و رفتار سینتر بدون فشار
ساعت ۱:۱٦ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٤/٢/٢٠   کلمات کلیدی: zrb2 ،sic ،b4c

مقدمه

در طراحی های بسیار جدید، جهت ارتقاء سطح ایرودینامیک حامل های مافوق صوت از سطوح و لبه های تیز کمک گرفته شده است. اجرای این نوع طراحی ها نیازمند به کارگیری موادی با قابلیتهای بالا در محیطهای متنوع کاری، از قبیل اتمسفر اکسیدی در دماهای بالا و گازهای خورنده در سرعتهای بالا می باشد. امروزه تعداد محدودی از مواد این قابلیت را دارا می باشند. برای حل این مشکل، سرامیکهای دما بالا، به دلیل خواص جذابشان، مورد توجه قرار گرفتند. سرامیکهای دما بالا یک گروه ازمواد نسوز شامل بوریدها ، کاربیدها و نیتریدهای فلزی می باشند . از این میان ، بوریدهای نسوز مانند ZrB2 دارای دمای ذوب بسیار بالایی  ZrB2) با دمای ذوب  ( °C 3303هستند. این مواد دارای خواصی از قبیل استحکام در حالت جامد ، خاصیت خوب ترموشیمیایی و ترمومکانیکی ، سختی بالای 23 GPa ، مقاومت پوششی بالا، قابلیت انتشار بالا ، قابلیت هدایت الکتریکی بالا  S/cm) ، (106 مقاومت خوردگی عالی در برابر آهن مذاب و سرباره ها و مقاومت به شوک حرارتی خوب، می باشند کاربردهای عمده این مواد در هوافضا خصوصا در تولید ساختارهای تیز که در سرعتهای بالا بسیار داغ می گردند مانند. لبه های جلویی بالها و دماغه – کلاهک هایی می باشد که در نسل های آینده حاملهای سوپرسونیک قابلیت تحمل شرایط دمایی سخت را داشته باشند. برای افزایش سرعت و قدرت مانور فضاپیما استفاده از باله هایی با لبه های جلویی تیز اجتناب ناپذیر است که این موضوع سبب افزایش دما در این بخش هاست 3و 0. مسیرهای سخت دما بالای هوایی پیش بینی شده برای آیندهی فضاپیماهای بالدار، لزوم وجود موادی با تحمل دمایی 2233 ºC را اجتناب ناپذیر می نماید تا در برابر تبخیر، فرسایش و اکسایش در محیطهای سخت مقاومت. نماید دمای ذوب بالای بوریدها به دلیل وجود انواع مختلف پیوندهای فلزی، کووالانسی و یونی می باشد. خواص یکتای این مواد، آنها را برای کاربردهای متنوع دیگر با ساختار دما بالا ازقبیل الکترودهای قوس پلاسما، ابزارهای برش، المنتهای کوره، بوته های ذوب مواد، لوله های مقاوم حرارتی جهت پالایش فولاد و قطعات وسایل الکتریکی مثل گرمکن ها و چاشنی ها، کاندید می کند در سالهای اخیر مواد مورد استفاده جهت محیط های مقاوم به اکسیداسیون در دمای بالا عمدتا شامل SiC ، سرامیکهای اکسیدی و کامپوزیتهای این مواد است. سرامیکهای بر پایه سیلیسیم به دلیل تشکیل یک لایه محافظ سطحی SiO2 ، تا دمایی در حدود 1633 ºC مقاومت اکسایشی نشان می دهند. گرچه SiO2 در دماهای کمتر از 1633 ºC یک مانع عالی جهت اکسید شدن است اما در دماهای بالاتر از این دما به دلیل افزایش فشار بخار آن شروع به از دست دادن خاصیت محافظی می نماید. به علاوه اکسیدهای نسوز نسبتا کمی وجود دارد که در محیطهای اکسیدی با دماهای بالاتر از ºC 2333 مقاومند. در میان این اکسیدها ZrO2 و HfO2 دارای بالاترین دماهای ذوب ، به ترتیب ºC 2033 و ºC 2833 ، می باشند. این اکسیدها اگر چه از لحاظ شیمیایی خنثی هستند ولی در برابر شوک حرارتی مقاومت کمی داشته و نرخ خزش بالا و استحاله فازی را در دماهای بالا از خود نشان می دهند. بنابراین توسعهی مواد ساختاری برای به کارگیری در محیطهای اکسیدی در دماهای بالاتر از ºC 1633 یکی از مسائل عمده ی مهندسی می باشد. به صورت ویژه ZrB2 دارای کمترین دانسیته تئوری در بین سرامیکهای دما بالاست که آنرا برای کاربردهای فضایی کاندید می نماید. ولی به هر حال استفاده از این مواد به صورت تک فاز برای ساختارهایی با کاربرد دما بالا به دلیل مقاومت اکسایشی و سایشی کم، محدودیت دارد 6و در تحقیقات انجام شده، جهت افزایش سینترپذیری از SiC به عنوان تقویت کننده و از B4C به عنوان افزودنی استفاده شده است. روشهای متنوعی برای ساخت این مواد وجود دارد ] 8و 9و 13 [ که از بین آنها روش سینتر بدون فشار به دلیل ساخت نمونه هایی با ابعاد نزدیک به نهایی و با کمترین نیاز به ماشین کاری انتخاب گردید. بر اساس تحقیقات انجام گرفته با به کارگیری B4C در نانوکامپوزیت های ZrB2–SiC ، ذرات B4C به همراه نانو ذرات SiC در زمینه ی ZrB2 پراکنده شده و به کامپوزیت خواص مکانیکی بهتری نسبت به کامپوزیت ZrB2–SiC میکرون و ZrB2 یکپارچه می بخشند. خصوصا تافنس شکست و استحکام خمشی در دمای اتاق افزایش می یابد. انجام تستهای مقاوم به اکسیداسیون، نشان می دهد که در کامپوزیتهایی که B4C به همراه SiC نانو به عنوان فاز ثانویه به کار رفته است، مقاومت به اکسیداسیون، به دلیل تشکیل محصولات اکسیدی یکپارچه محافظ در سطح، بالاست.


تاریخچه ی کانی شناسی
ساعت ۸:۱٠ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٢/۱۱/٢۸   کلمات کلیدی:

تاریخچه ی کانی شناسی

اگر چه پیگیری سیستماتیک پیشرفتهای کانی شناسی در چند پاراگراف غیر ممکن است اما می توان به بعضی نقاط برجسته آن اشاره کرد.پیدایش کانی شناسی به عنوان یک عمل به نسبت جدید است اما کاربرد هنرهای کانی شناختی پیشینه ای به قدمت تمدن بشر دارد .بشر اولیه رنگدانهای طبیعی ساخته شده از هماتیت سرخ و اکسید منگنز سیاه را در نقاشی دیوار غارها به کار می برد. ابزارهای ساخته شده از سنگ چخماق در عصر حجر دارایی گرانبهایی بوده است.
نقاشی مقبره ها در دره رود نیل مربوط به حدود 5000 سال پیش هنرمندان ماهری را نشان می دهند که مالاکیت و فلزهای گران بها را وزن و کانسنگهای معدنی را ذوب می کرده و گوهرهای زیبایی از لاجورد و زمرد می ساخته اند با نزدیک شدن عصر حجر به عصر برنز بشر به جستجوی کانیهایی پرداخت که می توانست از آنها فلزهایی را استخراج کند . اولین نوشته در مورد کانیها از تئوفراستوس ( 372تا287 ق. م ) فیلسوف یونانی است , چهارصد سال پس از وی نیز پلینی , تفکر کانی شناختی زمان را ثبت کرد. در 1300 سالی که به دنبال آمد , اندک کتابهایی که در زمینه کانیها منتشر شده , بیشتر جنبه افسانه داشته و کمتر حاوی اطلاعات واقعی بود . اگر بخوهیم یک روی داد را به عنوان نشانه ظهور کانی شناسی به صورت یک دانش برشمریم این رویداد به طور قطع انتشار کتاب دُر متالیکا توسط پزشک آلمانی جرجیوس اگریکولا در سال 1556 خواهد بود این کتاب گزارش مفسلی از فعالیت های معدن کاری آ ن زمان ارائه می دهد و در بردارنده اولین توصیف واقعی کانیهاست . این کتاب در سال 1912 توسط هربرت هوور ریس جمهور پیشین آمریکا و همشرس لو هنری هوور از لاتین به انگلیسی برگردانده شده است .
در سال 1669 نیکلاس استنو با مطالعه بر روی بلورهای کوارتز کار مهمی در زمینه بلور شناسی انجام داده . استنو به این نکته توجه کرده که به رقم تفاوت منشاء اندازه یا ظاهر زاویه میان وجوح متناظر نمودهای مختلف یک بلور ثابت است

Nicolas Steno

پیش از اینکه کار مهم دیگر در زمینه بلور شناسی انجام شود یکسده سپری شده در سال 1780 کارانژو ابزاری ( زاویه سنج تماسی ) برای اندازه گیره زاویه بین وجوه بلوری اختراع کرد . در سال 1783 رومه دولیسل , اندازه گیریهایی بر روی زاویه های بلوری انجام داده و با تایید کار استنو , قانون ثابت بودن زاویه های بین وجهی را ارائه کرد . یک سال بعد در سال 1784 , رنه جی هائویی نشان داد که بلورها از روی هم چیده شدن قطعات ساختمانی ریز و یکسانی که وی آنها را مولکوهای تشکیل دهنده نامید , ساخته می شوند . امروزه مفهوم مولکولهای تکشیل دهنده تقریبا با همان مفهوم اولیه , در بلور شناسی به صورت سلولهای واحد ( یکا یاخته ها ) باقیمانده است . بعدها ( در سال 1801 ) هائویی با مطالعه صدها بلور نگره اندیسهای گویا را در مورد وجوح بلوری ارائه داد . در اوایل قرن نوزدهم پیشرفتهای سریعی در زمینه کانی شناسی صورت گرفت . در سال 1809 ولاستون , زاویه سنج باز تابشی را که با موقعیت وجوح بلوری که با دقت و صحت بالا اندازه گیری می شود , اختراع کرد . در حالی که زاویه سنج تماسی داده های مورد نیاز برای مطالعه تقارن بلوری فراهم می کرد , زاویه سنج باز تابشی , اندزه گیریهای وسیع و بسیار دقیق را بر روی بلورهای طبیعی و مصنوعی ممکن ساخت . این دادهها بلور شناسی را به یک دانش دقیق تبدیل کرد برزلیوس شیمیدان سوئدی و شاگردان وی در فاصله سالهای 1779و 1848 , شیمی کانیها را مطالعه کرده و اصول رده بندی شیمیایی فعلی کانیها را ارائه کردند . کردیه طبیعی دان فرانسوی که کانی کردیریت به افتخار کارهای وی در کانی شناسی نامگذاری شده است در سال 1815 با میکروسکوپ به مطالعه قطعات خرد شده کانیها در آب پرداخت و به این ترتیب روش قوطه وری را ابداع کرد که پس از وی در همان قرن دیگران آن را به صورت روشی مهم برای مطالعه خواص نوری قطعات نوری کانیها توسعه داند . مفید بودن میکروسکوپ در مطالعه کانیها با اختراع یک ابزار قطبنده توسط ویلیام نیکول اسکاتلندی درسال 1828 تا حدود زیادی افزایش یافت . با کمک این ابزار می توان به طور سیستماتیک به مطالعه رفتار نور در مواد بلورین پرداخت از این هنگام تاکنون میکروسکپ پلاریزان به یک وسیله تشخیصی قوی در مطالعات کانی شناسی تبدیل شده است . در اواخر قرن نوزدهم فدروف , شونفلیز و بارلو جدا از هم و تقریبا همزمان نظریه هایی درباره تقارن و نظم درونی بلورها ارائه کردند که زیر بنایی برای کارهای بعدی در زمینه بلور شناسی پرتو x شد .
موثرترین کشف قرن بیستم را باید به ماکس فون لا از دانشگاه مونیخ نسبت داد . درسال 1912 در آزمایشی که فردریش و نیپینگ به پیش نهاد فون لائه انجام دادند نشان داده شده که بلورها می توانند پرتو x را پراشیده کنند . به این ترتیب برای اولین بار آرایش منظم و مرتب اتمها در ماده بلورین ثابت شده . تقریبا بلا فاصله بعد از آن پراش پرتو x به روشی قدرتمند در مطالعه کانیها و تمام مواد بلورین دیگر تبدیل شده و در سال 1914 اولین ساختارهای بلوری تعیین شده توسط دبلیو اچ براگ و دبلیو ال براگ , در انگلستان منتشر شده .
دستگاه پراش پرتو x جدید با کامپیوتر های اختصاصی متصل به آن تعیین نسبتا سریع ساختارهای بسیار پیچیده بلوری را ممکن ساخته است .
اختراع میکروسکوپ الکترونی در اوایل ده 1960 برای مطالعه شیمی کانیها در مقیاس میکروسکوپی دستگاه قدرتمند دیگری بود که امروزه به طور عادی برای مطالعه شیمی کانیها , ترکیبات ساختگی و شیشه ها مورد استفاده قرار می گیرد . میکروسکوپ الکترونی می تواند تجزیه های چند عنصری دقیقی از مواد جامد در دانه ای به کوچکی یک میکرون ( یک هزارم میلیمتر ) انجام دهد .
امروه بیشتر تجزیه کانیها با میکروسکوپ الکترونی انجام می شود نه تنها به این دلیل که این دستگاه می تواند باریکه الکترونی را به دقت متمرکز کند بلکه به این خاطر که تجزیه ها را می توان درجا بر روی دانه های کانیهای خاص در مقاطع سیقلی و نازک و سیقلی سنگها انجام داد . این مطلب نیز نیاز به فرایند پرکار و پر زحمت جداسازی و تغلیظ کانیها را که در بسیاری روشهای دیگر تجزیه کانیها ضروری است غیر ضروی می کند .
از اوایل دهه 1970 , دستگاه باریکه الکترونی دیگری که می تواند ساختار درونی کانیها را تا چندین میلیون برابر بزرگ کند , تصاویر دقیق و واضحی از ساختارهای اتمی تهیه کرده است . بیشترین کاربرد این روش تحت عنوان بررسی میکروسکوپ الکترونی گسیلی با تفکییک بالا ( Hrtem ) شناخته می شود که با آن می توان با درجه تفکیکی در حد فاصل اتمها , به مطالعه مواد بلورین پرداخت ( باستک 1983 ) .
با این روش می توان ساختارهای بلورین سه بعدی را به صورت عکسهای دو بعدی تصویر کرد . این تصاویر نشان می دهند که بسیاری از کانیها دارای آرایش ساختاری درونی نامتناهی و تناوبی ( یعنی تکراری ) هستند. تصاویر Hrtem همچنین نشان می دهند که کانیها ممکن است دارای کاستیهایی بوده و با ساختار ایده آل (کامل ) تفاوتهایی داشته باشند .
اکنون حوزه کانی شناسی , محدوده بسیار وسیعی از مطالعات را در بر می گیرد که شامل پراش پرتو ایکس , الکترون و نوترون توسط کانیها , سنتز کانیها , فیزیک بلور , برآورد پایداری تومودینامیکی کانیها , سنگ نگاری ( مطالعه سنگها و کانیها در مقاطع نازک ) , سنگ شناسی ( مطالعه سنگها ) , سنگشناسی تجربی و برخی جنبه های فلزگری و سرامیک می شود . از آنجا که پیش بینی این مطلب دشوار است که کدام یک از پژوهشهای انجام شده در سالهای اخیر , درآینده بیشترین و مهمترین اثر را بر دانش کانی شناسی خواهد گذاشت . فهرستی از این پژوهشها و پژوهشگران آنها که موفق به دریافت مدال روبلینگ شده اند و همچنی مراسم اعطا و متن سخنرانی پژوهشگران دریافت کننده هر جایزه روبلینگ در شمارههای مختلف مجله آمریکن مینرالوژیست موجود است .
این فهرست , گوناگونی مشارکتهای حرفه ای شناخته شده در سطح کانی شناسانی را شامل می شود که مورخان آینده از آنها به عنوان بزرگان کانی شناسی زمان ما یاد خواهند کرد .
مدال روبلینگ در سال 1937 توسط انجمن کانی شناسی آمریکا به یادمان کلنل واشینگتن آ.روبلینگ ( 1926-1837 ) بنیان گذاشته شد . وی در سال 1926 کمک مالی سخاوتمندانه ای را در اختیار این انجمن قرار داد . کلنل روبلینگ طرح پلهای معلق مشهوری از جمله پل رودخانه نیاگارا , را در محل آبشار نیاگارا , پل رودخانه آلگنی در پیتسبورگ , پل رودخانه اوهایو در سینسیناتی و پل رودخانه بروکلین بر روی ایست ریور در شهر نیویورک است و در طول عمر خود علاقه ای شدید به مطالعه کانیها داشت . اعطای مدال روبلینگ نشاندهنده بالاترین دستاورد پزوهشی توسط محققان برجسته آمریکایی یا خارجی , به تشخیص مجله آمریکن مینرالوژیست است . در سال 1927 جان , پسر روبلینگ , مجموعه پدر خود را که در حدود 16000 نمونه بود , به موزه ملی تاریخ طبیعی موسسه اسمینسونین در واشینگتن دی . سی. هدیه کرد . این مجموعه که به نام مجموعه کانیهای واشینگتن روبلینگ معروف است , بدون شک یکی از بزرگترین و زیباترین گردآوریهای شخصی زمان خود بود . اهدای این مجموعه و مجموعه دیگری با حدود 9100 نمونه ( مجموعه کانفیلد ) کلکسیون کانیها اسمیتسونین را به یکی از بهترین مجموعه های جهان تبدیل کرد )رو ,( 1990

کانی چیست؟

قرنها پیش از دستیابی انسان به فلزات و علم استخراج و مصرف آنها، برخی از سنگها و کانیها مهمترین ابزار دفاعی، زراعی و شکار بشر محسوب می‌شده‌اند.بشر اولیه جهت تهیه ابزار سنگی از مولد دارای سختی زیاد همچون سنگ چمخاق، کوارتزیت،ابسیدین، کوارتز و ..... که در محیط زندگی‌اش فراوان بوده استفاده کرده است.
نحوه استفاده و بکارگیری این مولد آنچنان در زندگی و پیشرفت انسان مؤثر بوده است که بر این اساس زمان زندگی انسان اولیه را به سه دوره دیرسنگی، میانسنگی ونوسنگی تقسیم شده‌اند. همزمان با شناخت فلزات و استخراج آنها عصر فلزات آغاز گردید. احتمالاً اولین فلز استخراج شده در حدود ۴۵۰۰ سال ق.م، مس بوده است.
حدود ۲۷۰۰ سال قبل عصر مفرغ آغاز شد که در این عصر انسان ابزار خود را از این آلیاژ تهیه می‌نموده است.
حدود ۳۰۰۰ سال ق.م مصریها از ذوب سیلیس شیشه تهیه نمودند و قرنها پیش از میلاد مسیح چینها در فسیلها از کائولن ابزار چینی می‌ساخته‌اند. در طئل تاریخ اطلاعات بسیاری در رابطه با چگونگی شکل گیری، جنس، ساختمان و سایر خصوصیات کانیها بدست آمده است.

حال این سؤال مطرح می‌شود که کانی چیست؟

کانی عبارت است از عناصر یا ترکیبات شیمیایی طبیعی جامد، همگن، متبلور و ایزوتوپ با ترکیبات شیمیایی نسبتاً معین که در زمین یافت می‌‌شود. خواص فیزیکی کانیها در حدود مشخص ممکن است تغییر نمایند.
کانیها به صورت اجسام هندسی با ساختمان اتمی منظم متبلور می‌گردند که به آن بلور می‌گویند. اگر بلور یک کانی را به قطعات کوچک و کوچکتر تقسیم نماییم سرانجام به کوچکترین جزء دارای شکل هندسی منظم خواهیم رسید که آن را واحد تبلور، سلول اولیه و یا سلول واحد می‌نامند. از کنار هم قراردادن واحدهای تبلور شبکه بلور که سازنده اجسام متبلور است ایجاد می‌گردد.
علاوه بر کانیهای متبلور با دسته‌ای از ترکیبات دارای تمامی خواص کانی بجز سیستم تبلور می‌باشند که این دسته را شبه‌کانی می‌نامندو شرایط تشکیل کانیها بسیار متفاوت است، برخی مانند پیریت ممکن است در شرایط بسیار متنوعی ایجاد ‌گردند در حالیکه برخی دیگر به عنوان کانی شاخص، فشار، دما وجود عناصر رادیواکتیو و ......... مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همه کانیها به استثناء شبه‌کانی‌ها در یکی از ۷ سیستم تبلور شناخته شده متبلور می‌گردند.
برخی از کانیها در شرایط مشابه در کنار هم تشکیل می‌گردند که به آنها پاراژنز با کانی‌های همراه گفته می‌شود.
کانیها در طبیعت در اندازه‌‌های بسیار متفاوتی یافت می‌شوند که بر این اساس آنها را به درشت بلور، متوسط بلور، ریزبلور و مخفی بلور تقسیم می‌نمایند. برخی از انواع درشت بلور و متوسط بلور در نمونه‌های دستی قایل تشخیص بوده، انواع ریز بلور توسط میکروسکوپهای قوی و کانیهای مخفی بلور را به کمک اشعه X و میکروسکوپهای الکترونی می‌توان شناسایی نمود.
سنکا Seneca(۴ق.م‌ـ۶۵م) برای نخستین بار نشان داد که سنگهای پر بها درمیان شنهای رودخانه یافت می‌شوند.
ابوریحان بیرونی (۳۶۲ـ۴۴۰) چگالسنج (پکینومتر) را جهت تعییین چگالی کانیها اختراع غدد و زکریا‌ابن‌محمدبن‌محمودقوینی (۶۰۰‌ هـ ۶۸۲) کشف کرد که یاقوت سرخ و یاقوت کبود هر دو یک کانی هستند که به دو رنگ مختلف دیده می‌شوند. زیرا این کانی‌ها از لحاظ شکل تبلور یک متر. این نخستین باری بود که شکل بلورین کانی مورد توجه قرار گرفته است.
نیکولا استنون (۱۶۳۸-۱۶۸۶)در رابطه با کوارتز اظهار داشت که زاویه بین رویه‌های این کانی همواره ثابت است.حتی اگر طول رویه‌های آن تغییر نماید.
گئوگورگ بوئر (۱۴۹۴ـ۱۵۵۵)در کتابی سختی شکستگی، رنگ و سایه خواص کانیها را مورد بررسی قرار داد. وی معتقد بود رگه‌های کانی در شکافهایی که در اثر حرکت زمین تشکیل شده است از مواد محلول موجود در آبهای فرورونده یا آبهایی که از اعماق زمین بالا می آیند تشکیل شده‌اند.
سیستم تبلور کانیها را رندژوست‌‌‌‌‌هائوی (۱۷۴۳ـ۱۸۲۲) به هفت دستگاه اصلی تقسیم نمود. که امروزه نیز مورد قبول است.
کانیها دارای ارزش اقتصادی بسیار زیادی می‌باشند، بطوریکه اقتصاد بسیاری از کشورهای جهان نظیر سیگی، گپنه ....... بر اساس مواد معدنی پایه‌ریزی شده است.
اگر چه بسیاری از کانی ها دارای ارزش درمانی ویژه خود هستند و حتی تعدادی به عنوان مواد سمی و مهلک مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی افرادی نیز وجود دارند که همراه داشتن کانیهای معین را در درمان برخی از بیماریهای موثر می‌دانند. در سراسر جهان عده زیادی علاقمند به جمع‌آوری مجموعه‌های کانی هستند، در یک پیک نیک‌ خانوادگی می توان نمونه‌هایی از این خلقت زیبای خداوند جمع‌آوری نمود. با توجه به اینکه در کشور ما کانیهای متنوعی وجود دارند و بسیاری از آنها قابل دسترس می‌باشند می توان حتی به عنوان سرگرمی می توان از آن استفاده کرد.

کانی

کانی عنصر یا ترکیبات شیمیایی، طبیعی، جامد، همگن، متبلور با ترکیبات شیمیایی نسبتاً معین است که سازنده اصلی سنگهای پوسته جامد زمین می‌باشد.این مواد که بر اساس قوانین خاصی متبلور می‌گردند بر اساس خواص فیزیکی، سیستم‌تبلور، ماکل یا دوقلویی و خواص شیمیایی خود قابل شناسایی و تشخیص هستند.این مواد علاوه بر زیبایی ظاهری خود به دلیل دارا بودن ارزش اقتصادی و علمی از دیرباز مورد توجه خاص انسان بوده‌اند. چرا که بسیاری از جواهرات، سنگهای معدنی و ......... در واقع کانی هستند.

شبه کانی

اصطلاح شبه‌کانی جهت معرفی آن دسته از مواد طبیعی که تمامی خواص کانی بجز سیستم تبلور را دارا هستند بکار می‌رود.
مانند :
▪ اوپال Opal
▪ لیمونیت
▪ ابسیدین
▪ کهربا Amber

عناصر

به غیر از گازهای اتمسفر تنها ۲۰ عنصر به صورت آزاد و طبیعی یافت می‌شوند.
▪ این عناصر در سه گروه زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
۱- فلزات
طلا، نقره، پلاتین، مس، سرب
۲- شبه فلزات
ارسنیک و ...
۳-غیرفلزات
گوگرد، کربن
کانی های بوکسیت
کانی های حاوی آلومینیوم در طبیعت زیاد بوده و عبارتند از:
•بوهمیت BOEHMITE
بوهمیت با فرمول ALOOH و با وزن مخصوص 06/3 – 01/3 دارای 7/84 درصد اکسید آلومینیوم می باشد. رنگ آن سفید متمایل به زرد و سختی آن 5/3 است. بوهمیت هم در متن متبلور سنگ بوکسیت و هم در پیزولیت ها و ائولیت ها وجود دارد.
•دیاسپور DIASPORE :
دیاسپور با فرمول H2O و Al2O3 و با وزن مخصوص 4/3، دارای 85% اکسید آلومینیوم می باشد. رنگ آن خاکستری متمایل به زرد، آبی، سفید و یا کمی بنفش و سختی آن 7-5/6 است. دیاسپور از سنگهای آذرین و رسوبات رسی در اثر هوازدگی سیلیکات های آلومینیوم دار به وجود آمده و گاهی همراه با کرندوم در سنگهای آهکی متامورفیکی دیده می شود.
این دو از نظر فرمول و سیستم تبلور (هر دو ارتورومبیک) تشابه دارند ولیکن از نظر پایداری حرارتی با هم متفاوتند و دیاسپور پایداری حرارتی بالایی دارد.
•گیسبیت Gibbsite :
گیبسیت با فرمول 3H2O. AP2O3 و با وزن مخصوص 43/2 دارای 4/65% اکسید آلومینیوم می باشد. سختی آن 5/3 – 5/2 با رنگ سفید تا خاکستری روشن و در بعضی موارد کمی مایل به قرمز و با جلای شیشه ای است. از مشخصات ویژه گیبسیت کلیواژ خوب، جلای شیشه ای و وزن مخصوص کم آن است و از نظر درجه سختی از دیاسپور و از نظر وزن مخصوص از میکا قابل تشخیص است.
گیبسیت با از دست دادن آب در درجه حرارت 220 – 196 درجه سانتی گراد به بوهمیت تبدیل می گردد. گیسبیت بیشتر از تجزیه و هیدرولیز سیلیکاتهای آلومینیوم دار، در اثر تجزیه سطحی و تحت شرایط آب و هوای حاره ای به وجود می آید.
•کائولینیت Kaolinit :
کائولن با فرمول(OH)8 (Si4O10) Al4 در سیستم منوکلینیک متبلور شده و با سختی حدود 1، وزن مخصوص در 1/2، دارای 5/39 درصد Al2O3 می باشد. رنگ آن سفید مایل به زرد و گاهی هم کمی سبز یا آبی رنگ است. اغلب دارای پلاستیسیته بوده و در اسید کلریدریک و اسید سولفوریک گرم و غلیظ حل می شود.
اغلب ذخایر کائولینی در اثر هوازدگی و تجزیه سنگهای ولکانیکی حاوی سیلکات آلومینیوم بوجود می آیند. سنگهای گرانیتی، گنایس ها، کوارتزپورفیری ها و همچنین رسوبات حاوی فلدسپاتها، میکا و زئولیت جهت ایجاد کائولینیت مناسب می باشند که در اثر هوازدگی و تجزیه شیمیائی مواد قلیائی و مقداری از SO2 خارج شده و کوارتز و سایر کانی های همراه بصورت ترکیب باقی می مانند. کائولن ممکن است نتیجه آلتراسیون هیدروترمال باشد. در این صورت، محلول هیدروترمال سردتر از 300 درجه سانتی گراد در داخل سنگهای با فلدسپات بالا، سبب شستن یونهای Ca++,K+, Na+ و سایر کاتیون ها و رسوب آنها با H+ بیشتر می شود.
اغلب این گونه ذخایر در ارتباط با سیستم متائوریکی هیدروترمالی که حرارت آن ها از سنگهای ولکانیکی مشتق می شود، می باشند.
ذخایر بزرگی از کائولینیت در منطقه CORNWALL انگلستان در خارجی ترین قسمتهای سیستم هیدروترمالی، مرتبط با باتولیت های گرانیتی وجود دارند که به عمق چندین کیلومتری تشکیل شده اند.
•کرندوم CORUNDUM :
کرندوم با فرمول Al2O3 در سیستم رمبوئدریک متبلور شده و وزن مخصوص آن 95/3 تا 1/4، دارای سختی 9 و جلای شیشه ای می باشد.این کانی در فارسی به یاکند و در عربی به یاقوت معروف است.
در ترکیب شیمیایی این کانی آلومینیوم 2/53 % به همراه ناخالصی هایی مانندTi , Cr ,… دیده می شود. کرندوم بی رنگ و کاملاً شفاف بوده که غالباً به رنگهای مختلف قرمز – خاکستری – بنفش – سبز – آبی – قهوه ای و زرد دیده می شود. انواع رنگی و شفاف آن جزء جواهرات قیمتی محسوب می شوند. مطابق رنگشان به نامهای مختلف نامیده می شوند:
مانند Ruby (یاقوت) به رنگ قرمز، SAPPHIRE به رنگ آبی، توپاز شرقی به رنگ زرد، یاقوت کبود، یاقوت سفیدوش، آمیتیست شرقی به رنگ بنفش،زمرد شرقی به رنگ سبز، کروندوم ستاره ای شکل که شفاف است،امری(EMERIE) یک نوع کرندوم از مخلوطی با دانه های ریز مگنتیت( MAGNETITE) Fe3O4، هماتیت (Oligiste) Fe2O3وکوارتز می باشد.این کانی غالباً به حالت خودشکل بوده و بیشتر اوقات دانه ای شکل و یا کاملاً کمپاکت است و برای سائیدن مورد استفاده قرار می گیرد ولیکن گاهی صفحه ای و یا منشوری با مقاطع شش ضلعی می باشد.
اغلب اوقات کرندوم به ویژه سافیر دارای ذرات خارجی است که با نظم معینی درداخل آن قرار می گیرند به طوری که روی یک تیغه شش گوش آن،این مواد به شکل ستاره های 6 گوش دیده می شوند.
درجه ذوب کرندوم خالص حدود 2050 درجه است. اسیدها روی آن اثری ندارند ولی پس از ذوب قلیائی بوسیله بی سولفات پتاس در اسیدها حل می شود. در پرل بوراکس به سختی ولی کاملا ًحل خواهد شد.
کرندوم درحضورSiO2 در پوسته زمین پایدارنیست، زیرا تبدیل به مینرالهای کیانیت،سیلیمانیت واندالوزیت که همگی دارای یک فرمول Al2SiO5 هستند، می گردد.
کرندوم و کوارتز در حضور آب، واکنش شیمیایی داده و تولید کائولینیت خواهند نمود. از آنجائی که کوارتز در اغلب سنگهای پوسته زمین وجود دارد، این واکنش محیط های رسوبی زمین شناسی را بطوری محدود کرده که فقط کرندوم در سنگهای ویژه ای که عاری از سیلیس و به وفور دارای آلومینیوم هستند، ظاهر می شود. معمولی ترین این سنگها بوکسیت است. تحت شرایط درجه حرارت زمین و فشاری که سنگ بوکسیت در آن تشکیل می شود، کانی آلومینیوم تشکیل کرندوم نخواهد داد. کرندوم وقتی تشکیل می شود که بوکسیت متامورف گردد و این عمل به ندرت انجام می شود.
معمولا ً کرندوم در سنگهای مافیک با مقدار آلومین بالا و سیلیس کم مانند پریدوتیت (Peridotite)همراه با کلریت، انستانیت(Enstatite)، اسپینل(Spinelle)، سینیت(Syenite)، آنورتوزیت، پگماتیتهای سینیتی، نفلین(Nephelin) ومنیتیت (Magnetite) دیده می شود.
در سنگهای آهکی که در اثر محلول هیدروترمال در مجاورت توده های آذرین نفوذی با سیلیس کم مانندسینیت تجزیه می شوند کرندوم تشکیل می شود.
کروندوم در شیست های کروندوم دار مناطق آرژیلی و به صورت فرعی در سنگ های آذرین غنی از آهن و منیزیم یافت می شود. انواع سنگ های قیمتی کروندوم مانند یاقوت و سافیر در سنگ های مذاب اسیدی مانند گرانیت یا گرانولیت وجود دارند و بیشتر اوقات سنگ های قیمتی کروندوم دررسوبات رودخانه ای همراه با طلا و زیرکن استخراج می شوند.کروندوم به علت سختی بالا در ساینده ها و انواع سنگ سمباده استفاده می شود.
•کریولیت CRYOLITE :
کریولیت یکی از مواد مهم درارتباط با متالورژی آلومینیوم بوده که معادن آن بسیار کم می باشد و اغلب بطور مصنوعی تهیه می شود. کریولیت با فرمول Na3AlF6 دارای سیستم مونوکلینیک و سختی حدود 5/2 و وزن مخصوص 3، دارای 8/12 درصد Al2O3 می باشد. رنگ آن غالباً سفید، گاهی به رنگ های قرمز، قهوه ای و حتی سیاه می باشد. جلای آن شیشه ای کمی چرب و دارای قابلیت ذوب خیلی زیاد است. ذخایر کریولیت مربوط به سنگهای خیلی اسید و عمیق است و اغلب رگه های آن در نزدیکی معادن قلع دیده می شود.
•آلونیت Allunite :
آلونیت با فرمول شیمیایی KAl3(SO4)2(OH)6 به عنوان سولفات پتاسیم و آلومینیوم آب دار است. آلونیت به صورت رگه ای و به حالت جانشینی در سنگهای آذرین اسیدی به ویژه در توفهای اسیدی یافت می شود. هرگاه سنگهای غنی از آلومینیوم، تحت تأثیر محلولهای غنی از سولفات آلتره شوند، آلونیت به وجود خواهد آمد.
در کانسارهای گرمابی که آلتراسیون آلونیت تشکیل گردیده، زون بندی منظمی مشاهده می شود؛ به طوری که زون سیلیسی در بالای زون آلونیت و در زیر آن، زونهای آرژیلیک و سرسیتیک قرار می گیرند. ترکیب شیمیایی آلونیت خالص و کانسنگ آلونیت در جدول 3 گزارش گردیده است.
جدول1- ترکیب شیمیایی آلونیت خالص و کانسنگ آلونیت

•نفلین NaAlSiO4 که در تهیه آلومینیوم بکار می رود، در کشورهای روسیه و آمریکا متداول می باشد.
•سایر کانیهای مهم آلومینیوم عبارتند از: آندالوزیت، سیلیمانیت و کیانیت با فرمول Al2SiO5، لوسیت KAl Si2O6، مونت موریونیت Al2Si4O10 H2O (OH)2 و کرندوم می باشند.
در ایران AL بیشتر به صورت آلونیت با عیار 20 تا 30% می باشد.
آلونیت از آلتراسیون گرمایی سنگ های آتش فشانی اسیدی (توف، گدازه، سنگ آذر آواری اسیدی تا حدواسط) و در شرایط اکسیدان توسط محلولهای گرمابی غنی از سولفات SO42- و حامل کاتیون های Si , Mg , Na, Ca تشکیل می شوند.
در گذشته آلونیت برای تهیه سولفات آلومین و سولفات پتاسیم استفاده می شده است ولیکن امروزه از آلونیت در تهیه آلومینیوم و نیز سولفات پتاسیم و اسید سولفوریک استفاده می شود.
• لاتریت های نیکل دار :
میزان متوسط نیکل پوسته زمین، حدود 70 گرم در تن است. شعاع و بار یونی نیکل مشابه منیزیم است، بدین سبب، نیکل در سنگهای اولترامافیکی مانند پریدوتیت ها و سرپانتیت ها متمرکز می شود. سنگهای اولترامافیکی در شرایط آب و هوای گرم و مرطوب هوازده شده، کاتیون های Si , Ca , Mg آنها شسته می شود و Al , Fe Ni آنها برجای می ماند. اکسیدهای SiO2 و MgO از سطح تا عمق 7 متری شسته می شود در صورتی که اکسید Fe2O3 در اَََین زون برجای می ماند.نیکل به مقدار جزئی از این زون حمل و در عمق 7 تا 13 متری متمرکز می گردد. بیشتر میزان Ni در سنگ های رسوبی در شیل ها وجود دارد.
در شکل 1 نیمرخ عمودی از یک لاتریت نیکل دار ترسیم گردیده است. در این جا به طور کلی سه بخش مهم یافت می شود:
الف – زون لاتریت، ب- زون سپیولیت، ج- زون پریدوتیت تازه (اولیه).


شکل 1- نمایش نیمرخ لاتریت نیکل دار واقع در کالدونیای جدید

الف- زون لاتریت خود به اجزایی چند تقسیم می شود. این زون به طور عمده از گوتیت، هماتیت و ماگهمیت تشکیل گردیده است. نیکل در این زون عمدتاً با گوتیت یافت می شود. بخشی از نیکل در این زون با کبالت و منگنز تشکیل کانی آسبولیت را داده است.
ب- زون سپیولیت حاوی تالک، کالسدوئن، اوپال، سرپانتین و اکسید آهن است. عیار نیکل این زون بیشتر از زون لاتریت فوقانی است. نیکل در این زون همراه تالک، اکسید آهن و به صورت کانی گارنیریت یافت می شود.
اکسیدهای SiO2، FeO، MgO، CaO در زون لاتریت و سپیولیت کاهش زیادی را نشان می دهند. در صورتی که میزان فراوانی MnO, Cr2O3, Al2O3 , Fe2O3, NiO افزایش یافته است.
عیار نیکل در زون لاتریت 5/0 تا 2% و در زون سپیولیت 2 تا 4% است. عیار کانسارهای لاتریت نیکل دار 1 تا 2% و میزان ذخیره 7 تا 250 میلیون تن است.
•لاتریت آهنی:
لاتریت های آهنی عبارتند از لاتریت هایی که از سنگ های بازیک و اولترا بازیک حاصل شده و غنی از آهن می باشند. برخی از این لاتریتها، از نیکل و کبالت غنی شده اند و حاوی هماتیت – گوتیت و 12% آلومینا می باشند. مانند کانسار کناکری گینه.
•بوکسیت Bauxite:
بوکسیت Bauxite سنگ معدنی غنی از آلومینیوم است که عمدتاً از اکسیدها یا هیدروکسیدهای آلومینیوم به ویژه از 3 کانی بوهمیت، دیاسپور و گیبسیت می باشد. غالباً با ناخالصی هایی نظیر اکسیدهای آهن، کانی های رسی ( کائولن، ایلیت و کلریت )، اکسید تیتان، کوارتز و آناتاز همراه است.
حالت ظاهری بوکسیت به شکل کمپاکت (متراکم) بوده و گاهی نیز به صورت دانه های گرد شبیه دانه های نخود دیده می شود.

رنگ بوکسیت معمولا ًسفید تا خاکستری زرد و گاهی هم کمی قهوه ای متمایل به قرمز است. سختی آن متغیر بوده و بطور متوسط در حدود 2 می باشد. وزن مخصوص کانی بوکسیت نیز در حدود 5/2 – 4/2 است.
کانسارهای بوکسیتی دارای نهشته های بزرگی هستند که به صورت روباز استخراج می شوند و ارزش اقتصادی زیادی دارند. ترکیب کانی شناسی بوکسیت تا حدودی متغیر بوده و تابع سنگ مادر اولیه آن است. بافت ذخایر بوکسیتی از نوع پیزولیتی، نودولی و توده ای است.
کانیهای مهم بوکسیت به ترکیب شیمیایی و کانی شناسی سنگ اولیه بستگی دارد و در طول زمان دستخوش تغییراتی می شود. بوکسیت های جوان غنی از گیبسیت هستند، در صورتی فراوانی کانیهای بوکسیت از راست به چپ با گذشت زمان کاهش می یابد.

عیار Al2O3 از 35 تا 55 درصد و میزان ذخیره 1 تا 700 میلیون تن است. حدود 80 درصد گالیم دنیا از کانسارهای بوکسیت به دست می آید زیرا Ga3+ در Al3+ به صورت استتار شده است.
عناصری که به عنوان محصول جانبی در بوکسیت های غنی از آلومینیوم قابل توجه هستند، عبارتند از: Be , Ti , Ca. در بوکسیت های غنی از آهن عناصر جانبی عبارتند از: Cu , Co , Cr , Ni.
بوکسیت های تشکیل شده در سنگ کربناته غنی از Ca و در سنگ بازالت غنی از Fe می باشد.
در سنگ بوکسیت، کانیهای گروه کائولینیت در متن دیاسپور وجود داشته و گاهی آزادانه در حفره ها متبلور شده اند. تعیین و تشخیص گروه بوسیله تجزیه حرارتی X- Ray انجام می پذیرد. در سنگ بوکسیت کانی های دیگر مانند اکسیدها و هیدرواکسیدهای آهن (گوتیت، هماتیت، لیمونیت) نیز وجود دارند گاهی آهن سه ظرفیتی در شبکه سیلیکاتی شاموزیت و یا تورنژیت (Thuringite) وجود دارد. کانی های فریک در ائولیت ها، پیزولیت ها، متن و یا در شکاف های سنگ بوکسیت وجود دارند. کانی آلونیت جزء ناخالصی های بعضی از سنگ های بوکسیتی نیز دیده شده است.
اغلب بوکسیتها دارای بافت ائولیتی و پیزولیتی و توده ای بوده و بعضی از آنها دارای بافت شبه برشی و تخریبی می باشند در بعضی از سنگهای بوکسیتی متن سنگ از خیلی دانه ریز تا میکروسکپی متغیر است و به رنگ های مختلف دیده می شود. گذار از بافت ائولیتی به متن دانه ریز معمولاً تدریجی است و دانه های ائولیتی با یک غشاء نازک از متن جدا می شوند. پیزولیت ها معمولاً دارای شکل کروی تا بیضوی بوده و رنگ آنها شبیه متن و یا تیره تر از آن است. بافت درونی آنها از دوایر متحدالمرکز تشکیل شده که در بعضی موارد رنگ این دوایر نیز با یکدیگر فرق می کند. پیزولیت های بزرگتر دارای درزهای شعاعی یا هم مرکز هستند که معمولاً توسط کائولینیت پر شده اند.
در جدول ذیل آنالیز شیمیایی معادن بوکسیت شرکت ارائه می گردد:

Adhesiveness 

 LOI

 SiO2

 CaO+MgO

 TiO2

 Al2O3

 Fe2O3

Code

 1750

 14

 6-9

 max

 3.5-4

64-72 

 2-2.5

 BV

 1750

 13

10-14 

 max

 3.3-4

 61-67

 2-2.5

 B1

طبقه بندی بوکسیت ها از لحاظ محیط تشکیل:

1- بوکسیت های سطح تراز بالا یا بوکسیتهای مناطق مرتفع (High level or upland bauxites ):

•این بوکسیت ها معمولا ً بر روی سنگ منشأ آتشفشانی و یا آذرین تشکیل می شوند.
•پوشش مسطحی به ضخامت حداکثر 30 متر دارند.
•در مناطق حاره ای و نیمه حاره ای وجود دارند.
•این نوع بوکسیت متخلخل وسست است.
•بافت سنگ مادر حفظ شده است.
•ترکیب آنها عمدتاً گیبسیتی است.
•مستقیماً بر روی سنگ مادر قرار دارند و عمدتاً از الگوی درزه ای (Joint pattern) سنگ مادر پیروی می کنند.
•به علت بالا بودن سطح ایستایی، فاقد هر گونه لایه رس بین بوکسیت و سنگ مادر می باشند.
•مانند فلات دکن در هند، کوئیزلید جنوبی، غنا و گینه.

2-بوکسیت های جلگه ای (Peneplain bauxites) یا مناطق کم ارتفاع:

•این بوکسیت در سطح تراز پائین خطوط ساحلی قرار دارند.
•ضخامت آنها کمتر از 9 متر است.
•بیشتر در مناطق حاره ای می باشند.
•بافت پیزولیتی دارند.
•ترکیب آنها عمدتاً بوهمیتی است.
•به واسطه سطح ایستایی پائین، یک لایه رسی قاعده ای کائولینیتی، بوکسیت را از سنگ منشأ جدا می کند.
•این بوکسیت ها با افق های آواری ناشی از فعالیت های رود خانه ای یا دریایی همراه می باشند.
•مانند سواحل آمریکای جنوبی – استرالیا و مالزی.

3-بوکسیت های کارستی:

•از قدیمی ترین بوکسیت ها می باشند.
•سطوح نامنظم سنگ های آهکی و یا دولومیتی را می پوشانند.
•بافت کنکرسیونی، پیزولیتی، اوولیتی و لایه ای دارد.
•ترکیب بوهمیتی دارد.

4-بوکسیت های انتقال یافته یا رسوبی

( Transported or Sedimentary Bauxites):
•از نوع بوکسیت های غیر بازماندی هستند.
•بر اثر فرسایش و رسوبگذاری مجدد مواد بوکسیتی تشکیل می شوند.

5-لاتریت غنی از آهن

6-بوکسیت ها و لاتریت های طلادار (Residual deposits of Nickel)

آلمینیوم را از چه سنگی تهیه می کنند؟

کانسارهای آلومینیوم دار، جزء کانسارهای بر جای هوازده یا باقیمانده Residual می باشند. حدود 96 درصد آلومینیوم دنیا از بوکسیت و 4 درصد از آلونیت و نفلین سیانیت به دست می آید. در جدول زیر درصد Al2O3 موجود در سنگها و اب های طبیعی گزارش شده است.
نفلین سیانیت و شیل ها بیشترین مقدار Al2O3 را دارند و حد آستانه اقتصادی Al2O3 سنگ معدنی، 30 درصد است. سنگهایی که مقدار Al2O3 و نسبت Al2O3 / Fe2O3 آنها بالا و درصد کوارتز آنها پایین باشد، مناسبترین سنگ آلومینیوم دار محسوب می شوند. از سنگهای آذرین، نفلین سیانیت و بازالت و از سنگهای رسوبی شیل و آهکهای رسی بسیار مناسب هستند.
سنگ آذرین نفلین سینیت با 21/3% Al2O3 و سنگ های شیلی با 14/7% Al2O3 بالاترین مقدار آلومینیوم سنگ های پوسته را شامل می شوند که به مراتب کمتر از حداقل عیار قابل بهره برداری آلومینیوم می باشند. میزان Al2O3 بازالت و گرانیت یکسان است.
نسبت Al2O3 / Fe2O3 گرانیت بیشتر از بازالت و بازالت فاقد کوارتز است. بازالت به دلیل عدم وجود کوارتز آسان تر تبدیل به بوکسیت و لاتریت می شود. سنگها برای تبدیل شدن به بوکسیت باید در آب و هوای گرم و مرطوب، میزان بارش سالانه 1200 تا 1400 میلی متر و دمای متوسط 26 درجه سانتی گراد قرار گیرند. وجود مورفولوژی ملایم و کم شیب که موجب حداکثر فرسایش شیمیایی و حداقل فرسایش مکانیکی شود ، الزامی است.
سنگهای غنی از آلومینیوم که میزان سیلیس آزاد آنها حداقل است در صورتی که در آب و هوای مرطوب قرار گیرند، سیلیکات آنها هیدرولیز می شود و در نتیجه برخی از عناصر Si , Ca , Mg , Na , K سنگهای با مقاومت کم شسته می شود و Al به صورت اکسید و هیدروکسید باقی خواهند ماند. برخلاف اورانیوم و مس، آلومینیوم عنصری سه ظرفیتی است. آهن و منگنز دارای ظرفیتهای مختلف هستند و تغییرات Eh محیط موجب جابجایی آنها می گردد. آلومینیوم تحت تأثیر تغییرات Eh واقع نمی شود و در شرایط PH آبهای سطحی ( 8-7 = PH) میزان حلالیت آن حداقل است.
در تصویر 2 محدوده پایداری کانی گیبسیت ترسیم شده است. در شرایط PH میان 7 تا 8 که محدوده آبهای سطحی است، کانی گیبسیت بیشترین پایداری را خواهد داشت و بدین علت، ضمن آن که سیلیکات ها تجزیه می شوند، عناصر دیگر شسته شده و آلومینیوم به صورت گیبسیت، بوهمیت و دیاسپور بر جای خواهد ماند.


شکل2- نمودار محدوده پایداری کانی گیبسیت

شرایط تشکیل بوهمیت و دیاسپور:

هرگاه انرژی آزاد کانی های بوهمیت و دیاسپور را مقایسه کنیم، می توان به این نتیجه دست یافت که این دو کانی در شرایط تقریباً یکسانی تشکیل شده اند. چوکروف CUCHROV (1967) معتقد است که بوهمیت از مواد مختلف غنی از آلومینیوم در 200 درجه سانتی گراد تشکیل می شود.
دمای لازم برای تشکیل دیاسپور 315 درجه سانتی گراد است زیرا این کانی در دمای کمتر از 275 درجه سانتی گراد ناپایدار است.
طبق بررسی های والتن (1972) تشکیل دیاسپور در فشار و دمای بالا امکان پذیر نیست. رحیم نیا (1968) تبدیل بوهمیت به دیاسپور را در بوکسیت های یونانی ناشی از اختلاف در پتانسیل های اکسیداسیون می داند. عامل مهم دیگر تأثیر محلول های مهاجر به شمار می رود
کانسارهای بوکسیت در تمام ادوار زمین شناسی ( از پرکامبرین تا عهد حاضر) شناخته شده اند. در اوایل کرتاسه تا پلیوسن و میوسن تا عهد حاضر دیده می شوند. بوکسیت های پروتروزوئیک تا کامبرین و اردویسین تا اواخر کربونیفر از اهمیت کمتری برخوردارند.
قدیمی ترین آنها متعلق به دونین است که در اورال در روی آهکهای سیلورین قرار گرفته است. بوکسیت های ایران در پرمین، پرموتریاس، تریاس، ژوراسیک، کرتاسه است. توده های بوکسیت اروپا اکثراً متعلق به مزوزوئیک و بوکسیت های لاتریتی دوران سوم و جدیدتر در امریکای جنوبی، آفریقا، استرالیا و... وجود دارند.
نحوه تشکیل کانی ها بوکسیت به دو دسته لاتریتی و کارستی KARSTED تقسیم بندی شده است:

•کانسارهای بوکسیت لاتریتی:

در شرایط حاره ای، سنگی که دارای سیلیکات آلومینیوم بوده دگرسان شده و مخلوطی از هیدراتهای آلومینیوم، آهن، سیلیس و مقداری ناخالصی های دیگر بوجود می آید که آن را لاتریت نام گذاری نموده اند. در نتیجه این دگرسانی، سیلیکات تجزیه شده، سیلیس و آهن آن جدا گردیده و فلزات قلیائی نیز بصورت محلول از بین می روند و در نتیجه عیار آلومینیوم بالا رفته و بوکسیت بوجود می آید. جهت تشکیل بوکسیت می بایست شرایط ذیل مهیا باشد.
الف – آب و هوای حاره ای TROPIC (رطوبت مناسب و درجه حرارت 18 تا 24 درجه سانتی گراد)
ب- سنگ سیلیکات آلومینیوم مناسب تجزیه در شرایط تروپیک مانند سینیت، بازالت، رس ها، شیست های رسی.
ج- عوامل شیمیائی و بیوشیمیائی.
د- وجود توپوگرافی مناسب، بطوری که اجسام حل شده بتوانند یا در زمین نفوذ کرده یا جاری شوند.
ه- شدت جریان نفوذ یا جاری شدن نبایستی بحدی باشد که اجسام تمرکز یافته را با خود حمل نماید. معمولاً در نواحی تروپیک، فصل به تناوب خشک و مرطوب می شود و در موقع مرطوبی اکسیدهای آلومینیوم و آهن تشکیل شده و در مواقع خشک که هوا گرمتر می شود سیلیس در آب حل شده و از بین می رود.
بوکسیت در واقع یک نوع لاتریت ویژه با آلومینیوم بالا است که در اثر هوازدگی اغلب ناخالصی های آن حل و از محیط خارج شده و محصول باقیمانده با آلومینیوم زیاد می باشد.
برای تشکیل شدن لاتریت و بوکسیت نیاز به بارندگی فراوان (که مواد ناخواسته در آنها را حل نماید)، درجه حرارت زیاد (که سرعت حل ناخالصی ها را زیادتر نماید)، سطح توپوگرافی مناسب و زه کشی خوب برای خارج کردن محلولها از محیط سنگهای لاتریتی و بوکسیتی می باشد.
عمل هوازدگی بسیارکند پیش می رود. بنابراین برای تشکیل ذخایر بزرگ بوکسیت نیاز به دوره طولانی زمین شناسی بوده تا با فرصت کافی عمل هوازدگی در روی سنگها اثر نماید. بدیهی است که شرایط فوق مختص مناطق حاره می باشد. تنها کانی های آلومینیوم در لاتریت تجمع نمی یابند. بلکه کانی های نیکل – کبالت – آهن نیز در لاتریت تجمع می یابند که میزان آنها بستگی به سنگهای زیرین لاتریت دارد.
بوکسیت های بدون آهن نادر بوده زیرا کانی آهن در اغلب سنگهایی که در مناطق حاره ای در معرض هوازدگی قرار می گیرند وجود داشته که در نتیجه تولید لاتریت و بوکسیت با آهن زیاد می نمایند.
در شرایط ویژه ای که آهن داخل بوکسیت حل شده و خارج شود، بوکسیت بدون آهن و یا با آهن کم تولید می شود. این شرایط در جاهایی که پوسیدگی حجم زیادی از رستنی ها (درختان و انواع گیاهان) سبب مصرف اکسیژن آبهای زیرزمینی شده اتفاق می افتد زیرا در این صورت آهن حل شده و خارج می گردد. و در جاهایی که رستنی ها وجود ندارند اکسید آهن در داخل لاتریت و بوکسیت رسوب می نمایند.
عناصر گوناگون دیگری نیز در لاتریت وجود دارند. مانند گالیوم که در ذخایر بوکسیتی استرالیا بعنوان بای پروداکتby product استحصال می شود. همچنین مقدار زیادی طلا در لاتریت کشور استرالیا که حاصل لاتریتی شدن طبقات گرانیتی زیرین است تجمع یافته که استخراج می گردد.
در لاتریت ها مقدار زیادی تیتانیوم وجود دارد که تاکنون روشی برای استحصال آن بدست نیامده است. ذخایر زیادی در استرالیا، گویانا و سورینام، روی رسوباتی که حاوی مقدار زیادی کائولن و مواد رسی هستند تشکیل شده اند و همچنین ذخایر زیادی از بوکسیت در استرالیا و گویانا روی توده های گرانیتی که حاوی کانی های فلدسپاتی هستند دیده می شوند.

•کانسارهای بوکسیت کارستی:

از تخریب شیمیائی و یا تجزیه سیلکاتهای آلومین دار و موارد رسی که در سنگهای آهکی وجود داشته اند بوجود آمده و در فرورفتگی های( KARSTED) بوجود آمده در آهک تجمع پیدا می نمایند.
اغلب کارستهای موجود در آهکها در اثر خارج شدن لایه های آهکی از آب و هوازدگی و فرسایش قسمت های مختلف آن بر حسب جنس و نوع مواد تشکیل دهنده لایه های آهکی بوجود می آید. هم اکنون در جنوب چین پهنه وسیعی از کارستها ایجاد شده بر روی آهکها دیده می شوند. ژنز بوکسیت دنیا دارای نظم بخصوصی نمی باشد، جالب اینکه، کمربند بوکسیتی که بوکسیت جامائیکا را نیز شامل می شود، بر روی دولومیت ها و آهک هایی تشکیل شده که دارای آلومینیوم نیستند و احتمالاً ذخایر تیپ جامائیکا، حاصل لاتریتی شدن رسها و توفهای بالای آهک ها هستند که در کارستهای آهکی تجمع یافته اند. ذخایر مشابه ولی کوچکتر در مجارستان و قزاقستان نیز وجود دارند. ذخایر بوکسیت نواحی البرز و یزد ایران از لاتریتی شدن نهشته های رسی و توفی زیرین سنگ بوکسیت تشکیل شده اند.

سایر انواع کانسارهای بوکسیت :

ذخایر متعدد بوکسیتی وجود دارند که در اثر فرسایش خراب و از هم پاشیده شده و در روی رسوبات قدیمی تر باقی مانده اند. از این تیپ ذخایر در روسیه و قزاقستان و جنوب اروپا دیده می شوند. در بعضی از مناطق ذخایر بوکسیتی فرسایش یافته، پس از حمل در نقطه دیگر مانند داخل رسوبات رودخانه ای و دلتای ساحلی و غیره، تجمع پیدا نموده و تشکیل ذخایر بزرگی را داده اند.
ذخایر بوکسیتی در نواحی غیر حاره ای که دارای آب و هوای سرد و همچنین در نواحی که یخبندان دوران پلئیستوسن باعث حذف لایه های رویی نواحی شده، کمیاب بوده و یا اصولا ًوجود ندارند.
کشورهای زیادی در این گونه نواحی قرار دارند مانند آمریکا و روسیه که این دو کشور از نفلین و آلونیت فلز آلومینیوم استحصال می نمایند.
فاکتورهای مهمی که در تشکیل و حفظ بوکسیت ها نقش اساسی دارند عبارتند از:

1-وضعیت آب و هوایی:

درجه حرارت بالا (C 260)، آب و هوای گرم و مرطوب استوایی، بارش زیاد (mm 1400 – 1200)، هوازدگی شیمیایی بسیار شدید تبدیل سنگ ها به بوکسیت بسیار مؤثر می باشد.

2-پوشش گیاهی:

فراوانی پوشش گیاهی در تشکیل بوکسیت ها مؤثر است زیرا:
الف – تخریب مکانیکی سنگ بستر توسط ریشه ها.
ب – ترشح ترکیبات آلی که سرعت تخریب شیمیایی را در سنگ افزایش می دهد.
ج – کاهش تبخیر آب توسط پوشش گیاهی.
د – جلوگیری از فرسایش بوکسیت تولید شده.

3-ترکیب و بافت سنگ بستر:

ترکیب شیمیایی و کانی شناختی سنگ و نفوذ پذیری بالا دارای اهمیت است.سنگ های تحت اشباع و آهکی رس دار برای تشکیل کانسارهای بوکسیت مناسب هستند. بافت سنگ بستر بر روی تخلخل و نفوذ پذیری آن و در نتیجه سرعت انحلال کانیها مؤثر است.

4-آبهای زیرزمینی:

آبهای زیرزمینی و سطحی متحرک برای انتقال مواد محلول از محیط بسیار اهمیت دارند.

5-ثبات تکتونیکی:

فقدان حرکات تکتونیکی باعث می شود که هوازدگی شیمیایی با سرعتی بیش از سرعت فرسایش انجام گیرد و در نتیجه کانسار محفوظ باقی بماند.

6-توپوگرافی:

توپوگرافی پست تا متوسط ـ توپوگرافی مسطح، از انتقال بوکسیت پس از تشکیل جلوگیری می نماید. توپوگرافی مناسب و زه کشی بالا بسیار حائز اهمیت می باشد.

7-پوشیده شدن کانسار:

پوشیده شدن کانسار به محض تشکیل، از فرسایش آن جلوگیری می کند.
ماینارد (1983) بوکسیت را بر اساس Al2O3، SiO2 و Fe2O3 به بوکسیت، بوکسیت آهن دار، لاتریت، لایه های سخت سیلیسی آهن دار و سیلکریت تقسیم می نماید ( تصویر 3 ).


شکل3- نمایش نمودار رده بندی بوکسیت ها و لاتریت ها

شکل4 ترتیب زون بندی در یک بوکسیت غنی از آهن نشان می دهد که از سطح به طرف عمق عبارت است از: لایه نازک غنی از آهن و سیلیس، لایه لاتریتی، بخش بوکسیتی و بالاخره زون کائولینیتی.


شکل 4- نمایش نیمرخ زون های رس قرمز، لاتریت، بوکسیت و کائولینیت در بالای زون بازالت

کانی های منیزیم

اگر چه منیزیم در 60 کانی یافت می شود اما این عنصر در ذخایر بزرگ منیزیت، دولومیت، بروسیت، کارنالیت، الیوین و سیلیکات های منیزیم پتانسیل اقتصادی دارند، یافت می شود.

•کربنات منیزیم یا منیزیت Magnesite :

مهمترین کانی منیزیم دار با فرمول شیمیایی (MgCO3 ) که ارزش اقتصادی دارد، منیزیت است که در صورت خلوص حاوی 8/47% = MgO و 2/52% = CaO می باشد. این کانی به صورت رمبوئدریک متبلور می شود، وزن مخصوص آن 2/3-3 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی آن 5- 5/3 است. منیزیت معمولاً به رنگ های سفید، خاکستری، زرد و قهوه ای با جلای شیشه ای در طبیعت یافت می شود.
منیزیت به صورت کریپتو کریستالین و کریستالین یافت می شود و بیشتر در کمربند‌های افیولیتی یافت می‌شود. نوع کریستالی آن خیلی محدود و به صورت رگه ای می باشد. منیزیت خالص درC ◦1450 به پریکلاز تبدیل می شود:

منیزیت معمولاً به صورت رگه ای و توده ای نامنظم حاصل دگرسانی سنگ های آذرین و دگرگونی غنی از منیزیم مانند سنگ های اولترامافیک، مافیک و سنگ های دولومیتی منابع خوبی برای تشکیل منیزیت می باشند. به طور معمول منیزیت به صورت نهان بلور در رگه ها یافت می شود و یکی از مشخصه های این کانی حالت گل کلمی آن می باشد.
منیزیت عمدتاً به 2 شکل یافت می شود:
•منیزیت نوع درشت بلور :
این نوع منیزیت دارای منشأ جانشینی و یا منشأ رسوبی است که در سنگهای کربناته پلاتفرمی یافت می شود.
•منیزیت نوع دانه ریز :
این نوع منیزیت دارای ظاهری استخوانی بوده و بسیار دانه ریز است و به صورت توده های عدسی شکل، رگه و داربست در سنگ های سرپانتینیتی یافت می شود. کانسارهای مربوط به این گروه از کانسارهای مربوط به نوع رسوبی کوچکتر است.

•هیدروکسید منیزیم یا بروسیت Brucite :

بروسیت کانی منیزیم دار با فرمول شیمیایی Mg(OH)2 می باشد. این کانی به صورت رمبوئدریک متبلور می شود، وزن مخصوص آن 39/2 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی آن 5/2 است. بروسیت معمولاً به رنگ های سفید، خاکستری، سبز روشن با جلای صدفی و شیشه ای در طبیعت یافت می شود. این کانی در اثر حرارت به پریکلاز تبدیل می شود.
بروسیت کانی هایی مانند سرپانتین، دولومیت، منیزیت و کرومیت را همراهی می کند و به صورت محصول دگرسانی پریکلاز و سیلیکات منیزیم یافت می شود.
•پریکلاز :Periclase
پریکلاز کانی منیزیم دار با فرمول شیمیایی MgO می باشد. این کانی به صورت کوبیک متبلور می شود، وزن مخصوص آن 56/3 گرم بر سانتی متر مکعب و سختی آن 5/5 است.
•اپسومیت :
اپسومیت با فرمول MgSO4, 7H2O نشان داده می شود که به معنی نمک تلخ بیشتر در دریاچه هایی وجود دارد که مقدار گوگرد و منیزیم آنها زیاد است و در اثر تبخیر تشکیل می شود. این کانی در دیواره غار ها به صورت بلورهای سوزنی شکل اورتورومبیک بی رنگ تا سفید، بدون بو و توده ای دیده می شود. وزن مخصوص اپسومیت 7/1، سختی آن 2 تا 5/2 و طعم آن تلخ و شور می باشد و در هوای گرم و خشک مقداری از آب خود را از دست می دهد.
•کربنات مضاعف منیزیم و کلسیم (دولومیت CaMg(Co3)2 )
•سیلیکات های منیزیم دار

منابع:

1-http://www.ngdir.ir
2-http://www.feldsparco


کانی ها
ساعت ۳:٠۱ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/۱۱/٢٦   کلمات کلیدی:

 

ریشۀ لغوی مینرال ( کانی ) که از قرون وسطی مورد استعمال قرار گرفته از لغت یونانی Mna (متشابه لاتینی آن Mina است) به معنی "کانی" یا "گردال" (از نظر معدن شناسی) مشتق شده است ، لذا نام فارسی آن یعنی "کانی" معروف موادی است که ازکانسارها بدست می‌آورند.

نگاه اجمالی قرنها پیش از دستیابی انسان به فلزات و علم استخراج و مصرف آنها ، برخی از سنگها کانی ها مهمترین ابزار دفاعی ، زراعی و شکار بشر محسوب می‌شده‌اند. بشر اولیهجهت تهیه ابزار سنگی از مولد دارای سختی زیاد همچون سنگ چخماق ، کوارتزیت ،ابسیدین ،کوارتز و ... که در محیط زندگی‌اش فراوان بوده استفاده کرده است. نحوه استفادهو بکارگیری این مولد آنچنان در زندگی و پیشرفت انسان مؤثر بوده است که بر این اساسزمان زندگی انسان اولیه را به سه دوره دیرسنگی ، میانسنگی) و نوسنگی تقسیم شده‌اند.

همزمان با شناخت فلزات و استخراج آنها عصر فلزات آغاز گردید. احتمالاً اولین فلز استخراج شده در حدود 450 سال ق.م ، مس بوده است.

کانیها از نظر فیزیکی و شیمیایی اجسام طبیعی و همگن هستند که تقریبا منحصرا بصورت بلورو یا لااقل توده بلورین حاوی ذرات ظریف و ریز تا درشت تشکیل می‌گردند. فقط معدودیاز کانیهایی که آنها را بصورت جامد می‌شناسیم، به حالت بی شکل و یا ژلهای وجود دارند. با توجه به همگن بودن شیمیایی کانیها ، ترکیب آنها را می‌توان بوسیله فرمول نشان داد. مع ذلک این فرمول در بسیاری از حالات ، منظور عادی شمی را مجسم نمی‌کند ، به این جهت درنگارش آن مفاهیم کریستالو شیمی به مقیاس وسیعی باید منظور گردد.

 برای معرفی کانیها علاوه بر فرمول آنها ، تمام خواص فیزیکی مانند خواص نورانی ، الکتریکی ، مقاومت ،سختی و بالاخره خاصیت بلورشناسی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد.

اساس مطالعه این خواص موضوع کانی شناسی عمومی را تشکیل می‌دهد .

مصریان قدیم شش هزار سال قبل از میلاد در صحرای سینا فیروزه را به خاطر رنگ زیبایشاستخراج می‌کردند. انسانهای عهد حجر ، سنگ آتشزنه را که دارای سطح شکست تیز است،به عنوان چاقو وسرنیزه ، جهت تراشیدن چوب و تهیه نوک تیز کمان به کار می‌برند. علاوهبرتفریتکه دارای سطح شکست منحنی شکل است برای تهیه تبر و از سنگ آتشزنه و پیریت جهت تهیه آتش استفاده می‌کردند. عهد حجرزمانی خاتمه یافت که انسان توانست در نتیجهتجارب گوناگون ازمسو قلعآلیاژی به نام مفرغ یا برنز تهیه کند. در طی عهد برنز بشر قرنها تجربه اندوخت تا سرانجام حدود 1000 سال قبل از میلاد مسیح به کشف و تهیه آهن توفیق یافت.

به روایت دیگر حدود 2700 سال قبل عصر مفرغ آغاز شد که در این عصر انسان ابزار خود را از این آلیاژ تهیه می‌نموده است. حدود 3000 سال ق.م مصریها از ذوب سیلیس، شیشه تهیه نمودند و قرنها پیش از میلاد مسیح چین‌ها در فسیلها از کاؤلن ابزار چینی می‌ساخته‌اند. در طول تاریخ اطلاعات بسیاری در رابطه با چگونگی شکل گیری ،جنس، ساختمان و سایر خصوصیات کانیها بدست آمده است.اصولا یونانیها نخستین ملتی بودند که جنبه علمی کانیها را بررسی کردند مثل تالس ملطی که 485 سال قبل از میلاد بهخاصیت کهربایی کانیها اشاره کرده و تمیش تکلس (527-549 ق.م) که دست به استخراج معادن زد. یک کتاب سنگ شناسی (الاحجار) که به ارسطو (322-384 ق.م) نسبت می‌دادند بعدها معلوم شد که در سده هشتم نوشته شده ، ولی کتابی ازشاگردش یتوفر است.

(288-372 ق.م) بجا مانده بنام "راجع به سنگها" که شاید بتوان گفت اولین کتاب علمی کانی شناسی است. کتاب با ارزش دیگری که بعدها نوشته شد بوسیله پزشک رومی جالینوس (201-113م) بود. اثر دانشمند عالیقدر ایرانی ابن سینا ، (1037-970) تحت عنوان "درباره کانیها" را شاید بتوان گفت اولین کتابی است که کانیها را بطور سیستماتیک به چهاردسته تقسیم کرده است. از اروپاییان از کانی شناس آلمانی آلبرت فون بول (280-119 م(یاد می‌کنیم این شخص که به ماگنوس معروف است داراری پنج جلد کتاب از زمینه کانی شناسی است. از دو شخصیت دیگر آلمانی به نامهای باسیلوس والنتین و آگریکولا (1623-1555) یاد می‌کنیم که شخص اخیر بعدها به پدر کانی شناسی معروف گشت.

آخرین شخصی که کانیها را از نظر ظاهری مورد مطالعه قرار داد، کانی شناس روسی لموسوف (1711-1765) بود. در سال 1669 یک دانشمند دانمارکی به نام نیلس استنسن قانون ثابت بودن زوایا را کشف کرد. در همین سال شخص دیگری به نام اراسموس بارتولینوس موفق به کشف شده است مضاعف کلیست ایسلندی گردید. قانون پارامتر وایس آلمانی در دهه دوم قرن بیستم وضع کرد. در سال 1830هسل 32 کلاسه را ثابت کرد، پس از آن با استفاده از محاسبات ریاضی فدروف روسی و شنفلیس آلمانی 230 شبکه فضایی را ثابت کردند. با کشف اشعه ایکس بوسیله رنتگن ، تحول عظیمی در کانی شناسی بوجود آمد

بدینوسیله برای اولین مرتبه ماکس فون لاوه موفق به مطالعه ساختمان داخلی کریستالگردید.

 

بعد از اینکه استفاده از اشعه ایکس در کانی شناسی نشان داده شد، براگ در سال 1913 اولین ساختمان یعنی شبکۀ نمک طعام را معرفی نمود.

کانی چیست ؟

کانی عبارت است از عناصر یا ترکیبات شیمیایی طبیعی جامد ، همگن ، متبلور و ایزوتروپ با ترکیبات شیمیایی نسبتاً معین که در زمینیافت می‌‌شود. خواص فیزیکی کانی ها در حدود مشخص ممکن است تغییر نمایند. کانیها به صورت اجسام هندسی با ساختمان اتمی منظم متبلور می‌گردند که به آن بلورمی‌گویند. اگر بلور یک کانی را به قطعات کوچک و کوچکتر تقسیم نماییم سرانجام به کوچکترین جزء دارای شکل هندسی منظم خواهیم رسید که آن را واحد تبلور ، سلول اولیه و یا سلول واحد بلور می‌نامند.

از کنار هم قراردادن واحدهای تبلورشبکۀ بلورکه سازنده اجسام متبلور است ایجاد می‌گردد.

علاوه بر کانیهای متبلور با دسته‌ای از ترکیبات دارای تمامی خواص کانیبجز سیستم تبلور می‌باشند که این دسته را شبکۀ کانی می‌نامند و شرایط تشکیل کانیها بسیار متفاوت است ،برخی مانند پیریت ممکن است در شرایط بسیار متنوعی ایجاد ‌گردند در حالیکه برخی دیگربه عنوان شاخص کانی ،فشار ، دما وجود عناصر رادیو اکتیوو ... مورد استفاده قرار می‌گیرند. همه کانیها به استثنا شبه ‌کانی‌ها در یکی از 7 سیستم تبلور شناخته شده متبلور می‌گردند. برخی از کانیها در شرایط مشابه در کنار هم تشکیل می‌گردند که به آنها پاراژنز با کانی‌های همراه گفته می‌شود. کانیها در طبیعت در اندازه‌‌های بسیار متفاوتی یافت می‌شوند که بر این اساس آنها را به درشت بلور ، متوسط بلور ، ریز بلور و مخفی بلور تقسیم می‌نمایند.

برخی از انواع درشت بلور و متوسط بلور در نمونه‌های دستی قابل تشخیص بوده ، انواع ریز بلور توسط میکروسکوپهای قوی و کانیهای مخفی بلور را به کمک اشعه ایکس و میکروسکوپهای الکترونی می‌توان شناسایی نمود.

اهمیت اقتصادی کانیها

کانیها دارای ارزش اقتصادی بسیار زیادی می‌باشند، بطوری که اقتصاد بسیاری ازکشورهای جهان نظیر شیلی ، گینه ... بر اساس مواد معدنی پایه‌ریزی شده است.

اگر چه بسیاری ازکانیها دارای ارزش درمانی ویژه خود هستند و حتی تعدادی به عنوان مواد سمی و مهلک مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی افرادی نیز وجود دارند که همراه داشتن کانیهای معین را در درمان برخی ازبیماریهای موثر می‌دانند. در سراسر جهان عده زیادی علاقمند به جمع‌آوری مجموعه‌های کانی هستند، دریک پیک نیک خانوادگی می‌توان نمونه‌هایی از این خلقت زیبای خداوند جمع‌آوری نمود. با توجه به اینکه در کشور ما کانیهای متنوعی وجود دارند و بسیاری از آنها قابل دسترس می‌باشند.

کانیها از دوران پیش از تاریخ ، نقشی اصلی در نحوه زندگی بشر و استاندارد زندگی وی داشته‌اند. با گذشت هر قرن ، اهمیت اقتصادی کانیها به گونه‌ای فزاینده بیشتر شده و امروزه به اشکال بیشماری ، ازاحداث آسمانخراشها گرفته تا ساخت کامپیوتربه آنها وابسته‌ایم. تمدن جدید ، به طور شگفت آوری به کانیها وابسته است و کاربرد وسیع آنها را الزامی کرده است.

 

تعداد کمی از کانیها مانند آزیست، گوگرد و... به همان شکل استخراج شده ، معروف می‌شوند. اما بسیاری از آنها را برای به دست آوردن یک ماده مفید ، باید در آغاز فرآوری کرد. برخی از محصولات آشناتر عبارتند از : آجر ، شیشه ، سیمان ، گچ وچیزی در حدود بیست فلز از آهن گرفته تا طلا . کانسنگهای فلزی و کانیهای صنعتی در همه قاره‌ها و درهر جا که کانیهای خاص به اندازه کافی تمرکز یافته و استخراج آنها اقتصادی باشد، استخراج می‌شوند.


دانلود کتاب ceramic processing and sintering
ساعت ۱:٤٩ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/۱٠/۱٤   کلمات کلیدی:

لینک دانلود:

10.pdf


دانلود کتاب مواد سرامیکی ceramic materals.pdf
ساعت ۳:٢٠ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/٩/۱٩   کلمات کلیدی:

لینک دانلود:

materals_ceramic.pdf

 


PMN-PT بررسی ویژگی های اپتیکی نانو پودر سرامیک
ساعت ۱:٢٩ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/٩/۱۳   کلمات کلیدی: نانو پودر اپتیکی

PMN-PT بررسی ویژگی های اپتیکی نانو پودر سرامیک

لینک دانلود:

1010101.pdf


دانلود جزوه سرامیکهای ساختمانی
ساعت ۱:٢٥ ‎ب.ظ روز ۱۳٩٢/٩/۱۳   کلمات کلیدی:

سرامیکهای ساختمانی

لینک دانلود:

 

tile.pdf


کوره های صنعتی
ساعت ۸:۳۱ ‎ق.ظ روز ۱۳٩٢/٩/٦   کلمات کلیدی:

کوره های حرارت دهی در فرایند های صنعتی محفظه های عایق شده ای هستند که برای حرارت دهی مواد در فرایند های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. ذوب کردن فلزات آهنی و شیشه ها نیازمند پدید آمدن دماهای بسیار بالایی است و علاوه بر دما این فرایند ها ممکن است در محیط های خورنده انجام شود. در فرایند های شکل دهی از دمای بالا استفاده می شود. در این فرایند ها از دما برای نرم کردن ( خمیری کردن ) مواد مختلف استفاده می شود. این فرایند ها عبارتند از فرجینگ، هدیده کردن، نورد کردن، پرس کردن، خم کردن و اکسترود کردن. فرایند های اصلاحی ممکن است در دماهای متوسط انجام می شوند. در این فرایندهای ساختارهای کریستالی به صورت فیزیکی تغییر می کند و یا عناصر سطحی و با روش شیمیایی( متالورژیکی) تعویض می شوند(مانند فرایند های سخت کردن و رهایش تنش در فلزات)؛ مثال های از این فرایند ها عبارتست از: پیرسازی، آنیل کردن، آستنیته کردن، کربونیزاسیون، سخت کردن، چکش خوار کردن، مارتنزیت کردن، نیتریده کردن، زینترینگ، اسفرودیزینگ، رهایش تنش و تمپرکردن. فرایندهای صنعتی که از دماهای پایین بهره می برند عبارتند از: خشک کردن، پلیمریزاسیون و سایر تغییرات شیمیایی.
کوره های صنعتی که باعث نمی شوند مواد فلزی داخل آن ها به دمای سرخ شدن برسند، عموما در آمریکای شمالی آون( oven) نامیده می شوند. آون ها معمولا دماهای زیر c° 650 (F 1200 ) ایجاد می کنند. به هر حال مرز میان آون و کوره ها مشخص نیست. برای مثال آون های ذغالی در دمای بالاتر از c°1478 ( F2200 ) کار می کنند. در اروپا بسیاری از کوره ها آون نامیده می شوند. در صنعت سرامیک کوره ها با واژه ی kiln نامیده می شوند. در پتروشیمی و صنایع مرتبط با فرایندهای شیمیایی ( CPI )، کوره ها ممکن است heater، kiln، after-burner، incinerator و یا destructor نامیده شوند. کوره ی یک بویلر آتشدان یا محفظه ی احتراق آن است.
عملیات های حرارت دهی صنعتی شامل گستره ی وسیعی از دماهاست که تا حدی به مواد مورد استفاده و تاحدی به هدف فرایند حرارت دهی و عملیات های بعدی بستگی دارد.
در هر فرایند حرارت دهی همیشه دمای ماکزیمم کوره از دمایی که بار کوره نیاز دازد بیشتر است.
طبقه بندی کوره ها
طبقه بندی بر اساس منبع حرارت
حرارت تولید شده در کوره که از آن برای افزایش دمای آن استفاده می شود یا بوسیله ی احتراق سوخت و یا بوسیله ی مصرف الکتریسیته تأمین می شود.
کوره هایی که با احتراق سوخت گرم می شوند متداول تر هستند ولی در نوعی که بوسیله ی الکتریسیته گرم می شود در جاهایی مصرف می شود که مصرف کننده مزایای این نوع از کوره ها را ترجیح دهد البته این مزایا همیشه از با قیمت سوخت قابل ارزیابی نیست. در کوره هایی که بااحتراق سوخت گرم می شوند، طبیعت سوخت مصرفی ممکن است باعث ایجاد تفاوت در طراحی کوره شود اما با پیشرفت کوره ها و بوجود آمدن کوره های مدرن و وسایل احتراقی این مسئله به عنوان یک مشکل مطرح نمی شود. مبناهای اضافی در زمینه ی طبقه بندی ممکن است به مکان شروع احتراق و نحوه ی هدایت محصولات واکنش بستگی داشته باشد.
طبقه بندی کوره ها بر اساس بچ بودن یا مداوم بودن و بر اساس نحوه ی ورود،جابجایی مواد در داخل کوره و نحوه ی خروج مواد از کوره
کوره های بچ عموما با واژه ی کوره های in-and-out یا کوره های دوره های نامیده می شوند( شکل 1و2). این کوره ها دارای یک درجه ی مشخص حرارتی هستند اما دارای سه نقطه ی کنترل هستند تا دما در میان کوره به طور یکسان تنظیم گردد زیرا در مکان قرارگیری در و در انتهای کوره نیاز به حرارت بیشتر است.این کوره ها ممکن است به طور دستی ویا بااستفاده از دست مکانیکی( یک ربات) بارگیری شود.
مواد در داخل کوره قرار داده می شوند و دمای کوره و بارش هر دو با هم بالا می رود و بسته به نوع فرایند، کوره ممکن است قبل از آنکه باز شود خنک سازی می شود ویا در مواردی ممکن است فرایند خنک سازی انجام نشود. ترکیب بندی کوره های بچ عبارتست ازاطاقکی( box)، شیاردار( slot)، کار-هرتی( car-hearth) ، شاتلی( shuttle)، ناقوسی( bell)، آسانسور( elevator) و وانی( bath) می باشد. برای بارهای جامد طویل، دکل های صلیب شکل و مشعل هایی در بالا، پایین، چپ و راست قرار می گیرند تا حرارت دهی یکنواخت باشد.

کوره های صنعتی(1)

کوره های آسانسوری و ناقوسی در اغلب موارد به صورت استوانه ای هستند. کوره های مورد استفاده برای کتری، قوری و ظروف عمیق ممکن است به جای گرم شدن با شعله های نوع E، بوسیله ی شعله های نوع H و به صورت مماسی حرارت دهی می شوند. برخلاف بوته ی ذوب فلز، کوره های کتری، قوری و ظروف عمیق، آسترکاری دیرگداز کوره به خودی خود محفظه ای برای کوره های ذوب آلومینیوم و تانک های شیشه است( شکل 2).

کوره های صنعتی(1)

طرح ساده ی کوره های نوع کار- هرتی در شکل 1 نشان داده شده است. این کوره ها یک قلب متحرک دارند که این قلب با استفاده از چرخ های فولادی بر روی یک ریل قرار دارند. بار بر روی کار- هرت قرار داده می شود و همانطور که بر روی آن قرار دارد به داخل کوره حرکت داده می شود، حرارت داده می شود سپس همانطور که بر روی کار-هرت قرار دارد از داخل کوره خارج می شود و تخلیه می گردد. عملیات خنک سازی مواد بر روی کار- هرت ( در داخل و یا بیرون کوره) و پیش از تخلیه انجام می شود. این نوع از کوره عمدتا برای حرارت دادن بارهای سنگین و حجیم و یا حرارت دهی کوتاه مدت اجسام طبقه بندی شده (از لحظ اندازه و یا شکل) استفاده می شوند. در این نوع کوره ممکن است به بخش کار( واگن) متصل باشد. به هر حال درب های گیوتینی معمولا کوره را بهتر آب بندی می کنند و می توان از آنها در ابتدا و انتهای کوره استفاده کرد.
آب بندی یک کوره ی کار- هرت و یا کوره های مشابه ( مثلاکوره های با قلب چرخنده) معمولا بوسیله ی درزگیر های ماسه ای و یا درزگیرهای تشتک- آبی ( water- through seals) انجام می شود.
در کوره های مداوم( continuous furnaces) طراحی به گونه ای است که مواد شارژ شده به کوره در هنگام عبور از کوره حرارت داده می شوند. مواد از یک بستر ثابت عبور می کنند و یا خود بستر متحرک است. اگر بستر کوره ثابت باشد، مواد شارژ شده به کوره بر روی پوسته ی بستر کشیده می شوند، یا با غلطک حرکت داده می شوند و یا از میان کوره بر روی نوارهای بافته شده از سیم فلزی حرکت داده می شوند ویا بوسیله ی دستگاه های مکانیکی از میان کوره هل داده می شوند. بجز در موارد استثنایی یک کوره ی مداوم با نرخ حرارت دهی ثابت کار می کند و مشعل های آن به ندرت خاموش می شوند. حرکت مداوم و عدم نیاز به سرد کردن و پیش گرم کردن کوره باعث می گردد تا در این نوع کوره در مصرف انرژی صرفه جویی گردد.

کوره های صنعتی(1)

کوره های مداوم افقی( horizontal straight-line continuous furnaces) معمولا نسبت به انواع دیگر مانند کوره های با بستر چرخنده( rotary hearth furnaces)، کوره های چرخنده ی استوانه ای( rotary drum furnaces)، کوره های ستونی قائم ( vertical shaft furnaces) و کوره های بستر مایع ( fluidized bed furnaces) کاربرد بیشتری دارند.


شکل های 3 و 4 برخی از انواع کوره های گرم کن فولاد را نشان می دهند. سایر فرم های کوره های مداوم افقی عبارتند از: کوره های دارای نواری از جنس سیم های آلیاژی بافته شده که برای عملیات حرارتی فلزات و شیشه استفاده می شود( به این کوره ها کوره ی لهر( lehrs) می گویند( شکل 5))، کوره های دارای بستر( قلب) از جنس غلتک های سرامیکی یا فلزات آلیاژی( شکل 6) و کوره های تونلی( شکل 7).

کوره های صنعتی(1)

به جای کوره های مداوم افقی می توان از کوره های با بستر چرخنده ( شکل 8)، کوره های چرخنده ی استوانه ای مایل( شکل 10)، کوره های برج مانند ( tower furnaces)، کوره های ستونی( شکل 11)، کوره های کوره های بستر مایع( شکل 12)، گرم کن های مایع( liquid heaters) و بویلرها استفاده کرد.

کوره های صنعتی(1)

کوره های با بستر چرخنده یا دوار( شکل 8) برای کاربردهای زیادی مورد استفاده قرار می گیرند و کوره های متداولی هستند. درا ین کوره ها بار بر روی یک بستر( قلب) چرخ و فلکی قرار داده می شود و پس از آنکه حرارت داده می شوند از روی بستر برداشته می شوند. بخش چرخنده ی این کوره ها در یک مدار مشخص حرکت می کند. کوره های با بستر چرخنده یا دوار مخصوصا برای بارهای استوانه ای شکل مناسب است که نمی توان آنها را از میان کوره هل داد.

کوره های صنعتی(1)

کوره های با بسترچندتایی( کفی کوره) ( multihearth furnaces( شکل 9)) یک نوع از کوره های با بستر چرخنده است که دارای تعداد زیادی بستر مدور ثابت با دسته های کمکی چرخنده است که به طور تدریجی تکه های مواد را از میان کوره به جلو می برند و قطعات مواد از یک بخش بر روی بخش بعد می ریزند.
کوره های چرخنده ی استوانه ای مایل، kilns، incinerators و خشک کن ها در اغلب موارد از شعله های نوع F و یا G استفاده می کنند. اگر خشک کردن مد نظر باشد، در واقع هوای اضافی بیش از حالت معمول ممکن است باعث گردد تا قابلیت خروج آب بیشتر شود( شکل 10 را ببینید).

کوره های صنعتی(1)

در کوره های برج مانند به دلیل ساختار عمودی فضای زمین کمتری نیاز است.این نوع کوره ی با ساختار بلند می تواند برای خشک کردن، پوشش دهی، عمل آوری و عملیات حرارتی( مخصوصا آنیلینگ) استفاده شود. در برخی موارد بار ممکن است بوسیله ی اتمسفر خاصی محافظت گردد و یا بوسیله ی تیوب های تشعشع کننده ی حرارتی و یا بخش های الکتریکی گرم شود.

کوره های صنعتی(1)
کوره های صنعتی(1)

کوره های ستونی معمولا استوانه های عمودی آسترکاری شده با مواد دیرگدازی هستند که در آنها مواد جامد و مایع به دلیل وزن شان به سمت پایین هدایت می شوند و فراورده های فرعی گازی به سمت بالا می روند. مثال هایی از این نوع کوره ها عبارتند از کوره های گنبدی( cupolas)، کوره بلند( blast furnace) و کوره های آهک پزی ( lime kilns).

کوره های صنعتی(1)

کوره های بستر مایع بوسیله ی جریان با سرعت بالای گاز و بمباران فیزیکی سطوح تماس مواد جامد بوسیله ی لرزاندن میلیون ها ذره ی جامد، باعث انتقال حرارت به ذرات می شوند. این کوره ها دارای چندین شکل هستند.
1. یک محفظه ی آسترکاری شده با مواد دیرگداز که بوسیله ی گلوله ها ، ساچمه ها و یا گرانول های خنثی ( معمولا از جنس مواد دیرگداز ) پر شده اند. این گلوله ها بوسیله ی محصولات احتراق که بوسیله ی یک اتاقک احتراق تولید می شوند، گرم می شوند. باری که می خواهیم آن را حرارت دهیم به داخل بستر مایع و در داخل کوره قرار می گیرد و عملیات حرارت دهی انجام می شود. علاوه بر بار می توان یک بویلر به جای بستر مایع قرار داد واز آن برای تولید بخار استفاده کرد.
2. مانند بخش قبل است اما گرانول ها در آن ذرات مواد سوختی و یا رسوبات فاضلاب هستند که سوزانده می شوند. در بخشی از این کوره هوا فشرده می شود و به بخش احتراق هدایت می شود. ذرات سوخت در بخش بالایی کوره محترق شده و در داخل سوسپانسیون مایع می سوزد در حالی که محفظه ی بالایی بوسیله ی آب موجود در دیواره گرم می شود.
3. بستر مایع با گرانول های سرد از ماده ای پوششی ( مانند پلیمر) پرشده است. و بار پوشش داده شده در یک آون مجزا تا دمایی بالاتر از دمای ذوب گرانول ها حرارت دهی می شوند. بار گرم شده سپس برای پوشش دهی به بستر مایع سرباز فرستاده می شوند.


← صفحه بعد