منگنز (Mn)

[.MohammadReza. 19850]

منگنز از کلمه لاتين Magnes (Magnet)گرفته شده است که به خواص مغناطيسي پيرولوزيت (کانه اصلي منگنز) اشاره مي کند.

 

 

منگنز فلزي است خاکستري مايل به صورتي كه در گروه هفتم جدول تناوبي عناصر قرار گرفته و با عدد اتمي 25 داراي وزن اتمي برابر با 94/54 است.

نماد اين عنصر Mn و وزن مخصوص آن 4/7 مي باشدودماي ذوب آن به 1245 درجه سانتي گراد مي رسد .اين عنصر در طبيعت به صورت خالص تشکيل نمي شود و بيشتر به صورت اکسيد ، کربنات و سيليکات وجود دارد.

منگنز با فلز كرم در گروه ششم و با فلز آهن در گروه هشتم همسايه بوده و از نقطه نظر شيميايي شباهتهاي زيادي به آن دارد. با اين وجود، از نظر خواص متالورژيكي منگنز تفاوتهايي با آهن و فلزات نزديك به آن دارد. چرا كه آهن، كبالت و نيكل خواص مفيد فيزيكي خودرا به عنوان يك فلز حفظ كرده و در اكثر آلياژها به عنوان عنصر پايه عمل مي‌كنند،در حاليكه منگنز چنين نيست. توضيح علت اين عملكرد منگنز اين مي‌تواند باشد كه در شرايط عادي ترتيب قرار گيري اتمهاي منگنز در ساختمان بلورين آن به گونه اي است كه منگنز معمولاً فلزي شكننده و غير قابل انعطاف و شكل گيري مي‌باشد. اما وقتي كه منگنز با آهن ( و همچنين با فولاد )، آلومينيوم و ساير فلزات غير آهني تشكيل آلياژ مي‌دهد، باعث بهبود خواص فيزيكي آلياژ مي‌شود. به خاطر همين خواص منگنز است كه اصلي ترين كاربرد منگنز به عنوان يك عنصر آلياژي است.

 

[.MohammadReza. 19850]

بررسي صادرات منگنز

 

تقاضاي جهاني براي منگنز مستقيماً به نياز براي فولاد بستگي دارد. امروزه انواع مختلفي از فولادها توليد مي‌شود كه هر كدام به مقدار معيني از منگنز نياز دارند.منابع تامين منگنز در فرآيند توليد فولاد متنوع بوده و شامل منگنز در آهن خام و سنگ منگنز نيز ميشود. با اين حال اين دو منبع فقط سهم كوچكي از منگنز مورد نياز را تامين مي‌كنند و بيشتر منگنز مورد نياز به شكل فرو آلياژهاي منگنز دار در مرحله ذوب و شكل گيري فولاد به آن افزوده مي‌شود.

مقداري از منگنز ورودي به فرآيند توليد فولاد به دليل اكسيداسيون تلف ميشود. از دهه‌هاي 60 و 70 ميلادي به دليل جايگزيني روشهاي موثرتر توليد فولاد نظير دمش اكسيژن به جاي روش بسمروتوماس، ميزان مصرف منگنز رو به كاهش نهاد. چرا كه فرآيندهاي جديد از نظر جلوگيري از تلفات منگنز بسيار بهتر عمل مي‌كنند.

امروزه متوسط مصرف واحد منگنز در كشورهاي صنعتي در حدود 5/5 كيلوگرم بر تن فولاد توليدي است اين مقدار در سالهاي 1980، 5/6 كيلوگرم و در سال 1960 در حدود 7 كيلوگرم بوده است.

به هر حال به طور كلي و با فرض ثابت بودن ميزان مصرف واحد منگنز در توليد فولاد،‌تقاضا براي منگنز به شدت به تقاضا براي فولاد بستگي دارد. مصرف منگنز در ساير كاربردهايش در مقايسه با اين كاربرد آن قابل توجه نبوده و عملاً تغييرات در ساير كاربردها تاثير چنداني بر ميزان تقاضا براي منگنز ندارد.

سالها تجارت منگنز به ميزان تقاضا توسط شركتهاي صنعتي اروپا، آمريكاي شمالي، ژاپن و كشورهاي جنوب شرقي آسيا وابسته بوده است در اوايل دهه 80 ميلادي وقفه در توليد فولاد منجر به كاهش شديد تقاضا براي منگنز شد.

از توليد بيش از 20 ميليون تن كانسنگ منگنز در سال، فقط 8 ميليون تن وارد بازار تجارت مي‌شود. بيش از 85 درصد عرضه منگنز توسط 4 كشور استراليا، برزيل، گابن و آفريقاي جنوبي تامين مي‌شود امروزه بيشتر كشورهاي صنعتي منگنز مورد نياز براي خود را به شكل فرو آلياژ تامين مي‌كنند. كشورهايي نظير فرانسه، نروژ و اسپانيا بزرگترين صادر كنندگان فرو آلياژهاي منگنزدار هستند.

نوع خاصي از فولادهاي غير مغناطيسي داراي منگنز بالا ( بين 10 تا 12 درصد ) به مقدار كم براي مصارف ويژهاي نظر رينگ آلترناتورهاي و فولادهاي حافظه دار (memory) توليد مي‌شوند. فولادهاي منگنز دار همچنين شامل فولاد هد فيلد (Hadfield) مي‌شود كه بيش از 13 درصد منگنز دارد. اين فولادها در محلهايي كه سختي بالا و مقاومت در باربر سايش مورد نياز است مصرف دارند كاربردهاي اين نوع فولادها در ساخت قطعات سنگ شكن‌ها، نقاط تلاقي و تعويض در خطوط راه آهن، تيغه دار لودرها و ساير ماشين آلات حمل و نقل است.

پس از فولاد، آلومينيوم مهمترين فلز آلياژي با منگنز است. توليد ساليانه آلومينيوم بالغ بر 23 ميليون تن مي‌شود ولي مقدار كمي از انواع آلياژهاي آلومينيوم داراي منگنز هستند.افزودن منگنز به آلياژهاي آلومينيوم باعث بهبود مقاومت سايشي و خوردگي اين آلياژها مي‌شود. نقش منگنز در اينجا، جايگزيني تركيبات آهن و سيليس است كه به دليل اختلاف بار الكتريكي با آلومينيوم توسط آلومينيوم احاطه شده و نمي توانند در مقابل خوردگي مقاومت كنند. در عوض تركيب سيليس ـ آهن و منگنز اختلاف بار الكتريكي كمي با آلومينيوم داشته و مي‌تواند در سطح قرار بگيرد و باعث افزايش مقاومت سايشي بشود.

منگنز در آلياژهاي آلومينيوم تا 5/1 درصد وزن آلياژ را تشكيل مي‌دهد. اين آلياژها كه انواع آلومينيوم ـ منگنز و يا آلومينيوم ـ منگنز ـ منيزيم را شامل مي‌شوند. تحت نامهاي تجارتي مختلفي فروخته مي‌شوند و كاربردهايي در ساخت وسايل آشپزخانه، سقفهاي فلزي، رادياتور اتومبيل و صنايع حمل و نقل دارند. بزرگترين بازار مصرف آلياهاي آلومينيوم ـ منگنز در توليد قوطي‌هاي فلزي نوشابه است كه ساليانه در حدود 100 ميليون عدد از اين قوطي‌ها در جهان ساخته مي‌شود. توليد اين قوطي‌ها به دليل امكان بازيافت آنها رو به رشد است.

نوع خاصي از آلياژهاي آلومينيوم ـ منگنز كه تا 9 درصد منگنز در تركيب خود دارند. داراي خواص ويژه اي هستند. اين نوع آلياژ هنوز بطور اقتصادي توليد نمي شود. ولي به دليل خاصيت سرد شدن سريع آن مورد توجه قرار گرفته اند.فرآيند توليد اين آلياژ گران بوده و در حال حاضر فقط داراي كاربردهايي در توليد مواد ويژه در صنايع هوا فضا هستند.

[.MohammadReza. 19850]

ذخاير منگنز

كانسنگهاي منگنز از نظر عيار منگنز بصورت زير تقسيم بندي مي‌شوند :

- كانسنگ منگنز ( Manganese Ore ) با منگنز بالاتر از 35 درصد

- كانسنگ منگنز آهندار ( Manganiferous Ore ) با منگنز 20 تا 35 درصد

- كانسنگ منگنز آهني ( Ferrugenous Manganese Ore ) با منگنز بين 10 تا 20 درصد

- كانسنگ آهن منگنزدار ( Manganiferous Iron Ore ) با منگنز بين 5 تا 10 درصد

هر چند ذخائر منگنز ممكن است در طيف وسيعي از شرايط و تشكيلات زمين شناسي از پر كامبرين تاسنوزوييك پيدا شوند، با اين وجود 70 درصد ذخائر شناخته شده در تشكيلات زمين شناسي سنوزوييك وجود دارند و 10 درصد نيز در سنگهاي كامبرين يافت مي‌شوند. وجود ذخائر مهم منگنز در سنگهاي دوران مزوزييك نادر است بجز در مورد ذخائر منطقه گروت آيلنت در كشور استراليا و مولانگو در كشور مكزيك بزرگترين و اقتصادي ترين ذخائر منگنز از نوع رسوبي بوده و به شكل تقريبا لايه اي و گسترده در سطح يافت ميشوند. مثالهاي اين نوع ذخاير وجود ذخائر غني منگنز در كشورهاي مراكش، نيكوپال اوكراين، چياتورا گرجستان مورودواروكم برزيل و ماهاراشتاي هندوستان هستند.

انواع ديگري از ذخاير منگنز در ارتباط با تشكيلات رسوبي آهني دوران پر كامبرين يافت شده اند در اين ذخائر منگنز بصورت كربنات و يا اكسيد منگنز و معمولا با عيار كم تمركز يافته است. مثالهاي معروف اين نوع ذخائر پست مازبورگ و كورومان در كشور آفريقاي جنوبي و ماتوگراس برزيل هستند. نظير ذخاير لاتريتي آهن، بوكسيت و نيكل، ذخائر بر جاي منگنز نيز تحت شرايط مناطق حاره دچاره هوازدگي شده و اين امر منجر به غني تر شدن كانسار و تبديل كاني‌هاي منگنز دار كم عيار به كاني‌هاي پرعيارتري نظير پيرولوزيت و كريپتوملان و مانگانيت مي‌شود. مثالهاي بارز اين نوع ذخائر در كشورهاي برزيل منطقه آماپا گابن منطقه مداندا،‌غنا، استراليا و هندوستان وجود دارند.

اداره زمين شناسي آمريكا (USGS) ذخائر منگنز را در گروه ذخائر اقتصادي و پايه منتشر مي‌كند.ذخائر اقتصادي شامل ذخائري مي‌شوند كه استخراج آنها در شرايط فعلي امكان پذير و اقتصادي مي‌باشد. ذخائر پايه شامل مجموعه ذخائر اقتصادي و غير اقتصادي مي‌شود كه از نظر عيار، ضخامت و عمق در شرايطي قرار دارند كه از نظر فني قابل معدنكاري هستند.

براساس گزارش USGS مجموع ذخاير پايه شناخته شده جهان در حدود 5000 ميليون تن است كه براي سالها بدون تغيير باقي مانده است. و ذخيره عمده جديدي كشف نشده است. شكل 5 نحوه توزيع ذخاير پايه جهان را نشان مي‌دهد. از اين مقدار استخراج 680 ميليون تن آن در شرايط فعلي اقتصادي مي‌باشند.

 

 

ندولهاي كف اقيانوسي

با توجه به اينكه ذخائر منگنز موجود در خشكي‌ها قادر به تامين نياز صنايع براي سالهاي آتي هستند،به نظر نمي رسد كه در آينده نزديك استخراج ذخائر كف اقيانوسي جهت تامين منگنز اقتصادي بشوند. ولي در صورتيكه اين ذخائر به منظور دستيابي به مس و يا نيكل آن مورد استخراج قرار گيرند، منگنز و كبالت نيز به عنوان محصولات جانبي مي‌توانند توليد بشوند. با توجه به كفايت ذخائر مس و نيكل در خشكي‌ها مشخص نيست كه دقيقا چه زماني استخراج ازذخائر كف اقيانوسي اقتصادي بشود. با اين حال كشورهاي آمريكا،‌چين، هندوستان، ژاپن و روسيه به تحقيقات خود در قالب پروژه‌هاي بلند مدت در خصوص اكتشاف و امكان پذيري استخراج ذخائر كف اقيانوسي از آبهاي بين المللي و سواحل خودشان ادامه مي‌دهند.

[.MohammadReza. 19850]

بررسي قيمت منگنز

 

همانطور كه در جدول 74 مشخص است قيمت سنگ منگنز با عيار 50-48 درصد منگنز از 96/3 دلار بر تن در سال 1997 كاهش يافته است. قيمت سنگ منگنز بسيار به فولاد وابسته بوده و افزاي قيمت آن در دهه 80 ميلادي بخاطر افزايش تقاضا براي فرو‌ آلياژهاي منگنز در صنعت فولاد و عدم افزايش توليد سنگ منگنز بوده است. قيمت سنگ منگنز تا سال 1991 افزايش يافته ولي از سال 1991 بخاطر ركود اقتصادي جهان در صنعت فولاد و كاهش توليد فولاد، كاهش يافته است.

بررسي قيمتهاي داخلي بخاطر تورم در اقتصاد و تغييرات شديد قيمتهاي داخلي بر حسب عيار كانسنگ بسيار دشوار است. همانطوري كه در جدول 75 نشان داده شده است قيمت سنگ منگنز هر معدن بر حسب عيار كانسنگ متفاوت بوده و بين 6000 تا 40000 تومان تغييرات نشان ميدهد. همانطور كه در جدول 71 مشخص است قيمت متوسط فروش هر تن سنگ منگنز از 57580 ريال در سال 1373 به 191306 ريال در سال 1377 افزايش يافته است.

[.MohammadReza. 19850]

مشخصات منگنز

 

 

منگنز در بسياري از کانيهاي موجود در پوسته زمين وجود دارد و علارغم اين که بيش از 300 کاني حاوي منگنز شناسايي شده اند اما تعداد کانيهاي منگنزدار داراي ارزش اقتصادي کمتر از 12 مي باشد و شامل :

پيرولوزيت، پسيلوملان، براونيت، منگانيت و رودوکروزيت اکثراً در کانسارهاي رسوبي يا تجزيه اي يافت مي شوند.

برخلاف فراواني و توزيع جغرافيايي ذخائر منگنز، 95 درصد از توليد جهان فقط از 7 كشور توليد كننده باشد.

از توليد کنندگان اصلي منگنز مي توان از:

آفريقاي جنوبي با 62/3 ميليون تن، گابون با 45/2 ميليون تن، استراليا با 2 ميليون تن، برزيل با 8/1 ميليون تن و هند با 1/1 ميليون تن نام برد.

بيش از 80 درصد از ذخائر كشف شده جهان در دو كشور اوكراين و آفريقاي جنوبي متمركز شده است. تقريباً هيچ كشور صنعتي جهان همانند آمريكا، ژاپن و كشورهاي اروپايي داراي ذخائر قابل توجه منگنز نيستند و بايد همگي نيازهاي خود را وارد كنند.

منگنز همچنين كاربردهايي در حالت غير فلزي خود دارد و عموماً به حالت اكسيد و به دو صورت MnO و MnO2 مصرف مي‌شود. كانيهاي اصلي منگنز تركيبي از اكسيدهاي آن با عناصر ديگر هستند. به عنوان مثال سيليكات هاي اكسيد نظير براونيت كه تركيب عمومي آن بصورت ] 3 MnSiO30O2Mn3 [است. حالت ديگري از منگنز كه در طبيعت يافت مي‌شود، كربنات مي‌باشد. كاني اصلي كربنات منگنز رودوكروزيت) 3MnCO ( است كه اغلب همراه با ساير كانيهاي منگنز يافت مي‌شود. سنگ معدن منگنز معمولاً بعد از تغليظ داخل كوره بلند شده تا در ساخت چدن از آن استفاده شود. اما كاربردهاي مهمتر آن استفاده از سنگ خام به عنوان منبع منگنز در فرآيند توليد فروآلياژهاي منگنز و توليد فلز خالص و يا ساير تركيبات شيميايي منگنزدار است.

دي اكسيدهاي مصنوعي منگنز بخصوص دي اكسيد الكتروليتي EMD، احتمالا مهمترين محصول شيميايي منگنز است. سولفات منگنز ) 4MnSO ( تركيبي است كه به عنوان حد واسط در فرآيندهاي مختلف يا به عنوان افزودني به خوراك دام و يا در كودهاي گياهي كاربرد دارند.

مجموعه كاربردهاي منگنز در صنايعي به جز صنعت فولاد، فقط بخش كوچكي از مصرف منگنز را شامل مي‌شود. دي اكسيدهاي طبيعي و يا مصنوعي منگنز در باتری هاي سلولي خشك و يا فريت‌هاي نرم كاربرد دارند.

اكسيد، سولفات و اكسي سولفات‌هاي منگنز (تركيب شيميايي و فيزيكي اكسيدها و سولفات‌ها) در خوراك دام و افزودني و كودهاي گياهي كاربرد دارد. پرمنگنات پتاسيم )4KMnO ( ماده اي به شدت اكسيد كننده است كه در تصفيه آب و نظاير آن كاربرد دارد، در كشور آمريكا‌، آمارها نشان دهنده ميزان مصرف منگنز در صنايع غيرمتالورژيكي فقط به اندازه 5 تا 10 درصد كل مصرف است.

قسمت اعظم توليد، سنگ با عيار مناسب براي مصارف متالورژيكي است، هر چند كه سنگ منگنز توليدي توسط كشورهاي برزيل، گابون، مراكش و هند براي مصارف غيرمتالورژيكي نيز مناسب هستند. بازار منگنز توسط تعداد اندكي شركت اصلي كنترل شود و اغلب توليد كنندگان اصلي صادر كننده نيز هستند.

از نقطه نظر نحوه تشكيل، ذخائر و انواع كاني‌هاي منگنز دار بسيار متنوع مي‌باشند. منگنز از نظر ژئوشيميايي يك عنصر ليتوفيل قوي است و خواصي مشابه آهن دارد. هيدروژن تا اندازه اي در فلز منگنز حل مي‌شود ولي با آن واكنش نمي دهد. با قرار گرفتن منگنز در معرض اكسيژن، بخصوص در حرارت بالا‌، شرايط تشكيل اكسيدهاي منگنز فراهم مي‌شود. در بين فلزات واسطه، عنصري است كه بيشترين خاصيت اكسيد كنندگي را دارد. با وجود پايين بودن ميزان منگنز درسنگهاي موجود در خشكي، چشمه‌هاي آب گرم اساساً غني از منگنز هستند. همچنين با وجود نسبت كم Mn/Fe (اكثراً كمتر از1/0) در سنگهاي پوسته زمين، اكثر آزمايش هاي مربوط به چشمه‌هاي آب گرم، وجود درصد بيشتر منگنز به آهن را نشان مي دهند. در اكثر شرايط، منگنز در آبهاي زيرزميني، رودخانه، درياچه‌ها و درياها در حالت تحت اشباع است و در مواردي به صورت اكسيد ته نشين مي‌شود.

[.MohammadReza. 19850]

روش های فرآوری منگنز

 

سنگ استخراجي از معادن ممكن است به علت تفاوت در خواص فيزيكي- شيميايي كانه هاي منگنزدار و باطله ها، نياز به كانه آرايي و افزايش كيفيت داشته باشد. بدين منظور، روشهاي مختلفي اعم از سنگجوري، شستشو، خردايش، انواع روشهاي پرعيار سازي ثقلي، روشهاي جدايش مغناطيسي، فلوتاسيون، روشهاي حرارتي، روشهاي آرايش شيميايي(هيدرومتالورژي) وحتي بيوشيميايي در پرعيار سازي سنگ هاي منگنز كاربرد خواهد داشت. همچنين كلسيناسيون نيز در پرعيار سازي سنگهاي كربناته منگنز كاربرد دارد. مواد ريزدانه تر كم عيار، توسط فلوتاسيون پر عيار ميشوند و روشهاي هيدرومتالورژي نيز در مواردي كه منگنز همراه ديگر فلزات وجود دارد، مورد استفاده قرار مي گيرند.

 

به دليل تنوع و پيچيدگي ساختار كانسارهاي منگنز، ناخالصيهاي همراه منگنز از نظر تعداد زياد و از نظر خواص متفاوت و متغير هستند. انواع اين ناخالصيهاي به شرح زير است :

1- ناخالصيهاي فلزي: كانيهاي آهن، سرب، روي، نيکل،کبالت، مس، آرسنيك و نقره.

2- ناخالصيهاي غير فلزي: كانيهاي گوگرد و فسفر.

3- باطله: سيليس، آلومينا، آهك، منيزيم و باريم.

4- مواد فرار: آب، روي، دي اكسيد منگنز و مواد آلي.

با توجه به كافي نبودن عيار منگنز در اكثر كانسارهاي شناسايي شده در جهان و همچنين نياز به عيارهاي بسيار بالا در بيشتر صنايع مصرف كننده منگنز، بكارگيري روشهاي پر عيار سازي براي تغليظ سنگ استخراج شده از معدن امري اجتناب ناپذيراست. به دليل تنوع كانسارهاي منگنز و گستردگي تركيبات و كانيهاي شناسايي شده دراين كانسارها، هيچ روش منحصر به فرد كانه آرايي و حتي مجموعه اي از اين روشها قابليت كاربرد در همه كانسارهاي منگنز را ندارد.

 

سنگجوري :

سنگجوري ساده ترين و ابتدايي ترين روش پرعيار سازي سنگ منگنز است كه هنوز در بعضي از معادن كاربرد دارد. كانههاي منگنز اغلب داراي رنگ تيره مشخص با جلاي فلزي و چرب هستند كه تا حد زيادي از كانيهاي غيرفلزي باطله همراه كه معمولا ًرنگهاي روشن تري دارند، قابل تشخيص هستند.

اين روش محدوديت كاربرد داشته و فقط دانههاي درشت كانه با اين روش قابل تفكيك هستند و اين امر راندمان را به شدت كاهش داده و در مواردي عملاً بكارگيري اين روش را غير ممكن ميسازد. شستشوي سنگ استخراجي و يا همراه با خردايش در مواردي ميتواند عيار سنگ را تا حد قابل ملاحظه اي افزايش دهد.

قسمت عمده كانسنگ هاي منگنز از نوع كانسارهاي رسوبي و برجا كه شامل كانيهاي اكسيدي هستند، استخراج ميشوند. با توجه به اين كه اين كانسارها اكثر هوازده بوده و در مناطق لاتريتي يافت ميشوند، اكسيدهاي منگنز اغلب به صورت نودول و به صورت متناوب با كانيهاي رسي تشكيل شده اند. امروزه نيز در بسياري از موارد، شستشو به عنوان يك فرآيند براي جداسازي كانيهاي رسي و پرعيار سازي منگنز در مراحل اوليه تغليظ كاربرد دارد. وجود كانيهاي رسي و نرمهها همچنين باعث اختلال در مراحل بعدي فرايند تغليظ شده و بايد در مراحل اوليه از چرخه خارج شوند.

خردايش سنگ منگنز به طريق معمول انجام شده و شامل سنگ شكنهاي اوليه و ثانويه است كه به همراه سرندهاي مربوطه مدار خردايش را تشكيل ميدهند. نكته قابل توجه در خردايش منگنز اين است كه بايد سعي شود تا در تمام مراحل سنگ شكني و آسيا كردن مواد خرد شده به محض رسيدن به ابعاد مورد نظر از چرخه خارج شوند. اين مسئله در مورد كانههاي منگنز اهميت بيشتري دارد چرا كه معمولاً هنگام خردايش سنگ منگنز قابليت توليد نرمه زيادي دارد. نمونه گيري و تعيين عيار منگنز در كليه مراحل خردايش و آسيا ضروري بوده و همچنين وجود مخازني براي ذخيره سازي موقت سنگ خرد شده ميتواند به اختلاط و فراهم ساختن محصولي يكنواخت براي مراحل بعدي كمك كند.

همچنين با افزايش هزينههاي مربوط به بكارگيري نيروي انساني در كشورهاي صنعتي و پيشرفته، امروزه اين روش تقريبا منسوخ شده است و شستشوي سنگ استخراجي و يا همراه با خردايش در مواردي ميتواند عيار سنگ را تا حد قابل ملاحظه اي افزايش دهد.

در معدن نيكوپل در كشور اوكراين، شستشو يكي از مراحل فرآيند فرآوري است. در اين كارخانه سنگ شكن فكي و يا استوانه اي براي خرد كردن مواد تا زير 10 سانتي متر مرحله اوليه فرايند را تشكيل ميدهد. كانسنگ خرد شده سپس همراه وارد دستگاه همزن و شستشو كه نوعي آسياي تيغه اي است شده و در اينجا گلولههاي رسي همراه منگنز خرد شده و تكههاي مقاوم در برابر سايش در اندازههاي مختلف به وسيله سرندهاي ديگر از دوغاب رسي جدا مي شوند.

خردايش سنگ منگنز به طريق معمول انجام شده و شامل سنگ شكنهاي اوليه و ثانويه است كه به همراه سرندهاي مربوطه مدار خردايش را تشكيل ميدهند. نكته قابل توجه در خردايش منگنز اين است كه بايد سعي شود تا در تمام مراحل سنگ شكني و آسيا كردن مواد خرد شده به محض رسيدن به ابعاد مورد نظر از چرخه خارج شوند. اين مساله در مورد خو كانههاي منگنز اهميت بيشتري دارد چرا كه معمولا هنگام خردايش سنگ منگنز قابليت توليد نرمه زيادي از خود نشان ميدهد. نمونه گيري و تعيين عيار منگنز در كليه مراحل خردايش و آسيا ضروري بوده و همچنين وجود مخازني براي ذخيره سازي موقت سنگ خرد شده ميتواند به اختلاط و فراهم ساختن محصولي يكنواخت براي مراحل بعدي كمك كند.

 

پرعيار سازي سنگ منگنز به روشهاي ثقلي

تقريباً تمامي روشهاي جداسازي ثقلي اعم از انواع جيگها، ميزهاي لرزان، كلاسيفايرها و مارپيچها، واسطه سنگين و غيره در فرآيند پرعيار سازي منگنز كاربرد دارند. با توجه به وزن مخصوص نسبتاً بالاي (بالاتر از 4) كانههاي منگنز و تفاوت بارز آنها با كانيهاي همراه در صورتي كه ميزان آزاد بودن و ابعاد دانههاي كانه و باطله به گونه اي باشد كه درمحدوده كار دستگاههاي جدا كننده ثقلي قرار گيرند، ميتوان بين 80 ـ50 درصد سنگ ورودي را پرعيار كرد. عيار منگنز در محصول خروجي تا 48 درصد نيز گزارش شده است. جيگهاي مورد استفاده از انواع مختلف نظير جيگ دنور Denver، هارتز Hartzو ديافراگمي Diaphragm بوده اند كه در محدوده دانههاي درشت تر كاربرد دارند.

در يك مورد، موادي با ابعاد 25-3 ميليمتر توسط جيگ هايي با سرند متحرك با سطح مقطع سرند برابر 4-3 متر مربع با ظرفيت 25 تن در روز پر عيار شده اند. عيار محصول ورودي، 24 درصد و محصول پر عيار جيگ 44 درصد و همچنين محصول مياني 30 درصد منگنز داشته است. سيكلونهاي واسطه سنگين در محدوده دانه بندي 20-3 ميليمتر در پرعيار سازي سنگ منگنز كاربرد داشته و موارد زيادي از بكارگيري آنها گزارش شده است. واسطه سنگين مورد استفاده معمولاً وزن مخصوصي در حدود 5/3 يا بالاتر داشته و با استفاده از منيتيت و يا فروسيليس ساخته ميشود. باطله و يا محصولات مياني جيگ و يا واسطه سنگين پس از خردايش مجدد ( معمولاً تا زير 2 ميليمتر ) و پس از نرمه گيري ممكن است به عنوان محصول ورودي ميز لرزان مورد استفاده قرار گيرد. به منظور كاهش در هزينههاي خردايش و مصرف محلول ها در صورتي كه فلوتاسيون نيز بخشي از فرآيند فرآوري باشد ضروري است كه از قسمت جداسازي ثقلي حداكثر استفاده به عمل آيد. بعلاوه روش كار در روش ثقلي ساده تر و قابل كنترل تر است.

 

جداسازي مغناطيسي

به دليل تفاوت در خواص مغناطيسي كانههاي منگنز و باطلههاي همراه نظير كوارتز، كلسيت و رسها روش جداسازي مغناطيسي ميتواند به طور نسبتاً مؤثري باعث جداسازي و تغليظ سنگ منگنز گردد. ميزان تأثيرپذيري مغناطيسي كانيهاي مختلف نشان ميدهد كه اكثر كانيهاي اكسيده منگنز از قبيل پيرولوزيت، براونيت و مانگانيت در خانواده كانيهاي پارامنيتيك قرار ميگيرند.

اين كانيها داراي تأثير پذيري مغناطيسي نسبتاً ضعيف هستند. از سوي ديگر كانيهايي نظير سيليس و كلسيت در خانواده كانيهاي ديامنيتيك قرار ميگيرند كه شامل كانيهايي با تأثير پذيري مغناطيسي خيلي ضعيف هستند. به عنوان مثال شدت ميدان لازم براي مغناطيس كردن كوارتز 5 برابر براونيت و براي كلسيت 4 برابر است و البته شدت ميدان لازم براي جدايش مؤثر كانيهاي منگنز از كوارتز تابعي از ابعاد ذرات نيز ميباشد.

براي كانيهاي كربناته با عيار متوسط 26 درصد منگنز، شدت ميدان لازم برابر 4000 تا 7000 ارستد Oersted است. با اين وجود براي جدايش نرمههاي مرحله شستشو و محصول خرد شده مياني بخش جداسازي ثقلي تا 20000 ارستد شدت ميدان لازم است. به هر حال شدت ميدان لازم براي يك سنگ به خصوص را حتماً بايد توسط آزمايشهاي مختلف تعيين كرد و نمي توان يك قاعده كلي براي تمام كانيهاي منگنز بيان كرد.

جداسازي مغناطيسي معمولاً به تنهايي كارآيي لازم را در مورد سنگ منگنز نداشته و اغلب به عنوان تكميل كننده بخش جداسازي ثقلي و يا حتي فلوتاسيون ميتواند بكار گرفته شود كه باعث افزايش قابل توجهي در راندمان كل عمليات خواهد شد.

براساس مطالعات انجام شده در مورد سنگ معدن نيكوپل در كشور اوكراين، براي جداسازي كانيهاي اكسيده منگنز نظير پيرولوزيت و مانگانيت از كوارتز در محدوده دانه بندي 5-15% ميليمتر شدت ميدان لازم 12000 ارستد نياز بوده است.

فلوتاسيون

روش فلوتاسيون سالهاست كه به عنوان يك روش موفق در پرعيار سازي مواد معدني كاربرد داشته است. اين روش براي كانيهاي سولفوره نظير سرب و روي بسيار موفق عمل كرده است. فلوتاسيون كانيهاي اكسيده به راحتي صورت نمي گيرد و اغلب يافتن كلكتور مناسب براي اين كانيها و يا يافتن شرايط بهينه با مشكلاتي همراه بوده است. با اين وجود زماني كه كانيهاي باطله و كانه در حد دانه ريز ( معمولاً كمتر از 1/0 ميليمتر ) است و يا در طول فرآيند خردايش و ساير عمليات فرآوري نرمه نسبتاً زيادي توليد مي شود،بكارگيري روش فلوتاسيون در مورد كانيهاي اكسيده نيز توجيه پذير بوده و ميتواند به عنوان بخش مهمي از فرآيند پر عيار سازي مطرح باشد.

مطالعات انجام شده درمورد فلوتاسيون كانيهاي منگنز نشان داده است كه كلكتورهاي آنيوني به ترتيب براي شناور سازي مانگانيت، براونيت، پيرولوزيت و پسيلوملان مؤثر هستند.

افزايش زمان آماده سازي، نيروي مكانيكي(بهم زدن پالپ با سرعت بيشتر) و مصرف معرف ها تا حد لازم معمولاً باعث بهبود شرايط و افزايش راندمان عمليات فلوتاسيون شده است.

يكي از مشخصات كانيهاي منگنز دار ايجاد نرمه زياد در هنگام استخراج و فرآوري آنهاست. نرمه گيري در اكثر موارد باعث افزايش عيار منگنز در خوراك اوليه فلوتاسيون نيز خواهد شد. با توجه به مقدار كلسيت و سيليس همراه در سنگ منگنز معمولاً سه حالت ممكن است اتفاق بيفتد كه اين حالتها عبارتند از:

•كانسنگ حاوي مقدار زيادي كلسيت و مقادير ناچيز از سيليس است.

•كانسنگ حاوي مقادير تقريبا ً قابل توجه كلسيت و سيليس است.

•كانسنگ حاوي مقدار بسيار كمي كلسيت و مقادير متنابهي از سيليس است.

سنگهاي نوع اول و دوم نياز به يك مرحله پيش فلوتاسيون داشته و در اين مرحله كلسيت به صورت كف گرفته ميشود. دليل اصلي براي جداسازي كلسيت در مرحله اول، تداخل و اختلالي است كه كلسيت در هنگام شناور سازي منگنز بوجود ميآورد كه در نهايت اين امر منجر به كاهش عيار منگنز در محصول نهايي و كاهش راندمان عمليات ميشود. رودوكروزيت كه يك كربنات منگنز است نياز به فلوتاسيون پيچيده اي ندارد. در كارخانه آناكونداي آمريكا روش خاصي بكار گرفته شده كه موفق بوده است در اين روش ابتدا كانيهاي سولفيده توسط روشهاي مرسوم شناور سازي جدا شده و سپس رودو كروزيت توسط صابونهاي قليايي شناور ميشود.

طريقه ديگر كه در مواردي ممكن است كه بهتر عمل كند، بكارگيري فلوتاسيون معكوس است كه در آن سيليكاتها و سولفيدها توسط كلكتورهاي كاتيوني شناور شده و منگنز به عنوان ته نشين از مدار خارج ميشود هزينه فلوتاسيون رودوكروزيت تقريباً برابر هزينههاي فلوتاسيون سرب و روي در ظرفيتهاي برابر است.

مطالعات انجام شده درمورد فلوتاسيون كانيهاي منگنز نشان داده است. كه كلكتورهاي آنيوني به ترتيب براي شناور سازي مانگانيت، بروانيت، پيرولوزيت و پسيلوملان موثر هستند. افزايش زمان آماده سازي، افزايش نيروي مكانيكي (بهم زدن پالپ با سرعت بيشتر) و افزايش مصرف معرفها تا حد لازم معمولا باعث بهبود شرايط و افزايش راندمان عمليات فلوتاسيون شده است.

ناخالصيهاي منگنز و ضرورت فرآوري آن

سنگ استخراجي از معادن ممكن است، نياز به كانه آرايي و افزايش كيفيت داشته باشد. به اين منظور، روشهاي مختلفي اعم از شستشو، ماشين جيگ، ميزلرزان، فلوتاسيون مايع سنگين و جداسازي مغناطيسي شدت بالا معمولا به كار گرفته ميشوند. كلسيناسيون در پرعيار سازي سنگهاي كربناته منگنز كاربرد دارد. نرمه هايي كه عيار مناسب داشته باشند به صورت كلوخه شده به فروش ميرسند. مواد ريزدانه تر كم عيار، توسط فلوتاسيون پر عيار ميشوند. روشهاي هيدرومتالوژي نيز در مواردي كه منگنز همراه ديگر فلزات وجود دارد ممكن است مورد استفاده قرار گيرند.

ناخالصيهاي همراه :

به دليل تنوع و پيچيدگي ساختار كانسارهاي منگنز ناخالصيهاي همراه منگنز از نظر تعداد زياد و از نظر خواص متفاوت و متغير هستند انواع اين ناخالصيهاي به شرح زير است :

1-ناخالصيهاي فلزي : كانيهاي آهن، سرب، روي، مس، آرسنيك و نقره

2-ناخالصيهاي غير فلزي : كانيها گوگرد و فسفر

3-باطله : سيليس، آلومينا، آهك، منيزيم و باريم

4-مواد فرار : آب، روي، دي اكسيد منگنز و مواد آلي