1-5-1- تقسیم بندی کانسارهای منگنز (پارک و مک دیارمید 1975) ……………….8
1-5-2تقسیم بندی کانسارهای منگنز (گیلبرت و پارک 1977) ……………………8
1-6 اکتشاف و ارزیابی ذخایر منگنز……………………………………………………14
1-7روش های عمده استخراج منگنز……………………………………………………14
1-8کاربردهای منگنز………………………………………………………………………….15
1-9توزیع منگنز در دنیا……………………………………………………………………..16
1-9-1تولید منگنز در ایران……………………………………………………………..17
1-9-2 تولید منگنز در دنیا و توسعه های اخیر………………………………….18
فصل دوم……………………………………………………………………………….21
روش های فرآوری منگنز
2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………..22
2-2 سنگ جوری…………………………………………………………………………..22
2-3 پرعیارسازی به روش ثقلی…………………………………………………………22
2-4 پرعیارسازی به روش مغناطیسی………………………………………24
2-5 پرعیارسازی به روش فلوتاسیون……………………………………………….24
2-6 روش تشویه………………………………………………………………………24
2-7 پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………………………………25
2-7-1 لیچینگ کاهشی با محلول یون آهن………………………………………28
2-7-2 لیچینگ کاهشی توسط سولفور دی­اکسید یا محلول­های سولفیت………….30
2-7-3 لیچینگ کاهشی با استفاده از کاهنده­های ارگانیک………………………..31
2-7-4 لیچینگ الکترو-کاهشی…………………………………………………………..39
2-7-5 لیچینگ همزمان منگنز (IV) و کانی­های سولفیدی………………………………39
2-7-6 لیچینگ با هیدروژن پراکسید…………………………………………………….40
2-7-7 لیچینگ در محلول اسید هیدروکلریک…………………………………………..42
2-7-8 لیچینگ با نیتروژن دی­اکسید و محلول نیتریک اسید…………………………43
2-8 استحصال منگنز از محلول های لیچینگ…………………………………………..45
2-8-1 بازیابی منگنز به روش استخراج حلالی…………………………………………46
2-8-2 بازیابی منگنز به روش رسوب شیمیایی………………………………………….46
2-8-3 بازیابی منگنز به روش تبادل یونی………………………………………………… 47
2-8-4 مطالعه انجام شده برای بازیابی منگنز……………………………………………47
2-8-4-1 ترسیب منگنز و آهن…………………………………………………………….48
2-9 تولید منگنز الکترولیتی………………………………………………………………….49
2-10 تولید منگنزدی اکسید الکترولیتی ………………………………………………50
2-11 تولید منگنز دی اکسید شیمیایی………………………………………………………50
فصل سوم……………………………………………………………………………………51
معرفی مواد،روش ها و تجهیزات
3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………….52
3-2 تهیه نمونه…………………………………………………………………………………. 52
3-3 شناسایی نمونه…………………………………………. ……………………………… 52
3-3-1 تجزیه شیمیایی نمونه…………………………… ………………………….. 52
3-3-2 مطالعات پراش پرتو ایکس(XRD) ……………………………………………..
3-3-3 مطالعات میکروسکوپی…………………………………………………………….53
3-3-4 تجزیه سرندی و تعیین دانه بندی و عیار کانسنگ منگنز…………………….55
3-3-5 مطالعات درجه آزادی…………………………………………………………57
3-4 پرعیارسازی منگنز……………………………………………………………………58
3-4-1 آزمایش پرعیارسازی با جیگ……………………………………………………..58
3-4-2 آزمایش های پرعیارسازی با میزلرزان…………………………………………59
3-4-3 آزمایش های پرعیارسازی به روش مغناطیسی……………………………….59
3-4-4 انجام آزمایش های پرعیارسازی به روش فلوتاسیون………………………….60
3-4-5 روش آزمایش های پرعیارسازی به روش لیچینگ…………………………..60
3-4-5-1 تئوری سینتیک لیچینگ…………………………………………………..61
الف- نفوذ از لایه مایع…………………………………………………………………….63
ب-نفوذ از میان خاکستر…………………………………………………………..64
ج- واکنش شیمیایی……………………………………………………………………64
3-4-6 روش انجام آزمایش های سینتیک………………………………………….66
3-4-7 نرم افزار طراحی آزمایش………………………………………………. 66
3-4-8 روش انجام آزمایش­ها ………………………………………………………..69
فصل چهارم………………………………………………………………………………..70
بحث و نتایج
4-1 مقدمه………………………………………………………………………………….71
4-2 آزمایش های جیگ……………………………………………………………………71
4-3 نتایج آزمایش های میزلرزان……………………………………………………72
4-4 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش مغناطیسی…………………….77
4-5 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش فلوتاسیون……………………..80
4-6 نتایج آزمایش های پرعیار سازی به روش لیچینگ………………………….82
الف) تعیین ماده کاهنده……………………………………………………………..82
ب) تعیین عامل کنترل لیچینگ………………………………………………………..83
4-6-1 طراحی آزمایش………………………………………………………………86
4-6-1-1 آنالیز واریانس مدل­ها……………………………………………….88
4-7 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی………………………………………………….91
4-7-1 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی منگنز…………………………….91
4-7-2 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی آهن…………………………….96
4-7-3 بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر بازیابی سیلیس…………………………99
4-8 بهینه سازی……………………………………………………………………………..99
فصل پنجم………………………………………………………………………………….102
نتایح و پیشنهادات

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