آزمایشات مربوط به بنتونیت و معادن ایران

 

آزمایشات مربوط به بنتونیت و معادن موجود در ایران

1-3- آزمایشگاه تعیین کیفیت بنتونیت

همانطور که می دانیم بنتونیت یکی از مواد معدنی پرارزش که در 42 مورد از مصارف صنعتی کاربرد دارد قلمداد می شود.

ما در قسمت آزمایشگاه بنتونیت برای پی بردن به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بنتونیتهای سالی از معادن فعالیت های گوناگونی برای تشخیص اینکه بنتونیت های استخراج شده در کدامیک از مصارف صنعتی قابل کاربرد می باشد.

2-3- بعضی از مصارف بنتونیت

اهم مصارف بنتونیت در تهیه گلهای حفاری ماسه های ریخته گری، گندله سازی مواد معدنی و خوراک حیوانات اهلی، تصفیه و صاف کردن شربت، آب و روغن، رنگ بری از روغنهای حیوانی نباتی و معدنی و سرانجام به عنوان جاذب اب و روغن و پرکننده ها است. گل سرشور یا گل شستشو که نوعی بنتونیت فعال طبیعی است برای همگان نامی آشناست.

3-3- آزمایش های انجام شده در آزمایشگاه

الف) آزمایش فیلتر پرس (Filter lose)

ب) آزمایش اندازه گیری جذب آب (رطوبت پذیری)

ج) آزمایش ییلد (Yield)

د) آزمایش تعیین درصد مونت موریونیت

البته خاطرنشان می شود تعداد آزمایشها برای بنتونیت بسیار بیشتر از موارد ذکرشده می باشد ولی آزمایش های اصلی که برای بنتونیت بسیار جلوه می کند در بالا ذکر شده و نحوه انجام هرکدام از آنها مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

1-3-3- آزمایش فیلتر پرس

این آزمایش برای بررسی داشتن قابلیت استفاده از بنتونیت در گلهای حفاری برای چاههای کم عمق استفاده می شود. تجهیزات این روش عبارتند از: آب مقطر، ترازوی دیجیتال، تایمر، اسپاتول، پیپت مدرج کاغذ صافی 9 Cm بنتونیت پودرشده دستگاه اعمال فشار برای خارج کردن آب محلول (این دستگاه خود اجزای گوناگونی دارد که می توان به جک اعمال فشار، محفظه قرارگیری محلو بنتونیت پایه و ... اشاره کرد) دستگاه مخلوط کن (AFANIN 355 Model/Viscometer) (برای مخلوط کردن بنتونیت واب مقطر) که در آزمایشگاه از دستگاه Hamilton (Multimixer farm) ابتدا 5/24 گرم از نمونه بنتونی که از دپوی ماده معدنی گرفته و آنرا پودر نموده و از الک 100 مش عبور داده ایم یا ترازوی دیجیتال توزین کرده سپس در cc 350 آب مقر حل کرده آنرا زیر دستگاه Multimixerfarm قرار داده و تایمر دستگاه را روی زمان 20 دقیقه تنظیم می کنیم تا پایان یافتن زمان موردنظر بوق بزند.

باید توجه داشته باشیم که هر 5 دقیقه یکبار حین مخلوط شدن، لیوان را از زیر دستگاه خارج کرده و اطراف آنرا به وسیله اسپاتول تمیز کرده و گلوله های بنتونیت را به داخل محلول می ریزیم تا اینکه محلول ما به صورت یکنواخت و همگن در بیاید.

بعد از این کار محلول را از زیر دستگاه بیرون آورده سپس محفظه دستگاه Visco meter که برای اعمال فشار می باشد خارج کرده و محلول موردنظر را داخل آن می ریزیم محلول تا به سر خط نشانه موجود در محفظه برسد. سپس کاغذ صافی را به اندازه دهانه محفظه بریده و روی آن قرار می دهیم و بعد از آن در محفظه را محکم بسته و آنرا برگردانده و سر جای خود که زیر جک اعمال فشار دو دستگاه می باشد قرار می دهیم و بعد از اینکه دستگاه به کار افتاد بلافاصله پیپت مدرج را زیر دستگاه قرار می دهیم تا میزان آب خروجی از محلول موردنظر در اثر اعمال فشار اندازه گیری شود. بهترین مقدار آب از دست داده محلول بنتونیت در این آزمایش که باعث می شود بنتونیت موردنظر بهترین شرایط کاربری در صنایع حفاری چاه های کم عمق نفت و گاز را دارا باشد به میزان 15-17 ccآب می باشد که این مشاهدات توسط کارآموزی طی 23 مورد آزمایش انجام شده به دست آمده است. در نتیجه مشخص می شود شاید جدول هرچه میزان آب از دست داده شده کمتر باشد بنتونیت مصرفی ما برای کارهای حفاری مرغوبیت بالاتر و کیفیت بهتری خواهد داشت و اگر این میزان از 17 cc بیشتر شود عملاً بنتونیت برای کارهای حفاری مناسب نبوده و عمدتاً برای کارهای ریخته گری استفاده می شود.


2-3-3- آزمایش اندازه گیری جذب آب و یا رطوبت پذیری بنتونیت

کلیات این روش بدین صورت می باشد که ما 2 گرم با 4 گرم از نمونه بنتونیت موردنظر را توزین می کنیم البته خاطرنشان می شود که 2 گرم بنتونیت موردنظر هنگامی استفاه می شود که ما از لحاظ وقت در تنگنا باشیم و عمدتاً این مقدار 2 گرم در آزمایش هایی که درخور معدن می باشد انجام می پذیرد تا سریع تر نتیجه دهد. البته روش اصلی به وسیله اجر نسوز انجام می شود ولیکن اینجا استفاده از الک 40 تا 100 مش بیشتر کاربرد دارد.

ابتدا کاغذ صافی موردنظر در وسط الک 100 مش گذاشته که این الک نیز از قبل در ظرفی که حاوی آب می باشد قرار گرفته است. خاطرنشان می شود که آب موجود در ظرف تا حدودی سطح طولی الک قرار گرفته باشد و از آن قسمت بالاتر نرود. حال بنتونیت پودرشده را به طور یکنواخت و آهسته به روی کاغذ صافی مرطوب که رطوبت خود را در جوار آب به دست آورده انتقال می دهیم که این انتقال طوری صورت می گیرد که بنتونیت تا حدود 1 سانتی متر از لبه کاغذ صافی عقبتر باشد تا اینکه در موقع انتقال کاغذ صافی برای توزین بنتونیت ها نریزد بعد از این کار بنتونیت موردنظر را تا 2 ساعت به حال رها کرده تا بنتونیت مصرفی آب جذب کند متذکر می شویم که این زمان جذب آب برای 4 گرم بنتونیت 4 ساعت می باشد. سپس نوع بنتونیت را نوشته و بالای ظرف موردنظر با ذکر ساعت شروع آزمایش قرار می دهیم. نهایتاً بعد از انجام تمام این فعالیتها مقادیر به دست آمده را بعد از توزین در فرمول تجربی ذیل قرار می دهیم و درصد رطوبت پذیری بنتونیت مصرفی را بدست می آوریم.

*100=R

درصد رطوبت پذیری: R

وزن نمونه: Wb

وزن کاغذ صافی :Wp

وزن کل (بنتونیت مرطوب و کاغذ صافی): Wt

که نتیجه حاصله بعد از 17 مورد آزمایش و معدل گیری از قرار زیر می باشد.

وزن کاغذ صافی 5 گرم

وزن نمونه 2 یا 4 گرم

وزن کل به دست آمده 17 گرم

نهایتاً مقدار آبی که به ازای هر گرم بنتونیت گرفته شده است به صورت درصد بیان می شود که اینجا عدد 500 بدست می آید یعنی هر گرم بنتونیت 5 گرم آب جذب کرده است.

3-3-3- آزمایش ییلد

کلیات آزمایش ییلد بصورت همان آزمایش فیلتر پرس را تا پایان مرحله مخلوط کردن انجام می دهیم با این تفاوت که به جای 5/24 گرم 25/26 گرم از بنتونیت مصرفی را بکار می بریم و بعد ماده بدست آمده را در دستگاه ویژیمته ریخته که این دستگاه بعد از مخلوط کردن مجدد به مدت 20 دقیقه بصورت مخصوص و دورانی آنرا داخل یک محفظه مخصوص که دارای یک شمارش گر است میریزیم و بعد شمارشگر را قراعت می کنیم که اینجا عدد به دست آمده که به آن عدد ویژیمتر گفته می شود 30 است و عدد 8 را به صورت تجربی (قراردادی) می باشد را از آن کم می کنیم که نهایتاً عدد 22 بدست می آید که این عدد بدست آمده ییلد می باشد و نشان می دهد که به ازای 1 تن ماده معدنی ما 22 متر مکعب گل حفاری با ویسکوزیته 15 و 17 سی پی تولیدشده خواهیم داشت.

4-3-3- آزمایش تعیین در حد مونت موریونت

ابتدا 5 تا 10 گرم بنتونیت را در دستگاه خشک کن می ریزیم تا مقدار رطوبت آن که میزان 84/7% می باشد در زمان 10 دقیقه 56 ثانیه کاملاً گرفته شود سپس بنتونیت خشک را در 50 سی سی پیروفسفات سدیم حل می کنیم تا به صورت یک امولسیون در بیاید. خاطرنشان می شود که در هنگام مخلوط کردن دو سنجاق ته گرد در داخل ارلن ته صاف که مخلوط را در آن ریخته ایم، انداخته تا هنگامی که این ارلن را روی همزن لرزاننده قرار دادیم از گلوله گلوله شدن مخلوط جلوگیری شود و امولسیون بصورت همگن و یکنواخت دربیاید بعد از 100 cc از محلول متیلین به او اضافه می کنیم سپس ابتدا 20 cc به امولسیون اضافه می کنیم و بعد هر 2 دقیهق یکبار به میزان 2 cc تا 5 cc به امولسیون اضافه می کنیم سپس با پیپت بعد از هر 2 دقیقه روی کاغذ صافی بصورت یک قطره مواد مورد آزمایش را می ریزیم تا در مرکز آن قطره ایجاد نشده که بصورت یک دایره است ما رنگ بنفش و پررنگ داشته باشیم و هاله ای که محیط اطراف دایره می باشد به رنگ بنفش کم رنگ باشد. آنقدر متیلن بلو را اضافه می کنیم تا رنگ ذکرشده حاصل شود. یادآوری می شویم که اگر 5/0 گرم از بنتونیت را استفاده کردیم مقدار مونت مورینت مصرفی را ضربدر 2 خواهیم کرد و اگر 1 gr استفاده کردیم مقدار مونتی مورینت همان میزان خارج شده از پیپت مدرج می باشد که در این آزمایش مقدار 77 cc بدست آمد که برای کارهای ریخته گری از این نوع بنتونیت استفاده خواهیم کرد.

4-3- بعضی از دستگاههای مورد استفاده در آزمایش های ذکر شده برای بنتونیت

1- دستگاه رطوبت سنجی tecScal

2- مخلوط کردن در آزمایشگاه Multi Mixer Fann

3- مخلوط کردن سر معدن Hamilton Beach

4- دستگاه آزمایش فشار Visconeter/Model355AFANN

4-3- بعضی از وسایل آزمایشگاه مورد استفاده برای بنتونیت

1- ارلن 100 cc جهت ساختن محلولهایی که احتیاج به همزدن شدید ندارند

2- ارلن 500-200 cc جهت ساختن محلولهایی که احتیاج به همزدن شدید دارند

3- بالن 100-500-1000 cc جهت ساختن محلول با مولاریته معین

4- فلاسک 250 cc جهت وزن مخصوص بعضی از پودرهای تولیدی (باریت، هماتیت، بنتونیت و ...)

5- استوانه مدرج 50 و 250 cc جهت اندازه گیری حجم مایعات

6- پیست 500 cc جهت شستشوی ظرف با آب مقطر

7- لوله آزمایش جهت انجام آزمایش

8- جای لوله آزمایش 20 تایی مخصوص لوله آزمایش

9- ترمومتر تا 400 درجه جهت اندازه گیری دمای محلول

10- پیپت حبابدار جهت برداشتن حجم مشخص از محلول ها

11- پیپت مدرج 25 cc جهت برداشتن حجم مشخصی از محلول ها

12- الک جهت تعیین دانه بندی محصولات تولیدی

13- مشعل گازی جهت گرم کردن نمونه، ظروف، مایعات

14- بوته چینی جهت سوزاندن نمونه ها در برابر حرارت مستقیم یا داخل کوره

15- تایمر 60 دقیقه جهت اندازه گیری زمان آزمایش ها

16- بشر 200 cc جهت ساختن محلولهایی که احتیاج به گرمای مستقیم دارند

17- قیف جهت انتقال مایعات و محلول ها از ظروف

18- بورت 50 cc جهت برداشتن و جداکردن حجم مشخصی از محلول ها و عمل تتراسیون

19- PH متر جهت تعیین محصولات تولید و محلول

20- آهنربا (مگنت) جهت تعیین درصد جذب محلول هماتیت و هایدنس.

21- اسپاتول جهت ریختن پودر محصولات در فلاسک وزن مخصوص

22- گیره جهت نگه داشتن وسایل شیشه ای در جای مربوط

23- ترازو 310 گرم جهت توزین محصولات مورد تست

24- کاغذ صافی (واتمن 42) جهت صاف کردن محلول

5-3- معدن بنتونیت چاه کشمیر

1-5-3- موقعیت جغرافیای معدن

معدن بنتونیت چاه کشمیر در ناحیه شمال کویر لوت ایران در منطقه جنوب خراسان و در 90 کیلومتری جنوب شرق شهرستان فردوس واقع شده است مختصات معدن مذکور به قرار زیر می باشد.

34 درجه 40 دقیقه                      ،                       58 درجه 31 دقیقه

راه دسترسی معدن از مسیر فردوس به سمت شهرستان قائن پس از طی 40 کیلومتر مسافت آسفالته به شهر سرایان و از سرایان بعد از طی 45 کیلومتر به سمت روستای سه قلعه در مسیر آسفالت و نهایتاً مسیری خاکی به طول کلی 25 کیلومتر از روستای سه قلعه به سمت شرق می باشد.

2-5-3- زمین شناسی منطقه معدن

با توجه به بررسی های انجام شده برروی نقشه های زمین شناسی و مشاهدات محلها در سر معدن بنتونیتهای منطقه اکثراً در حاشیه سازند کنگلومرای کرمان (PGK) مربوط به دوران پالئوزوئیک تشکیل شده است.

تپه های اطراف معدن پوشیده شده است از توف های سبز و گاهاً تپه هایی که سنگ های آندزیتی دارند که عمدتاً بنتونیت بعنوان پرکننده ای در میان این تپه ها قرار گرفته است.

3-5-3- بخش های معدن بنتونیت چاه کشمیر

معدن فوق در حاشیه روستای چاه کشمیر واقع شده در حال حاضر دو کارگاه مشخص در معدن دیده می شود که عملیات استخراج در یکی از کارگاهها انجام می شود. کارگاه شماره (1) در پیشانی شمالی کارگاه واقع شده است که عملاً دارای ذخیره قطعی 840000 تن می باشد که طی سالهای اخیر به میزان 87000 تن از آن استخراج شده است و هم اکنون طی کارهای اکتشافی که با حفر ترانشه های مختلف در سه منطقه از کارگاه شماره (1) حاصل شده است به میزان 25000 تن ذخیره احتمالی دست پیدا کرده ایم. کارگاه شماره (2) هم اکنون فعال می باشد در قسمت شرقی کارگاه شماره (1) واقع شده است و دارای ذخیره قطعی 121000 تن می باشد که تا به حال 27000 تن آن استخراج شده است.

4-5-3- نحوه استخراج معدن:

همانطور که می دانیم بنتونیت در تمام ایران به روش روباز استخراج می شود و عمدتاً روش خاصی برای آن نیست ولی معمولاً روشی که برای استخراج پیشنهاد می شود و کاربرد دارد روش پلکانی می باشد. میزان باطله برداری ما در کارگه شماره (2) بدین صورت می باشد که ابتدا به ضخامت یک متر روی سطح خاک های آندزیتی و گچ شامل شده است که ضخامت گچ ها در بعضی مناطق به 95 cm می رسد که بعنوان باطله برداشت می شود البته خاطرنشان می شود که پراکندگی این گچ ها در باندهای بنتونیتی بصورت لایه ای مشاهده می شود هرچه به سمت عمق پایین می رویم کیفیت بنتونیت بالا می رود.

5-5-3- نمونه گیری جهت آزمایش

پهنای باندهای بنتونیتی خیلی زیاد است و ما برای نمونه گیری باید هم طول و هم عرض این باندها را پوشش می دادیم که بخاطر همین مورد دو آزمایش جداگانه برای بنتونیتهای طولی و بنتونیتهای عرضی که نمونه گرفته بودیم انجام دادیم که آزمایشات آن بصورت زیر انجام رگفته است:

ابتدا بعد از نمونه گیری و خشک کردن کامل آنها در زیر آفتاب آنها را بوسیله هاون پودرکرده تا از الک 100 مش عبور کند بعد از آن با ترازو و مقدار 2 گرم توزیت نموده و وری کاغذ صافی 42 به شعاع 1 سانتیمتر مانده به محیط پخش کرده وآنرا درون الک داخل آب قرار می دهیم و بعد از سپری شدن 4 ساعت آنرا همراه با کاغذ صافی توزین نموده و در فرمول تجربی زیر قرار داده تا علاوه بر اینکه میزان جذب آب را اندازه گرفتیم متوجه شدیم که این بنتونیت موردنظردر صنعت چه کاربردی دارد که فرمول به قرار زیر است:

100´ وزن نمونه (وزن نمونه + وزن کاغذ صافی)- وزن کل= درصد رطوبت

6-5-3- تجهیزات و ماشین آلات معدن چاه کشمیر

با توجه به نوع باطله برداری که روی باندهای بنتونیت این معدن واقع شده است جهت باطله برداری و آماده سازی سینه کار نیازی به بولدوزر نبوده و باطله توسط سه دستگاه کامیون و یک دستگاه خودرو به محلی خارج از محدوده معدن حمل می شود.

یک دستگاه جیپ جهت تدارکات و ایاب و ذهاب درمعدن وجود دارد که وظیفه سوخت رسانی و تأمین وسائل دیگر را برعهده دارد.

تعداد پرسنل به قرار زیر است:

یک نفر کارشناس و سرپرست معدن

یک نفر آشپز

یک نفر تدارکات

پنج نفر کارگر ساده جهت سنگجوری

حال ممکن است یک سوال پیش بیاید که سنگجوری چیست؟

همانطور که ذکر شد بنتونیت قبل از حمل به سمت کارخانه باید کاملاً خشک شود لذا کارگرانی ک در معدن هستند وظیفه دارند بعد از استخراج، بنتونیت را در زیر نور آفتاب پخش کنند تا خشک شوند و رطوبت آنها گرفته شود و دوباره آنها را دپو کنند و علاوه بر آن نیز بنتونیت هایی با کیفیت های متفاوت را از همدیگر جدا کنند تا به هنگام بارگیری جهت استفاده های مختلف با توجه به وجود ناخالصی های موجود در آن از جمله گچ و سیلیس برای صنایع مختلف فرستاده شود.

7-5-3- حمل به سوی کارخانه

بنتونیتهای استخراج شده که در معدن دپو شده اند برای حمل به سوی کارخانه از لودر و مایر استفاده می شود که روزانه حدود 10 تا 15 کامیون بارگیری می شوند و این کامیون ها مسیر 1020 کیلومتری را تا شهرستان کاشان طی می کنند تا اینکه به شرکت درین برسند و شهرهایی که از آن عبور می کنند به قرار زیر است:

سرایان، فردوس، شبرویه، طبس، خور و بیابانک، انارک نایین، اردستان، کاشان، شرکت درین

8-5-3- موارد مصرف بنتونیت چاه کشمیر در صنعت

بنتونیت فعال (اکتیو) که خاصیت رنگبری دارد و در صنایع رنگ سازی و رنگبری استفاده می شود.

بنتونیت صنایع ریخته گری

بنتونیت مورد استفاده در صنایع حفاری

که مصارف هرچه از طبقات بالاهای معدن به سمت پایین بیاییم با توجه به اینکه کیفیت بهتر می شود برای کارهای ریخته گری و حفاری استفاده می شود.

6-3- معرفی تعدادی از معادن بنتونیت موجود در ایران

الف- معدن بنتونیت خور و بیابانک (خور) واقع در استان اصفهان

ب- معدن بنتونیت الگچی واقع در استان اصفهان

ج- معدن بنتونیت چاه کم (2) واقع در استان یزد

د- معدن بنتونیت چشمه شیر واقع در استان یزد

ه- معدن بنتونیت عزیزآباد واقع در استان خراسان

و- معدن بنتونیت نیگنان واقع در استان خراسان

7-3- معدن بنتونیت خور و بیابانک

1-7-3- موقعیت جغرافیایی

معدن بنتونیت خور در 28 کیلومتری شرق خور و بیابانک و منتهی علیه شرق استان اصفهان واقع شده است.

مسیر دسترسی این معدن از سمت کاشان و عبور از شهرهای اردستان، نایین، انارک، خور و بیابانک و طی مسافت 15 کیلومتر از خور به طرف طبس و سپس 13 کیلومتر مسیر خاکی تا معدن می باشد.

2-7-3- زمین شناسی کلی منطقه

1- زون ایران مرکزی

افق بنتونیتی این زون در سازندهای وابسته به ائوسن تا الیگوسن قرار گرفته است. بنتونیت های ایران مرکزی را می توان به 2 افق تقسیم کرد:

افق اصلی

از زرین اردکان آغاز و تا جنوب فردوس کشیده شده است.

بنتونیت های این افق از ائوسن بالا تا الیگوسن و شاید به اوائل میوسن نیز برسد.

لایه های بالایی این افق را کنگلومرا و ماسه سنگ با سن میوسن می پوشاند و این راهنمای ارزنده ای در پی جوئی افق بنتونیتی است.

2- افق بنتونیتی خور و بیابانک

این افق در سازندهای وابسته به ائوسن قرار گرفته است. این منطقه از پرکامبرین بالا تا عهد حاضر فازهای ماگمایی و متامورفیسم فراوانی را پشت سر گذاشته است.

رویهم رفته فازهای ماگمایی کهن تر از کرتاسه در ایران نقشی در بنتونیت زایی نداشته است. بنابراین در اینجا از آنها بعنوان فازهای ماگمایی جوانتر نام برده می شود.

در اواخر کرتاسه و طول ترشیاری تکاپوهای ماگمایی اعم از پلوتوفیسم ولکانیسم و با نمایان شدن سنگهای اسیدی قابل پیگیری می باشد. همزمان با پیدایش توده های نفوذی و پس از آنها مواد ولکانیکی به بیرون ریخته شده که بنتونیت های این افق در پیوند با این سنگهاست. در غرب این افق بیشتر توده های نفوذی نمود دارد.

مواد ولکانیکی در پاره ای جاها کاملاً به بنتونیت تبدیل شده است. سنگهای ولکانیک برخلاف سنگهای نفوذی از غرب به سوی شرق نمود بیشتری دارند.

2-7-3- وضعیت زمین شناسی منطقه معدن بنتونیت خور

منطقه ای که معدن در آن واقع گردیده از نظر تقسیمات زمین ساخت و زمین شناسی ایران (که شامل 6 بخش می باشد) جزئی از بخش ایران مرکزی است.

با توجه به وضعیت زمین شناسی این بخش از ایران، تنوع رخساره های زمین شناسی در ناحیه معدن

/ 0 نظر / 115 بازدید