وبلاگ

:
یكی از مواد نانومتری كه كاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیک پیدا كرده است و اكنون
شركت های بزرگ لاستیک سازی بطور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می كنند، ذرات
نانومتری خاك رس است كه با افزودن آن به لاستیک خواص آن بطور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می
كند كه از جمله می توان به این موارد اشاره كرد : افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش، افزایش
استحكام مكانیكی، افزایش مقاومت گرمایی، كاهش قابلیت اشتعال ،بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی.
 استفاده از نانو ذرات خاك رس نیز بر عوامل زیر می تواند تأثیر داشته باشد:
افزایش دمای اشتعال لاستیک : تهیه نانوكامپوزیت الاستومرها از جمله SBR مقاوم، به عنوان مواد
پایه در لاستیک سبب بهبود برخی خواص از جمله افزایش دمای اشتعال و استحكام مكانیكی بالامی شود

و دلیل اصلی آن حذف مقدار زیادی از دوده است.
كاهش وزن لاستیک : تهیه و بهینه سازی نانوكامپوزیت الاستومرها با وزن كم از طریق جایگزین كردن
این مواد با دوده در لاستیک ، امكان حذف درصد قابل توجهی دوده توسط درصد بسیار كم از نانوفیلر
وجود دارد. بطوریكه افزودن حدود ۳ تا ۵ درصد نانوفیلر می تواند استحكام مكانیكی معادل ۴۰ تا ۴۵
درصد دوده را ایجاد كند. بنابراین با افزودن ۳ تا ۵ درصد نانوفیلر به لاستیك، وزن آن به مقدار قابل
توجهی كاهش می یابد.
قطعات لاستیكی خودرو : نانوكامپوزیت الاستومرها می تواند به عنوان یک ماده پرمصرف در صنایع
ساخت و تولید قطعات خوردو بكار رود. از ویژگی های این مواد، بالا بودن مدول بالا، پایداری ابعاد، وزن
كم و مقاومت سایشی بالا می باشد. استفاده از نانو ذرات خاك رس در الاستومر های BR ،NR و SBR
كه در قسمت های مختلف تایر استفاده می شود، میتواند تغیرات چشمگیری را در خواص آنها ایجاد كند.
نسبت وزن تایر به عمر آن : با افزودن میزان مصرف یكی از نانوفیلرها می توان مصرف دوده را پایین
آورد. به عبارت دیگر اگر وزن تایر كم شود، عمر لاستیک افزایش می یابد. بنابراین جهت بالا بردن
عمرلاستیک كافی است با افزودن یک سری مواد نانومتری به لاستیک عمر آن را افزایش داد.

 كامپوزیت به موادی اطلاق میشود كه در ساختار آن بیش از یک جزء استفاده شده باشد كه در این
مواد اجزاء مختلف خواص فیزیكی و شیمیایی خود را در تركیب حفظ كرده و در نهایت مادهای حاصل
میشود كه دارای خواص بهینه ای میباشد، كه در تك تك مواد مشاركت كننده به صورت مجزا در
همه حالت ها وجود ندارد[1].
 كامپوزیت خود از دو جزء اصلی تشكیل شده كه شامل فاز تقویت كننده و دیگری زمینه یا فاز
پیوسته است. دومین جزء اصلی كامپوزیت، رزین میباشد كه منظور از رزین هر نوع پلیمری است كه
به عنوان زمینه یا فاز پیوسته كامپوزیت استفاده میشود نقش رزینها در كامپوزیتهای لیفی عبارت
است از:
ـ نگهداری الیاف در كنار یكدیگر
ـ انتقال تنش به الیاف
ـ محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی (نظیر رطوبت)
ـ حفاظت سطح الیاف از سایش
 زمینه نقش اساسی در بعضی از خواص كامپوزیت نظیر استحكام و مدول عرضی (Transverse)،
خواص برشی و خواص در حالت فشاری دارد اما نقش كمی در تحمل نیروهای كششی ایفا مینماید.
همچنین زمینه تأثیر مهمی بر استحكام برشی بین لایه ای ,Interlaminar shear strength)
(ISS و استحكام برشی صفحهای (In plane shear) كامپوزیت دارد. استحكام برشی بین لایهای

در طراحی سازه هایی كه تحت بار خمشی قرار میگیرند و نیز استحكام برشی صفحهای به هنگام
اعمال بارهای پیچشی (Tortional) حائز اهمیتاند. هنگام اعمال نیروهای فشاری، زمینه از كمانش
(Buckling) احتمالی الیاف نیز ممانعت مینماید. لذا تا حدودی در استحكام فشاری ماده كامپوزیت
نقش دارد. سهل و یا دشوار بودن فرایندپذیری و وجود نقص (defect) در یک كامپوزیت، وابستگی
٣
زیادی به خصوصیات فیزیكی زمینه مانند گرانروی، نقطه ذوب و دمای پخت آن دارد[2]. در ضمن
رزینی كه به عنوان زمینه در یک كامپوزیت استفاده میشود باید پلیمری باشد كه در زیر Tg خود
قرار میگیرد[3].
 انواع زمینه های پلیمری مورد استفاده در صنعت كامپوزیت بر دو دسته گرمانرم و گرماسخت تقسیم
بندی میشوند. رزینهای پلاستیكی از پلیمرهای شامل زنجیره های طولانی مولكولها ساخته میشوند.
پسوند مر یک واحد تنهای مولكولی است و كلمه پلیمر به چندین مر یا تكرار واحدهای مولكولی به
صورت زنجیروار اطلاق میشود. زمانی كه این پلیمرها به یكدیگر متصل میشوند این فرایند را اتصال
متقاطع مینامند. رزینهای گرمانرم و گرما سخت بصورت اتصال غیر متقاطع میباشند.

گرمانرم ها (Thermoplast) :
رزینهای گرمانرم در اثر حرارت ذوب شده و شكل داده میشوند و میتوانند مجدداً ذوب شده و شكل
داده شوند. این فرایند بازگشت پذیر است. در واقع میتوان رزین گرمانرم را مانند شكلات تصور كرد
كه وقتی سرد میشوند به شكل جامد در میآیند و میتوانند دوباره با حرارت دادن ذوب شوند، اغلب
پلاستیک های خانگی از این نوع هستند[4]. پلی الفینها و پلیوینیل كلراید به عنوان پرمصرف ترین
پلیمرها و پلیآمیدها، پلیكربناتها، پلی استایرنها، سلولزهای استر و پلی متیل متاكریلات و … با
قابلیت جایگزینی به جای فلزات در كاربردهای فنی به نام پلیمرهای مهندسی شناخته میشوند[5].
1ـ2ـ گرماسخت ها (Thermoset):
 رزین های گرماسخت رزینهایی هستند كه به كمك یک شروع كننده یا حرارت، از شكل مایع به
حالت جامد تبدیل میشوند این فرایند بازگشت ناپذیر است. درست مانند كیک كه یک بار پخته می-
شود و پف میكند و به شكل جامد در میآید ولی دیگر نمیتوان آن را به حالت مایع برگرداند[4].
مهمترین پلیمرهای گرماسخت عبارتند از: رزینهای پلیاستر غیراشباع، رزینهای وینیل استر، رزین-
های اپوكسی، رزینهای فنولیك، رزینهای اپوكسی نووالاك، رزینهای پلی ایماید , PMR- 15)
(Polybismaleimide رزینهای سیلیكون و رزینهای اوره و ملامین فرمالدئید و پرمصرف ترین
رزین ها در صنعت كامپوزیت، رزینهای پلیاستر غیر اشباع و اپوكسی میباشند [2].

-1 -1
دومین جزء اصلی یک كامپوزیت، رزین میباشد. كه در اینجا منظور از رزین هر نوع پلیمری است كه
به عنوان زمینه یا فاز پیوسته كامپوزیت استفاده میشود. نقش رزینها دركامپوزیتهای لیفی عبارت
است از:
– نگهداری الیاف در كنار یكدیگر.
– انتقال تنش به الیاف.
– محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی(نظیر رطوبت).
– حفاظت سطح الیاف از سایش.
زمینه نقش اساسی در بعضی از خواص كامپوزیت نظیر استحكام و مدول عرضی
، خواص برشی 1

وخواص در حالت فشاری دارد اما نقش كمی در تحمل نیروهای كششی ایفا مینماید. همچنین زمینه
و استحكام برشی صفحهای 2 تأثیر مهمی بر استحكام برشی بین لایهای
كامپوزیت دارد. استحكام برشی 3
بین لایهای در طراحی سازه هایی كه تحت بار خمشی قرار میگیرند و نیز استحكام برشی صفحهای به
5 حایز اهمیتاند. هنگام اعمال نیروهای فشاری، زمینه از كمانش 4 هنگام اعمال بارهای پیچشی
احتمالی الیاف نیز ممانعت مینماید؛ لذا تا حدودی در استحكام فشاری ماده كامپوریت نقش دارد.
در یک كامپوزیت، وابستگی زیادی به خصوصیات 6 سهل و یا دشوار بودن فرایند پذیری و وجود نقص
فیزیكی زمینه مانند گرانروی، نقطه ذوب ودمای پخت آن دارد. انواع زمینه های پلیمری مورد استفاده در صنعت كامپوزیت به دو دسته گرمانرم
و گرماسخت 1
تقسیم میشود. مهمترین پلیمرهای گرما- 2
سخت عبارتند از: رزینهای پلیاستر، رزینهای وینیلاستر، رزینهای اپوكسی، رزینهای فنولیك،
رزینهای اپوكسی نووالاك، رزینهای پلیایماید
، رزینهای سلیكون و رزینهای اوره وملامین 3
فرمالدئید. پرمصرفترین رزینها در صنعت كامپوزیت، رزینهای پلیاستر غیراشباع و اپوكسی می-
باشد. مهمترین پلیمرهای گرمانرم عبارتند از: پلیپروپیلن، پلیاتیلن، نایلونها (6 و66)، پلیاسترهای
اشباع نظیر پلیاتیلن ترفتالات (PET) و پلیبوتیلنترفتالات (PBT)، پلیكربنات، پلیاستالها،
پلیسولفونها، پلیایمایدها (نظیر پلیاتر ایمایدها، پلیآمید ایماید و پلیاكریلیک استر ایماید) و پلی-
اتراتركتون (PEEK). مقایسهای از خواص این دو دسته از پلیمرها در جدول 1-1 و جدول 2 -1
نشان داده شده است.

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته  معدن با عنوان : فرآوری عناصر نادر خاكی

در ادامه مطلب می توانید صفحات ابتدایی این پایان نامه را بخوانید

دانشـگاه آزاد اسلامـی
واحــد تهـران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
سمینار برای دریافت درجه كارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی معدن – اكتشاف
عنوان :
فرآوری عناصر نادر خاكی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چكیده
در این نوشته كلیاتی در ارتباط با تاریخچه كشف و نامگذاری عناصر كمیاب خاكی فراوانی توزیع آنها به این معنـی كـه ایـ ن
عناصر در حقیقت خیلی كمیاب نیستندو خواص اولیه آنها از نظر مغناطیسی بررسی می شود.
 كانسارهای آنها كه به عنوان مثال در كربناتیتها بیشتر از دیگـر انـواع سـنگها بـوده بـه ترتیـب در كربناتهـای كلـسیمی،
منیزیمی و آهن دار بیان شده است. عناصر كمیاب در پوسته زمین به صورت فلز آزاد یافت نمی شود و به طور طبیعی در
كانیهائی كه شامل تركیبی از عناصر كمیاب گوناگون وغیر فلزات هستند یافت می شوند . بررسی ایـن كانیهـا وكانیهـای مهـم
اقتصادی آنها از جمله باستنازیت ، مونازیت ،زینوتیم و غیره به همراه ساختمان و تركیب شیمیائی و دیگر خصوصیات آنها به

علاوه مصارف عناصر نادر خاكی در صنایع مختلف از جمله شیشه و سرامیک ، رآكتورهای اتمی ، در تولید آهنرباهـای دائمـی
و… مورد نظر است.
تقاضا برای این عناصر در جهان رو به افزایش است. كه این موضوع با بهره گرفتن از جداولی قابل توضیح بیشتر است.
 روش های متداول فرآوری عناصر كمیاب خاكی (كانه آرائی، ذوب ، تصفیه) می باشد.یكی از روش های استحـصال و جـدایش
عناصر كمیاب خاكی شامل استخراج حلال سیال- سیال براساس تفاوت در میل تركیبی عناصر نادر خاكی مجـزا بـرای عامـل
كی لیت ساز در یک حلال آلی است. فسفاتها از مواد خام مورد علاقه متالورژیستها می باشد و از نظر وزنی در مقایسه بـا مـواد
دیگر ازاهمیت بیشتری برخوردار می باشد. روش های لیچینگ فسفاتها – بازیابی لانتانیدها كه از سنگ فسفات با منشاء رسـوبی
حدود 0,5% و منشاء آذرین صورت می گیرند – روش های پر عیار كردن شن مونازیتی وزینـوتیم – روش اسـید سـولفوریک و
روش هیدروكسید سدیم برای فرآوری كنسانتره آنها.
 یكی دیگر از روش هایی كه برای فرآوری كانیهای كمیاب خاكی اسـتفاده مـی شـود ، تبـادل یـونی اسـت . ایـن روش در
متالورژی استخراجی برای بازیابی عناصر با ارزش مانند اورانیم و جداسا زی فلزات با خواص مشابه مانند نیكـل و كبالـت ، زیـر
كونیم ، هافنیوم ، تانتالیوم ، نیو بیوم و لانتانیدها از محلول لیچ بكار می رود .اصول كلی این روش و تجهیزات مـورد نیـاز ایـن
روش به صورت مفیدی قابل توضیح است.
روش دیگر استخراج با حلال : یک فرایند شیمیائی است كه در این روش فلزات موجود در فاز آبی برای تشكیل كمپلكس آلـی
فلزی با یک ماده آلی واكنش می دهند لذا اجزاء فلز فاز آبی را ترك كرده و وارد فاز آلی می شوند.
 فلز در فاز آلی با اتمهای كربن به تركیبات آلی فلزی پیوند نداردولی با اكسیژن ، ازت ، گوگرد یا هیـدروژن بـ ا یـك پیونـد
كئوردینانسی (داتیو) ارتباط دارد. عكس این روش را استریپینگ گویند.جنبه های مهندسی و تجهیـزات ایـن روش نیـز قابـل
توضیح بیشتر است.
فصل اول
كلیات
1-1 تاریخچه عناصر كمیاب خاكی :
 تاریچه كشف و نامگذاری عناصر كمیاب به طور خلاصه در زیر آمده است . اصطلاح عناصـر كمیـاب rare)
( earth توسط جان گادولین در سال 1794 پیشنهاد شد . دو واژه (Rare) ، كمیاب ، زیرا در مقادیر بسیار انـدك
در پوسته زمین یافت می شود و (Earth) خاكی ، بخاطراینكه اكسیدهای متشكله آن گـاهی در زمـین تـشكیل
یافته اند. تشابه شیمیایی متعدد بین REE نشان داده است كه بیش از یک قرن از اولین اكتشاف ، برای تكمیـل
نمودن طبقه آنها گذشته است.تاریخچه كشف ، نامگـذاری و اسـتخراج عناصـر كمیـاب خـاكی توسـط حبـشی
Habashi در سال 1994 بازنگری شد. تولید مهم از عناصر كمیاب خاكی در سال 1880 ، با معدن كانی مونازیـت
در برزیل آغاز شد.
2-1 فراوانی وتوزیع:
 عناصر كمیاب ، در حقیقت ، خیلی كمیاب نیستند . Ce بیست و پنجمین عنصر از نظر بیشترین فراوانی
در پوسته زمین ، (60ppm)است . هر كدام در پوسته زمین فراوانتر از نقره، طلا یا پلاتـین هـستند، در حالیكـه
،لوتتیم 200 بار فراوان تر از طلا ونیزایتریم، نودیم وآنتانیم دارای فراوانی بیشتر از سرب می باشد.
عناصر كمیاب خاكی سبك ( Eu تا La) فراوانتر از عناصر كمیاب خاكی سنگین (Lu تـا Gd ) اسـت ، بعـلاوه
عناصری كه دارای عدد اتمی زوج هستند ، فراوانتر از همسایگان خود با عدد اتمی فرد مـی باشـ ند ، چراكـه وزن
سنگین تر باعث پایداری نسبی هسته اتم با عدد اتمی زوج در مقایسه با آنهایی كه دارای عدد اتمی فرد هستند ،
می شود .توضیحات بیشتر در جدول 1-2 آمده است.

1-1
در رده بندی كانسار ها از نظر منشا 2 حالت را در نظر می گیرند:
1) كانسارها ممكن است به طور همزمان با سنگ مجاور یا سنگ میزبان خود تشكیل شده باشند
كه به آنها كانسارهای سن ژنتیک می گویند. یعنی هم سن با سنگ های مجاور هـستند و در
مورد كانسارهای رسوبی صادق است.
2) كانسارها ممكن است در زمان دیگری غیر از زمان تشكیل سنگ مجاور یا میزبان بوجودآمـده
باشد مانند رگه ها و كانسارهای دگرسانی كه بعد از تشكیل سنگ دربر گیرنده خـود بوسـیله

عاملی مانند محلولهای نافذ تشكیل شده است كه به این كانسارها اپی زنتیک (یعنی غیر هـم
زمان) هم می گویند.
١٥
درباره منشا مواد معدنی دو اصطلاح هیپوژن و سوپرژن را به كار می برند كه كانی هایی كه به وسـیله
ی محلول های بالا رو تشكیل می گرددبه نام كانی های هیپوژن وكانی هایی كه به وسـیله ی محلـول
های پایین رو تشكیل می شود به نام كانی های سوپرژن نامیده می شـوند .كانـسارهایی كـه تركیبـات
فلزی آنها از سنگ مجاور منشا میگیرد. یعنی مواد آنها به وسیله ی آبها حل شده و به صـورت كا نـسار
متمركز گردیده است. به نام كانـسارهای تراوشـی جـانبی موسـوم اسـت. از لحـاظ نظـری وقتـی ایـن
اصطلاحات به كار می روند كه اصل واقعی محلولها مولـد كانـسار مـشخص شـده باشـد محلـول هـای
گرمابی اكثر از نوع بالا رو است كه به آب های گرم واجد تركیبات فلزی اطلاق می شود كـه از تفر یـق
مواد آذرین حاصل شده است توده های تركیبات فلزی كـه از تفریـق آنهـا حاصـل مـی شـود بـه نـام
كانسارهای گرمابی (هیدروترمال) موسوم است. آب های گرم كانی ساز دیگری نیز وجود دارد كه منشا
آنها از توده های آذرین نیست و غالبا كانسارهای تشكیل شـده بـه وسـیله ی آنهـا نیـز از كانـ سارهای
گرمابی تمییز داده نمی شوند. این نوع كانسارها را هیـدراتوژن مـی نامنـد. تعـاریف دیگـری در مـورد
تقسیم بندی كانسار ها بر اساس منشا شان به كار رفته است و این تعریف در مورد سایر پدیـده هـای
زمین شناسی نیز رایج است.به عنـوان مثـال كانـسارهای آنـدوژن ماننـد سـایر پدیـد ه هـای آنـدوژن
كانسارهایی است كه در تشكیل آنها انرژی حرارتی زمین موثر بوده اسـت و در داخـل زمـین تـشكیل
شده است و كانسارهای اگزوژن كانسارهایی است كه در داخل زمین تشكیل شـده و در تـشكیل آنهـا
انرژی حرارتی خورشید در سطح زمین تاثیر داشته است. به طور كلی كانسارهای ماگمایی و دگرگونی
را كانسارهای آندوژن و كانسار های تجزیه ای و رسوبی را كانسارهای اگزوژن می نامند