مقاله بررسی كاربرد فلز سرب

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي كاربرد فلز سرب در 17 صفحه ورد قابل ويرايش

سرب در حدود 6 تا 7 هزار سال پيش در مصر و بين النهرين كشف شده است. اين فلز در شمار قديمي ترين فلزهايي است كه انسان آن را بكار برده است. به اين فلز در زبان انگليسي Lead در عربي رصاص و در زبان پهلوي سرب گفته مي شود. در حدود 4000 سال پيش از ميلاد مصري ها و سومري ها از سفيد سرب براي آرايش استفاده مي كردند. در قرون وسطي از سرب به گستردگي در مصالح ساختماني استفاده مي شده است. در ايران نيز سرب از اواخر هزاره سوم شناخته شده و چون ذوب كربنات هاي سرب آسان بوده است، معادن كربنات سرب زودتر مورد استفاده قرار گرفته اند.

در حال حاضر مهمترين كاربردهاي آن در باطري ها، كابل ها و بلبرينگ ها مي باشد. روي در سال 1746 بوسيله شيميدان آلماني بنام مارگراف كشف شده است. اين فلز براي مدت 2000 سال بعنوان يكي از اجزاء آلياژ برنج در اروپا و آسيا مصرف مي شده است. در حدود 150 سال پيش از ميلاد مسيح رومي ها از اين فلز و آلياژهاي آن سكه تهيه مي كردند. امروزه بيشترين كاربرد روي در صنعت گالوانيزه، تركيب آلياژها و الكترونيك است. معمولا سرب و روي با يكديگر و با فلزاتي چون مس، طلا و نقره همراه مي باشند. همچنين كانسارهاي سرب و روي با درصدهاي متنوعي از اين فلزات شناسايي شده اند. (4، ص 5)


2-1 ژئوشيمي و مينرالوژي سرب:

بطور كلي چهار ايزوتوپ پايدار سرب با اعداد جرمي 204،206،207 و 208 وجود دارند كه از بين آنها ايزوتوپ 208 با فراواني 1/52% بيشترين ايزوتوپ سرب است. ايزوتوپ‌هاي 206،207 و 208 محصولات نهائي متلاشي شدن اورانيوم و توريم مي باشند. سرب بطور كلي از لحاظ فراواني در پوسته زمين در رتبه سي و چهارم قرار دارد، سرب داراي كلارك 3-10*6/1% مي باشد، در حال حاضر بطور متوسط حداقل ضريب تجمع سرب براي تشكيل كانسارهاي اقتصادي در حدود 2000 مي باشد. كلارك سرب از سنگهاي باريك به سمت سنگهاي اسيدي افزايش مي يابد، بطوريكه ميزان كلارك در سنگهاي اوترابازيك 5-10*1% در سنگهاي بازيك 4-10*8% و در سنگهاي با منشأ ماگمايي اسيدي 3-10*2% مي باشد. (4)

كاني هاي اصلي سرب و درصد سرب در هر كدام به ترتيب زير مي باشد:

گالن با 6/86% سرب، جيمسونيت با 16/40% سرب، بولانگريت با 42/55% سرب، بورنيت با 6/42% سرب، سروسيت با 6/77% سرب و آنگلزيت با 3/68% سرب.

3-1 ژئوشيمي و مينرالوژي روي:

روي داراي 5 ايزوتوپ پايدار است كه اعداد جرمي آن 64، 66، 78، 80 مي باشد كه در اين ميان بيشترين ايزوتوپ آن ايزوتوپ 64 با فراواني 9/48% مي باشد. روي از لحاظ فراواني در رتبه بيست و سوم پوسته زمين قرار دارد. كلارك روي تا حدودي بيشتر از سرب مي باشد، ميزان كلارك روي 3-10*3/8 و ضريب تجمع آن براي تشكيل كانسارهاي اقتصادي 500 مي باشد. ميزان كلارك روي از سنگهاي ماگمائي با منشأ بازي به سمت سنگهاي ماگمايي با منشأ اسيدي افزايش پيدا مي كند. ميزان كلارك در سنگهاي اولترابازيك 3-10*3% در سنگهاي بازي 3-10*3/1% و در سنگهاي اسيدي 3-10*6% مي باشد. ميزان كلارك در سنگهاي اسيدي خيلي نزديك به ميزان كلارك در پوسته است. كاني هاي اصلي روي و درصد روي هر يك به صورت زير مي باشد:

اسفالريت با 67% روي، ورتزيت با 63% روي، اسميت زونيت با 52% روي، همي مورفيت با 7/53% روي. (4)

4-1 انواع كانسارهاي سرب و روي:

بطور كلي انواع كانسارهاي سرب و روي عبارتند از:

3-1) اسكارن

3-2) رگه اي

3-3) استراتاباند

3-4) دگرگوني

1-4-1 كانسارهاي اسكارن:

چنانچه در دگرگوني مجاورتي موادي از توده نفوذي به سنگ ميزبان افزوده شود، كانسارهاي اسكارن پديد مي آيد. بطور معمول كاني هاي منطقه اسكارن متنوع و فراوانند. اسميرنف اين كانسارها را با توجه به مباني مختلف به پنج گروه تقسيم كرده كه در اين ميان به رده بندي بر مبناي تركيب سنگ هاي دربرگيرنده توده نفوذي اهميت بيشتري داده زيرا به اسكارن آهكي، اسكارن منيزيتي و اسكارن سيليكاته اشاره مي كند.

امروزه اين كانسارها را كه از ديدگاه اقتصادي مورد توجه بسياري از زمين شناسان قرار دارند بر مبناي نوع غالب و چيره و با ارزش موجود در آنها تقسيم بندي مي كنند كه در حقيقت دنباله رده بندي اين كانسارها بر پايه نوع سنگ در بر گيرنده توده نفوذي است.

اينوديك بورت كانسارهاي اسكارن آهكي را به پنج گروه اسكارن هاي آهن، تنگستن، مس، سرب، روي و قلع تقسيم كرده است. نكته قابل توجه اين است كه بر عكس كاني هاي موجود در اسكارن ها كه تركيبي پيچيده و متنوع دارند، كانه ها ، بطور معمول، سولفورها و اكسيدهايي با تركيب ساده هستند. از مهمترين سولفورهاي موجود در اسكارن ها اسفالريت و گالن را مي‌توان نام برد. (4، ص 23)

كانسارهاي اسكارن بيشتر به شكل ورقه، عدسي و يا رگه وجود دارند و داراي ضخامت چند ده متر و وسعت چندصد متر مي باشند. در هر صورت مورفولوژي سولفيدهاي سرب و روي بر روي تركيب اسكارن آهكي تأثير گذاشته و آنها را بيشتر پيچيده مي كند. ماده معدني در اين موارد بيشتر به شكل عدسي، ستوني و يا پاكتي شكل ديده مي شود. شكل كانسار چندين صدمتر در طول و در امتداد گسترش پيدا مي كند؛ همچنين ضخامت آن نيز 1 تا 10 متر و يا بيشتر مي‌تواند وجود داشته باشد.

-3-4-1 تيپ دره مي سي سي پي

اين كانسارها در حقيقت منابع اصلي سرب و روي دنيا هستند. گسترش آنها بيشتر در اروپا، شمال آمريكا و شمال آفريقا است. نمونه هايي از اين كانسارها در ديگر نقاط جهان از آن جمله شمال استراليا نيز ديده شده است. كانسارهاي ياد شده در اروپا در

منطقه آلپ به نام كانسارهاي آلپي و در آمريكا در نواحي ميانه دره رودخانه مي سي سي پي معروف به كانسارهاي نوع دره مي سي سي پي هستند. اين كانسارها بيشتر در رسوب هاي پالئوزوئيك و مزوزوئيك اختصاص دارند. نوع سنگ ميزبان اكثر آنها سنگ هاي آهكي است.

استانتون (1972) به همين جهت اين كانسارها را زير عنوان همراهي سنگ آهك سرب و روي مورد بررسي قرار داده است. سنگ در برگيرنده كانه ها اكثراً آهك منيزيم دار و دولوميت است. در برخي مناطق كانسار حالت لايه مانند دارد؛ غالباً سولفيدها به صورت رگه اي پر كردن فضاهاي خالي را ايجاد كرده و يا بصورت بافت برشي ديده مي شوند.

كاني هاي مشخص اين كانسارها عبارتند از: گالن، اسفالريت، باريت و فلوريت به اين ترتيب اين كانسارها نشانه جدا شدن مقادير قابل ملاحظه اي از عناصر سرب ، روي، باريم و فلوئور از بخشي از پوسته زمين و تمركز آنها در بخش ديگر است. از مشخصات اسفالريت اين كانسارها رنگ پريدگي و وجود مقدار جزئي آهن و منگنز در تركيب آن است. استانتون (1972) خاستگاه كانسارهاي نوع دره مي سي سي پي را به دو گروه تقسيم كرده است.

1- در ارتباط با مراحل رسوبگذاري:

الف ) نتيجه رسوبگذاري از آب دريا:

ب) نتيجه جدا شدن مستقيم از بخارها و گازهاي حاصل از فعاليت هاي توده هاي نفوذي زيردريايي

ج) نتيجه رسوبگذاري مواد تخريبي

د)‌حركت مواد موجود در محلول هاي درون خلل و فرج سنگ ها و رسوبگذاري آنها در شرايط مناسب

هـ) تشكيل رگه ها و جانشيني كاني در مراحل دياژنز سنگ؛

2- در ارتباط با سيال هاي وارد شده:

الف ) سيالات با خاستگاه آذرين

ب) سيالات با خاستگاه ژرف

از كانسارهاي مهم نوع دره مي سي سي پي مي توان كانسار سرب و روي سيليسياي بالايي در كشور لهستان، كانسارهاي متعدد آمريكا و تعدادي از كانسارهاي سرب و روي ايران از جمله كانسار سرب نخلك را نام برد. (4، ص 26، 27).


2-3-4-1 كانسارهاي لايه اي شكل:

كانسارهاي سرب و روي لايه اي شكل در مناطق زير شناسايي شده اند. اتحادجماهير شوروي، آسياي مركزي، در نواحي لهستان، بلغارستان، يوگسلاوي، استراليا، فرانسه، ايتاليا، اسپانيا، ايران، الجزيره، تونس، آمريكا و كانادا.

اين كانسارها از سنگهاي كربناته بسيار ضخيم تشكيل شده اند كه سن آنها پالئوزوئيك و به طور كمتر مزوزوئيك مي باشد. ساختارها و تشكيلات اين كربنات ها ده ها و صدها كيلومتر وسعت دارد و در پلاتفرم رسوبي و قديمي اپي هر سينين واقع شده است كه روي تشكيلات ژئوسينكلينال را مي پوشاند.

ماده معدني در بيشتر مواقع شبيه صفحات هماهنگ و يك ساختار عدسي شكل مي باشد كه در دو مرحله شكل گرفته است. بندرت ماده معدني داراي ساختار رگه اي و يا لوله اي مي باشد. ماده معدني داراي وسعت قابل ملاحظه اي در جهت امتداد از چند صد متر تا چند كيلومتر مي باشد، همچنين در جهت شيب نيز داراي طول 800 تا 1000 متر مي‌باشد. ضخامت آن نيز داراي رنج متغير و از 5 تا 200 متر و بطور ميانگين 10 تا 20 متر مي باشد.

ماده معدني در ساختار خود داراي عناصر سرب و روي و يا فقط سرب يا روي به طور مجزا مي باشد. كاني هاي اصلي نيز با اسفالريت، گالن و در بعضي مواقع پيريت مشخص مي گردد. كاني هاي گانگ شامل: كلسيت، دولوميت و بندرت باريت مي باشد. ماركاسيت، كالكوپيريت و بورنيت كاني هاي فرعي محسوب مي گردند. همچنين كوارتز و فلوريت كاني هاي فرعي گانگ به حساب مي آيد.

در مورد پيدايش كانسارهاي لايه اي سرب و روي ترديد و اختلاف نظر وجود دارد تعدادي از دانشمندان معتقدند كه اين كانسارها داراي منشأ اپي ژنتيك مي باشد در حاليكه گروه ديگر معتقدند كه اين كانسارها در رسوبات سن ژنتيك پيدايش و تكوين شده اند.