پروژه کارآفرینی بهره برداری از معدن سولفات سدیم

فصل اول

کلیات

1- 1 مقدمه :

سولفات سدیم So4Na2 با توجه به دگرسانی سنگ ها و فرآیند شیمیایی تشکیل شده و معمولاً در فصل بهار و در اثر بارندگی های مداوم، سولفات سدیم آبدار ته نشین شده و آنگاه با تبخیر آب موجود در خاک، سولفات سدیم به صورت دانه های سفید رنگ در عمق 10 الی 20 سانتی متری زمین و خاک ذخیره می شود و جهت استخراج آن معمولاً به آرامی توسط بیل و به صورت دستی، خاک سطح ماده معدنی جمع آوری و یا دپو می شود. به طوری که خاک با ماده معدنی مخلوط نشده و جدا سازی صورت گیرد. سپس توسط تراکتور دستی و تراکتور بیل دار مواد معدنی استخراج شده یعنی جمع آوری و دپو می شود. سولفات سدیم دپو شده توسط کامیون و یا تریلی تراکتور به محل فرآوری مواد و یا کارخانه حمل ی شود.

معمولاً سولفات سدیم جدا شده در محل از طریق حوضچه های مخصوص به عیار بالاتر تبدیل شده و سپس جهت تقلیظ نهایی به کارخانه حمل می شود. بزرگترین کارخانه فرآوری سولفات سدیم در استان اصفهان، شهرستان گرمسار واقع شده است. مصرف عمده سولفات سدیم در تولید پودر رختشویی و سایر صنایع می باشد.

1 – 2 نام کامل طرح و محل اجرای آن :

بهره برداری از معدن سولفات سدیم

محل اجرا :

1 – 3 – مشخصات متقاضیان :

1 – 4 – دلایل انتخاب طرح :

توجه به خودکفایی این صنعت و همجنین نیاز بازار داخلی به تولید این محصول با توجه به این که بهره برداری از معدن سولفات سدیم می تواند به رشد و شکوفایی اقتصادی کشور کمکی هر چند کوچک نماید و با در نظر گرفتن علاقه خود به فعالیت های صنعتی و معدنی این طرح را برای اجرا انتخاب کرده ام.

1 – 5 میزان مفید بودن طرح برای جامعه :

این طرح از جهات گوناگون برای جامعه مفید است ، شکوفایی اقتصادی و خودکفایی در تولید یکی از محصولات ، سوددهی و بهبود وضعیت اقتصادی ، اشتغالزایی ، استفاده از نیروی انسانی متخصص در پرورش کالای داخلی و بهره گیری از سرمایه ها و داشته های انسانی در بالندگی کشور .

1 – 6  - وضعیت و میزان اشتغالزایی :

تعداد اشتغالزایی این طرح 11 نفر میباشد .

تاریخچه و سابقه مختصر طرح :

سدیم ، یک عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن Na و عدد اتمی آن 11 می‌باشد. سدیم ، یک فلز واکنش دهنده نرم و مومی‌شکل است که به گروه فلزات قلیایی که از نظر ترکیبات طبیعی فراوان هستند (خصوصا و هالیدها) تعلق دارد. این عنصر بسیار واکنش دهنده است و با شعله زرد رنگی می‌سوزد. در هوا ، اکسید می‌شود و به‌شدت با آب واکنش می‌دهد. از این رو باید همیشه در زیر نفت یا روغن نگهداری شود.

مدت زمان زیادی است که سدیم (soda) بصورت ترکیبی شناخته شده است. این عنصر در سال 1807 توسط "Sir Humphry Davy" از طریق عمل الکترولیز هیدروکسید سدیم جدا شد. در اروپای قرون وسطی ، ترکیبی از سدیم با نام لاتین Sodanum برای تسکین سردرد استفاده می‌شد. نماد جدید سدیم Na از لاتین جدید Natrium که در زبان یونانی که نوعی نمک طبیعی است می آید گرفته شده است.

سدیم در ستارگان فراوان است و این فراوانی در خطوط طیفی D در نور ستارگان مشهودتر می‌باشد. سدیم حدودا 2.6% از پوسته زمین را به خود اختصاص داده است که چهارمین عنصر از نظر فراوانی در پوسته زمین و فروانترین فلز قلیایی می‌باشد. این عنصر هم‌اکنون به‌صورت اقتصادی از عمل الکترولیز کلرید سدیم تولید می‌شود. این روش ارزان‌تر از روش الکترولیز هیدرواکسید سدیم است. قیمت هر پوند سدیم فلزی حدودا 15 تا 20 سنت (در سال 1997) می‌باشد. ولی هر پوند سدیم ACS آزمایشگاهی ، حدودا 35 دلار قیمت دارد که از نظر حجمی ارزان‌ترین فلز است.

سدیم مانند دیگر فلزات قلیایی ، نرم ، سبک وزن ، سفید مایل به نقره‌ای و واکنش دهنده است و از این جهت هرگز به‌صورت آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود. سدیم در آب غوطه‌ور شده ، آن را تجزیه کرده ، هیدروژن آزاد می‌کند و هیدرواکسید می‌سازد. سدیم در آب فورا آتش می‌گیرد، ولی در هوای معمولی در دمای زیر 388 کلوین آتش نمی‌گیرد.

کاربردها

سدیم در حالت فلزی ، عنصر لازم برای ساختن استر ها و ترکیبات آلی می‌باشد.

این عنصر قلیایی بوجود آورنده کلرید سدیم NaCl است که برای زندگی حیاتی است نیز می‌باشد.

استفاده در برخی از آلیاژها برای بهبودی ساختارشان

استفاده در ساخت صابون و ترکیبش با اسیدهای چرب

NaK ، آلیاژسدیم و پتاسیم ، یک ماده مهم منتقل کننده حرارت است.

ترکیبات

نمک طعام یا کلرید سدیم ، معمول‌ترین ترکیب سدیم است. اما سدیم در کانی‌های بسیار دیگری از قبیل آمفیبول ، کریولیت ، هالیت ، soda niter ، زئولیت و ... بوجود می‌آید. ترکیبات سدیم برای صنایع شمیایی شیشه‌سازی فلزی ساخت کاغذ صنعت نفت ، ساخت صابون و نساجی کاربرد دارد. صابون معمولا یک نمک سدیم از اسیدهای چرب است.

ترکیبات سدیم که برای صنایع گوناگون بسیار مهمند، عبارتند از: (NaCl , soda ash (Na2CO3) , baking soda NaHCO3) , caustic soda (NaOH) , Chile saltpeter (NaNO3), di- and tri-sodium phosphates , sodium thiosulfate (hypo , Na2S2O3 * 5H2O) , and borax (Na2B4O7 * 10H2O).

ایزوتوپها

برای این عنصر 13 ایزوتوپ شناسایی شده است که تنها ایزوتوپ پایدار آن Na-23 می‌باشد. سدیم همچنین دو ایزوتوپ رادیو اکتیو نیز دارد که عبارتند از: Na22 با نیم عمر 2.605 سال و Na24 با نیمه عمر 15 ساعت.

سولفات

ساختار و پیوند یون سولفات

مدل فضاپرکن یون سولفات

در شیمی معدنی سولفات به گروهی از ترکیبات یونی از گوگرد گفته می‌شود ریشه نام آن در انگلیسی بریتانیایی است که به معنی نمک(salt)اسید سولفوریک است.

خواص شیمیایی

سولفات‌ها آنیون هستند و بنیان SO42−دارند و جرم اتمی این بنیان 96.06 daltons;این بدین معنی است که هر بنیان از چهار اتم گوگرد و یک اتم اکسیژن تشکیل شده که در مجموع دو الکترون کم دارند.

انواع روشها و تکنیکهای حفاری

حفاری شوئیدنی (Wash boring)

این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ، حفاری اکتشافی برای بررسیهای اولیه ، حفر گمانه برای برخی آزمونهای برجا از جمله آزمایش SPT بکار می‌رود.

روش حفاری :

بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لوله تزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.

مزایا :

نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برای وسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.

محدودیتها :

اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ در خاک مقاوم مشکل و در سنگ غیر ممکن است. خارج کردن گراول از لوله جدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکل است.

مته دورانی (Ratary drill)

این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهد و هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برای زهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد.

روش حفاری :

پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قرار دارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.

مزایا :

روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.

محدودیتها :

جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است و محتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.

اوگر مارپیچی ممتد

این دستگاه سوراخهایی به قطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولا در خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.

روش حفاری :

حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.

مزایا :

روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ، اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.

محدودیتها :

پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یا بدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدود می‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.

اوگر میان تهی

این دستگاه سوراخهایی با قطر کم تا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.

روش حفاری :

روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوف به داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.

مزایا :

روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیاد مشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثر مته اوگر در خاک بوجود آید.

اوگرهای با قطر زیاد

این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10 سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگی که گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش حفاری :

با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانه حفر می‌شود.

مزایا :

روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک را امکانپذیر می‌سازد.