نفلین سینیت nepheline syenite و کاربردهای آن

نفلین سینیت (nepheline syenite) به علت ارزش فوق العاده ای که در صنعت دارد (صنایع آلومینیوم، شیشه و سرامیک پلاستیک و کائوچو، تهیه پشم و شیشه معدنی، کود شیمیایی و …) در اکثر کشورهای دنیا مورد توجه فراوان قرار گرفته است.
سنگ مزبور از یک طرف در کشورهایی که فاقد ذخایر غنی از بوکسیت هستند به عنوان منبعی مهم جهت تولید آلومینا و از طرف دیگر در کشورهایی که از لحاظ منابع بوکسیت غنی بوده و یا بوکسیت ارزان در دسترس دارند (کشورهای غربی، آمریکا، کانادا) به دلیل فراوانی مقدار آلکالی در صنایع شیشه و سرامیک کاربرد فراوان دارد.
استفاده از نفلین سینیت جهت تولید آلومینا سابقا در کشور شوروی سابق صورت می گرفت. این کشور از سال ۱۹۳۲ میلادی کار بر روی نفلین جهت تولید آلومینا را شروع نموده و در سال ۱۹۴۱اولین کارخانه تولید آلومینا به نام «ولخوف» را بر اساس ماده خام نفلین تاسیس نمود که تولید اقتصادی آن از سال ۱۹۵۱ بر اساس سالانه ۵۰ هزار تن آلومینا آغاز گردید. سپس کارخانه پیکالوا در سال ۱۹۵۹ با ظرفیت سالانه ۲۰۰ هزار تن آلومینا از نفلین را تاسیس نمود و بالاخره کارخانه آچینسک را که شاید بزرگترین کارخانه تولید آلومینا در دنیا باشد در سال ۱۹۷۰ با ظرفیت سالانه ۸۰۰ هزار تن آلومینا از نفلین تاسیس نمود. اخیراٌ نیز کارخانه ای با ظرفیت ۱/۵ میلیون تن در سال در این کشور طرح ریزی گردیده که بر اساس ماده خام نفلین می باشد. تکنولوژی تبدیل شیمیایی سنگ های نفلین دار اگر چه از تولید آلومینا از بوکسیت به روش بایر کمی پیچیده تر است ولی به علت محصولات جنبی با ارزش از قبیل سیمان پرتلند کربنات های سدیم و پتاسیم و فسفات هزینه آن در کل حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد ارزانتر خواهد بود، بطوریکه مقایسه بین سه ماده خام نفلین (کارخانه پیکالوا) بوکسیت مرغوب (کارخانه یوگوسلاو) و بوکسیت نامرغوب (کارخانه پالودار)، سود دهی و صرفه استفاده از نفلین را نشان می دهد.
بطور کلی اگر بخواهیم یک کارخانه تولید آلومینا از نفلین با ظرفیت سالانه ۱۰۰ هزار تن را تاسیس کنیم احتیاج به حدود ۴۰۰هزار تن کنسانتره نفلین و بیش از ۱/۳ میلیون تن آهک خواهیم داشت. که دراین صورت محصولات به دست آمده به صورت زیر خواهند بود:
ـ آلومینا ۱۰۰ هزار تن
ـ کربنات سدیم ۶۰تا ۷۰ هزار تن
ـ کربنات پتاسیم ۲۰ تا ۳۰ هزار تن
ـ سیمان پرتلند ۹۰۰۰۰۰ تا ۱/۵ میلیون تن
ـ سنگ فسفات ۱۵ تا ۲۵ هزار تن
با توجه به موارد فوق استفاده از نفلین در تولید آلومینا روز به روز در حال گسترش است و تکنولوژی تولید آلومینا از نفلین علاوه بر شوروی و کره شمالی در سایر کشور های دنیا نیز مورد توجه قرار گرفته است، بطوریکه کشورهای مکزیک، برزیل، امریکا و کانادا و اخیراٌ پاکستان نیز در حال بررسی استفاده از نفلین در تولید آلومینا می باشند. در کشورهای صنعتی غرب تولید آلومینا از بوکسیت بوده و آن هم در دست انحصارات بزرگ می باشد. از آنجا که استفاده از نفلین در تولید آلومینا مستلزم سرمایه گذاری مجدد در این زمینه و متوقف نمودن سرمایه گذاری های قبلی تولید آلومینا از بوکسیت است، این مسئله به هیچ وجه به سود انحصارات بزرگ نبوده و آنها سعی در حفظ روش سنتی کنونی تولید آلومینا از بوکسیت را دارند.
مطالعات اولیه ذخایر عظیمی از نفلین سینیت را در آذربایجان خاوری (نفلین سینیت بزگوش در جنوب سراب، نفلین سینیت رزگاه در شمال سراب و نفلین سینیت کلیبر در جنوب کلیبر) تایید نمود این توده های نفوذی که شدیداٌ تحت اشباع و آلکالی پتاسیک می باشند در یک امتداد خطی تقریباٌ شمالی جنوبی قرار گرفته اند . احتمالاٌ از تفریق یک ماگمای بازالتی آلکانی که از گوشته بالایی منشا گرفته حاصل شده اند و در امتداد یک زون کافتی میان قاره ای بالا آمده اند. به نظر می آید که اولین فاز بلورین در این سنگ ها لوسیت بوده که در اثر افزایش بخار آب پایداری خود را از دست داده و به نفلین و فلدسپات تبدیل شده است.
مطالعات نیمه تفصیلی بر روی توده های نفوذی بزگوش و رزگاه امکان استفاده از آنها در تولید آلومینا (توده بزگوش) و شیشه سرامیک (توده های رزگاه و بزگوش) را تایید نمود. توده نفوذی کلیبر که هم از نظر ذخیره سنگی و هم از نظر مقدار نفلین و نزدیکی به ذخیره آهک خلوص بالا چشم انداز بهتری را نشان می دهد در حال حاضر توسط کارشناسان سازمان زمین شناسی در دست بررسی است.
توده نفوذی بزگوش با گستش تقریبی حدود ۳۰ کیلومتر مربع در ۲۰ کیلومتری جنوب شهرستان سراب واقع شده است و قله کوه بزگوش با ارتفاع ۳۳۰۰ متر از سطح دریا را تشکیل می دهد. این توده نفوذی گدازه های پرفیر آندزیتی ائوسن میانی- بالایی را قطع نموده و وابسته به ماگماتیسم بعد از ائوسن (الیگوسن؟) می باشد. ترکیب کانی شناسی آن شامل اورتوز- نفلین- آلبیت- پیروکسن-آمفیبول و بیوتیت است که مقدار نفلین در آن از ۱۰ تا ۴۰ درصد سنگ متغیر است. کانی نفلین آن نیز از نظر ترکیب پتاسیک است. دارای ذخیره تقریبی حدود ۱/۲ میلیارد تن سنگ (با احتساب استخراج رو باز تا عمق ۵۰ متری) با عیار متوسط ۲۱/۵ درصد آلومینا می باشد.
مطالعات تکنولوژی که بر روی یک نمونه با عیار متوسط آن در کشور کره شمالی صورت گرفته کنسانتره ای با عیار ۲۵ درصد آلومینا و مدول M۱= ۴ و M۲= ۰.۸ را نشان می دهد، که با توجه به وجود ذخیره های با عیار بالاتر (ذخایر با عیار ۲۲ تا ۲۴ درصد Al۲O۳) در این توده نفوذی امکان وجود ذخیره های مناسب برای تولید آلومینا در آن بسیار محتمل است. از آنجا که در آزمایشات تغلیظ مقدار آهن موجود در آن به کمتر از ۰/۱ درصد کاهش یافته است. این توده نفوذی می تواند هم در تولید آلومینا و هم در صنایع شیشه و سرامیک کاربرد داشته باشد. موقعیت ارتباطی آن بسیار مناسب و از نظر وجود منابع آب جهت احداث کارخانه در موقعیت بسیار خوبی است ولی پراکندگی ذخایر عیار بالای آن و وجود دایکهای میکروگرانیتی و نیز در دسترس نبودن ذخایر آهکی با خلوص بالا در فاصله های نزدیک کاربرد آن را به عنوان ماده خام تولید آلومینا با مشکلات جدی مواجه می سازد. تنها وجود نفلین سینیت امکان تولید آلومینا را میسر نمی سازد بلکه همجواری آن با ذخایر آهک مطلوب می تواند ایجاد چنین واحدی را اقتصادی نماید (چون برای استحصال یک تن کنسانتره نفلین حدود ۴ تن آهک با خلوص بالا مورد نیاز است و از آنجا که مقدار آهک مصرفی نزدیک به ۴ برابر نفلین می باشد بهتر است که کارخانه تولید آلومینا مجاور ذخیره آهکی باشد تا مخارج حمل به حداقل برسد)، زیرا حمل سنگ نفلین تا محل ذخایر آهک و بالعکس وقتی میسر است که این نقل و انتقالات در مسافت نزدیک صورت پذیرد، به خصوص که شبکه ارتباطی راه آهن درکشور ما چندان گسترده نیست تا حمل و نقل را تسهیل نماید. لذا در ایجاد این طرح لازم است علاوه بر تولید آلومینا، به تولیدات جنبی به خصوص سیمان که رقم آن بسیار زیاد است توجه خاصی مبذول داشت بطوریکه بتوان از تولیدات آن در محدوده معینی از واحد تولیدی استفاده نمود.
توده نفوذی رزگاه با گسترش تقریبی حدود ۱۰ کیلومتر مربع و با ارتفاع کم (حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ متر از سطح توپوگرافی مجاور) در فاصله ۳۵ کیلومتری شمال باختری شهرستان سراب و در مجاور دهکده رزگاه واقع است.کنتاکت آن با سنگ های قدیمی تر مشخص نیست و توسط رسوبات آبرفتی دوران چهارم احاطه شده است. این توده نفوذی که از نظر ترکیب کانی شناسی پودولوسیت سینیت می باشد شامل فنوکریست های درشت مکعبی پودولوسیت (بصورت مجموعه بلورهای اورتوز- نفلین- آلبیت- آنالیسم) در یک زمینه بلورین مکعب از اورتوز- پیروکسن- پلاژیو کلاز- آمفیبول و کمی نفلین است. این توده نفوذی دارای ذخیره تقریبی حدود ۳۵۰ میلیون تن سنگ با عیار متوسط ۲۰ درصد آلومینا و ۱۳/۵ درصد K۲O+ Na۲O می باشد. مطالعه تکنولوژی که بر روی یک نمونه با عیار بالای آن (عیار ۲۰/۵ درصد Al۲O۳) در کشور کره شمالی انجام پذیرفته کنسانتره ای با عیار ۲۳% آلومینا و مدول M۱= ۴.۲۰ و M۲= ۰.۷ را نشان می دهد که با توجه به استانداردهای موجود چشم انداز جالبی را به عنوان ماده خام تولید آلومینا نشان نمی دهد. ولی آزمایشات تکنولوژی بر روی یک نمونه از آن در کشور چکسلواکی استفاده از آن را به عنوان ماده خام در صنایع سرامیک مورد تایید قرار می دهد. موقعیت ارتباطی بسیار مناسب و ترکیب تقریباٌ یکنواخت و بالا بودن مقدار آلکالی (به خصوص K۲O که به بیش از ۱۰ درصد سنگ نیز می رسد) از مزایای عمده آن می باشد ولی پایین بودن مقدار نفلین (حداکثر مقدار نفلین آن از ۲۰ درصد سنگ متجاوز نیست) و در دسترس نبودن ذخیره آهکی مناسب در فاصله نزدیک استفاده از آن را به عنوان ماده خام تولید آلومینا نا ممکن می سازد اگر چه به عنوان ماده خام صنایع سرامیک چشم انداز روشنی را نشان می دهد.
توده نفوذی کلیبر با وسعت حدود ۷۰ کیلومتر مربع بزرگترین توده سینیتی فلدسپاتوئید دار در آذربایجان و یا شاید ایران است. این توده به شکل یک بیضی به قطر بزرگ حدود ۱۲ کیلومتر و قطر کوچک حدود ۷ کیلومتر در فاصله ۱/۵ کیلومتری جنوب کلیبر واقع شده و قله کوه مهرام داغ با ارتفاع ۲۷۶۰ متر از سطح دریا را تشکیل می دهد این توده نفوذی سنگ های رسوبی و آتشفشانی کرتاسه بالا را قطع نموده و آنها را تا فاصله یک کیلومتری اطراف خود دگرگون نموده است. از نظر ترکیب کانی شناسی به دو بخش عمده قابل تقسیم است که یکی بخش مرکزی با ترکیب سینیتی درشت بلور خاکستری رنگ با بلورهای اورتوز- نفلین- پلاژیوکلاز- بیوتیت- پیروکسن و آمفیبول می باشد که بلورهای صورتی رنگ نفلین در بخش های پگماتیتی آن به درشتی تا ۴ سانتیمتر نیز می رسند. دیگری یک بخش گابروئی تیره رنگ در حاشیبه جنوبی آن می باشد که به صورت نواری بطول ۱۰ کیلومتر و عرض ۱ کیلومتر سرتاسر حاشیه جنوبی آن را تشکیل می دهد. این بخش گابروئی که ترکیب ایژولیتی دارد حاوی بلورهای پیروکسن،آمفیبول، نفلین و پلاژیو کلاز می باشد. این توده نفوذی دارای ذخیره بالایی از سنگ با عیار ۲۲ تا ۲۴ درصد آلومینا و عیار ۱۳ تا ۱۴ درصد مجموع K۲O+ Na۲O می باشد. مطالعات نیمه تفصیلی ۴ منطقه با عیار بالای نفلین را در آن مشخص نموده که به ترتیب زیر می باشند:
۱) محدوده ای با وسعت حدود ۱ کیلومتر مربع در بخش حاشیه گابرویی در جنوب خاوری توده نفوذی (نزدیک دهکده پیام) با ذخیره حدود ۲۰۰ میلیون تن سنگ با عیار ۲۱ تا ۲۴ درصد آلومینا. این بخش تا اندازه ای شبیه توده نفوذی کیاشا لیتر شوروی است که هم اکنون به عنوان یکی از بهترین ذخایر این کشور بهره برداری می شود.
۲) محدوده ای به وسعت ۰/۵ کیلومتر مربع در بخش مرکزی توده (جنوب دهکده گلدروق) که عمدتاٌ نفلین فلدسپاتی است و مقدار نفلین در آن از ۴۰ درصد سنگ نیز متجاوز است. ذخیره آن حدود ۵۰ میلیون تن سنگ با عیار متوسط ۲۲/۵ درصد آلومینا می باشد. این بخش کاملاٌ شبیه سنگ های یوویتی در کشور شوروی است و می تواند بصورت مخلوط با بخش گابروئی مورد استفاده قرار گیرد.
۳) محدوده ای به وسعت حدود ۰/۵ کیلومتر مربع در مجاور دهکده کلالکه در حاشیه خاوری توده که دارای حدود ۵۰ میلیون تن سنگ با عیار متوسط ۲۱/۵ درصد آلومینا می باشد.
۴) محدوده ای به وسعت حدود ۲ کیلومتر مربع در بخش شمالی توده نفوذی در مجاور دهکده زوایه که دارای حدود ۳۰۰ میلیون تن ذخیره سنگی با عیار متوسط ۲۱/۵ درصد آلومینا می باشد.
این توده نفوذی دارای ذخیره سنگی بسیار بالا، عیار نسبتاٌ بالای نفلین و موقعیت ارتباطی خیلی خوب می باشد. ضمناٌ ذخیره بخش گابروئی به علت وجود کانی های تیره فراوان در جدایش مغناطیسی کنسانتره قابل قبولی را به دست خواهد داد. نزدیکی به یک ذخیره آهکی بسیار مناسب با ذخیره نزدیک به ۷۰۰ میلیون تن آهک با خلوص بالا (۵۵/۶ درصد CaO) که در فاصله حدود ۳۵ کیلومتری شمال توده نفوذی در کناره رودخانه ارس واقع شده است نیز اهمیت این توده نفوذی را به عنوان ماده خام تولید آلومینا دو چندان نموده و آن را نسبت به دو توده رزگاه و بزگوش ارجح تر مینماید. از آنجا که کارخانه استحصال آلومینا باید در مجاور ذخیره آهکی باشد و آهک های مورد نظر نیز در کناره ارس واقع گردیده اند موقعیت کارخانه تولید آلومینا در این منطقه از نظر منابع و نزدیکی به راه آهن جلفا تبریز (فاصله ذخیره آهک تا جلفا حدود ۱۰۰ کیلومتر است که طرح راه آهن جلفا مغان نیز از مجاور آن می گذرد) بسیار مناسب به نظر می رسد.