ویژگي ها و نوع مصرف و نحوه اکتشاف و استخراج پتاس

ویژگي ها و نوع مصرف و نحوه اکتشاف و استخراج پتاس

مطالب اجمالی در مورد پتاس که فهرستی از مطالب آنرا در زیر می بینید با کلیک بر روی لینک ادامه مطلب در پایان فهرست بخوانید :

فهرست مطالب :

تاريخچه  

شرايط تشكيل و ژنز پتاس

کاني هاي پتاس  

انواع كانسارهاي پتاس

زمين شناسي و پراكندگي پتاس در ايران

کاربرد های پتاس

روش‌هاي اكتشاف ، استخراج و فرآوري پتاس

مطالعات اكتشافي

روش‌هاي عمده استخراج پتاس

روشهاي متداول فرآوري پتاس

ناخالصيهاي پتاس و ضرورت فرآوري آن

تاریخچه:

پتاسيم در سال 1807 توسط Sir Humphry Davy از انگلستان كشف شد كه از پتاس خورنده (KOH) حاصل شده است. اين فلز آلكالي (قليايي) اولين فلزي بود كه به وسيله الكتروليز تجزيه شد.اولين کاربردهاي پتاس در صنايع صابون, شيشه گري, رنگ, فرآوري مواد غذايي و ساخت باروت بوده است.تا قبل از قرن هيجدهم پتاس از خاکستر چوب (ash) بدست مي آمد. پس از شستشوي نمک از خاکستر, پتاس از طريق تبخير محلول در يک ديگ (pot) استحصال مي شد. جلبک هاي دريايي يکي ديگر از منابع تامين پتاس بوده است و تا سال 1860 آمريکا با کاربرد اين روش يکي از بزرگترين توليدکنندگان بود.در سال 1840 يک دانشمند آلماني نقش پتاس را در رشد گياهان کشف کرد و بنابراين تقاضا براي پتاس افزايش يافت. امروزه تقريبا تمام پتاس جهان از ذخاير تبخيري همراه نمک استخراج مي شود که در اثر تبخير در اقيانوس ها, درياها و درياچه هاي قديمی تشکيل شده اند. اين ذخاير چينه بندي شده چندين متر ضخامت و صدها کيلومتر مربع وسعت دارند و معمولا زمين شناسي به علت چين خوردگي و گسلش پيچيده است و دانش زمين شناسي ساختماني نقش موثري در توسعه معدنکاري دارد. پتاس از شورابه هاي دريا ها, درياچه ها و صحراها نيز استخراج مي شود.اولين ذخيره پتاس در سال 1857 در آلمان هنگام حفاري شفت در يک معدن نمک اکتشاف شد. اولين ذخاير فرانسه در اوايل سال هاي 1900 با حفاري هاي نفتي اکتشاف شد و اين دو کشور تا آغاز جنگ جهاني دوم بيشتر نياز دنيا را تأمين مي کردند.

اولين بار چيني ها از پتاس (شوره يا نيترات پتاسيم) براي تهيه باروت استفاده كردند. اولين ذخيره سنگي پتاس در سال 1839 ميلادي، در ضمن حفاري براي اكتشاف نمك، در استاس فورت آلمان به طور تصادفي كشف شد. تا آن زمان تأمين پتاس از منابع سنگي ناشناخته بود. حفاري در ابتدا به منظور دستيابي به ذخاير نمك كشف شده علاوه بر سديم داراي پتاسيم و منيزيم نيز بود. در 1859 با استفاده از فرآيند خالص سازي براي جدا كردن كلريدهاي سديم و منيزيم از نمك كشف شده (كارناليت). پتاس معدني قابل استفاده شد و براي اولين بار به عنوان كود براي حاصلخيزي محصولات كشاورزي مثل پنبه و سبزيجات مورد استفاده قرار گرفت. به غير از منابع سنگي پتاس، از تبخير آب درياچه هاي شور نيز پتاس قابل استحصال است و درواقع اصلي ترين و بهترين منابع پتاس در ذخاير لايه اي از نمك زير زميني است كه داراي درجه خلوص بالا، تناژ زياد كانسنگ و هزينه معدنكاري كمتر و اقتصادي تر است. به علت حلاليت زياد كانيهاي پتاسيم، پتاس، موجود در ذخاير نمكي بهترين نوع براي كودهاي است.

در سال 1870 ميلادي تهيه پتاس ازمنابع خاكستر جلبكها و خزه هاي دريايي آغاز شد و تا اوايل قرن نوزدهم ميلادي تهيه پتاس ازمنابع خاكستر جلبكها و خزه هاي دريايي آغاز شد و تا اوايل قرن نوزدهم ميلادي ميزان توليد آن به حدود 20 هزار تن در سال رسيد ولي از 1930 اين روش رو به ركود گذاشت به طوري كه اكثر كارگاه هاي آن تعطيل شد. كربنات پتاسيم اولين كاني صنعتي تهيه شده درامريكا بود و موجب پيشرفت صنايع شيميايي در اوايل قرن نوزدهم شد. كاربردهاي اوليه پتاس در صنايع ساخت شيشه و صابون، رنگرزي، تهيه باروت از شوره و … بوده است.

شرايط تشكيل وژنز پتاس

پتاسيم در كاني هايي مانند كارناليت، پلي هاليت و سيلويت و Langbeinite و در رسوبات و لايه هاي دريايي و درياچه اي قديمي يافت مي شوند. علاوه بر كانيهاي فوق، ديگر سولفات ها و كلريدهاي پتاسيم و منيزيم نيز وجود دارند كه ارزش اقتصادي ندارند و وجود آنها بيشتر به عنوان كاني مزاحم محسوب مي شود. اين كانيها، ذخيره گسترده اي را در اين محيط ها تشكيل مي دهند و پتاسيم و نمك هاي آن كه از نظر اقتصادي حائز اهميت هستند، استخراج مي شوند. منشأ اصلي پتاسيم، پتاس است که در سنگ هاي رسوبي، آذرين و دگرگوني و به صورت محلول در آب درياها و شورابه ها موجود است و بزرگترين منبع تأمين کننده آن، نهشته هاي رسوبي و تبخيري مي باشند كه از معادني چون كاليفرنيا، آلمان و نيو مكزيكو و... استخراج مي شوند. از منابع ديگر پتاسيم، اقيانوس ها هستند كه در حال حاضر مقدار حجم آب دريا در مقايسه با سديم نسبتاً كم است.كانسارهاي تبخيري پتاسيم دار در حوضه هاي درون قاره اي زير تشكيل مي شوند:

الف) حوضه هاي درون قاره اي نوع خشكي زايي كه بيشتر به دوران اول محدود مي شوند.
ب) حوضه هاي درون قاره اي حاصل از ريفتهاي درون قاره اي. رسوبات تبخيري در مراحل اوليه بازشدگي ريفت بر جاي گذاشته شده اند. اين حوضه ها در دوران دوم و سوم زياد توسعه داشته اند.. بسياري از نواحي دنيا توسط رسوبات تبخيري پوشيده شده است و حوضه تشكيل اين رسوبات را مي وان به دو گروه عمده تقسيم كرد:

الف – حوضه هاي كراتوني كه در اثر حركات خشكي زايي وسيع بوجود آمده اند كه عموما مربوط به دوران پالئوزوئيك هستند مانند حوضه خليج قره بغاز

ب – حوضه هاي گرابني كه معمولاً به سيستم هاي كشش حاشيه قاره اي مربوط است كه در ترياس يابعد از آن بوجود آمده اند مانند فرو افتادگي سرژيپه برزيل حوضه هاي تبخيري را از نظر وسعت به سه دسته تقسيم كرده اند كه نوع رسوب آنها به عوامل مختلفي از جمله عوامل محيطي، مورفولوژيكي و ژئوشيميايي بستگي دارد.

1) حوضه هاي تبخيري بزرگ: خود به دو دسته تقسيم مي شوند:

الف – رسوبات تبخيري دريايي كه در لاگون ها و خليج هاي مناطق حاره مرتبط با محيط درياي آزاد تشكيل مي‌شود.

ب – رسوبات تبخيري كه در اثر فرسايش و انحلال دوباره مواد تبخيري درياي قبلي به وجود مي آيند.

2) حوضه هاي تبخيري متوسط: اين حوضه ها تحت عنوان محيط هاي خشكي و يا غير دريايي معروفند. اين رسوبات در حوضه هاي بسته اي كه آبريز منطقه اي هستند بوجود مي‌آيد و تركيب آبهاي ورودي بستگي به تركيب سنگهايي دارد كه درآن مناطق آب زهكشي شده است. حوضه هاي تبخيري متوسط شامل محيطهاي درياچه اي زير استوايي، محيطهاي درياچه اي قطبي، محيط سبخاها و محيط هاي آبهاي زير زميني هستند.

الف – محيط هاي درياچه اي زير استوايي

ب – محيط هاي درياچه هاي قطبي

ج – محيطهاي سبخاها

د – محيط آبهاي زير زميني

3) رسوابت تبخيري كوچك: اين گونه از رسوبات ارزش اقتصادي ندارند و شامل خطرات طبيعي، خلل و فرج و شكستگي سنگها هسند كه املاح درآنها رسوب مي‌كند.

مدلهاي متفاوتي براي تشكيل تبخيريها درنظر گرفته شده است. مهمترين آنها عبارتند از : مدل Reflux براي حوضه هاي كه از طريق تنگه يا مجرايي با درياي آزاد مرتبط هستند، مدل چشم گاوي براي حوضه هايي از طريق تنگه يا مجرايي با درياي آزاد مرتبط هستند، مدل چشم گاوي براي حوضه هاي بسته و مدل فرو نشست براي مناطقي مانند دشت كوير كه رسوبات تبخيري آن ضخامت بسيار بالايي دارند.

» مدل Reflux اولين بار توسط اوسينوس در سال 1888 ارائه شد. نحوه تشكيل رسوبات بدين صورت است كه ابتدا در دهانه حوضه (جايي كه با دريا ارتباط دارد) سد يا مانع نفوذ پذير تشكيل مي‌شود. ارتباط حوضه را با دريا محدود مي‌كند. در اين صورت سرعت تبخير بيشتر شده و وزن مخصوص آبهاي سطحي با افزايش شوري بالا رفته و آب سنگين تر به سمت كف حوضه جريان مي يابد و آبهاي سبكتر(با املاح كمتر) به طرق سطح آب و دهانه حوضه بالا مي‌آيند بدين ترتيب يك جريان چرخشي در حوضه ايجاد مي‌شود.

» نمكهاي با حلاليت كمتر (كربناتها و سولفاتها) در نزديك حوضه سنگهاي محلول تر (كلرورها) در قسمت هاي عميق تر ايجاد مي شوند ( Industial Mineral and Roks، 1994 )

» توزيع رخساره هاي رسوبي در حوضه هاي بسته توسط مدل چشم گاوي تشريح مي‌شود. در حوضه هاي بسته به غير از نزولات حوي، آب وارد حوضه نمي شود و در نتيجه وزن مخصوص آب در همه جاي حوضه يكسان است و رسوبات به صورت متقارن تشكيل مي‌شود. در اثر تبخير ابتدا رسوبات كربناته كه حلاليت كمتري دارند در كناره هاي حوضه تشكيل مي‌شود. در مناطق عميق تر به ترتيب سولفاتها و كلرورها رسوب ميكنند. با اينكه گاهي سيلويت با عيار بالا در كناره ها ديده مي‌شود ولي معمولاً پتاس در بخش مركزي و عميقتر حوضه تشكيل ميشود.

» مدل فرو نشست : باتوجه به اينكه 5/3 درصد از آب دريا را موادجامد تشكيل مي‌دهند، اما ازتبخير ستوني ازآب به ضخامت 100 متر تنها 2 متر رسوبات تبخيري بوجود مي آيد و پس به عنوان مثال براي تشكيل رسوبات تبخيري دشت كوير ايران كه ضخامتي بيش از 6000 متر دارد بايد عمق حوضه رسوبي هزاران متر باشد كه چنين امري بعيد است لذا پديده ديگري را بايد درنظر گرفت و آن نسبت است. چنانچه نشست حوضه تبخيري محدود و آهتسه باشد، ‌توازن در جريان هاي ورودي و خروجي آب ايجاد شده و شوري محيط تقريبا ثابت مي ماند و تنها يك رسوب تبخيري خاص مانند گچ يا نمك با ضخامت بيش از حد معمول تشكيل مي‌شود.

کاني هاي پتاس

كانيهاي اصلي و مهم پتاس در زير مشخص شده است:

سيلويت ( Sylvite) و كارناليت ( Carnallite)و كائينيت ( Kainite ) ولانگ بينيت ( Langbeinite )وپلي هاليت ( Polyhalite) وSchoenite (picromerite) و Alunite و نيترات پتاسيم و آركانيت و گلاسريت

انواع كانسارهاي پتاس :

به طور كلي كانسارهاي پتاس در مناطق زير ديده مي‌شود:

» ذخاير نمك سنگي قديمي

» نمكهاي جامد حوضه هاي نمكي معاصر

» شورابه هاي طبيعي حوضه ها و كفه هاي نمكي معاصر

» شورابه هاي زير زميني

كانسارهاي پتاسيم دار فانروزوئيك را به دو گروه مشخص تقسيم مي‌كنند:

( 1994، Industrial Minerals and Rocks )

الف - كانسارهاي غني از سولفات منيزيم شامل پلي هاليت، هگزاهيدريت، كايرزيت، كارناليت كائينيت، اپسوميت و بيشوفيت هستند. اين كانسارها تنها در دوره هاي پرمين، ميوسن و كواترنري به وجود آمده اند.

ب - كانسارهاي فقير از سولفات منيزيم شامل هاليت، كارناليت و سيلويت هستند. اين كانسار داراي گسترش بيشتري در سطح جهان هستند و در زمان مشخص به وجود نيامده اند. از نظر اقتصادي اين كانسار اهميت بيشتري دارند.

زمين شناسي و پراكندگي كانه در ايران

در ايران تاکنون 7 حوضه تبخيري گزارش شده است که عبارتند از:

1) انديس نمکي ماهان ، 2) سري نمکي ژوراسيک بالايي ، 3) سري نمکي ائوسن

4) سري نمکي ائوسن – اليگوسن ، 5) سري نمکي ميوسن _پليوسن

6) سري نمکي هرمز ، 7) درياچه اروميه

شازن در سال 1966 درگزارش خود علاوه بر انديس ماهان به 6 سري تبخيري در ايران اشاره مي‌كند كه از قديم به جديد عبارتند از :

1) سري نمكي هرمز

2) سري نمكي ژوراسيك بالايي

3) سري نمكي ائوسن

4) سري نمكي ائوسن – ائوسن

5) سري نمكي ميوسن

6) سري نمكي پليوسن

کاربرد های پتاس :

پتاس در صنايع مختلفي استفاده مي‌شود. اما مهمترين كاربرد آن به عنوان كود شيميايي در صنايع كشاورزي است. ساير مصارف آن در صنايع غير كشاورزي مانند توليد صابونت و شوينده ها، رنگ هاي شيميايي و داروها، صنايع شيشه و سراميك، صنايع غذايي، تهيه گل حفاري و … هستند كه حجم بسيار كمي از توليد پتاس، در اين صنايع مصرف مي‌شود. تعداد زيادي از نمك هاي پتاسيم بسيار مهم هستند و شامل برميد، كربنات، كلرات، كلريد، كرومات، سينيد، دي كرومات، هيدروكسيد، يديد، نيترات و سولفات پتاسيم مي باشند.

روش‌هاي اكتشاف ، استخراج و فرآوري پتاس :

مطالعات اكتشافي

پتاس از سريهاي نمكي تبخيري و شورابه ها استحصال مي‌شود و به دليل گسترش نهشته هاي تبخيري در ايران مي تواند مورد توجه قرار گيرد. بر اساس نتايج حاصل از بررسي ذخاير كشف شده حدود 98 درصد ذخاير پتاس سنگي در نهشته هاي تبخيري پالئوزوئيك قرار داشته و حدود 2 درصد در بقيه ادوار شناسايي شده اند. به علت پيچيدگيهاي موجود درذخاير تبخيري و انحلال رسوبگذاري مجدد پس از تشكيل استفاده از پارامترهاي اكتشافي مجدد مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

تعيين مناطق پتانسيل دار : در ايران نهشته هاي تبخيري سري هرمز، شورابه هاي كفه هاي نمكي، پلاياها، درياچه هاي لب شور و گنبدهاي نمكي به عنوان منطق داراي پتانسيل محسوب مي‌شوند. با در نظر گرفتن توزيع جغرافيايي سازندهاي تبخيري در ايران مي‌توان چهار حوضه عمده را براي پتاس سنگي مورد توجه قرار دارد.

•گرمسار – قم – سمنان

•خراسان
•آذربايجان – همدان

•گنبدهاي نمكي زاگرس

علاوه بر آن حدود 70 پلايا در ايران شناسايي شده كه مي توانند به عنوان پتانسيل هاي اكتشافي مطرح باشند.

تعيين اولويت مناطق اكتشافي : با توجه به اطلاعات ناچيز علمي و مستند در مورد تواليهاي تبخيري ايران و عدم بررسي ويژگي هاي رسوب شناسي، محيط رسوبي و اقليمي كويرها و نواحي خشك كشور و گسترش توالي هاي تبخيري و نواحي خشك مستعد نظير پلاياها، ارائه اولويت هاي اكتشافي كمي مشكل است. اما به طور كلي مي‌توان گنبد هاي نمكي و سريهاي تبخيري ميوسن را در ايران به عنوان اولويت اكتشاف پتاس سنگي و كوير بزرگ را براي استحصال پتاس به روش خورشيدي معرفي كرد.

برآورد هزينه اكتشاف و حجم عمليات براي يك ذخيره پتاس :

مرحله اول: شناسايي (محدوده مورد مطالعه 000/60 كيلومتر مربع 4 برگ نقشه ( 25000/1 )

شرح خدمات:

1) بررسي اطلاعات موجود و مدلسازي اوليه با استفاده از تئوريهاي اكتشافي

2) مطالعات دفتري شامل بررسي نقشه هاي زمين شناسي، توپوگرافي، پراكندگي معادن، بررسي نتايج حفاريهاي نفتي و لوگهاي ژئوفيزيك (عموما گاما) آنها و نتايج مطالعات دور سنجي

3) بازديد صحرايي مقدماتي از نواحي مستعد معدني

4) پردازش و تلفيق داده ها به كمك نرم افزارها و تلفيق آن در سيستم GIS

5) گزارش عملياتي شامل تعيين مناطق داراي پتانسيل و اولويت بندي آنها

6 ) ارائه برنامه پي جويي

مرحله دوم؛ پي جويي (محدوده مورد مطالعه 000/100 كيلومتر مربع (4 برگ نقشه100000/1 )

شرح خدمات

1) ارزيابي مطالعات قبلي

2) تهيه نقشه هاي زمين شناسي و توپو گرافي (مقياس 000،100/1(

3) پردازش داده و انتخاب اهداف (Targets)

4) نمونه برداري از شورابه ها (300 نمونه)

5) نمونه برداري سنگي از حفريات، سينه كارهاي معادن نمك روباز و زيرزميني (150 نمونه(

6) كاني شناسي و تجزيه شيميايي (500 نمونه(

7 )گزارش عملياتي

8 ) ارائه برنامه اكتشاف

 

مرحله سوم: اكتشاف مقدماتي (محدوده مورد مطالعه 100 كيلومتر مربع(

شرح خدمات

1) ارزيابي مطالعات قبلي

2) تعيين و تأمين امكانات زير بنايي مورد نياز

3) تهيه نقشه ها (مقياس 000،50/1 و 000،2/1(

4) طراحي شبكه حفاري

5) اجراي حفاري اكتشافي (800 متر) استفاده از مواد شيميايي مناسب در گل حفاري به منظور جلوگيري از انحلال در صورت انجام حفاري مكانيزه )

6) برداشت حفاريها و نمونه برداري

7) آزمايشهاي كاني شناسي صنعتي (100 نمونه) و تجزيه شيمايي (300 نمونه)

8) برآورد ذخيره

9) مطالعات فرآوري

10) گزارش عملياتي

11) ارائه طرح مقدماتي استخراج

12) برنامه اكتشاف

 

مرحله چهارم: اكتشاف تفضيلي (محدوده مورد مطالعه 10 كيلومتر مربع )

شرح خدمات

1) ارزيابي مطالعات قبلي

2) تعيين و تأمين امكانات زير بنايي مورد نياز

3) تهيه نقشه ها (مقياس 10000/1 و 1000/1 )

4) اجراي حفاري اكتشافي (800 متر) استفاده از مواد شيميايي مناسب در گل حفاري به منظور جلوگيري از انحلال )

5 ) برداشت حفاريها و نمونه برداري

6) آزمايشهاي كاني شناسي صنعتي (50 نمونه) و تجزيه شيميايي (500 نمونه(

7) تهيه مدل سه بعدي كانسار

8) محاسبه و رده بندي ذخيره

9) مطالعات فرآوري نيمه صنعتي

10) مطالعات زيست محيطي

11) مطالعات امكان سنجي

12) بررسي فني اقتصادي

13) گزارش عملياتي

14) ارائه طرح مقدماتي استخراج

15) مستند سازي و ثبت اطلاعات

16) ارائه طرح استخراج

تعيين ميزان سرمايه گذاري، مدت و حجم عمليات

از جمله روشهاي برآورد هزينه هاي سرمايه گذاري استخراج، مي‌توان به روش O-Hara اشاره كرد ولي از آنجا كه اين روش بر اساس معادن با ظرفيت هاي بالاي 52000 تن در روز ارائه شده است لذا در استخراجهاي كانيهاي صنعتي به خصوص در ايران كه ظرفيت توليد پائين است نمي‌توان از روش مذكور جهت تخمين هزينه ها استفاده كرد. از عوامل مؤثر در سرمايه گذاري، مدت و حجم عمليات عمق و گستردگي ذخيره مي‌باشد كه با توجه به عمق و گستردگي كم ذخاير ايران نسبتا كم خواهد بود.

روش‌هاي عمده استخراج پتاس

معدنکاري به روش انحلال:

از اين روش در معادنــي استفاده مي شود که به علت پيـچيدگي هاي زياد زمين شناسي ساختماني امکان طراحي اقتصادي روش هاي زيرزميني وجود ندارد. همچنين براي ذخايري از پتاس که مورد نفوذ آب هاي چينه اي اطراف واقع مي شوند و معدنکاري زيرزميني غير ممکن است, مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين روش از تزريق آب گرم, چرخش آب و پمپاژ استفاده مي شود. سپس شورابه غني از پتاس در استخرهاي تبخيري جمع اوري شده و همزمان با تبخير و سرد شدن, سيلويت و ساير کاني هاي پتاس متبلور مي شوند. شورابه سرد شده دوباره حرارت داده شده و در چاه ها تزريق مي شود.

معدنکاري به روش تبخير خورشيدي:

اولين معدنکاري پتاس به اين روش در سواحل درياي مرگ يا مرده (Dead Sea) در کشور فلسطين در سال 1934 شروع شد و امروزه انرژي لازم براي تبخير در اين استخرها معادل 7 ميليون تن نفت است. از اين روش در سواحل درياچه هاي شور و در صحراها نيز استفاده مي شود. در ايالت يوتا در آمريکا حجم آبي که ساليانه از اين استخر ها تبخير مي شود برابر 5/1 ميليون ليتر است که براي اين حجم از تبخير به شش ميليون تن زغال سنگ نياز است. در اين روش بلافاصله پس از رسوب کلريد سديم محلول به استخر ديگري منتقل شده و دوباره کلريد سديم رسوب گيري مي شود و در نهايت کاني کارناليت بدست مي آيد؛ از اين مرحله به بعد فرآوري مشابه ساير روش هاي غني سازي است؛ اما محصولات جانبي نيز توليد مي شود, از قبيل کلريد سديم, کلريد منيزيم, سولفات سديم, برميد و فلز منيزيم.كانسارهاي لايه‌اي به روشهاي زير‌زميني و به صورت اتاق ـ پايه، به ويژه هنگامي كه سيلويت به صورت لايه عادي يا نسبتا تخت قرار گرفته باشد، استخراج مي‌شود. كانسارهاي سخت‌تر كه داراي كاني لانگنبيت هستند، با طرح‌هاي ستون و تخته كه بوسيله مته‌هاي بزرگ، انفجار و ... ايجاد مي‌شوند، استخراج مي‌شوند. انواع نرم‌تر به روشهاي معدن‌كاري زغال‌سنگ با اندكي تغيير شامل حفاري و استوانه‌هاي چرخان قابل استخراج است. ستون ها در مراحل بعد قابل استخراج هستند.

پهنه‌هاي معدني شيب‌دار به‌ صورت كند وآكند در يك دامنه از طاقديس صورت گرفته بطوري كه پس مانده خشك به دامنه برداشت شده ريخته مي‌شوند. لايه‌هاي پتاس با شيب بيشتر 1>100 متر با ضخامت لايه مناسب، كاني شناسي و ساختار مناسب از روش معدنكاري انحلالي استفاده مي‌كنند.

شورابه‌هاي پتاسيم حاصل از كانسارهاي نمكي درياچه، شوراب‌هاي زيرزميني و يا شوراب‌هاي حاصل از روش معدنكاري انحلالي را به‌صورت انحلال انتخابي و ته‌نشيني سيلويت با استفاده از تبخير با نور خورشيد، كاهش دماي شورابه، يا فرآيندهاي مصنوعي چرخه‌اي تبخير- تبلور جدا مي‌كنند.روشهاي استخراج متنوعي با توجه به شرايط و موقعيت كانسار مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در مناطقي كه شيب كانسار كم است از روش اطاق و پايه استفاده مي‌شود. اين روش اغلب در روسيه و آمريكا به كار گرفته مي‌شود. استخراج زيرزميني در بسياري از معادن اروپا و نيومكزيكو به روش پرشونده صورت مي‌گيرد. تعداد محدودي از معادن توسط روش انحلال كانسار استخراج مي‌شوند كه معمولاً براي لايه‌هاي بسيار عميق مورد استفاده قرار مي‌گيرد روش استخراج جبهه كار طولاني در اروپا به ويژه فرانسه و اسپانيا و كشورهاي مشترك المنافع (CIS) متداول است.

يك قاعده مهم و تجربي در استخراج سيلويت اين است كه كانه بايد داراي حداقل 14 درصد K2O و 2/1 متر ضخامت و با پوششي از نمك به ضخامت 8 متر باشد. اين مقدار از اوايل دهه 1930 توسط سازمان زمين‌شناسي آمريكا بر روي ذخاير منطقه كارلسباد به عنوان معيار قرار داده شد. اما در برخي از كشورها مقدار K2O به دليل ايجاد اشتغال و پيشرفت اقتصادي تا 11 درصد كاهش داده شد. براي آنكه استخراج از يك ذخيره مقرون به صرفه باشد، با توجه به ظرفيت آسيا و عمق كانه، بايد براي توليد پتاس تا 20 سال كفايت كند.

از عوامل مهم ديگر نمكهاي موجود در ذخيره است. چنانچه ميزان نمك در كانسار بيش از اندازه باشد سبب افزايش مراحل توليد و استخراج مي‌شود. نمكهاي باطله بايد دوباره به خط توليد برگشته و بازيافت شود. در حال حاضر عمليات استخراج سيلويت مكانيزه شده است و از ماشين آلات چازني و تجهيزات حفاري و … استفاده مي‌شود. اين ماشينهاي چالزني در معادن پتاس كانادا مي‌توانند 12 تن در دقيقه و گاهي تا 17 تن در دقيقه ماده معدني استخراج كنند. در معادن عميق از تجهيزاتي جهت جلوگيري از فروريختن ستون و پايه استفاده مي‌شود. در برخي معادن به علت سختي كانه از روش انفجاري براي استخراج پتاس استفاده مي‌شود. اگر كانسار لايه‌اي و گسترده نباشد معمولاً از روش استخراج زيرزميني استفاده مي‌شود.استخراج پتاس از شورابه‌ها بايد در نظر گرفتن ضخامت ذخيره، كاني‌شناسي و ساختار آن و ملاحظات فني انجام گيرد تا عمليات استخراج مقرون به صرفه و اقتصادي باشد. در معادن پتاس پس از انجام عمليات استخراج زيرزميني به منظور استخراج باقيمانده ماده معدني چاله‌هايي در پايين‌ترين نقطه و در مرتفع‌ترين نقطه‌ها حفر شده سپس آب را به درون آنها پمپاژ مي‌كنند.

روشهاي متداول فرآوري پتاس :

واسطه سنگين:

در اين روش چگالي محلول اشباع در حد واسط وزن مخصوص پتاس و نمک انتخاب مي شود بنابراين پتاس شناور شده اما ناخالصي ها به پايين سقوط مي کند. دانه هاي شناور پتاس پس از شستشو و خشک شدن آماده بارگيري است و دانه هايي که به علت درشتي شناور نشده اند پس از خردايش دوباره سرند شده و به ابتداي مسير فلوتاسيون بازگردانده مي شود.

فلوتاسيون:

در مرحله اول مواد غير قابل حل و شورابه از ذرات ريز ماده معدني طي فرآيندي به نام آهک زدايي (desliming)جدا مي شود. در مرحله دوم, ماده معدني که سطح ذرات آن با مواد شيميايي آغشته شده است به همراه شورآبه به داخل سلول هاي فلوتاسيون پمپ شده و هوا نيز به مخلوط دميده مي شود. ذرات فعال شده پتاس به حباب هاي هوا مي چسبند و به سطح مي آيند اما ذرات نمک و ناخالصي ها به کف ظرف سقوط مي کنند. پتاس پس از کف زدايي, جدا کردن شورابه همراه و خشک شدن يک محصول استاندارد است.

تبلور:

ذرات دانه ريز ماده معدني که از طريق فلوتاسيون قابل فرآوري نيست توسط شورابه هاي داغ حل شده و پـس از سه مرحله تبلور مجـدد کريستـال هاي درشت و خـالص پتاس بدست مي آيـد. در معادنـي که به روش انـحلال استـخراج مي شـوند, تبلور مهمترين روش فـرآوري است. در اين روش درجـه خـلوص کلريد پتـاسيم را مي توان به 9/99 درصد رسانيد که در اين صورت به آن جوهر پتاس مي گويند و در صنايع شيميايي مصرف مي شود.

كانه پتاس با انحلال حرارتي يا فرآوري كننده‌هاي تبلوري يا شناورسازي پرعيار مي شود كه مي‌تواند با جدايش مواد سنگين همراه باشد. روش جدايش مواد سنگين بر‌ پايه اختلاف كم چگالي سيلويت و لانگبينيت يا هاليت و سيلويت است.

در روش جدايش الكترواستاتيك كه مي‌تواند جايگزين روش فوق شود، سيلويت گرم شده تا خشك شود و با شارژ الكترواستاتيك آن KCl كه بار منفي گرفته است از NaCl با بار مثبت جدا مي‌شود.

تراکم:

پتاس بدست آمده از طريق فلوتاسيون و آبگيري با استفاده از فشار زياد متراکم شده و تکه هاي بدست آمده پس از خردايش توسط سرند دانه بندي مي شود.

نگهداري و حمل:

برخي از معادن کانادا انبارهايي در اختيار دارند که تا يک ميليون تن پتاس بسته بندي شده را ذخيره مي کنند. چنانچه ميزان رطوبت پتاس دانه بندي شده از حد استاندارد کمتر باشد تمايل به پودر شدن دارد و اگر ميزان رطوبت بيشتر باشد پتاس حالت کيک به خود مي گيرد بنابراين رطوبت استاندارد و بسته بندي غير قابل نفوذ براي حمل ضرورت دارد. حمل تا محل بنادر معمولا ً ريلي است.روشهاي متنوعي براي جداسازي پتاس از كانسارهاي عمده وجود دارد. روش استحصال بر حسب مشخصات ماده معدني و نوع محصول مورد نظر تعيين مي‌شود. 5 روش جهت استحصال كلرور پتاسيم از شورابه و سنگ معدن وجود دارد. اين روش ها شامل فلوتاسيون، جدايش واسطه سنگين، انحلال و كريستاليزاسيون، فرآيند الكترو استاتيكي و استفاده از حوضچه هاي تبخير خورشيدي است.

ناخالصيهاي پتاس و ضرورت فرآوري آن

در طبيعت كاني پتاس باديگر نمكها به صورت درهم رشد مي‌كند و علاوه بر آن داراي ناخالصي هاي رس، هماتيت و … نيز هست. در روش هاي فرآوري پتاس ضروري است كه ذرات كاني پتاس از ديگر مواد به خوبي جدا شود و بتواند به صورت محصول قابل مصرف در آيد.

منبع : پایگاه علوم زمین