مقاله بررسی کاربرد فلز سرب در 17 صفحه ورد قابل ویرایش

سرب در حدود 6 تا 7 هزار سال پیش در مصر و بین النهرین کشف شده است. این فلز در شمار قدیمی ترین فلزهایی است که انسان آن را بکار برده است. به این فلز در زبان انگلیسی Lead در عربی رصاص و در زبان پهلوی سرب گفته می شود. در حدود 4000 سال پیش از میلاد مصری ها و سومری ها از سفید سرب برای آرایش استفاده می کردند. در قرون وسطی از سرب به گستردگی در مصالح ساختمانی استفاده می شده است. در ایران نیز سرب از اواخر هزاره سوم شناخته شده و چون ذوب کربنات های سرب آسان بوده است، معادن کربنات سرب زودتر مورد استفاده قرار گرفته اند.

در حال حاضر مهمترین کاربردهای آن در باطری ها، کابل ها و بلبرینگ ها می باشد. روی در سال 1746 بوسیله شیمیدان آلمانی بنام مارگراف کشف شده است. این فلز برای مدت 2000 سال بعنوان یکی از اجزاء آلیاژ برنج در اروپا و آسیا مصرف می شده است. در حدود 150 سال پیش از میلاد مسیح رومی ها از این فلز و آلیاژهای آن سکه تهیه می کردند. امروزه بیشترین کاربرد روی در صنعت گالوانیزه، ترکیب آلیاژها و الکترونیک است. معمولا سرب و روی با یکدیگر و با فلزاتی چون مس، طلا و نقره همراه می باشند. همچنین کانسارهای سرب و روی با درصدهای متنوعی از این فلزات شناسایی شده اند. (4، ص 5)


2-1 ژئوشیمی و مینرالوژی سرب:

بطور کلی چهار ایزوتوپ پایدار سرب با اعداد جرمی 204،206،207 و 208 وجود دارند که از بین آنها ایزوتوپ 208 با فراوانی 1/52% بیشترین ایزوتوپ سرب است. ایزوتوپ‌های 206،207 و 208 محصولات نهائی متلاشی شدن اورانیوم و توریم می باشند. سرب بطور کلی از لحاظ فراوانی در پوسته زمین در رتبه سی و چهارم قرار دارد، سرب دارای کلارک 3-10*6/1% می باشد، در حال حاضر بطور متوسط حداقل ضریب تجمع سرب برای تشکیل کانسارهای اقتصادی در حدود 2000 می باشد. کلارک سرب از سنگهای باریک به سمت سنگهای اسیدی افزایش می یابد، بطوریکه میزان کلارک در سنگهای اوترابازیک 5-10*1% در سنگهای بازیک 4-10*8% و در سنگهای با منشأ ماگمایی اسیدی 3-10*2% می باشد. (4)

کانی های اصلی سرب و درصد سرب در هر کدام به ترتیب زیر می باشد:

گالن با 6/86% سرب، جیمسونیت با 16/40% سرب، بولانگریت با 42/55% سرب، بورنیت با 6/42% سرب، سروسیت با 6/77% سرب و آنگلزیت با 3/68% سرب.

3-1 ژئوشیمی و مینرالوژی روی:

روی دارای 5 ایزوتوپ پایدار است که اعداد جرمی آن 64، 66، 78، 80 می باشد که در این میان بیشترین ایزوتوپ آن ایزوتوپ 64 با فراوانی 9/48% می باشد. روی از لحاظ فراوانی در رتبه بیست و سوم پوسته زمین قرار دارد. کلارک روی تا حدودی بیشتر از سرب می باشد، میزان کلارک روی 3-10*3/8 و ضریب تجمع آن برای تشکیل کانسارهای اقتصادی 500 می باشد. میزان کلارک روی از سنگهای ماگمائی با منشأ بازی به سمت سنگهای ماگمایی با منشأ اسیدی افزایش پیدا می کند. میزان کلارک در سنگهای اولترابازیک 3-10*3% در سنگهای بازی 3-10*3/1% و در سنگهای اسیدی 3-10*6% می باشد. میزان کلارک در سنگهای اسیدی خیلی نزدیک به میزان کلارک در پوسته است. کانی های اصلی روی و درصد روی هر یک به صورت زیر می باشد:

اسفالریت با 67% روی، ورتزیت با 63% روی، اسمیت زونیت با 52% روی، همی مورفیت با 7/53% روی. (4)

4-1 انواع کانسارهای سرب و روی:

بطور کلی انواع کانسارهای سرب و روی عبارتند از:

3-1) اسکارن

3-2) رگه ای

3-3) استراتاباند

3-4) دگرگونی

1-4-1 کانسارهای اسکارن:

چنانچه در دگرگونی مجاورتی موادی از توده نفوذی به سنگ میزبان افزوده شود، کانسارهای اسکارن پدید می آید. بطور معمول کانی های منطقه اسکارن متنوع و فراوانند. اسمیرنف این کانسارها را با توجه به مبانی مختلف به پنج گروه تقسیم کرده که در این میان به رده بندی بر مبنای ترکیب سنگ های دربرگیرنده توده نفوذی اهمیت بیشتری داده زیرا به اسکارن آهکی، اسکارن منیزیتی و اسکارن سیلیکاته اشاره می کند.

امروزه این کانسارها را که از دیدگاه اقتصادی مورد توجه بسیاری از زمین شناسان قرار دارند بر مبنای نوع غالب و چیره و با ارزش موجود در آنها تقسیم بندی می کنند که در حقیقت دنباله رده بندی این کانسارها بر پایه نوع سنگ در بر گیرنده توده نفوذی است.

اینودیک بورت کانسارهای اسکارن آهکی را به پنج گروه اسکارن های آهن، تنگستن، مس، سرب، روی و قلع تقسیم کرده است. نکته قابل توجه این است که بر عکس کانی های موجود در اسکارن ها که ترکیبی پیچیده و متنوع دارند، کانه ها ، بطور معمول، سولفورها و اکسیدهایی با ترکیب ساده هستند. از مهمترین سولفورهای موجود در اسکارن ها اسفالریت و گالن را می‌توان نام برد. (4، ص 23)

کانسارهای اسکارن بیشتر به شکل ورقه، عدسی و یا رگه وجود دارند و دارای ضخامت چند ده متر و وسعت چندصد متر می باشند. در هر صورت مورفولوژی سولفیدهای سرب و روی بر روی ترکیب اسکارن آهکی تأثیر گذاشته و آنها را بیشتر پیچیده می کند. ماده معدنی در این موارد بیشتر به شکل عدسی، ستونی و یا پاکتی شکل دیده می شود. شکل کانسار چندین صدمتر در طول و در امتداد گسترش پیدا می کند؛ همچنین ضخامت آن نیز 1 تا 10 متر و یا بیشتر می‌تواند وجود داشته باشد.

-3-4-1 تیپ دره می سی سی پی

این کانسارها در حقیقت منابع اصلی سرب و روی دنیا هستند. گسترش آنها بیشتر در اروپا، شمال آمریکا و شمال آفریقا است. نمونه هایی از این کانسارها در دیگر نقاط جهان از آن جمله شمال استرالیا نیز دیده شده است. کانسارهای یاد شده در اروپا در

منطقه آلپ به نام کانسارهای آلپی و در آمریکا در نواحی میانه دره رودخانه می سی سی پی معروف به کانسارهای نوع دره می سی سی پی هستند. این کانسارها بیشتر در رسوب های پالئوزوئیک و مزوزوئیک اختصاص دارند. نوع سنگ میزبان اکثر آنها سنگ های آهکی است.

استانتون (1972) به همین جهت این کانسارها را زیر عنوان همراهی سنگ آهک سرب و روی مورد بررسی قرار داده است. سنگ در برگیرنده کانه ها اکثراً آهک منیزیم دار و دولومیت است. در برخی مناطق کانسار حالت لایه مانند دارد؛ غالباً سولفیدها به صورت رگه ای پر کردن فضاهای خالی را ایجاد کرده و یا بصورت بافت برشی دیده می شوند.

کانی های مشخص این کانسارها عبارتند از: گالن، اسفالریت، باریت و فلوریت به این ترتیب این کانسارها نشانه جدا شدن مقادیر قابل ملاحظه ای از عناصر سرب ، روی، باریم و فلوئور از بخشی از پوسته زمین و تمرکز آنها در بخش دیگر است. از مشخصات اسفالریت این کانسارها رنگ پریدگی و وجود مقدار جزئی آهن و منگنز در ترکیب آن است. استانتون (1972) خاستگاه کانسارهای نوع دره می سی سی پی را به دو گروه تقسیم کرده است.

1- در ارتباط با مراحل رسوبگذاری:

الف ) نتیجه رسوبگذاری از آب دریا:

ب) نتیجه جدا شدن مستقیم از بخارها و گازهای حاصل از فعالیت های توده های نفوذی زیردریایی

ج) نتیجه رسوبگذاری مواد تخریبی

د)‌حرکت مواد موجود در محلول های درون خلل و فرج سنگ ها و رسوبگذاری آنها در شرایط مناسب

هـ) تشکیل رگه ها و جانشینی کانی در مراحل دیاژنز سنگ؛

2- در ارتباط با سیال های وارد شده:

الف ) سیالات با خاستگاه آذرین

ب) سیالات با خاستگاه ژرف

از کانسارهای مهم نوع دره می سی سی پی می توان کانسار سرب و روی سیلیسیای بالایی در کشور لهستان، کانسارهای متعدد آمریکا و تعدادی از کانسارهای سرب و روی ایران از جمله کانسار سرب نخلک را نام برد. (4، ص 26، 27).


2-3-4-1 کانسارهای لایه ای شکل:

کانسارهای سرب و روی لایه ای شکل در مناطق زیر شناسایی شده اند. اتحادجماهیر شوروی، آسیای مرکزی، در نواحی لهستان، بلغارستان، یوگسلاوی، استرالیا، فرانسه، ایتالیا، اسپانیا، ایران، الجزیره، تونس، آمریکا و کانادا.

این کانسارها از سنگهای کربناته بسیار ضخیم تشکیل شده اند که سن آنها پالئوزوئیک و به طور کمتر مزوزوئیک می باشد. ساختارها و تشکیلات این کربنات ها ده ها و صدها کیلومتر وسعت دارد و در پلاتفرم رسوبی و قدیمی اپی هر سینین واقع شده است که روی تشکیلات ژئوسینکلینال را می پوشاند.

ماده معدنی در بیشتر مواقع شبیه صفحات هماهنگ و یک ساختار عدسی شکل می باشد که در دو مرحله شکل گرفته است. بندرت ماده معدنی دارای ساختار رگه ای و یا لوله ای می باشد. ماده معدنی دارای وسعت قابل ملاحظه ای در جهت امتداد از چند صد متر تا چند کیلومتر می باشد، همچنین در جهت شیب نیز دارای طول 800 تا 1000 متر می‌باشد. ضخامت آن نیز دارای رنج متغیر و از 5 تا 200 متر و بطور میانگین 10 تا 20 متر می باشد.

ماده معدنی در ساختار خود دارای عناصر سرب و روی و یا فقط سرب یا روی به طور مجزا می باشد. کانی های اصلی نیز با اسفالریت، گالن و در بعضی مواقع پیریت مشخص می گردد. کانی های گانگ شامل: کلسیت، دولومیت و بندرت باریت می باشد. مارکاسیت، کالکوپیریت و بورنیت کانی های فرعی محسوب می گردند. همچنین کوارتز و فلوریت کانی های فرعی گانگ به حساب می آید.

در مورد پیدایش کانسارهای لایه ای سرب و روی تردید و اختلاف نظر وجود دارد تعدادی از دانشمندان معتقدند که این کانسارها دارای منشأ اپی ژنتیک می باشد در حالیکه گروه دیگر معتقدند که این کانسارها در رسوبات سن ژنتیک پیدایش و تکوین شده اند.