تحقیق درمورد؛ استخراج اورانیوم از معدن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 4

استخراج اورانیوم از معدناورانیوم که ماده خام اصلی مورد نیاز برای تولید انرژی در برنامه های صلح آمیز یا نظامی هسته ای است، از طریق استخراج از معادن زیرزمینی یا سر باز بدست می آید. اگر چه این عنصر بطور طبیعی در سرتاسر جهان یافت میشود اما تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.هنگامی که هسته اتم اورانیوم در یک واکنش زنجیره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.برای شکافت هسته اتم اورانیوم، یک نوترون به هسته آن شلیک میشود و در نتیجه این فرایند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد میشود که هرکدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یک فرایند زنجیره ای تجزیه کنند.مجموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید از کل جرم اولیه این اتم کمتر است و این بدان معناست که مقداری از جرم اولیه که ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه E=MC۲ یعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.اورانیوم به صورت دو ایزوتوپ مختلف در طبیعت یافت میشود. یعنی اورانیوم U۲۳۵ یا U۲۳۸ که هر دو دارای تعداد پروتون یکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از این دو ایزوتوپ است. کشورهای اصلی تولید کننده اورانیوماسترالیاچینکاناداقزاقستاننامیبیانیجرروسیهازبکستان برای بدست آوردن بالاترین بازدهی در فرایند زنجیره ای شکافت هسته باید از اورانیوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگی شکافته میشود. هنگامی که این نوع اورانیوم به اتمهای کوچکتر تجزیه میشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو یا سه نوترون جدید نیز رها میشود که در صورت برخورد با اتمهای جدید اورانیوم بازهم انرژی حرارتی بیشتر و نوترونهای جدید آزاد میشود.اما بدلیل "نیمه عمر" کوتاه اورانیوم ۲۳۵ و فروپاشی سریع آن، این ایزوتوپ در طبیعت بسیار نادر است بطوری که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانیوم موجود در طبیعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقی از نوع سنگینتر U۲۳۸ است.فراوری:سنگ معدن اورانیوم بعد از استخراج، در آسیابهائی خرد و به گردی نرم تبدیل میشود. گرد بدست آمده سپس در یک فرایند شیمیائی به ماده جامد زرد رنگی تبدیل میشود که به کیک زرد موسوم است. کیک زرد دارای خاصیت رادیو اکتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشکیل میدهد. دانشمندان هسته ای برای دست یابی هرچه بیشتر به ایزوتوپ نادر U۲۳۵ که در تولید انرژی هسته ای نقشی کلیدی دارد، از روشی موسوم به غنی سازی استفاده می کنند. برای این کار، دانشمندان ابتدا کیک زرد را طی فرایندی شیمیائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئورید اورانیوم تبدیل میکنند که بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتیگراد به گاز تبدیل میشود. کیک زرد دارای خاصیت رادیو اکتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشکیل میدهد هگزافلوئورید اورانیوم که در صنعت با نام ساده هگز شناخته میشود ماده شیمیائی خورنده ایست که باید آنرا با احتیاط نگهداری و جابجا کرد. به همین دلیل پمپها و لوله هائی که برای انتقال این گاز در تاسیسات فراوری اورانیوم بکار میروند باید از آلومینیوم و آلیاژهای نیکل ساخته شوند. همچنین به منظور پیشگیری از هرگونه واکنش شیمیایی برگشت ناپذیر باید این گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب کننده دیگر نگهداری کرد.غنی سازی:هدف از غنی سازی تولید اورانیومی است که دارای درصد بالایی از ایزوتوپ U۲۳۵ باشد. اورانیوم مورد استفاده در راکتورهای اتمی باید به حدی غنی شود که حاوی ۲ تا ۳ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد، در حالی که اورانیومی که در ساخت بمب اتمی بکار میرود حداقل باید حاوی ۹۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد. یکی از روشهای معمول غنی سازی استفاده از دستگاههای سانتریفوژ گاز است.سانتریفوژ از اتاقکی سیلندری شکل تشکیل شده که با سرعت بسیار زیاد حول محور خود می چرخد. هنگامی که گاز هگزا فلوئورید اورانیوم به داخل این سیلندر دمیده شود نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش آن باعث میشود که مولکولهای سبکتری که حاوی اورانیوم ۲۳۵ است در مرکز سیلندر متمرکز شوند و مولکولهای سنگینتری که حاوی اورانیوم ۲۳۸ هستند در پایین سیلندر انباشته شوند.اورانیوم ۲۳۵ غنی شده ای که از این طریق بدست می آید سپس به داخل سانتریفوژ دیگری دمیده میشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. این عمل بارها و بارها توسط سانتریفوژهای متعددی که بطور سری به یکدیگر متصل میشوند تکرار میشود تا جایی که اورانیوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نیاز بدست آید. آنچه که پس از جدا سازی اورانیوم ۲۳۵ باقی میماند به نام اورانیوم خالی یا فقیر شده شناخته میشود که اساسا از اورانیوم ۲۳۸ تشکیل یافته است. اورانیوم خالی فلز بسیار سنگینی است که اندکی خاصیت رادیو اکتیویته دارد و از آن برای ساخت گلوله های توپ ضد زره پوش و اجزای برخی جنگ افزار های دیگر از جمله منعکس کننده نوترونی در بمب اتمی استفاده میشود. یک شیوه دیگر غنی سازی روشی موسوم به دیفیوژن یا روش انتشاری است. دراین روش گاز هگزافلوئورید اورانیوم به داخل ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل تشکیل شده دمیده میشود. سوراخهای موجود در جسم متخلخل باید قدری از قطر مولکول هگزافلوئورید اورانیوم بزرگتر باشد.در نتیجه این کار مولکولهای سبکتر حاوی اورانیوم ۲۳۵ با سرعت بیشتری در این ستونها منتشر شده و تفکیک میشوند. این روش غنی سازی نیز باید مانند روش سانتریفوژ بارها و باره تکرار شود.راکتور هسته ای:راکتور هسته ای وسیله ایست که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام میگیرد. انرژی حرارتی بدست آمده از این طریق را می توان برای بخار کردن آب و به گردش درآوردن توربین های بخار ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد.اورانیوم غنی شده ، معمولا به صورت قرصهائی که سطح مقطعشان به اندازه یک سکه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نیم سانتیمتر است در راکتورها به مصرف میرسند. این قرصها روی هم قرار داده شده و میله هایی را تشکیل میدهند که به میله سوخت موسوم است. میله های سوخت سپس در بسته های چندتائی دسته بندی شده و تحت فشار و در محیطی عایقبندی شده نگهداری میشوند.در بسیاری از نیروگاهها برای جلوگیری از گرم شدن بسته های سوخت در داخل راکتور، این بسته ها را داخل آب سرد فرو می برند. در نیروگاههای دیگر برای خنک نگه داشتن هسته راکتور ، یعنی جائی که فرایند شکافت هسته ای در آن رخ میدهد ، از فلز مایع (سدیم) یا گاز دی اکسید کربن استفاده می شود. 1- هسته راکتور2-پمپ خنک کننده3- میله های سوخت4- مولد بخار5- هدایت بخار به داخل توربین مولد برق برای تولید انرژی گرمائی از طریق فرایند شکافت هسته ای ، اورانیومی که در هسته راکتور قرار داده میشود باید از جرم بحرانی بیشتر (فوق بحرانی) باشد. یعنی اورانیوم مورد استفاده باید به حدی غنی شده باشد که امکان آغاز یک واکنش زنجیره ای مداوم وجود داشته باشد. برای تنظیم و کنترل فرایند شکافت هسته ای در یک راکتور از میله های کنترلی که معمولا از جنس کادمیوم است استفاده میشود. این میله ها با جذب نوترونهای آزاد در داخل راکتور از تسریع واکنشهای زنجیره ای جلوگیری میکند. زیرا با کاهش تعداد نوترونها ، تعداد واکنشهای زنجیره ای نیز کاهش میابد. حدودا ۴۰۰ نیروگاه هسته ای در سرتاسر جهان فعال هستند که تقریبا ۱۷ درصد کل برق مصرفی در جهان را تامین میکنند. از جمله کاربردهای دیگر راکتورهای هسته ای، تولید نیروی محرکه لازم برای جابجایی ناوها و زیردریایی های اتمی است.بازفراوری:برای بازیافت اورانیوم از سوخت هسته ای مصرف شده در راکتور از عملیات شیمیایی موسوم به بازفراوری استفاده میشود. در این عملیات، ابتدا پوسته فلزی میله های سوخت مصرف شده را جدا میسازند و سپس آنها را در داخل اسید نیتریک داغ حل میکنند. در نتیجه این عملیات، ۱% پلوتونیوم ، ۳% مواد زائد به شدت رادیو اکتیو و ۹۶% اورانیوم بدست می آید که دوباره میتوان آنرا در راکتور به مصرف رساند. راکتورهای نظامی این کار را بطور بسیار موثرتری انجام میدهند. راکتور و تاسیسات باز فراوری مورد نیاز برای تولید پلوتونیوم را میتوان بطور پنهانی در داخل ساختمانهای معمولی جاسازی کرد. به همین دلیل، تولید پلوتونیوم به این طریق، برای هر کشوری که بخواهد بطور مخفیانه تسلیحات اتمی تولید کند گزینه جذابی خواهد بود.بمب پلوتونیومی:استفاده از پلوتونیوم به جای اورانیوم در ساخت بمب اتمی مزایای بسیاری دارد. تنها چهار کیلوگرم پلوتونیوم برای ساخت بمب اتمی با قدرت انفجار ۲۰ کیلو تن کافی است. در عین حال با تاسیسات بازفراوری نسبتا کوچکی میتوان چیزی حدود ۱۲ کیلوگرم پلوتونیوم در سال تولید کرد. بمب پلوتونیومی1- منبع یا مولد نوترونی2- هسته پلوتونیومی3- پوسته منعکس کننده (بریلیوم)4- ماده منفجره پرقدرت5- چاشنی انفجاری کلاهک هسته ای شامل گوی پلوتونیومی است که اطراف آنرا پوسته ای موسوم به منعکس کننده نوترونی فرا گرفته است. این پوسته که معمولا از ترکیب بریلیوم و پلونیوم ساخته میشود، نوترونهای آزادی را که از فرایند شکافت هسته ای به بیرون میگریزند، به داخل این فرایند بازمی تاباند. استفاده از منعکس کننده نوترونی عملا جرم بحرانی را کاهش میدهد و باعث میشود که برای ایجاد واکنش زنجیره ای مداوم به پلوتونیوم کمتری نیاز باشد. برای کشور یا گروه تروریستی که بخواهد بمب اتمی بسازد، تولید پلوتونیوم با کمک راکتورهای هسته ای غیر نظامی از تهیه اورانیوم غنی شده آسانتر خواهد بود. کارشناسان معتقدند که دانش و فناوری لازم برای طراحی و ساخت یک بمب پلوتونیومی ابتدائی، از دانش و فنآوری که حمله کنندگان با گاز اعصاب به شبکه متروی توکیو در سال ۱۹۹۵ در اختیار داشتند پیشرفته تر نیست. چنین بمب پلوتونیومی میتواند با قدرتی معادل ۱۰۰ تن تی ان تی منفجر شود، یعنی ۲۰ مرتبه قویتر از قدرتمندترین بمبگزاری تروریستی که تا کنون در جهان رخ داده است.بمب اورانیومی:هدف طراحان بمبهای اتمی ایجاد یک جرم فوق بحرانی ( از اورانیوم یا پلوتونیوم) است که بتواند طی یک واکنش زنجیره ای مداوم و کنترل نشده، مقادیر متنابهی انرژی حرارتی آزاد کند. یکی از ساده ترین شیوه های ساخت بمب اتمی استفاده از طرحی موسوم به "تفنگی" است که در آن گلوله کوچکی از اورانیوم که از جرم بحرانی کمتر بوده به سمت جرم بزرگتری از اورانیوم شلیک میشود بگونه ای که در اثر برخورد این دو قطعه، جرم کلی فوق بحرانی شده و باعث آغاز واکنش زنجیره ای و انفجار هسته ای میشود. کل این فرایند در کسر کوچکی از ثانیه رخ میدهد. جهت تولید سوخت مورد نیاز بمب اتمی، هگزا فلوئورید اورانیوم غنی شده را ابتدا به اکسید اورانیوم و سپس به شمش فلزی اورانیوم تبدیل میکنند. انجام این کار از طریق فرایندهای شیمیائی و مهندسی نسبتا ساده ای امکان پذیر است. قدرت انفجار یک بمب اتمی معمولی حداکثر ۵۰ کیلو تن است، اما با کمک روش خاصی که متکی بر مهار خصوصیات جوش یا گداز هسته ای است میتوان قدرت بمب را افزایش داد. در فرایند گداز هسته ای ، هسته های ایزوتوپهای هیدروژن به یکدیگر جوش خورده و هسته اتم هلیوم را ایجاد میکنند. این فرایند هنگامی رخ میدهد که هسته های اتمهای هیدروژن در معرض گرما و فشار شدید قرار بگیرند. انفجار بمب اتمی گرما و فشار شدید مورد نیاز برای آغاز این فرایند را فراهم میکند. طی فرایند گداز هسته ای نوترونهای بیشتری رها میشوند که با تغذیه واکنش زنجیره ای، انفجار شدیدتری را بدنبال می آورند. اینگونه بمبهای اتمی تقویت شده به بمبهای هیدروژنی یا بمبهای اتمی حرارتی موسومند.

تاریخچه جوشکاری

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 31

علم شناخت و استخراج فلزات و هنر کار روی آنها را متالوژی می‌‌گویند. این علم جداسازی مواد معدنی از سنگ معدن آنها ، ذوب ، تصفیه و تولید شمش ، بهبود خواص و تهیه آلیاژها و فن کاربر روی فلزات و شکل دادن آنها را دربر می‌‌گیرد

مقدمه

از زمانی که انسان فلز را شناخت، متالوژی را به عنوان یک هنر فرا گرفت. صنعت متالوژی از دیر باز در جهان به عنوان یک صنعت مادر شناخته شده و با پیشرفتهای روز افزون تکنولوژی نقش آن اشکار می‌‌گردد. تحقیقات باستان شناسی نشان می‌‌دهند که اولین اقوامی ‌که موفق به کشف و استفاده از آن شدند، ساکنان فلات ایران بودند. با در نظر گرفتن این سابقه کهن ، همچنین نقش روز افزون فلزات در زندگی بشر و وجود معادن غنی متعدد در ایران ، شایسته است که دست اندرکاران صنعت متالوژی در شناسایی این رشته و افزایش آگاهی عمومی ‌در این زمینه کوشا باشند.

تاریخچه

دوره فلزات بعد از عصر حجر و از حدود 6 تا 7 هزار سال قبل از هجرت آغاز شده است. شاید مس اولین فلزی است که بطور خالص و طبیعی و جدا از مواد معدنی مورد استفاده بشر قرار گرفته است. انواع سنگهای مس از ظاهری فلزی با رنگهای مختلف مانند نیلی ، لاجوردی ، سبز ، طلایی و سرخ برخوردار می‌‌باشند. این امر می‌‌تواند یکی از عوامل توجه بشر اولیه به ترکیبات حاوی مس باشد.

برخی معتقدند که گویا اولین بار ذرات طلا که در کنار ماسه‌های کنار رودخانه‌ها پراکنده بودند، توسط بشر شناسایی شدند. مصریان و شاید هندیان بیشتر از سایر ملل در استخراج طلا از سنگهای آن توفیق داشتند، اما در ایران از دوره هخامنشی ، آثار متعددی از طلا و نقره خصوصا در کنار رود جیحون و در شهر همدان کشف شده است. با گذشت زمان فلزات دیگری مانند نقره ، سرب ، آنتیموان و قلع نیز کشف شدند و بشر توانست با استفاده از آتش ، ذوب فلزات را تجربه نموده و آلیاژهای مختلف را بدست آورد. به عنوان مثال ، از مخلوط کردن قلع و مس ، مفرغ بدست آمد و به این ترتیب عصر مفرغ شروع شد.

روشهای تولید مصنوعات فلزی

ریخته‌گری

ریخته‌گری عبارت از شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب ، ریختن مذاب در محفظه‌ای بنام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌‌باشد. این روش قدیمی‌‌ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک رس ساخته شده که لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده شده است و برای هوا دادن از فوتک بزرگی استفاده می‌‌کردند.

ریخته‌گری هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر میزان که ریخته‌گری از حیث علمی ‌پیشرفت می‌‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه ، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته‌گر است که تضمین کننده تهیه قطعه‌ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید می‌‌باشد. به دلیل اینکه بیشتر از 50 درصد از قطعات انواع ماشین آلات به این طریق تهیه می‌‌شوند. فلزاتی که خاصیت پلاستیکی کمی ‌دارند با قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته‌گری شکل داده می‌‌شوند.

متالوژی پودر

با وجود اینکه از نظر تاریخی متالوژی پودر از قدیمی‌‌ترین روشهای شکل دادن فلزات است، اما تولید در مقیاس تجارتی با این روش ، از جدیدترین راههای تولید قطعات فلزی است. در دوران باستان از روشهای متالوژی پودر برای شکل دادن فلزاتی با نقطه ذوب بالاتر از آنچه در آن زمان داشتند، استفاده می‌‌شد. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم بود که پودر فلزات با روشی مشابه آنچه امروزه بکار می‌‌رود، با متراکم نمودن به صورت یکپارچه در آورده شد.

متالوژی پودر فرایند قالب گیری قطعات فلزی از پودر فلز توسط اعمال فشارهای بالا می‌‌باشد. پس از عمل فشردن و تراکم پودرهای فلزی ، عمل تف جوشی در دمای بالا در یک اتمسفر کنترل شده ، انجام پذیرفته که در آن فلز متراکم ، جوش خورده و به صورت ساختمان همگن محکمی ‌پیوند می‌‌خورد.

شکل دادن

در فرآیند شکل دادن با استفاده از روشهای مختلف مانند نوردکاری ، آهنگری ، اکستروژن ، کشیدن ، پرس کاری ، چرخشی ، الکترومغناطیسی و الکتروهیدرولیکی و غیره محصول به صورت نهایی شکل داده می‌‌شود.

جوشکاری

بطور کلی جوشکاری عمل اتصال دادن قطعات فلزی به یکدیگر ، توسط گرم کردن محلهای تماس تا حالت ذوب و تخمیر است که اتمهای هر دو قطعه فلز در منطقه جوش در هم نفوذ کرده و پس از سرد شدن اتصال محکمی ‌ایجاد می‌‌شود. جوشکاری و لحیم کاری از هنرهای قدیمی ‌محسوب شده و در زمانهای گذشته توسط رومیان برای اتصال ذرات طلا در زیورآلات بکار گرفته می‌‌شده است.

تحقیق درمورد؛ استخراج معدن و حفر چال

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 91

حفر چال

مقدمه:حفر چال بخش مهمی از عملیات استخراج معدن است. تا کنون هر جا که راجع به کار مواد منفجره ذکری شده، مواجه به این مطلب بوده ایم که مواد منفجره صنعتی بایستی در چال قرار داده شده(خرج گذاری) و سپس منفجر گردند. بعبارت دیگر در استخراج معادن، مواد منفجره وقتی کاربرد پیدا می کنند که چال وجود داشته باشد. لذا جا دارد که قبل از پرداختن به شرح عملیات خرج گذاری مختصری راجع به حفر چال و انواع آن نوشته شود.

بررسی چال:قبل از خرج گذاری باید طول چال را کنترل کرد. این کار بوسیله مترکشی خط کش های طویل امکان پذیر است. اگر چال از عمق مورد نظر گودتر است باید بوسیله خاکریزی ته چال عمق آنرا به مقداری که لازم است رساند. خرج گذاری در چنین چالی موجب بهم خوردن طرح آتشباری، لرزش بیشتر زمین و اتلاف ماده منفجره است. اگر چال کمتر از طول مورد نظر حفر شده باشد حفاری آنرا باید ادامه داد تا بعمق معین برسد.

اگر بعلت افتادن قطعه سنگی در چال و گیر کردن آن در اواسط چال عملاً نتوان از این چال استفاده کرد بایستی با ضربات سنبه یا رها کردن متوالی وزنه ای که به نخ بسته شده و یا استفاده از ماشین آلات چال زنی رفع گیر کرد.

موقع حفر چال ممکن است به حفره ای کوچک یا بزرگ در زیرزمین برخورد شود این محل برای شخص حفار قابل تشخیص است، زیرا در چنین موقعی مته حفاری بسرعت خود ادامه می دهد تا مجدداً به مانعی برخورد کند. خرج گذاری در چنین چالی موجب اتلاف منفجره می گردد لذا بهتر است چنانچخ مقدور باشد این حفره را از خاک پر کرد و الا با تصب درپش نقاط شروع حفره ها می توان از طول مفید چال استفاده کرد. وجود چنین چالهایی و محل حفر حفار باید با رسم نمودار چال به سرپرست عملیات آتشکاری گزارش کند. چنانچه احتمال وجود حرارت غیر عادی در چال باشد که معمولاً این چنین چالی به منطقه ای مثل ذغال سنگ برخورد کرده، بهتر است با فرستادن یک ترمومتر در چال درجه حرارت آن اندازه گیری شود.

تعریف چال

چال حفره ای اس به شکل استوانه که با قطر و طول معین در داخل سنگ به منظورهای زیر حفر می شود.

1-ایجاد فضای خالی در سنگ: فضای خالی در سنگ شامل سازه هائی مثل ترانشه راه کوهبریهای راه و راه آهن، کانالهای انتقال آب و بخشی از کارهای معدنی مثل حفر تونل ها و نظائر آن است. در این گونه کارها یکی از اهداف عمده این است که سطح جانبی فضا باقیمانده حتی الامکان سالم باقی بماند. تا لقی و سستی دیواره پیش نیامده و در صورت بروز این پدیده خسارت وارده حداقل ممکن باشد. در اینگونه کارها، قطر چال کمتر از 64 میلیمتر بوده و عمق چالها از صفر تا 15 متر تغییر می کند.

2-استخراج مواد معدنی: نظر به اینکه شرایط کار در معادن روزبار و زیرزمینی یکسان نیست برحسب مقدار استخراج، وضعیت فیزیکی و مکانیکی سنگهای معدن و شرایط محیط، قطر و عمق چالهای حفر شده متفاوت می باشد.در این گونه کارها قطر چالها 30 تا 500 میلیمتر و عمق آنها تا 30 متر می رسد.

3-حفر چال بمنظورهای متفاوت و متنوع دیگر از قبیل:

در این گونه موارد قطر چالها از 42 تا 700 میلیمتر و عمق چالها تابع شرایط کار و نوع دستگاه است.

مشخصات چال

الف- قطر چال: قطر چال تابع طرحی است که برای برآوردن هدف حفر چال در نظر گرفته شده است. قطر چال هرچه کمتر باشد حفر چال راحت تر است زیرا می توان آن را با دستگاه کوچکتری حفر کرد. اما در انفجار یک توده سنگ معین هرچه قطر چال بزرگتر باشد هزینه عملیات کمتر است. در معادن روباز، ابعاد سنگ شکسته شده، نوع مواد منفجره، وسائل بارگیری موجود، مقدار استخراج روزانه و مسائل ایمنی انفجار از عواملی هستند که قطر چال را مشخص می کنند.

در نگاهداری معدن بطریق پیچ سنگ (پیچ کوه) نوع پیچ مورد نیاز قطر چال را مشخص می کنند.

در حفر چاه آب، قطر پمپ و لوله موجود قطر چال را مشخص نمایند.

ب-عمق چال: تابع نوع عملیاتی است که حفر چال برای آن صورت می گیرد. عمق چال از چند سانتی متر تا چند ده متر ممکن است برسد. برای نصب بعضی وسایل، عمق چال چند سانتی متر، برای حفاری تونل عمق چال تا 5 متر برای معادن روزباز و زیرزمینی عمق چال تا 30 متر و برای نمونه گیری تا 100 متر یا بیشتر می رسد.

پ-امتداد چال: امتداد چال تابع طرح حفاری و آتشباری است.

تحقیق درباره؛ استخراج اورانیوم از معدن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 4

استخراج اورانیوم از معدناورانیوم که ماده خام اصلی مورد نیاز برای تولید انرژی در برنامه های صلح آمیز یا نظامی هسته ای است، از طریق استخراج از معادن زیرزمینی یا سر باز بدست می آید. اگر چه این عنصر بطور طبیعی در سرتاسر جهان یافت میشود اما تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.هنگامی که هسته اتم اورانیوم در یک واکنش زنجیره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.برای شکافت هسته اتم اورانیوم، یک نوترون به هسته آن شلیک میشود و در نتیجه این فرایند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزیه شده و تعدادی نوترون جدید نیز آزاد میشود که هرکدام به نوبه خود میتوانند هسته های جدیدی را در یک فرایند زنجیره ای تجزیه کنند.مجموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزیه اتم اورانیوم بدست می آید از کل جرم اولیه این اتم کمتر است و این بدان معناست که مقداری از جرم اولیه که ظاهرا ناپدید شده در واقع به انرژی تبدیل شده است، و این انرژی با استفاده از رابطه E=MC۲ یعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اینشتین نخستین بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.اورانیوم به صورت دو ایزوتوپ مختلف در طبیعت یافت میشود. یعنی اورانیوم U۲۳۵ یا U۲۳۸ که هر دو دارای تعداد پروتون یکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته U۲۳۸ وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بیانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از این دو ایزوتوپ است. کشورهای اصلی تولید کننده اورانیوماسترالیاچینکاناداقزاقستاننامیبیانیجرروسیهازبکستان برای بدست آوردن بالاترین بازدهی در فرایند زنجیره ای شکافت هسته باید از اورانیوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگی شکافته میشود. هنگامی که این نوع اورانیوم به اتمهای کوچکتر تجزیه میشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو یا سه نوترون جدید نیز رها میشود که در صورت برخورد با اتمهای جدید اورانیوم بازهم انرژی حرارتی بیشتر و نوترونهای جدید آزاد میشود.اما بدلیل "نیمه عمر" کوتاه اورانیوم ۲۳۵ و فروپاشی سریع آن، این ایزوتوپ در طبیعت بسیار نادر است بطوری که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانیوم موجود در طبیعت تنها هفت اتم از نوع U۲۳۵ بوده و مابقی از نوع سنگینتر U۲۳۸ است.فراوری:سنگ معدن اورانیوم بعد از استخراج، در آسیابهائی خرد و به گردی نرم تبدیل میشود. گرد بدست آمده سپس در یک فرایند شیمیائی به ماده جامد زرد رنگی تبدیل میشود که به کیک زرد موسوم است. کیک زرد دارای خاصیت رادیو اکتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشکیل میدهد. دانشمندان هسته ای برای دست یابی هرچه بیشتر به ایزوتوپ نادر U۲۳۵ که در تولید انرژی هسته ای نقشی کلیدی دارد، از روشی موسوم به غنی سازی استفاده می کنند. برای این کار، دانشمندان ابتدا کیک زرد را طی فرایندی شیمیائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئورید اورانیوم تبدیل میکنند که بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتیگراد به گاز تبدیل میشود. کیک زرد دارای خاصیت رادیو اکتیویته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانیوم تشکیل میدهد هگزافلوئورید اورانیوم که در صنعت با نام ساده هگز شناخته میشود ماده شیمیائی خورنده ایست که باید آنرا با احتیاط نگهداری و جابجا کرد. به همین دلیل پمپها و لوله هائی که برای انتقال این گاز در تاسیسات فراوری اورانیوم بکار میروند باید از آلومینیوم و آلیاژهای نیکل ساخته شوند. همچنین به منظور پیشگیری از هرگونه واکنش شیمیایی برگشت ناپذیر باید این گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب کننده دیگر نگهداری کرد.غنی سازی:هدف از غنی سازی تولید اورانیومی است که دارای درصد بالایی از ایزوتوپ U۲۳۵ باشد. اورانیوم مورد استفاده در راکتورهای اتمی باید به حدی غنی شود که حاوی ۲ تا ۳ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد، در حالی که اورانیومی که در ساخت بمب اتمی بکار میرود حداقل باید حاوی ۹۰ درصد اورانیوم ۲۳۵ باشد. یکی از روشهای معمول غنی سازی استفاده از دستگاههای سانتریفوژ گاز است.سانتریفوژ از اتاقکی سیلندری شکل تشکیل شده که با سرعت بسیار زیاد حول محور خود می چرخد. هنگامی که گاز هگزا فلوئورید اورانیوم به داخل این سیلندر دمیده شود نیروی گریز از مرکز ناشی از چرخش آن باعث میشود که مولکولهای سبکتری که حاوی اورانیوم ۲۳۵ است در مرکز سیلندر متمرکز شوند و مولکولهای سنگینتری که حاوی اورانیوم ۲۳۸ هستند در پایین سیلندر انباشته شوند.اورانیوم ۲۳۵ غنی شده ای که از این طریق بدست می آید سپس به داخل سانتریفوژ دیگری دمیده میشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. این عمل بارها و بارها توسط سانتریفوژهای متعددی که بطور سری به یکدیگر متصل میشوند تکرار میشود تا جایی که اورانیوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نیاز بدست آید. آنچه که پس از جدا سازی اورانیوم ۲۳۵ باقی میماند به نام اورانیوم خالی یا فقیر شده شناخته میشود که اساسا از اورانیوم ۲۳۸ تشکیل یافته است. اورانیوم خالی فلز بسیار سنگینی است که اندکی خاصیت رادیو اکتیویته دارد و از آن برای ساخت گلوله های توپ ضد زره پوش و اجزای برخی جنگ افزار های دیگر از جمله منعکس کننده نوترونی در بمب اتمی استفاده میشود. یک شیوه دیگر غنی سازی روشی موسوم به دیفیوژن یا روش انتشاری است. دراین روش گاز هگزافلوئورید اورانیوم به داخل ستونهایی که جدار آنها از اجسام متخلخل تشکیل شده دمیده میشود. سوراخهای موجود در جسم متخلخل باید قدری از قطر مولکول هگزافلوئورید اورانیوم بزرگتر باشد.در نتیجه این کار مولکولهای سبکتر حاوی اورانیوم ۲۳۵ با سرعت بیشتری در این ستونها منتشر شده و تفکیک میشوند. این روش غنی سازی نیز باید مانند روش سانتریفوژ بارها و باره تکرار شود.راکتور هسته ای:راکتور هسته ای وسیله ایست که در آن فرایند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام میگیرد. انرژی حرارتی بدست آمده از این طریق را می توان برای بخار کردن آب و به گردش درآوردن توربین های بخار ژنراتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار داد.اورانیوم غنی شده ، معمولا به صورت قرصهائی که سطح مقطعشان به اندازه یک سکه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نیم سانتیمتر است در راکتورها به مصرف میرسند. این قرصها روی هم قرار داده شده و میله هایی را تشکیل میدهند که به میله سوخت موسوم است. میله های سوخت سپس در بسته های چندتائی دسته بندی شده و تحت فشار و در محیطی عایقبندی شده نگهداری میشوند.در بسیاری از نیروگاهها برای جلوگیری از گرم شدن بسته های سوخت در داخل راکتور، این بسته ها را داخل آب سرد فرو می برند. در نیروگاههای دیگر برای خنک نگه داشتن هسته راکتور ، یعنی جائی که فرایند شکافت هسته ای در آن رخ میدهد ، از فلز مایع (سدیم) یا گاز دی اکسید کربن استفاده می شود. 1- هسته راکتور2-پمپ خنک کننده3- میله های سوخت4- مولد بخار5- هدایت بخار به داخل توربین مولد برق برای تولید انرژی گرمائی از طریق فرایند شکافت هسته ای ، اورانیومی که در هسته راکتور قرار داده میشود باید از جرم بحرانی بیشتر (فوق بحرانی) باشد. یعنی اورانیوم مورد استفاده باید به حدی غنی شده باشد که امکان آغاز یک واکنش زنجیره ای مداوم وجود داشته باشد. برای تنظیم و کنترل فرایند شکافت هسته ای در یک راکتور از میله های کنترلی که معمولا از جنس کادمیوم است استفاده میشود. این میله ها با جذب نوترونهای آزاد در داخل راکتور از تسریع واکنشهای زنجیره ای جلوگیری میکند. زیرا با کاهش تعداد نوترونها ، تعداد واکنشهای زنجیره ای نیز کاهش میابد. حدودا ۴۰۰ نیروگاه هسته ای در سرتاسر جهان فعال هستند که تقریبا ۱۷ درصد کل برق مصرفی در جهان را تامین میکنند. از جمله کاربردهای دیگر راکتورهای هسته ای، تولید نیروی محرکه لازم برای جابجایی ناوها و زیردریایی های اتمی است.بازفراوری:برای بازیافت اورانیوم از سوخت هسته ای مصرف شده در راکتور از عملیات شیمیایی موسوم به بازفراوری استفاده میشود. در این عملیات، ابتدا پوسته فلزی میله های سوخت مصرف شده را جدا میسازند و سپس آنها را در داخل اسید نیتریک داغ حل میکنند. در نتیجه این عملیات، ۱% پلوتونیوم ، ۳% مواد زائد به شدت رادیو اکتیو و ۹۶% اورانیوم بدست می آید که دوباره میتوان آنرا در راکتور به مصرف رساند. راکتورهای نظامی این کار را بطور بسیار موثرتری انجام میدهند. راکتور و تاسیسات باز فراوری مورد نیاز برای تولید پلوتونیوم را میتوان بطور پنهانی در داخل ساختمانهای معمولی جاسازی کرد. به همین دلیل، تولید پلوتونیوم به این طریق، برای هر کشوری که بخواهد بطور مخفیانه تسلیحات اتمی تولید کند گزینه جذابی خواهد بود.بمب پلوتونیومی:استفاده از پلوتونیوم به جای اورانیوم در ساخت بمب اتمی مزایای بسیاری دارد. تنها چهار کیلوگرم پلوتونیوم برای ساخت بمب اتمی با قدرت انفجار ۲۰ کیلو تن کافی است. در عین حال با تاسیسات بازفراوری نسبتا کوچکی میتوان چیزی حدود ۱۲ کیلوگرم پلوتونیوم در سال تولید کرد. بمب پلوتونیومی1- منبع یا مولد نوترونی2- هسته پلوتونیومی3- پوسته منعکس کننده (بریلیوم)4- ماده منفجره پرقدرت5- چاشنی انفجاری کلاهک هسته ای شامل گوی پلوتونیومی است که اطراف آنرا پوسته ای موسوم به منعکس کننده نوترونی فرا گرفته است. این پوسته که معمولا از ترکیب بریلیوم و پلونیوم ساخته میشود، نوترونهای آزادی را که از فرایند شکافت هسته ای به بیرون میگریزند، به داخل این فرایند بازمی تاباند. استفاده از منعکس کننده نوترونی عملا جرم بحرانی را کاهش میدهد و باعث میشود که برای ایجاد واکنش زنجیره ای مداوم به پلوتونیوم کمتری نیاز باشد. برای کشور یا گروه تروریستی که بخواهد بمب اتمی بسازد، تولید پلوتونیوم با کمک راکتورهای هسته ای غیر نظامی از تهیه اورانیوم غنی شده آسانتر خواهد بود. کارشناسان معتقدند که دانش و فناوری لازم برای طراحی و ساخت یک بمب پلوتونیومی ابتدائی، از دانش و فنآوری که حمله کنندگان با گاز اعصاب به شبکه متروی توکیو در سال ۱۹۹۵ در اختیار داشتند پیشرفته تر نیست. چنین بمب پلوتونیومی میتواند با قدرتی معادل ۱۰۰ تن تی ان تی منفجر شود، یعنی ۲۰ مرتبه قویتر از قدرتمندترین بمبگزاری تروریستی که تا کنون در جهان رخ داده است.بمب اورانیومی:هدف طراحان بمبهای اتمی ایجاد یک جرم فوق بحرانی ( از اورانیوم یا پلوتونیوم) است که بتواند طی یک واکنش زنجیره ای مداوم و کنترل نشده، مقادیر متنابهی انرژی حرارتی آزاد کند. یکی از ساده ترین شیوه های ساخت بمب اتمی استفاده از طرحی موسوم به "تفنگی" است که در آن گلوله کوچکی از اورانیوم که از جرم بحرانی کمتر بوده به سمت جرم بزرگتری از اورانیوم شلیک میشود بگونه ای که در اثر برخورد این دو قطعه، جرم کلی فوق بحرانی شده و باعث آغاز واکنش زنجیره ای و انفجار هسته ای میشود. کل این فرایند در کسر کوچکی از ثانیه رخ میدهد. جهت تولید سوخت مورد نیاز بمب اتمی، هگزا فلوئورید اورانیوم غنی شده را ابتدا به اکسید اورانیوم و سپس به شمش فلزی اورانیوم تبدیل میکنند. انجام این کار از طریق فرایندهای شیمیائی و مهندسی نسبتا ساده ای امکان پذیر است. قدرت انفجار یک بمب اتمی معمولی حداکثر ۵۰ کیلو تن است، اما با کمک روش خاصی که متکی بر مهار خصوصیات جوش یا گداز هسته ای است میتوان قدرت بمب را افزایش داد. در فرایند گداز هسته ای ، هسته های ایزوتوپهای هیدروژن به یکدیگر جوش خورده و هسته اتم هلیوم را ایجاد میکنند. این فرایند هنگامی رخ میدهد که هسته های اتمهای هیدروژن در معرض گرما و فشار شدید قرار بگیرند. انفجار بمب اتمی گرما و فشار شدید مورد نیاز برای آغاز این فرایند را فراهم میکند. طی فرایند گداز هسته ای نوترونهای بیشتری رها میشوند که با تغذیه واکنش زنجیره ای، انفجار شدیدتری را بدنبال می آورند. اینگونه بمبهای اتمی تقویت شده به بمبهای هیدروژنی یا بمبهای اتمی حرارتی موسومند.

آتشکاری استخراج

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 120 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

چکیده

مقدمه:

همانطور که می دانیم سالهاست که رشد فراینده بخش سنگ هم از لحاظ اقتصادی و هم از بعد فن آوری ، از سایر مواد مطرح در بخش کانی ها بیشتر بوده است، لذا روش های استخراج و کندن این سنگ ها نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

تحلیل و بررسی استخراج هر چند که بیشتر به چگونگی و نحوه استخراج در توده سنگ می پردازد ، اما از آنجا که بایستی کلیه پارامترهای مربوط به توده سنگ را در نظر گرفت و دانست که از لحاظ اقتصادی کدام روش مقرون به صرفه تر است لذا در این میان سعی بر این است که بتوانیم با دید کافی از نحوه استخراج و کاربرد هر یک از این روش های استخراج سنگ ساختمانی آشنا شویم .

در ابتدا به

تمام روش های مربوط به استخراج سنگ ساختمان اشاره شده که عبارت اند از :

استخراج به کمک چال موازی که خود به دوروش:

الف- پارس و گوه:

ب- شیوه مکانیکی پارس و گوه تقسیم می شود

2- استخراج با استفاده از برش دهنده یا هاواژ:

این روش با توجه به نوع برش به ماشین هاواژ با بازوی زنجیردار،ماشین برش با دیسک برنده و ماشین برش با صفحه فرز تقسیم می شود .

3- روش های خاص:

که شامل روش های دیگری مانند روش جت آب ، شعله برش،روش قوس الکتریکی ،روش کاویستاسیون وروش لیزری می باشد .

4- استخراج با سیستم برش الماسه

5- برش گرهای زنجیری

پس از توضیحاتی مختصر در مورد هر یک از روش ها به علت اهمیت آتشکاری کنترل شده به توضیح این روش به تفضیل پرداخته خواهد شد.

برش سنگ با مواد منفجره در تمام معادن دنیا مرسوم بوده است و امروزه در اروپا برای معادن گرانیت بعلت حجم زیاد سنگ حاصله، سهولت عملیات و بطور کلی هزینه کم سرمایه گذاری استفاده می شود . لطمه ندیدن توده سنگ باقیمانده همیشه یکی از اهداف آتشکاری بوده و طبیعی است که هر چه تاثیر انفجار به توده سنگ باقیمانده کمتر باشد امید به پایداری سازه به وجود آمده بیشتر و هزینه های بعدی کمتر خواهد بود، برای کاهش لطمه های انفجار به توده سنگ باقیمانده از روش های آتشکاری کنترل شده یا مهار شده استفاده می شود .

از آنجا که در استخراج سنگ های ساختمانی هدف خرد کردن سنگ نیست و می بایستکمترین صدمه ممکن به سنگ وارد شود، بایستی به طریقی میزان درزه های حاصل از انفجار ماده منفجره را تحت کنترل در آورد که این کار با استفاده از تکنیک های ]آتشکاری کنترل شده خاص معادن سنگ ساختمانی صورت می گیرد .

آتشکاری کنترل شده شامل روشهای زیر است:

آتشکاری آرام ، آتشکاری تشکی ، آتشکاری بالشی ،چال خالی،پیش شکافی ، کنترل شکاف ، کتراک وراکتن تقسیم می شود .

اهداف اصلی آتشکاری مهار شده به شرح زیر است :

پایداری توده سنگ باقیمانده ( درجا)

یکنواختی و زیبایی سطح به وجود آمده

کاهش ارزش هزینه مرمت و صاف کردن تونل ها

پایداری دیوارهای نگهدارنده در معادن زیر زمینی .

در این مجموعه طی 4 فصل ابتدا به توضیح مختصر تمام روش های استخراج سنگ ساختمانی پرداخته و طی فصل جداگانه ای روشهای آتشکاری کنترل شده را که یکی از روش های استخراج ساختمانی می باشد، تشریح می شود که در این فصل به جداولی نیز جهت مقایسه روش ها اشاره شده است. در فصل بعد به توضیح تمام روش های موجود در آتشکاری کنترل شده پرداخته خواهد شد و در فصل آخر یا فصل (جمع بندی و نتیجه گیری) از تمام روش های آتشکاری کنترل شده یک نتیجه گیری کلی به دست می آید و تمام خصوصیات هر روش در جداول جدا گانه ای، مختصر توضیح داده شده است.