یک کلاهک هسته ای معمولا به قدرت 2 مگاتن است که معادل قدرت انفجاری 2 میلیون تن تی ان تی[3] می باشد و قدرت انفجاری2 میلیون تن تی ان تی برابر تمام بمب هایی است که در جنگ دوم جهانی مورد استفاده قرارگرفت. چنین کلاهکی اگر در زمین منفجر شود گودالی به طول و عرض 60 در60 کیلومتر به جا می گذارد، چنین کلاهکی اگر روی شهر بزرگی فرود آید از کل شهر هیچ اثری بر جا نمی ماند. وجود چنین سلاح هایی و خطرات ناشی از آن فضایی از رعب و وحشت را بر عرصه بین الملل حاکم ساخته است و برخی دارندگان سلاح های هسته ای نظیر آمریکا از این سلاح ها برای کشتار مردم استفاده کرده اند. در حال حاضر، حدود 23 هزار سلاح هسته ای در جهان وجود دارد که نزدیک به نیمی از آن ها عملیاتی هستند و هر لحظه می توان آن ها را به کارگرفت. هم اکنون روسیه با 12هزار کلاهک هسته ای دارای بزرگترین زرادخانه هسته ای جهان است و آمریکا 8 هزار و 646 سلاح هسته ای راهبردی و دو هزار و ده سلاح تاکتیکی دارد.

بررسی روند تحولات جهانی نشان می دهد که این دوکشور همچنان بر ادامه حفظ و ارتقای این سلاح ها تاکید دارند. مجموع این مولفه ها و تاکیدات جهانی بر امنیت بین الملل ضرورت اصل خلع سلاح هسته ای از جانب این دو کشور را امری ضروری می نماید. بنابراین در این تحقیق برآنیم تا سازوکارهای حقوقی خلع سلاح دوجانبه هسته ای میان این دوکشور را تبیین نماییم.

ب: ضرورت و اهمیت انجام تحقیق

مساله خلع سلاح هسته ای از مسائل مهم حقوق بین الملل است که در دو دهه اخیر نیز اهمیت بیشتر یافته است و این مساله با توجه به تهدیدات روزافزون هسته ای از جانب این دوکشور و پیشینه تاریخی این دو کشور در این حوزه و آثار ناشی از عملکرد آنان، ضرورت انجام این تحقیق را هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ کاربردی واجد اهمیت کرده است.

ج: سابقه و پیشینه تحقیق

شایان ذکر است که در رابطه با خلع سلاح و خصوصا خلع سلاح هسته ای تحقیقات و مقالات و کتاب های فراوانی نگاشته شده است که همگی به این موضوع به صورت کلی و جزئی پرداخته اند، از این قبیل اند تحقیقاتی نظیر : بنیادهای حقوقی خلع سلاح آقای مرتضی مختاری امین در مجله سیاست خارجی به سال سیزدهم، شماره 2، تابستان 1378و… کتاب هایی نظیر : بررسی فعالیت های سازمان ملل متحد از دیدگاه اسناد خلع سلاح تالیف آقایان بهرام مستقیمی و مسعود طارم سری تهران چاپ انتشارات مرکز مطالعات عالی بین المللی دانشگاه تهران به سال1359و 1381 و… اما در رابطه با خلع سلاح دوجانبه با محوریت آمریکا و روسیه کتابی نگاشته نشده است ولی مقالات متعدد اشاره گذرایی به این موضوع داشته اند ولی به روشنی و با جزئیات بیشتر به این موضوع پرداخته نشده است و برای روشن تر شدن نقاط ابهام و بحث های جزئی تر در رابطه با این مساله ، نگارنده این موضوع را برای تحقیق خود برگزیده است.

د: هدف های مورد انتظار از تحقیق

تبیین یکی از مسائل مهم حقوق بین الملل، تبیین قلمرو خلع سلاح دوجانبه و نقاط ضعف نظام دوجانبه موجود در رابطه با خلع سلاح هسته ای و ارائه راهکارهای احتمالی برای اصلاح آن، آشنا ساختن محافل علمی و افکار عمومی کشورمان با عملکرد کشورهای آمریکا و روسیه در مورد خلع سلاح با توجه به اینکه دو کشور مزبور مدعیان اصلی در زمینه اجرای مقررات بین المللی در این حوزه هستند، از اهداف وکاربردهای مورد انتظار از انجام این تحقیق هستند.

ه: سوال اصلی تحقیق

در این تحقیق سعی می شود به پرسش اصلی ذیل پاسخ داده شود:

1- سازوکارهای حقوقی برای خلع سلاح دوجانبه چیست و چه تعهداتی برای آمریکا و روسیه به منظور خلع سلاح دوجانبه ایجاد شده است؟

و. سوالهای فرعی تحقیق

1- نظارت و تضمین برای اجرای این تعهدات و سیستم راستی آزمایی در این مورد چیست؟

2- این دو کشور به چه میزان به تعهدات خود در زمینه خلع سلاح عمل کرده اند؟

3- عملکرد آمریکا و روسیه در زمینه خلع سلاح دوجانبه هسته ای، چه آثاری بر روند خلع سلاح جهانی و فعالیت نهادهای بین المللی همچون آژانس بین

 المللی انرژی اتمی داشته است؟

ز: فرضیه های اصلی تحقیق

1- کاهش تسلیحات هسته ای در چهارچوب معاهدات دوجانبه بین دو کشور، از جمله مهمترین سازوکار حقوقی برای خلع سلاح هسته ای این دو کشور است که مطابق مفاد این اسناد، می بایست کاهش تسلیحات صورت گیرد.

ح. فرضیه های فرعی تحقیق

1- سیستم تضمین اجرا و راستی آزمایی مستقل و بین المللی در موافقت نامه های دوجانبه دو کشور پیش بینی نشده است و نظارت بر اجرا بر عهده نهادهای ملی هریک از طرفین و وابسته به خواست و اراده دوکشور است.

2- آمریکا و روسیه به عنوان بزرگترین دارندگان سلاح هسته ای در جهان، نتوانسته اند به تعهدات خود در رابطه با خلع سلاح هسته ای دوجانبه عمل نمایند .

3- عملکرد آمریکا و روسیه در زمینه خلع سلاح دوجانبه و رفتار تبعیض آمیز این دو کشور در اعطای فناوری تسلیحات هسته ای به برخی کشورها، موجب تضعیف فرایند کلی خلع سلاح و عدم کارایی آژانس بین المللی انرژی اتمی در این قلمرو شده است.

ط: جنبه نوآوری تحقیق

نوآوری این تحقیق در پرداختن به مساله خلع سلاح از دیدی دوجانبه با محوریت آمریکا و روسیه است که به روشنی و با جزئیات بیشتر در مقالات و تحقیقات دیگر بحث نشده است و نیز از این نظراست که روابط بین این دوکشور را در رابطه با خلع سلاح هسته ای به چالش   می کشد.

 ی. روش تجزیه و تحلیل داده ها

انجام این تحقیق مبتنی بر مطالعه کتابخانه ای به روش تحلیلی است و روش تجزیه و تحلیل اطلاعات هم روشی توصیفی و تحلیلی است.

در خاتمه این مقدمه و در راستای پاسخگویی به پرسش های تحقیق، ابتدا در بخش یکم به ذکر کلیات و مفاهیم خلع سلاح وکنترل تسلیحات و نقد مناسبات آن ها و سازوکارهای حقوقی خلع سلاح خواهیم پرداخت. در بخش دوم هم،  بررسی معاهدات خلع سلاح دوجانبه هسته ای منعقده بین آمریکا و روسیه را از آن جهت که شرایط معاهدات خلع سلاحی را دارا هستند و موانع پیش روی آن ها و عملکرد این دوکشور و آثار آن بر روند خلع سلاح جهانی را به بحث خواهیم گذارد.

بخش اول: سازوکارهای حقوقی خلع سلاح هسته ای

شرح موضوع:

سلاح های مدرن هسته ای آن چنان قدرتی در تخریب جانداران و اشیا دارند که از دیدگاه عقلایی نمی توان آن ها را در شمار ابزار قابل استفاده در سیاست به شمار آورد. بر همین اساس گفته می شود که هیچ هدفی وجود ندارد که پیگیری آن استفاده از این سلاح مخرب را توجیه کند. حداقل در افکار عمومی، باور حاکم این است که هرگونه استفاده از سلاح هسته ای مترادف با آخرین روز زندگی بشر است. اگر این امکان وجود داشت که بتوان اینگونه سلاح ها را نابود کرد، جامعه جهانی می توانست محیطی به مراتب بی خطرتر برای انسان ها باشد. راه نهایی رهایی از این سلاح ها همانا از بین بردن آن هاست.[1]

 برای خلع سلاح هسته ای[2] تعریف واحد و جامعی وجود ندارد. خلع سلاح هسته ای به معنی مطلق کلمه عبارت از کاهش یا نابودی تسلیحات هسته ای در سطح بین المللی بدون در نظرگرفتن ماهیت، کمیت و کیفیت آن ها است.[3] این فرایند به تناسب تحولات تاریخی، دگرگونی را پذیرا شده و اکنون مفهومی یافته است که چه بسا با نخستین بینش های ناظر بر تاسیس و تکوین آن تفاوتی شگرف داشته باشد.

از دیدگاه نظری، موفقیت این فرایند و دستیابی آن به اهداف حقیقی خویش در پرتو قواعد و مقرراتی صحیح و عادلانه، در درجه اول به اراده سیاسی دولت ها بستگی دارد. با این حال اراده سیاسی گر چه لازم و ضروری است اما کافی نمی باشد. برای اینکه اراده سیاسی شکل گیرد و به طور مناسب به اجرا درآید، باید با بهره گرفتن از تخصص و مهارت های علمی کارشناسان مختلف به ویژه کارشناسان حقوقی و فنی با فراهم کردن زمینه های ایجاد تعهدات و ترتیبات الزام آور متضمن حقوق و تکالیف برابر برای دولت ها، برای انهدام ذخایر تسلیحات هسته ای موجود و بستن گریزگاه های فنی قوانین به این امر اهتمام ورزید.[4] در این راستا، معاهدات به عنوان یکی از ابزارهایی که اراده متعاهدین را درخصوص تعهدات و حقوق تنظیم شده در آن  به طور الزام آور و برابر برای دولتها در بردارد، می تواند به عنوان مهم ترین سازوکار لازم برای خلع سلاح وکنترل تسلیحات هسته ای باشد.

این بخش را به دو فصل تقسیم بندی می نماییم. در فصل اول، خلع سلاح هسته ای را مفهوم شناسی کرده و تحولات تاریخی آن را بیان می نماییم و سپس در فصل دوم، سازوکارهای حقوقی خلع سلاح هسته ای را به منظور دستیابی این فرایند به اهداف حقیقی خویش، معرفی می نماییم.

فصل اول: کلیات و تاریخچه

برای دست یافتن به تعریف دقیقی از فرایند خلع سلاح هسته ای، کلیات و مفاهیم مختلف خلع سلاح هسته ای را تجزیه و تحلیل و دقیقترین آن ها را ذکر خواهیم کرد و از آنجا که امروزه مفهوم کنترل تسلیحات[1] هسته ای جایگزین مفهوم خلع سلاح هسته ای شده، مفهوم کنترل تسلیحات و مناسبات آن با خلع سلاح هسته ای را ذکر خواهیم کرد. سپس تحولات تاریخی خلع سلاح و کنترل تسلیحات هسته ای را شرح می دهیم و در پایان، اهداف و اشکال خلع سلاح و کنترل تسلیحات هسته ای را بر می شماریم.

برای درک درست فرایند خلع سلاح وکنترل تسلیحات هسته ای، ذکر مبانی نظری این فرایند در حقوق و روابط بین الملل ضروری می نماید. از همین رو به ذکر این مبانی خواهیم پرداخت. اما لازم است پیش از همه اینها خود سلاحهای هسته ای هرچند به طور مختصر معرفی شوند و پس از معرفی این سلاحها، سعی می کنیم وضعیت حقوقی آنها را در قالب رای مشورتی دیوان بین المللی دادگستری به سال 1996 تبیین نماییم.

1 Arms control

[1] علیرضا سنجابی، استراتژی و قدرت نظامی، چاپ اول ( تهران : پاژنگ، زمستان 1375)، صص 132 و 133 .

2 Nuclear Disarmament

 مقدمه

 1-1- پورفیرین

پورفیرین­ها گروهی از ترکیبات آلی هستد که در طبیعت به صورت های مختلفی وجود دارند. یکی از معروف ترین پورفیرین­های شناخته شده، هم می باشد که همان رنگدانه ی موجوددر سلول­های خون است و کوفاکتور سلول­های هموگلوبین است. آن ماکرو سیکل­های هترو سیکلی است که از ٤ واحد پیرول تغییر یافته تشکیل شده است و اتم کربن آلفا­ی آن از طریق پل­های متین به هم متصل شده ­اند ]1.[

هر چند که کمپلکس­های پورفیرین طبیعی برای زندگی ضروری هستند ولی پورفیرین­های سنتزی کاربرد­های محدود تری دارند. به عنوان نمونه کمپلکس­های مزو-تترا فنیل پورفیرین، انواع مختلف واکنش­ها را در سنتز آلی کاتالیز می­ کنند ولی هیچ کدام از آن ها ارزش کاربردی ندارد. ترکیبات پورفیرینی در بلوک­های ساختمانی سوپرا ملکولی و الکترونی ملکولی مورد توجه زیادی قرار گرفته­اند. فتالوسیانین­ها که ساختار مشابه با پورفیرین دارند در مصارف تجاری به عنوان رنگ­ها و کاتالیزور­ها به کار می­روند. رنگ­های پورفیرینی سنتزی که در طراحی سل­های خورشیدی به کار می­روند موضوع جدید تحقیقات پیشرفته است. ساختار ملکولی پورفیرین در سال 1912 توسط کاستر پیشنهاد شد ]2[. در آن زمان تصور می­شد که چنین حلقه بزرگی ناپایدار است تا اینکه در سال 1929 فیشر[1] توانست با سنتز پروتوهم[2]  این ساختار مولکولی را برای پورفیرین تایید کند [3]. ساده­ترین ساختار پورفیرین که فاقد استخلاف­های جانبی می­باشد و پورفین[3] نامیده می­ شود که در شکل 1-1 نشان داده شده ­است.

1-2- خواص پورفیرین­ها

پورفیرین­ها آروماتیک هستد و به دلیل آروماتیسیته از قانون هوکل پیروی می­ کنند. دارای 4n+2=π الکترون هستند که در ماکروسیکل مستقر شده است. بنابر این ماکروسیل­ها، سیستم های فوق العاده مزدوج هستند در نتیجه ی این امر، باند­های جذبی قوی در ناحیه­ی مرئی دارند و شدیدا رنگی می­باشند. اندازه ­گیری گرمای سوختن و طیف بینی NMR پورفیرین­ها، آروماتیک بودن آن­ها را نشان می­دهد[4]. نام پورفیرین از کلمه ی یونانی purple به معنای بنفش آمده است. ماکروسیل آن ٢٦الکترون پای دارد.

امروزه داده ­های بلور­شناسی نشان می­ دهند که مولکول پورفیرین به طور کامل سخت و انعطاف­ناپذیر نیست، بلکه یک سیستم انعطاف پذیر با سد انرژی پایین برای تغییر شکل­های خارج­صفحه­ای[4]­ است و شکل هندسی آن به طور قابل توجهی تحت تاثیر برهم کنش­های بلوری بین مولکولی می­باشد به طوری که ساختار پورفیرین کاملا مسطح[5] بوده و ساختار تترافنیل پورفیرین کاملا چین­خورده[6] می­باشد [5].

با جایگزینی گروه­های مختلف در موقعیت­های مختلف β پیرولی یا مزو، از مولکول پورفین به پورفیرین می­رسیم. از طرفی ویژگی الکترونی استخلاف­ها از جمله الکترون کشندگی یا الکترون دهندگی سبب تغییر خواص پورفیرین­ها می­ شود [6]. ترکیبات پورفیرینی که دارای دو هیدروژن بر روی نیتروژن­ها هستند، باز آزاد[7] نامیده می­شوند (شکل ١-2 الف). افزایش یک پروتون، منجر به تشکیل مونواسید[8] یا مونوکاتیون (شکل ١-2 ب) می­ شود و افزایش یک پروتون دیگر، تشکیل دی­اسید[9] یا دی­کاتیون (شکل ١-2 ج) را می­دهد که در آن پورفیرین دارای بار ٢+ است. پورفیرین­ها می­توانند با از دست دادن دو هیدروژن خود در حالت باز آزاد، به صورت دی آنیون درآیند که در فرم دی­آنیون قادرند با یون­های فلزی ٢+

 و ٣+ کمپلکس­های فلزی پورفیرین­ها را تشکیل دهند.

             ج)                                          ب)                                            الف)

شکل(1-2)- ساختار پورفیرین  الف) باز آزاد ب) مونواسید ج) دی اسید

1-3- پورفیرین­ها و ترکیبات مرتبط

پورفیرین بدون فلز در حفره اش نیز باز آزاد نامیده می­ شود. بعضی از پورفیرین­های حاوی آهن هم نامیده می­شوند. هم حاوی پروتئین ها هموپروتئین­ها می­باشد که به طور گسترده­ای در طبیعت یافت می­ شود. هموگلوبین و میوگلوبین دو پروتئین پیوندی اکسیژن هستند که حاوی پورفیرین­های آهن دار می­باشند. چندین هتروسیکل دیگر در ارتباط با پورفیرین وجود دارد. این هتروسیکل­ها شامل کورین­ها، کلرین­ها، باکتریو­کلرفیل­ها و کورفین­ها می­باشد.

از شبه پورفیرین­های طبیعی می­توان به کورین­ها[10] شکل(١-3) اشاره کرد. کورین­ها ماکروسیکل­هایی متشکل از چهار حلقه پیرولی هستند که از چهار اتم نیتروژن خود برای اتصال به فلز استفاده می­ کنند. کورین­ها در این حالت تقریبا شکل مسطح مربعی دارند.  تفاوت اصلی کورین با پورفیرین، نبود یک اتم کربن متین است که اتصال دهنده دو تا از حلقه­­های پیرول است. این عامل، سبب به هم ریختن هندسه فلز مرکزی است و نیز باعث به وجود آمدن برخی خواص جالب برای کمپلکس مذکور است.

شکل(1-3)- ساختارکورین

کلرین­ها بیشتر احیا شده، هیدروژن بیشتری نسبت به پورفیرین دارند و زیر واحد پیرولینی دارند. این ساختار در کلروفیل رخ می­دهد. جایگزینی دو زیر واحد از چهار زیر واحد پیرولی با زیر واحد پیرولینی، منجر به باکتریوکلرین­ها می­ شود که در باکتری­ های فتوسنتز کننده یافت می­ شود. پروتوپورفیرین[11] (شکل١- 4) یکی از فراوان­ترین پورفیرین­های موجود در طبیعت است. از جانشین کردن کربن­های ٥، ١٠، ١٥و٢٠ پورفین با نیتروژن و اتصال حلقه­های پیرول با چهار حلقه بنزن ترکیب معروف رنگی، به نام فتالوسیانین (شکل١-5) حاصل می­ شود. دو ترکیب مهم دیگر موجود در طبیعت کلروفیل[12] (شکل١-6) و ویتامین B12 [7] (شکل١-7) می­باشند.

ماکروسیکل­های تتراپیرولی، که پورفیرین­ها دسته­ای از آنها هستند، در طبیعت جهت اتصال فلز در سیستم­های آنزیمی و کمپلکس­های مربوطه استفاده می­شوند و عهده­دار کارهای زیادی هستند. توانایی کاتالیزوری پورفیرین­ها به وضعیت الکترونی فلز مرکزی، هندسه حلقه پورفیرین و طبیعت لیگاندهای محوری بستگی دارد [8].

شکل(1-4)- پروتوپورفیرین

شکل(1-5)- فتالوسیانین

شکل(1-6)- کلروفیل                            شکل(1-7)- ویتامینB12

کمپلکس­های پورفیرین با آهن، کبالت، منگنز، مس و نیکل به عنوان فعال کننده O2 شناخته می­شوند و فعالیت آنها در شیمی آلی فلزی بررسی شده است. به عنوان مثال می­توان از سیستم­های پورفیرینی استفاده ­شده در اکسایش کاتالیزوری از طریق اتصال با O2 نام برد. سیتوکروم ٤٥٠P-، یک پورفیرین آهن موجود در سیستم­های زیستی، از مهم­ترین آنزیم­ های اکسنده مورد مطالعه ­است. این آنزیم مدلی برای اکسایش­های شبه­زیستی[13] است [8].

با در نظرگرفتن مطالعات مربوط به مشتقات گوناگون پورفیرین­ها، فاصله­ها و زاویه­ها در اسکلت پورفیرین مقدار تقریبا ثابتی می­باشد. پورفیرین مسطح با توجه به قاعده زاویه و فاصله یک محور تقارن درجه چهار دارد.

پورفیرین­ها شامل انواع مسطح و تغییرشکل­یافته می­باشند. این ماکرومولکول­ها دارای خاصیت انعطاف­پذیری هستند. پورفیرین در حالت مسطح در پایین­ترین سطح انرژی خود قرار دارد. از آنجا که انرژی کمی برای تغییر شکل پورفیرین لازم است، تحت شرایط مختلف نمی­توان ساختار آن را به سادگی پیش ­بینی کرد. همچنین ساختار پورفیرین در محلول به دلیل نامشخص بودن برهم­کنش­های دقیق آن با حلال قابل پیش ­بینی نیست.

1-4- یونیزه شدن پورفیرین­ها

با افزایش قدرت الکترون کشندگی زنجیره­های جانبی پورفیرین خاصیت بازی آن کاهش می یابد. هسته پورفیرین با دو اتم نیتروژن پیرولینی (=N–) که توانایی جذب پروتون را دارند، به عنوان یک مرکز بازی دو ظرفیتی و با دواتم نیتروژن NH) –) پیرولی، که توانایی از دست دادن پروتون را دارند، به عنوان یک مرکز اسیدی دو ظرفیتی عمل می­ کند. بنابراین هسته پورفیرین می ­تواند هر دو نقش اسیدی و بازی را ایفا کند.

پورفیرین­ها به عنوان اسیدهای خیلی ضعیف عمل می­ کنند. حالت­های خنثی حتی درمحلول های هیدروکسید سدیم غلیظ پایدارند ولی در حضور سدیم آلکوکسیدها، طیف جذبی حضور دی­آنیون را نشان می­دهد. قدرت بازی نیتروژن­های پیرولینی، از طریق یک ساختار رزونانسی، تحت تاثیر زوج الکترون­های غیر پیوندی نیتروژن­های پیرولی قرار می­گیرد.

1-5- عوامل موثر بر فعالیت پورفیرین­ها

بسیاری از مطالعات انجام شده که به بررسی تاثیر عوامل موثر بر فعالت پورفیرین ها پرداخته است. تقریباً تمام واکنش‌هایی که توسط آنزیم­ها کاتالیز می‌گردند توسط متالوپورفیرین‌ها نیز کاتالیز می‌شوند. گزارش­های زیادی در مورد

واژه­ های  کلیدی:  بازالت، هوازدگی و فرسایش ، تریاس پسین،  بوکسیت تاش، شمال غرب شاهرود

فهرست مطالب

عنوان                     شماره  صفحه

فصل اول : کلیات تحقیق

1- 1- مقدمه. 2

1-2-  موقعیت جغرافیایی و راه‌های دسترسی به منطقه. 2

۱-3- آب و هوا و بوم‌شناسی منطقه. 3

1 – 4-  پوشش‌گیاهی و جاذبه‌های ژئوتوریستی منطقه. 4

1- 5 –  ژئومورفولوژی منطقه. 5

1– 6- تاریخچه مطالعات پیشین.. 7

1-7- سابقه تحقیق در منطقه مورد مطالعه. 10

1- 8- تعریف مسئله، اهداف و روش‌های مطالعه. 12

1- 8 – 1- طرح مسئله. 12

1-8-2- اهداف تحقیق.. 12

1- 8-3- روش انجام تحقیق.. 13

1-8-4- جمع‌ آوری اطلاعات… 13

1-8-5- مطالعات  صحرایی.. 14

1-8-6- مطالعات آزمایشگاهی.. 14

1-8-7- تجزیه داده‌ها و نگارش پایان‌نامه. 15

1-9- بوکسیت… 15

1-9-1- آلومینیوم. 15

1-9-2- بوکسیت، تعریف، شرایط تشکیل و کاربرد‌ها 16

1-9-2 -1- تعریف… 16

1-9-2-2 – شرایط تشکیل بوکسیت… 16

1- 9-2-3 – کاربرد بوکسیت… 18

1- 9-3- طبقه‌بندی بوکسیت‌ها 18

1-9-3-1- تاریخچه طبقه‌بندی بوکسیت… 19

1-9-3-2- طبقه‌بندی بر اساس لیتولوژی سنگ بستر. 20

1-10-کلیاتی در مورد بافت و ساخت در بوکسیت‌ها 25

1- 11- پراکندگی زمانی و مکانی بوکسیت‌های ایران.. 26

1-12- ذخائر جهانی‏ بوکسیت و مهمترین کشور‌های تولید کننده و وارد کننده آلومینیوم. 27

فصل دوم: زمین‌شناسی منطقه

2-1- مقدمه. 30

2-2- جایگاه زمین‌شناسی ایران از دیدگاه زمین ساخت جهانی.. 30

2-3- موقعیت زمین‌شناسی منطقه مورد مطالعه. 31

2-4- زمین‌شناسی منطقه. 33

2-4-1- چینه‌شناسی در محدوده ناحیه‌ای.. 33

2- 6- چینه‌شناسی در محدوده کانسار 39

2-6-1- سازند روته. 39

2-6-2- سازند الیکا 42

2 – 6 – 3 – سازند شمشک…. 43

2- 7-  فاز‌های کوهزایی در منطقه. 45

2- 7- 1- فاز کوهزایی کالدونین.. 45

2- 7 – 2- فاز کوهزایی سیمرین.. 45

2- 7 – 3- سیمرین پیشین.. 46

2- 8 – زمین‌شناسی ساختمانی.. 47

2- 8- 1- زمین‌شناسی ساختمانی البرز شرقی.. 47

2- 8 – 2- زمین‌شناسی ساختمانی در محدوده مورد مطالعه. 49

2- 8 – 2- 1- گسل ابر. 49

2 -8 – 2- 2- گسل شاهکوه 51

2 -8 – 2- 3- گسل سیاه مرزکوه 51

 

 

2-8 – 2- 4- گسل‌های محدود به کانسار 51

2- 8- 3- چین‌خوردگی.. 53

2- 8- 3- 1- تاقدیس تاش…. 53

2- 8- 4- ارتباط تکتونیک با بوکسیت‌زایی.. 54

2- 9- زمین‌شناسی اقتصادی منطقه. 57

2- 10- جغرافیای دیرینه ایران و منطقه در زمان تریاس…. 59

2- 10- 1- نتیجه‌گیری از جغرافیای دیرینه ایران در زمان تریاس…. 61

فصل سوم: کانی‌شناسی، ساخت و بافت

3- 1- مقدمه. 66

3- 2- مطالعات میدانی (عملیات صحرایی) 66

3-2- 1- مشخصات سنگ میزبان ماده معدنی.. 67

3-2- 2- نحوه رخنمون ماده معدنی.. 69

3-2- 3- بررسی مشخصات ژئومتری ماده معدنی (هندسه ماده معدنی) 70

3-2-4- مشخصات افق بوکسیتی (لایه‌های تشکیل دهنده) 72

3-3-  ویژگیهای سنگ‌ پوش ماده معدنی.. 78

3-4- ارتباط بوکسیت‌زایی با ذغالسنگ…. 79

3- 5-  نقش کارست وغارهای آهکی در فرایند  بوکسیت‌زایی.. 81

3 – 6- کانی‌شناسی به روش پراش اشعه ایکس XRD… 83

3-6-1- بررسی کانی‌های تشکیل دهنده ماده معدنی.. 87

3 – 7 –  مطالعات میکروسکوپی.. 88

3- 7- 1-  مطالعه پتروگرافی سنگ میزبان.. 88

3- 7- 2-   مطالعات پتروگرافی ماده معدنی.. 90

3- 7- 3-  واحد‌های بافت ساز زمینه(ماتریکس) 90

3- 7- 4-  واحدهای بافت ساز متمایز. 91

3-8- سیستم‌های ژنتیکی کانی‌های تشکیل دهنده ماده معدنی.. 96

فصل چهارم: مطالعات ژئوشیمیایی و الگوی تشکیل کانسار

4- 1 –  مقدمه. 100

4- 2- رفتار عنصر آلومینیوم  در محیط ژئوشیمی.. 101

4- 3- طبقه‌بندی انواع واحدهای کانسنگی در نیمرخ مورد مطالعه. 104

4- 6- تعیین خاستگاه سنگ منشأ بوکسیت با بهره گرفتن از داده‌های ژئوشیمی.. 108

4 – 7- مدل پیدایشی پیشنهادی کانسار بوکسیت تاش…. 112

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

5- 1-  نتیجه‌گیری.. 117

5- 2- پیشنهادات… 119

فصل ششم: منابع

6- 1- منابع فارسی.. 121

6- 2- منابع لاتین.. 128

مقدمه

یکی از مهمترین و اساسی­ترین پایه­ های اقتصاد هر کشوری منابع معدنی تحت‌‌الارضی آن است. نیاز به عناصر فلزی در جوامع بشری با توجه به رشد فزاینده جمعیت در کشور­های پیشرفته و در حال توسعه (مانند ایران) بیش از پیش‌ احساس می­ شود. روند صنعتی شدن کشور و رشد مصرف آلومینیوم در صنایع مختلف اهمیت اکتشاف و شناسایی منابع بوکسیت را به عنوان مهمترین ماده اولیه قابل استخراج آلومینیوم از اهمیت خاصی برخوردار کرده است. در توالی چینه‌شناسی البرز در مرز بین سازند کربناته الیکا و سازند تخریبی شمشک بوکسیت‌زایی صورت گرفته است. در منطقه مورد نظر افق بوکسیتی – لاتریتی رخنمون دارد که در حال بهره‌برداری می‌باشد. در این تحقیق کانسار بوکسیت تاش از جنبه زمین‌شناسی اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته و در این فصل به منظور درک بهتر از وضعیت منطقه ابتدا موقعیت جغرافیایی، بوم­شناسی و پوشش گیاهی محل مورد مطالعه را مورد بررسی قرار می­دهیم و در ادامه به اهداف این تحقیق و روش کار و مطالعه تاریخچه کانسار و خلاصه­ای از شناخت، طبقه ­بندی و مکانیسم تشکیل بوکسیت‌ها اشاره می­ شود.

1-2-  موقعیت جغرافیایی و راه­های دسترسی به منطقه

منطقه مورد مطالعه در40 کیلومتری شمال غرب شاهرود، درفاصله 6 کیلومتری شمال شرق روستای تاش و در محدوده مختصات جغرافیایی ′41 °54 تا ′48 °54 طول شرقی و ′32 °36 تا ′37 °36 عرض شمالی واقع شده است. از شاهرود در مسیر کارخانه سیمان با طی مسافت حدود 20 کیلومتر جاده آسفالته به روستای تاش و مسافت 6 کیلومتر جاده خاکی معدن بوکسیت تاش قابل دسترسی می باشد. در شکل (1- 1) موقعیت جغرافیایی و راه­های دسترسی به منطقه نشان داده شده است.

شکل 1- 1- موقعیت جغرافیایی و راه­های ارتباطی منطقه مورد مطالعه (اطلس کامل راه­های ایران).

 ۱-3- آب و هوا و  بوم­شناسی منطقه

منطقه مورد مطالعه در میان کوه­های سربه فلک کشیده البرز (شاهوار، شاهکوه) محصور شده و آب و هوای آن در پاییز و زمستان بسیار سرد و در بهار و تابستان معتدل می‌باشد. اکثر نزولات جوی به صورت بارشهای سنگین برف می­باشد که همین امر موجب اختلال در فعالیت‌های معدنی در فصول سرد سال می­گردد. مقدار متوسط بارندگی سالیانه 350 میلی‌متر می‌باشد. کشاورزی و دامداری به دلیل برخوردار بودن از آب کافی و مراتع غنی، از رونق بسیار خوبی برخوردار است. از جمله محصولات دامداری می‌توان به گوشت قرمز، فراورده های لبنی مانند شیر،  ماست، کره و کشک اشاره نمود. همچنین از محصولات کشاورزی زراعی می‌توان به گندم، جو، سیب زمینی، لوبیا روغنی و محصولات باغی شامل زردالو، سیب درختی و گردو اشاره کرد. بر طبق اطلاعات سرشماری جمعیت خانوار روستایی کشور 1391، جمعیت روستای تاش بالغ بر 390 نفر در قالب 122 خانوار می‌باشد.

1 – 4-  پوشش‌گیاهی و جاذبه­های ژئوتوریستی منطقه  

با توجه به کوهستانی بودن منطقه و میزان بارش مناسب،‍ پوشش گیاهی دارای پراکندگی متوسط با تراکم نسبتاً بالا می‌باشد. از پوشش‌گیاهی این منطقه می‌توان به گیاهانی مانند دم روباه، کاروان­کش، گل بیغم، شور، گز، قیچ، اسپند، سرجارو، گون، درمنه، کما، فرفیون، چوبک، اسکنبیل و خارشتر اشاره نمود (شکل 1-2). روستای کوهستانی‌ تاش­ یکی از مهمترین مناطق ژئوتوریستی منطقه می‌باشد که از امکانات اولیه رفاهی شامل آب، برق و تلفن برخوردار است و به علت واقع شدن در نقطه مرزی بین استان‌های سمنان و گلستان همه ساله پذیرای سیل مشتاقان به طبیعت‌گردی و کوهنوردی می‌باشد. مهمترین جاذبه­های میراث زمین­ شناسی شامل چشمه­ی هفت­رنگ، رودخانه تاش، یخچال‌های طبیعی و مهمترین مسیر صعود به قله شاهوار (دره پیر‌میشی) می­باشد (بسطامی و فردوست، 1392).

شکل 1-۲-  نمایی از پوشش گیاهی شامل گون، درمنه و درخت اورس در محدوده کانسار (دید به سمت شمال شرق)

1- 5 –  ژئومورفولوژی منطقه

از نگاه ژئومورفولوژی منطقه در میان ارتفاعات شاهوار در جنوب، کوه یزدکی در شمال، کوه پیرمیشی در مغرب و کوه شترپا در شرق قرار گرفته است. ارتفاع روستای تاش2220 متر و ارتفاع بلندترین نقطه قله شاهوار با ارتفاع ۳۹۴۵ متر می‌باشد. روند عمومی عناصر زمین‌ساختی (چین خوردگی و گسل­ها) کوه‌های البرز اکثراً شرقی- غربی است. نقش گسل‌های رورانده در منطقه البرز شرقی به وضوح قابل مشاهده می‌باشد و همین سیستم رورانده باعث اوج گرفتن ارتفاعات نسبت به دشت و همچنین به هم­خوردگی شدید در منطقه شده که سبب قرار­گیری سازند‌های مختلف با سن‌های متفاوت در کنار یکدیگر می‌باشد. جنس عمومی سنگ‌ها در منطقه تاش شیل‌ها و ماسه سنگ‌های (سازند شمشک) و آهک و دولومیت‌های (سازند الیکا) می‌باشد که به علت قرارگیری در ارتفاع زیاد دارای فرسایش فیزیکی بالا می‌باشند. دره‌های جوان عموماً ‌V شکل و از امتداد گسل‌ها پیروی می­ کنند. رودخانه دائمی تاش و رودخانه‌های فصلی مانند سنگ سله در فصل بهار با اّب شدن برف‌ها  مقادیر زیادی از مواد و سنگ‌ها و خاک منطقه را جا به‌ جا کرده و به خارج از منطقه منتقل می‌کنند. مسیر رودخانه‌ها اکثراً مناطق گسلی یا در راستای گسل‌های موجود درمنطقه می‌باشد. (شکل 1-۳ )، وضعیت زمین­ ریخت­شناسی منطقه را بر روی نقشه توپوگرافی 250000/1 گرگان و (شکل 1- 4 )، موقعیت منطقه مورد مطالعه در تصویر ماهواره‌ای را نشان می‌دهد.

شکل 1- ۳- وضعیت زمین ریخت­شناسی منطقه بر روی نقشه توپوگرافی 250000/1 گرگان، در این تصویر برجستگی­های مهم شامل کوه­ها، همچنین سیستم آبراهه­ ها و موقعیت ماده معدنی نشان داده شده است  (اقتباس از مرکز اسناد جمهوری اسلامی ایران).

شکل 1- ۴- وضعیت مورفولوژیکی منطقه بر روی تصویر ماهواره‌ای.

6- تاریخچه مطالعات پیشین

کانسارهای بوکسیت ایران بیشتر از نوع کارستی بوده و از نظر مکانی در سه پهنه ساختاری -رسوبی البرز، ایران مرکزی و زاگرس توزیع شده‌اند (قربانی، 1386). از دوره پرمین تا اواخر دوره کرتاسه به موازات کمربند فلز‌زایی تتیس- اوراسیا یکی از غنی­ترین کمربند‌های بوکسیتی شکل گرفته است که سرزمین ایران بخشی از این کمربند می‌باشد. مهمترین ذخائر بوکسیت کارستی ایران بر اساس زمان تشکیل عمدتاً بر سه محور بوکسیت­های پرمو ‌-‌ تریاس، قاعده لیاس و کرتاسه می‌باشند. تاکنون مطالعات زیادی­ در گوشه  و کنار کشور ایران بر روی منابع بوکسیتی انجام شده است که به طور مختصر به برخی از این موارد اشاره می­کنیم.

محور بوکسیت‌های پرموتریاس ایران به صورت گسترده در شمال غرب کشور مورد بررسی قرار گرفته است. از جمله مطالعات انجام شده می­توان به موارد زیر اشاره کرد :

–  قاسمی نکو، 1379، که نهشته­­­های نیچلان و باختر ارومیه را مورد مطالعه قرار دادند و به طور کلی نتیجه گرفتند که لاتریتی شدن این نهشته­ها به صورت کامل انجام نگرفته است.

– خواجه محمد لو، 1383، به مطالعه­ی  بوکسیت­های جنوب استان آذربایجان غربی پرداخته‌اند و ماحصل مطالعات آنها منجر به شناسایی سنگ­های دیاباز نفوذی، درون سازند درود به عنوان سنگ منشأ شده است.

– انتظاری ، 1385، به بررسی بوکسیت­های منطقه مندیل بسر مراغه پرداختند و بر اساس مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی سنگ مادر این بوکسیت را سنگ­های آتشفشانی دانسته‌اند.

 – کلاگری و عابدینی،2007، درمقاله­ای تحت عنوان بررسی ژئوشیمی افق پرمو-تریاس خانشیته در شرق بوکان به چگونگی رفتار عناصر نادر خاکی در افق بوکسیتی بوکان پرداخته است.

 یکی دیگر از ناحیه بوکسیتی پرموتریاس ایران بخش البرز شرقی است که می­توان به مطالعات اشکوریان و همکاران،1390، که به مطالعه بوکسیت خوش ییلاق پرداختند و  فرامرزی و همکاران، 1391، که نهشته بوکسیت قشلاق را مورد مطالعه قرار دادند اشاره نمود. نامبردگان سنگ منشأ بوکسیت‌های مورد مطالعه را سنگ‌های بازالتی سازند سلطان میدان دانسته‌اند.

محور بوکسیتی قاعده لیاس مهمترین بخش اقتصادی بوکسیت­های ایران را تشکیل می­دهد که از جمله می­توان به کانسار بوکسیت جاجرم  اشاره نمود که بزرگترین نهشته بوکسیت ایران می‌باشد و تاکنون پایان‌نامه­ها، مقالات و مطالعات اکتشافی گوناگونی بر روی آن انجام شده که می­توان به کارهای (خیری، 1366)، (بحرآبادی، 1377)، (جعفر زاده، 1379)، (ناصری، 1382)، (خادمی،1384) اشاره کرد که در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد بوده و بیشتر به مسائل معرفی، پتروگرافی و تا حدودی ژئوشیمی و ژنز پرداخته­اند.

– رحیم­پوربناب و اسماعیلی، 138۶، کار­های مفصلی در مورد پتروگرافی و ژنز بوکسیت جاجرم انجام داده و مقالاتی در مجله علوم دانشگاه تهران ارائه دادند.

– اثنی عشری، 1385، بخش­های مربوط به ژئوشیمی کانسار جاجرم را در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد تحت عنوان “بررسی ژئوشیمی کانسار جاجرم با نگرشی ویژه بر ژئوشیمی عناصر کمیاب” انجام داد و مباحث مربوط به ژئوشیمی لایه ­های مختلف بوکسیت جاجرم را روشن ساخت.

– ملائی و شریفیان عطار، 1385، به بررسی ویژگی زمین شناسی و اکتشافی کانسار جاجرم پرداختند.

–  اسماعیلی و همکاران، 1387،  با چاپ مقاله­ای در مجله علوم­زمین به بررسی علل ایجاد لایه­بندی در کانسار جاجرم پرداختند.

–  امینی و شمعانیان، 13۹۰، دوباره به بررسی ژنز کانسار جاجرم پرداخته و در حقیقت با مطالعه­ کار­های قبلی مطالب جدیدتری را بیان نمودند. از جمله دیگر مطالعات بر روی کانسار‌های قاعده لیاس میتوان به منطقه بوکسیتی کیسه جین آبگرم قزوین اشاره نمود که تحقیقاتی از جمله:

–  قربانی و همکاران،۱۳۸۶، به بیان ویژگی آن پرداختند که بعدها توسط موسوی و مهدیزاده شهری، در سال 1388، مورد بررسی قرار گرفت. نامبردگان این کانسار را به دو گروه بوکسیت رسی و بوکسیت غنی از آهن و دیاسپور تقسیم نمودند. یکی دیگر از مطالعات بوکسیت بخش لیاس ایران منطقه تویه دروار دامغان می‌باشدکه ­زارعی، 139۲، در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد به بیان ویژگی های آن پرداخت و سنگ­های دیاباز قاعده شمشک را به عنوان سنگ مادر احتمالی این نهشته معرفی نمود. همچنین در منطقه شهمیرزاد نیز صابری ، 1379، در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد به بررسی ویژگی این نهشته لاتریتی – بوکسیتی پرداختند. و سنگ منشا بازالت تا آندزیت را برای این نهشته مشخص نمودند.

بوکسیت­های کرتاسه ایران بیشتر از زون زاگرس گزارش شده‌اند. این ناهنجاری بوکسیتی اغلب بین سازند سروک و ایلام ظهور پیدا کرده است. از جمله این مطالعات زراسوندی و همکاران، 139۲، به بررسی ریز ریخت­شناسی و فرایند تشکیل پیزوئیدهای ذخائر بوکسیتی منطقه دهدشت پرداخته و اطلاعات خوب بافتی از بوکسیت­ها ارائه نموده است. زراسوندی و همکاران، 2010، طی مقاله­ای در مجله اکتشافات ژئوشیمایی،[1] به بیان ویژگی ژئوشیمی و تغییرات جرم در بوکسیت سرفاریاب پرداخته، اشاره نمود.

عنوان                   صفحه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-2-1-  خوردگی گالوانیک…. 11

2-2-2-  خوردگی یکنواخت… 11

2-2-3-  خوردگی پیل غلظتی.. 12

2-2-4-  خوردگی حفره ای.. 12

2-2-5-  خوردگی بین دانه ای.. 12

2-2-6-  خوردگی تحت تنشی.. 12

2-2-7-  خوردگی سایشی.. 13

 

 

2-4-1-  سایش ناشی از دانه‌های شن و ماسه. 16

2-4-1-1- اثر دبی تولید شن و روش انتقال آن.. 17

2-4-1-2- سرعت، گرانروی و  چگالی  سیال.. 18

2-4-1-3- شکل، اندازه و سختی ذرات شن.. 20

2-4-1-4- ترکیب و ماهیت اجزای سیال.. 22

2-4-1-5- پیکربندی مسیر جریان نظیر لوله های مستقیم، زانویی یا سه راهی.. 23

2-4-1-6- میزان سختی و مقاومت سطح مورد هدف… 25

2-4-1-7- زاویه­ی برخورد ذرات شن.. 25

2-4-1-8- دما و فشار. 26

2-4-2- سایش ناشی از قطره های مایع.. 27

2-4-3-  خوردگی سایشی.. 29

2-4-4-  پدیده­ کاویتاسیون.. 31

2-5- رابطه­ تئوری برای محاسبه­ی نرخ سایش…….32

2-5-1- گزارش نرخ سایش ……32

 

2-6-1- اندازه گیری كاهش وزن ناشی از خوردگی و ساییدگی.. 34

2-6-2- پروب های مقاومت الکتریکی.. 37

2-6-3- دستگاه های اندازه گیری اولتراسونیک…. 39

2-6-4- پروب های الکتروشیمیایی.. 40

2-6-5- پرتونگاری با اشعه­ی ایکس و گاما 40

 

2-7-1- کاهش دبی تولید.. 41

2-7-2-  طراحی سیستم لوله کشی.. 41

2-7-3- مواد مخصوص مقاوم در برابر سایش…. 42

2-7-4- افزایش ضخامت دیواره­ی لوله. 42

2-7-5- ممانعت از تولید شن و جداسازی آن.. 43

 

بر کارهای انجام شده. 44

 

 

3-2-1- دسته بندی مدل های موجود. 47

بر کارهای گذشته.. 48

 

3-4-1- مدل فینی.. 50

 

 

3-4-2-  مدل هاسر – ورنولد.. 51

3-4-3- مدل سالاما- ونکاتش…. 52

3-4-4- مدل سالاما 52

3-4-5- مدل مرکز مطالعات سایش و خوردگی دانشگاه تولسا 55

3-4-6- مدل شیرازی و همکاران.. 55

3-4-7- مدل فیزیکی.. 56

 

 

 

 

4-1-1- تجهیزات اصلی.. 58

4-1-2- تجهیزات جانبی.. 59

4-1-3- ذرات شن و ماسه. 63

4-1-4- اندازه گیری  وزن.. 63

 

 

4-3-1-  متغیرهای مورد مطالعه در آزمایش…. 67

 

 

 

 

 

 

 

5-4-1- بررسی سرعت سایش سیال فاقد شن.. 73

5-4-2- بررسی تأثیر سرعت سیال حاوی ذرات شن.. 75

5-4-3- بررسی مکان های مختلف در خط لوله. 77

5-4-4- بررسی اندازه­ ذرات شن.. 78

5-4-5- بررسی تأثیر غلظت شن.. 79

5-4-6- تأثیر سختی و دانسیته کوپن.. 80

 

5-5-1- میکروسکوپ الکترونی.. 84

5-5-2-آنالیز کوپن ها با میکروسکوپ الکترونی.. 85

 

5-6-1- الگوریتم ژنتیک…. 92

5-6-2- روش تفاضل تکاملی (DE). 94

5-6-3- جزئیات پیاده سازی الگوریتم ژنتیک برای مدل سازی.. 94

5-6-4- نتایج مدل سازی.. 96

 

 

 

 

 

 

–  اهمیت سایش و خوردگی در صنعت

پدیده­های خوردگی و سایش به عنوان یکی از آسیب­ها و چالش­های مهم در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به حساب می­آیند. پدیده­ خوردگی طبق تعریف، واكنش شیمیایی یا الكتروشیمیایی بین یک ماده، معمولأ یک فلز و محیط اطراف آن می‌باشد كه به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. فرایند خوردگی در صنعت، آثار زیان بار اقتصادی عظیمی را موجب می­ شود و برای کاهش آن کارهای زیادی می­توان انجام داد. برخی خسارت­های ناشی از خوردگی عبارتند از: ظاهر نامطلوب (مثلأ خوردگی رنگ خودرو)، مخارج تعمیرات و نگهداری و بهره برداری، تعطیلی کارخانه، آلوده شدن محصولات، نشت یا از بین رفتن محصولات با ارزش مثل مواد هیدروکربنی و یا نشت مخازن حاوی اورانیوم و … با توجه به اینكه از لحاظ ترمودینامیكی مواد اكسید شده نسبت به مواد در حالت معمولی در سطح پایین‌تری از انرژی قرار دارند، بنابراین تمایل رسیدن به سطح انرژی پایین‌تر سبب اكسید (خورده) شدن فلز می‌گردد. خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد.

پدیده­ خوردگی در تمامی دسته‌ های اصلی مواد، شامل فلزات، سرامیك­ها، پلیمرها و كامپوزیت­ها اتفاق می­افتد، اما وقوع آن در فلزات آنقدر شایع و فراگیر بوده و اثرات مخربی بجای می‌گذارد كه هرگاه صحبت از خوردگی به میان می­آید، ناخودآگاه خوردگی یک فلز به ذهن متبادر می‌شود.

سایش، به فرایند جدا شدن ماده از سطح فلز در اثر واکنش مکانیکی گویند. مانند ضربه­ی ذرات جامد همراه با گاز و مایع، یا در اثر برخورد قطرات مایع به دیواره داخلی مجرای عبوری سیال. سایش ناشی از خطوط لوله حاوی دوغاب جهت انتقال مواد خام جامد نظیر سنگ آهن، ذغال­سنگ و پتاس یک مشکل بزرگ در صنایع معدنی است. سایش خطوط لوله جهت انتقال دانه­ های خوراکی و ذرت به عنوان جایگزین حمل و نقل با تسمه و نقاله، از موضوعات مورد بررسی در صنعت کشاورزی است. مواردی در صنعت که پدیده­ سایش ملموس­تر می­باشد، عبارتند از: توربین­های گازی، کمپرسور­ها و پمپ­ها، نازل­ها، لوله و تیوب­های انتقال، پره­های هلیکوپتر و هواپیماها، موتور وسایل حمل و نقل و …[1]

1-2- سایش و خوردگی در صنایع نفت و گاز

سایش خطوط لوله و تجهیزات مورد استفاده جهت انتقال سیالات حاوی ذرات جامد یک مشکل اساسی در بسیاری از صنایع از جمله صنعت نفت و گاز می­باشد. سایش برای مدت زمان طولانی بعنوان یک منبع ایجاد مشکل در سیستم­های تولید و بهره­‌برداری هیدروکربن­ها شناخته شده است. بسیاری از خرابی­های خطرناک مربوط به زانویی­ها در سکوهای بهره‌­برداری، واحد­های حفاری و دیگر تأسیسات زیردریایی در دهه­­های قبل در نتیجه سایش بوده است. این مشکلات و خرابی­ها، هم شامل هزینه­ تعویض بخش­های فرسوده شده و هم مشکلات محیط زیستی و مسائل ایمنی را به دنبال دارد. زمانیکه نفت و گاز از مخازن دارای مقاومت نسبتأ پایین تولید می­ شود (کمتر از 2000 psi) با کاهش فشار مخزن، ذرات شن می­توانند از سنگ مخزن جدا شده و تعدادی از ذرات همراه با سیالات تولید شوند. این ذرات شن می­توانند سبب سایش خطوط لوله و تجهیزات شده و در نتیجه منجر به توقف تولید شوند، و از این­رو ضررهای اقتصادی قابل ملاحظه­ای متوجه تولیدکنندگان نفت و گاز شود [2و7].

سایش علاوه بر اینکه موجب خرابی تجهیزات و افزایش هزینه های برآورد شده به علت خرید و جابجایی تجهیزات می­ شود، می ­تواند باعث آلودگی محیط و یا آتش­سوزی به دلیل سوراخ و پاره شدن مجرای عبور مواد هیدروکربنی شود. میزان خرابی­ها و از بین رفتن تجهیزات دریایی خیلی بیشتر از تجهیزات سطحی و زمینی است. به دلیل نیاز جهان به انرژی (که بیشتر از سوخت­های فسیلی تأمین می­ شود) باید تولید هرچه بیشتر نفت و گاز (حداکثر ظرفیت تولید) توسط شرکت­های مربوطه مد نظر قرار گیرد. اما برای رسیدن به تولید بیشتر، مشکلات زیادی از جمله سایش به وجود می­آید. وقتی سرعت استخراج از چاه زیاد باشد و ذرات ریز شن و ماسه و حتی خاک در سیستم وجود داشته باشد، سایش مخرب­تر خواهد بود. کاهش دبی تولیدی چاه به عنوان راهکاری جهت کاهش سایش، مناسب به نظر نمی­رسد. عمده­ی مخازن زیر زمینی شامل نفت و گاز و آب هستند. عملیات بهره برداری ممکن است به صورت تک فازی باشد و هم می ­تواند چند فازی باشد. میزان سایش در جریان­های چند فازی در شرایط مشابه ظرفیت تولید، به مراتب بیشتر از جریان­های تک فازی است [3].

تعمیر و جایگزین کردن قطعات و تجهیزات خراب شده سر چاهی و سطحی، به مراتب آسان­تر و کم هزینه­تر از تجهیزات درون چاهی و زیر­زمینی است. تجهیزات سر چاه باید طوری طراحی شوند تا در طول مدت بهره ­برداری (بعضأ 50 سال) تحمل و مقاومت کافی را داشته باشند. سایز بندی خطوط لوله، آنالیز صدمات و خرابی­ها، میزان بهینه بهره برداری و … از مواردی هستند که قبل از آن­ها باید میزان و نرخ سایش مشخص شده باشد. پدیده­های سایش و خوردگی به علت محیط مساعد، و حرکت و جنبشی که در هر سیستم است، همیشه و در همه جا وجود دارند. نمی­توان فرایندی را یافت که از این دو پدیده در امان باشد. حتی در سرعت­های بسیار کم و غلظت ناچیز ذرات جامد همراه با سیال، سایش وجود دارد. باید راهکاری ابداع کرد که نرخ این سایش و خوردگی را به حداقل برساند [4].

مواد هیدروکربنی خروجی از چاه­ها با مخلوط پیچیده­ چند فازی همراه است. که ممکن است شامل موارد زیر باشد [24]:

• هیدروکربن­های مایع: نفت و میعانات گازی
• هیدروکربن­های جامد: واکس و هیدرات و غیره
• هیدروکربن­های گازی: گاز طبیعی
• گازهای دیگر: هیدروژن سولفید، کربن دی اکسید، نیتروژن و غیره