درباره کانسنگ از تشکیل تا کشف کانسار و استخراج

مقدمه: چیستی کانی و کانسنگ

کانی ها اجسام جامد، متبلور و طبیعی هستند. ترکیب شیمیایی این اجسام نسبتا ثابت است. منظور از متبلور در این تعریف این است که کانی ها از یک نظم هندسی برخوردارند. شاید شکل ظاهری کانی ها خیلی منظم نباشد اما نحوه قرار گیری عناصر مختلف در کانی ها به شکل کاملا منظم است. جالب است بدانید در دسته بندی جدید، مواد آلی مانند عاج و مروارید هم جزء کانی ها به حساب می آیند. صدف ترشحاتی از جنس کلسیت و آراگونیت دارد که هر دو کانی هستند. این دو کانی با هم ترکیب می شوند و مروارید را می سازند.

از کنار هم قرار گرفتن کانی ها سنگ به وجود می آید. در بعضی موارد در تشکیل سنگ از یک کانی استفاده می شود؛ مانند سنگ آهک که از کانی کلسیت بوجود می آید. اما برخی دیگر از سنگ ها از ترکیب دو یا چند کانی بوجود می آیند. به عنوان مثال از ترکیب کانی کوارتز و مسکوویت و چند کانی دیگر، تحت شرایط خاصی سنگ گرانیت بوجود می آید.

جالب است بدانید در طبیعت بیش از ۳۰۰۰ نوع کانی وجود دارد. زمین شناسان انواع مختلف کانی را طبق خواص فیزیکی آن که شامل شکل بلور، رنگ و میزان سختی و خواص شیمیایی که شامل واکنش پذیری با اسید و همچنین خواص نوری آنها شناسایی می کنند. برای بررسی خواص نوری کانی ها، مقطع نازکی از کانی را زیر میکروسکوپ قرار می دهند. از دیگر موارد شناسایی کانی ها می توان به وزن، مزه و رنگ خاکه کانی اشاره کرد. منظور از رنگ خاکه، رنگی است که کانی روی چینی بدون لعاب از خود به جا می گذارد.

چگونگی تشکیل کانی و کانسنگ

کانسنگ ها حاوی عناصر و فلزات ارزشمند هستند. وقتی کانسنگ ها از کانسار استخراج می شوند، طی فرایندی فلزات و عناصر ارزشمند را از کانسنگ جدا کرده و تبدیل به قطعه ی مورد نیاز می کنند.

کانی ها و کانسنگ ها به انحای مختلف تشکیل می شوند. وقتی مواد مذاب سرد و متبلور شوند کانی های قیمتی همچون کوارتز و مسکوویت تشکیل می شوند؛ این روش، شکل گیری کانی از طریق فرایندهای ماگمایی یا آذرین است. در این روش مواد داغ و مذاب درون زمین از گوشته به پوسته می آیند و از طریق کوه آتشفشانی بر سطح زمین جاری می شوند.

علاوه بر آن با تبخیر محلول های فراسیر شده کانی ایجاد می شود. همچنین برخی واکنش های شیمیایی باعث ایجاد کانی هایی مانند آهک و دولومیت می شود. یکی دیگر از روش ها تشکیل کانی، تبدیل یک کانی به کانی دیگر در اثر فشار و گرما و محلول های داغ است. یکی از کانی هایی که به این روش تشکیل می شود گرافیت است.

همچنین سنگ هایی که از طریق آتشفشان به سطح زمین می آیند در اثر فرسایش به قطعات کوچک تبدیل می شوند و از طریق رودخانه ها به دریا می روند و رسوب می کنند. در اثر برخی واکنش های فیزیکی و شیمیایی و فشار لایه های بالایی سنگ های رسوبی ارزشمندی تشکیل می شوند. از جمله این سنگ ها که از آنها به عنوان کانی نیز استفاده می شود می توان به جاسپر و اپال اشاره کرد.

کانسنگ های فلزی ارزشمند

مواد در طبیعت شامل سه دسته ی فلز، نافلز و شبه فلز هستند. فلزات و نافلزات تفاوت های زیادی دارند که ما به ذکر سه مورد از آنها بسنده می کنیم. فلزات رسانا بوده و گرمای بالایی دارند و به لحاظ علم شیمی تمایل زیادی به از دست دادن الکترون دارند. نافلزات دقیقا برعکس فلزات رسانایی و گرمای ضعیفی دارند و دوست دارند الکترون بگیرند.

کانسنگ های فلزی به شکل خام در درون خود عناصر فلزی دارند اما کانسنگ های غیر فلزی هیچ گونه عنصر فلزی در خود ندارند. تفاوت کانسنگ های فلزی با غیر فلزی در این است که هنگام ذوب شدن کانی های فلزی عنصر جدیدی بدست می آید اما از ذوب کانی های غیر فلزی محصول جدیدی بوجود نمی آید.

برخی کانسنگ های فلزی بسیار مشهور و البته ارزشمند هستند و برای اقتصاد کشورها و ارزآوری، از اهمیت خاصی برخوردارند. از جمله این کانسنگ ها می توان به آهن، طلا، نقره، نیکل و تیتانیوم اشاره کرد. آهن در صنعت خودروسازی و ساختمان سازی به عنوان یک عضو اساسی شناخته می شود. طلا، نقره و تیتانیوم که از آنها در تولید جواهرات استفاده می شود در کشورهای آسیایی از محبوبیت خاصی برخوردار است.

کانسنگ های غیر فلزی ارزشمند

کانسنگ های غیر فلزی کاربرد های فراوانی دارند. از جمله می توان به هالیت که همان نمک خوراکی است اشاره کرد. هالیت به عنوان طعم دهنده غذا، ذوب کردن یخ جاده ها و همچنین در کپسول های آتش نشانی کاربرد دارد. اورانیوم که یک عنصر رادیواکتیو است به عنوان سوخت شاتل های فضایی، سلاح های نظامی و درمان سرطان کاربرد دارد.

یکی دیگر از کانسنگ های غیر فلزی وانادیوم است که برای رشد استخوان، رشد عضلات بدنسازان و تنظیم قند خون برای افراد دیابتی مفید است. کانسنگ زئولیت آمونیاک را جذب می کند و برای پاکسازی فاضلاب ها مورد استفاده قرار می گیرد. باریم یک عنصر شناخته شده است که در ساخت لاستیک، شیشه، سم موش و آتش بازی از آن استفاده می شود. از فلوریت برای ایجاد رنگدانه فلورسنت و همچنین به علت زیبایی در ساخت گوهر از آن استفاده می شود.

از جمله کانسنگ های غیر فلزی ارزشمند می توان به زمرد، عقیق، الماس، یاقوت و فیروزه اشاره کرد. جالب است بدانید رنگ سبز تیره زمرد محبوب ترین رنگ زمرد است، در واقع هرچه زمرد تیره تر باشد  ارزش آن بیشتر است. رنگ زمرد در اثر حرارت آبی می شود و تبدیل به آکوامارین می شود.

عمق تشکیل کانسنگ

برای بیان میزان عمقی که کانسنگ ها در آن تشکیل می شوند، نمی توان عدد دقیقی را بیان کرد. برای اطلاع دقیق از عمق شکل گیری کانسنگ ها، ابتدا باید به نحوه تشکیل آنها توجه کرد. مثلا برخی مواد مذاب از گوشته به پوسته می آیند و بر سطح زمین جاری می شوند. بنابراین عمق شکل گیری برخی کانسنگ ها به اعماق گوشته برمیگردد. یا برخی از کانسنگ ها که به روش رسوب شدن مواد مختلف تشکیل می شوند در سطح زمین قابل مشاهده هستند.

هزینه استخراج

هزینه های مربوط به استخراج کانسنگ از معدن یا کانسار به چند قسم تقسیم می شوند. اولین قسم، شامل هزینه های پیش از شروع عملیات بهره برداری می شود. به عنوان مثال برای دستیابی به یک معدن باید ابتدا معدن را کشف کرد و بعد آن را به تملک خود درآورد. برای کشف معدن هزینه هایی از جمله احداث جاده برای دسترسی به معدن را پرداخت کنید. بخش قابل توجهی از هزینه های مربوط به استخراج کانسنگ از کانسار مربوط به بخش اکتشاف است.

مثلا برای استخراج کانسنگ آهن در صورت بروز خطا، آسیب های جبران ناپذیری به دنبال خواهد داشت. اگر این آسیب تلفات انسانی نداشته باشد قطعا در دوام و توسعه صنعت های وابسته به آهن تاثیرگذار است. البته باید توجه داشته باشید که هزینه های اکتشاف، به روش کشف و نوع ماده معدنی بستگی دارد که تعرفه ی آن از طرف دولت اعلام می شود.

استخراج انواع کانسنگ به ابزارآلات و تجهیزات نیاز دارد. وجود ماشین آلات یکی از ارکان اصلی طرح های معدنی محسوب می شود. مثلا در استخراج کانسنگ آهن از کانسار، حدود ۵۰ تا ۶۰ درصد هزینه ها به ماشین آلات اختصاص می یابد. این ماشین ها به دلیل شرایط خاص کاری و منطقه ای جزء تجهیزات گران قیمت به حساب می آیند. البته به هزینه ی  ماشین آلات ، هزینه های حاصل از تجهیز معدن را نیز باید اضافه کرد.

علاوه بر هزینه های ذکر شده در استخراج کانسنگ، هزینه تعمیر و نگهداری، پرسنل و هزینه های مرتبط با بهره برداری از کانسار را هم باید اضافه کرد. در واقع تعداد نیروی انسانی کارآمد در یک معدن رابطه ی مستقیم با میزان بهره برداری از معدن دارد.

عوامل موثر در عملیات استخراج

پرکاربردترین مهارت در معدنکاری، مربوط به بخش استخراج کانسنگ است. مشخصات هندسی کانسار از جمله عواملی است که در عملیات استخراج موثر است. مثلا باید ابعاد(ارتفاع و ضخامت) و شکل کانسار(عدسی، توده ای، نامنظم، لایه ای) سنجیده شود. علاوه بر آن موقعیتی زمینی که معدن در آن واقع شده و شرایط آب و هوایی توسط مهندس معدن بررسی بشود.

مهندس معدن هنگام استخراج کانسنگ باید بهترین روش را نسبت به موقعیت و شکل معدن انتخاب کند. معدن ها ممکن است زیر زمینی، روباز، فلزی یا غیرفلزی باشند. استخراج معدن به روش فیزیکی انواع مختلفی دارد که از جمله آنها می توان به روش پهنه ای، کنتوری، پله پله و آگر اشاره کرد.

یکی از عوامل موثر در استخراج کانسنگ ایجاد امنیت برای کارکنان است. البته در معدن های روباز کمتر امنیت کارکنان به خطر می افتد اما به هر طریق باید نکات ایمنی رعایت شود. باید توجه داشت که که عملیات استخراج با وجود اهمیتی که دارد، یکی از مراحل تولید مواد فلزی و غیر فلزی است. پس از استخراج کانسنگ، حمل و نقل و جداسازی کانه از باطله و تبدیل آن به ابزاری که در صنعت مورد استفاده قرار بگیرد نیز بسیار اهمیت دارد.

کلام آخر

شاید از دیر باز کشف یک معدن و تملک آن کاری پر سود به نظر بیاید. با توجه به اینکه صادرات و واردات برخی فلزات ارزشمند در اقتصاد کشور ها و صنعت تاثیر بسزایی دارد، عده ای ترغیب می شوند برای کشف و بهره برداری از معادن اقدام کنند. اما باید توجه داشته باشید کار معدن هم مانند دیگر کسب و کارها اصول و قوانین خاص خود را دارد. قبل از اقدام حتما با متخصصین این زمینه مشورت کنید. شاید در نهایت استخراج کانسنگ های ارزشمند از کانسارها سودآور باشد اما نیاز به یک سرمایه ی اولیه برای شروع کار ضروری است.

تذکر این نکته ضروری است که قبل از شروع هر کاری هزینه های اصلی و احتمالی را برآورد کنید. این کار به شما کمک می کند در میانه راه دچار کمبود بودجه یا ورشکستگی نشوید.