مبانی مهندسی معدن

مبانی مهندسی معدن
​

عطا موحد (مهندس اکتشاف معدن)

مقدمه (مبانی معدنکاری):

به کلیه راه هایی که به دستیابی مواد معدنی مورد نیاز بشر منتهی می شود ، معدنکاری گویند .معدنکاری به فعالیتهایی مربوط است که در راه استفاده از تولیدات و ذخایر طبیعت صرف می شود . ذخایر معدنی ( علیرغم محصولاتی مانند محصولات کشاورزی) در طی تاریخ بشر تمام شدنی است و به همین دلیل ، مسؤلیت معدنکار زیاد است ، زیرا از یک سو استخراج ذخایر مذکور، فقط یکبار انجام می گیرد و از سوی دیگر معدنکار در انتخاب محل کانسار، میزان ذخیره، نوع ماده معدنی و مشخصات سنگ ( و یا کانی ) نقش ندارد.

تعاریف مرتبط با مهندسی معدن:

الف- کانی (Mineral): طبق تعریف، کانی ها مواد جامد طبیعی ، غیر آلی، معمولاً متبلور و همگن و با ترکیب شیمیایی مشخص هستند، کانی از کلمه "کان" و پسوند نسبی " ی " تشکیل شده است که کان به معنای معدن بوده و نهایتا ً کانی به یک جسم ( ماده ) معدنی اطلاق می گردد.

ب- کانسنگ (کانه) (Ore): به کانی هایی که از نظر اقتصادی ارزشمند باشند ، کانسنگ (کانه) می گویند .

ج- کانسار (ذخیره معدنی) (Ore deposit): طبق تعریف به مکانی که در آن، یک یا چند ماده معدنی که دارای ارزش استخراج می باشند و جود داشته باشد، کانسار اطلاق می گردد. کانسار از کلمه " کان" به معنای معدن و پسوند محل " سار" تشکیل شده است که به معنای محل وجود ماده معدنی است .

د- منابع معدنی (Mineral resources): به کلیه ذخایر معدنی ، کانسارها و حتّی مواد معدنی که از نظر اقتصادی ، ارزش استخراج ندارند ، منابع معدنی گویند .

ﻫ- باطله (گانگ) (Gangue): به کانی های مزاحم و همراه کانسنگ که ضمن استخراج کانی ، می بایست از آنها جدا شود ، باطله ( گانگ ) گویند.

و- ماگما: بر طبق تعریف علم زمین شناسی ، مواد مذاب در روی سطح زمین را ماگما می نامند که به تعبیری ،در بسیاری از کانی هاست .

اصول کار در مهندسی معدن:

اصولی که در مهندسی معدن بکار گرفته می شود تا یک ماده معدنی ، کشف و به فرآوری برسد از ابتدا تا انتها بشرح زیر می باشد :

بخش اول

تشکیل مواد معدنی: این بخش ، خود مشتمل بر سه عنوان می باشد:

1- کانسارهای درون زاد (اولیه): همانطور که از نام آنها بر می آید ، منشاء تشکیل آنها درون زمین است و با توجه به اینکه این کانسارها ، خود اولین محصول اند ، به آنها کانسارهای اولیه می گویند . منشاء اصلی این کانسارها ، ماگما است . ماگما در این نوع کانسارها خود مشتمل بر دو نوع است :


1-1: کانسارهای ماگمایی اولیه: ماگما پس از تشکیل به تدریج سرد شده و کانی هایی که نقطه ذوبشان بالاست ، در اولین مراحل سرد شدن از آن جدا می شوند و از تجمع آنها ، کانسارهایی بدست می آید که به « کانسارهای ماگمای اولیه » معروفند .

1-2: کانسارهای گرمایی: در آخرین مراحل انجماد ماگما ، آنچه که باقیمانده محلول کمابیش دائمی است که حاوی تعداد زیادی کانی است و به آن ، محلول گرمایی گویند .

کانسارهایی که از عبور این محلولها در بین شکاف سنگها و کانی ها ایجاد می گردند ، کانسارهای گرمایی خوانده می شود ، مهمترین ویژگی این کانسارها شکل رگه ای آنهاست.

2-کانسارهای برون زا (ثانویه): بسته به نحوه تشکیل این کانسارها ، آنها را به دو رده تقسیم می نمایند:


2-1: کانسارهای ناشی از هوازدگی: به تجزیه شیمیایی و تخریب فیزیکی سنگها هوازدگی گویند.خرد شدن سنگها به تنهایی نمی تواند تشکیل کانسار می دهد ، اما این امر باعث تمرکز ماده معدنی در یک محل گردیده و تشکیل کانسار می دهد. بسته به اینکه تجمع مواد معدنی چگونه انجام می گیرد ، کانسارها ناشی از این فرآیند را به دو رده تقسیم می کنند:


2-1-1: تمرکز برجا: اگر مواد محلول در یک سنگ حل و از آن خارج شوند ، به این ترتیب درصد مواد نامحلول، بالاتر رفته و این امر ممکن است باعث ایجاد کانسار شود.

2-1-2: تمرکز ثانویه: عناصری که در حالت عادی در سنگها پراکنده اند که عیار آنها جهت تشکیل کانسار ، بالا نیست ، تحت تأثیر آب به مرور حل شده و در مرحله بعد در جای دیگر متمرکز می شود که این تمرکز می تواند منجر به تشکیل کانسار شود .

2-2: کانسارهای رسوبی: رسوب مواد ممکن است در نتیجه عمل مکانیکی ، شیمیایی و یا حیاتی انجام شود و کانسارهایی که در اثر این فرآیندها به وجود می آیند به همین نام خوانده می شوند .

این کانسارها را می توان به دو رده تقسیم نمود :


2-2-1: کانسارهای آواری (مکانیکی): موادی که عامل حمل آنها رودخانه ها هستند به این نام معروفند که باعث می شوند ذرات مختلف با توجه به وزن مخصوص و شکلشان در قسمتهای مختلفی از مسیر رودخانه رسوب کنند ، از مهمترین کانسارهای این رده می توان به کانسارهای پلاسری اشاره نمود .

2-2-2: کانسارهای رسوبی تبخیری و شیمیایی: صرفنظر از مقداری از ذرات که بصورت آواری جابه جا می شوند، مقداری نیز بصورت محلول ( یا کلوئید) انتقال می یابند، بدین ترتیب موادی که به این نحو حمل می شوند ، در قسمتهای مختلف مسیر می توانند رسوب نموده و تشکیل کانسار دهند .

3- کانسارهای دگرگونی: بطور کلی مجموعه فرآیندهایی که در سنگهای اعماق زمین و تحت تأثیر عواملی چون فشار ، دما قرار می گیرند که سبب تغییر ترکیب کانی شناختی و بافت در سنگها می شود برای دگرگونی گویند. با اینکه دگرگونی به طور مستقیم نمی تواند در ایجاد کانسار نقش داشته باشد ،اما می تواند با تمرکز مواد پراکنده ، تشکیل کانسار دهد . دگرگونی را می توان به سه رده تقسیم نمود:


3-1: دگرگونی همبری: عامل اصلی ،درجه حرارت زمین است ، ضمن حرکت ماگما به سمت بالا ، در تماس با سنگهای اطراف قرارگرفته و آنها را دگرگون می سازد ، لذا کانی های آنها نیز تغییر نموده و به کانی های دگرگونی تبدیل می شوند .

3-2: دگرگونی ناحیه ای (عمومی): عامل دگرگونی می تواند به ترتیب ذیل باشد :

اول اینکه موادی که در دریاها رسوب می کنند و تشکیل لایه های رسوبی را می دهند و به مرور به سمت پایین حرکت می نمایند.

علاوه بر این حرکت تدریجی ، در بعضی موارد حرکات پوسته زمین نیز سبب می شود که این لایه ها به اعماق زمین فرو روند ، از سوی دیگر ، هر چقدر از سطح زمین پایین تر می رویم فشار و دما افزایش می یابد .

3-3: دگرگونی حرکتی: هنگامی که قسمتی از پوسته زمین در اثر گسل شکسته شود و قطعات شکسته شده نسبت بهم بلغزند ، در محل لغزش ، در نتیجه فشارو دما ، مواد موجود تغییر می یابند و بعضی از انواع کانی های دگرگونی را بوجود می آورند .

بخش دوم

پی جویی (اکتشاف) ناحیه ای مواد معدنی : اکتشاف مواد معدنی مستلزم انجام موارد ذیل می باشد :

1) معیارهای پی جویی مواد معدنی: این معیار ها خود مشتمل بر پنج رده می باشد :

1-1: معیارهای آب و هوایی

1-2: معیارهای سنی

1-3:معیارهای سنگ شناسی

1-4:معیارهای ساختمانی

1-5:معیارهای مربوط به پستی و بلندی سطح زمین

2) نشانه های پی جویی : مهمترین نشانه های پی جویی مواد معدنی شامل موارد ذیل است :

2-1 :نشانه های محلی

2-2:قطعات کانسنگ(کانه)

2-3:وجود (برونزد)

2-4:نشانه های گیاهی (در منطقه)