مقدمه اي در مورد كانه آرايي*

انسان همواره با موادمعدني و کاني سرو کار داشته و هميشه همگام با افزايش آگاهي و دانش خود مواد جديد و نوعي را به خدمت گرفته است.

همان‌طوري که آمار نشان مي‌دهد از عصر سنگ (حجر) تا به امروز (عصر اطلاعات) مواد کاني توانسته به طور چشمگيري وارد زندگي انسان شود و به‌طور مستقيم و يا غيرمستقيم نقش مهمي در حيات مادي او داشته باشد .

کانسار واژه اي دو بخشي از (کان) به معناي معدن و ماده معدني و (سار) به معناي پسوند مکاني است و معدن يعني تجمع يا انباشت طبيعي يک يا چند ماده معدني موجود در کانسار که داراي ارزشي اقتصادي بوده و زير يا روي زمين و يا محلول در آب است و از نظر بهره برداري مقرون به صرفه مي باشد.

بنابراين با اندکي مشاهده به اطراف خود در مي يابيم که کاني‌ها مواد تشکيل دهنده‌ي کره‌ي زمين هستند که به شکل‌ها و فرم هاي گوناگون وجود دارند و تقريباٌ تمام موادي که مورد استفاده انسان قرار مي گيرد از کاني تشکيل شده است و به جرات مي توان گفت که هيچ ماده‌ي طبيعي بي ارزشي وجود ندارد و تمام مواد طبيعي در شرايط ويژه داراي ارزش اقتصادي هستند که نياز به تکنولوزي خواست خود مي باشد.

با افزايش جمعيت و نياز روز افزون بشر به مواد خام کاني، اين مواد با سرعت هرچه بيشتر به مصرف مي رسد. مواد کاني از منابع برگشت ناپذير طبيعت بوده و از هم اکنون کمبود برخي از آنها احساس مي‌شود و رشد تقاضا و کاهش عرضه مواد کاني، ميدان رقابت را براي کشورهاي صنعتي و مصرف کننده اين مواد تنگ‌تر کرده است و اين کشورها هر روز با اشتياق بيشتري خريدار مواد خام کاني کشورهاي ديگر هستند . چون همين مواد معدني است که اساس استحکام و پايه استوار صنايع را در کشور تشکيل مي دهد و استقلال، بي نيازي اقتصادي و پيشرفت‌هاي همه جانبه در گرو شيوه استخراج و کاربرد صحيح مواد معدني است. بايد با تهيه و اجراي برنامه هاي مناسب و فراگير و تلاش‌هاي مداوم برآن باشيم تا در آينده اي نزديک، نيازمندي‌هاي تمامي ساخته‌هاي صنايع داخلي را از همين صنايع فراهم آوريم و زمينه را جهت گسترش صنايع مختلف آماده سازيم و هم با صدور فرآورده هاي صنعتي ارز مورد نياز کشور را تامين نماييم.

در ضمن سرزمين پهناور در ايران، از لحاظ مواد کاني بسيار غني است و تقريباٌ تمام انواع کانسارها در ايران زمين وجود دارند. با توجه به نقش مهم مواد کاني در اقتصاد و صنعت شايسته است که ذخاير طبيعي خود را بخوبي بشناسيم و به درستي از انها بهره برداري کنيم، پيجويي و اکتشافات اين ذخاير بيش از هر چيز نيازمند آگاهي و شناختي فراگير از جنبه‌هاي زمين شناسي، و چگونگي توزيع مواد معدني  در پوسته‌ي زمين است.

 يادمان ميايد كه در مقالات قبلي توضيح داديم كه مواد معدني به حالت‌هاي مختلف و به شرح زير به مصرف  مي‌رسند:

1 – به‌عنوان عناصر مانند عناصر فلزي

 2- به‌عنوان کاني‌ها

3 – بلورها

4 – سنگ‌ها

فرآوري هر كدام از اين گروه جار گانه نيز روش خاص خود را مي طلبد كه به مرور در طي مقالات بعدي به نحوه‌ي فرآوري همه آنها پرداخته خواهد شد.

 کانه آرايي: کانه آرايي مجموعه‌ي عملياتي است که بر روي ماده معدني ، پس از استخراج انجام مي‌شود تا آن ماده را قابل مصرف کند. هر ماده‌ي معدني که بطور اقتصادي قابل بهره برداري باشد کانه (ore) ناميده مي‌شود. هر کانه متشکل از تعدادي کاني است که حداقل يکي از آنها کاني با ارزش موجود در ماده‌ي معدني است و در حقيقت ماده معدني براي دستيابي به آن کاني استخراج مي‌شود، ساير کاني‌هاي متشکله‌ي ماده‌ي معدني را گانگ مي‌نامند.

*تاريخچه‌ي کانه آرايي*

نخستين دوره‌ي زندگي بشر، عصر حجر نام گرفته است. بشر اوليه براي ساخت آلات و ابزار مورد نياز خود به موازات گياهان از رنگ استفاده مي‌کرد که آثار زيادي از آن در حفاري‌هاي باستان شناسي بدست آمده است. براي ساخت اين ادوات سنگي، شناخت خواص آنها براي بشر اوليه ضروري بوده است. بنابراين يکي از اولين علومي که بشر سعي در فراگيري آن کرد، سنگ شناسي و کاني شناسي بود. در کنار اين دانش انسان نيازمند فنوني براي جدا کردن سنگ يا کاني مورد نظر از ساير کاني‌ها بود. بنابراين مي‌توان گفت که انسان از عصر حجر در پي دستيابي به روش‌هاي حتي‌المقدور ساده براي کانه آرايي بوده است. شواهد زيادي از کانه آرايي و ذوب مواد معدني از دوران پيش از تاريخ موجود است.

*هدف از کانه آرايي*

هدف از عمليات کانه آرايي در بيشتر موارد جدا کردن کاني يا کاني‌هاي با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده، از شروع عمليات کانه آرايي، بار اوليه ناميده مي‌شود. پس از مجموعه عمليات کانه آرايي، محصولي به نام محصول آراسته توليد مي‌شود که مشخصات آن توسط مصرف کننده مشخص شده است. اين مشخصات شامل عيار، دانه بندي، نوع و مقدار ساير کاني‌هاي همراه، ميزان رطوبت و غيره است.
باقيمانده بار اوليه، باطله نام دارد که بايد براي انبار کردن آن محلي مناسبي را در حوالي کارخانه کانه آرايي پيش بيني کرد. با کاهش تدريجي ذخاير معدني پرعيار، اکتشاف و بهره برداري از کانسارهاي بزرگ با کاني‌هاي مخلوط ضروت پيدا مي‌کند. به موازات آن، کانه آرايي نيز داراي اهميت بيشتري مي‌شود که براي جواب‌گويي به نيازهاي صنعتي، بايد به گسترش زمينه‌هاي تحقيقاتي پيشرفته‌تري دست يافت.

مرحله اول کانه آرايي

با توجه به نوع کانه و مشخصات مورد نظر در محصول آراسته ، عمليات کانه آرايي ممکن است شامل مراحلي ساده يا بسيار پييچيده باشد. نخستين مرحله‌ي اين عمليات، آزاد کردن کاني‌هاي با ارزش موجود در کانه از کاني‌هاي گانگ است.   براي نيل به اين هدف بايد کانه را طي يک يا چند مرحله توسط انواع سنگ شکن‌ها ، آسياها خرد کرد. بررسي عمليات خرد کردن معمولاً همراه با عمليات طبقه بندي از نظر ابعاد است که به منظور بدست آوردن محصولي با دانه بندي مشخص و ياراي خارج کردن دانه‌هايي که به ميزان لازم خرد شده‌اند، انجام مي‌شود. بدين تربيت از خرد شدن بيش از حد دانه‌ها جلوگيري مي‌شود.

مرحله دوم کانه آرايي

مرحله دوم شامل عمليات پر عيار کردن يا جدا کردن کاني‌هاي با ارزش از کاني‌هاي گانگ است. اين عمليات بر مبناي مشخصات کاني‌ها پايه گذاري شده‌اند و با استفاده از اختلاف خواص فيزيکي، شيميايي يا شيمي فيزيکي کاني‌ها با يکديگر مي‌توان آنها را جدا کرد. اين عمليات که بطور جامع تر، روش‌هاي آرايش ناميده مي‌شوند شامل روشهاي سنگجوري، ثقلي، الکتريکي، مغناطيسي، فلوتاسيون، هيدرومتالوژي و غيره مي‌شوند.

 مراحل سوم کانه آرايي

با توجه به اين‌که بيشتر روش‌هاي آرايش به طريقه تر انجام مي‌شوند، بنابراين مرحله سوم عمليات کانه آرايي را مي‌توان شامل عمليات جدا کردن فازهاي جامد و مايع از يکديگر يا به عبارت ديگر آبکش کردن و خشک کردن محصولات آراسته دانست که توسط تيکنر (thickener) فيلتر و خشک کن انجام مي‌شود.

مرحله نهايي کانه آرايي

مرحله‌ي چهارم نيز شامل عمليات تخليه کاني‌هاي گانگ ) باطله) و در بيشتر حالات، بازيابي آب موجود در بخش از مواد است. اين کار در سه باطله (Tailings dam) انجام مي‌شود.

*طراحي کارخانه کانه آرايي *

براي طراحي يک کارخانه کانه آرايي، لازم است ابتدا کانه مورد نظر در آزمايشگاه مورد بررسي قرار گيرد. درجه‌ي اطمينان به نتايج حاصل از اين مطالعات، بستگي به دقت نمونه برداري دارد. در عمليات مقدماتي اکتشافي، با توجه به محدوديت در نمونه قابل دسترسي، تهيه‌ي نمونه نماينده امکان پذير نيست، بنابراين اين مطالعات به منظور بررسي قابليتي آرايش سنگ معدني ضروري است و در حقيقت عمليات اکتشافات تفضيلي در صورت مثبت بودن نتايج حاصل از اين مرحله انجام مي‌شود.
با ادامه عمليات اکتشافي، نمونه‌هاي تهيه شده از ترانشه‌ها، تونل‌ها يا چاه‌هاي اکتشافي و مغزه‌هاي حفاري قابل اعتمادتر مي‌شوند و بر اساس نتايج حاصل از مطالعات آزمايشگاهي بر روي نمونه‌ها مي‌توان شماي عمليات مقدماتي کارخانه را تهيه کرد. پس از خاتمه مطالعات آزمايشگاهي در بيشتر حالات، لازم است آزمايش‌هايي بر روي نمونه‌هايي با حجم بيشتر و به‌طور پيوسته در کارخانه نيمه صنعتي انجام شود و بر مبناي نتايج حاصل از اين بخش شماي عمليات نهايي کارخانه تهيه مي‌شود. با توجه به اينکه نتايج حاصل از عمليات کانه آرايي در مراحل آزمايشگاهي و نيمه صنعتي بستگي به نمونه برداشت شده دارد. بنابراين دقت در انتخاب روش مناسب نمونه برداري و اجراي صحيح آن اهميت زيادي در طراي کارخانه دارد.

بهروز حاجي سليماني فارغ التحصيل مهندسي اكتشاف معدن.

دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي فراوري مواد معدني  دانشكده فني دانشگاه تهران.

خبرنگار مهندسي معدن سرويس مسائل راهبردي ايران.