مقدمه
در دهههای اخیر رشد صنعتی و افزایش تولید و در نتیجه مصرف سبب کاهش سریع ذخایر طبیعی مواد خام و انرژی شده است. از طرف دیگر حجم بالای تولید سبب تولید مقادیر زیاد مواد باطله و ضایعات شده است که اثرات منفی زیادی بر محیط زیست دارند. بسیاری از کشورها و سازمانهای بین المللی در زمینه کاهش این ضایعات و استفاده مجدد از آنها فعالیت می کنند.
ضایعات معدنی را میتوان به عنوان مواد باقیمانده، باطله ها و یا مواد بیارزشی که بعد از استخراج و فرآوری مواد برای تولید محصول با ارزش بوجود میآیند در نظر گرفت. تا کنون هیچگونه معیار واحد و مشخصی برای طبقه بندی باطلههای معدنی ارائه نشده است. معیار ارائه شده بایستی مشخصات کامل اقتصادی و امکان استفاده نهایی از آن و میزان فرآیند مورد نیاز برای تبدیل را در نظر بگیرد. معیار ساده ای توسط Harrison و همکاران ارائه شده است که در جدول (1) آمده است. در این معیار چهار گروه وجود دارد که شرح آنها به صورت زیر است:
گروه (1 باطله هایی که با کمترین میزان فرآوری امکان استفاده از آنها به عنوان مواد مورد استفاده در ساخت و ساز وجود دارد، مانند باطله های با حجم زیاد از کانیهای صنعتی. در این مورد بازار مصرف در فاصله کمی از معدن قرار دارد ولی مقدار زیادی از باطله بایستی جابه جا شود.
گروه (2 باطله هایی که به مقدار کمی فرآوری نیاز دارند تا بتوان محصول با ارزشی تولید کرد.
به عنوان مثال حذف ناخالصیهای آهن از باطلههای کوارتز و تولید ماسه سیلیسی. مقدار زیادی باطله بایستی عمل آوری شود و در نهایت مقدار کمی باطله مجددا تولید میشود. بازار مصرف آن بزرگتر و گاهی بین المللی است.
• گروه (3 باطله هایی که حاوی مقادیر کمی از مواد با ارزش هستند و به فرآوری بیشتر و گاهی پیچیدهتری نیاز دارند. عیب این مواد این است که حجم زیادی باطله مجددا تولید و هزینه سرمایه گذاری نیز بالا است. در این مورد بازار مصرفمعمولاً بین المللی است.
گروه (4 باطله هایی که حاوی مقادیر خیلی کمتری از مواد با ارزش (فلزات) هستند و سایر موارد گروه 3 در مورد آنها نیز صادق است
(جداول در فایل اصلی موجود است)
تاکنون مطالعات زیادی در مورد استفاده از باطلههای کانیهای صنعتی صورت نگرفته است. در صورتیکه کاربردهای صنعتی برای این باطله ها ارائه شود، سود دهی اقتصادی فرآیندهای استخراج آنها افزایش خواهد یافت.
استفاده مجدد از باطله های معدنی از دیدگاه اجتماعی و زیست محیطی اهمیت دارد اما انجام این کار بایستی اقتصادی باشد و از طرفی مشکل تکنولوژیکی و محدودیت فنی نیز وجود نداشته باشد. فواید استفاده مجدد از باطله ها عبارتند از:
استفاده موثر از منابع و ذخایر
کاهش مشکلات زیست محیطی
افزایش سوددهی (افزایش درآمد و کاهش هزینه دفع باطله ها)
ایجاد توسعه پایدار
Harrison و همکاران جدول (2) را برای مشخصات باطله های معدنی در معدنکاری روباز و کاربردهای صنعتی آنها ارائه کرده اند:
(جداول در فایل اصلی موجود است)
عوامل موثر در تولید ضایعات سنگ
در هنگام استخراج ضایعات توسط عوامل زیر ایجاد می شوند:
توسط دستگاه بلوک بر
توسط اره گروه های چند تیغه ای
توسط چکش
انواع مختلف ناپیوستگیها و شکستگیهای موجود در سنگ معدن
روند استخراج در جهت عکس شیب طبقات نباشد
استخراج معادن به روش انفجار
توسط دستگاه سیم برش هنگام برش سنگ
علاوه بر استخراج، قسمتی از ضایعات سنگ در کارخانجات فرآوری سنگ تزئینی تراورتن ایجاد میشود.
بهطور معمول حدود 35 درصد سنگ تراورتن در کارخانه فرآوری حین برش و تهیه پلاک به ابعاد کمتر از
10cm ×10cm تبدیل شده و به عنوان ضایعات تلقی می شود.
عوامل اصلی ایجاد ضایعات در کارخانه به شرح زیر است.
وجود شکافهایی در کوپ (قله) سنگ ؛ این شکافها در حین برش گسیخته شده و باعث ایجاد ضایعات میگردد.
به هنگام برش سنگ به ابعاد مشخص، قسمتهای زائد سنگ بریده شده و بهصورت ضایعات درمیآید. لذا هرچه شکل کوپ سنگ به مکعب مستطیل نزدیکتر باشد، ضایعات آن کمتر است.
معمولاً- پلاکهایی که در کارخانجات سنگبری، استفاده می گردند یا تولید می شوند به علت بیدقتی در حمل، غالباً دچار شکستگی در لبهها و یا ترک و خراش در سطح ساب خورده میشوند که به معنای ایجاد ضایعات است.
-3 میزان تولید ضایعات سنگی
در سال 2004 میزان کل تولید معدن روباز در جهان 75 میلیون تن بوده است که 30 میلیون تن از آن را باطله ها تشکیل دادهاند. بنابراین میزان تولید خالص 45 میلیون تن برآورد میشود. چین با 14 میلیون تن رتبه اول را کسب نموده است و کشورهای ایتالیا و هند به ترتیب با 7/8 و 7/5 میلیون تن در رتبه های دوم و سوم قرار داشته اند. میزان تولید باطله در معادن روباز بین %70-95 است. در سال 2001 در ایرلند 1/7 میلیون تن باطله در معادن روباز تولید شده است.
آفریقای جنوبی در سال 2004 حدود 507 هزار تن مصنوعات گرانیتی تولید نموده است. صنعت تولید مصنوعات سنگی در آفریقای جنوبی در مقایسه با معدل جهانی از وضعیت بدی از نظر تولید باطله برخوردار است و نسبت به معدل جهانی میزان باطله بیشتری تولید می کند، اما در مقایسه با تولید کنندگان گرانیت در وضعیت برابری قرار داردمعمولاً. بازیابی بلوکها از معادن روباز %10-19 است. از این میزان حدود %45 آن در طی فرآوری، برش و پولیش تلف میشود. در این حالت نسبت تولید باطله 8:1 میباشد. این اختلاف با معدل جهانی به دلیل ماهیت سنگ معدن میباشد. نکته قابل توجه این است که سایر تولید کنندگان گرانیت با بازیابی
%8-15 کار میکنند.
شکل (1) میزان باطله تولید شده توسط صنایع مختلف در فنلاند را نشان میدهد. مجموع باطلههای تولید شده130 میلیون تن میباشد که از این میزان 29 میلیون تن آن به معدنکاری و استخراج روباز تعلق دارد.
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)