سنگ های معدنی چیست؟ – استخراج و خرید و فروش آن ها
سنگ های معدنی یا کانسنگ ها سنگ هایی هستند که از معادن استخراج شده و حاوی عناصر ارزشمند و مهمی هستند. عناصر و فلزات ارزشمندی که درون سنگ های معدنی وجود دارد، توسط روش های مختلفی استخراج شده و مورد استفاده قرار می گیرد. در کتاب علوم پایه هشتم در مورد سنگ های معدنی مطالبی خوانده ایم. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به توصیف سنگ های معدنی و استخراج آن ها می پردازیم.
سنگ های معدنی
سنگ هایی که در درونشان عناصر و فلزات ارزشمندی دارند و برای استفاده مورد استخراج قرار می گیرند، کانسنگ یا سنگ های معدنی نامیده می شوند. کانسنگ ها بسته به فرم پیدایش آن ها و درجه یا غلظت و مقدار عناصر موجود در درونشان استخراج می شوند و تنها سنگ هایی که مقدار و ارزش عناصر درونشان در مقایسه با هزینه استخراج معقول و به صرفه است با روش های مختلف مورد استخراج قرار گرفته و در صنایع مختلف استفاده می شوند. سیلیکات ها، سولفید ها و اکسید ها نمونه هایی از سنگ های معدنی فلزی هستند همچنین فلز مس که فلزی طبیعی است معمولا به طور متمرکز در پوسته وجود ندارد، فلز های نجیب مثل طلا هم از کانسنگ ها استخراج می شوند.
نام برخی از سنگ های معدنی مهم
سنگهای معدنی بسیاری وجود دارد که در زیر نام تعدادی از آن ها آورده شده است.
باریت BaSo۴ ،ولفرامیت (Fe,Mg) WO۴، اسفالریت ZnS، اورانیت UO۲، شیلیت CaWO۴، پیرولوزیت MnO۲، پنتلاندیت (Fe, Ni)۹S۸، مولیبدنیت MoS۲، مالاکیت Cu۲Co۳)OH۲)، مگنتیت Fe۳O۴، ایلمنیت FeTiO۳، هماتیت Fe۲O۳، طلا Au، گالن PBS، کلومبیت تانتانیک یا کولتان : (Fe, Mn)(Nb, Ta)۲O۶، دولومیت CaMg(CO۳)۲، شنگرف HgS، کرومیت (Fe, Mg)Cr۲O۴، کالکوزیت Cu۲S، کاسیتریت SnO۲، بورنیت Cu۵FeS۴.
کانسار یا معدن
به محلی که سنگ های معدنی و کانی های درون آن ها قرار دارند و به طور طبیعی انباشته شده اند، کانسار یا معدن می گوییم. کانسارها به روش های گوناگونی و براساس معیار های مختلفی مثل نام کاشف، محل کشف و نام افراد برجسته تاریخی یا اساطیر یا نام شرکت برداشت کننده نام گذاری می شوند.
طبقه بندی کانسارها
منشأ پیدایش سنگ ها و مطالعه بر زمین شناسی اقتصادی از معیارهای طبقه بندی کانسارها می باشد که این طبقه بندی شامل کانسارهای اپی ژنتیک هیدروترمال، گرانیت مرتبط هیدروترمال، کانسار نیکل کبالت پلاتین، کانسار های آتشفشانی مرتبط، کانسار های بازسازی شده متامورفیکی، کربناتیت آذرین قلیایی مرتبط، کانسارهای رسوبی، کانسارهای هیدروترمال رسوبی و کانسنگ مرتبط استروبلم است.
کانی ها
ترکیبات شیمیایی طبیعی جامدی هستند که ساختار همگن و متبلوری داشته و در زمین یافت می شوند و خواص فیزیکی قابل تغییری دارند. علمی که به مطالعه و شناسایی ترکیبات معدنی طبیعی و به طور عمده جامد مثل کوارتز، فلدسپات، میکا، طلا و نقره که سنگهای معدنی استخراج می شوند کانی شناسی نامیده می شود. برای ذوب فلزات و تأمین مواد اولیه کارخانه ها تسلط بر علم کانی شناسی بسیار مهم است. از طرفی این کانی ها هستند که پایه و اساس حیات گیاهان و جانوان و به طور کلی موجودات هستند و به وسیله آن ها پیشرفت علم و تکنولوژی و صنایع برای بشر مقدور شده است. تعداد کانی های موجود در کره زمین بسیار زیاد است و آن ها بر اساس کاربرد و خواص شیمیایی طبقه بندی می شوند.
دسته بندی کانی ها بر اساس کاربرد
کانی ها را بر اساس کاربردشان می توانیم به سه دسته کانی های فلزی، غیر فلزی مثل (میکا، پتاس، نمک ها و ….) و سوختنی یا آلی (مثل ذغال و ….) تقسیم بندی کرد. کانی های فلزی خود به سه دسته گران بها مثل (طلا، نقره، پلاتین و….)، آهنی مثل (آهن، کبالت، نیکل و ….) و غیر آهنی مثل (سرب، روی، آلومینیوم و…) تقسیم می شوند.
دسته بندی کانی ها بر اساس خواص شیمیایی
کانی ها را بر اساس خواص شیمیایی به دو دسته کلی کانی های سیلیکاته و غیر سیلیکاته تقسیم می کنند. این تقسیم بندی بر اساس وجود یا عدم وجود سیلیسیم در ترکیب شیمیایی کانی ها انجام می شود و در صورتی که کانی سیلیس داشته باشد سیلیکاته و اگر نداشته باشد غیر سیلیکاته نامیده می شود. خود این کانی های سیلیکاته و غیر سیلیکاته نیز در دسته بندی های کوچک تری قرار می گیرند.
کانی های سیلیکاتی
این کانی ها از ترکیب عناصر با SiO2 تشکیل شده و شامل کوارتز، فلدسپات، میکاها، تالک، گرونا، تورمالین و اولیوین هستند. (ماگما ترکیبی سیلیسی است که با ترکیب با مواد فرار اعماق زمین، اکسید های فلزی و بخار آب در بیرون یا درون زمین سرد می شود و سنگ های آذرین درونی و بیرونی را تشکیل می دهد بنابراین این سنگ ها سیلیکاته محسوب می شوند). ۹۰ ٪ پوسته زمین از جنس سیلیکات ها است و شامل ۶۲.۵ ٪ اکسیژن، ۲۱.۲ ٪ سیلیسیم، ۶.۵ ٪ آلومینیوم و ۲ تا ۳ ٪ از عناصر آهن، منیزیم، سدیم، پتاسیم و کلسیم است.
کانی های غیر سیلیکاتی
این کانی ها فاقد SiO2 در ترکیب خود هستند و شامل کربنات ها مثل (کلسیت، مالاکیت و دولومیت)، سولفات ها مثل (باریت و ژیپس)، فسفات ها مثل (فیروزه و آپاتیت)، سولفید ها مثل (اسفالریت، پیریت، گالن و کالکوپیریت)، هالوژن ها مثل (هالیت و فلوریت)، اکسید ها مثل (مگنتیت، هماتیت و کرومیت) و عناصر خالص که شامل فلزات و نافلزات هستند، می باشد.
نحوه استخراج سنگ های معدنی
نحوه استخراج سنگ های معدنی شامل ۷ مرحله زیر است.
٭ ابتدا به یافتن سنگ های معدنی و سنجش ارزش و میزان آن ها می پردازند، تا ببینند که آیا سنگ ارزش استخراج دارد؟
٭ میزان و رتبه سنگ معدنی را با انجام برآورد ها و محاسبات ریاضی می سنجند.
٭ با انجام مطالعه مهندسی و محاسبات مختلف میزان کم و زیاد بودن هزینه استخراج، خطرات احتمالی کار، مسائل کلیدی و زمینه برای بالا بردن راندمان کار را بررسی می کنند.
٭ ارزیابی پروژه و کانسار از لحاظ اقتصادی، خطرات فنی و مالی، انسجام پروژه، متالوژی و بازیافت پذیر بودن سنگ معدنی، سود آوری و بازار مصرف، هزینه پروژه و زیر ساخت و سنگ شکنی، مهندسی، میزان نیاز و تجزیه و تحلیل پروژه استخراج از آغاز حفاری تا برگرداندن زمین به حالت قبل از برداشت.
٭ ساخت تجهیزات و امکانات و کارخانه ها برای استفاده بهینه از سنگ های معدنی
٭ بهره برداری هوشمندانه از سنگ های معدنی
٭ بعد از اتمام کار نیز باید کانسار و زمین را آباد کرده و به حالت قبلی باز گردانند تا زمین دوباره قابل استفاده باشد.
تجارت و فروش سنگ های معدنی
داد و ستد سنگهای معدنی فلزی در جهان یکی از داد و ستد های مهم است و سهم زیادی را به خود اختصاص می دهد. دلیل این امر این است که سنگهای معدنی مختلف در جهان توضیع نابرابر دارند و تقاضا برای آن ها در کشورهای مختلف، متفاوت می باشد. بیشتر داد و ستد فلزهای پایه مثل ( روی، سرب، مس و نیکل) در بورس لندن انجام می گیرد و ذخایر کوچکتر این فلزات در کومکس و نیمکس ایالات متحده آمریکا و بورس شانگهای چین، انجام می گیرد. قیمت سنگ آهن نیز به صورت سه ماهه توسط مصرف کنندگان و مجتمع های معدنی بزرگ تعیین می شود و خرید و فروش آن مستقیم بین مشتری و مصرف کننده انجام می گیرد.
سنگ های دیگر قیمت مشخص و پایه ای در سطح بین المللی ندارند و قیمتشان بین تولید کننده و مصرف کننده، به صورت توافقی تعیین می شود و تعیین قیمت این سنگ های معدنی را با چالش و دشواری همراه می سازد. فلزاتی مثل لیتیوم، بیسموت، نیوبیوم، تانتال، آنتیموان و عناصر کمیاب خاکی با این روش معامله می شوند. معامله این فلز ها بیشتر در انحصار تعداد اندکی تولید کننده است که بیش از ۶۰ درصد ذخایر جهانی را دارند. بورس لندن در صدد این است که فلز اورانیوم را به جمع فلزهای دیگر پایه اضافه کند. بزرگ ترین وارد کننده سنگ های معدنی و فلزات به گزارش بانک جهانی در سال ۲۰۰۵، کشور چین بوده است بعد از آن ایالات متحده آمریکا و ژاپن در رده های دوم و سوم قرار دارند.
قیمت سنگ معدن
سنگ معدن ترکیبی طبیعی از مواد معدنی است که می توان از آن فلزات ارزشمند را استخراج کرد. در ابتدا اصطلاح سنگ معدن فقط به کانی های فلزی اطلاق می شد، اما اکنون این اصطلاح شامل مواد غیرفلزی است که پس از تشکیل در سنگ رسوب کرده اند. تمام فلزات از ذخایر سنگ معدنی موجود در پوسته زمین به دست می آیند. سنگ معدن خام شباهت کمی به فلزات آشنا مانند کروم یا نیکل دارد. در بیشتر موارد، فلزات موجود در سنگ معدن در حالت آزاد یا خالص نیستند. آنها در ترکیب شیمیایی با عناصر دیگر هستند. آنها با اکسیژن به عنوان اکسید، با گوگرد به عنوان سولفید و با کربن و اکسیژن به عنوان کربنات ترکیب می شوند. سنگ معدن همچنین حاوی مواد خاکی مانند ماسه و خاک رس است. این مواد بی ارزش جدا شده و دور ریخته می شوند.
ذخایر بزرگ سنگ معدن می تواند به معنای ثروت بزرگ برای یک کشور باشد. یک کشور صنعتی می تواند سنگ معدن خود را برای تولید محصولات فلزی با ارزش فرآوری کند. اگر کشوری از نظر فنی توسعه نیافته باشد، می تواند سنگ معدن خام خود را به طور سودآور به کشورهای صنعتی بفروشد.
میانگین درصد وزنی هر فلز در پوسته زمین بسیار ناچیز است. آلومینیوم (حدود ۸ درصد)، آهن (حدود ۵ درصد) و منیزیم (حدود ۲ درصد) فراوان ترین فلزات تجاری هستند. هیچ فلز تجاری دیگری بیش از ۱ درصد از پوسته زمین را تشکیل نمی دهد. اگر فلزات به طور مساوی بر روی زمین پخش می شدند، برای بازیابی وزن کمی از فلز خالص، باید مقادیر زیادی از مواد معدنی پردازش شود. خوشبختانه، غلظت های بسیار بالایی از فلزات در مناطق نسبتا کوچک رخ می دهد. آنها نتیجه رویدادهای زمین شناسی هستند که در اعصار گذشته رخ داده است. برخی از فلزات تنها از یک سنگ معدن استخراج می شوند و برخی از سنگ های مختلف. قیمت سنگ معدن به ارزش فلزات موجود در آن نهفته است.
