معدن چیست و انواع آن

به طور کلی، در پاسخ به سوال معدن چیست و تعریف معدن به مکانی گفته می شود که در آن انباشتگی قابل توجهی از انواع فلزات و سنگ ها که دارای ارزش اقتصادی بالایی هستند، به چشم می خورد. در یک تعریف دقیق تر، اجتماع و پراکندگی بیش از حد معمول یک کانی در یک سنگ را معدن می نامند. معادن عمدتا به صورت لود، رگه، درز، صخره یا ذخایر پلاسر در درون سنگ ها رخنمون پیدا می کنند.

میزان بهره برداری از این ذخایر مواد خام، بر اساس صرفه اقتصادی، میزان سرمایه گذاری، نیروی کار تخصیص یافته و انرژی مورد نیاز جهت استخراج، پالایش و انتقال مواد استخراج شده از معادن، متفاوت و منحصر به فرد خواهد بود. در ادامه به تفضیل به شرح هر یک از انواع معادن، ساختارها و ویژگی های آن ها و به طور کلی به پاسخ سوال معدن چیست می پردازیم.

در زمین‌شناسی، لود به رسوباتی از سنگ معدن فلزی که شکاف یک سازند سنگی یا رگه‌ای از سنگ را که در بین لایه‌های سنگ رسوب یا تعبیه شده است، پر می‌کند و یا درون آن قرار می‌گیرد، گفته می شود.

در زمین شناسی، رگه به ورقه های متمایز از کانی های متبلور درون یک سنگ گفته می شود. رگه زمانی به وجود می آید که مواد معدنی حمل شده توسط آب جاری حاصل از بارش، در درون توده سنگ رسوب می کنند. جریان یافتن محلول، معمولاً به دلیل گردش هیدروترمال درون سنگ است.

زغال سنگ که به دلیل بهره برداری از انرژی حاصل از آن، بسیار ارزشمند است در این دسته از معادن قرار می گیرد. از این سنگ معدن، از سال 1880 به طور گسترده برای تولید توان الکتریکی در کاربردهای گوناگون استفاده شده است. معادن زغال سنگ در نقاط مختلف جهان از جمله بریتانیا، آفریقای جنوبی، استرالیا و ایران قرار دارند.

از جمله معادنی که دارای این ساختار هستند، می توان به صخره های کوارتز اشاره نمود. کوارتز یکی از رایج‌ ترین و فراوان ترین کانی ‌های موجود در پوسته زمین است. در بیشتر ذخایر کوارتز، رگه های طلا رخنمون پیدا می کنند. در بیشتر مناطق کم عمق و اکسید شده صخره های کوارتز، طلا در حالت فلزی خود ظاهر شده و به راحتی می توان آن را استخراج و از آن بهره برداری نمود. از جمله این معادن، می توان به معادن طلای ویکتوریا و اوتاگو مرکزی در نیوزیلند اشاره کرد.

کانسار یا پلاسر در زمین‌شناسی، شامل تجمعی از کانی‌های ارزشمند در معدن است که در طی فرآیندهای رسوبی تشکیل می‌شوند. این نام، از کلمه اسپانیایی placer به معنای شن آبرفتی برگرفته شده است. پلاسرها منابع مهمی جهت استخراج طلا هستند.

از زمان آغاز تمدن بشری، استفاده از سنگ معدن، سرامیک و نیز فلزاتی که در نزدیکی سطح زمین یافت می‌شوند، جهت ساخت ابزار و سلاح های اولیه متداول و رایج بوده است. از جمله اولین معادنی که حدود 4000 سال پیش از میلاد توسط انسان ها کشف و مورد بهره برداری قرار گرفت، معادن سنگ چخماق بود. به گفته باستان شناسان یکی از قدیمی ترین معادن شناخته شده در جهان، معدن Ngwenya در اسواتینی سوازیلند است که قدمت آن حدودا به 43000 سال می رسد که انسان های پارینه سنگی از آن بهره برداری می کردند. مصریان باستان نیز نخستین بار مالاکیت را از معادن برای تزئینات و سفالکاری استخراج کردند. بعدها، مصریان برای ساخت سازه های عظیم ساختمانی در مصر از سنگ معدن های فراوانی استفاده کردند. پس از گذشت مدت زمان کوتاهی معادن سنگ فیروزه و مس در وادی حمامات، تورا، اسوان و دیگر نقاط یافت گردید.
استخراج معدن در مصر در اولین سلسله ها اتفاق افتاده است. معادن طلای نوبیا از جمله بزرگترین و گسترده ترین معادن در مصر باستان محسوب می شد.
گفته می شود قدیمی ترین معدن زیرسطحی شناخته شده در جهان، معدن هماتیت متعلق به عصر حجر در کشور سوییس قرار دارد.
برخی از باستان شناسان بر این باورند، که اولین بار معدن مس در ایران کشف شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است. سنگ معدن های یافت شده در تل ابلیس در شهر کرمان حدودا 6000 سال قدمت دارند. قدیمی ترین منطقه ای که آثار وجود مس در آن دیده شده است، در سیلک کاشان قرار دارد.

مطلب پیشنهادی: حفاری چیست؟

موادی که از معدن ها به‌دست می‌آید، شامل فلزات پایه، فلزات قیمتی، آهن، اورانیوم، زغال‌سنگ، الماس، آهک، نمک، پتاس و … می باشد. هر گونه موادی را که نتوان آن را از طریق کشاورزی یا ساخت به صورت مصنوعی در محیط آزمایشگاه یا کارخانه به‌ دست آورد، از طریق معدنکاری به‌دست می‌آید. استخراج معادن با توجه به شرایط اقتصادی، فنی، قابلیت دسترسی به کانسار و بسیاری دیگر از شرایط به دو صورت سطحی و زیرزمینی انجام می شود.
مواد استخراج شده از معدن های مختلف، شامل انواع فلزات، زغال سنگ، شیل نفتی، انواع سنگ های قیمتی، سنگ آهک، گچ، سنگ نمک، پتاس، شن و خاک رس می باشد. فرآیند های معدنکاری جدید شامل اکتشاف برای یافت سنگ معدن، تجزیه و تحلیل پتانسیل معدن مورد نظر، استخراج مواد معدنی و نهایتا احیای زمین پس از بسته شدن آن است.

مطلب پیشنهادی: خرید معدن

انواع معدن را می توان از حیث نحوه بهره برداری و استخراج از آن ها در دو دسته زیر جای داد:

• معادن سطحی (روباز)

در این دسته از معادن، مواد معدنی مورد نظر به سطح زمین نزدیک بوده و جهت دستیابی به ذخایر سنگ معدن، پوشش گیاهی سطحی، گل و لای و در صورت لزوم لایه‌های سنگ بستر برداشته می‌شوند. تکنیک‌های استخراج معادن سطحی عبارتند از:

• استخراج معادن روباز (Open-pit Mining)
• استخراج معادن سنگ (quarrying)
• استخراج رگه ای (strip mining)
• برداشتن قله کوه (mountaintop removal)

• معادن زیرسطحی (زیرزمینی)

این دسته، شامل معادنی هستند که در آن ها برای رسیدن به سنگ معدن می بایست به حفر تونل یا شافت به داخل زمین پرداخت. سنگ ‌های معدنی، برای فرآوری و تخته سنگ ‌های باطله، جهت دفع، از طریق این تونل ‌ها به سطح زمین منتقل می‌شوند. از جمله روش های متداول استخراج و بهره برداری از این معادن، شامل موارد زیر است:

• استخراج افقی (Drift mining)
• استخراج شیب دار (Slope mining)
• استخراج عمودی (Shaft mining)
• استخراج انباره‌ ای (shrinkage stoping)
• استخراج دیواره طولانی (long wall mining)
  و …

هر یک از معادن فوق دارای زیر مجموعه‌ های مختلفی می باشند که با توجه به نوع ماده استخراجی از معدن، شکل کانسار و … طبقه بندی می‌شوند. به عنوان مثال می توان معادن را از حیث نوع ماده معدنی به دو دسته زغالی و غیر زغالی تقسیم بندی نمود.
در طی عملیات معدنکاری، چه در حین انجام فعالیت و چه پس از بسته شدن معدن، تأثیرات زیست محیطی منفی ایجاد می شود. در بیشتر کشورهای جهان، مقرراتی جهت کاهش این اثرات منفی وضع شده است.

کشور ایران به دلیل دارا بودن از پوسته ای ناهمگن و همچنین تاثیرات حوادث گوناگون زمین شناسی در طی شکل گیری آن، از نظر برخورداری از معدن و مواد معدنی، سرشار است. خوشبختانه می توان گفت این کشور از تمامی مواد معدنی دنیا برخوردار است و معادن موجود در آن در حال توسعه است. ایران در بین 15 کشور بزرگ غنی جهان از نظر مواد معدنی بوده و دارای حدود 68 نوع ماده معدنی و 37 میلیارد تن ذخایر اثبات شده و… است.
اکتشاف معادن ایران به روش علمى و مدرن از سال ۱۳۱۸ هجری شمسی آغاز شد. در همان سال، در اداره ى کل معادن وقت، واحد زمین شناسى و اکتشافى دایر گردید. در سال 2019 کشور ایران دومین تولید کننده بزرگ سنگ گچ، هشتمین تولیدکننده بزرگ مولیبدن و آنتیموان، یازدهمین تولیدکننده سنگ آهن، سیزدهمین تولیدکننده اورانیوم، هجدهمین تولیدکننده بزرگ گوگرد و همچنین بیست و یکمین تولید کننده بزرگ نمک در جهان بوده است. هم اکنون کشور ایران سومین تولید کننده ى بزرگ گچ در جهان بوده و تولید سالانه آن نزدیک به ۵ میلیون تن می باشد.
از جمله این معدن ها و ذخایر معدنی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• مس، سرب، روی، کروم، باریت (ایران ششمین تولیدکننده بزرگ جهان می باشد)، زغال سنگ، سنگ آهن، نمک، گچ، مولیبدن، استرانسیم، سیلیس، اورانیوم، طلا، آرسنیک، ارپینت و رئالگار، نقره، آزبست، بوراکس، سیمان هیدرولیک، خاک رس، دیاتومیت، فلدسپات، فلورسپات، فیروزه، شن و ماسه صنعتی یا شیشه ای شامل کوارتزیت و نیتروژنزیت، پرلیت، سلستیت، سولفات‌ های طبیعی شامل سولفات پتاسیم، آلومینیوم و سولفات سدیم، کهربا ، فرومنگنز، فرومولیبدن، سنگ فسفات، سلنیوم، آندالوزیت، گارنت، گابرو، دیوریت، ورمیکولیت، آتاپولژیت، باریم، عناصر خاکی کمیاب، زئولیت و …

در ادامه به معرفی و بررسی معدن های موجود در ایران و مواد معدنی ارزشمند حاصل از آن ها می پردازیم:

معدن های سنگ آهن در تعداد زیادی از نقاط ایران مانند اراک، بافق، زنجان، سمنان، محلات و آذربایجان شناسایى و مورد بهره برداری قرار گرفته است. سنگ آهن های موجود در ایران عموما شامل مانیتیت، هماتیت و لیموتیت هستند که مقداری ترکیبات سولفور نیز به همراه آنان یافت می شود. منابع سنگ آهن ایران عمدتا دارای درجه خلوص بالایى هستند. طبق گزارش سازمان زمین شناسی ایالات متحده، ایران هشتمین تولیدکننده سنگ آهن جهان در سال 2009 با 33 میلیون تن آهن بوده است. دو معدن سنگ آهن چادرملو و گل گهر، بزرگترین معادن سنگ آهن در کشور هستند که بیش از 80 درصد توان تولید سنگ آهن در کشور را به خود اختصاص داده اند.

کشور ایران دارای تعداد بیشماری معدن زغال سنگ اثبات شده قابل استحصال می باشد. مجموعا بیش از 50 میلیارد تن زغال سنگ در کشور تولید و مورد بهره برداری قرار گرفته است. گفته می شود تا اواسط سال 2008، سالانه به طور میانگین حدود 1.3 میلیون تن زغال سنگ استخراج و تولید شده است. با پیشرفت عملیات معدنکاری در کشور، تولید زغال سنگ سخت از 2 میلیون تن در نوامبر 2008 به 5 میلیون تن در سال 2012 افزایش یافته است. معادن ذغال سنگ شمال کشور، از آذربایجان تا استان خراسان گسترده شده است. مرغوب ترین نوع زغال سنگ از منطقه ى البرز و از معادن زیراب استخراج می گردد. میزان ذخیره اثبات شده زغال سنگ کشورمان، حدودا 282939000 تن برآورد شده است. در دهه ۱۳۷۶ مجموعا حدود ۱۰۲۴۰۰۰ تن زغال سنگ از معادن ایران استخراج گردیده است.

میزان ذخایر معدن مس ایران تا صد ها میلیون تن برآورد شده است. مهم ترین معادن فعال مس ایران در منطقه سرچشمه قرار دارد که دومین معدن بزرگ مس جهان می باشد. کشور ایران در سال 2009، 383000 تن تولید مس داشته است. مطابق گزارشات، تا سال 2011، ایران نهمین تولید کننده بزرگ مس جهان با تولید 32.5 میلیون تن مس، محسوب شده است. استخراج مس در کشورمان، سابقه اى دیرینه دارد و ذخایر آن در سراسر فلات ایران و نیز نواحى انارک یزد، بایچه باغ زنجان ، سونگون آذربایجان پراکنده شده است. در سال ۱۳۷۶ حدود۳۷۲000 تن سنگ مس از این مناطق استخراج شده است.

از جمله مواد استخراجی از معدن های کشور، بوکسیت می باشد. گفته شده در سال 2009، ایران موفق به تولید حدود 230 هزار تن بوکسیت شده است.

میزان استخراج آلومینیوم در کشور ایران از معدن در سال 2012، حدودا 400000 تن بوده و با پیشرفت های چشمگیر در حوزه معادن این میزان در سال 2022 به حدود 1.5 میلیون تن افزایش یافته است. پروژه استخراج آلومینیوم از معادن آلومینا در استان خراسان شمالی از جمله بزرگترین پروژه های استخراج آلومینیوم بوده است. کشور ایران در سال 2015 ، حدودا 1.7 میلیون تن سنگ کک تولید نموده است.

گفته می شود در کشورمان ایران، بیش از 220 میلیون تن ذخایر اثبات شده سنگ سرب و روی وجود دارد. این کشور حدود 5 درصد از ذخایر فلزی جهان را با گنجایش 11 میلیون تن فلز روی و 5 میلیون تن سرب، به خود اختصاص داده است. از جمله معادن حائز اهمیت در این زمینه در کشور عبارتند از:

• معدن انگوران

این معدن، دارای حدود 16 میلیون تن ذخایر معدنی است که دارای 26 درصد روی و حدود 6 درصد سرب می باشد.

• معدن مهدی آباد

این منطقه، دارای ظرفیت حدود 75 میلیون تن سنگ معدن می باشد که حدود 6 درصد از آن روی و کمتر از سه درصد از آن سرب می باشد. در سال 2009 میلادی، کشور ایران با توان تولید حدود 165000 تن ، رتبه اول خاورمیانه و همچنین جایگاه پانزدهم جهان را از نظر تولید روی و سرب از آن خود کرده است. گفته شده ذخایر معادن سرب و روى کشور بیش از ۳۰ میلیون تن برآورد شده و ذخایر آن عمدتا در مناطق اطراف کویر لوت و مرکزى کشور شامل انارک، یزد، اصفهان و نواحى پیرامون البرز قرار دارد.

کشور ایران دارای تعداد زیادی معدن اورانیوم در مناطق مختلف آن از جمله آذربایجان، بندرعباس، خراسان شمالی و یزد می باشد. در سال ‌های 2018 و 2019 سالانه 84 تن کیک زرد (U3O8) در کشور تولید شده که تماماً از معادن خود کشور تامین شده است. به دلیل توسعه معادن اورانیوم در کشور، ایران بیشتر از کشور پاکستان سنگ اورانیوم را جهت کاربردهایی مانند سوخت هسته ای و همچنین کاربردهای پزشکی فرآوری و تولید نموده است.

کل ذخایر معادن زیرسطحی طلا در ایران، حدود 320 تن برآورد شده است. بر اساس گزارش آماری در سال 2008 میلادی، استخراج طلا در کشور به پنج تن در سال افزایش یافته است. با پیشرفت صنعت و بهره برداری از معادن، این میزان تولید امروزه نزدیک به 25 تن در سال افزایش یافته است. از مناطق مهم و عمده استخراج طلا در کشور می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• منطقه نبی جان در کلیبر واقع در استان آذربایجان شرقی
• منطقه اندریان در شهرستان ورزقان استان آذربایجان شرقی
• منطقه خراپه در پیرانشهر استان آذربایجان غربی
• منطقه میدوک در شهربابک استان کرمان
• منطقه علیخ در جلفا استان آذربایجان شرقی
• ناحیه لقه در استان زنجان
• مناطق قلقله، سقز، پیرانشهر در غرب
• مناطق ماهرآباد و شیخ آباد در شرق

بزرگترین معدن طلا در ایران تا سال 1391، معدن طلای شهر تکاب در استان آذربایجان غربی می باشد که دارای بالغ بر 4 تن ذخایر طلای کشف شده می باشد. حدودا از هر تن سنگ طلای استخراج شده از این ذخایر، 5.81 گرم طلای خالص فراوری شده است. در سال 2014 میلادی، در منطقه زارع شوران در استان آذربایجان غربی که از بزرگترین ذخایر و معادن طلا در کشور می باشد، بالغ بر 20 میلیون تن طلا با عیار متوسط 5.5 گرم در تن استخراج شده که یکی از مهم ترین و با ارزش ترین معادن شناخته شده طلا در سطح جهانی به شمار می رود.
پس از آن با گذشت زمان و پیشرفت مراحل اکتشاف معادن در کشور و همچنین بررسی گسترده تر، ذخایر و معادن بزرگ طلا در ناحیه جنوب شرق استان سیستان و بلوچستان کشف گردید. حدود هشت تن طلا از این منطقه استخراج و صادر گردیده است. لازم به ذکر است، استان سیستان و بلوچستان را می توان رنگین کمان معدنی کشور با دارا بودن ذخایر معدنی بزرگی از جمله آنتیموان، تیتانیوم، طلا و مس دانست.

این فلزات شامل طلا، نقره، مس و … می باشد که در رابطه با آن ها بحث گردید. در خصوص نقره، در ایران با مطالعاتی که در این خصوص صورت گرفته است، نشانه هایی دال بر وجود معادن نقره دیده نشده است. با این حال به دلیل این که این فلز عموما مقداری سرب، نیکل و مس را در ذخایر معدنی با خود به همراه دارد، احتمال وجود آن در کانال هاى مناطق بیرجند و سیستان و بلوچستان بسیار زیاد است.

این مواد، شامل طیف وسیعی از ذخایر معدنی از جمله انواع سنگ هاى ساختمانى به صورت سنگ لاشه، سنگ تزئینى، سنگ آهک، سنگ گچ و خاک هاى معدنى و نیز سنگ نمک می باشد که در کشورمان به وفور یافت می شوند و کاربردهای فراوانی دارند.

ذخایر نمک در کشور ایران در اطراف نواحی کویرهاى مرکزى به وفور یافت شده و مورد بهره برداری قرار می گیرد. بزرگترین معادن سنگ نمک در جزایر خلیج فارس و به خصوص در جزیره ى قشم در ناحیه دره ى نمکدان قرار دارد. کارشناسان میزان ذخایر نمک در این ناحیه را حدودا ۳۰۰ میلیون تن برآورد کرده اند.

این خاک از جمله اقلام صادراتی در کشور ایران می باشد و مهمترین معادن و ذخایر آن در جزیره ى هرمز در استان هرمزگان و نیز در ناحیه ۳۰ کیلومترى غرب بجستان واقع در استان خراسان قرار دارد. به جز آن در بیشتر نواحی ایران، می توان ذخایر این ماده معدنی ارزشمند را یافت.

از جمله مناطق سرشار از ذخایر خاک نسوز در کشور ایران، می توان به خراسان، سمنان، اصفهان، فارس و آذربایجان غربى اشاره کرد. میزان ذخایر این ماده تنها در استان سمنان ۱٫۰۶۰٫۰۰۰ تن تخمین زده زده شده است. به گفته کارشناسان، ذخایر احتمالى این ماده در استان اصفهان در منطقه سمیرم ۴٫۶۰۰٫۰۰۰ و در دویلان ۸٫۰۰۰٫۰۰۰ تن برآورد شده است.

امروزه در عرصه صنعت و معدن، یکی از مشهورترین ذخایر معدنی سنگ فیروزه ایران می باشد که دارای شهرت جهانی است. همان طور که میدانید بیشتر ذخایر این سنگ با ارزش در نیشابور قرار دارد. کارشناسان میزان ذخایر این ماده را حدود ۱۰ هزار تا ۲۰ هزار تن برآورد کرده اند. مهمترین منابع این سنگ با ارزش در منطقه باغون از توابع شاهرود می باشد.
با توجه به آن چه ذکر گردید، کشور ایران به لحاظ ذخایر و معادن غیر فلزی و فلزی بسیار غنی می باشد. این کشور دارای معادن فراوان از جمله فلدسپات، بنتونیت، تالک، زاج، فلئورین، سیلیس، دولومیت، تراورتن، مرمر و انواع مختلف سنگ هاى ساختمانى و تزیینى در مناطق مختلف کشور می باشد.
افزایش بهره برداری و استخراج مواد معدنی ارزشمند از معادن گسترده و پربار ایران، مستلزم پیشرفت و توسعه متدها، دستگاه ها و تجهیزات حفاری معدن در کشور می باشد. خوشبختانه امروزه پیشرفت های چشمگیری در این حوزه از سوی صنایع معدنی کشور صورت گرفته است. بدیهی است با افزایش راندمان و بازدهی دستگاه های حفاری معادن، میزان بهره وری و توسعه در این عرصه در کشور نیز، افزایش خواهد یافت. در ادامه به معرفی چند نمونه از دستگاه های پیشرفته و به روز تولید شده توسط گروه صنعتی و معدنی آرمیکو می پردازیم.

دستگاه حفاری دریل واگن، از جمله دستگاه های قدرتمند در روش حفاری ضربه ای است که در ابعاد مختلف بر روی دو نوع زیربندی (چرخ زنجیری و چرخ لاستیکی)، در کشور تولید شده و در عملیات نیلینگ و حفاری عمودی نیز کاربرد دارد.

مغزه گیری یا کرگیری از معادن و تهیه نمونه های سالم از معادن مختلف به منظور مطالعه و بررسی معادن، از اهمیت بالایی برخوردار است. این فرایند به کمک دستگاه کرگیری تسهیل شده و در کمترین زمان ممکن و به بهترین نحو انجام پذیر شده است.

دستگاه حفاری راسول از جمله پرکاربردترین و متمایز ترین دستگاه های حفاری معدن بوده و به دلیل وزن کم و تسهیل در حمل و نقل، بهترین گزینه برای مناطق صعب العبور و یا نواحی دارای شرایط خاص می باشد.