کانه‌آرایی
کانه‌آرایی عبارت است از عملیاتی است که بر روی مواد معدنی انجام می‌گیرد و به این عملیات فراوری مواد معدنی یا متالوژی استخراج نیز گفته میشود و در پایان این عملیات ، مواد معدنی با ارزش تجاری از سنگ معدن جدا میشوند.
هر ماده معدنی که به‌طور اقتصادی قابل بهره‌برداری باشد، کانه نامیده میشود. هر کانه متشکل از شماری کانی است که دست کم یکی از آنها کانی با ارزش موجود در ماده معدنی است و در واقع ماده معدنی برای دستیابی به آن کانی استخراج میشود. سایر کانی‌های تشکیل‌دهندهٔ ماده معدنی باطله (گانگ) نامیده میشوند.برای مثال الکتروم یک کانی است به شکل درخت کاج و در سنگ معدن طلا "کانه"و الیاژی از طلا و نقره است و در عملیات فراوری مواد "کانه ارایی" جدا سازی این کانی و دیگر کانی های با ارزش تجاری که در سنگ معدن وجود دارد از مواد باطله "گانگ" نتیجه پایانی "کانه ارایی" و یا متالوژی استخراج میباشد.
هدف از عملیات کانه‌آرایی در بیشتر موارد، جدا کردن کانی یا کانی‌های با ارزش از گانگ است. کانه استخراج شده در آغاز عملیات کانه‌آرایی ، خوراک نامیده میشود. پس از مجموعه عملیات کانه‌آرایی ، محصولی به نام کنسانتره یا محصول آراسته تولید میشود. که مشخصات فنی آن توسط مصرف‌کننده و یا کارگاه های فراوری مواد معدنی مشخص شده‌است. این مشخصات شامل عیار، دانه‌بندی، نوع و مقدار سایر کانی‌های همراه، میزان رطوبت و ... میباشد که بر ارزش تجاری کنسانتره تاثیر گذار است.[1]
تاریخ
قبل از ظهور ماشین الات سنگین سنگ معدن را با پتک و توسط نیروی انسانی خرد میکردند و توسط کارگرهای معدنی و یا از زندانی ها و محکومین به بیگاری برای این منظور استفاده میکردند.
به تدریج ابزار های مورد استفاده در معادن پیشرفت کردند و برای مثال اسیاب تمبلر در اوایل سال 973 در سمرقند و تا قرن 11 میلادی در ایران ، افریقای جنوبی و اسیای میانه و جهان اسلام و همچنین اسپانیا مورد استفاده قرار می گرفت.
نمونه های پیشرفته تر این ابزارها آسیاب های بادی و آسیاب های آبی هستند که برای آرد کردن محصولات کشاورزی نیز مورد استفاده قرار می گرفتند و اولین استفاده انسان از انرژی های پایدار بدین صورت شکل گرفت و رفته رفته تکامل یافت تا امروز که شاهد تکنولوژی های پیشرفته و استفاده های گوناگون از انرژی های پایدار همچون باطری های خورشیدی و توربین های مولد برق بادی و ... می باشیم .
جدایی گرانشی ساده ترین و کم هزینه ترین فرآیند در کانه آرایی می باشد.در یک جریان ملایم آب مواد پودر شده ریخته میشود و کانه های فلزی (دارای وزن مخصوص بیشتر) زود تر ته نشین میشوند و کانه های سبکتر به نقطه دور تری توسط جریان آب حمل میشوند.فرآیند نیم پز کردن و پنینگ در استخراج طلا از همین اصل پیروی میکند.ماشین آلات مختلفی با استفاده از همین اصل اختراع شده است مانند ماشین ونر که در سال 1784 به ثبت رسید.
دستگاه های خردایش با استفاده از مخزن گردان و توپ های فلزی سنگین و یا زنجیر و مدل های مختلف به منظور خردایش و جدا سازی کانه ها و نظم دادن به کانی های بارزش یکسان و کنستانتره ها نیز ساخته شده است که از خصوصیات شیمی و یا فیزیکی کانه مورد نظر برای جدا سازی آنها استفاده میشود درست مانند جام حذفی المپیک.
تقسیم بندی عملیات کانه آرایی
خردایش
کاهش اندازه ذرات ماده معدنی و پودر کردن و تقسیم بندی بر اساس اندازه ذرات و الک کردن و مش بندی کردن و همگن سازی ذرات ، غربالگری ، افزایش غلظت ، آبگیری ، و به صورت کلی جداسازی و طبقه بندی مواد بر اساس خصوصیات فیزیکی و یا شیمیایی و ارزش های تجاری کانی ها در این مرحله مطلوب نظر میباشد و انتخاب روش های مختلف بر اساس برآورد هزینه ها و تاثیرات در درجه خلوص محصول پایانی و در دسترس بودن تجهیزات مورد نیاز و فضای انباشتن و نیروی کاری مورد نیاز و قوانین زیست محیطی و میزان آلودگی و پسماندهای غیر مخرب چه در کوتاه مدت و یا بلند مدت و سازگاری این فرآیند ها با زیست بوم و کاهش استفاده از مواد شیمیایی خطرناک و پسماندهای شیمیایی خطرناک که هم در تولید این مواد و هم در استفاده از این مواد آثار بسیار مخرب و غیر قابل جبران بجای خواهند گذاشت.امید است متخصصین در رشته معدن هرچه بیشتر از این روش ها دوری کنند و به سمت استفاده از انرژی های پایدار و سازگار با محیط زیست بروند.چه بسیار معادنی که به فاجعه های زیستی و شکست های اقتصادی تبدیل شدند که اگر از اول بجای آنکه چنین سرمایه ای را برای استخراج و نابودی منابع برگشت ناپذیر اختصاص داده اند به تولید انرژی و یا استفاده از انرژی های پایدار اختصاص میدادند علاوه بر آنکه از منافع پایدار بهرمند میشدند بسیاری از این فاجعه های زیستی رخ نمیداد و بسیاری از آلودگی های زیستی و بیماریهای ناشی از آن گریبانگیر جوامع کنونی نمیشد.برای مثال میتوان آلودگی های انتشار ترکیبات بسیار سمی جیوه و یا گاز بسیار مرگ آور دی اکسید گوگرد و یا ماده بسیار سمی سیانور که در کانه آرایی معادن طلا تولید میشوند را نام برد.مطالعات تکمیلی و تحقیقات کامل و شناخت خصوصیات دقیق شیمیایی و فیزیکی کانی مورد نظر و بررسی تاریخ معادن و روش های کانه آرایی و کانی شناسی میتواند کمک بسیار بزرگی هم در زمینه کاهش هزینه ها و هم در زمینه جلو گیری از تخریب محیط زیست انجام دهد.
عملیات خردایش معمولا در محل معدن انجام میشود ولی عملیات آسیاب کردن میتواند هم در محل و یا در کارگاه دیگری انجام شود.عملیات آسیاب کردن میتواند هم به صورت خشک و هم به صورت مرطوب انجام شود.
غربالگری
به عملیات دانه بندی و دسته بندی مواد معدنی گفته میشود و اندازه ذرات بنا. به نیازهای مصرف کنندگان تایین میشود.ساده ترین روش غربالگری عبور دادن مواد از تعدادی صفحه لرزان با مش بندی مختلف میباشد.تجحیزات غربالگری شامل الک کردن ، دانه‌بندی خاک ، صفحات افقی لرزان ، فلیپ فلاپ و صفحه های میله ای و ...می باشد.این صفحه های مش بندی شده میتوانند ایستا و یا متحرک و لرزان باشند.برخی ملاحظات در این فرایند شامل اندازه مش ها ، جنس مش ها ، آب بندی کردن ، وجود مواد ناخواسته مانند چوب ، پلاستیک و ...می باشد.