معادن و معدنکاری در ایران:

مقدمه:

زمانی که یک عنصر در بخشی از پوسته زمین متمرکز شود معدن شکل می گیرد. تاریخ بشر نشان می‏دهد که از آغاز دوره‏های زیستی، انسان همواره و به دلیل نیاز‏های مختلف به نحوی با ذخایر طبیعی و معادن در ارتباط بوده است. چخماق (سیلکون دی اکسیدSio2) اولین ماده ای است که بشر متوجه آن شد و از آن به علت ویژگی مضرس خود به عنوان یک ابزار برنده استفاده کرد. با پیشرفت تمدن ها، فلزات نیز مورد توجه و استفاده بشر قرار گرفتند

طلا اولین فلزی است که با شستن ماسه رودخانه ها استحصال می شد و پس از آن مس و آهن برای ساخت ابزار های نظامی و کشاورزی از دل زمین استخراج شدند. شواهد باستان‏شناسی نشان می دهد که مهد استخراج فلزات توسط بشر، فلات ایران و فلات آناتولی بوده است، گستره تاریخی این شواهد از هزاره هفتم پیش از میلاد (دوران نوسنگی) تا هزاره اول پیش از میلاد (عصر آهن) است. پیشینه یکجانشینی به صورت روستا هایی با پیشه کشاورزی در فلات ایران به دوران نوسنگی (از 4000 سال تا 8500 سال قبل از میلاد) باز می‏گردد و نخستین اکتشافات مربوط به استفاده از فلزات نیز به همین دوره و به حدود 6500 سال قبل از میلاد در علی کوش واقع در دشت دهلران مربوط می شود.


ایرانی ها از دیرباز با روش های متفاوتی قادر به استخراج و ذوب فلزات بوده اند؛ به معدنکاری باستانی، معدنکاری «شدادی» گفته می شود. ابتدایی‏ترین روش در معدنکاری شدادی با برپایی آتش برای داغ کردن سنگ ها و متعاقبا سرد کردن آنها به منظور ایجاد ترک و در نهایت توسط ضربه زدن بر درزه ها بوسیله گوه و پتک صورت می گرفت. روند استخراج و متالوژی در فلات ایران تا هزاره های بعدی ادامه و وسعت یافته، به گونه ای که شواهدی از استخراج روباز امروزی، متعلق به دوره پارتی  و ساسانی در جنوب “تل ابلیس” در مکانی به نام “تل همی” یافت شده است. همچنین در این نواحی شواهد متالوژی نیز از قبیل توده بسیار بزرگی از سرباره های ذوب مس در حد وسیعی مشاهده شده است. در حدود سال های 3200 تا 3600 قبل از میلاد، شواهدی از تغییرات مهمی در متالوژی تپه یحیی در “دره سوقون” مشاهده می شود. در این دوره پس از مدت ها کار با مس طبیعی (Native)، روش های پیچیده‏تری برای کار با سولفید و پلی‏متال های تکوین یافته به چشم می خورد و وجود برنز در معدن “شیخ علی” به مفهوم کشف و متالوژی کانی های پیچیده‏تری مانند کالکوپریت و اسفالریت در این منطقه است.

در “کوخت یزد” و در “قلعه زری” در شمال دشت لوت و “چهل کوره” در سیستان شواهدی از بهره برداری معادن در دوران ساسانی  مشاهده می شود که در مقیاس وسیعی مورد استخراج قرار می‏گرفتند. ساسانیان در بهره‏برداری از ذخایر بزرگ کاملا منظم و از یک سیستم مرکزی استفاده  می کردند. مواد معدنی استخراج شده در این ادوار از مجموعه معادن پیرامونی، به یک مکان فرآوری مرکزی ارسال می‏شده است که شامل تمامی تاسیسات، از جمله اقامتگاه بوده است. ادامه این روند در دوره اسلامی نیز  به چشم می‏خورد؛ با این تفاوت که ضمن شباهت کلی با روش استخراج و فرآوری به دوره باستانی، تفاوت‏هایی از قبیل عمیق‏تر شدن چاه ها و احداث دسترسی های شیب دار نیز در این معادن مشاهده می شود. استخراج پسرو و حتی استخراج طبقات فرعی نیز (هر چند نه کاملا سیستماتیک) و همچنین وجود حفره های روشنایی و چاه های تهویه در این دوران گزارش شده است. در “ارجین” زنجان نیز مجموعه کاملی از تاسیات فرآوری به شکل فوق‏الذکر به همراه اقامتگاه مربوطه کشف شده است. این نحوه آماده‏سازی معادن که در هزاره اول قبل از میلاد در ایران شکل گرفته بود عملا تا معرفی روش‏های نوین معدن کاری اروپایی در قرن نوزده و بیست میلادی حفظ شده است.

در دوران ساسانی در محلی به نام “دره چشمه گل”، استخراج آهن به کمک تونل‏زنی صورت گرفته و ذوب در کوره ها به کمک دمش انجام شده‏است. وضعیت سرباره های ذوب و نازلY  شکل دمش، حاکی از عملکرد مطلوب کوره و تکنولوژی پیشرفته به کار رفته در عصر خود هستند. استخراج طلا در دوران ساسانی با کمک شیار خار های هم‏مرکز برای آسیا کردن طلای حاوی ماسه‏ های کوارتزی انجام می‏شده است. این آسیا‏ها متعددند و ماده معدنی پس از آسیا شدن با آب شسته شده و یا بدون شستشو و  به کمک ملقمه سازی توسط جیوه فرآوری می‏شده است. منابع سینابار به عنوان منبعی برای تامین جیوه در این ناحیه در “کوه‏های  افشار” در نزدیکی “تخت سلیمان” وجود دارند.

در ادامه این نوشته تاریخچه معادن فلزی ایران در عهد باستان به تفکیک ماده معدنی ارائه شده است.

سنگ هایی از جنس مس، مفرغ،آهن در عهد باستان

معادن ایران در عهد باستان

آهن:

یافته‎ها و آموخته‎هاي باستان‎شناسي بر اين گواهي مي‎دهند كه شناخت و كاربرد آهن، تاريخي 6 هزار ساله دارد. گلوله های متعدد آهنی از جنس هماتیت طبیعی از هزاره پنجم پیش از میلاد در تپه “سیلک” کاشان کشف شده‏اند. یکی دیگر از قدیمی‏ترین شواهد مربوط به استخراج آهن متعلق به دوره پیش از تشکیل امپراتوری هخامنشی در “هنشک” واقع در شصت کیلومتری شمال پاسارگاد است. مصرف آهن احیا شده به وسیله ذوب در اواخر هزاره دوم پیش از میلاد آغاز شده و تنها پس از قرون 10 و 11 پیش از میلاد است که اشیا آهنی به مرور در اشکالی از قبیل ابزار، سلاح و حتی به صورت زیو‏رآلات مورد استفاده قرار گرفته‏اند. بررسی منطقه ای به نام “حسنلو” متعلق به قرن نهم پیش از میلاد نشان می‏دهد که در این دوره آهن برای تولید و ابزار مصارف نظامی به کار رفته است. در دوران ساسانی استخراج آهن از منابع چند فلزی متداول شد و “آهنگران” ملایر و “کوه غار” قزوین شواهدی بر این مدعا می‏باشند. آثاری از استخراج معادن آهن مربوط به دوران اسلامی در “غور” واقع در فیروزآباد، دماوند و همدان گزارش شده است. “نی ریز” و “گل گهر” نیز از جمله نواحی هستند که در این دوره برای استحصال آهن مورد بهره‏برداری قرار گرفته‏اند.

در خصوص منابع بزرگ فعلی آهن در کشور همچون چغارت، چادر ملو، گل گهر و سنگان، همگی در عهد باستان مورد بهره‏برداری قرار گرفته‏اند و از کانسارهای کوچک امروزی می‏توان به ماسوله، کاوند، آهنگران، شمس آباد و خوگان اشاره کرد.

طرح سکه از جنس مس در عهد باستان

مس:

به نظر مي‎رسد كه مس نخستين بار در ايران شناخته شده و به كار رفته است؛ قديمي‎ترين معدن مس ايران، معدن مس “تل‏مسي” در نزديكی انارك بوده و نقطه‎اي كه تا‏كنون قديمي‎ترين اطلاعات را دربارة ذوب مس از آنجا به دست داده، “سيلك” كاشان می باشد.

از دیدگاه متالوژی در هزارة چهارم و پنجم پيش از ميلاد، صنعتگران ايراني، مي‎توانستند حرارت كافي را براي ذوب تمام فلزهاي شناخته شدة آن عصر تهيه نمايند و پس از آن قادر به ذوب كوپريت و مالاكيت به وسيله زغال شدند. در “تپه اریسمان” کوره‏های ذوب زیادی که متعلق به هزاره سوم پیش از میلاد هستند همراه توده بزرگی از سربار ذوب یافت شده است که منبع تامین ماده معدنی این تاسیسات، معدن “وشناوه” قم بوده است. نظیر این تاسیسات در هزاره سوم پیش از میلاد در کل فلات ایران تنها در “شهداد” کرمان کشف شده است. در دوره‎هاي بعد، صنعت ذوب فلز رو به تكامل نهاد، به گونه‎اي كه در دوره هخامنشي، توانستند نمونه‎هاي جالبي از اشيا و ابزار مسي و مفرغي تهيه نمايند، در اين دوره، از مس، سكه نيز ضرب شده است.

از نقطه نظر نوع کانی سازی مس، ایرانیان باستان متوجه انواع کانسار های مس طبیعی، رگه ای و پرفیری بوده اند. نوع کانی‏سازی منبع بزرگ مس”تل مسی” و “مس کنی” در انارک به صورت طبیعی بوده است و ذخایر مس ارسنیکی در “تکناز”، مرکز ایران و “وشناوه  قم” گزارش شده است. “دامن جلا” و “وشناوه” مثال هایی از استخراج مس رگه ای در ایران قدیم هستند و از “قلعه زری” نیز می توان به عنوان ذخایر باستانی پرفیری نام برد. اشياي مسي و مفرغي كه در نقاط مختلف ايران در اثر كاوش‎هاي باستان‎شناسي به دست آمده، نشان مي‎دهد كه در عهد باستان در بخش‎هاي زيادي از كشور معادن مس استفاده مي‎شده است.

جام طلای افسانه زندگی در عهد باستان

طلا:

استفاده از طلا در ايران از هزاره‎هاي پيش از ميلاد نيز فراتر بوده است. نخستين بار در جهان سكة طلا در دورة هخامنشي ضرب شد و در دورة ساساني، ظروف، ابزار و اشیای ایرانی از طلا ساخته می شد. شواهد تاریخی به معدنکاری باستانی طلا در “خویناری” آذربایجان، “معدن خرابه” در شمال زره شوران، “کوه زر” در سمنان و “زرتوشت” در جنوب کرمان دلالت دارد. شواهد نشان می‏دهد که در هزاره سوم پیش از میلاد، کرمان یکی از منابع مهم طلای تمدن سومر بوده است. باطله‏های انباشته شده در “زره شوران” و “یار عزیز” واقع در شمال غرب تخت سلیمان، حاکی از تلاش‏های انجام شده برای جداسازی طلا از ماسه است و در معدن طلای “موته” شواهدی از دوره ساسانی یافت می‏شود. در حال حاضر 13 منبع استحصال مستقیم طلا در ایران وجود دارد که در تمامی آنها شواهد استخراج در عهد باستان وجود دارد.

طرح بشقاب شکار قوچ مربوط به دوره ساسانی

نقره:

نقره در ايران از اواخر هزارة چهارم و اوايل هزارة سوم پيش از ميلاد شناخته و استخراج شده است. در دوره ساسانيان، نقره كاري در ايران پيشرفت نمود و هم اكنون بسياري از ظروف نقره‎كاري آن عهد، در موزه‎ها وجود دارد. در اين دوره، توجه به ظروف نقره‎اي و صنعت نقره‎كاري، رونق معادن نقره را نيز در پي‎داشت. از آنجایی كه ايرانيان عموما نقره را همراه با كانسنگ‎هاي سرب يافته بودند، كانسنگ‎هاي سرب نقره‎دار بیشتر مورد توجه قرار گرفته‏اند؛ و وجود نام‎هاي جغرافيايي”دره‎نقره”، “كوه‎نقره” و “كمرنقره” در بسياري از مناطق سرب و روي دار ايران و يا “كوه زردان نقره‎اي” در شمال خاور تفتان، حاکی از اين نکته است. پس از اسلام‎ و با محدود شدن ساخت ظروف نقره‎اي، صنعت‎گران به ساختن ظروف برنجي همت گماشتند.

مجسمه ای از جنس روی در عهد باستان

سرب و روی:

سرب در معدن نخلک از هزاره چهارم قبل از میلاد تا هزاره اول بعد از میلاد همواره مورد توجه معدن‏کاران فلات ایران بوده است. در شهر های”سیال”، “اریسمان”،”حصار” و “شکین” نیز شواهدی از معدن‏کاری و متالوژی سرب در دوران باستان دیده شده است. در عهد باستان از فلز روی علاوه بر مصرف به عنوان فلز، برای تهیه توتیا نیز استفاده می‏شده است. در رشته-کوه‏های البرز، دنا و الیکا آثاری از استخراج روی متعلق به دوره ساسانی و دوران اسلامی گزارش شده است. در معادن “کوه-سرمه” و “خانه سرمه”، سولفید سرب (گالن) مستقیما و بدون ذوب کردن برای تولید سرمه مورد استفاده قرار می‏گرفته است. در دورة پيش از اسلام، سرب به عنوان ملات در كارهاي ساختماني، سدسازي و پل‎سازي و نيز ساختن برخي ظروف نیز استفاده مي‎شد.

مجسمه ای از جنس مفرغ آلیاژی از مس و قلع مربوط به ساسانیان

قلع:

از منظر باستان‎شناسان، قلع از اواخر هزارة سوم قبل از میلاد در ایران براي ساختن مفرغ به كار مي‎رفته است. در اشياي مفرغي به دست آمده از كاوش‎هاي باستاني تا 25 درصد قلع وجود داشته است. مورخان از 7 نقطة ايران شامل شمال خراسان، استر آباد، سيستان، اطراف درياي خزر، لرستان، نزديك كوهبنان كرمان و نزديك تبريز نام برده‎اند كه در آنها معادن قلع وجود داشته است.

گردن بند از جنس سنگهای تزئینی

گوهرهای قیمتی و نیمه قیمتی:

از همان آغاز تاريخ، همواره گوهرها و زيورها مورد توجه مردم ايران بوده است. فيروزه از هفت هزار سال پيش در ايران شناخته شده بود. نمونه‎اي كه در كاوش‎هاي باستان‎شناسي به دست آمده، نشان مي‎دهد كه فيروزه در هزارة دوم پيش از ميلاد، به عنوان سنگ زينتي استفاده شده است. به جز معدن فيرزوة نيشابور، از معادن فيروزة كرمان، زنجان، دامغان، فرغانه، خوارزم، غزنين و …می توان نيز ياد کرد. لاجورد در دورة ماد‎ها فراوان بوده است و معدن آن را نزديك كوه دماوند مي‎‎دانستند؛ اما تاكنون در آنجا نشاني‎ از اين كاني ديده نشده است. در دورة هخامنشي، لاجورد را “كبوتكه“ مي‎ناميدند. در دورة ساساني، مصرف لاجورد زيادتر شد، به گونه‎اي كه سقف تاق تيسفون و همچنين  مجسمه‎هاي مختلف از لاجورد ساخته شده بود. البته در “بدخشان” كه جزو سرزمين ايران آن زمان بوده، لاجورد فراوان است. مالاكيت كه به “دهنه“ مشهور است، بسيار پيش از دورة هخامنشي در ايران شناخته شده بود. در نوشته‎هاي آشوري اشاره شده است كه ايرانيان، مالاكيت را احيا و از آن مس به دست مي‎آوردند. در دورة ساساني و هخامنشي از مالاکیت ظروف و زينت‎آلات مي‎ساختند. در خصوص یشم، پزشكان ايراني معتقد به خاصيت دارويي آن بوده و اين كاني را براي معالجه امراض كليه، مفيد مي‎دانستند. همچنین در خصوص زیرکن نیز به گمان بسیاری از محققان این ماده معدنی ريشه ايراني دارد، زيرا بلورهاي زيباي زيركُن، رنگ زرد يا همان زرين طلايي دارند و در فارسي به آن زرگون گفته شده است. همچنین در مستندات تاریخی از معادن لعل “بدخشان” نیز ياد شده است.

معادن ایران از اسلام تا عهد قاجار

تمامی معادنی که پیش از اسلام فعال بوده‏اند به مرور پس از اسلام نیز مورد بهره برداری قرار گرفته‏اند. در دوران عباسیان معادن در اختیار حکومت بودند و درآمد حاصل از آنها رقم قابل توجهی در عایدات دولت داشت. در340 هجری قمری معدن زغال سنگ یزد، لرستان و باریز در ایران و معادن زغال سنگ زرافشان و غور در افغانستان شناخته شدند و مورد بهره‏برداری قرارگرفتند. در دوره سلجوقیان به واسطه منابع غنی که پیشتر به آنها اشاره شد، هنر های مسترظفه در تمامی ابعاد آن دنبال می شد و فلز کاران این دوره اشیاء گوناگونی را از آنها می ساختند. در دوره صفویه حکومت مستقیما در امر معدن دخالت داشته و مستقیما از معادن بهره‏برداری می کرد؛ در واقع شاه عباس نخستین اقدام فعالانه را در بهره‏برداری از معادن ایران آغاز کرد. در دوره افشاریه نیز آثاری از کارخانه ی ذوب آهن در آمل مازندران جهت تولید گلوله، توپ، نعل اسب و لنگرکشی گزارش شده است. همچنین اسناد دیگری حاکی از پراکندگی انبوه معادن مس و قلع در اطراف خراسان در آن دوران در دست است. علاوه بر این، نیاز مبرم حکومت آن زمان به میزان قابل توجهی از چدن، بهره‏برداری از فلز آهن را در همان عصر مسجل ساخته است. بهره‏برداری از معادن در دوران زندیه تا دوران قاجار به همان شکل ادامه یافت.

معادن ایران در عهد قاجار

در دوران قاجار استخراج معادن شکل دیگری به خود گرفت. در دوران صدارت میرزا تقی خان امیرکبیر، وی استخراج معادن را برای اتباع ایرانی آزاد کرد و بهره برداری از آن را تا پنج سال معاف از مالیات ساخت؛ متعاقب این دستور اکتشاف و پی جویی معادن در ایران رشد چشمگیری یافت. علاوه بر این اقدام، وی با تاسیس دارالفنون از عده ای کارشناس و معلم معدن خارجی دعوت نمود و 5 نفر دانشجوی معدن آن پس از اتمام دوره تحصیلی، فعالانه در امر پی جویی و اکتشاف معادن مشغول به فعالیت شدند. پس از بازگشت ناصرالدین شاه از انگلستان درسال 1292 و با اعطای امتیاز به جولیوس رویترز انگلیسی، وضعیت معادن تغییر یافت و هر کمپانی که صاحب معدن بود، می بایست آن را به قیمت متداول آن ملک به این کمپانی می‏فروخت که این موضوع با اعتراضات گسترده مردمی روبرو شده و در نهایت لغو گردید. در سال 1298 مخبرولدوله وزیر علوم وقت تعدادی مهندس انتخاب کرد و جهت شناسایی معادن به سراسر ایران رهسپار نمود؛ این اقدام شایان توجه بود و سبب رونق گرفتن معادن و مدنکاری گردید و متعاقبا از سال 1303 معادن غالبا به اجاره اشخاص درآمد و فعالیت مردمی بر معادن گسترش یافت. در سال 1307 و به درخواست بانک شاهی ایران امتیاز بهره‏برداری از تمام معادن ایران به یک کمپانی انگلیسی به نام ” بانک امتیازات معادن ایران” واگذار شد.

درسال 1312 با توسعه زندگی شهرنشینی و با نیاز مبرم به سیمان، آهن و همچنین مصالح مورد‌نیاز برای احداث ریل، ایستگاه و پل‌های راه‌آهن، اولین کارخانه سیمان در جنوب شهر تهران به بهره‌برداری رسید. در اوایل دهه1340 شرکت ملی ذوب آهن ایران تاسیس شد تا کار اکتشاف معادن سنگ‌آهن و تجهیز آنها برای تامین نیاز فولاد کشور را سازماندهی کند. فعالیت‌های اکتشافی این شرکت منجر به اکتشاف معادن چغارت، چادرملو، چاه گز و سه‌چاهون شد. در دهه1350 این فعالیت‌ها گسترش یافت و منجر به اکتشاف معدن گل‌گهر شد. به موازات رشد صنعت فولاد، اکتشاف معادن زغال‌سنگ نیز توسعه یافت. پس از صنعت فولاد، فعالیت صنعت مس با اکتشاف معدن بزرگ مس سرچشمه در دهه 50، در کشور آغاز شد و در سال 1355 شرکت ملی صنایع مس ایران تاسیس و کلیه فعالیت‌های معادن مس کشور به این شرکت اعطا شد. همچنین در سال1351 صنعت آلومینیوم ایران با تاسیس کارخانه ایرالکو در اراک متولد و متعاقب آن کارخانه آلومینیوم المهدی در بندر‌عباس احداث شد که آلومینای مورد نیاز این کارخانه‌ها از معدن جاجرم تامین می‌‌شود. پایه‌های صنعت سرب و روی در عصر جدید با صدور پروانه معدن انگوران در سال1301 گذاشته شده است. اتحادیه سرب و روی انگوران در سال 1332 موفق به کسب پروانه بهره‏برداری از این معدن شد و متعاقب آن در سال‏های بعدی شرکت‌های مختلفی از این معدن بهره‌برداری کرده‏اند.

با این مقدمه در حالت کلی می‌توان معدنکاری هر کشور را با دو فاکتور «علم، تکنولوژی» و «تجهیزات، ماشین‌آلات»، با دیگر کشورها مقایسه کرد. در هر کجا که در این فاکتورها نقصانی وجود داشته باشد باعث رکود و عدم رشد در فعالیت معدنکاری می‌شود.

1- اکتشاف:

در مبحث اکتشاف با توجه به مواجه بودن با بسیاری از عدم قطعیت‌ها در بخش معدن، اهمیت بحث اکتشاف به‌عنوان اولین و اساسی‌ترین بخش از عملیات معدنکاری امری غیر‌قابل انکار به نظر می‌رسد. طی 30 سال گذشته تکنیک‌های اکتشافی پیشرفت‌های قابل توجهی داشته است به‌طوری که در بسیاری از موارد دقت دانشمندان در بحث شناسایی عیار، شکل و پراکندگی ذخیره افزایش یافته است. هر چند در سال‌های اخیر دانشمندان ایرانی نسبت به ابراز تمهیدات مناسب برای همگام‌سازی این دانش با معیارهای جهانی اقدام کرده‌اند، اما در بسیاری از موارد محدودیت‌های موجود سبب عقب‌ماندگی ما در این بحث شده است. از این جمله می‌توان به استفاده از تکنولوژی‌های نوین همچون امواج ماهواره‌ای برای انجام تحلیل‌های زمین‌شناسی اشاره کرد که به دلیل محروم بودن کشور ما از داشتن چنین امکانات ماهواره‌ای، تنها راه کسب این اطلاعات خرید اطلاعات از شرکت‌های خارجی است که در بسیاری از موارد برای خرید با محدودیت روبه‌رو‌ هستیم و در برخی موارد نیز این شرکت‌ها حتی از دادن اطلاعات امتناع می‌ورزند.

2- استخراج:

در مبحث استخراج در سال‌های اخیر به دلیل محدودیت‌هایی که وجود داشته است امکان خرید بسیاری از ماشین‌آلات معدنکاری روباز مثل دامپ تراک وشاول فراهم نبوده است. در این وضعیت در بسیاری از موارد تدابیری همچون خرید دستگاه‌های دست دوم یا خرید دستگاه‌های با برند نازل به‌عنوان یک راهکار در نظر گرفته شده است. هر چند در بعضی از مقاطع زمانی این تصمیم به‌عنوان یک راهکار برای تعدیل اثرات سوء‌ناشی از تحریم‌ها و سایر محدودیت‌ها درست و حتی ضروری بوده است، اما نمی‌توان تبعات منفی ناشی از این امر را نادیده انگاشت. در نگاه اول افزایش هزینه‌های تولید بدیهی‌ترین پیامد راهکارهای مذکور است، چراکه هزینه تعمیرات، نگهداری و استهلاک ناشی از این ماشین‌آلات نامرغوب به مراتب بیشتر از انواع مناسب آن است. از سوی دیگر در بسیاری از موارد دیده شده که عدم امکان دسترسی به انواع ماشین‌آلات سبب محدود شدن گزینه‌های فنی شده است. به‌طور مثال این مساله سبب نقض برخی از اساسی‌ترین قواعد حمل‌ونقل‌ در معادن روباز شده است. طبق قوانین موجود در هر سیکل بارگیری 3 تا 4 بار عملیات بارگیری سیستم بارکننده (شاول) باید باکت سیستم حمل‌کننده (دامپ تراک) را پر کند که این موضوع به‌خاطر عدم توزیع مناسب ماشین‌آلات بر اساس حجم و ابعاد میسر نبوده است و به‌صورت کاملا مستقیم در کاهش راندمان تولید موثر است.

در همین راستا می‌توان به محدودیت‌هایی برای خرید دستگاه‌های حفاری با سایز بزرگ اشاره کرد. یکی از موارد ابتدایی و اساسی طراحی معدن و ماشین‌آلات تناسب تولید معدن با قطر چال انفجاری است. در بسیاری از معادن کشور به دلیل محدودیت در خرید دستگاه‌های حفاری سایز بزرگ یا کم‌توجهی در استفاده از دستگاه‌های حفاری با قطر کوچک، بازدهی عملیات استخراج پایین آمده و در نهایت هزینه‌های تولید افزایش یافته است.

در معدنکاری نوین ارتباط سه دستگاه در معادن روباز از اهمیت خاصی برخوردار است و به آن مثلث طلایی ماشین‌آلات اصلی معدن گفته می‌شود که در راس آن سیستم بارگیری و در دو راس دیگر سیستم حفاری و سیستم باربری قرار دارد. ارتباط رئوس این مثلث باهم از لحاظ ظرفیت و حجم در طراحی معدن بسیار مهم است. در معادن کشورهای مطرح معدنی در جهان ارتباط این ماشین‌آلات با دقت خاصی بررسی می‌شود و طراحان و مدیران معادن حساسیت بالایی نسبت به کوچک‌ترین عدم تناسبی در نسبت‌های این مثلث دارند.

امروزه یکی از مسائلی که به‌طور جد در کشورهای مطرح معدنی دنبال می‌شود لزوم استفاده از سیستم‌های هوشمند کنترلی در بحث مونیتورینگ و دیسپاچینگ ماشین‌آلات معدنی است. به‌طوری که در برخی از کشورهای معدنی حرکت به سمت حذف اپراتور از چرخه حمل‌و‌نقل و استخراج مستقیم ماده معدنی است که با این وجود هنوز کار جدی در این مورد در ایران انجام نشده است.

امروزه سیستم‌های حفاری هوشمند مجهز به سیستم ناوبری در معادن سطحی و معادن زیرزمینی موجب افزایش دقت در امر حفاری شده و با توجه به پلان‌های طراحی شده توسط مهندسان معدن، مکان‌های لازم جهت حفاری به‌صورت اتوماتیک شناسایی شده و کوچک‌ترین خطا در پیشروی‌ها پیش نمی‌آید که متاسفانه به‌کارگیری چنین سیستم‌هایی در معادن کشور هنوز میسر نشده است.

درخصوص عملیات انفجار که یکی از مهم‌ترین‌ عملیات در مرحله استخراج است نیز ضعف‌هایی در معادن کشور دیده می‌شود. عدم تناسب خرج ویژه(مواد منفجره مورد نیاز) با معیارهای استاندارد جهانی در برخی از معادن باعث هزینه‌های گزافی در عملیات انفجار معادن شده است. کوچک‌ترین افزایش یا کاهش فاصله بین چاه‌های انفجاری با هم یا با دیواره‌ و ژئومتری چال‌های انفجاری می‌تواند در هزینه‌های انفجار و در نهایت قیمت تمام شده ماده معدنی نقش مستقیمی داشته باشد. الگوهای نوین انفجار و به‌کارگیری مواد منفجره ایمن در معادن کشورهای مطرح معدنی جهان نقش موثری در تولید بهینه داشته و در تولید سعی می‌شود تمام خوراک سیستم بارگیری توسط عملیات انفجاری صورت گیرد که متاسفانه در برخی از معادن کشور فشار زیاد به سیستم بارگیری جهت کندن جبهه کار موجب افزایش استهلاک دستگاه شده و راندمان تولید به شدت کاهش می‌یابد. یکی دیگر از مواردی که در معادن ایران به آن کم توجه می‌شود عدم رعایت قوانین تطبیق ماشین‌آلات با شرایط استخراجی معدن است. به‌طوری که در کشور ما تنها راهکار حمل‌ونقل‌ در معادن روباز استفاده از سیستم تراک و شاول است، در حالی که امروزه در شرکت‌های معتبر معدنکاری کارشناسان به دنبال راهکارهای ثانویه برای کاهش هزینه‌های حمل‌ونقل‌ در معادن روباز هستند. با توجه به استانداردهای جهانی فاصله بهینه سیستم حمل توسط دامپ تراک‌ها نباید از 5کیلومتر تجاوز کند و با افزایش عمق در معدنکاری جلوگیری از این معضل کاری دشوار است، اما روش‌های نوین حمل‌و‌نقل مانند آسانسورهای عظیم الجثه برای حمل تراک‌ها و تغییر در روش حمل مواد مانند استفاده از تسمه نقاله‌ها و نوارهای نقاله می‌تواند تا حد زیادی از این معضل جلوگیری کند. به‌کارگیری ماشین‌آلات عظیم الجثه بارگیری که از سیستم‌های معدنکاری پیوسته استفاده می‌کنند مانند دراگلاین‌ها می‌تواند پروسه تولید را از مرحله بارگیری تا مرحله تخلیه بار در محل دپوها مدیریت کند.

در صورتی که شرایط تحریم‌ها بهبود یابد و استقبال معدنکاران ایرانی به استفاده از این نوع ماشین‌آلات بیشتر شود قطعا می‌توان گفت با ورود ماشین‌آلات مجهز و به روز حتما دانش معدنکاری در کشور از رونق بیشتری برخوردار خواهد شد. به‌طور مثال، در معادن سنگ‌های ساختمانی از سیستم سیم برش الماسه استفاده می‌شد اما با ورود دستگاه‌های کاتینگ زنجیری که نمونه‌هایی از آن هم در معادن سنگ ساختمانی ایران موجود است روش قدیمی و سنتی استخراج سنگ‌های ساختمانی به سیستم نوین برش مجهز شد و در راندمان تولید نیز نقش بسیار مهمی را ایفا کرد.

3- فرآوری:

در مبحث فرآوری مواد معدنی تکنولوژی‌های به روز به کمک معدنکاران آمده تا بتوانند مواد معدنی را با دقت بالاتر پرعیار کرده و قابل عرضه در چرخه زنجیره ارزش مواد معدنی نمایند. قطعا در چرخه زنجیره ارزش مواد معدنی شاید بتوان گفت فرآوری برخی از مواد معدنی در کشور حلقه‌ای مفقوده است تا جایی که در بسیاری از موارد سبب عدم استقبال برای استخراج برخی از منابع معدنی شده است. از سوی دیگر بسیاری از مواد معدنی که قابلیت استخراج نداشته را می‌توان با روش‌های فرآوری برجا استحصال کرد. با این روش امروزه کشورهای مطرح معدنی در دنیا به دنبال استخراج ذخایر با احجام کم می‌روند و با کمک روش‌های استخراج نوین مانند Solution Mining کوچک‌ترین و باریک‌ترین ذخایر را نیز استخراج می‌کنند. روش‌های لیچینگ برجا نیز نمونه‌هایی از روش‌های نوین فرآوری است که در کشور ما برای استخراج ثانویه از سنگ‌های مس در چند سال اخیر رونق بسیاری گرفته است.

در ادامه به بررسی عملیات تکمیلی در معادن می‌پردازیم که در چند سال اخیر رشد خوبی داشته و موجب افزایش راندمان در تولید معادن شده است. نمونه‌هایی از این عملیات عبارتند از: نقشه‌برداری، کاربرد ابزار دقیق در معادن و سنجش و مطالعات مکانیک سنگی. یکی از مواردی که همواره به‌طور جدی در بحث معدنکاری مطرح بوده است انجام عملیات نقشه‌برداری برای برداشت‌های احجام، توپوگرافی، پیاده‌سازی نقاط طراحی شده و… در معدن است. امروزه در معادن بزرگ دنیا به منظور فراهم شدن امکان انطباق یک به یک حجم مربوط به طرح استخراج، با حجم تولید شده، از سیستم نقشه‌برداری هوشمند با سرعت عمل بالا استفاده می‌شود. در این راستا می‌توان به استقرار اسکنرهای سه‌بعدی در معادن اشاره کرد. به نحوی که با وجود این سیستم می‌توان به‌صورت لحظه‌ای نسبت به حجم جابه‌جا‌ شده از نقاط مختلف معدن با عیارهای گوناگون و انطباق اطلاعات با طرح‌های موجود، اعم از مدل بلوکی و طرح‌های استخراج، اشراف کامل داشت. به‌کارگیری ابزارهای سنجش دقیق در معادن جهت کنترل پارامترهای ایمنی و مکانیک سنگی نقش مهمی در جلوگیری از بروز خطرات احتمالی مانند ریزش پله در معادن سطحی، ریزش دیواره و سقف در معادن زیرزمینی، نشتی آب در سازه‌های معدنی، کنترل درزه و ترک‌ها و حرکت‌های احتمالی بلوک‌ها و…، نقش مهمی دارد و اکثر معادن بزرگ دنیا به این نوع سیستم‌ها مجهز هستند. در معادن ایران کمتر دیده شده است که به‌طور کامل یک معدن مجهز به سیستم ابزار دقیق بوده و این پارامترها در آن کنترل شود و نتیجه آن ریزش دیواره در معدن سرب و روی انگوران است.

صنایع و معادن در عصر جدید

در سال 1312 توسعه زندگی شهرنشینی و با نیاز مبرم به سیمان، آهن و همچنین مصالح مورد نیاز جهت احداث ریل، ایستگاه و پل های راه آهن دولتی؛ اولین کارخانه سیمان در جنوب شهر تهران به بهره برداری رسید.

آغاز صنعت فولاد ایران به سال 1316 و قرارداد احداث یک کارخانه فولاد سازی در کرج با یک کنسرسیوم آلمانی باز میگردد؛ که البته با شروع جنگ جهانی دوم و با جلوگیری از ورود تجهیزات به داخل کشور، تاسیس این واحد ناتمام ماند. در اوایل دهه1340 شرکت ملی ذوب آهن ایران تاسیس شد تا کار اکتشاف معادن سنگ آهن و تجهیز آنها برای تامین نیاز فولاد کشور را سازماندهی نماید. فعالیت های اکتشافی این شرکت منجر به اکتشاف معادن چغارت، چادرملو، چاه گز و سه چاهون شد. در دهه 1350  این فعالیت ها گسترش یافت و منجر به اکتشاف معدن گل گهر شد. به موازات رشد صنعت فولاد، اکتشاف معادن ذغال سنگ نیز توسعه یافت. در سال1344موافقت نامه ایجاد کارخانه ذوب آهن بین ایران و شوروی به امضاء رسید و در سال 1351 اولین شمش چدن در این کارخانه ریخته شد. در سال 1368  نیز نخستین پاتیل فولاد درکارخانه ذوب آهن خوزستان ریخته شد. در اواخر سال 1371 تصمیمات گرفته شده در خصوص احداث یک کارخانه ذوب آهن در سال 1353 عملی شد و کارخانه فولاد مبارکه اصفهان، احداث و مورد بهره‏برداری قرار گرفت.

پس از صنعت فولاد، فعالیت صنعت مس با اکتشاف معدن بزرگ مس سرچشمه در دهه پنجاه، در کشور آغاز شد و در سال 1355  شرکت ملی “صنایع مس ایران” تاسیس و کلیه فعالیت های معادن مس کشور به این شرکت اعطا شد.

در سال 1351 صنعت آلمینیوم ایران با تاسیس کارخانه “ایرالکو” در اراک  متولد شد و متعاقب آن کارخانه آلمینیوم المهدی در بندر عباس احداث گردید. آلومینا مورد نیاز این کارخانه ها هم ‏اکنون از معدن جاجرم تامین می شود.

پایه های صنعت سرب و روی در عصر جدید با صدور پروانه معدن انگوران در سال1301 گذاشته شده است. اتحادیه سرب و روی انگوران در سال 1332 موفق به کسب پروانه بهره‏برداری از این معدن شد و متعاقب آن در سال‏های بعدی شرکت‏های مختلفی از این معدن بهره برداری کرده‏اند.

(بهرام شکوری -نائب رئیس انجمن سنگ‌آهن ایران)

معدنکاری:

معدنکاری، صنعت پیچیده ای است که بر مبنای بسیاری از رشته های صنعتی دیگر بنا شده است و بنابرین مطالعه در مورد چنین صنعتی، مشکلات خاص خود را دارد. مشکل اصلی در این زمینه آن است که معدنکاری، صنعت آشنایی نیست و کمتر کسی است که با جزئیات آن آشنا باشد، حال آنکه در مورد صنایع دیگر این چنین نیست و مثلاَ در مورد رشته عمران، اکثر افراد با سازه های صنعتی آشنا هستند و آنها را دیده اند، از آنجا که این مطلب انتشار یافته در این زمینه است لازم میدانم تا حدودی هم نیز با صنعت معدن آشنا شوید.

در این مطلب ابتدا شرح مبانی معدنکاری می پردازیم تا شما یک دید کلی راجع به صنعت معدنکاری به دست آورید و برای مطالعه مطالب تخصصی تر که انتشار یافته و همچنان نیز بر تعداد آن افزوده می شود آماده شوید.

آشنایی:

معدنکاری و کشاورزی صنایع پایه کشور هاست. کشاورزی مواد اولیه خوراکی، پوشاکی و تا حدودی بعضی مصالح ساختمانی را تعمین می کند ولی به کمک معدنکاری، مواد اولیه مورد نیاز صنایع مختلف تامین می شود.

مواد اساسی ساختمان سازی نظیر سنگ های طبیعی، ماسه، رس و مواد اولیه سیمان، با فعالیت های معدنی تامین می شود. تهیه تمام سوخت ها مثل گاز طبیعی، نفت و زغالسنگ، زمینه دیگری از فعالیت های معدنی است. به عنوان نمونه دیگری از کارهای معدنی، میتوان از استخراج گوگرد، زغالسنگ، مواد دیر گداز، طلا، نقره، مس، سرب، روی، آهن و آلومینیوم، که اهمیت آنها در صنایع بر کسی پوشیده نیست، نام برد.

معدن چیست؟

شاید کمتر کسی بتواند معدن را به درستی تعریف کند. در بسیاری موارد در رسانه های گروهی میخوانیم و یا میشنویم که مثلا «یک معدن بزرگ مس کشف شد». واضح است که چنین مطلبی صحیح نیست، زیرا اگر به محلی معدن گفته می شود، بایستی سال ها پیش کشف شده باشد.

به طور کلی برای اینکه یک استعداد بلقوه موجود در طبیعت که به آن کانسار می گوییم به یک معدن تبدیل شود، کانسار است نه معدن. پس از پی جویی و اکتشاف کانسار و آگاهی از اینکه که کانسار در شرایط فنی و اقتصادی موجود قابل بهره برداری است، بایستی معدن طراحی شود. یعنی اینکه ابتدا مشخص شود بهترین راه دست یابی به ماده معدنی چیست. پس از طراحی و انجام حفریات آماده سازی و احداث شبکه معدن، که معمولا چندین سال طول می کشد، آنگاه میتوان محل مورد نظر را معدن نامید.

جالب توجه است که تعدادی از کانی ها و مواد معدنی نیز در ارتباط با ایران و به اسم دانشمند ایرانی نامگذاری شده اند.

اهمیت صنایع معدنی:

اهمیت منابع معدنی چه در زمان صلح و چه در زمان جنگ بر کسی پوشیده نیست. در حقیقت میتوان گفت کشورهایی از نظر صنعتی موفقیت یافته اند که یا خود دارای منابع معدنی مهم بوده اند و یا به آسانی از منابع معدنی سایر کشورها بهره برداری کرده اند.

در بین منابع معدنی، سوخت ها و آهن در درجه اول اهمیت قرار دارند و در مرحله بعد مس، سرب و روی قرار می گیرند. موادی نظیر فسفات ها، پتاس، نیترات و گوگرد نیز برای صنایع شیمیایی اهمیت بسیار دارد. طلا و نقره گرچه با ارزش هستند ولی از نظر پایه گذاری صنایع اصلی، نقش چندانی ندارند.

رابطه استخراج معدن با سایر علوم و فنون:

استخراج معدن را نمی توان به عنوان یک درس کاملا مستقل مورد مطالعه قرار داد بلکه این درس در حقیقت تلفیقی از سایر رشته های مهندسی نظیر عمران، مکانیکی، برق، شیمی و زمین شناسی است که این فنون، خود براساس علوم ریاضی، فیزیک و مکانیک، پایه گذاری شده اند.

11معدن بزرگ ایران را بشناسید:

ایران با دارا بودن ۳۷ میلیارد تن ذخایر قطعی معدنی یکی از غنی‌ترین کشورهای معدنی دنیاست به طوری که وجود معادنی چون مس سرچشمه و سنگ‌آهن چادرملو سبب شده تا ایران دو معدن از پر عیارترین و منحصر به فردترین معادن دنیا را به نام خود ثبت کند.

جی پلاس؛ ایران با دارا بودن ذخایر غنی معدنی خود به بهشت معادن دنیا معروف شده و توانسته نظر بسیاری از سرمایه گذاران این حوزه را طی دهه‌های گذشته به خود جلب کند. در این گزارش ۱۱ معدن مهم و بزرگ ایران را معرفی می‌کنیم تا بدانیم جایگاه واقعی کشورمان از این لحاظ در دنیا به چه شکلی است.

معدن مس سرچشمه:

معدن مس سرچشمه در ۱۶۰ کیلومتری جنوب غربی کرمان قرار گرفته و بزرگ‌ترین تولید کننده مس ایران است. این معدن یکی از بزرگترین معادن روباز مس دنیا و بزرگترین معدن روباز در خاورمیانه هم محسوب می‌شود.

معدن مس سونگون:

معدن مس سونگون ورزقان یکی دیگر از بزرگترین معادن مس ایران است که دارای بیش از یک میلیارد تن ذخیره کان سنگ مس است. عناصر همراه کان سنگ این معدن مولیبدن، طلا، نقره، رینیوم و … محسوب می‌شود و سابقه معدنکاری در سونگون به دو قرن پیش (دوره قاجاریه) بر می‌گردد.

معدن مس میدوک کرمان:

معدن مس میدوک کرمان یکی از بزرگترین معادن مس ایران است که در فاصله ۱۳۲ کیلومتری شمال غرب معدن مس سرچشمه قرار گرفته‌است. نام قدیمی این معدن مس لاچاه بوده‌ است که به سبب نزدیکی به روستای میدوک به این نام تغییر یافته‌ است.

معدن زغال‌سنگ پابدانا:

معدن زغال‌سنگ پابدانا، با عمقی در حدود ۶۰۰ متر عمیق ترین معدن زیرزمینی زغال‌سنگ ایران است که در شهرستان کوهبنان و در فاصله ۱۷۰ کیلومتری مرکز استان کرمان قرار دارد. محصول این معدن زغال کک‌شو است که پس از استخراج به کارخانه زغالشویی زرند ارسال می‌شود.

معدن سنگ‌آهن چغارت:

اولین معدن سنگ‌آهن ایران، معدن سنگ‌آهن چغارت بافق یزد است که این معدن تغذیه کننده شرکت ذوب آهن اصفهان در زمان تاسیس آن بوده محسوب می‌شود. بلوک معدنى بافق با ذخیره بیش از یک سوم سنگ آهن کشور به عنوان مهمترین زون آهن‌دار ایران شناخته شده است.

معدن سنگ‌آهن چادرملو:

معدن سنگ‌آهن چادرملو که در حال حاضر بزرگترین تولیدکننده کنسانتره سنگ‌آهن در کشور است با ذخیره قابل استخراج به مقدار ۳۲۰ میلیون تن در قلب کویر مرکزی ایران واقع شده و در ۱۸۰ کیلومتری شمال شرقی شهرستان یزد قرار گرفته است. عمر ذخایر سنگ‌آهن معدن چادرملو ۱۰ سال دیگر به پایان می‌رسد.

معدن سنگ‌آهن گل گهر:

معدن سنگ‌آهن گل گهر در شهرستان سیرجان با ذخیره احتمالی یک میلیارد تن و ذخیره قطعی ۲۱۹ میلیون تن برزگترین معدن شناخته شده سنگ‌آهن خاورمیانه شناخته می‌شود و در حال حاضر تولیدات حاصل از سنگ استخراجی این معدن گندله سنگ‌آهن، کنسانتره سنگ‌آهن و سنگ‌دانه‌بندی شده است.

معدن طلای زرشوران:

معدن طلای زرشوران به عنوان بزرگترین معدن طلای ایران که سال گذشته به صورت رسمی آغاز به کار کرد در ۳۵ کیلومتری شهرستان تکاب و ۱۵ کیلومتری مجموعه میراث فرهنگی و گردشگری تخت سلیمان واقع شده است. این معدن ۱۵۰ تن ذخیره طلای خالص دارد و قرار است با تولید کارخانه زرشوران میزان تولید شمش طلای کشور دو برابر و به ۵ /۵ تن برسد.

معدن فیروزه نیشابور:

معدن فیروزه نیشابور نه تنها در کشور بلکه در سطح جهان بزرگترین معدن فیروزه است که مرغوب‌ترین سنگ‌ها را داراست تا جایی که در تمام کشورها ارزش فیروزه خود را با فیروزه نیشابور ایران مقایسه می‌‌کنند. این معدن با ذخیره ۹ هزار تن و ظرفیت تولید سالانه ۱۹ تن در ۵۵ کیلومتری شمال غربی نیشابور، در جاده قدیم سبزوار و در روستای «معدن» قرار دارد. محاسبات نشان داده از هر تن سنگ فیروزه خام این معدن ۸ تا ۱۰ کیلوگرم فیروزه به دست می‌آید.

معدن سرب و روی انگوران:

معدن سرب و روی انگوران در ۱۳۵ کیلومتری غرب شهر زنجان واقع شده که این معـدن بزرگترین معدن سرب و روی خاورمیانه محسوب می‌شود و با ذخیره ۹ میلیون تن قرار است تا ۱۲ سال آینده خوراک کارخانه‌ها را تامین کند اما با توجه به اینکه ذخایر این معدن رو به پایان است، مقرر شده معدن‌ مهدی‌آباد یزد جایگزین آن شود. انگوران به دلیل خلوص بالای روی آن یکی از استاثنایی ترین معادن روی دنیا به شمار می آید.

معدن سرب وروی  مهدی آباد:

معدن سرب وروی  مهدی آباد پس از انگوران دارای بزرگترین ذخایر سرب و روی جهان است که هم اکنون بالاترین میزان استخراج باریت کشور را هم به خود اختصاص داده است. قرار است با به پایان رسیدن ذخایر معدن انگوران معدن مهدی‌آباد جایگزین این معدن سرب و روی شود. احداث کارخانجات ۱۰۰ هزار تنی شمش روی و ۱۰۰ هزار تنی کنستانتره روی از برنامه‌های آینده این معدن است.