بدون شک استخراج معدن یکی از اصلیترین مؤلفههای زندگی انسان است. قبل از پرداختن به روشهای اصلی در استخراج معدن، کمی درباره دلیل و اهمیت معدنکاوی سخن میگوییم.
بهطور متوسط، هر انسان در طول زندگی خود 350 کیلوگرم زینک (لوازم آرایشی، تجهیزات خانگی و …)، 360 کیلوگرم سرب ( باطری، وسایل پزشکی و…)، 680 کیلوگرم مس (سیم و تجهیزات برقی و …)، 1500 کیلوگرم آلومینیوم (لوازم خانگی، قوطیهای مواد غذایی و …) و 15000 کیلوگرم آهن مصرف میکند. این 20 تن مواد معدنی تنها بخش کوچکی از وابستگیهای حیاتی انسان به استخراج معدن را نشان میدهند.
بهطور کلی، 3 نوع روش پایه در استخراج معدن وجود دارند. هر کدام از این روشها به رویکردهای متفاوتی اعمال میشوند که خود باعث تعریف روشهای زیرمجموعهای از این روشهای کلی میگردند.
مهمترین عوامل در انتخاب روش استخراج در معادن عبارتند از:
نوع مواد معدنی
موقعیت مکانی ذخایر کشف شده
چالشهای زیستمحیطی
ارزش مالی ذخایر
در ادامه نگاهی جامع به هر کدام از 3 رویکرد اصلی در استخراج معدن و روشهای نشأت گرفته از آنها خواهیم داشت. همچنین، بخشی را به کاربرد تکنولوژی در معدنکاوی و ادغام روشهای استخراج سنتی با فناوریهای قابل استفاده در این روشها تخصیص دادهایم.
استخراج سطحی
بهترین وضعیت در معدنکاوی زمانی رخ میدهد که تمام یا بیشتر مواد معدنی کشف شده، در لایههای سطحی زمین قرار گرفته باشند. در چنین حالتی، استخراج سطحی روشی بهصرفه و با بازدهی بالا است. در این نوع از معدنکاوی، پوششهای گیاهی سطحی حذف شده، خاک و در صورت نیاز لایههای سنگی تا رسیدن به ذخایر مدفون در عمقهای پائینتر برداشته میشوند. انواع روشهای معمول در استخراج سطحی را در ادامه شرح خواهیم داد.
استخراج نواری (Strip Mining)
استخراج نواری فعالیتی است که در آن لایهای از سطح زمین جدا شده تا دسترسی به مواد معدنی موجود در زیر آن فراهم آید. در این نوع از استخراج، به دلیل موقعیت مکانی مواد معدنی، فعالیت حفاری چندانی صورت نمیگیرد و تنها لایهبرداریهای مکرر است که عمل استخراج معدن را محقق میکند.
استخراج نواری برای منابع رسوبیِ کم عمق و افقی مناسب است. از مشکلات اصلی این روش استخراج، لایهبرداری در مقیاسهای بزرگ و از حاشیههای منبع کشف شده است. از جمله کاربردهای این روش، استخراج ذخایر زغالسنگ و برداشت روبارههای معدنی به شکل بلوکهای مستطیلی است که همان نوار خوانده میشوند.
استخراج رو باز (Open-Pit MIning)
استخراج معدن به روش روباز، برداشتن عمودیِ قسمتهایی از زمین بهمنظور رسیدن به ذخایر معدنی است. این نوع معدنکاوی درون یک گودال بزرگ انجام میگیرد. این روش مناسب مواد معدنی خواهد بود که در سطوح بالای زمین قرار گرفتهاند، اما به صورت افقی انباشته نشدهاند.
در این روش، لایههای باریکتری از سطح زمین تحت تأثیر فعالیتهای معدنی قرار میگیرند؛ بنابراین، آسیب کمتری به محیط معدن وارد میشود. بهعبارت دیگر، استخراج روباز، چالههای بزرگ و استخراج نواری، کوههای تراشیده شده و تپههای صاف از خود بهجای میگذارند.
از جمله مواد معدنی که با این روش استخراج میشوند عبارتند از:
آهن
مس
طلا
سنگهای قیمتی و ساختمانی
استخراج معدن با حذف قسمتهای بالایی کوه (Mountaintop Removal Mining, MTR)
به زبان ساده، در این روش استخراج، بخشهای بالایی کوه، بخصوص قله، حذف میشود تا دسترسی به مواد معدنی قرار گرفته در دل کوه ایجاد گردد و معمولاً هر آنچه از قله برداشته میشود برای پر کردن درههای کناری مورد استفاده قرار میگیرد. البته همپوشانیهایی بین این روش و روش روباز وجود دارد، به عنوان مثال در شیلی معادن زیادی وجود دارند که بهصورت روباز ولی بر بالای کوهها در حال استخراج مواد معدنی هستند. مهمترین ماده معدنی که با این روش استخراج میشود زغالسنگ است.
مراحل مختلف استخراج با حذف قله شامل موارد زیر است:
پاکسازی
قبل از انجام فعالیت حفاری یا انفجار، خاک و گیاهان موجود بر روی کوه حذف میشوند. متأسفانه، در بیشتر موارد، درختها و پوششهای گیاهی یا سوزانده میشوند یا بهصورت غیرقانونی در درههای اطراف دفن میگردند.
ترکاندن قله
بیشتر ذخایر زغالسنگ در لایههای پائینتر از قله قرار دارند، بنابراین نیاز به انفجار معمولاً اجتنابناپذیر است. برای انجام این فعالیت، میلیونها کیلوگرم مواد منفجره به کار گرفته میشود.
حفاری
در این مرحله، ماشینهای حفاری و متههای غولپیکر سطح بالایی و تخریبشده کوه را تا رسیدن به لایههای غنی از مواد معدنی حفر میکنند.
خاکبرداری
در این مرحله، هر آنچه که در مراحل قبلی از کوه جدا شده است و ارزش معدنی چندانی ندارند، در درههای کناری ریخته میشوند.
فرآوری
در نهایت، مواد معدنی، همراه با کانیهای زائد برداشت شده، به کارخانههای فرآوری مواد معدنی انتقال مییابند تا خالصسازی شوند.
آبادسازی
پس از پایان مراحل مختلف معدنکاوی و اطمینان از عدم وجود منابع معدنی قابل برداشت، سایت معدنی با استفاده از روشهای دوستدار محیطزیست تا حد امکان بازسازی میشود.