مقدمه:
بوکسیت عمده ترین منبع تولید آلومینیوم محسوب می شود که حاوی اکسیدها و هیدرواکسیدهای آلومینیوم و آهن و مقداری سیلیس است. بوکسیت از نام مکانی بنام بوکس در فرانسه گرفته شده زیرا برای اولین بار در این مکان یافت شده است.
از نظر زمین شناسی بوکسیت ماده رسوبی غنی از آلومینیوم است که در نتیجه هوازدگی سنگ های مختلف در آب و هوای حاره یا نیمه حاره با توجه به مورفولوژی و زهکشی مناسب تشکیل شده است. مجموع هیدروکسیدها و اکسیدهای آلومینیوم، آهن و تیتانیم موجود در آن بیش از 50 درصد بوده که در این میان هیدرواکسیدهای آلومینیوم بیشترین مقدار را تشکیل می دهند. آلومینیوم یکی از فلزات سبک است که امروزه مصرف فراوانی دارد. آلومینیوم پس از اکسیژن و سیلیس، فراوان ترین عنصر در پوسته زمین است و حدود 8/8 درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد. تقریباً تمام سنگ ها، به ویژه سنگ های آذرین شامل آلومینیوم هستند، ولی بیش از 98 درصد آلومینیوم جهان از بوکسیت و بقیه از نفلین سینیت و آلونیت به دست می آید.
تاریخچه:
پی جویی بوکسیت در جاجرم مربوط به زمین شناسان شرکت زغال سنگ البرز شرقی است. آنها در سال 1347 ضمن پی جویی زغال سنگ، وجود بوکسیت را گزارش کردند. کارشناسان سازمان زمین شناسی نیز با مطالعه عکس های هوایی منطقه جاجرم وجود زون بوکسیتی را پس از بازدید از منطقه تأیید کردند.
در سال 1349 گزارشی از منطقه بوکسیت دار جاجرم تهیه شد که در آن وجود دو افق معدنی (A قدیمی و B جدیدتر) را تأیید کرد. مطالعات اکتشافی زون بوکسیتی جاجرم به طول 12 کیلومتر به همراه تهیه نقشه 1:250.000 منطقه، توسط سازمان زمین شناسی انجام شد. طرح تولید آلومینا از بوکسیت جاجرم نیز در سال 1362 پس از انجام مطالعات اولیه، توسط سازمان توسعه صنعتی ملل متحد (UNIDO) آغاز شد.
با شکل گیری طرح تجهیز معدن و احداث کارخانه آلومینا و با برگزاری مناقصه در سال 1369، شرکت تکنواکسپورت از جمهوری چک (که بر مبنای دانش فنی ژیار و با همکاری شرکت مهندسی خپوس در مناقصه شرکت کرده بود) برنده و قرارداد احداث کارخانه در تابستان سال 1370 با شرکت مزبور منعقد شد.
عملیات استخراج نیز در سال 1370 با استخراج آزمایشی از معدن شش گلبینی شروع شد.
به دنبال عدم موفقیت پیمانکار اولیه در راه اندازی کارخانه، اصلاحات واحد انحلال و سایر واحدهای فرآیندی با همکاری شرکت NFC از کشور چین انجام شد و طرح در سال 1381 به مرحله بهره برداری با بوکسیت وارداتی و در سال 1382 به مرحله بهره برداری با بوکسیت جاجرم رسید.
موقعیت:
شهرستان جاجرم در شمال غربی استان خراسان و در فاصله تقریبی 175 کیلومتری جنوب غربی شهرستان بجنورد، 160 کیلومتری شمال غربی شهرستان سبزوار و 194 کیلومتری شمال شرقی شاهرود، در حاشیه شمالی کویر قرار دارد.
این منطقه با ارتفاعی در حدود 900 تا 1000 متر از سطح دریا، دارای آب و هوای کویری با زمستان سرد و تابستان گرم و خشک بوده و حداقل دمای هوا 5/6 درجه سانتیگراد و حداکثر آن 5/36 درجه سانتیگراد است. میزان بارندگی سالانه منطقه 7/179 میلی متر و عمدتاً به صورت برف و باران است. میزان رطوبت نسبی منطقه حداکثر 84 درصد و حداقل 4 درصد است.
ارتباط جاجرم با شهرستان شاهرود و سبزوار و بجنورد توسط راه آسفالته برقرار است. راه آهن سراسری تهران- مشهد از 36 کیلومتری جنوب جاجرم عبور می کند و کارخانه تولید آلومینا به وسیله یک خط آهن فرعی به این راه آهن متصل می شود.
|
مشخصات معدن بوکسیت: |
|
|
- نوع بوکسیت |
کارستی (نوع کانی دیاسپور) |
|
- روش استخراج |
روباز و زیرزمینی |
|
- طول معدن |
حدود 12 کیلومتر |
|
- شیب ماده معدنی |
60-35 درجه |
|
- میزان ذخیره بوکسیت سخت |
22 میلیون تن |
|
- میزان استخراج سالانه |
600000 تن |
|
- پیش بینی دوره عمر مفید معدن |
بیش از 20 سال |
|
معدن آهک: |
|
|
- محل معدن |
9 کیلومتری شمال کارخانه |
|
- روش استخراج |
روباز |
|
- میزان ذخیره سنگ آهک |
20 میلیون تن |
|
- میزان استخراج سالانه |
500 هزار تن |
معدن بوکسیت:
عملیات اکتشاف در سه مرحله: پی جویی، اکتشاف سطحی و اکتشاف عمقی صورت گرفته است.
با انجام مطالعات زمین شناسی اولیه در منطقه، مشخص شد که لایه بوکسیت توسط گسل های اصلی به صورت بلوک های مجزا تفکیک شده است.
تقسیم بندی بر اساس جدایش گسلی به شرح ذیل است:
کانسارهای 1 تا 8 گلبینی
کانسارهای 1 تا 4 زو
کانسارهای تاگویی
کانسارهای سنگ تراش
زمین شناسی واحد بوکسیت:
این واحد که کانسار بوکسیت جاجرم را تشکیل داده، در روی سنگ های دولومیتی سازند الیکا و زیر شیل ها و ماسه سنگ های سازند شمشک قرار گرفته است. واحد بوکسیت کانسار جاجرم ساختار لایه ایی غالب داشته که در آن عدسی های بوکسیت نیز تشکیل شده اند. امتداد تقریبی آن شرقی- غربی و بیش از 12 کیلومتر گسترش دارد که در شرق با یک زون برشی محدود شده است. به طرف غرب و جنوب غرب، بوکسیت توسط نهشته های آبرفتی پوشیده می شود.
افق بوکسیتی A:
این زون معدنی بیشتر شامل بوکسیت شیلی است. ضخامت این افق بین 5/0 تا 10 متر است.
افق بوکسیتی B:
این زون معدنی با ضخامت بین 10 تا 70 متر از نظر کمی و کیفی وضعیت مناسب تری نسبت به افق A دارد و به صورت لایه ای شکل است.
لایه بوکسیت در این زون دارای ضخامت و کیفیت یکسانی نیست و بین کمتر از یک متر تا حدود 40 متر و بیشتر تغییر می کند. در حفاری های اکتشافی و در مناطق استخراج شده، لایه های تشکیل دهنده این واحد به صورت زیر از بالا به پایین مشخص شده است:
• کائولن و بوکسیت کائولنی به رنگ صورتی، کرم، خاکستری متمایل به زرد محتوی پیزولیت های غنی از آهن تا قطر 10 میلی متر.
• پیزولیت های خیلی سخت بیشتر از جنس دیاسپور هستند و در بالاترین قسمت واحد بوکسیت قرار دارند.
• بوکسیت سخت شامل بوکسیت دیاسپوری (که در سطح کانی شاموزیت آن افزایش می یابد) و به رنگ های سبز تیره، خاکستری و قرمز تیره تا قهوه ای تیره.
• بوکسیت نرم یا شیلی که این لایه به علت پایین بودن درصد Al2O3 در رده لاتریت ها بوده و اصطلاحاً بنام بوکسیت شیلی نام گذاری شده است. بوکسیت نرم با لایه بندی بسیار نازک و به رنگ قرمز روشن است. این بوکسیت دارای ارزش معدنی برای تولید آلومینا نیست و Al2O3 آن بین 20 تا 40 درصد و SiO2 آن بین 15 تا 35 و حتی بیش از 35 درصد تغییر می کند. بوکسیت نرم یا شیلی را به واسطه رنگ، لایه بندی و مقاومت کم، به خوبی می توان از بوکسیت سخت تشخیص داد.
• کائولن و بوکسیت کائولنی که مشابه لایه کائولنی در بالای بوکسیت سخت بوده ولی گسترش کمتری دارد.
گسترش بوکسیت عموماً به صورت لایه ای است، با این حال سطح زیرین واحد بوکسیتی B صاف و یکنواخت نیست و به دلیل تشکیل بوکسیت در دولین های کوچک و بزرگ، فرورفتگی های کارستی و sink-hole های عمیق موجود در دولومیت های سازند الیکا، در بخش هایی از لایه، حالت عدسی مانند دارد. یکی از این عدسی های بوکسیتی با دیواره ای تقریباً قائم، حدود 75 متر ضخامت داشته و حجم عظیمی از مواد معدنی را در خود جای داده است.
کیفیت ماده معدنی ارتباط مستقیمی با ضخامت آن دارد و معمولاً بهترین کیفیت بوکسیت را می توان در این فروافتادگی ها یافت (Al2O3>50%, SiO2<9%). برخی از این فروافتادگی ها در ارتباط با فعالیت های تکتونیکی و گسل ها هستند.
ذخیره معادن بوکسیت جاجرم:
مجموعه معادن بوکسیت جاجرم دارای دوازده معدن اصلی است که چهار معدن آن با نامهای زو یک تا چهار و شش معدن آن با نام های گلبینی یک تا هشت شناخته می شوند. ذخایر محاسبه شده موجود برای هر معدن با توجه به عیار طبیعی بوکسیت و عیار حد برای استخراج روباز در جدول زیر نشان داده شده است. لازم به ذکر است که در این معادن، عیار حد با توجه به خوراک کارخانه تولید آلومینا تعیین شده است. با توجه به تغییرات بسیار زیاد و گاهی شدید عیار بوکسیت در فواصل کوتاه، امکان محاسبه دقیق سود حاصل از استخراج آن وجود ندارد. به همین دلیل برای محاسبه هزینه ها و سود حاصل از استخراج بوکسیت، یک عیار میانگین برای هر تن بوکسیت تعریف شده است که در تمامی معادن بوکسیت جاجرم تقریباً ثابت است و برای طراحی معدن از آن استفاده می شود. لازم به ذکر است ذخایر مناطق تاگویی و سنگ تراش جزو ذخایر در حال اکتشاف هستند.
روش استخراج:
استخراج در معادن بوکسیت جاجرم به روش روباز (کواری) و زیرزمینی انجام می شود.
در معادن روباز برداشت باطله روباره شمشک با پله های 10 متری انجام می شود. عملیات استخراج با احداث جاده های دسترسی و آماده سازی و ایجاد فضای مناسب آغاز می شود. حفر رمپ پایین رو بلافاصله پس از استخراج بوکسیت و تسطیح پایین ترین تراز موجود شروع و فضای لازم برای عملیات بهره برداری در ترازهای پایین تر ایجاد می شود. استخراج باطله با توجه به حضور ماسه سنگ و یا سیلستون با چال زنی و انفجار انجام می شود ولی بوکسیت ها معمولاً نیاز به آتشباری ندارد.
عمق رمپ پایین رو باید در حدی باشد که ارتفاع مناسب پله را برای استقرار دستگاه حفاری واگن در ریل یا چال زنی دستی با پایه هیدرولیک فراهم کند. این ارتفاع با توجه به ضخامت بوکسیت، مقدار واحدهای میان لایه ای تجهیزات حفاری و کیفیت متغیر است. ارتفاع پله استخراجی بوکسیت به طور متوسط حدود 5/3-2 متر است. پس از استخراج و جدا کردن کائولن بالایی، استخراج بوکسیت با عیار بالا به همان روش انجام می شود.
برنامه ریزی تولید و عملیات استخراج می بایست به نحوی صورت می پذیرد که همواره برای حداقل دو ماه خوراک کارخانه، جبهه کار آماده سازی شده وجود داشته باشد.
استخراج در معادن زیرزمینی به روش های کند و آکنده و تخریبی انجام می شود و در حالتهایی که ضخامت لایه زیاد باشد روش استخراج برشی با ترکیبی از هر دو روش به کار برده می شود. برای استخراج زیرزمینی تا کنون 5 تونل حفر شده است.
منبع: مجله سراسری سازمان نظام مهندسی معدن
