اکتشاف تفصیلی معدن سنگ (بخش سوم)

5 نمونه برداری از نمونه سنگ حفاری شده، محل درزه ها و پرشدگی ها و مناطق خرد شده (اکتشاف تفصیلی سنگ معدن)

در این نوبت مطابق مراحلی که قبلاً عنوان شد، به مبحث نمونه برداری از مغزه های حفاری شده، محل درزه ها و پرشدگی ها و مناطق خرد شده و مطالعه نمونه ها در معدن سنگ ساختمانی پرداخته میشه.

تاکید روی این نکته لازمه که پس از انجام حفاری مغزه گیری بایستی مغزه ها (مطابق شکل زیر) تقسیم شده و نمونه های مناسبی از این گمانه ها گرفته بشه تا برای تحلیل کیفیت و سلامت معدن مورد استفاده قرار بگیره…

نتیجه حفاری های انجام شده در هر معدنی و از جمله معادن سنگ ساختمانی، یه ستون سنگی (مشابه شکل شماتیک پایین) هست که مالک یا سرمایه گذار معدنی میتونه با نگاه کردن به اونها اطلاعات مناسب جهت تصمیم گیری به شروع سرمایه گذاری یا قطع فعالیت معدنکاری و عدم شروع استخراج معدن رو به دست بیاره…

بر این اساس بایستی در لاگینگ صحرایی در محل معدن (لاگینگ اولیه)، هر گونه تغییر رنگ، طرح، بافت، شکستگی یا سایر موارد نسبت به عمق ثبت ✍️بشه تا طبق اون گزارش اولیه، تعداد نمونه برداری ها و محل اونها طراحی بشه.

بر اساس همین گزارش اولیه هست که مشخص میشه چه تعداد دسته ترک یا شکستگی عمده در محل گمانه وجود داشته. در نهایت نمونه برداری از بخش سالم ها و بخش های ترک دار مغزه از یک چهارم مغزه ها برداشت شده و جهت انجام تحلیل های بعدی مورد مطالعه قرار میگیرند..

قبلا عنوان شد که نصف مغزه های موجود به منظور بایگانی از معدن در انبار نگهداری میشند و کلیه آزمایشهای شیمیایی، فیزیکی (از یک چهارم مغزه ها) و مکانیکی (از یک چهارم بعدی مغزه ها) بر روی دو سری یک چهارم تهیه شده از مغزه ها انجام میشند…

آزمایشهای شیمیایی اغلب XRF، XRD، ICP و در برخی موارد ممکن هست Fire Assay یا موارد خاص دیگه ای انجام بشه. آزمایشهای سنگ شناسی اغلب مطالعه مقاطع صیقلی و نازک و بعضاً سیالات درگیر و فسیل شناسی میتونه باشه. آزمایشهای فیزیکی هم اغلب شامل چگالی، جذب آب، Whiteness و Brightness و موارد مشابه هستند.

آزمایشهای مکانیک سنگی هم اغلب شامل مقاومت فشاری تک/سه محوره، مقاومت خمشی، تعیین مدول شکست، مقاومت سایشی، تست یخ زدگی و سایر موارد مشابه هست.

هرچند تقریباً با اطمینان بسیار بالایی میشه عنوان کرد که در هیچ معدنی در ایران همه ی این آزمایشها انجام نشده، ولی اگه معدنی واقعاً قصد تصاحب بازار صادرات در مقیاس بالای جهانی رو داره، باید کلیه این آزمایشها رو که توی استاندارد ASTM عنوان شده، انجام بده و نتایج مستند و مستدلی برای ارائه به مشتری خودش داشته باشه.

در کل ناپیوستگی ها صفحات و یا سطوحی هستند که سبب بروز تغییر در خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ میشن. یک ناپیوستگی میتونه سطح لایه بندی، شیستوزیته، ورقه شدگی، درزه، کلیواژ، شکستگی، شکاف، ترک، سطح گسل، حفره یا غار طبیعی باشه…

در بررسی های که انجام میگیره، نکته مهمی که باید مورد توجه باشه ناپیوستگیها و نوع پرشدگی ثانویه یا خلاء موجود در ناپیوستگی های درون سنگ هست. ناپیوستگی ها به انواع مختلفی تقسیم میشن.

نوع اول ناپیوستگیهای باز (زون خرد شده، حفره یا غارهای طبیعی موجود در سنگ) هستن. در صورتی که این نوع از ناپیوستگی ها در سنگ وجود داشته باشه، سنگ در هنگام برش اصطلاحاً دارای “غاری (در صورت وجود حفره)” یا “خرد بری (در صورت وجود زون خرد شده)” در کوپ یا هنگام برش در پلاک یا اسلب هست و بسته به ابعاد این ناپیوستگی ممکن هست این عیب قابل رفع با رزین باشه یا نباشه

نوع دوم ناپیوستگی ها، انواع بسته ولی فاقد پرشدگی هستند که سطح ترک میتونه درجه زبری خاصی داشته باشه. پس از بررسی میزان درجه زبری ترک، تصمیم گیری های لازم برای فرآوری سنگ و بهبود ترک از طریق استفاده از رزین و یا چرخاندن جهت برش سنگ و غیره اتخاد میشه.

این درزه ها در صورت برخورد کوپ با زمین ممکن است باز نشوند، ولی در صورت هم راستا بودن امتداد درزه با سطح برش در زیر اره و قله بر معمولاً باز میشند و باعث افت متراژ پلاک دهی به ازای هر تن سنگ میشند و راه رفع این مشکل معمولاً استفاده از رزینهای مناسب هست.

نوع  سوم ناپیوستگی ها، ترک های پر شده هستند. جنس ماده ای که ترک موجود در سنگ رو پر کرده در این حالت بسیار تعیین کننده است. در صورتی که جنس پرشدگی درزه ها رسی باشه، کوپ دچار مشکل ساختاری نیست، ولی هنگامی که سنگ زیر اره یا قله بر تحت برش قرار میگیره این ترک ها قطعاً باز میشن.

اگر جنس این ماده پر کننده با جنس خود سنگ از نظر سختی تفاوت خیلی زیادی داشته باشند (مثل پرشدگی باریت یا فلورین در سنگهای آذرین یا پرشدگی فلنیتی در سنگهای پایه آهکی) معمولاً توی ساب سطوح دارای مشکلات زیاد و نازیبایی در سنگ میشند. اغلب بهترین 🏻جنس ماده پرکننده سیلیس یا آهک در سنگهای ساختمانی هست.

این نوع از ترک ها علاوه بر اینکه هنگام برش مشکل بازشدگی در طول ترک و نازیبایی در سطح ساب خورده رو ایجاد نمیکنند میتونن جزء طرح و نقش سنگ به حساب بیان و زیبایی و جذابیت طرح سنگ رو چندین برابر کنند.

پرشدگی درزه سنگ توسط سیلیس و آهک که باعث زیبایی و جذابیت سنگ میشود.

6.انجام آزمایشات مربوطه از نمونه های فوق (بند 5) (اکتشاف تفصیلی سنگ معدن)

در این مرحله دلیل و اهمیت انجام هر یک از آزمایشها بر روی نمونه های برداشت شده و نتایج کاربردی حاصل از تحلیلها در معادن سنگ ساختمانی پرداخته میشه!  همانطور که گفته شد این آزمایش ها به انواع 1-شیمیایی،2-سنگ شناسی 3-فیزیکی و ️4-مکانیکی تقسیم میشن.

به هر میزان که سرمایه گذار یا مالک معدن علاقه مند به سرمایه گذاری  (پرداخت هزینه) در زمینه انجام این نوع از تستها جهت شناسایی بیشتر از معدن خودش باشه؛ در حین استخراج با دید بازتری عمل خواهد کرد و خسارات احتمالی کمتری (به دلیل کم کردن ریسک معدنکاری) خواهد دید.

البته توجه به این مطلب هم خیلی مهم هست که از منظر بازرگانی، معدن شناسنامه دار(پوشه ای که تعداد هر چه بیشتری از گواهینامه های مربوط رو از آزمایشگاههای معتبر داشته باشه) در فروش محصول خودش به خصوص در بازار صادرات و فروش خارجی،با قدرت و قیمت بالاتری میتونه سهم بیشتری از بازار را رو به دست بگیره.

نکته قابل توجه این است که آزمایشهای شیمیایی و سنگ شناسی رو بر روی کل نمونه های معدن (اعم از سنگ سالم و باطله و بخش خرد شده) از نمونه های سطحی و عمقی (گمانه) برداشت میشن و مورد مطالعه قرار می گیرند، اما آزمایش های فیزیکی و مکانیک سنگی فقط برروی نمونه های سنگ سالمی که قراره به عنوان محصول به فروش برسه انجام می گیرد.

هدف از انجام آزمایشهای شیمیایی، شناخت “ترکیب مواد تشکیل دهنده” خود سنگ، روباره و شناسایی ترکیبات موجود در مناطق خرد شده معدنه این آزمایشها از چند جهت حائز اهمیت هستند:

1. شناخت عناصر موجود در سنگ (ICP، Fire Assay، Titration و …)
2. شناخت اکسیدهای تشکیل دهنده سنگ XRF))
3. شناخت فاز و کانیهای تشکیل دهنده سنگ (XRD)

برخی از مهمترین مزایای این روش شناسایی هم میتونه موارد زیر باشه:

1. شناسایی میزان نرمی و سختی سنگ و استفاده از لوازم برش مناسب با توجه به میزان سختی سنگ
2. شناسایی ترکیبات روباره، بخشهای با رنگ و طرح نامناسب یا خرد شده در معدن که به جای دپوی ضایعات، در سایر صنایع مرتبط مورد استفاده قرار گرفته و باعث افزایش درآمد و سوددهی معدن شوند
3. شناسایی نوع و عیار عناصر ارزشمند احتمالی در معدن که حتی ممکن هست یه معدن سنگ ساختمانی با ارزش متوسط رو با شناخت اون عنصر ارزشمند داخل معدن، به یه معدن فلزی یا سایر معادن با ارزش بسیار بالا تبدیل کنه!!!
4. شناسایی ترکیباتی که ممکن است پس از مدتی به کیفیت یا سلامت سنگ برش خورده و روی کار (در ساختمان نصب شده) ضربه بزنند، مثل وجود پیریت که در سنگها پس از گذشت چند سال باعث زنگ زدگی ظاهر سنگ میشه و موارد مشابه…

آزمایشهای تخصصی متفاوتی نسبت به تستهای شیمیایی وجود دارند که انجام این آزمایشها هم بسیار مفید بوده و عملا مکمل آزمایشهای شیمیایی هستند و به آزمایشهای سنگ شناسی معروف هستند که با تهیه کردن مقاطع صیقلی و نازک از نمونه های مورد نظر تهیه و مورد مطالعه قرار میگیرند. هدف از انجام این آزمایشها، شناخت “ترکیب و نامگذاری علمی و سن زمین شناسی” سنگ، روباره و شناسایی ترکیبات موجود در مناطق خرد شده معدنه! این آزمایشها از چند جهت حائز اهمیت هستند:

1. شناخت سازند تشکیل دهنده، نام علمی و سن زمین شناسی سنگ
2. بررسی مطالعه درگیری کانیها در سنگ سالم و مواد پرکننده ثانویه موجود در نقاط خرد شده
3. بررسی وجود کانی های مفید و مضر در معدن سنگ ساختمانی
4. بررسی احتمال وجود کانی های با ارزش در معدن
5. شناسایی کانی های دگرسان شده

اگرچه در برخی موارد و معادن محدودی که مشاوره در اونها انجام شده، قبلا آزمایشهای شیمیایی به صورت محدود انجام شده، ولی متاسفانه تقریبا در هیچ کدوم از معادن اهمیت و کاربرد این آزمایشهای شیمیایی در معادن سنگ ساختمانی مورد توجه قرار نگرفته بود و عملا مالک یا سرمایه گذار از ارزش پتانسیلهای مهمی در معدن، خودشون و جیب مبارکشون رو بی بهره کرده بودند.

برخی از مهمترین مزایای این شناسایی توسط آزمایشهای سنگ شناسی هم میتونه موارد زیر باشه:

1. تشخیص وجود فسیل (تغییر طرح) در سنگها به منظور بازاریابی
2. پیش بینی گسترش احتمالی و چگونگی تشکیل ذخیره سنگ
3. شناسایی پتانسیل وجود عناصر ارزشمند احتمالی در معدن و قبلا هم گفته شد که حتی ممکن هست یه معدن سنگ ساختمانی با ارزش متوسط با شناسایی اون عنصر ارزشمند داخل اون معدن، به یه معدن فلزی یا سایر معادن با ارزش بسیار بالا تبدیل بشه!!!
4. شناسایی ترکیباتی که ممکنه پس از مدتی به کیفیت یا سلامت سنگ برش خورده و روی کار (در ساختمان نصب شده) ضربه بزنند، همونطور که گفته شد وجود هماتیت در سنگ ساختمانی بدون ایراد است، اما وجود یک کانی دیگر از سنگ آهن به نام پیریت در سنگها پس از گذشت چند سال باعث زنگ زدگی سنگ میشه و موارد مشابه…
5. تشخیص آلتراسیون های مسبب کانی سازی در معدن

این آزمایشات در موارد و معادن بسیار محدودتری نسبت به آزمایشهای شیمیایی انجام شده و تقریبا مالکان معادن و سرمایه گذاران از مزایای این آزمایشها بی بهره هستند.

3- آزمون های فیزیکی

آزمایشهای فیزیکی  از جمله آزمایشهای بسیار متداول در معادن سنگ ساختمانی هستند که تقریبا میشه ادعا کرد که بلا استثناء در کلیه معادن انجام شده و مشخصات فیزیکی سنگ رو مطالعه میکنند. این آزمایشها بر خلاف دو دسته آزمایش قبلی (که بر روی سنگ سالم و سنگ خرد و روباره موجود در معدن انجام میشدند!) اغلب روی محصول تولیدی نهایی انجام میشن و هدف از انجام این آزمایشها، شناخت خواص و مشخصات فیزیکی سنگ سالمه! این آزمایشها از چند جهت حائز اهمیت هستند:

1. تعیین وزن حجمی سنگ
2. اندازه گیری میزان جذب آب محصول تولیدی
3. شناخت مقاومت یا دوام سنگ در مقابل سایش
4. شناخت مشخصات سنگ در مقابل انتقال حرارت و …
5. شناخت مقاومت یا دوام سنگ در مقابل اسید
6. تعیین میزان سفیدی( (Whitenessو درجه روشنی ( Brightness) سنگ

برخی از مهمترین مزایای این شناسایی هم میتونه موارد زیر باشه:

1. تعیین ابعاد بهینه کوپ و ارتفاع پله معدن
2. امکان استفاده از محصول نهایی تولیدی در کف یا نمای ساختمان
3. اطمینان از مقاومت سنگ در مقابل نفوذ آب و انتقال حرارت و محیط های اسیدی
4. امکان استفاده از ضایعات سنگ در سایر صنایع

اغلب این آزمایشات در معدن سنگ بسیار رایج بوده و فعالان در معدن سنگ ساختمانی در این زمینه بسیار تسلط و تبحر دارند، اما متاسفانه از مزایا و کاربردهای هریک از این آزمایش ها مطلع نیستند.

دسته چهارم آزمایشهای مورد نیاز در معادن سنگ ساختمانی که اغلب هم بر روی محصول تولیدی نهایی مورد آزمایش قرار میگیرند، تستهای تخصصی مرتبط با شناسایی رفتار سنگ در شرایط متفاوت هست که انجام این آزمایشها هم بسیار مفید بوده و عملا مکمل آزمایشهای فیزیکی هستند و به آزمایشهای مکانیک سنگ معروف هستند. هدف از انجام این آزمایشها همون طور که عنوان شد، شناخت رفتار سنگ تحت شرایط متفاوت اعمال نیرو هست! این آزمایشها از چند جهت حائز اهمیت هستند:

1. تعیین رفتار مقاومتی سنگ در مقابل نیروهای فشار، کشش، خمش و ضربه های احتمالی وارده در جهات مختلف
2. تعیین خصوصیات اصطکاکی از جمله مقاومت لغزشی و سایشی
3. تعیین مدول الاستیک دینامیکی به منظور شناسایی خواص مکانیکی مواد تحت تنش، انجماد و شوکهای حرارتی

برخی از مهمترین مزایای این شناسایی هم میتونه موارد زیر باشه:

1. امکان استفاده سنگ در نمای خارجی یا نمای داخلی ساختمانها
2. امکان استفاده از سنگ در کف و پله در اماکن عمومی
3. تناسب استفاده از سنگ مورد نظر در شرایط آب و هوایی مناطق مختلف
4. تناسب استفاده از اسلب ها در نماهای تهویه دار (Ventilated Facades)

دسته ای از این آزمایشها در معادن متداول هست و برخی دیگه در معادن ایران چندان مورد استفاده قرار نگرفته اند. این آزمایشها (نسبت به سه دسته قبلی) بیشتر برای “فروش” محصول نهایی و بخش بازرگانی میتوانند مفید بوده و در “برند سازی” سنگ کمک شایانی به مالک یا سرمایه گذار معدن انجام بدند.

ادامه ی این مبحث در مقاله ی اکتشاف تفصیلی معدن سنگ (بخش چهارم)