تحقیق مقاله معدن

صنعت و معدن از دیرزمان ارتباطی تنگاتنگ با یکدیگر داشته اند، انسان عصر باستان از طلا، نقره و یا مس (مواد معدنی) در ساخت صنایع آن زمان که محدود به ظروف و یا ساخت پیکره های خدایان و زیورآلات می شد بهره می بُرد و انسان عصر تکنولوژی از مواد معدنی در ساخت همه ملزومات از لوازم آرایش گرفته  تا صنایع سنگین و هسته ای استفاده می کند. پیوستگی صنعت و معدن چنان است که می توان معدن و مواد معدنی را مادر صنایع دانست چه  ، بدون مواد اولیه ایی که از معادن استخراج می شود، صنایع بزرگی نظیر فولاد سازی، اکتشاف نفت و مواد سوختی، اتومبیل سازی و ... مختل می شود. کشور ما به یمن دارا بودن پوسته جوان و برخورداری از موقعیت ویژه و تعداد و تنوع مواد معدنی یکی از زرخیزترین کشورهای جهان است. هم اینک بیشترین ذخایر مواد معدنی و کانسنگ متعلق به مس است و بیشترین تجمع آن در استان کرمان با 32 کانسار و 16معدن فعال و پس از این استان ، استان اصفهان با 19 کانسار و 16 معدن فعال مس در مقام دوم قرار دارد. در این نوشتار سعی بر آن است که صنایع استخراج و تصفیه  فراوانترین ماده معدنی کشورمان یعنی مس را بررسی و یک استان فعال در این زمینه را معرفی کنیم. مس از دیر زمان توسط ایرانیان در ساخت پیکره ها و ظروف به کار می رفت. اینکه ایرانیان باستان چگونه و با چه وسیله ای به دانش تصفیه مس دست یافته و یا در چه کوره هایی عمل جداسازی فلز از سنگ معدن را انجام می دانند بر ما مشخص نیست ، به هر روی مس در تمام استان ها به ویژه در استان های کرمان ، اصفهان، خراسان و آذربایجان شرقی از فراوانی مطلوبی برخوردار است. استان آذربایجان شرقی در کنار چهار استان اصفهان، یزد، سمنان و زنجان از قطب های صنعتی – معدنی کشور به شمار می آید و معادن مس این استان ذخیره قابل توجهی دارد. معادن مس این استان سونگون (اهر) قره دره، مزرعه (اهر)، ابخرد و چشمه خان است. این معادن و ذخایر فراوان آنها به دلیل قرار گرفتن ایران در کمربند مس جهان به وجود آمده اند .

کانی‌شناسی

کانی‌شناسی یکی از شاخه‌های زمین‌شناسی است که به بررسی ویژگی‌های شیمیایی، ساختار بلورین و ویژگیهای فیزیکی کانی‌ها می‌پردازد. پژوهش بر روی فرایندهای پیدایش و نابودی کانی‌ها نیز در گستره بررسی‌های این دانش قرار می‌گیرد. تا سال 2004 میلادی بیش از 4000 گونه کانی توسط انجمن جهانی کانی‌شناسی (IMA) شناسایی شده است. از این تعداد، 150 کانی را می‌توان جزو کانی‌های معمول و 50 کانی را می‌توان از کانی‌های تا ندازه‌ای کمیاب بشمار آورد. بقیه آن‌ها کانی‌های کمیاب یا بسیار کمیاب هستند.

پیشینه

سده‌ها پیش از دستیابی انسان به فلزات و دانش استخراج و مصرف آنها، برخی از سنگها و کانیها مهمترین ابزار دفاعی، زراعی و شکار بشر بشمار می‌آمده‌اند. بشر نخستین، جهت تهیه ابزار سنگی از مواد دارای سختی زیاد همچون سنگ آتشزنه، کوارتزیت، ابسیدین، در کوهی و ... که در محیط زندگی‌اش فراوان بوده استفاده کرده است. نحوه استفاده و بکارگیری این مولد آنچنان در زندگی و پیشرفت انسان مؤثر بوده است که بر این اساس زمان زندگی انسان اولیه را به سه دوره دیرینه‌سنگی، میان‌سنگی و نوسنگی تقسیم شده‌اند. همزمان با شناخت فلزات و استخراج آنها عصر فلزات آغاز گردید. احتمالاً اولین فلز استخراج شده در حدود 450 سال ق.م، مس بوده است.

کانیها اجسامی طبیعی، بلورین، جامد، غیر آلی (معدنی) و همگن هستند که مشخصات فیزیکی ثابت و ترکیب شیمیایی مشخصی دارند. با توجه به همگن بودن شیمیایی کانیها، ترکیب آنها را می‌توان بوسیله فرمول نشان داد. با این وجود این فرمول در بسیاری از حالات، منظور عادی شمی را مجسم نمی‌کند، به این جهت در نگارش آن مفاهیم کریستال و شیمی به مقیاس وسیعی باید منظور گردد. برای معرفی کانیها علاوه بر فرمول آنها، تمام خواص فیزیکی مانند خواص نورانی، الکتریکی، مقاومت، سختی و بالاخره خاصیت بلورشناسی نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. اساس مطالعه این خواص موضوع کانی‌شناسی عمومی را تشکیل می‌دهد.

تاریخچه

مصریان قدیم شش هزار سال قبل از میلاد در صحرای سینا فیروزه را به خاطر رنگ زیبایش استخراج می‌کردند. انسانهای دوران نوسنگی، سنگ آتشزنه را که دارای سطح شکست تیز است، به عنوان چاقو و سرنیزه، جهت تراشیدن چوب و تهیه نوک تیز کمان به کار می‌برند. علاوه بر تفریت که دارای سطح شکست منحنی شکل است برای تهیه تبر و از سنگ آتشزنه و پیریت جهت تهیه آتش استفاده می‌کردند.

دوره نوسنگی زمانی پایان یافت که انسان توانست در نتیجه آزموده‌های گوناگون از مس و قلع آلیاژی به نام مفرغ یا برنز تهیه کند. در طی عهد برنز بشر قرنها تجربه اندوخت تا سرانجام حدود 1000 سال قبل از میلاد مسیح به کشف و تهیه آهن توفیق یافت. به روایت دیگر حدود 2700 سال قبل عصر مفرغ آغاز شد که در این عصر انسان ابزار خود را از این آلیاژ تهیه می‌نموده است. حدود 3000 سال پ.م مصریها از ذوب سیلیس، شیشه تهیه نمودند و قرنها پیش از میلاد مسیح چین‌ها در فسیلها از کائولن ابزار چینی می‌ساخته‌اند. در طول تاریخ اطلاعات بسیاری در رابطه با چگونگی شکل گیری، جنس، ساختمان و سایر خصوصیات کانیها بدست آمده است.

سیر تحولی و رشد

در باخترزمین اینگونه ادعا می‌شود که یونانیها نخستین ملتی بودند که جنبه علمی کانیها را بررسی کردند مثل تالس ملطی که 485 سال پیش از میلاد به خاصیت کهربایی کانیها اشاره کرده و تمیش تکلس (527-549 ق.م) که دست به استخراج معادن زد. یک کتاب سنگ‌شناسی که به ارسطو (322-384 ق.م) نسبت می‌دادند بعدها معلوم شد که در سده هشتم نوشته شده، ولی کتابی از شاگردش یتوفر است (288-372 ق.م) بجا مانده بنام "راجع به سنگ ها" که شاید بتوان گفت اولین کتاب علمی کانی‌ شناسی است.

کتاب با ارزش دیگری که بعدها نوشته شد بوسیله پزشک رومی جالینوس (201-113 م) بود. اثر دانشمند بزرگ ایرانی، ابوعلی سینا (1037-970) تحت عنوان "درباره کانیها" را شاید بتوان گفت اولین کتابی است که کانیها را بطور سامانمند به چهار دسته تقسیم کرده است. از اروپاییان از کانی شناس آلمانی آلبرت فون بول (280-119 م) یاد می‌کنیم این شخص که به ماگنوس معروف است دارای پنج جلد کتاب از زمینه کانی‌شناسی است. از دو شخصیت دیگر آلمانی به نامهای باسیلوس والنتین و آگریکولا (1623-1555) یاد می‌کنیم که شخص اخیر بعدها به پدر هواشناسی معروف گشت.

آخرین شخصی که کانیها را از نظر ظاهری پژوهید، کانی شناس روسی لموسوف (1711-1765) بود. در سال 1669 یک دانشمند دانمارکی به نام نیلس استنسن قانون ثابت بودن زوایا را کشف کرد. در همین سال شخص دیگری به نام اراسموس بارتولینوس موفق به کلسیت گردید. قانون پارامتر وایس آلمانی در دهه دوم سده بیستم وضع کرد. در سال 1830 هسل 32 کلاسه را ثابت کرد، پس از آن با بهره‌گیری از محاسبات ریاضی فدروف روسی و شنفلیس آلمانی 230 شبکه فضایی را ثابت کردند. با کشف اشعه ایکس بوسیله رنتگن، تحول عظیمی در کانی‌شناسی بوجود آمد بدینوسیله برای اولین مرتبه ماکس فون لاوه موفق به بررسی ساختمان داخلی بلور گردید. بعد از اینکه استفاده از پرتو ایکس در کانی‌شناسی نشان داده شد، براگ در سال 1913 اولین ساختمان یعنی شبکه نمک طعام را معرفی نمود

واژه کائولن

واژه کائولن از سلسله جبال بلند کائولینگ به معنی قله مرتفع در ناحیه جیان کسی در کشور چین گرفته شده است که از خاک چینی سفید رنگ تشکیل شده است.

در اواسط دوران تانگ، قبل از میلاد مسیح، صنعتگران چینی قدمهای نخستین را در تصفیه و پاک نمودن مواد اولیه جهت تولید کالاهایی برتر و عاری از نقص برداشته بودند. این تحولات ابتدا منجر به ساخت برخی ظروف سفالین با سنگ‌نما به رنگ سفید شد که در تهیه آنها از خاک کائولن استفاده می‌گردید. آمیختن فلاسپاتها با کائولن منجر به تهیه ظروف مزبور گردید. که نوع بدنه آنها از استحکام، سفیدی متمایل به زرد و شفافیت متوسطی برخوردار بوده است.

بعلت استقبال فراوان از این ظروف، عرضه آنها در بازارهای جهانی افزایش پیدا کرد. اولین کارخانجات صنعتی ظروف پرسیلن یا چینی در چینگ ته چن تأسیس شد که صدها سال در این زمینه فعالیت می‌کردند. یکی از کشفیات قابل توجهی که در آن زمان حاصل گردید و بعدها مورد تقلید و دوباره سازی سایر صنعتگران قرار گرفت. استفاده از کبالت بخاطر رنگ آبی حاصل از آن در ترسیم نقوش بر روی ظروف مزبور بود. کبالت قبلاً بوسیله ایرانیان بر روی ظروف سفالین مورد استفاده قرار گرفته و از طریق آنها نیز به صنعتگران چین منتقل شده بود. بطور کلی تمام مراحل ساخت، اصول اولیه و فرمول چگونگی تهیه چینی آلات همیشه نزد چینیان مخفی نگهداشته می‌شد و آنها همواره این اسرار را بصورت گنجی پاسداری می‌کردند.

کشور ژاپن را نیز از دیر زمان می‌توان جزء یکی از اولین و بزرگترین تولید کنندگان کالاهای پرسیلن (چینی‌آلات) محسوب نمود. محصولات این کشور همیشه به تعداد فراوان و با مرغوبیتی متوسط در سطح جهان عرضه می‌شده است. فرآورده‌های ژاپن اغلب از نقوش و فرمهای تقلیدی برخوردار بودند و گرچه از جهات تکنیکی در سطح عالی قرار داشتند ولی به لحاظ عدم ابتکار تولیدات نامحدود، محصولات چینی این کشور به لحاظ اهمیت در دوره دوم جهانی قرار دارد.

در چین سفرهای مارکوپلوو دیگران قطعاتی از چینی‌های ساخت وارد اروپا گردید. در آن زمان اروپائیان ظروفی خشن و ابتدائی تولید می‌کردند که پس از مشاهده قطعات چینی کوشش فراوانی در ساختن ظروف چینی بکار بردند. صنعتگران اروپائی با اضافه کردن گرد شیشه به خاکهای سفید رنگ سعی نمودند که محصولات چینی مشابه محصولات کشور چین را تولید نمایند ولی این کشف تا سال 1709 که مقارن با شروع تحولات صنعتی در اروپا می‌باشد، بوقوع نپیوست.

در آن زمان یعنی اواخر قرن 18 میلادی سفالگران با تجربه پی می‌بردند که تمام رازها در ترکیب کائولن، سیلیس و فلدسپات نهفته است و گفته می‌شود که این کشف برای اولین بار توسط بانگر که شاگرد یک

دوافروش آلمانی بود انجام گرفته است، ولی امروزه این کشف را به گرافونت شرینهاس نسبت می‌دهند. در برخی نوشته‌ها به چگونگی روش ساخت چینی و ورود آن بصورت مخفیانه به اروپا توسط میسیونرهای مذهبی اروپائی اشاره شده است. این کشف به سرعت در تمام اروپا اشاعه پیدا کرد و کارخانجات چینی سازی در سرتاسر این قاره احداث گردید.

در انگلستان خاک سفیدی که از منطقه کورنوال استخراج می‌شود پرسیلن ادت به معنی خاک چینی می‌نامند. در طی سالهای اخیر همراه با گسترش دانش و کشف خواص گوناگون کائولن، این ماده جایگاه خاصی در صنعت کسب کرده و امروزه بعنوان ماده اولیه اصلی یا جنبی و کاتالیزور در بسیاری از صنایع استفاده می‌گردد.

کائولن در ایران نیز از دیر باز مورد توجه بوده و آثار حفریات قدیمی از قبیل تونل و گودالهای متعدد، حکایت بر شناخت آن نزد پیشینیان ایران زمین دارد. تاریخ معدنکاری بر روی کائولن در ایران به درستی معلوم نیست. در قرن نهم این اشیاء در بین ایرانیان بسیار رایج بوده و سفالگران سلاجقه و صفویه سعی فراوان در بازسازی آنها کردند. در عصر صفویان تعدادی از صنعتگران چینی نیز جهت تعلیم و آموزش به ایران آمدند ولی از این آموزش نتایج مطلوبی حاصل نشد. بجز آنکه ایرانیان بشدت تحت تأثیر نقوش و رنگهای هنرمندان چینی قرار گرفتند. از آن به بعد بتدریج پی به اهمیت و خواص کائولن بردند و در صنایع مختلف از آن استفاده کردند.