مقاله عرفان صادقی دکتری زمین‌شناسی مهندسی دانشگاه تربیت مدرس را در ادامه مطالعه می‌کنید.

  از دیرباز بشر سنگ‌های ساختمانی را به عنوان ابزاری برای تغییر محیط پیرامونی خود مورد استفاده قرار داده است. استفاده از سنگ و کاربردهای آن در طول تاریخ تغییرات زیادی کرده است و پتانسیل‌های اقتصادی آن نیز دائماً تغییر کرده است. در دهه‌های اخیر رشد صنعتی و افزایش تولید و به تبع آن افزایش مصرف سبب کاهش سریع ذخایر طبیعی مواد خام و انرژی شده است. از طرف دیگر حجم بالای تولید سبب تولید مقادیر زیاد مواد باطله و ضایعات شده است که اثرات منفی زیادی بر محیط زیست دارند.

از ضرورت‌های بازیافت ضایعات سنگ ساختمانی می توان به موارد ذیل اشاره داشت:

• حفاظت از محیط زیست با حذف ضایعات از طریق بازیافت آن‌ها
• کمک به اقتصاد و اشتغال کشور با ایجاد فرصت‌های جدید سرمایه‌گذاری در حوزه بازیافت ضایعات
• کاهش قیمت تمام شده سنگ خام و فرآوری شده از طریق ایجاد ارزش افزوده حاصل از بازیافت ضایعات تولیدی
• افزایش بهره‌وری و سودآوری معادن و واحدهای فرآوری
• نوآوری در صنعت سنگ کشور از طریق تولید محصولات جدید با کاربردهای مختلف ساختمانی، شهرسازی، صنعتی، هنری و غیره.

از آنجا که توسعه پایدار مستلزم در نظر گرفتن توأمان سه بُعد مسائل زیست محیطی، مسئولیت اجتماعی رقابت‌پذیری می‌باشد، پرداختن به موضوع کاهش و بازیافت ضایعات نیز با در نظر گرفتن هر سه بعد موجب توسعه پایدار صنعت سنگ خواهد شد. از نظر زیست‌محیطی، ضایعات معادن و واحدهای سنگبری که عمدتا به صورت پراکنده در محیط رها شده‌اند و یا در محل معدن و کارگاه‌ها انبار شده‌اند، آلاینده‌های بصری و محیطی تجمعات سنگ را تشکیل می‌دهد. با توجه به اینکه بهره‌وری فعالیت‌های معدنی در کشور، حدود ۵۰ ٪ متوسط جهانی است، از نظر رقابت‌پذیری مستلزم کاهش و کنترل ضایعات و همچنین تبدیل ضایعات به محصولات قابل فروش (بازیافت) خواهد بود. از لحاظ مسئولیت اجتماعی نیز با توجه به پراکندگی معادن سنگ در سطح کشور و نیز ویژگی خاص این معادن یعنی استقرار در مناطق محروم و روستایی کشور، از طریق ایجاد کارگاه‌های کوچک فرآوری سنگ ضایعاتی، زمینه کسب درآمد، اشتغال و فقرزدایی در بخش وسیعی از کشور فراهم خواهد شد.

شناسایی و طبقه‌بندی انواع ضایعات

تقسیم‌بندی باطله‌های معدنی به چهار گروه بر اساس ارزش اقتصادی، نوع ذخیره و پتانسیل کاربرد آن‌ها در جدول 1 ارائه شده است. البته در این طبقه‌بندی اثرات محیط زیستی باطله‌ها در نظر گرفته نشده است. بر اساس این جدول بخشی از ضایعات صنعت سنگ‌های ساختمانی در گروه 1 و بخشی در گروه 2 قرار می‌گیرند.

انواع ضایعات معادن و واحدهای فرآوری

استخراج سنگ از ذخایر معدنی نیازمند به کارگیری رو‌ش‌های مناسب می‌باشد، بگونه‌ای که تحت چارچوب دقیق قوانین و بخشنامه‌های فعلی مربوط به تأثیرات زیست محیطی باید حداقل تولید باطله باشد. انواع باطله‌های تولید شده از فعالیت‌های استخراج سنگ‌های طبیعی در معادن را می‌توان بر اساس ویژگی‌های آن‌ها در چهار دسته اصلی طبقه‌بندی کرد که تعیین کننده احتمال بازیافت آن‌ها می‌باشد.

• بلوک‌های معیوب یا «انتخاب سوم » با ابعاد منظم اما دارای ویژگی‌های فنی-زیبایی شناختی ضعیف یا اندازه مناسب برای فرآوری نیست.

• بلوک‌های بزرگ بی‌شکل ( 2/0مترمکعب) که بی‌نظمی بیش از حد در هندسه دارند و نمی‌توان آن‌ها را به صفحات اره کرد.
• بلوک‌های کوچک بی‌شکل (ابعاد کوچک‌تر از 5/0متر) که از قسمت‌های شکسته شده رسوب استخراج می‌شوند یا از مربع‌سازی بلوک بدست می‌آیند.
• سنگ‌های کوچک تا ریز ( Splints و Chips ) گرد و غبار و دوغاب حاصل از عملیات حفاری و برش.

ضایعات واحدهای فرآوری را می‌توان بر اساس اندازه قطعات در سه دسته اصلی طبقه‌بندی کرد، شامل:

1) ضایعات با اندازه بزرگ تا متوسط به نام .Scrap اندازه این نوع باطله‌ها می‌تواند چندین سانتی‌متر باشد و از اسلب‌های شکسته یا معیوب ناشی می‌شود که سطح آن‌ها ممکن است ساب داده شده باشد.

2) ضایعات با اندازه متوسط تا کوچک متشکل ازSplints, Flakes, Chips  که در هنگام تراشیدن بلوک‌ها یا اسلب‌ها ایجاد می‌شوند.

3) ضایعات با اندازه کوچک متشکل از ذرات ریز و به صورت گرد و غبار یا دوغاب است. دوغاب از تمام عملیات تراش سنگ وقتی ایجاد می‌شود که آب خنک کننده با ذرات ریز سنگ مخلوط شود. دوغاب تولید شده در واحدهای مجزای جمع‌آوری و بازیافت شده و مجدداً در چرخه تولید استفاده می‌شود. با استفاده از فیلترهای فشاری می‌توان آب بازیافتی را تا 90 درصد رساند، اگر چه هنوز ماده‌ای به نام لجن با رطوبت بالا ( 28 – 22 درصد) باقی خواهد ماند.

مشکلات زیست محیطی ضایعات سنگ یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی در صنعت سنگ ساختمانی حجم بسیار بالای تولید ضایعات است. به طور متوسط در هنگام تولید بلوک‌های سنگی در معدن 70-35 درصد، در هنگام حمل و نقل و فرآوری 40-30 درصد و در مجموع حدوداً 50-80 درصد وزنی سنگ خام استخراج شده به ضایعات تبدیل می‌شود. این ضایعات اکثراً به صورت دمپ‌های باطله در نقاط مختلف به روی هم دپو می‌شود که به مرور زمان با انجام واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی بر اکوسیستم منطقه تأثیر منفی خواهد داشت. این حجم عظیم ضایعات علاوه بر مشکلات زیست محیطی به لحاظ جمع‌آوری، بارگیری و باربری آن‌ها تا محل دمپ هزینه‌های سنگینی را نیز بر صاحبان این صنعت تحمیل می‌کند.

در مراحل مختلف برداشت و فرآوری سنگ‌های ساختمانی روش‌های برای کاهش اثرات زیست محیطی حاصل از ضایعات آن‌ها وجود دارد که در جدول 2 آورده شده است.

جدول 2: روش‌های پیشنهادی برای کاهش اثرات زیست محیطی ضایعات ناشی از استخراج و فرآوری سنگ ساختمانی

تعیین مشخصات انواع ضایعات تولیدی سنگ ساختمانی

ضایعات سنگ‌های ساختمانی مختلف مانند گرانیت، سنگ مرمر، سنگ آهک، ماسه سنگ و غیره دارای ویژگی های مختلفی هستند. با این حال، یک باطله سنگی خاص بسته به روش تولید باطله ممکن است دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متفاوتی باشد. به عنوان مثال در برش باطله‌ها، اکسید کلسیم (CaO) و در پرداخت باطله ها، سیلیکون دی اکسید  (SiO₂) ماده‌ی اصلی تشکیل دهنده است. به هر حال بر اساس اندازه قطعات باطله‌های تولیدی، آزمایش‌های متفاوتی وجود دارد. ضایعات به سه دسته ریزدانه، متوسط دانه و درشت دانه دسته‌بندی می‌شود که رایج‌ترین آزمایش‌ها شامل آزمایش‌های تعیین خصوصیات فیزیکی (آزمایش‌های دانه‌بندی، رطوبت (محتوی آب)، چگالی حجمی، حدود آتربرگ و تعیین مواد فرار و مواد آلی)، تعیین خصوصیات مکانیکی (آزمایش‌های تراکم، آزمایش برش مستقیم، نسبت باربری کالیفرنیا، آزمایش ارزش ضربه‌ای، آزمایش ارزش فشاری، آزمایش سایش لس‌آنجلس، آزمایش سلامت سنگدانه، مقاومت فشاری تک‌محوری، مقاومت کششی برزیلین، آزمایش بارنقطه‌ای، آزمایش خمش) و تعیین خصوصیات کانی شناسی (آزمایش‌های پراش پرتو ایکس) می‌باشند.

بازیافت ضایعات

با توجه به حجم بالای ضایعات سنگ در مراحل مختلف استخراج، فرآوری و بازاریابی و نصب، که اثرات زیست محیطی زیادی دارد، قابلیت بالای ایجاد اشتغال در مناطق محروم و روستایی و حجم اندک سرمایه‌گذاری بازیافت ضایعات سنگ می‌بایست در دستور کار قرار گیرد. بازیافت ضایعات، با توجه به نوع ضایعات سنگ و اندازه آن‌ها صورت می‌پذیرد (شکل  2).

بلوک‌های معیوب و بلوک‌های بزرگ و بدون شکل را می‌توان در تولید عناصر ارزان قیمت برای مصارف خارجی مانند سنگفرش‌ها، لبه پیاده‌روها و دیوارهای خشک و یا سنگ آرمور استفاده کرد. اگر بلوک‌ها در هیچ یک از این موارد قابل استفاده نباشند، همیشه می‌توان آن‌ها را خرد و به عنوان سنگدانه استفاده کرد. ذرات با ابعاد کوچک مانند شن و ماسه می‌توانند در ساخت مواد افزودنی ساختمانی، گچ و مواد پرکننده استفاده شوند و یا می‌توانند برای تولید مواد معدنی صنعتی استفاده شوند. از ضایعات آهکی به دلیل محتوای بالای CaCO₃ می‌توان برای استخراج آهک برای مصارف صنعتی یا کشاورزی استفاده کرد در حالی که می‌توان از گرانیت برای استخراج ماسه سیلیس استفاده کرد.

آهک برای مصارف صنعتی یا کشاورزی استفاده کرد در حالی که می‌توان از گرانیت برای استخراج ماسه سیلیس استفاده کرد.

برخی از ضایعات مربوط به سنگ های ارزشمند مانند مرمر هستند لذا می‌توان از آن‌ها صنایع دستی تولید نمود. کوبیک‌های سنگی برای استفاده در سنگفرش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و پودر سنگ را نیز می‌توان به صورت مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار داد. در مجموع ضایعات سنگ، قابلیت استفاده در صنعت سیمان، مصنوعات سنگی و هنری، مجسمه‌سازی، پودرسنگ، کاشی سنگی، سنگ موزائیک، سنگ مصنوعی، صنایع شیمیایی، اهداف کشاورزی، گوگرد‌زدایی بخارهای نیروگاه‌های حرارتی، تولید کاغذ، پلاستیک‌سازی، شیشه‌سازی، سنگفرش، ظروف سنگی، جواهرسازی تولید سیمان مصنوعی برای ساختن آجر و مصالح ساختمانی زیرسازی جاده‌ها، آسفالت‌هاي مخصوص، به‌عنوان موج‌شکن و … را دارند. اگر سنگ‌هاي ضايعاتي از نوع آذرين باشند كه سخت هستند مي‌توان از آن‌ها براي توليد سنگفرش استفاده نمود ولي اگر سنگ‌ها نرم باشند مانند تراورتن می‌توان آن‌ها را به پودر سنگ تبديل نمود يا از آن‌ها براي تهيه سنگ‌هاي آنتيك كه در نماها استفاده مي‌شود بهره برد.

خلاصه کاربردهای مختلف ضایعات تولیدی از معادن و واحدهای فرآوری بر اساس اندازه قطعات نیز در جدول 3 آورده شده است.

منبع: فصلنامه دنیای سنگ، پاییز ۱۴۰۰