توسعه یک معدن عناصر نادرخاکی (ترجمه)

ایالات متحده عناصر نادر خاکی را می جوید

"ایالات متحده عناصر نادر خاکی را می جوید"، اهمیت عناصر نادر خاکی را بازنگری کرده و یک بازدید ویدئویی از معدن "مونتین پس" کالیفرنیا (Mountain Pass Mine,California) را به تصویر می کشد. زمانی معدن "مونتین پس" بود اصلی ترین منبع عناصر نادر طبیعی در جهان بود. سپس تولید ارزان قیمت چینی، رقابت پذیری را ناممکن نمود. بنابر دلایلی متعدد، معدن "مونتین پس" پتانسیل تولید عناصر نادر خاکی را در قیمتی رقابتی و تا میزان 25 درصد از تقاضای جهانی را دارد.

(ویدیئو از الجزیره عربی)

شما می توانید این ویدئو را از اینجا دریافت نمائید.

قیمت بازار بر بودجه های اکتشاف عناصر نادر تاثیر می گذارد

اکتشاف معمولاً در سیکل هایی که با افزایش کوتاه تا میان مدت قیمت مواد معدنی ترغیب می گردند،جریان می یابد. سطح پائین یک سیکل قیمت (The low side of a price cycle) ممکن است سبب گردد که فعالیت اکتشافی اندکی انجام گیرد و یا اینکه هیچگونه فعالیت اکتشافی انجام نپذیرد. یک اکتشاف دقیق ممکن است اکتشافی چند بخشی انجام پذیرفته بوسیله گروه های مختلف، طی ده های متمادی باشد؛ بخش های اکتشافی بوسیله سیکل های قیمت ها، فن آوری های جدید صرفه جویی هزینه (cost-saving technology)، ایده ها (concepts) و شیوه های بهبود یافته اکتشاف و تغییرات پیش نشده دسترسی به زمین و مدیریت اکتشاف (the vagaries of land access and exploration management) ترغیب می شوند.

رشد سریع کنونی اکتشاف عناصر نادر خاکی

در خصوص عناصر نادر خاکی، اکتشاف بسیار کمی انجام پذیرفته و پررنگ ترین اکتشاف مستقیم عناصر نادر خاکی در حال حاظر (سال 2010) در جریان می باشد. بسیاری از کشفیات مهم قبلی مانند بزرگترین معدن عناصر نادر خاکی جهان، بایان اوبو چین (Bayan Obo: که در ابتدا برای آهن مورد معدنکاری قرار گرفت)، دارای نتایجی بسیار پربار بوده اند. خنده دار اینکه تولید فولاد این کانسار مورد بررسی قرار گرفت و دانسته شد که این فولاد آلوده به عناصر نادرخاکی است (لازنیکا، 2006). مونتین پَس کالیفرنیا در راستای پروژه اکتشافی مواد رادیواکتیویته سازمان زمین شناسی ایالات متحده که با انتظار برای یافتن اورانیوم انجام پذیرفت، کشف گردید. بسیاری از کانسارهای حاوی عناصر نادرخاکی در ابتدا به عنوان منبعی از نیوبیم (niobium) یا فسفات ها (phosphates) مورد اکتشاف قرار گرفته بودند.

آیرون هیل بخش گانیسون (Iron Hill, Gunnison County)، جنوب غربی کلرادو، دید از شمال شرق. آیرون هیل از یک استوک کربناتیت توده ای (massive carbonatite stock) شکل یافته که مرکز یک کمپلکس آلکالی نفوذی (alkaline intrusive complex) را می سازد. این کمپلکس از منابع معدنی بسیاری مانند تیتانیوم، نیوبیم، عناصر نادر خاکی و توریم (ون گوسن و لوورز، 2007) میزبانی می نماید. تخمین زده می شود که این استوک سنگ های کربناته محتوی 28200 تن اکسید توریم و 373700 تن از اکسید نیوبیم باشد (استاتز و دیگران، 1979 صفحه 30).

اندازه گیری (Proving) کانسار

اکتشاف کانسار عناصرنادرخاکی باید با ترانشه زنی های گسترده (extensive trenching)، حفاری و نمونه برداری به اثبات برسد. در ابتدا حفاری در شبکه ای با خانه های بزرگ (widely spaced grid) جهت ارزیابی گستردگی و غنای کانی زایی (richness of mineralization) انجام می پذیرد. اگر نتایج مطلوب بودند، حفاری کانسار در یک فاصله بندی که بطور تدریجی کوچکتر می شود انجام می پذیرد تا اینکه منبعی اندازه گیری شده با اندازه قابل قبول، حاصل گردد. بطورهمزمان مطالعات پایه محیط زیستی (baseline environmental studies) نیز باید تکمیل گردند و نمونه های توده ای (bulk samples) جهت آزمایشات متالورژیکی برداشت می گردند.

برنامه ریزی استخراجی و متالورژی

یک طرح مفهومی معدن (conceptual mine plan) و یک طرح متالورژی، مهندسی خواهند شد و یک مطالعه امکان پذیری اقتصادی اولیه انجام می پذیرد. اگر نتایج این مطالعات مطلوب بودند، عملیات تفضیلی روی طرح بهینه شده معدن (optimized mine plan) گسترش یافته، پردازش متالورژیکی در مقیاسی آزمایشی (pilot plant scale) تصدیق خواهد گردید، تقاضاها برای دریافت مجوزها داده می شود و یک مطالعه امکان پذیری اقتصادی قطعی اجرا می گردد

نقشه زمین شناسی کلی از بیشتر بخش های عناصرنادرخاکی مونتین پس جنوب کالیفرنیا. تنها، نشاندهنده بخش کمی از صدها شونکینیت (shonkinite)، سینیت و دایک های کربناتی است. آندزیت فراوان و دایک های ریولیتی (rhyolitic dikes) با سن مزوزوئیک یا ترشیری، نشان داده نشده اند.

(USGS Open-File Report 2005-1219)

پروانه بهره برداری معدن

اگر نتیجه مطالعه امکان پذیری اقتصادی مثبت بود، تلاش برای یافتن منبع تامین مالی، دریافت اجازه پیشروی های بیشتر درکنار مهندسی مبسوط تاسیسات (detailed plant engineering) انجام خواهد پذیرفت. پروانه عموماً نیاز به یک طرح تائید شده از عملیات ها، مطالعه اثرات محیط زیستی و برخی دیگر از مجوزهای مالی از آژانس های دولتی دارد. اگر تامین مالی خارجی نیاز است، یک مطالعه مستقل از الزامات برای تامین ایمنی کارکنان در صنایع تولیدی (due diligence study) نتیجه مطالعه امکان پذیری را تائید خواهد نمود.

احداث معدن و تاسیسات

به محض اینکه تامین مالی (financing)و تائیدیه قانونی حاصل گردید، قصد احداث (construction decision) باید اطلاع رسانی خواهد شد. طراحی مهندسی تفضیلی درجریان، تکمیل، موارد زمان انجام کارطولانی (long lead-timeitems) بسامان خواهند گردید، عملیات های ساختمانی باید به مناقصه گذاشته شده و قرارداد ها تعیین (be awarded) گردند. در جهت حداقل کردن سود پرداختی و هزینه فرصت ها (opportunity cost)، عملیات ساخت و ساز تاجائیکه ممکن است زودتر شروع می شود.

عملیات اولیه

به محض اینکه همه بخش های معدن (mine components) تکمیل گردند، مورد سنجش قرار گرفته و در عملیاتی با یک دوره افزایشتولید (Ramp up) قرار می گیرند تا اینکه محصول اقتصادی کامل در اندازه خروجی برنامه ریزی شده حاصل گردد. فرآیند افزایشتولید (Ramp up ممکن است به آرامی و طی ماه ها تکمیل گردد یا ممکن است با مشکلات پیش بینی نشده ای مواجه گردد که نیاز به یک بازه زمانی طولانی برای حل شدن دارد. برخی معادن در این زمان به این خاطر که عیارکانسنگ ها (ore grades) کمتر از حد انتظار باشد و یا اینکه فرآیندهای متالوژیکی بر اساس برنامه پیش بینی شده کار نمی کنند، ورشکست می شوند.

دیاگرام جریانی فرآوری عناصر نادر خاکی در مونتین پَس کالیفرنیا. نوشته های پررنگ تولیدات نهایی یا گروهی از تولیدات را نشان می دهند. (USGS Open-File Report 2005-1219)

هزینه های هنگفت و منابع کلان سرمایه

تا اینجا یک شرکت معدنی مقادیر هنگفتی هزینه کرده بدون اینکه هیچ گونه درآمدی از فروش مواد معدنی داشته باشد. سرمایه باید داخلی باشد یعنی از کل درآمدی که شرکت از سایر فعالیت های معدنی داشته است تامین یا اینکه به صورت خارجی باشد که از طریق بانک و یا سرمایه گذاران حاصل شود. هزینه قرض گیری چنین وجوهی، قابل ملاحظه است و بازپرداخت نمی تواند تا شروع تولید معدن انجام پذیرد. گزارش شده است که بیشترین مقدار پولی که تا امروز(2010) جهت یک فعالیت معدنکاری جدید عناصر نادرخاکی، که شامل مونتین پَس کالیفرنیا (Mountain Pass) هم می شود، پیشنهاد گردیده، به سرمایه پیش معدنکاری ای (premining capital) برابر با نیم میلیون دلار و یا بیشتر نیاز دارد.

یک معدن تا زمانی که ذخایر تمام نشوند به فعالیت خود ادامه می دهد. امروزه پیش از ساخته شدن یک معدن تعطیلی و استخراج مجدد آن برنامه ریزی می شود. امروزه هرجا که امکانپذیر باشد استخراج مجدد همزمان با عملیات راه اندازی به عهده گرفته می شود. در جهت بازگرداندن زمین به کارکرد و ظاهر پیشین خود، تجهیزات سیار و سازه ها انتقال داده می شوند. جاده، انباشته های مواد باطله (wastestockpiles)، ته باطله های معدنی (tailings) و تاسیسات روسطحی نیز جمع آوری می گردند. معادن روباز بزرگ عموماً دوباره پر نمی شوند به این خاطر که مقدار زیادی انرژی و آلاینده دی اکسید کربن هزینه چنین عملی خواهند بود. درعوض برای کاستن اثرات زیست محیطی به عنوان چشم انداز اصلاح می گردند.

تنها معدن عناصر نادر خاکی که تاکنون در ایالات متحده توسعه یافته، مونتین پَس کالیفرنیا است. که این قضیه هم در اوایل دهه 1950 میلادی انجام پذیرفت بنابراین نمی تواند نمایانگر آنچه که برای توسعه یک معدن امروی نیاز است، باشد. کانسارهای نیکل لاتریت (Nickel laterite) ذکر شده نمونه ای سودمند برای توسعه یک معدن عناصرنادرخاکی جدید می باشد. این قیاس به طور ویژه برای کانسار لاتریتی عناصرنادرخاکی مونت وِلد استرالیا (Mount Weld) به جا خواهد بود. کربناتیت های حاوی نیوبیم (Niobium-bearing)، دیگر نمونه های مشابه می باشند. این دو نوع کانسار در پیچیدگی ها و مشکلات متالورژی وجه اشتراک داشته و عموماً نیاز به زمانی طولانی برای توسعه دارند. زمان مورد نیاز برای رسیدن به تولید معادن نیکل لاتریتی و اغلب معادن نیوبیم کربناتی (niobium carbonatite) که اخیراً توسعه یافته اند در جدول شماره 2 نشان داده شده است. تمامی این معادن توسعه یافته خارج از ایالات متحده واقع شده اند. مدت زمان تاخیر دریافت مجوز که در جدول شماره یک قید گردیده است مربوط به این مورد نیست.

زمان انجام کار برای تولید (Lead Time To Production)

همانگونه که در جدول شماره 2 ذکر گردیده است: زمان بین کشف تا تولید اولیه گستره ای از 5 تا 50 سال، دریافت مجوز تولید اولیه یک تا 7 سال ، زمان افزایشتولید (Ramp up)، غیر از آراشای برزیل (Araxá, Brazil) که برخی از تاخیرهای سیاسی را گذراند، 3 تا 42 ماه بود. این زمان های توسعه، مشابه نتایج پیترز (1966) بودند و نشان می دهند که در برخی موارد یک توسعه به نسبت سریع قابل دستیابی است.

قابل ذکر است که با اینکه پیشرفته ترین پروژه های عناصرنادرخاکی غیراز مونتین پس کالیفرنیا مونت ولد و دوببوی استرالیا (Weld and Dubbo, Australia) بودند اما این پروژه ها نیاز به سال ها آزمایش متالورژی و توسعه داشتند که در طبقه بندی پیترز (1966) به چهارمین دوره هفت ساله تنزل یافتند.

جدول شماره 1: زمان مورد نیاز برای دریافت مجوزها، ساخت و ساز و کمیسیون های تازه ترین معادن فلزی در ایالات متحده

توضیح : هنوز حاصل نگردیده است به معنای اینست که تولید هنوز آغاز نگردیده یا اینکه تولید اقتصادی حاصل نگردیده است. بله به معنای تاخیر طولانی مدت توسعه وکسب پروانه به دلیل تجدید نظرخواهی آژانس های دولتی و سازمان های غیردولتی.

جدول شماره 2- زمان مورد نیاز برای توسعه معادن انتخاب شده خارج از ایالات متحده

این معادن به عنوان نمونه های مشابه معدنکاری و متالورژی مورد نیاز معادن عناصر نادر خاکیانتخاب گردیده اند.

توجه!

استفاده از این مطلب، تنها با درج نام منبع، بلامانع می باشد.

(Developing a Rare Earth Elements Mine)

مترجم: هومن حاجی کریمی، فروردین 92

Translation from English to Farsi by Hooman hajikarimi

[email protected]

منبع مقاله

این مقاله را می توانید به صورت فایل پی دی اف از اینجا دریافت نمائید.

توسعه یک معدن عناصر نادرخاکی (ترجمه)

مطالب مشابه :

فسفات

نقش دي کلسيم فسفات در تغذيه طيور

برخی از پروژه های انجام شده توسط شرکت پویشگران کانسار و کارشناسان

اکتشافات مواد معدنی در ایران و جهان:

توسعه یک معدن عناصر نادرخاکی (ترجمه)

معادن ایران

استحصال عناصر نادر از ذخاير مونازيت کشور براى نخستين بار

اکتشافات هیدروژئوشیمیایی (قسمت دوم)

معدن