در فرآيند فرآوري سنگ تزئيني در كارخانه هاي سنگبري، تصفيه آب و گِل كشي يكي از مسائل مهم مي باشد كه علاوه بر پر هزينه بودن و سختي كار و ايمني كم، باعث اتلاف آب و تخريب محيط زيست نيز مي گردد.
اتوماسیون و روباتیک در معادن از جمله موضوعات بحث انگیز دو دهه گذشته محسوب می شود .
عده ای از متخصصین معدن معتقدند که اتوماسیون و روباتیک تهدیدی برای ادامه شغل آنان تلقی می گردد . شغلی که بیش از هزاران سال و با نقش موثر تجربه همراه بوده است .
در فرآيند فرآوري سنگ تزئيني در كارخانه هاي سنگبري، تصفيه آب و گِل كشي يكي از مسائل مهم مي باشد كه علاوه بر پر هزينه بودن و سختي كار و ايمني كم، باعث اتلاف آب و تخريب محيط زيست نيز مي گردد. در اين تحقيق ارزيابي كاركرد و كارايي فيلتر پرس – دستگاه تصفيه و بازيافت آب كارخانه هاي سنگبري در مقايسه با روش كار سنّتي مورد بررسي قرار گرفت. در روش سنّتي احتياج به ساخت تعداد زيادي استخرهاي مخصوص جمع آوري پساب سنگبري ميباشد كه در پي آن نياز به اختصاص دادن مساحت بزرگي از زمين كارخانه براي جمع آوري گِل سنگ مي باشد و همچنين بسياري از معايب ديگر كه تأثيرات منفي زيادي بر روي راندمان كار دارد. در روش مدرن با استفاده از سيستم فيلتر پرس و استفاده از مواد شيميايي مخصوص علاوه بر عدم نياز به ساخت استخرهاي تصفيه آب و گل ريز و بازگشت زمين بلا استفاده به كارخانه و صرفه جويي فوق العاده در نيروي انساني باعث جلوگيري از اتلاف آب و پيشگيري از تخريب محيط زيست مي گردد.
با توجه به جايگاه ذخاير معدني سنگ ايران در زمين شناسي جهاني و رتبه سوم توليد سنگ جهان در سال 83 پس از چين و هند و در شرايطي كه هيچ كشوري در دنيا از لحاظ تنوع سنگ و كثرت رنگ آن، توان بالقوه ايران را ندارد، بهره وري لازم و مناسب از توان بالقوه صورت نمي پذيرد و بايستي برنامه ريزي در زمينه مسائل و مشكلات صنعت سنگ تزئيني كشور و نوع استفاده از آن در مصارف داخلي و صادرات مورد بررسي دقيق قرار گيرد. براي بوجود آوردن ارزش افزوده بيشتر و فرآوري بهتر و مطابق با استانداردهاي جهاني و از طرفي پائين آوردن قيمت تمام شده تلاش در جهت اين برنامه ريزي ها اجتناب ناپذير خواهد بود تا ضمن رقابت در بازارهاي جهاني، يكي از پر درآمدترين صادرات غيرنفتي كشور سامان داده شود. يكي از بخشهاي مهم در اين زمينه، بخش فرآوري سنگ تزئيني مي باشد كه نوسازي واحدهاي مربوطه و همچنين تخصيص منابع مالي جهت ايجاد واحدهاي مدرن و تدوين ضوابط و معيارهاي توليد براساس فرمول هاي جهاني براي ورود به عرصه رقابت در بازار دنيا، از ملزومات مهم است. وليكن بدليل نپرداختن به اين موضوع به روشهاي اصولي و بنيادين و علمي و پائين بودن
فن آوري بهره برداري و فرآوري نهائي و مهمتر از همه پيشي گرفتن كشورهاي صنعتي در بخش فرآوري و ساخت ماشين آلات دقيق مربوط به صنعت سنگ و بالا بردن استانداردهاي توليد تا كنون قادر به رقابت در عرصه بين المللي و يافتن جايگاه مناسب و در شأن علمي و هنري و فني اين مرز و بوم نبوده و علي رغم پيشرفت هاي اندك طي دهه هاي اخير صنعت سنگ از بستر سنّتي خود خارج نشده است.
از موارد مهم ديگري كه بايد مورد توجه قرار بگيرد، افزايش ايمني در كارخانجات و كاهش تلفات انساني و افزايش بهداشت كاري زمينه هاي پژوهشي همچون استفاده از تكنولوژي هاي پيشرفته تر جهت كاهش صدمات ايمني و بهداشتي به افراد، كاهش تعداد شبه حوادث، صدمات جزئي، صدمات كلي و صدمات مرگبار با توجه به مشكلات فرهنگي و اقتصادي موجود، بهتر كردن استانداردهاي ايمني،ساخت تجهيزات ايمني مؤثرتر و كاهش فرسودگي شغلي كارگران مي باشد. از طرف ديگر حفظ محيط زيست دغدغه خاطر همه افراد مي باشد. موضوع محيط زيست چنان جدي و با اهميت است كه در بسياري از موارد باعث عدم صدور مجوز كار مي شود و در مواردي هم كارخانه هاي سنگبري فعال نيز به دليل موانع زيست محيطي غيرفعال مي شوند در اين بحث تكنولوژي جديدي بنام فيلتر پرس – دستگاه تصفيه و بازيافت آب كارخانه هاي سنگبري معرفي مي گردد كه ارزيابي كاركرد و كارايي و مزاياي اين روش نسبت به روش كار سنّتي مورد مطالعه قرار گرفته است[1].
3- نحوه تحقيق
پيش از انجام تست هاي عملي بايد مراحل انجام كار مورد مطالعه قرار گيرد و اين مطالعه منجر به شناسايي پارامترهاي عملياتي مي شود. براي مثال اگر هدف، پي بردن به تأثير دستگاه گل پرس بر روي كيفيت سنگهاي پوليش خوردة كارخانة سنگبري مي باشد پارامترهايي كه بر روي پاسخ – متغير وابسته اي است كه در اثر تغيير پارامترهاي مؤثر مقادير مختلفي را به خود اختصاص مي دهد بعنوان مثال ميزان صيقل خوردن و شفافيت سنگ كه اثرگذار در زيبايي و قيمت نهائي سنگ بوده شناسايي شوند و پارامترهايي كه در اين عوامل دخيل هستند مورد بررسي قرار گيرند، اين مسأله ضرورت توضيح و بررسي مختصري از مراحل انجام كار در كارخانه هاي سنگبري را در بر دارد.
4- بررسي مراحل انجام كار در كارخانه هاي سنگبري
چرخه توليد محصولات استاندارد يک چرخه پيوسته است که از طريق عمليات مستقيم بر روي بلوک ها اين امکان را فراهم مي آورد تا محصولاتي با اندازه هاي استاندارد شده در خطي متوالي از ماشين آلات توليد شود.
سنگ بطور خودکار از يک ماشين به ماشين بعدي انتقال يافته و ماشين هايي که عمليات پردازش محصول را انجام مي دهند داراي ارتباط فيزيکي هستند . بطور شاخص ترتيب قرارگيري ماشين ها در خط توليد بصورت زير است :
1- برش دهنده بلوک
2- ماشين پيش سرزني
3- ماشين کاليبره کننده
4- ماشين صيقل
5- ماشين سرزني
6- ماشين پخ زني
خط توليد با يک دستگاه خشک کن و تميز کننده پايان مي يابد و پس از آن محصولات انتخاب و در گروه هاي همسان درجه بندي مي شوند[2] .
5- روش تصفيه آب بصورت سنّتي
از آنجا كه تمامي ماشين آلات سنگبري (بغير از تيشه زن) براي خنك كردن از آب استفاده مي نمايند شيرهاي آب ماشين آلات، در موقع كار هميشه باز است و بطور مداوم براي برش و ساب و صيقل دادن، آب مصرف مي شود به همين لحاظ اگر آب مصرف شده،مجدداً جمع آوري نشود، ميزان مصرف آب كارخانه، بسيار زياد خواهد بود. براي جمع آوري آبهاي مصرف شده به روش سنّتي تعدادي استخرهاي سيماني بصورت اتاقك هاي همجوار كه به يكديگر راه دارند ساخته مي شود كه آب داخل اين استخرها بوسيله الكتروپمپ و توسط لوله هاي اصلي بزرگ، كه در سطح كارخانه كشيده شده و از طريق لوله هاي فرعي كوچكتر به ماشين آلات مي رسد.
آب مصرف شده كه طي فرآيند برش حاوي مقادير زيادي گِل سنگ (پودرسنگ) مي باشد كه اصطلاحاً پساب اوليه سنگبري ناميده مي شود، از راه كانال هاي سرپوشيدة بتني، به حوضچة (استخرهاي جمع آوري آب) مخصوص هدايت مي شود.
اين كار هميشه در حال تكرار مي باشد، پس از گذشت چند روز بسته به ميزان برش و توليد كارخانه آب حوضچه ها آلوده شده و ميزان درصد گل (پودرسنگ) همراه با آن بسيار زياد مي شود، اين گل سنگ تأثيرات منفي فراواني بر روي راندمان كار سنگبري دارد[3].
5-1- معايب كار به روش سنّتي
· پائين آمدن راندمان دستگاه ساب كه باعث كدر شدن سنگ و جلوگيري از خوب صيقل خوردن و شفافيت سنگ مي شود.
· افزايش مصرف سنباده هاي پوليش دهنده
· افزايش مصرف سگمنت ديسكهاي قلّه بر
· به همين منظور بسته به ميزان توليد، هر چند روز يكبار بايستي حوضچه هاي آب را گل كشي كرد كه در روش سنّتي اين عمليات بسيار سخت و پر هزينه مي باشد. براي انجام اين عمليات به روش سنتي، نياز به ساخت تعداد زيادي استخرهاي تصفيه آب مي باشد، همچنين مساحت بسيار بزرگي از زمين كارخانه را بايستي اختصاص داد براي جمع آوري گل هايي كه كشيده مي شود. اين مساحت از زمين كاملاًبلا استفاده خواهد شد و همچنين تخريب محيط زيست را نيز در بردارد، گل هايي كه از حوضچه ها كشيده مي شود همراه با مقادير بسيار زيادي آب مي باشد كه اين امر خود موجب اتلاف مقدار زيادي آب مي گردد. همچنين حمل اين گل ها به خارج از كارخانه بدليل حجم زيادي كه دارند سخت و بسيار پر هزينه مي باشد.
5-2- سختي كار و ايمني و بهداشت كاري كارگران
در عمليات گل كشي به روش سنّتي به چندين نفر كارگر با تجربه احتياج است تا بوسيله الكتروپمپ هاي گل كش، استخرهاي جمع آوري آب را گل كشي كنند كه اين كار علاوه بر وقت گير بودن، از نظر ايمني بسيار خطرناك مي باشد.
اما امروزه در دنيا بجاي اين روش سنتي از سيستم هاي مدرن آبرساني و تصفيه آب و جمع آوري مجدد آبهاي مصرف شده استفاده مي شود كه شامل دستگاه فيلتر پرس مي باشد.
6- روش كار بصورت مدرن (فيلتر پرس – دستگاه تصفيه و بازيافت آب)
اين سيستم شامل يك برج يا مخزن بزرگ آهني آب است كه، آب را به كلية ماشين آلات كارخانه مي رساند. براي جمع آوري آبهاي مصرف شده، منبع بتني عظيمي ساخته مي شود كه، از پايين آن پمپ لجن كش مخصوص، بطور اتوماتيك لجن و گل سنگ را به داخل استخر لجن، پمپاژ مي نمايد. براي ته نشين شدن آب منبع بتني، مواد شيميائي، مخصوص بنام فلوكولانتمصرف مي شود،كه امر ته نشين شدن گل سنگ را تسريع مي نمايد از اين منبع بطور اتوماتيك و در مواقع ضروري آب به مخزن مرتفع آهني، فرستاده مي شود، تا به ماشين آلات هدايت گردد از طرف ديگر آب روي گلهاي كف استخر، كه معمولاً صاف شده است، بوسيلة پمپاژ يا كانالهاي ويژه اي مجدداً به منبع بتني فرستاده مي شود[3].
6-1- مزايا
بازگشت آب صاف به خطوط توليد بطور دائمي، عدم نياز به ساخت استخرهاي تصفيه آب و گل ريز، سرعت عمل بسيار بالا، بهينه سازي هزاران متر مربع زمين با حذف استخرها و گل ريز و بازگشت زمين بلا استفاده به كارخانه و افزايش فضاي مفيد كارخانه، حذف عمليات گل كشي، محصول مرغوب و زيبا بدليل افزايش كيفيت ساب با استفاده از آب تصفيه شده، اشغال فضاي بسيار كم، صرفه جوئي فوق العاده در نيروي انساني، كاهش مصرف لقمه و سگمنت، جلوگيري از اتلاف آب و پيشگيري از تخريب محيط زيست.
6-2- بررسي دقيق مراحل انجام كار
در شكل زير به ترتيب مراحل انجام كار مشخص شده است:
A . منبع آب آلوده بهمراه پمپ كف كش
B . يونيت كنترل كننده و تزريق پليمر
C . تانك ته نشين كننده
D . شير اتوماتيك تخليه تانك
E . منبع جمع آوري گل
F . پمپ تغذيه فيلتر پرس
G . فيلتر پرس
H . منبع آب تميز
6-3- شرح كار سيستم فيلتراسيون
كليه آب كثيف خارج شده از ماشين آلات خط توليد پس از گذشت از صافي به مخزن (A) وارد مي شود كه از طريق پمپ به تانك ته نشين كننده (C) انتقال مي يابد. در طول مسير توسط يونيت (B) پليمر خاص به آن افزوده مي شود تا كليه گل هاي محلول در آب ته نشين شده و آب تميز از جهت ديگر خارج شود. گل ته نشين شده از طريق شير مخصوص (D) كه بصورت اتوماتيك كنترل مي شود به منبع جمع آوري گل (E) منتقل مي شود. گل از طريق يك پمپ خاص گل كش (F) به طرف فيلتر پرس (G) هدايت مي شود. انجام كليه مراحل توسط تابلوي PLC اصلي بصورت كاملاً اتوماتيك برنامه ريزي و كنترل مي شود. آب تميز در مخزن (H) جمع آوري تا دوباره به خط توليد كارخانه انتقال يابد.
6-4- فيلتر پرس با صفحات باز شونده
فيلتر پرس تمام اتوماتيك كه بوسيله يك حسگر PLC كنترل مي شود، مجهز به صفحات بازشو و لرزنده كه موقعيت را جهت توليد حجم بيشتر در زمان كمتر فراهم كرده و به سهولت گِل ها را تخليه مي كند.
7- مقايسه کمي دو روش سنتي و فيلترپرس
با توجه به موارد مطرح شده در مورد معايب و محاسن دو روش سنتي و فيلترپرس جدول 1 به بيان کيفي و کمي اين موارد مي پردازد . در اين جدول شاخص هاي کمي 1،2،3 به ترتيب نشان دهنده کم ،متوسط ، زياد مي باشد .رويه کلي اين جدول نشان دهنده آن است که اعداد هرچه کمتر باشند روش در آن زمينه داراي مزيت است[5].
8- ارزيابي و مقايسه تاثيرات زيست محيطي دو روش
بعد از کليات به بررسي انواع تاثيراتي که روش سنتي و مدرن ممکن است بر محيط زيست بگذارد ، مي پردازيم تا تصوير واقع بينانه تري از تاثير متقابل روش سنتي و مدرن بدست آوريم.
جدول 2 و 3 نشان دهنده ميزان بالقوه تاثيرات زيست محيطي در هر مرحله از عمليات مي باشد.
شاخص کمي ميزان تاثيرات به صورت 0،1،2،3 که به ترتيب تاثير خيلي زياد ، تاثير زياد ، تاثير اندک ، بي تاثير تقسيم بندي شده است .
شاخص محيط زيستي نشان دهنده مزيت قطعي روش مدرن از نقطه نظر محيط زيستي نسبت به روش سنتي است.
9- نتيجه گيري
ارزيابي كاركرد و كارايي و مزاياي فيلتر پرس – دستگاه تصفيه و بازيافت آب كارخانه هاي سنگبري نسبت به روش سنّتي آن به شرح زير مي باشد:
1. بازگشت آب صاف به خطوط توليد
2. سرعت عمل بسيار بالا
3. عدم نياز به ساخت استخرهاي تصفيه آب و گل ريز
4. بهينه سازي هزاران مترمربع زمين با حذف استخرها و گل ريز و بازگشت زمين بلا استفاده به كارخانه و افزايش فضاي مفيد كارخانه
5. حذف عمليات گِل كشي
6. حمل راحت پودرسنگ
7. محصول مرغوب و زيبا بدليل افزايش كيفيت ساب با استفاده از آب تصفيه
8. اشغال فضاي بسيار كم
9. صرفه جويي فوق العاده در نيروي انساني
10.كاهش مصرف لقمه (سنباده هاي پوليش دهنده) و سگمنت
11.جلوگيري از اتلاف آب
12.قابليت تنظيم نحوه خروج پودر سنگ از فيلتر پرس بصورت دلخواه
13.قابليت استفاده از پودر سنگ خروجي دستگاه به علت درصد خلوص بالاي آن
14.جلوگيري از آلودگي كارخانه و پيشگيري از تخريب محيط زيست
10-تشكر و قدرداني
در پايان لازم مي دانم از مسئولين محترم كارخانه سنگبري تريمو، شركت ساو ماشين، شركت دنافنون و گروه فني مهندسي سنگ – آب كمال تشكر و قدرداني را بعمل آورم.
اتوماسیون " Automation " ترکیبی است از دو کلمه "automatic" و Operation" و به معنی عمل کردن بدون عامل خارجی ( انسان ) یا با کمترین تاثیر عامل خارجی است . بعبارت دیگر اتوماسیون یعنی خودکار شدن عملیات ، اتوماسیون فاز پیشرفته ای نسبت به مکانیزاسیون تلقی می گردد ضمن آنکه به مکانیزاسیون وابسته است اما مکانیزاسیون نیست از سوی دیگر Robotic توصیف کننده دو کلمه Robot و Action است روبوت نوعی ابزار است که بر اساس فرامینی که بطور مکانیکی صادر می شود عمل می کند و روباتیک به خودکار شدن مکانیکی عملیات اطلاق می گردد .
امروزه مکانیزاسیون در معادن به مرحله ای رسیده است که به منظور بهبود در میزان تولید ، از ماشین آلات با ظرافت تولید بالا و در عین حال فوق العاده گرانقیمت و پیچیده استفاده می شود این ماشین آلات که از تکنولوژی پیچیده و پیشرفته ای برخوردارند نیاز به اپراتورهای ماهر دارند این در شرایطی است که عمق معادن زیاد و موقعیت ذخایر معدنی قابل استخراج بسیار دشوار و غیر قابل تصور حتی با ده سال قبل می باشد . اخیرا محققینی در استرالیا مشغول مطالعه بر طرحی از معدن روبازند که دارای عمق 1000 مترند {1}. این مشکلات تنها در مورد معادن سطحی وجود ندارد بلکه در معادن زیرزمینی بدلیل تولید کم و نا امن بودن موقعیت عملیات معدنکاری در قیاس با روش های استخراج معادن سطحی از حساسیت بیشتری برخوردار است مجموعه این عوامل ، مشکلات و موانع قانونی و اخلاقی را در پیش روی طراحان و مهندسین معدن قرار داده است . انتخاب مجموعه ای گرانقیمت از ماشین آلات و نیروی انسانی برای موقعیت کاری به شدت دشوار دغدغه های امروزی مسئولین معادن تلقی می شود .
در دو دهه گذشته سایر صنایع موفق آمیزی از اتوماسیون برای بهبود بهره وری خود استفاده کرده اند اما تجربیات اولیه در معادن بالاخص در سوئد و آمریکای شمالی نتایج مشابه ای را در بر نداشته است دلیل این امر آنست که در عملیات معدنکار همبستگی و یکپارچگی وجود ندارد . معدنکاری در محیطی انجام می گیرد که شرایط زمین شناسی آن غیر قابل پیش بینی و بشدت متغییر است در نتیجه برای موفقیت سیستم معدنکاری هوشمند مثب اتوماسیون نیاز به تخصیص بالا در شناخت عوامل زمین شناسی غیر قابل پیش بینی و غیر قطعی وجود دارد .
2-تجهیزات اتوماسیون :
روند توسعه تکنولوژی از بدو پیدایش انسان سه مرحله را طی کرده است ( 1 ) دوره ای که نسبتا طولانی نیز بوده است درا ین دوره که تا دوره رنسانس ادامه داشته عامل انجام کار نیروی انسانی بوده است ( 2 ) دوره مکانیزاسیون که عامل انجام کار نیروی موتور اما اجراء یا اپراتور ماشین همچنان انسان بوده است ( 3 ) دوران کنونی یا اتوماسیون که علاوه بر استفاده از نیروی موتور انجام یا بخش قابل توجه ای از کار بدون دخالت انسان انجام می گیرد . بطور اجمالی اتوماسیون سیستمی است که در آن برای بکار انداختن و استفاده از ماشین یا بخش های از ماشین از کامپیوتر یا ابزار دیگری استفاده می شود و در این عملیات نقش یا مشارکت انسان ناچیز یا حذف می شود کنترل دستگاه ، پردازش داده ، مقایسه ، محاسبه توسط کامپیوتر یا بزار مکانیکی انجام می گیرد . درجه اتوماسیون عملیات و بکارگیری ابزار اتوماتیک مثل کامپیوتر ، روبات به میزان سرمایه گذاری و جانشینی نیروی کار انسانی و شرایط عملیات یا معدن بستگی دارد . تا کنون اتوماسیون در آن واحدهای تولیدی موفق بوده که در آنها از نظر مکان ، زمان و شرایط تولید نوعی همبستگی وجود داشته است ( 2و 3 ) برای شرایطی مثل کشاورزی که کاشت ، داشت و برداشت در ز مانهای مختلف انجام می گیرد اتوماسیون میسر نخواهد بود مگر آنکه اتوماسیون برای هریک از عملیات فوق الذکر بطور مستقل طراحی و اجراء شود در این حجم سرمایه گذاری نیز زیاد خواهد بود . طبیعتا در معادن همانند سایر پروژه های صنعتی بیشینه کردن سود ناشی از استخراج از اهداف اولیه و مهم مسئولین معادن می باشد ایجاد پیوستگی در عملیات از نظر زمان و مکان و شناخت دقیق از شرایط زمین شناسی از عوامل تاثیر گذار در موفقیت خود کار کردن کامل یا بخشی از عملیات معدنکاری می باشد . استفاده از تجهیزات مناسب برای خودکار شدن عملیات معدنکاری مستلزم توجه به نکات ذیل است .
1-ماشین آلات معدنی باید سریعتر و دقیق تر از غالب ماشین آلاتی باشند که هم اکنون در سایر صنایع از روش اتوماسیون جهت تولید استفاده می کنند .
2-از نظر کیفیت دسترسی ، ماشین آلات معدنی باید شرایط بهتری داشته باشند تا از نظر زمانی همبستگی بیشتری بین عملیات پدید آید ( ماشین آلات معدنی با بازدهی زیادتر در اولویت خواهند بود ) .
3-ماشین یا بخشی از ماشین که قرار است به سمت خودکار شدن سوق داده شود باید از سنسور "Sensor "حساس و قابل اعتماد برخوردار باشند تا هر گونه خطای عملیاتی پدید آید ( ماشین آلات معدنی با بازدهی زیادتر در اولویت خواهند بود ) .
4-استفاده از مدل ، آلگاریتم شناخته شده و دقیق جهت برنامه ریزی تولید در معادن .
5-تعدادی از نرم افزارها و روبات های موجود اتوماسیون عملیات در معادن از نظر هزینه توجیه پذیرند استفاده از این نوع ابزار در پائین نگهداشتن هزینه های اولیه و عملیات تاثیر مثبت دارند .
6-برنامه ریزی برای معدن باید از دقت بالایی برخوردار باشد تا موانع پیش روی عملیات به حداقل برسد .
تجهیزات و ابزار مورد نیاز در اتوماسیون سیستم ها عبارتند از (1) کامپیتر (2) روبات ها (3) CNC (4) سیستم های طراحی کامپیوتریزه CAD (5) سیستم تولیدی کامپیوتریزیه CAM (6) سیستم CAD/CAM (7) سیستم CIM (8) سیستم FMS
2-1 نقش کامپیوتر :
کامپیوتر با دو ویژگی تناسب زیادی با نیازمندیهای خطوط تولید اتوماتیک دارد این ویژگی ها عبارتند از : (1) سرعت فوق العاده زیاد در محاسبات (2) حافظه قوی که توان انباشت اطلاعات زیاد و متفاوت را دارد در انتخاب کامپیوتر آن کامپیوتری در الویت خواهد بود که درک روابط موجود در آنها ساده و حافظه های آن متناسب با اطلاعات موجود در واحد عملیاتی معدن باشد وسعت حافظه به واحدد عملیاتی اجازه می دهد که هرگونه تغییرات در خط عملیات را با برنامه تازه به اجرا در آورد تمام این موارد امروزه با کامپیوتر های دیجیتال میسر می باشد .
2-2- روبات ها :
ربات ها می توانند در مکانهای مختلف خطوط اتوماسیون وظایف گوناگون عملیات را تحت تاثیر یک برنامه نرم افزاری از پیش نوشته شده بجا بیاورند . ربات ها به جای اپراتور در خطوط تولید یا عملیات عمل می کنند و غالبا در مواردی استفاده می شود که عملیات مشکل و توام با خطر برای اپراتور انسانی می باشد بطور کلی ربات ها را می توان به سه گروه تقسیم کرد {4و5 }
الف – ربات ها ییکه اداری موقعیت ثابت بوده و نمی توانند از یک موقعیت به موقعیت دیگر تغییر مکان دهند این ربات ها دارای سیستم بازخور نمی باشند بعبارت دیگر بین خروجی عملکرد ربات و ورودی آن رابطه ای وجود ندارد یا براساس بازخور خروجی جدید تولید نمی شود .
ب – ربات های متحرک که دارای سیستم بازخود می باشند و قادرند اصلاحات لازمه را در خطاهای احتمالی خروجی خود تصحیح کنند .
ج – ربات های قابل کنترل از راه دور : این نو ع ربات ها توسط یک کاپراتور که در فاصله نسبتا دور از ماشین قرار دارد و می تواند ربات را کنترل نماید از ا ین نوع ربات ها در معادن زیر زمینی ذغال سنگ و در ماشین های استخراج پیوسته مثل LHD مورد استفاده قرار می گیرد .
رباتها علاوه بر آنکه موجب بازدهی ، سرعت ، دقت و کیفیت بالای عملیاتی می شوند این مکان را فراهم می سازد که بسیاری از عملیات مشکل ، خطرزا و غیر قابل انجام از طریق اپراتور انسانی ، امکانپذیر شوند . رباتها بر خلاف نیروی انسانی قادر هستند حتی سه شیفت متوالی کار کنند و در این خصوص منع فیزیولوژیکی نیروی کار را ندارند . همچنین ربات ها نیاز به اضافه کاری ، پاداش ، تهویه ، روشنایی ، بهداشت و درمان نداشته و لذا تولید یا عملیات با هزینه و مشکلات کمتری انجام می گیرد .
2-3 ماشین های CNC
ماشین های CNC که بوسیله کامپیوتر بکار گرفته می شوند از جمله ابزار مهم سیستم اتوماسیون محسوب می شوند وظایف و توانائیهای ماشین CNC کنترل داده ها و اطلاعات معین می باشد بعضا ماشین های CNC ماشین NC نیز نامیده می شود زیرا وقتی این ماشین ها برنامه ریزی می شوند اطلاعات مختلف روی نوار ثبت می شود و در اختیار ماشین قرار می گیرد و ماشین در راستای این اطلاعات به انجام کار می پردازد با کاربرد CNC یا NC می توان سرعت و دقت را در عملیات یا تولید افزایش داد .
2-4 سیستم طراحی کامپیوتریزه CAD :
طراحی به کمک کامپیوتر از جمله ابزار بسیار موثر در سیستم اتوماسیون محسوب می شوند . طراحی به کمک این سیستم روند طراحی بصورت دستی را که زمان بر ، خطاپذیر و هزینه بر است حذف می نماید . در معادن بدلیل غیر قابل پیش بینی بودن بعضی شرایط ، تغییر بعضی از عوامل موثر در طراحی مثل قیمت ، عیار ذخایر معدنی ، طرح اولیه نیاز به تجدید نظر پیدا می کند .
این تغییرات هم از طریق برنامه نویسی و بکارگیری قلم نوری بر روی صفحه کامپیوتر امکانپذیر می شود . علاوه بر تجدید نظر طرح های قدیمی طرح جدید نیز توسط CAD میسر است . امروزه آن گروه از واحدهای معادن که مجهز به سیستم اتوماسیون می باشند با توجه به استفاده از CAD طراحی حا دقیق تر ، زمان طراحی کوتاه تر و فاصله بین طراحی و عملیات اجرایی نیز تقلیل و در نهایت بعضی از هزینه های غیر ضروری نیز حذف گردیدند .
2-5 – سیستم تولیدی کامپیوتریزه CAM :
اساس سیستم تولید کام پیوتریزه یا سیستم تولید ببکمک کامپیوتر بر این واقعیت متکی است که کار کرد دستگاه یا بخش های مختلف ماشین تحت هدایت و کنترل برنامه کامپیوتر قرار دارد و امروزه هدایت و کنترل ربات ها نیز توسط سیستم CAM انجام می گیرد بکمک CAM انجام می گیرد بکمک CAM می توان میزان تولید و کیفیت عملیات را افزایش داد .
2-6- سیستم CAD / CAM
همانگونه که اشاره شد در سیستم CAD طراحی و ایجاد مدل توسط کامپیوتر و از طریق ترمینالهای گرافیکی انجام می گیرد از طرف دیگر در سیستم CAM امور مربوط به عملیات و تولید تحت هدایت و کنترل برنامه کامپیوتری میسر می شود هر یک از این دو سیستم بصورت مستقل از هم در واحد هاای تولید اتوماسیون مورد استفاده قرار گرفته اند ولی برای دسترسی به سرعت ، دقت و بازدهی بالا مطلوب آنستکه این دو سیستم بطور مرتبط با یکدیگر بکار بپردازند در این شرایط خروجی ها سیستم CAD بعنوان ورودی در اختیار سیستم CAM قرار می گیرد در این ترکیب سرعت ، دقت کیفیت طرح در کنار سرعت ، دقت و کیفیت عملیات و تولید موجب بازدهی بالا می شود .
2-7 – سیستم CIM :
مهمترین ویژگی CIM مرتبط ساختن و هماهنگ نمودن مراحل مختلف عملیات یا تولید در سیستم اتوماسیون از طریق کامپیوتر است درسیستم اتوماسیون هر یک از اجزاء CAD ، CAM و CNC به تنها موجب سرعت ، دقت و بازدهی در عملیات و تولید و نهایتا کاهش زمان تولید و هزینه می شوند هماهنگی این اجزاء بکمک CIM در افزایش ضرایب مرنبط با سرعت ، دقت و بازدهی موثر و باعث تنظیم مراحل مختلف عملیات و تولید می شود .
2-8 – سیستم FMS :
از مشخصات این سیستم نیز همانند سیستم CIM کنترل و هدایت مراحل گوناگون عملیات یا تولید در سیستم اتوماسیون است اما سیستم FMS از سیستم CIM بمراتب انعطاف پذیرتر است .
تجربیات اولیه در معادن و سایر صنایع در زمینه اتوماسیون نشان می دهد که روند اتوماسیون بایستی با مراحل قبل و بعد از خود نیز سازگار باشد در غیر اینصورت بازدهی عملیات یا تولیدی که توسط سیستم اتوماسیون انجام شده است کاهش می یابد .
3-موارد استفاده :
در عصر کنونی تکنولوژی استخراج معادن سطحی در قیاس با روش های استخراج معادن زیرزمینی بسیار پیشرفت کرده است و تحولی عظیم در این زمینه در حال شکل گرفتن است {6} افزایش ظرفیت ماشین آلات ، ارائه مدل و آلگاریتم هایی که جهت تعیین محدوده نهایی معدن ، عیار حد ذخایر تک فلزی نوشته شده است ، حل مدل جهت برنامه ریزی تولید در شرایط قطعی و عدم قطعیت میزان ذخایر ، عیار حد و قیمت همگی از دست آوردهای دو دهه گذشته محسوب می شوند .تصور شود که چگونه یک دستگاه حفاری بدون اپراتور طبق زمانهای تنظیم شد و براساس آرایش چالهای انفجاری در معدن کار کند یا یک سیستم ماهواره ای مکان یاب بر اسا س اطلاعات حاصله از حفاری شرایط منطقه مورد حفاری را به شاول جهت بارگیری گزارش می دهد یا کامیونها ، مشکل مکانیکی و غیر مکانیکی بازدارنده را به مرکز دیسپانچینگ گزارش و مجددا دستور کار جدید دریافت می کند . در شرایط کنونی روش های متفاوتی جهت اتوماتیک کردن عملیات بارگیری مورد استفاده قرار گرفته است که از آن جمله می توان به استفاده از امواج رادیویی مادون قرمز اشاره کرد که جهت هماهنگی بین شاول و کامیون برای شروع عملیات مورد استفاده قرار می گیرد تا بارگیری با زمان انتظار کمتری انجام پذیرد .
از جمله موارد دیگر استفاده از GPS است که موقعیت مکانی و جغرافیایی ماشین آلات را برای مدیران و مسئولین معدن مشخص می کند . همچنین روش شناسایی با فرکانسهای رادیوی RFID بعنوان یک گزینه در جهت ردیابی تجهیزات در معدن روباز بکار گرفته شده است .RFID یک نوع روش شناسایی خود کار غیر معمول است که بسیار شبیه بعضی از سیستم های کد گذاری است ، بخش های اصلی این سیستم عبارتند از امواج رادیوی ، خواننده ها ، آنتن و کامپیوتر به این مجموعه باید به روش ه ای نیمه و تمام دیسپاچینگ اشاره کرد که بهینه سازی زمان و حمل ، بیشینه کردن تولید و کمینه سازی تعداد کامیون نسبت به روش مشاهده ای از اولویت قابل توجه برخوردار است و در تعداد قابل توجه ای از معادن روباز مورد استفاده قرار می گیرد .
4-جمع بندی :
امروزه شرایط معدنکاری از نظر موقعیت مکانی ذخایر به عمقی رسیده که امکان استخراج آنها در چند دهه گذشته متصور نبود بطور خاص ذخایری امروز با روش های استخراج معادن سطحی به ویژه روباز استخراج می شوند که تا یک دهه پیش قرار بود با روش های زیر زمینی استخراج شوند نیاز به تولید بالا ، هزینه کم از جمله انگیزه های استفاده از روش های استخراج معادن سطحی محسوب می شوند ذخایری که در سالهای آتی با روش روباز استخراج خواهند شد بمراتب عمیق تر و پیچیده تر خواهند بود به منظور تشویق جهت سرمایه گذاری و راه اندازی اینگونه معادن باید از ایمن بودن عملیات اطمینان حاصل کرد استفاده از سیستم اتوماسیون در معادن روباز حتی زیرزمینی یک ضرورت اجتناب ناپذیر دو دهه آتی تلقی می شود در این راستا باید به نکات ذیل توجه بیشتری شود .
1-از نظر زمین شناسی ، ژئومکانیک و هیدرولوژی باید مطالعات عمیق تری از معادن انجام پذیرد بعبارت دیگر کمیت و کیفیت داده ها ، چگونگی تحلیل این داده بگونه ای انجام پذیرد تا خطای ناشی از این مطالعات ناچیز و تاثیر آن در یکپارچگی عملیات در مرا حل بعدی به حداقل برسد .
2-پیش بینی شرایط اقتصادی از طریق مدلها و تکنیک هایی که احتمال دسترسی به آن شرایط را زیاد نماید .
3-آموزش روش های اتوماسیون در دانشکده های معدن دانشگاهها .
4-فراگیری فارغ التحصیلان رشته معدن در مقاطع مختلف با بسته های نرم افزاری مدرن به منظور تخمین ذخایرر ، برآورد شیب معادن ، تعیین محدوده نهایی معدن عیار حد بهینه ، برنامه ریزی تولید بلند مدت میان مدت وکوتاه مدت .
5-موفقیت آینده عملیات معدنکاری مرتبط با میزان بکارگیری سیستم اتوماسیون در معادن است در این راستا سوق دادن معادن بسوی آتوماتیک نمودن تولید ، تضمینی است برای فعالیت های معدنکاری در آینده که ذخایر از پیچیدگی و دشواری بیشتری نیز برخوردارند .
در سال 2003 توسعه بخش سنگ به گونه اي بود كه افزايش 11 درصدي در توليد، بيش از 16 درصد افزايش در مبادلات تجاري را به دنبال داشت. پيشرفت فوق الذكر بيش از بيشينه هاي تاريخي بوده به گونه اي كه صنايع جنبي، به ويژه صنايع مرتبط با ماشين آلات ماربل-مكانيكي را تحت تأثير قرار داد. در حاليكه در طول سالهاي اخير ميزان رشد سرمايه گذاري ها كمتر از ميزان رشد مصرف و سرانه مصرف سنگ ماربل بوده است.بر اين اساس دست كم از لحاظ حجم مبادلات تجاري، رونق دوباره بخش سنگ در سال 2003، بيش از حد انتظار بوده كه اين پديده با توجه به توليد ماشين آلات و تجهيزات جديد قابل توجيه مي باشد. علاوه بر حضور سنتي چين و تايوان، حضور شماري از كشورها نظير تركيه، سوريه، ويتنام، هند و به ميزان كمتر آرژانتين و مكزيك و همچنين چند كشور اروپاي شرقي در بازار ماشين آلات ملموس بوده است. با اين وجود در حال حاضر كشورهاي اتحاديه اروپا ، 65 درصد از صادرات جهاني ماشين آلات را به خود اختصاص مي دهند. در حقيقت ماشين آلات توليدي كشورهايي نظير ژاپن و ايالات متحده از نظر كميت قادر به رقابت كشورهاي اروپايي مثل ايتاليا نمي باشند.
ـ بررسي تجارت ماشين آلات سنگ
ماشين آلات برش
توانمندي اتحاديه اروپا در تمام طبقات مختلف ماشين آلات آشكار است و فروش دستگاههاي برش و اره كاري با افزايش 1/28 درصد به حدود 26489 تن رسيده كه خود باعث جبران ركود قابل توجه 8/14 درصدي گذشته بوده است.
در سال 2003 و در بخش ماشين آلات برش، بيشترين صادرات اتحاديه اروپا توسط ايتاليا (18179 هزار كيلوگرم)، آلمان (1072 هزار كيلوگرم) و بلژيك(1018 هزار كيلوگرم) و بيشترين واردات به وسيله فرانسه (1783 هزار كيلوگرم)، اسپانيا (1726 هزار كيلوگرم) و آلمان (1405 هزار كيلوگرم) صورت گرفته است.
ماشين آلات جلاكاري
صادرات ماشين آلات ساب و صيقل سنگ به 11185 در سال 2003 رسيده كه نمايانگر رشد 3/47 درصدي بوده و در مقايسه با افت 9/28 درصد سال 2002 تفاوت چشمگيري دارد.
در اين سال كشور ايتاليا با 8719 هزار كيلوگرم صادرات ماشين آلات جلاكاري در رتبه اول اين تجارت قرار داشته و حدود 78 درصد حجم صادرات اين ماشين آلات را در اختيار داشته و پس از آن فرانسه (515 هزار كيلوگرم) و آلمان (482 هزار كيلوگرم) قرار دارند. مهمترين كشورهاي واردكننده اتحاديه اروپا، اسپانيا (699 هزار كيلوگرم) و آلمان (563 هزار كيلوگرم) مي باشند.
ماشين آلات تكميل
در سال 2003 صادرات ماشين هاي تكميل در حدود 39584 تن ثبت شده كه در مقايسه با افت 4/13 درصدي سال گذشته، افزايشي معادل 4/22 درصد را تجربه كرده است.
كشور ايتاليا با در اختيار داشتن 71 درصد حجم صادرات اين ماشين آلات (28043 هزار كيلوگرم) در رتبه اول صادرات قرار داشته و پس از آن آلمان (2648 هزار كيلوگرم) و اسپانيا (2256 هزار كيلوگرم) قرار دارند. همچنين كشورهاي انگلستان (2031 هزار كيلوگرم) ، اسپانيا (1897 هزار كيلوگرم) و فرانسه (1259 هزار كيلوگرم) مهمترين واردكنندگان اروپايي اين ماشين آلات محسوب مي شوند.
ماشين آلات توليد سنگهاي زجاجي
در بين ماشين آلات مختلف فرآوري سنگ، تنها ماشين آلات پرداخت سنگهاي زجاجي شده با 9/20 درصد كاهش به 2611 تن رسيده است (در سال 2002، كاهش 4/16 درصدي در اين بخش مشاهده شده است). (جدول شماره 4-7)
در اين بخش نيز 41 درصد (1078 هزار كيلوگرم) به كشور اسپانيا تعلق داشته و پس از آن اسپانيا (476 هزار كيلوگرم) و آلمان (99 هزار كيلوگرم) در رتبه هاي دوم و سوم قرار دارند. از نظر واردات در كشورهاي اتحاديه اروپا، بيشترين واردات مربوط به كشورهاي فرانسه (418 هزار كيلوگرم) و پرتقال (165 هزار كيلوگرم) بوده است.
ماشين آلات ساير فن آوريهاي پردازش
با اين وجود، پيشرفت چشمگيرتري در زمينه صادرات ساير فن آوري هاي پردازش رخ داده كه با افزايش حدود 5/61 درصد به 16931 تن رسيده است و نسبت به رشد سال قبل (2/30 درصد) تقريباً دو برابر شده است.
در حدود 72 درصد (12122 هزار كيلوگرم) صادرات اين ماشين آلات توسط كشور ايتاليا و پس از آن اسپانيا (2553 هزار كيلوگرم) و انگلستان (407 هزار كيلوگرم) در رتبه هاي بعدي قرار دارند. مهمترين كشورهاي واردكننده اتحاديه اروپا از اين ماشين آلات به ترتيب آلمان (868 هزار كيلوگرم) و اسپانيا (650 هزار كيلوگرم) مي باشند.
ميزان مبادلات بين المللي تجهيزات سنگ: صادرات و واردات
در كل صادرات ماشين آلات اتحاديه اروپا از 66966 تن با حدود 30 درصد رشد به 87003 تن رسيده است. در اين ميان كشور ايتاليا توانسته تا سهم خود را از 8/73 به 3/78 درصد ارتقاء دهد و جايگاه خود را به عنوان رهبر صادرات ماشين آلات سنگ تقويت نمايد.
همچنين واردات كشورهاي اتحاديه اروپا از 22768 تن با 5/16 درصد افزايش به 26518 تن رسيده است. اسپانيا مهمترين خريدار ماشين آلات محسوب مي شود و پس از آن فرانسه و آلمان قرار دارند.
سنگ تزئيني، سنگي است طبيعي كه در اندازه مشخص انتخاب، تراش و يا برش خورده باشد. به معناي وسيع كلمه، اصطلاح سنگ تزئيني شامل سنگها در هر شكل مي باشند كه به طور مستقيم و پس از برش، سائيده شدن و صيقل كاري در نماهاي داخلي و خارجي ساختمانها به كار مي روند. در زبان لاتين اين اصطلاح به اسامي زير معروف مي باشد.
سنگهاي تزئيني از نظر سنگ شناسي به يكي از گروههاي سنگ آذرين، دگرگوني و يا رسوبي اختصاص دارند و شامل انواع مرمر، مرمرميت، چيني، كنگلومرا، تراورتن، ماسه سنگ، گرانيت، ديوريت، سينيت، گابرو و بعضي موارد كم اهميت تر مي باشند.
1ـ ویژگیهای فیزیکی سنگ های تزئینی
انواع سنگهاي تزئيني بر حسب خصوصيات فيزيكي خود شناخته مي شوند. اين خصوصيات عمدتاً عبارتند از:
● سختي
دامنه سختي سنگهاي تزئيني بسيار زياد است. اين دامنه از پائين ترين درجه سختي(تالك) گرفته تا به بالاترين درجه سختي(سنگ گرانيت كه حتي از فولاد نيز سخت تر است) مي رسد. ميزان سختي در قيمت تمام شده سنگ موثر است.عموماًهر چه سنگ سخت تر باشد، استخراج، برش و صيقل كاري قطعات آن ،زمان و هزينه بيشتري را در بر خواهد داشت.
● رنگ
رنگها هر كدام زيبايي و جلوه اي خاص به اشياء مي دهند و مسلماً بشر در انتخاب خود، علاوه بر استحكام، خاصيت و سهولت كاربرد، به ظاهر امر نيز توجه خاص مبذول مي دارد. ساختمانها به جهت رنگ نماي بيرون آنها، به زيبايي شهر مي افزايند. در اين خصوص معمولاً رنگهاي روشن بر رنگهاي تيره و كدر برتري دارند. ناگفته نماند كه رنگ نماي بيرون ساختمانها كه ناشي از نوع مصالح بكار گرفته شده (سنگي و يا غيرسنگي) مي باشد، خود تحت تأثير عوامل جوي قرار دارد. آب باران مي تواند كانيهاي موجود سنگ نما را تحت تأثير شيميايي قرار داده و رنگ آن را تغيير دهد.
● ميزان تخلخل
تخلخل در اثر نفوذ آب باران به داخل حفره هاي سنگ (اين حفره ها خود غالباً تحت اثر شيميايي محلولهاي طبيعي بر روي بعضي از كانيهاي موجود در سنگ به وجود مي آيند) و انجماد آن بيشتر مي شود. در هواي صفر درجه زمستان، آبي كه به داخل خلل و فرج سنگ (و يا بعضاً به پشت سنگ نما) نفوذ مي نمايد، منجمد شده و موجب مي گردد كه در سنگ تركهاي عمده اي ايجاد گردد. اين تركها به مرور زيادتر شده تا اينكه موجب افتادن تمام و يا قطعه اي از سنگ نما مي گردد.
●مقاومت
مقاومت سنگ، تحت تأثير عوامل مختلفي از قبيل هوازدگي، سرما، گرما و آتش سوزي، دائماً تغيير مي يابد. همچنين عوامل مربوط به هوازدگي بعضاً شيميايي مي باشند. اين عوامل مي توانند گازهايي نظير SO2 ،O2 و CO2باشند. در شهرها كه حضور چنين گازهايي به وفور در هوا وجود دارند.سنگهاي نماي ساختماني بيشتر تحت تأثير آنها مقاومت خود را از دست مي دهند. برخي عوامل هوازدگي (نظير انجماد و ذوب آب داخل حفره هاي سنگ، خاصيت رنگبري و اثر گرمايي نور خورشيد) به صورت فيزيكي سنگ را تحت تأثير قرار مي دهند. لازم به توضيح مي باشد كه عوامل هوازدگي شيميايي و فيزيكي تواماً عمل مي كنند و غالباً سبب تغيير رنگ، شكسته شدن و جدا شدن سنگ از بنا مي شوند. اضافه مي شود كه سنگهاي آهكي در مناطقي كه بارندگي زياد بوده و گازكربنيك موجود در فضا بيش از اندازه باشد، براي نماي خارجي ساختمانها چندان مناسب نمي باشد(بويژه انواع تراورتن ها).
"شستوپروف" انواع سنگهاي قابل برش مورد استفاده براي مصارف گوناگون را به شرح زير پيشنهاد كرده است:
● سنگ روكار بناها
آهكهاي متراكم، ماسه سنگ، مرمرهاي الوان، توفهاي آتشفشاني، گرانيت، سينيت، ديوريت، لابرادوريت، گابرو، بازالت، و ساير سنگهايي كه با شرايط ساختماني سازگاري داشته باشند.
سنگهاي مناسب جهت توليد سنگ نما و تزئيني تحت عناوين كلي زير طبقه بندي مي شوند:
الف ـ سنگهاي رسوبي
● كنگلومراها و ماسه سنگها
كنگلومراها در صورتي كه به صورت لايه اي ضخيم باشند و به طور كامل نيز سيماني شده باشند، امكان دارد كه به عنوان سنگهاي تزئيني بسيار جالبي مورد استفاده قرار گيرند. در صورتي كه عناصر كنگلومراها از قطعات آهكي بوده و زمينه سيماني آنها نيز آهكي باشد و بين رنگ قطعات و سيمان زمينه تباين مناسبي وجود داشته باشد، اين گونه كنگلومراها ايده آل تر خواهند بود. در صورتي كه عناصر اصلي سنگهاي مزبور داراي كيفيت و خواص متفاوت باشند (مثلاً برخي عناصر سيليسي و برخي نيز آهكي باشند و يا عناصر سازنده سيليسي و زمينه يا سيمان آهكي باشد)، عمل برش با اشكالاتي مواجه خواهد بود.
ماسه سنگها نيز در صورتي كه ضخيم لايه باشند و عناصر آنها آهكي بوده و يا توسط سيمان آهكي كاملاً به يكديگر سيماني شده باشند، احتمالاً به صورت يك سنگ ساختماني قابليت كاربرد دارند. اين چنين سنگهايي به ويژه به صورت مالن به كار مي آيند.
● سنگهاي آهكي يا دولوميتي
سنگهاي آهكي عمده سنگهاي ساختماني و تزئيني را تشكيل مي دهند. خصوصيات بارز آنها به طور خلاصه عبارتند از: سختي مناسب، قابليت ساب و برش بالا، تنوع رنگها، مقاومت خوب، قابليت استخراج آسان.
● تراورتن(Travertine)
تراورتن ها محصول چشمه هاي آهك ساز قديمي هستند. از بين آنها، تراورتن هاي سفيد كه رگه هاي رنگي و خلل و فرج يكنواخت داشته باشند، از مرغوبيت بيشتري برخوردارند. تراورتن هاي كرم رنگ كه ناشي از وجود رنگينه هاي (Pigments) پراكنده اكسيد آهن در متن سنگ مي باشند، از مرغوبيت كمتري برخورداند. تراورتن هاي رنگي كه بر حسب درصد آلودگي به رنگينه هاي اكسيد آهن به رنگهاي قرمز، گردويي، ليمويي و غيره ديده شوند و داراي نقشهايي كه ناشي از اختلاف ميزان آلودگي اكسيدآهن در لايه هاي مختلف تراورتن مي باشد، ظاهر بسيار زيبا و جذابي دارند. به طور كلي، در بازارهاي جهاني، تراورتن هاي رنگي در شرايط فعلي داراي قيمت و بازار مناسبي مي باشند.تراورتن به دليل داشتن مقاومت قابل قبول، برش پذيري و صيقل پذيري ايده آل، شرايط استخراجايده آل، زيبايي ظاهر، وجود تخلخل جهت چسبيدن كامل به ملات و خصوصاً ارزان بودن نسبت به ساير سنگها، از جمله پرمصرف ترين سنگهاي ساختماني به شمار مي رود.
● مرمر(Marble)
مرمرها نيز نظير تراورتن در نتيجه عملكرد چشمه هاي آبگرم آهك ساز، به وجود مي آيند. معمولاً مرمر به صورت لايه هايي در ميان لايه هاي تراورتن ديده مي شود. در فرايند عملكرد چشمه هاي آبگرم، اگر افت دماي آب كند باشد، آراگونيت و اگر افت دما به تندي صورت گيرد، تراورتن تشكيل مي گردد. در ايران بهسنگي كه از آراگونيت حاصل مي شود، مرمر گفته مي شود كه نام تجاري انواع رنگي آن انيكس مي باشد. مرمر حاوي رنگهاي سبز، ليمويي، زرد و غيره است كه پس از سايش به صورت يك سنگ تزئيني لوكس جلوه مي كند. * زمينه هاي مصرفي عمده مرمر عبارتند از پوشش ديوار سرويسهاي لوكس، دكوراسيون داخلي ساختمان، مجسمه سازي و ميزهاي سنگي.
در ايران معادن اسفند و تلنگويه سيرجان، ده رستم كرمان، آب باريك، ،زرشهر، عباس آباد جلفا و چند معدن ديگر از جمله معادن بالقوه در كشور مي باشند. در حال حاضر دورك يا بورق و سفيدكوه استان يزد و معدن موته، به صورت فعال مورد بهره برداري قرار دارند.
ب- سنگهاي آذرين
● گرانيت ها(Granite)
گرانيت ها از جمله سنگ هاي آذرين هستند كه در دهه های اخيردر بازارهاي جهاني به عنوان يك سنگ تزئيني لوكس و گران قيمت مطرح گرديده اند. اين نوع سنگها از نظر سختي زياد، شفافيت و زيبايي خيره كننده حائز اهميت مي باشند. گرانيت هايي كه فاقد آثار آلتراسيون بوده و تحت تأثير پديده هاي تكتونيكي و به ويژه ميكروتكتونيك قرار نگرفته، و نيز به لحاظ رنگ جذابيت لازم را داشته باشند، به عنوان سنگهاي تزئيني و نما مطرح هستند. لازم به توضيح است كه برش و سايش گرانيت ها، در مقايسه با سنگهاي آهكي بسيار مشكل تر و هزينه برتر بوده، به طوري كه فقط ديسكها و سنگ سابهاي ويژه قادر به برش و سايش آنها مي باشند.
گرانيت هاي روشن ، قرمز و صورتي، به دليل رنگ خود بسيار با ارزش هستند. گرانيت هاي قرمز ناحيه خوي در آذربايجان غربي، نمونه بارز اين نوع از گرانيت ها مي باشند. گرانيت هاي خاكستري رنگ، بر حسب درجه تيرگي و روشني و اندازه دانه ها (كانيها)، داراي مرغوبيت متغيري هستند. گرانيت هاي شيركوه در يزد و الوند در همدان داراي طيف گسترده اي از انواع گرانيت ها، با رنگها و بافتهاي مختلف هستند.
● ريوليت ها
در صورتي كه ريوليت ها داراي درصد كوارتز نسبتاً كمتري باشند و فلدسپاتهاي پتاسيك صورتي رنگ در آنها ديده شوند، مطلوب تر بوده و ظاهر ص ورتي زيبايي خواهند داشت. به طور كلي ريوليت هاي غيرآلتره كمتر ديده مي شوند.
ـ سنگهاي آذرين خاص
سنگهاي نماازنوع آذرين خاص مي توانند سينيت ها، ديوريت ها، گابروها و سنگهاي خروجي هم ارز آنها يعني تراكيت ها، آندزيت ها، و بازالت ها و نيز سنگ هاي ديگري نظير نفلين سينيت ها، پريدوتيت ها، پيروكسنيت ها، آمفيبوليت ها و ساير سنگهاي آذرين از اين دست باشند. اين نوع سنگها در صورتي كه كاملاً تازه بوده و دگرسان نشده باشند و ضمناً در مقطع صيقلي، رنگهاي زيبايي نمايان سازند، مي توانند به عنوان سنگهاي تزئيني خاص مطرح باشند.
ج ـ سنگ هاي دگرگوني
مرمريت ها و گنيس ها، دو نوع از سنگهاي دگرگوني هستند كه استعمال آنها به عنوان يك سنگ تزئيني و نما، مناسب مي باشد.
● مرمريت ها(Marmarite)
مرمريت ها به صورت سنگهاي متامورف سفيد، خاكستري و رنگي، با تبلور دوباره، درخشندگي و شفافيت خاصي دارند. اين نوع سنگها كه از متامورفيسم سنگهاي آهكي اوليه حاصله شده اند، بر حسب درجه متامورفيسم و رشد كريستالها، ممكن است سنگهاي تزئيني مختلفي را با نامها و بافتهاي متفاوت ريز و درشت تشكيل دهند.
مرمريت درشت بلور، سفيد يا خاكستري روشن تا كرم اصطلاحاً "سنگ چيني" مي نامند. معادن چيني تنگ حنا(نیريز-استان فارس)، نجف آباد، كريستال و چيني اليگودرز و لاي بيد و گدار سرخ ناحيه موته، از معادن معروف سنگهاي چيني ايران هستند. معدن ده بالاي يزد از معادن معروف مرمريت ريز بلور ايران است، كه درجه كريستاليزاسيون، سفيدي و يكنواختي رنگ از عوامل مرغوبيت اين سنگ به شمار مي روند.
● گنيس ها
گنيس ها نظير گرانيت ها، در صورتي كه داراي رنگهاي ايده آل و عناصر درشت بوده و فاقد آثار التراسيون باشند، به دليل بافت چشمي زيبايي كه در مقاطع صيقلي بعضي از آنها ديده مي شود، مي توانند سنگهاي تزئيني استثنايي را تشكيل دهند.
از بين سنگهاي موجود ، بيشتر از سنگ معدن به عنوان پوشش و نماي داخلي و كف بعضي ساختمانها به ويژه مساجد و اماكن متبركه استفاده مي شد. اما در سالهاي بعد به تدريج علاوه بر سنگ مرمر، استفاده از تراورتن و مرمريت و بالاخره سنگ هاي آذرين مانند گرانيت و سينيت در نماي خارجي ساختمانها رايج شده است.
كاربرد سنگ در نماي داخلي و خارجي ساختمانهاي گذشته از زيبايي ظاهري، سبب افزايش استحكام و دوام ساختمانها، افزوده شدن عمر ساختمانها و كمك به بهداشت محيط زيست ساكنان ساختمان مي گردد.
بررسي تاريخچه صنعت سنگ ايران حاكي از آن است كه اين صنعت سير تحول بسيار كندي را تجربه كرده، طوري كه برش و سايش سنگ و خدمات مربوطه (بارگيري و تخليه سنگ) تا سال 1345 با استفاده از تكنولوژيهاي ساده به حيات خود ادامه داده است. مهمترين تحول اين دوران، كپي سازي نوعي جرثقيل دروازه اي بود كه بكارگيري و تخليه را ساده تر مي كرد. در همين سال اره تيغه اي 60 كوارتزي خارجي نيز براي اولين بار در كشور نصب شد.
ولي متأسفانه به دلايل متعدد همچنان مصرف مواد آتش زا در اكثر معادن سنگ تزئيني متداول است و اين امر خسارت سنگين و قابل توجهي را به معادن سنگ كشور وارد مي سازد.
مصرف مواد منفجره در استخراج معادن سنگ، علاوه بر خرد شدن سنگ موجب مي گردد كه مقدار سنگ قواره حاصله نيز، شكل منظمي نداشته باشد و در نتيجه يكي از مشكلات وسائل عمده اي كه هميشه بين معدنكاران و مديران كارخانجات سنگبري مطرح بود، ناقواره بودن سنگ هاي تحويلي به دليل نداشتن امكانات فني لازم جهت استخراج مي باشد. در وضعيت ايده آل كه سنگ كاملاً قواره استخراج گردد، بايد از هر تن سنگ 10 متر مربع و در حالت نسبتاً خوب، از هر تن سنگ 8 مترمربع سنگ پلاك حاصل گردد. صورتي كه بنا به اظهار بيشتر صاحبان سنگبريها، با روش استخراج فعلي از هر تن سنگ قواره كه به كارخانجات تحويل مي شود حداكثر 5-3 مترمربع سنگ پلاك حاصل مي شود.. اهميت و نقش سنگهاي تزئيني در برخي كشورها مانند ايتاليا به حدي است كه در آنهاآموزشكده هاي اختصاصي براي آموزش روش هاي استخراج و مسائل مربوط به سنگ ساختماني، تأسيس گرديده و درآمد اين كشورها از محل صدور انواع سنگها و مصنوعات و فراورده هاي جنبي آن بعد از كشاورزي، صنعت و درآمدها ناشي از جذب توريسم، به چندين ميليارد دلار در سال بالغ مي گردد.
ـ سنگ هاي تزئيني با خاستگاه چشمه اي
سنگ هاي تزئيني با خاستگاه چشمه اي شامل تراورتن و اونيكس (مرمر) مي باشد.
بعضي از تراورتن هاي ايران يا در دنيا كم نظير يا مي توان گفت بي نظير هستند. همانند تراورتن قرمز كه از چندين دهه پيش در بازار هاي جهاني شهرت بسزايي يافته است. معادن اين سنگ در آذر شهر آذربايجان شرقي واقع شده اند. تراورتن سفيد استخواني آتش كوه كه معدن آن در منطقه محلات قرار گرفته ، نيز از انواع تراورتن هاي سفيد مرغوب مي باشد كه متقاضيان فراواني دارد و از خواص فيزيكي بسيار مناسبي برخوردار است. هر چند در بعضي از كشورها مثل بلغارستان و تركيه نيز تراورتن ليموئي وجود دارد، ولي هيچ يك از آنها كيفيت تراورتن ليموئي ايران را كه همانند تراورتن قرمز در آذر شهر آذربايجان شرقي قرار گرفته ، ندارد. در مورد تراورتن گردوئي نيز كه در مجاورت دو نوع تراورتن الوان فوق الذكر واقع شده است، موارد مذكور مصداق دارند.
مرمريت درشت بلور، سفيد يا خاكستري روشن تا كرم را اصطلاحاً "سنگ چيني" مي نامند.
معادن چيني تنگ حنا(نیريز-استان فارس)، نجف آباد، كريستال و چيني اليگودرز و لاي بيد و گدار سرخ ناحيه موته، از معادن معروف سنگهاي چيني ايران هستند. مرمريت ها به صورت سنگهاي متامورف سفيد، خاكستري و رنگي، با تبلور دوباره، درخشندگي و شفافيت خاصي دارند. اين نوع سنگها كه از متامورفيسم سنگهاي آهكي اوليه حاصله شده اند، بر حسب درجه متامورفيسم و رشد كريستالها، ممكن است سنگهاي تزئيني مختلفي را با نامها و بافتهاي متفاوت ريز و درشت تشكيل دهند. از لحاظ تقسيم بندي علمي سنگهاي چيني در گروه دگرگوني از انواع سنگهاي تزئيني قرار مي گيرند.
پراکندگي زماني و مکاني سنگ چيني در ايران
سنگ هاي چيني در ايران شامل سنگ آهک هاي دگرگونه مرمري شده و کاملاً باز بلورين ميباشند که عمدتاً داراي زمان پرکامبرين – پالئوزوييک بوده و تحت تاثير دگرگوني ناحيه اي و مجاورتي قرار گرفته اند. سنگ هاي مذکور عمدتاً در نوار دگرگونه محور سنندج – سيرجان گسترش داشته و بيشترين تمرکز آنها در نيريز قروه ، ازنا ، اليگودرز و جنوب استان کرمان ( فارياب – ارزوئيه ) در بخش هاي شمال باختري ، مياني و جنوب خاوري اين نوار دگرگونه ميباشد .
مناطق داراي پتانسيل سنگ چيني در ايران مناطق داراي پتانسيل ذخاير سنگ چيني در کشور، مناطقي است که سنگ هاي دگرگونه پرکامبرين – پالئوزويک گسترش دارد، که در اين ميان محور سنندج – کهنوج بيشترين پتانسيل ذخاير سنگ چيني کشور را در بردارد . لذا استان هاي لرستان، فارس، کرمان، اصفهان در درجه اول اهميت و استان هاي کرمانشاه، کردستان، آذربايجان غربي، خراسان رضوي، اراک و همدان دردرجه دوم قرار ميگيرد. ذخاير سنگ چيني از بالاترين ميزان ذخيره قطعي بعد از گرانيت و مرمريت در ايران برخوردارهستند.
برزيل يكي از بزرگترين توليدكنندگان و صادركنندگان سنگ تزئيني در جهان به شمار مي رود. در سال 2003 اين كشور با توليد 2/3 ميليون تن سنگ در رتبه هفتم قرار دارد. همانطور كه نمودار ذيل نشان مي دهد در بين سنگهاي تزئيني توليد شده در برزيل، گرانيت مهمترين نوع سنگ به شمار رفته و با حدود 600 نوع مختلف، 57 درصد مجموع توليد سنگ اين كشور را تشكيل مي دهد. بازار گرانيت اين كشور داراي ارزش 3/1 ميليارد دلار آمريكا بوده و با تقاضاي در حال رشد براي ابزار و تجهيزات معدن كاري روبه رو مي باشد. اين كشور چهارمين توليدكننده بزرگ گرانيت بوده و ارزش صادرات اين محصول در سال 2004 بالغ بر 600 ميليون دلار مي باشد.
نمودار13-1، سهم انواع سنگ تزئيني توليد شده در برزيل
- ابعاد صنعت سنگ برزيل
صنعت سنگ برزيل از حدود 10000 شركت فعال و بيش از 6500 متخصص در امر تكميل سنگ تشكيل شده است. تقاضاي داخلي اين كشور سالانه در حدود 50 ميليون مترمكعب برآورد شده است. لازم بذكر است كه حجم تجارت صنعت سنگ برزيل در دو سطح بين المللي و داخلي سالانه در حدود دو ميليارد دلار مي باشد.
در سال 2003، اين كشور هفتمين توليدكننده سنگ، چهارمين توليدكننده گرانيت، هشتمين توليدكننده سنگهاي فرآوري شده و همراه با كشور چين دومين توليدكننده سنگهاي لوح محسوب مي شوند.
بر طبق آمار و اطلاعات موجود از مؤسسه سنگهاي تزئيني برزيل، بين 1500 تا 1600 تيغه برش سنگ در برزيل وجود دارد كه 90 درصد آنها در كشور برزيل ساخته شده اند. ده درصد باقيمانده عموماً از ايتاليا وارد شده اند در حالي كه تجهيزات معدن و حفاري ، به ويژه مته ها، غالباً از كشور سوئد وارد شده اند.
صنعت سنگ امروز برزيل در مرحله دوم صادرات قرار دارد، در گذشته صادرات اين كشور عموماً شامل بلوكهاي خام و كارنشده بود.
اما به واسطه سرمايه گذاريهاي جديد در تكنولوژي ، اين كشور به توليد محصولات نيمه كارشده به ويژه كاشي و لوح هاي صيقل شده مي پردازد.
مرحله سوم توسعه صادرات برزيل ، گسترش و بازاريابي محصولات توليدي به بازارهاي
بين المللي مي باشد.
اين مرحله هم اكنون تا بازاريابي و فروش محصولات نيمه كارشده هدف گذاري شده است.
كشور هند يكي از بزرگترين
توليدكنندگان سنگ جهان محسوب مي شود، به طوريكه در سال 2003 حدود 3/11 درصد توليد
سنگ در اين كشور انجام شده است. در ده سال گذشته ابعاد صنعت سنگ هند سالانه از رشد
متوسط حدود 10 درصد برخوردار بوده است. به طور سنتي، سنگ و محصولات سنگ طبيعي هند
به عنوان مواد ساختماني عالي محسوب مي شود. در سال 2003 مصرف سنگ طبيعي اين كشور
بيش از 1250 ميليون دلار بوده است.
اين كشور به عنوان يكي از
توليدكنندگان و صادركنندگان عمده گرانيت جهان محسوب مي شود. در اين كشور حدود 110
نوع گرانيت براي صادرات شناسايي شده است.
- ابعاد صنعت سنگ هند
صنعت سنگ هند منبع اشتغال بيش از يك
ميليون نفر در اين كشور محسوب مي شود. اين تعداد در بخشهاي معدن، فرآوري، صيقل و
ساير فعاليتهاي مربوطه مشغول به كار مي باشند. بخش توليد سنگ طبيعي كشور هند اهداف
زير را دنبال مي كند:
● توسعه بلوكهاي سنگ مورد استفاده در
صنعت ساختمان سازي و مقبره
● كاشي و لوح هاي ساختماني
● قطعات مجسمه سازي و معماري
● كاليبره كردن كاشي
● صنايع دستي و مصنوعي سنگ
به منظور صادرات سنگ، لوح هاي سنگ در
ضخامت هاي 18، 20، و 30 ميليمتر پرداخت شده و سپس در چهارچوبهاي چوبي قرار داده مي
شوند. عرضه محصول بر اساس نيازهاي موجود انجاممي شود. اندازه هاي استاندارد سنگ 30×30 سانتيمتر، 30×60 سانتيمتر، 40×40
سانتيمتر با ضخامتهاي 18، 20 و 30 ميليمتر و در صندوقهاي مشبك چوبي كه با ورقه هاي
پلاستيكي بسته بندي مي شوند.
ـ صادرات
هند به عنوان يك از مهمترين كشورهاي
صادركننده سنگ، حدود 10 درصد بازار صادرات سنگ جهان در سال 2003 را تشكيل داده
است. هند در رتبه اول صادرات سيليس هاي كارنشده (گرانيت و ماسه سنگ) قرار دارد.
اين كشور در سالهاي اخير رهبر صادرات گرانيت جهان و در رتبه پنجم صادرات محصولات
آهكي (ماربل و سنگ آهك) قرار داشته است. صادرات سنگ هند عمدتاً شامل بلوكهاي برش
داده شده، سنگ لوح و كاشي مي باشد. در سال 2003 صادرات هند به 520 ميليون دلار
رسيده كه حدود 81درصد اين رقم (421
ميليون دلار) ناشي از صادرات سنگ گرانيت بوده است. ايتاليا، ايالات متحده، چين،
تايوان و ژاپن مهمترين واردكنندگان سنگهاي هند محسوب مي شوند.
خارجي و اجاره معادن را در اولويت
سياستهاي خود قرار داده است. دولتهاي مركزي و ايالتي هر دو مشوق سرمايه گذاري
هستند كه برنامه تأسيس شركتهايي با هدف 100 درصد صادرات را دنبال مي كنند.
مركزي براي توسعه سنگ (CDOS)3
براي گسترش و توسعه صنعت سنگ هند،
شركت توسعه و سرمايه گذاري صنعتي ايالات راجاستان (RIICO)4 با هدف حمايت فعال از تجارت و صنعت سنگ، سازماني مستقل به نام
مركزي براي توسعه سنگ (CDOS) را راه اندازي
نموده است. اين مركز در زمينه توسعه بخشهاي مختلف سنگ فعال مي باشد.
3-CENTER FOR DEVELOPMENT OF STONES (CDOS)
4-Rajasthan State Industrial Development
&Investment Corporation
نمودار 12-1، روند صادرات سنگ هند در دوره2003-1994
نمودار12-2، سهم كشورهاي مختلف از صادرات سنگ هند در سال 2003