خوراکی . بهداشتی-درمانی . دانستی ها

بررسی روشهای استحصال و بازیابی کانسارهای نمک

مسعود زارع1، بهشاد جدیری2

1و2- دانشکده مهندسی معدن نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود

masoidz83@gmail.com

چکیده

روشهای متفاوتی به منظور استخراج و استحصال نمک مانند معدنکاری زیرزمینی و انحلالی و تبخیر به وسیله خورشید وجود دارد. انتخاب روش اساساً به نوع ذخایر نمکی که بهره‌برداری می‌شوند و نوع آب و هوا و نوع زمین و همچنین به مهارت و کارایی تکنولوژی که در دسترس تولید کنندگان قرار می‌گیرد بستگی دارد. در این مقاله، روشهای استحصال و بازیابی کانسارهای نمک به صورت کامل بررسی  و مطالعه می شوند.

1-  مقدمه

استخراج نمک درجهان اولین بار در  سال 3000 قبل از میلاد در چین انجام گرفت. کانسارهای واقعی نمک با روش زیر زمینی، اتاق و پایه و حفاری و انفجار صورت گرفته و سنگ نمک قبل از آمدن به سطح خرد می شود. استخراج به روش انحلالی با یک چاه منفرد و دایره هایی برای تزریق و یا دو چاه متصل به هم که یک حفره بزرگ زیر زمین ایجاد می‌شود (روش شکست هیدرولیک)، انجام می‌گیرد. برای استخراج نمک به روش خلاء آب های شور در یک سری تبخیر کننده های قائم متصل به هم توسط پمپ مکش و به نمک تبدیل می‌شود.شورابه های  دریایی در حوضچه های ساحلی با نور خورشید و به طور متناوب نمک متبلور شده، برداشت می‌شود. اکثر معادن نمک سنگی ایران رو باز بوده و روش استخراج به صورت روباز-پیکانی می باشد(open-pit mining) تنها 3 معدن نمک سنگی در ایران وجود دارد که به روش زیرزمینی استخراج می‌شوند. از این سه معدن، دو معدن در استان سمنان و یک معدن در خراسان می‌باشند. روش استخراج این سه معدن روش اتاق پایه می باشد(Room and pillar) می باش(1).

2-روش های استحصال

سه روش برای بازیابی نمک وجود دارد که دو روش آن همان روشهای متداول معدنکاری است. روش سوم به تبخیر به روش تبخیر بوده و با استفاده از انرژی خورشید است که می‌تواند نمک را از طبیعت و آب نمک های ساخته شده به دست بشر جدا کند. انتخاب روش اساساً به نوع ذخایر نمکی که بهره‌برداری می‌شوند و نوع آب و هوا و نوع زمین و همچنین به مهارت و کارایی تکنولوژی که  در دسترس تولیدکنندگان قرار دارد بستگی دارد. برای مثال در غرب آفریقا در ذخایر Capcross اساساً از روش تبخیر با استفاده از انرژی خورشیدی استفاده می‌شود. اما سنگ نمک هم به روش حفر چاه قائم و هم  به روش انحلال بهره‌برداری می‌شود .

3-  معدن کاری چاه  قائم

به دست آوردن نمک به روش چاه قائم معمولاً به وسیله روش اتاق و پایه انجام می‌گیرد. در مقابل پایه‌هایی از نمک برای محافظت از سقف در طول مدت استخراج به جا گذاشته می شود. این تکنیک در به دست آوردن کانی ها و موارد دیگر چون زغال سنگ استفاده می شود. طور مثال مقدار استخراج ۶۵ تا ۷۵ درصد است و به میزان ذخایر سنگ بستگی دارد. همچنین نوع ذخایر سنگ نمک در انتخاب نوع و روش تعیین کننده است. گنبدهای نمک در راس بسیار ضخیم هستند، اما بستر سنگ نمک بسیار صاف و نازک است و به صورت افقی تا مسافتهای وسیعی ادامه دارد. نمک پس از استخراج، معمولاً خرد و شکننده و متورم می شود. سه نوع سنگ نمک به صورت طبیعی تولید می شوند، دانه هایی با قطر ۲۰ میلیمتر دانه های خرد شده با 30 تا 10 سوراخ، دانه های خالص خرد شده دارای ۱۰ سوراخ و کمتر، سایز این نوع زمانی اهمیت دارد که سنگ نمک در مصارف جهت آب کردن یخ زمستان در جاده ها کاربرد دارد (۲).

4- معدن کاری نمک به روش انحلال

معدنکاری به این روش بسیار قدیمی است. قدمت بعضی از نمونه های ثبت شده اولیه آن در چین به ۲۵۰ سال قبل از میلاد مسیح می‌رسد. امروز گودالهایی برای یافت سنگ نمک حفاری می شوند، بعد از آن آب تحت فشار به پایین پمپاژ می‌شود، تا به نمک رسیده و آن را حل کنند و بعد به صورت آب نمک به سطح گودال بالا کشیده می‌شود. بنابراین نمک می تواند از آب نمک ساخته دست بشر به همین شیوه به دست آید. یکی از مزایای این روش این است که نمک مستقیماً هدف استخراج قرار می‌گیرد و احتمال نشست آن کم می‌شود. برای جلوگیری از فرو ریختن سقف، هوا باید به سمت پایین پمپاژ شود که هوا در بالای گودال جمع شود و جدا شدن نمک از این محل کمتر شود و همچنین از باقی ماندن آن در گودال جلوگیری گردد. از روش Hydrafrac در آمریکا در محل هایی که بیشتر نمک نازک لایه دارد، استفاده می شود. Hydrafrac از چاه های بهم پیوسته که از کانسار هیدرولیکی بسترهای نمک ایجاد می شوند، استفاده می کند. این روش معمول و متداول است اما گاهی اوقات احتمال نشست نیز وجود دارد. بعد از اینکه نمک به روش حفاری انحلال از گودال خارج شد، درون گودال محل خوبی برای جا دادن ذخایر گاز و نفت و مواد غیر عالی و زباله های رادیواکتیو می باشد. بنابراین نمک هم از آب نمک در حوزه های نمکی و هم فرآیندی که در فضاهای تهی انجام می‌شود، به دست می‌آید(3). فرایند نمک به شیوه Open pan که Granier process نیز نامیده می شود، در مناطق شیب دار انجام می‌شود. گودال های بزرگ با آب نمک پر می‌شوند و سپس توسط گرمای لایه‌های زیرین خود به جوش می آیند. در سطح آب نمک، نمک کریستالی می شود و سپس توسط چنگک جمع آوری می شود. این نوع نمک حالت برفکی دارد که معمولا برای مصارف در فرآیند پنیر سازی، کره و روغن و در طبخ ترجیح داده می‌شود. همچنین موجب تغییر نوع تولید نمک به وسیله تغییر رویه گرمایی و اندازه و شکل گودال انجام می‌شود. تغییر تولید نمک به وسیله تغییر رویه گرماییو اندازه شکل گودال انجام می شود. همین موجب تولید کریستالهای نمک با اندازه و شکل و درجه خلوص متفاوت می گردد. یک نمونه  از این فرایندها Alberger است که کریستال های مکعبی شکل با خاصیت کمتری از برفک، از گودال های مدور کم عمق به وجود می‌آورند که این امر به وسیله خصوصیات مختلف مجرای تبدیلی و سیکل گرمایی مختلف انجام می‌گیرد. فرآیند Open Pan به هر حال به خاطر وجود سیکل گرمایی گران قیمت از استقبال کمتری در بسیاری از مناطق برخوردار است. بعضی تولیدکنندگان نمک روش Vacuum Salt را به روش Open-Pan  ترجیح می دهند. به علاوه فرآیند Open-Pan در مناطق بسیار مرطوب کاربرد ندارد و این بدان دلیل است که درصد تبخیر را تا سطح غیر قابل قبولی پایین می‌آورد. روش Vacuum Salt به وسیله جوشاندن آب نمک در یک مجرا انجام می‌شود. ابتدا برفک تحت یک عمل خالص سازی با تبخیر قرار می‌گیرد و باعث می‌شود تا نمک های منیزیم و کلسیم به وسیله پالایش و تصفیه و ته نشین شدن از هم جدا شوند. آب نمک از یک مجرای تبخیری وکیوم شده گذرانده می شود. نقطه جوش آب نمک از آب معمولی بالاتر است که می‌تواند خاصیت گرما را افزایش دهد(4). نمونه ای از تجهیزات مربوط در شکل 1 نشان داده شده است.با ریختن آب نمک به داخل وکیوم، نقطه جوش مایع داخل آن کم می‌شود، بنابراین این امر موجب کاهش بهای تولید می گردد. این قیمت‌ها بعدها توسط  مصرف گرمای تولید شده در طول فرآیند کم میشود. گرمای ایجاد شده در اولین اجرا که معمولاً Efect نامیده می شود برای تولید گرما در دومین و به همین ترتیب در بقیه مجراها استفاده می‌شود. Vacuum همچنین به صورت دستاوردی تصاعدی در بین مجراهای متوالی زیادمی شود. همین امر موجب کاهش گرمای مورد نیاز برای جوشاندن می‌شود و باقی می‌ماند آبگیری می‌شود و نمک تولید شده اساساً به شکل مکعب است که این مکعب ها دارای سوراخ هایی به تعداد 20 تا 70 هستند. اگر غلیظ کننده از نوع Oslo استفاده شود این کریستال ها می توانند به صورت کروی شکل باشند و یا اگر فروسیانید سدیم استفاده گردد، این کریستال ها به صورت دندریت هستند (3).

618

 ۵

618