هندسة الخامات\ العوامل المؤثرة في التعدين:

العوامل المؤثرة في التعدين:
تتأثر حرفة التعدين بمجموعة من العوامل المرتبطة يرتبط بعضها بالمعدن ذاته وبعضها بالموقع وطرق النقل والبعض الآخر بالتقدم التقني وذلك على النحو التالي:
1- خصائص المعدن في الطبيعة:
أ- سمك طبقات المعدن أو رواسبه ذلك لأن زيادة سمك هذه الطبقات يجعل التعدين اقتصاديا ويشجع على الحفر لأعماق بعيدة.
ب- قرب الخامات المعدنية من سطح الأرض ويؤدي ذلك إلى سهولة التعدين بالحفر المفتوحة مما يقلل من التكاليف بعكس الحال إذا بعدت الخامات عن السطح مما يدعو للحفر إلى أعماق كبيرة تزيد التكاليف وتجعل المنجم بأكمله تحت سطح الأرض.
ج- نسبة المعدن في الخام: من المعروف أن نسبة الركاز المعدني تختلف من معدن لآخر فهي مرتفعة في بعض المعادن مثل الحديد ومنخفضة في البعض الآخر مثل الذهب، ولكل معدن نسبة معينة إذا قلت نسبة الركاز في الخام عنها أصبح استغلاله غير اقتصادي. فإذا قلت نسبة معدن الحديد الخام عن 50% ومعدن النحاس عن 2% زادت نفقات التعدين وقلت الأرباح بدرجة قد تؤدي إلى توقف الإنتاج.
د- نسبة الشوائب في الخام: ذلك أن الخامات المعدنية توجد مختلطة بشوائب مختلفة لا بد من استبعادها عند استخلاص المعدن من الخام وبطبيعة الحال فإنه كلما تزايدت نسبة هذه الشوائب كلما كانت تنقية الركاز المعدني منها أكثر تكلفة ومن أهم الأمثلة وجود السليكا والكبريت والفوسفور في خام الحديد، بل إن كثرة الشوائب قد تحول دون استغلال المعدن مثل وجود نسبة كبيرة من الشوائب ممثلة في السليكا والكالسيوم والبوتاسيوم في خامات الألومينا "أوكسيد الألمنيوم" بالولايات المتحدة، وتعذر استغلالها رغم الحاجة إليها حيث تستورد من الخارج.
2- الموقع الجغرافي:
سبق القول بأن الموقع الجغرافي من أبرز المقومات الجغرافية المؤثرة في الإنتاج الاقتصادي. ويعد التعدين من الحرف الهامة التي يؤثر فيها الموقع حيث يحدد إمكان الوصول إلى منطقة التعدين ونقل الخامات إلى مناطق الاستخدام ويرتبط بذلك العامل طرق النقل التي تعد أساسا للتعدين حيث تمد إلى مناطق التعدين إذا لم تكن متوفرة بها ويؤدي ذلك إلى زيادة تكاليف النقل. ولعل في كثير من خطوط النقل في أفريقيا ما يدل على ذلك حيث تمتد متعامدة على الساحل لتربط مناطق التعدين بمواني التصدير.
3- التطور التقني:
يؤثر التقدم التقني تأثيرا كبيرا في عملية التعدين في مراحلها المختلفة سواء في البحث عن المعادن أو عملية التعدين ذاتها أو عمليات تجهيز الخامات ونقلها، ولا ريب في أن التقدم التقني أدى إلى زيادة كبيرة في الإنتاج المعدني في العصر الحديث، وقد قطعت الدول الصناعية المتقدمة شوطا كبيرا في استغلال معادنها في الوقت الذي ما زالت فيه كثير من الدول النامية بعيدة عن استغلال ثرواتها المعدنية كذلك فإن كثيرا من معادن الدول الأخيرة تستغله حاليا شركات ورءوس أموال أجنبية على قدر كبير من التطور التقني.
وبالإضافة إلى هذه العوامل الرئيسية هناك مقومات أخرى تؤثر في الإنتاج المعدني أبرزها توفر رءوس الأموال وتفاوت الأموال وتفاوت الطلب على المعادن ثم السياسات الحكومية المتبعة في استغلال المعادن ومدى الاعتماد على الشركات الأجنبية في هذا الصدد.

أقاليم التعدين في العالم:
إذا نظرنا إلى توزيع موارد الثروة المعدنية على خريطة العالم نلاحظ أنها واسعة الانتشار ولكنها لا تتوزع بعدالة في الأقاليم المختلفة وليس هناك إقليم واحد يحظى بكل أنواع المعادن حتى ولو بكميات قليلة، وقد سبق القول بأن هناك علاقة مباشرة بين أنماط الحرف الزراعية والرعوية والغابية وصيد الأسماك وبين المناخ السائد، ففي كل هذه الحرف يتعامل الإنسان مع نباتات أو حيوانات يتأثر توزيعها بنظم الحرارة وسقوط الأمطار. أما بالنسبة للثروة المعدنية فيختلف الأمر اختلافا جذريا؛ ذلك لأن المناخ يؤثر فقط في ظروف التعدين وفي بعض الموارد المعدنية مثل نترات الصحراء الشيلية التي تتطلب مناخا جافا تماما لقابليتها للذوبان أما توزيع المعادن الحالية فلا يعكس الظروف المناخية الحديثة ولكن يرتبط بظروف الأرض في الأزمنة الجيولوجية السحيقة، ولذلك فإن التاريخ الجيولوجي لمنطقة ما هو مقدمة ضرورية لمعرفة أنواع موارد الثروة المعدنية التي يحتمل وجودها بها. ففي المناطق ذات الصخور الرسوبية مثلا يحتمل العثور على موارد الوقود وبعض الموارد الأخرى مثل الفوسفات والبوتاس والكبريت والجبس والصلصال والملح وفي بعض الأماكن توجد معادن فلزية في مثل هذه الصخور مثل خام الليمونيت والذهب والبلاتين الذي يوجد في الرواسب النهرية وتوجد معظم المعادن الفلزية في الصخور النارية والمتحولة "وهذه الصخور لا يوجد بها موارد وقود معدنية على الإطلاق" ويساعد على عملية التعدين تعرض المناطق الحاوية للمعادن لعوامل الالتواء والانكسار والتعرية؛ وذلك لأن ذلك يساعد على سهولة كشفها واستخراجها. ولذا تعد حرفة التعدين من الحرف الهامة في كثير من السلاسل الجبلية في العالم.
وبالرغم من أن التعدين حرفة واسعة الانتشار فإن هناك مناطق تعدينية قليلة في مساحات واسعة من العالم هي شمال أمريكا الشمالية وشمال أوراسيا وهضاب آسيا الوسطى وأواسط صحراء استراليا والصحراء الكبرى وحوض الكونغو ووسط أمريكا الجنوبية جنوب مرتفعات جيانا حتى بتاجونيا، وربما لم يكتشف الكثير من موارد الثروة المعدنية بهذه المناطق وتعد بذلك موارد كامنة يعتمد عليها تطوير هذه المناطق واستغلالها، وقد اكتشفت رواسب معدنية كبيرة في العقدين الأخيرين في بعض هذه المناطق وبدأ استغلالها بالفعل مثل البترول وخام الحديد والمنجنيز واليورانيوم إلا أن بعد هذه المناطق ونقص الأيدي العاملة بها وعدم توفر وسائل النقل الحديثة تعد من المشكلات الجوهرية التي تؤخر استغلال مواردها المعدنية. وعلى أساس تنوع المنتجات التعدينية وعدد أقاليم التعدين وكمية الإنتاج بها، فإنه يمكن تحديد ثلاث مناطق رئيسية للتعدين في العالم وهي:
1- إقليم أمريكا الشمالية:
ويمتد من وسط ألاسكا وشمال وسط كندا حتى جنوب المكسيك. وتسهم السهول الوسطى الممتدة من خليج المكسيك حتى الدرع اللورنسي بأكثر من نصف قيمة المعادن التي تستخرج في الولايات المتحدة وحوالي ربع المعادن المستخرجة من كندا. وأهم موارد الثروة المعدنية بها البترول والغاز الطبيعي والفحم والكبريت والبوتاس والملح والرمل والحصى وفي أماكن قليلة الرصاص والزنك والذهب، أما هضاب الأبلاش وأوديتها فتسهم بنحو خمس قيمة إنتاج المعادن وأهم منتجاتها الفحم والقوى الكهرومائية والأحجار لكل الأغراض والصلصال والرمال والحصى والملح والجبس وفي أماكن قليلة البترول وخام الحديد وصخور الفوسفات.
أما الهضاب والأحواض الغربية في هذا الإقليم التعديني الكبير فتسهم بحوالي ربع إنتاج الثروة المعدنية وخاصة البترول والغاز الطبيعي والقوى الكهرومائية والنحاس والموليبدنم والذهب والفضة والرصاص والزنك واليورانيوم، وفي بعض الأماكن خام الحديد والفوسفات والبوتاس.
ويوجد في الأجزاء الجنوبية من الدرع اللورنسي بعض مناطق تعدين الحديد الهامة ومحطات توليد الكهرباء من المياه وتلعب دورا هاما في إنتاج النيكل والنحاس واليورانيوم والذهب والفضة والرصاص والبلاتين وغير ذلك من المعادن.
ويزداد التعدين كثافة في هضاب وأحواض وجبال المكسيك وهي تنتج الفحم وخام الحديد بل والذهب والفضة والرصاص والزنك والنحاس والزئبق وغيرها، ويوجد الكثير من حقول البترول في إقليم السهل الساحلي لخليج المكسيك والتي تنتج معظم الاحتياجات المحلية للولايات المتحدة.
وبالإضافة إلى الاحتياجات وإلى توفر موارد الثروة المعدنية في الأقاليم السابقة بكميات وفيرة فإنها تتمتع بمميزات هامة أبرزها توفر الأيدي العاملة وإمكانيات النقل الحديثة ورأس المال والأسواق التي تتزايد مطالبها الاستهلاكية.
2- الإقليم الأوراسي:
ويمتد هذا الإقليم التعديني الرئيسي من غرب المملكة المتحدة وشبه جزيرة أيبيريا حتى شرق وسط سيبيريا. ويعد غرب أوروبا من المناطق الهامة في هذا الإقليم في إنتاج الفحم وخام الحديد والقوى الكهرومائية والصلصال والرمال والحصى والأحجار للأغراض المختلفة والبوكسيت والملح والبوتاس، ويعتمد هذا الإقليم على الموارد المستوردة من النحاس والرصاص والزنك والقصدير وتقريبا كل السبائك الحديدية، وتتوفر في غرب أوروبا عدة مقومات للتعدين مثل توفر الخامات المعدنية ووسائل النقل الجيدة من سكك حديدية وطرق سيارات وطرق مائية داخلية وخطوط طيران وتوفر رءوس الأموال والأيدي العاملة والأسواق المحلية والإقليمية.
ويمثل الاتحاد السوفيتي وتوابعه الجناح الشرقي من هذا الإقليم التعديني العالمي، وينتج كل المعادن السابق ذكرها في غرب أوروبا بالإضافة إلى البترول والغاز الطبيعي والمنجنيز واليورانيوم وكميات متنوعة من السبائك والمعادن الأخرى، ويعد الاتحاد السوفيتي أقل اعتمادا على الموارد الخارجية بالمقارنة بغرب أوروبا أو حتى بالولايات المتحدة، وتبذل الحكومة المركزية جهدا كبيرا في تزايد الإنتاج المعدني زيادة كبيرة.
3- إقليم جنوب شرق آسيا:
يعد هذا الإقليم ثالث الأقاليم التعدينية الرئيسية في العالم، ويشمل الهند والصين واليابان والملايو والجزر المجاورة، ويعد الانتاج من بعض مصادر الثروة المعدنية مثل الملح والرمال والصلصال ضخما في هذا الإقليم وذلك حتى يمكن سد حاجات السكان الكثيري العدد به، وفي الأقطار الثلاثة الأولى، يعد الفحم وخام الحديد ومجموعة من السبائك على قدر كبير من الأهمية للاستهلاك المحلي، وتعد الملايو وإندونيسيا أولى دول العالم في إنتاج القصدير للتصدير وكذلك تنتج الهند المنجنيز وتصدر كمية كبيرة منه وتصدر إندونيسيا البترول والملايو والفلبين تصدران الحديد الخام إلى اليابان والفلبين تصدر الكروم والصين تصدر التنجستين.
وبالإضافة إلى هذه الأقاليم الرئيسية السابقة، هناك بعض الأقاليم الأقل أهمية والتي تمارس التعدين، مثل استراليا وغرب أمريكا الجنوبية من شرق فنزويلا حتى مضيق ماجلان والمرتفعات الرازيلية وجنوب غرب آسيا وهضاب جنوب أفريقيا وشمال أفريقيا وغرب أفريقيا، وينتج كل من هذه الأقاليم كميات ضخمة من المواد الأرضية كالصخور والأحجار لسد الاحتياجات المحلية.
وبالإضافة إلى تغطية الاستهلاك المحلي من بعض عناصر الثروة المعدنية مثل الفحم وخام الحديد وغير ذلك فإن استراليا تصدر الرصاص والزنك بكميات كبيرة، وتنتج كل أقطار غرب أمريكا الجنوبية القوى الكهرومائية، وكميات قليلة من الفحم والبترول الذي ينتج في فنزويلا وكولومبيا وبيرو.
لقد أصبحت فنزويلا وشيلي وبيرو من أهم دول أمريكا الجنوبية في التعدين؛ وذلك بفضل الشركات ورءوس الأموال الأجنبية وقد أصبحت هذه الدول مصدرة لخام الحديد وتعد شيلي مصدرا رئيسيا للنحاس والنترات واليود وتصدر بيرو النحاس والفاناديوم والأنتيمون وغير ذلك من المعادن وتصدر بوليفيا القصدير والأنتيمون والتنجستين.
التعدين البحري
دفع الارتفاع القياسي في أسعار المعادن شركتين الى العمل على التنقيب في البحر عن النحاس والذهب لكن التكاليف والتحديات البيئية قد تغرق هذه الخطط. ولم تتمكن شركات التعدين الكبرى من مواكبة الطلب المتزايد على المعادن من اسيا لذلك تراهن شركتان صغيرتان هما نوتيلوس مينيرالز ونيبتون مينيرالز على التعدين البحري لسد هذه الفجوة. وطورت غواصات خاصة تستخدمها شركة دي بيرز العملاقة للتعدين خارج ناميبيا في تعدين الالماس. وفي حين يجري استخراج النفط من آبار بحرية منذ عقود الا أن التعدين البحري مازال في مراحله الاولية. وساعد ارتفاع أسعار النحاس الى مثليها في أقل من عام واقتراب أسعار الذهب من مستوياتها القياسية على تطوير التعدين البحري بسرعة. وقال ديفيد هيدون رئيس نوتيلوس مينيرالز "لا يدرك الكثيرون ان من المحتمل ان يوجد نحو 200 الف طن من النحاس ستصل الى السوق في الاعوام الثلاثة والنصف المقبلة." وتملك شركة باريك أكبر شركة لتعدين الذهب في العالم حصة 9,5 بالمئة في نوتيلوس مينيرالز التي تنقب قبالة شاطيء بابوا غينيا الجديدة. واضاف هيدون نتطلع لانتاج ما بين 300 الف و500 الف أوقية من الذهب وما بين مئة الف و200 الف طن من النحاس." وأضاف أن هناك أيضا أنواعا جيدة جدا من الفضة والزنك في المنجم. ومن أهم عوامل الجذب ارتفاع درجات التركيز في الترسيبات. وتابع هيدون "هناك احتمال ان نجد درجات لم نشهدها منذ زمن بعيد. فأظهرت عينات استخرجت في 2005 وجود النحاس بنسبة 12.5 بالمئة في الطن والذهب بنسبة 15 جرام في الطن." ويقول ماجنوس اريكسون مدير شركة الاستشارات رو ماتيريالز جروب ان الدرجة الشائعة من النحاس هي التي تبلغ نسبته تركيزها من واحد الى اثنين بالمئة في الطن. وأضاف انه بالنسبة للذهب فان التركيز من واحد الى ثلاثة جرامات يعتبر مرتفعا للغاية وتحت السطح يمكن الوصول الى مستوى خمسة جرامات. وباستخدام معدات متنقلة يمكن التعدين من ترسيبات صغيرة الحجم في حين ان اساليب التعدين التقليدية تتطلب حجما كبيرا للمنجم ليكون مجديا اقتصاديا. وقال هيدون "يمكنني التعدين في مكان ثم رفع الانابيب ونقل السفينة مسافة 220 ميل." وتقوم شركة نبتون مينيرالز بأنشطة استكشافية مماثلة في مياه نيوزيلندا. وقال ني الوتي أودانتون نائب أمين عام السلطة الدولية لقاع البحر التي تشرف على جميع أنشطة التعدين خارج المياه الاقليمية للدول انه يتوقع تكاليف مرتفعة. وأضاف "تكلفة التشغيل هي المشكلة الاكبر. تستخرج المعدن من الماء ثم تنقله الى الشاطيء والى مصانع التنقية... كل هذه التكاليف يجب ان تظل أقل من العائد المتوقع من هذه المعادن." وفي السبعينات تم استخراج المنجنيز من قاع البحر لكن اتضح ان ذلك مكلف للغاية. ومن ناحية أخرى انتجت عمليات دي بيرز في مياه ناميبيا لاستخراج الالماس ما يزيد قليلا عن 900 ألف قيراط العام الماضي. لكن تعدين الالماس البحري لا يتم على عمق كبير (من 120 الى 130 مترا) مقارنة مع عمليات نوتيلوس التي تتم على عمق ما بين 1600 و1800 متر. وتنقب نبتون على أعماق تتراوح من 120 الى 1800 متر. وقال جان دويت مسؤول مبيعات معدات التعدين تحت الماء في شركة أي.سي.اتش هولند ميرويد "نحن نتطلع لذلك لكن حتى الان لم نواجه كثيرا بحقيقة انه لو كان هناك ترسيبات في العالم ارخص في استخراجها فاننا لا نتجع الى عمق 1500 متر." وبدأ استخراج النفط والغاز من حقول بحرية في منتصف الاربعينات واليوم يستخرج ثلث النفط العالمي من حقول بحرية