ضایعات سنگ های طبیعی

ایران همچون ترکیه، پاکستان و برخی کشورهای اروپایی حاشیه آلپ، جایگاه ویژه ای در تولید سنگ های طبیعی دارد. تنوع این سنگ ها در کشورمان به بیش از دویست نوع می رسد که رقم قابل توجهی است. اما آیا تمام این ذخایر بدون هدر رفت مورد بهره برداری قرار می گیرد؟ سهم ضایعات سنگ های طبیعی چقدر است؟
متاسفانه بنا به دلایل محتلف، حجم زیادی از این منابع به صورت ضایعات پودری یا قطعات ریز و درشت در طبیعت و بستر رودخانه ها رها می شود. دراین میان بیشترین سهم ضایعات سنگ کشور، متعلق به است. علت آن نیز فاصله زیاد روش های استخراج معادن، از استاندرهای جهانی است. اینکه ضریب کوپ دهی معادن این سنگ چیزی در حدود 40 درصد باشد، واقعا تاسف بار است!
اما در معادن سنگ نرم (همچون ) اوضاع کمی بهتر است. در واقع به کارگیری روش های مکانیزه، ضریب کوپ دهی را تا حدود 80 درصد افزایش داده است که موجب کاهش مقدار ضایعات شده است.

ضایعات سنگ های طبیعی علاوه بر انسان، گریبان گیر طبیعت هم شده است…

پژوهش های حاصل در خصوص ضایعات سنگی، آمار قابل تاملی به دست آورده است که موجب تاسف برای محیط زیست و حسرت برای صنعت سنگ شده است.
آلودگی آب های زیر زمینی، آلودگی هوا براثر گرد و غبار حاصل از فعالیت سنگبری ها ، لطمه به خاک های حاصلخیز کشاورزی…از جمله مشکلات زیست محیطی حاصل از این ضایعات هستند.
همانطور که گفته شد، آلودگی هوا بر اثر پخش شدن گردو غبار حین تراش سنگ، برای انسان بسیار مضر است. چرا که این غبارها، حاوی سیلیس، دومین ماده معدنی رایج در سطح زمین می باشد که موجب بیماری ریوی ( بیماری سیلیکوزیس) در افراد درمعرض این آلودگی ها می شود. بیماری سیلیکوزیس بسته به اندازه و ابعاد ذرات، مدت زمانی که فرد درمعرض آن قرار می گیرد، تراکم ذرات موجود درهوا وحساسیت های فردی؛ می تواند در سه طیف مزمن ، تسریع شده و حاد در افراد بروز کند.

علاوه بر این غبارهای معلق، دوغابی از آب و پودر سنگ ایجاد می شود که پسماند سنگبری ها به حساب می آید و در طبیعت ریخته می شود که به محیط زیست آسیب می رساند!
در اثر پخش شدن پودر سنگ های حاصل از فعالیت کارخانجات سنگبری، در بافت خاک، موجب قلیایی شدن خاک می شود که بر روند رشد گیاهان وحاصلخیزی زمین های کشاورزی اثرات سویی برجای می گذارد.

علاوه بر این ها، در بستر برخی از رودخانه ها ، کنار جاده ها و… شاهد دپوی این لجن ها بوده ایم که از منظر بصری، جلوه ی بسیار زشتی به این مناطق تحمیل کرده است.
این معضلات ناشی از بهره وری نادرست از ذخایر سنگی، از مرحله استخراج تا تولید است. بنابراین باید اقداماتی درخصوص پیش گیری از عملکرد غیر اصولی چه در معادن و چه در کارخانه ها صورت گیرد. درصورت سهل انگاری در این باره، نگرانی ناشی از این ضایعات سنگی هم پابرجا خواهد ماند و بعدها به چالشی جدی تر تبدیل خواهد شد.

با این تفاسیر، علاوه بر خسارات جبران ناپذیری که به محیط زیست وارد می گردد، سالانه شاهد از دست رفتن بخش عظیمی از سرمایه ملی به صورت ضایعات هستیم. این درحالی است که می توان از آن به چشم فرصت نگریست و با استفاده بهینه از این ظرفیت ها، زمینه اشتغالزایی، افزایش درآمد و ثروت را برای کشور فراهم آورد.

از تولید ضایعات سنگ های ساختمانی تا بهره گیری از آن ها !

باتوجه به ویژگی اغلب سنگ ها، از ریزدانه آن ها می توان به عنوان فیلر استفاده کرد. پودر حاصل از لجن سنگ به عنوان مواد خام ( یا مواد تقویت کننده) در موارد مختلفی همچون: افزودنی های سیمان، تولید آجر، سرامیک و مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در تولید پلیمر مصالح کامپوزیتی می توان از پودر ضایعات سنگ بهره برد.

البته منظور از ضایعات سنگ پرطاووسی تنها پودر و ریزدانه ها نیست. بلکه ریزه بارها و قطعات ریز و درشت حاصل از برش سنگ را نیز شامل می شود. این نمونه با فرآوری در کارگاه های آنتیک سازی تبدیل به سنگ های دکوراتیو ی چون سنگ آنتیک و گیوتین می شوند. یا به صورت کاملا هنرمندانه ای از ریزه بار سنگ ها می توان در سنگفرش یا دیوار ها استفاده نمود. با این کار علاوه بر استفاده از خرده سنگ های به ظاهر بی مصرف، علاوه بر صرفه جویی در منابع، زمینه اشتغال زایی فراهم می گردد. از طرفی برای مصرف کننده نیز مقرون به صرفه است. چرا که باصرف هزینه ای کمتر، صاحب نمای زیبایی از سنگ های طبیعی در ساختمان خود شده اند.

از دیگر مصارف باطل های سنگی می توان به تولید ماسه های سیلیسی اشاره کرد. در واقع با انجام فرآوری هایی چون حذف ناخالصی هایی آهن از باطله های کوارتز، به این ماده با ارزش می توان دست یافت.

فواید بازیافت پسماند و استفاده از ضایعات سنگی

• کاهش صدمات زیست محیطی و هزینه های وارده
• اشتغالزایی و افزایش درآمد
• کسب ثروت و کاهش هزینه های دفع پسماند و…
• حفظ منابع طبیعی از طریق استفاده موثر و پیشگیری از هدرفت آن

راهکارهای موثر در خصوص به حداقل رساندن ضایعات سنگ های طبیعی

• برگزاری دوره های آموزشی تخصصی درخصوص کاهش ضایعات سنگ های طبیعی
• همکاری سازمان محیط زیست در زمینه مباحث آموزشی
• تخصیص اعتبارات وبودجه کافی،جهت آموزش و اقدامات لازم الاجرا
• جلوگیری از خام فروشی و اعطای تسهیلات به کارخانه داران جهت تامین تجهیزات مدرن و مطابق استاندارهای جهانی
• اجرای مصوبه ایجاد پژوهشکده سنگ در استان های فعال در این حوزه

برخی از کاربردهای عبارتند از :

تولید پودر سنگ

در حدود 40 درصد ( 86 هزار مترمكعب در سال) از باطله توليد شده در استخراج روباز به صورت قطعات سنگي هستند كه در محل پيت های قديمي، يا در بستر راه ها و رودخانه ها و يا در مراتع و زمين های كشاورزي دپو مي شوند كه سبب ايجاد آلودگي های زيست محيطي در وسعت زياد مي شوند. اين مواد را مي توان به عنوان ماده اوليه برای توليد پودر سنگ مورد استفاده قرار داد. مراحل انجام فرآيند به صورت زير است:
• انتقال ضايعات سنگي توسط فيدر يا كاميون به سرند
• دانه بندی با سرند
•سنگ شكني
• سرند كردن
• آسيا كردن
• سرند كردن مجدد
• بسته بندی

توليد سنگ مصنوعي

همانگونه كه گفته شد توليد سنگ شكسته و دانه بندی شده با توليد ذرات ريز مانند اسليت و همچنين ذرات گردوغبار در سنگ شكن ها همراه است. اسليت موادی با اندازه ذرات بين 60-2 ميكرون هستند . در كشور يونان بيش از 300 معدن كوچك و متوسط ساليانه حدود 60 ميليون تن سنگ آهك دانه بندی شده توليد مي كنند. فرآوري اين مقدار سنگ توليد شده سبب توليد 6 ميليون تن مواد دانه ريز سنگ آهك در سال مي شود. مهمترين مصارف مواد معلق سنگ آهك عبارتند از: كشاورزي، در پلاستیک سازی و كاغذسازی به عنوان پركننده، در صنايع آهن و فولاد به عنوان كمك ذوب، براي سولفور زدايي گازها و همچنين خنثي سازی فاضلاب ها. براي آنكه بتوان اين مواد ريز و معلق را به محصولي قابل مصرف در صنايع مختلف تبديل كرد بايستي عملياتی مانند خشك كردن، سرند كردن، بسته بندی و . . . بر روي آن انجام شود. يكي از موارد كاربرد جديد براي ضايعات سنگي ساخت سنگ مصنوعي است. قسمت های مختلف يك كارخانه توليد سنگ مصنوعي و مراحل مختلف توليد سنگ مصنوعي به صورت زير است:

• شكل تهيه مواد اوليه و مخلوط كردن آنها با نسبت مناسب
• وارد شدن خوراك با فرمولاسيون مورد نظر به كارخانه
• استفاده از فشار خلا برای فشرده شدن مخلوط مواد اوليه و رزين و تهيه بلوك های اوليه
• شكل برش دادن بلوكهاي اوليه به بلوكهاي نازك تر
• سمباده زدن و صيقل كاری و پوليش براي ايجاد سطح صاف و براق در سنگ
• نقش شكل زدن براي ايجاد طرح و رنگ در روي سنگ
• برش دقيق بلوك ها براي تعيين دقيق ابعاد مورد نظر و تهيه محصول نهايي

 توليد مصنوعات سنگی

سنگ هایی كه ضايعات آنها در توليد مصنوعات سنگي استفاده مي شود سنگ بسته به نوع مي توان از آنها استفاده های زيادی كرد . اگر سنگهای ضايعاتی از نوع آذرين باشند كه سخت هستند مي توان از آنها براي توليد سنگفرش استفاده نمود ولي اگر سنگها نرم باشند مانند تراورتن مي توان آنها را به پودر سنگ تبديل نمود يا از آنها براي تهيه سنگ های آنتيك كه در نماها استفاده مي شود بهره برد. معادن سنگ گرانيت 25 درصد معادن سنگ را تشكيل مي دهند. در ايران بيشترين ضايعات سنگ مربوط به سنگ گرانيت است ضريب كوپدهي در معادن سنگ گرانيت حدود 40 درصد است. علت اين امر روش استخراج معادن گرانيت در كشور است كه فاصله ز يادي با استانداردهاي جهاني دارد . در معادن سنگ نرم از جمله تراورتن با توجه به استفاده از روشهاي مكانيزه، مقدار ضايعات كمتر مي باشد و ضريب كوپدهي حدود 80 درصد است . در گذشته ضايعات سنگ تراو رتن در معادن دپو مي شدند ولي هم اكنون با افزايش قيمت سنگ ، فرآوری اين ضايعات از نظر اقتصادی توجيه پذير شده است.
ضايعات سنگهای تراورتن به علت مقاومت قابل قبول، سختي كم و قابليت ساب و برش، شكل پذيري، وجود تخلخل جهت چسبيدن كامل به ملات براي ساخت مصنوعات سنگي مناسب مي باشند ضمن اينكه زيبايي ظاهر، بلوري بودن، سهولت دسترسي، تنوع رنگها، ارزاني نسبت به ساير سنگها و عدم امكان آلتره شدن ذخاير آن از مزاياي ديگر سنگ های تراورتن است.

شرايط استفاده از ضايعات سنگهاي تراورتن در توليد مصنوعات سنگی

•  قطعات سنگ بايستي از نظر وضعيت ميكروتكتونيكي و وجود درزه و شكافها ارزيابي شوند .
•  قطعات سنگ مورد نظر بايستي قابليت برش و سايش و مقاومت در جهات مختلف با در نظر گرفتن تجربه كارگر سنگبر را داشته باشند
•  مشاوره با استاد كار سنگ
• بررسي سطح صيقلي سنگ از نظر زيبايي و قيمت گذاري و بازاريابي شرايط فني برش
• جهت بررسي (Typical) در چند نمونه بارز (X-Ray) انجام آناليز كاني شناسي به روش اشعه مجهول حضور كانی هاي رسي و كوارتز در سنگ های آهكي
• تهيه چند مقطع نازك از نمونه های ضايعات جهت بررسي تأثير پديده آلتراسيون در سنگ
• انجام محاسبات تعيين ذخيره دپوی باطله ضايعات سنگ
•  ارائه طرح هاي بهره برداري و بررسي فني و اقتصادی
•  بحث بر روي بهره برداري ضايعات سنگهايي كه در برابر قليايي ها مقاومند مانند آهك متراكم، دولوميت، مرمر ، منيزيت و ماسه سنگهای آهكي
• ضايعات سنگ هايي كه در برابر قليايي ها مقاومند مانند آهك متراكم ، دولوميت ، مرمر، منيزيت و ماسه سنگ های آهكي براي توليد مصنوعات سنگي مناسب هستند.

 تأثير تنوع رنگ هاي سنگ در توليد مصنوعات سنگي

• سنگ های آهكي درشت و متبلور به دليل جلا و درخشندگي ، در صورتي كه رنگ های شفاف داشته باشند از مرغوبيت بهتری برخوردارند.
• سنگ های آهكي با بافت اوليتيك در مقطع صيقلی (سنگهاي نماي تراش و صيقل خورده ) در صورتي كه از رنگ شفاف و مناسب برخوردار باشند ممكن است زيبايي خاص داشته باشند.
• متن يكدست و يكنواخت در سنگ های آهكي ميكريتي مثل سنگ آهك هاي كرتاسه، ائوسن و اليگوسن ايران (سازند قم ، آسماري ، جهرم ) و سنگهاي آهکی سازند های مختلف ژوراسيك

سنگ های آهكي دارای پوسته درشت مثل استراها به دليل اين كه ساختمان داخلي فسيل ها در مقاطع مختلف در يك سطح صيقلي نمايش داده مي شوند ممكن است نمای جذابي داشته باشند .

مسائل كلي مربوط به توليد مصنوعات سنگی

باطله باتوجه به اينكه بازيافت ها در كنار مواد اوليه (معدن و كارخانه) صورت مي گيرد، بسياري از هزينه ها از جمله هزينه هاي حمل و نقل، حفاري و بهره برداري را شامل نمي شود. سنگ های آنتيك قيمتي كمتر از سنگ های طبيعي دارند، چرا كه برش تراورتن سهل است و ميتوان با كمتر كردن ضخامت آن، نسبت به سنگ هاي تزئيني معمول، سطح بيشتري بدست آورد. ضمن اينكه براي تهيه سنگ آنتيك از ضايعات سنگ تراورتن استفاده مي شود لذا هزينه تهيه مواد اوليه توليد سنگ آنتيك در حداقل ممكن است. تا كنون 5 واحد كانه آرايي جهت فراوری سنگهای باطله در كشور ايجاد شده كه فقط يكي از آنها در كنار تقر است و بقيه در كارگاه هاي خارج از معادن مستقر شده اند .

انواع مصنوعات ساخته شده از ضايعات سنگ

سنگ آنتيك (فانتزی)
سنگ هم آنتيك از قرار گرفتن قطعات شكسته سنگ و خرده سنگ كنار (ضايعات و باطله سنگ های تراورتن) و چسباندن آنها با ملاتهايي كه پايه رزيني دارد توليد مي شوند. ايده پديد آمدن سنگ های آنتيك از آنجا شكل گرفت كه طراحان و آرشيتكت ها به منظور هر چه زيباتر كردن فضاها اعم از فضاهای بيروني و دروني ساختمان ها و كف پوش ها و محوطه سازی هاي بيروني، نياز به سنگ هايي با فاكتورهاي ويژه اي داشتند. ضمن اينكه پيشرفت صنعت ساختمان سازی و سليقه های مختلف، سنگ هايي با طرح های متنوع، قيمت مناسب و خواص فيزيكي و مكانيكي قابل قبول را اقتضا مي كرد. سنگ تراورتن به علت متخلخل بودن قابليت رنگ پذيري دارد و مي توان ضايعات اين سنگ را رنگ آميزي كرد؛ هرچه رنگ طبيعي سنگ تراورتن روشن تر باشد، رنگ كردن سنگ به مراتب راحتتر است. خرده سنگ هاي رنگ شده را به زيبايي در كنار هم چيده و به هم چسباند و ظاهري بسيار زيبا پديد آورد. مزيت سنگ های فانتزی (آنتيك) به شرح زير است:

• تنوع و زيبائي
• قابليت اجرا بر روي كليه سطوح
• سهولت توليد آن در اشكال و اندازه هاي دلخواه
• ساختمانها امكان اجرا در كليه فضاهاي داخلي و خارجي
• داشتن جلو ههاي زيبا و دلنشين با طرح های فانتزی
• همگوني با بيشتر مصالح ساختماني از قبيل چوب، آجر و …

مراحل توليد سنگ های آنتيك

سنگ های ضايعاتي كارخانجات كه عمدتاً از جنس تراورتن است معمولاً به قيمتي ارزان خريداري شده و به كارگاه توليدات آنتيك حمل مي شوند و در آنجا قطعات تفكيك شده بر اساس ضخامت و ابعادشان در جای مناسب قرار داده مي شوند. اين سنگ ها توسط كارگراني كه استادكار و مختص اين كار در است برش داده مي شوند و به ابعاد منظم تبديل مي شوند.  بسته نوع پايلوتي كه در نظر است ساخته شود، سنگ های به دست آمده را به قطعات كوچكتری مثلاً 2*2 یا 1*1 سانتی متر يا به هر شكل ديگري كه مورد نياز طرح باشد برش داده شده، اين سنگها كه به اشكال و ابعاد مورد نظر تبديل شد، هر گروه را به طور مجزا در دستگاه ميكسر قرار داده و درون دستگاه حد معين آب ريخته و پس از خشك شدن قطعات، به نوع طرح، قال بهائي كه از قبل به اين منظور طراحي و با موادي مثل سيليكون ساخته شده اند در اختيار كارگراني قرار داده مي شوند، در اين بخش كارگران سنگ هايي كه به اشكال مختلف تهيه شده را در جاهاي در نظر گرفته شده درون قالبها مي چينند، هنگام چيدن آنها، شكل و طرح سنگ ها كاملاً اختياري و با برنامه ريزي انجام مي شود. پس از جايگزيني قطعات در قالبها، پارچه متري برش خورده به اندازه مساحت قالبها را روي سنگ و قالب قرار داده و روي آن را چسب كاري مي كنند، چسب كاري بايستي كاملاً با دقت انجام شود، براي چسبكاري معمولاً از چسب چوب استفاده مي شود.  پس از چسبكاري و خشك شدن چسب، قالبها را برعكس كرده و قالب را خارج كنند. در اين هنگام پس از تميز كردن، كار توليد شده قابل عرضه به بازار مصرف مي باشد.  هم چرمي میتوان مرحله ديگري را روي توليدات انجام داد و آن كردن لايه رويي سنگ ها مي باشد در اين روش، با استفاده از فرچه های پلاستيكي مخصوص، سطح سنگ ها را پوليش مي كنند كه باعث چرمي شدن سنگ ها مي شود. اين نوع عملكرد در مورد بسياري از سنگ ها از جمله مرمريت ها، مرمر تراورتن و سنگ چيني معمول است.

• ابعاد ضايعات و باطله های پلاك ها و كاربرد آن ها براي توليد سنگ آنتيك
• ضخامت 2  الی 2.5 سانتي متر جهت پوشش نمای خارجي و كف ساختمان و يا پوشش ديوار ههاي داخلي ساختمان.
• ضخامت 5 الي 7 سانتي متر برای استفاده در پله ساختمان ها
• ضخامت 5 الی 10 میلی متر و ابعاد  20 × 10 سانتی متر به عنوان كاشي و جهت پوشش نمای داخلي حمام و آشپز خانه، در اين حالت دقت در يكنواخت بودن ضخامت و طول و عرض كاشي و گونيا بودن اضلاع بسيار مهم است.

مشكلات موجود در توليد سنگ های آنتیک

• مصرف زياد آب در فرآيند پردازش ضايعات ، دوغاب و خرده برش ها بويژه در كارخانجات فرآوري و مسائل مربوط به بازيافت آن
• عدم شناخت كافي نسبت به تكنولوژي جديد دستگاه هاي مورد نياز
• عدم وجود مركز اطلاع رساني علمي و بازرگاني در اين زمينه
• كمبود متخصصان كارآمد در بخش سنگ هاي آنتيك
• عدم تخصيص اعتبار لازم.

مراحل توليد سنگ های آنتیک از طريق معرق

در كار معرق نيز در ابتدا از سنگ تراورتن به صورت پلاك فرضي طرح استفاده شود، طرح مورد نظر را روي سنگ اجرا نموده و در نوع بازاري آن از نوارهای 0.5 سانتي متر برنزی استفاده مي كنند و نوارها را روی خطوط طرح و روي سنگ تراورتن با چسب مي چسبانند. پس از خشك شدن نوارهای برنزی، سنگ های رنگي آماده شده را مطابق با رنگ و اشكال موجود در طرح برش مي دهند. به منظور دقت در برش طرح، همان گونه كه طرح روي سنگ تراورتن اجرا م يشود، كپي همان طرح تهيه شده روي سنگ هاي 1 سانتي متر رنگي چسبانده شده و سپس برش داده م يشود، در اين حالت قطعات برش خورده در جاي مشابه به خود در طرح قرار داده شده و با چسب سنگ چسبانده مي شود پس از چسباندن كليه قطعات موجود در طرح، تابلو را با دستگاه ساب سايند تا به صورت يكپارچه درآيد. پس از سائيدن، تابلو پرداخت شده و براق مي شود و سپس به بازار عرضه مي شود.

سنگ گيوتيني (سنگ لقمه)

در اين مصنوعات، سطوح سنگ به صورت شكسته شده و كاملاً طبيعي به نظر ميرسد و مستقيماً از سنگ هاي كوپ يا لاشه معدني بدون وارد شدن به سيستم قله بر سنگبري به دست مي آيد. سنگ لقمه كه بيشتر به صورت سنگفرش براي محوطه سازی و كف سازي معابر بكار مي رود علاوه بر زيبائي و تنوع رنگ، از دوام و مقاومت بسيار بالايي نسبت به ساير مصالح كفسازي (مانند بتن) برخوردار است؛ به طوري كه عمر آن را معادل چند صد سال مي دانند. لقمه هاي گيوتيني داراي تنوع رنگ نسبتاً بالايي است (سفيد، سياه، سبز، قرمز، قهو هاي، زرد، . . . ) و از سنگهاي نسبتاً سخت تهيه مي شود. بنابراين با انجام مراحل خاص فني بر روي سنگهاي ضايعاتي معادن ( كه در ايران هم كم نيستند ) مي توان از آن ها در تهيه سنگ هاي لقمه كه در مفروش كردن معابر، ميادين، پاركها، خيابانها و غيره سود جست. اين روش از ديدگاه اقتصاي و اجرايي مزاياي فراواني نسبت به مفروشات كنوني ( آسفالت، بتن، موزائيك، بلوك هاي سيماني و غيره) دارد.