معدن صناعي
المعادن الصناعية Industrial minerals، هي مواد جيولوجية يتم تعدينها لقيمتها التجارية، وهي ليست وقود (معادن الوقود أو وقود معدني) وليست مصادر للفلزات (معادن فلزية). تستخدم المعادن الصناعية في حالتها الطبيعية أو بعد beneficiation سواء كمواد خام أو كاضافات في عدد كبير من التطبيقات.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
التاريخ
يرجع استغلال الثروات المعدنية إلى آلاف من السنين مضت. ومنذ ذلك الزمن البعيد والمعادن تسهم بنصيب وافر في بناء حضارة الانسان.
في العصر الحجري القديم استغل الانسان الأول مواد غير فلزية هي الصوان والكوارتز (المرو) وأحجار صلدة أخرى رخوة ، وذلك لعمل أسلحته وأدواته وفي أغراض النقش. ولقد استعمل الطين إلى درجة كبيرة في أول الأمر في صناعة الفخار ، ثم تلى ذلك استخدامه في صناعة الطوب. ومما لا شك فيه أن صناعة الطوب تعتبر أو صناعة معدنية قام بها الإنسان القديم ، ولقد ظلت هذه الصناعة باقية على نظام واسع حتى وقتنا هذا. لقد تم اكتشاف أدوات فخارية يرجع تاريخها إلى أكثر من عشرة آلاف سنة وتمتد إلى ثلاثين سنة قبل الميلاد ، لقد استعمل البابليون والمصريون القدماء ألواح الطين والطوب بكميات كبيرة في بناء مدنهم ، وفي الري ، وفي مواد الكتابة ، وبعد ذلك استخدمت أخجار البناء على نطاق كبير. ويعتبر بناء الأهرامات (2960 – 2925 ق.م.) أكبر شاهد إثبات على هذه الصناعة المعدنية الضخمة التي قامت في تلك الأزمنة السحيقة. يدل ذلك أن الهرم الأكبر يضم مليونين وثلاثمائة ألف قطعة مكعبة الشكل تقريبا من الحجر الجيري ، تزن الواحدة منها 2.5 طن في المتوسط. ولقد استخدم الانسان في العصر الحجري القديم في الفترة التي سبقت 7000سنة قبل الميلاد ثلاثة عشر نوعا من المواد المعدنية نذكر منها الكوارتز بأنواعه والبيريت والكالسيت والكهرمان والتلك وذلك بالاضافة إلى البويات المعدنية والفلزات المختلفة.[1]
أما في العصر الحجري الحديث فقد تعرف الانسام على الذهب والنحاس والفيروز وغيرها من المعادن. ولقد وصلت صناعة الأحجار الكريمة واستخراجها عند قدماء المصرييين والبابليين والأشورييين والهنود درجة عاليو. وترجع الرغبة في إقتناء الأحجار الكريمة إلى الإعجاب بألوانها وروعتها التي تأخذ النفوس وألوانها الجذابة ، فاستخدموا الفيروز (ذول اللون الأزرق المشوب بخضرة جميلة) ، الأميشت (ذو اللون البنفسجي) ، والزمرد (ذو اللون الأخضر) ، والملاكيت ، والكارنيليان (الأحمر) والأجيت والكالسيدوني والجارنت. ولقد كان القدماء يصنعون لهذه الأحجار أوجها مصقولة. أو يشكلونها على هيئة كرات أو أشكال بيضاوية ، استخدموها في عقودهم وحليهم ، ويبدو أنه كان هناك في تلك الأزمنة الغابرة نوع أو آخر من التبادل التجاري بين الدول ، إذ يحتمل أن يكون قدماء المصريين قد حصلوا على اللابيز (والذي لا يوجد في مصر) من أفغانستان التي تبعد – 3700 كيلو مترا عن مصر.
إن أقدم مناجم استغلت في مصر كانت منذ حوالي 2000 ق.م. حين أرسل الفراعنة البعثان المكونة من المهندين والمستكشفين إلى شبه جزيرة سيناء حيث استغلوا معدن الفيروز ومعادن النحاس حيث يوجد بقايا أقدم فرن لصهر النحاس في العالم. كانت طريقة صهر النحاس بدائية نسبيا. فقد كانت تخلط قطع الملاكيت (كربونات النحاس المائية) بالأخشاب أو بالفحم النباتي وتوضع في حفرة قليلة العمق ، ويحرق هذا الخليط بمساعدة أنابيب نفخ الهواء (البوري). ولقد كانت الآلات النحاسية التي صنعت من هذا النحاس الفضل في تطور آلات استخراج المعادن وفي دقة صناعة الأواني الحجرية.
ذهب القدماء أيضا إلى الصحراء الشرقية حيث حفروا الأرض بمئات الثقوب والأنفاق بحثا عن الزمرد. ويقال أن هذه الانشائات المنجمية وصلت إلى عمق يقرب من 300 مترا ، وبلغت من الاتساع بحيث تسمع لأربعمائة رجل بالعمل فيها دفعة واحدة. ويعتقد أن الذهب استعمل قبل النحاس. ولقد استخدم قدماء المصريين رحى يدوية مصنوعة من صخ رالديوريت الصلد لطحن صخور الكوارتز الحاوية على الذهبز ثم استخلصوا الذهب بغسل الطحين في أواني ملائ بالماء فيرسب فتات الذهب (لثقله) إلى القاع وتبقى المواد الترابية عالقة في الماء بعض الوقت.
ازدادت معرفة الانسان بالمعادن والصخور واستخدامه لها على مر السنين ، وامكن إستخلاص الفلزات منها. وانتقل الانسان من عصر النحاس والبرونز إلى عصر الحديد والفحم والبترول وحاليا عصر اليورانيوم (الانشطار النووي) ثم عصر السليكون (أشباه الموصلات وصناعة الآلات الحاسبة).
وقديما كانت المعادن الثمينة والاحجار الكريمة تحتل مكان الصدارة ، ولكن منذ اختراع الإنسان للآلات ، انتقلت أهمية المعادن إلى معادن الحديد والنحاس والرصاص والزنك والماس (النوع المستخدم في الصناعة ) واليورانيوم والسليكون. ولقد بلغ من اعتماد مدنية الإنسان على المعادن ما تشير به الاحصائيات من تضاعف إنتاج المعادن في النصف الأول من القرن الحالي (العشرين) عن كل ما أنتج من معادن قبل ذلك ثم تضاعف الانتاج مرة أخرى في السنوات الخمس وعشرين الأخيرة (الربع الثالث من القرن العشرين).
ومن هذا نرى الأهمية القصوى للمعادن في بناء مدنية الإنسان ودعم اقتصادياته. اننا نلاحظ أن جميع المواد غير العضوية التي تتداول في التجارة إما أن تكون معادن أو موادا أصلها معادن.
التصنيفات
يمكن تصنيف الصناعات التي تستخدم المعادن إلى الأقسام التالية:
1- صناعة الفلزات.
2- صناعة أشباه الموصلات.
3- صناعة الخزف.
4 – صناعة مواد الصنفرة.
5- صناعة الأحجار الكريمة.
6- صناعة مواد البناء.
7- صناعة الحراريات.
8- صناعة الكيماويات.
صناعة الفلزات
صناعة الفلزات الحديدية
يأتي الحديد على قمة ما يعرف باسم الفلزات الحديدية والتي تضم بالإضافة إلى الحديد فلزات المنجنيز والكروميوم والتيتانيوم والنيكل والكوبالت والتنجست والمولبندنوم ، بينما يأتي النحاس على قمة الفلزات غير الحديدية والزئبق ولاأنتيمون. أما بقية الفلزات فتضمها مجموعات الفلزات الثمينة (الذهب والفضة والبلاتين) ، والفلزات الخفيفة (البيرليوم واللثيوم والروبيدويم والسيزيوم والمغنسيوم) ، والفلزات النادرة (الزركونيوم والتانتلوم والنيوبيوم) ، ثم الفلزات المشعة (اليورانيوم والثوريوم) .
- الحديد: يعتبر الحديد بدون منازع العمود الفقري لقوة الدولة العسكرية والاقتصادية (وأنزلنا الحديد فيه بأس شديد ومنافع للناس). ويتم انتاج الحديد من خاماته المعدنية على مراحل أربع: الحديد الغفل ، الحديد الزهر ، الحديد المطاوع ، الصلب ، لكل مرحلة نوعها الخاص من الأفران والمحولات. ويعتبر الهيماتيت والجوثيت (الليمونيت) والماجنتيت أهم المعادن المكونة لخامات الحديد. ويعتبر الكبريت والفوسفور والزرنيخ شواب ضارة غير مرغوب في تواجدها في الخام ، بينما يعتبر النيكل والكروميوم والتيتانيوم والموبلدنوم والفانديوم عناصر مرغوب فيها تواجدها في الخام. يقدر احتياطي العالم من خامات الحديد الغنية بحوالي 150 بليون طن ، وتتوافر معظم هذه في دول الاتحاد السوفيتي ووسط اوروبا (أقليم الألزاس واللورين) وكندا وفنزويلا والصين وانجلترا والهند والبرازيل.
وقد بلغ انتاج العالم من الحديد عام 1980 ما يقرب من 700 مليون طن ويأتي الاتحاد السوفيتي (149 مليون طن) واليابان (111 مليون طن) والولايات المتحدة الأمريكية (100 مليون طن) في القمة ، بينما تنتج الجزائر مليونا ونصف المليون طن ولا يتجاوز إنتاج مصر المليون طن. وذلك في الوقت الذي يتجاوز إحتياطي الدول العربية ثلاثة بلايين طن (معظمها في الجزائر).
وتدخل الفلزات الحدديدية التالية في صناعة أنواع متميزة من سبائك الصلب تستعمل في أغراض معينة تبعا لخواصها من مقاومة الصدأ إلى مقاومة الانصهار إلى الصلادة العالية جدا.
- المنجنيز: ومعادن البيرولوست ، والمانجانيت والبسيولوميلين ويدخل في صناعة قضبان السكك الحديدية والمنشأت الحديدية والصلب على المنجنيز الذي يستخدم في الكسارات وعمليات وتجهيزات المناجم التي تحتاج أدواتها إلى صمود للتآاكل وتحمل لضغوط. ويقدر ما ينتجه العالم من خام المنجنيز ما يقرب من خمسة ملايين طن ، ينتج الاتحاد السوفيتي منها النصف. وينتج المغرب حوالي 150 ألف طن بينما تنتج مصر نصف هذا الرقم تقريبا.
- الكروميوم: يستخدم الكروميوم في صناعة السبائك (40% من إنتاج العالم من الكروميت) وفي صناعة الحراريات (45%) وفي الصناعات الكيميائية (15%) . تتميز سبائك الكروميوم باكتسابها صلادة القابلية للطرق ولاسحب ومقاومة التأكل والمقاومة العالية للكهرباء ومقاومة الصدأ. ويستخلص الكروميوم من معدن الخام المعروف باسم كروميت. ويبلغ إنتاج العالم من خام الكروميت خمسة ملايين طن ، تسعين بالمائة منها تنتجه ست دول هي: الاتحاد السوفيتي (22%) ، جنوب أفريقيا (21%) ، الفلبين (15%) ، زيمبابوي (13%) ، تركيا (12%) ، ألبانيا (5%). يلاحظ أنه باستثناء الاتحاد السوفيتي فإن جميع الدول الكبرى المنتجة للحديد والصلب في العالم تفتقر إلى إنتاج الكروميت مما يجعلها تعتمد كليا على استيراد احتياجاتها من الكروميت.
- النيكل: تتنوع استخادمات النيكل في الصناعة لدرجة تجعل هذا الفلز ذو أهمية كبيرة. يستخدم النيكل في إنتاج (1) السبائك الحديدية المستخدمة في الصلب الذي لا يصدأ والصلب ذو المقاومة العالية والقابلية للسحب والطرق وكلها أنواع تستخدم في صناعة السيارات والطائرات وقضبان السكك الحديدية والطوحين ومعدات المناجم. (2) أما السبائك غير الحديدية فيخلط النيكل بالنحاس والزنك لتستخدم في أغراض الزينة ، بينما يستخدم برونز النيكل في الهندسة البحرية. (3) أما النيكل النقي فيستخدم في الطلاء بالنيكل.
يأتي معظم انتاج العالم الآن من النيكل من كندا والاتحاد السوفيتي وكوبا والولايات المتحدة الأمريكية وجزيرة نيوكاليدونيا وأستراليا ، ويبلغ إنتاج العالم من خام النيكل (معادن بنتلانديت ، ميلليريت ، نيكوليت ، جارنيريت) ما يقرب من أربعمائة ألف طن.
- التيتانيوم: كانت استخدامات التيتانيوم حتى عام 1950 محدودة جدا ، وربما كان الاستعمال الوحيد حتى ذلك الوقت هو في صناعة طلاء (بوية) اللاكيه الأبيض ذو قوة الحجب المتميز من أكسيد التيتانيوم والذي يتميز عن الطلاءات الأخرى البيضاء التي يدخل في صناعتها الرصاص والزنك. يعتبر أهم استخدام للتيتانيوم في الوقت الحاضر هو في صناعة محركات الطائرات النفاثة والصواريخ وخزانات الوقود حيث لا تحدث شروخ في هذه الخزانات المصنوعة من سبائك التيتانيوم من معدني الألمنينيت والروتيل حيث يبلغ إنتاج العالم السنوي من هذه المعدنين أقل من مليوني طن وتنتج الولايات المتحدة الأمريكية وكندا أكثر من نصف هذه الكمية.
- الكوبالت: يستخدم الكوبالت حاليا في صناعة سبائك الكوبالت المتنوعة وأهمها سبيكة الكوبالت (الحديدية وغير الحديدية) المستخدمة في صناعة المغناطيسات الدائمة والقادرة على رفع حمولات كبيرة تصل غلى 60 ضعف وزن المغناطيس المستخدم. ويحصل العالم – على الكوبالت من معادن خام الكوبالت (لنيت ، كوبالتيت ، سمالتيت). يحصل العالم على إحتياجاته من خام الكوبالت التي تصل إلى خمسة عشر ألف طن سنويا من زائير وزامبيا وأوغندا والمغرب في أفريقيا ، ومن الولايات المتحدة وكندا.
- التنجستن المولبدنوم: ولو أن معرفتنا بالتنجستن تعود إلى استخدامنا له من وقت طويل في صناعة فتيلة المصابيح الكهربائية التي تضئ لنا في البيوت إلا أن هذه الصناعة لا تستهلك أكثر من 2% من إنتاج العالم من خام التنجستن ، أما 95% من إنتاجه فيستهلك في صناعة الصلب. كذلك يستخدم المولبدنوم في صناعة الصلب. ويتميز صلب التنجستن وصلب المولبدنوم بكفاءة عالية في قطع الأشياء (فلزات وغير فلزات) حتى ولو كانت هذه العملية تتم عند درجة حرارة عالية دون أن تفقد الآلات المصنوعة منها فاعليتها (تقطع هذه الآلات الصلب العادي كما لو كنا نقطع قطعة من الجبن بسكين). كما تستخدم سبائك التنجستن والمولبدنوم في صناعة المكابس الثقيلة. الولوفراميت خامت التنجستن ، أما المولبدنوم فهو خام المولبدنوم.
صناعة الفلزات غير الحديدية
- النحاس: يحتمل أن يكون النحاس أول فلز استخدمه الانسان في العصر الحجري الحديث (عصر النحاس وعصر البرونز). تعزى الأهمية الاستراتيجية للنحاس إلى مقدرته الفائقة على توصيل الكهرباء حيث تستخدم كميات ضخمة من النحاس في الصناعات الكهربائية وسبائك النحاس. سبائك النحاس كثيرة نذكر منها البرونز (80 – 88% نحاس والباقي قصدير) والنحاس الأصفر (سبيكة من النحاس والزنك) والفضة الألمانية (سبيكة من النحاس والزنك والنيكل) والكوميت (سبيكة من النحاس والألومونيوم والحديد).
يحصل العالم على النحاس الذي يستخلصه من خهاماته وأهم المعادن المكونة لهذه الخامات الكالكوبيريت والكالكوسيت وبعض المعادن الكبريتيدية والكربوناتية والكلوريدية المتأكسدة ويبلغ الانتاج السنوي العالمي لخام النحاس ما يقرب من خمسة ملايين طن تنتج الولايات المتحدة الأمريكة وحدها نصف هذا الرقم ويليها زامبيا والاتحاد السوفيتي وكندا وشيلي. وتكون دول زائير وزامبيا وشيلي وبيرو منظمة تعرف باسم منظمة دول منتجي ومصدري النحاس.
- الرصاص والزنك: يستخدم الرصاص في التكنولوجيا الذرية والنووية حيث تصنع منه ألواح الرصاص وتغليف الكابلات وسبائك متعددة ، ودروع الوقاية من الأشعة السينية وأحرف الطباعة والبطاريات الكهربائبة في وسائل النقل.
أما الزنك فيستخدم في عمليات الجلفنة (أي تغطية ألواح الحديد بغشاء رقيق من فلز الزنك تمنع الحديد من الصدأ) . كما يستحدم الزنك في صناعة سبائك كثيرة ، وكذلك في صناعة المواسير والألواح وفي الصناعات الكيميائية.
يرجع الجمع بين الرصاص والزنك في عنوان واحد إلى تواجد الفلزين عادة مع بعضهما البعض في الطبيعة في رواسب معقدة من الخامات تحتوي أيضا على فلزات الفضة والكادميوم والنحاس والذهب والقصدير والكوبالت وغيرها من العناصر الشحيحة بتركيزات متفاوتة. ولكن هناك أيضا رواسب منفصلة لكل من خامات الرصاص والزنك.
يحصل العالم على الرصاص من معادن خامات الرصاص وأهما الجالينا ويكثر وجود الفضة في هذا المعدن بكميات تجعل إنتاجها كفلز جانبي عملا مربحا ، ولا نبالغ إذا قلنا أن معظم الفضة التي يحصل عليها العالم تأتي من خامات الرصاص. وينتج العالم سنويات ما يقرب من ثلاثة ملايين طن من خامات الرصاص . وينتج العالم سنويا ما يقرب من ثلاثة ملايين طن من خامات الرصاص تستخرج من أستراليا والاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة الأمريكية والمكسيك وكندا ومن الدول العربية المغرب والجزائر وتونس (حزام جبال أطلس).
أما الزنك فيزيد انتاج العالم السنوي له (سناليريت) عن ثلاثة ملايين طن قليلا والدول المنتجة له هي نفس الدول المنتجة للرصاص التي ذكرنا آنفا.
- القصدير: ترجع أهمية القصدير في الوقت الحاضر إلى استخدامته في صناعة البرونز وسبائك القصدير المختلفة ومنها ما هو قابل للصهر بعد الاستعمال الأول ليستخدم مرة أخرى ومواد اللحام والطلاء الكهربائي في صناعة الصفيح الذي يستخدم في صناعة حاويات المأكولات والمشروبات المحفوظة.
يعتبر الكاستريتي أهم معادن خامات القصدير ، ويأتي نصف إنتاج العالم (75 ألف طن) من ماليزيا واندونيسيا، بينما يأتي معظم الباقي من بوليفيا والصين وزائير ونيجيريا.
- الألومونيوم: منذ خمسة وثمانين عاما لم يكن يعرف الانسان طريقة تجارية لانتاج الألومونيوم بالرغم من أن الفلز أكثر انتشارا في الطبيعة من الحديد ، ولكن الحديد سبق الألومونيوم في الإنتاج التجاري بمئات السنين. يرجع السبب الرئيسي في ذلك إلى أن الفحم يمكنه أن يأخذ الأكسجين من أكاسيد الحديد بينما لا يمكنه أن يفعل ذلك بالنسبة لأكاسيد الألومونيوم. فقط في أواخر القرن التاسع عشر تمكن العلماء من استخلاص الألومونيوم بعد صهره مع الكريوليت (مادة مصهرة) في فرن خاص وتحليل الصهرة تحليلا كهربائيا. ويحتاج إنتاج طن من الألومونيوم إل طاقة كهربائية مقدراها 25 ألف كيلو وات/ساعة أو ما يعادل إنتاج 20 طنا من الفحم (20 ضعف بالنسبة للحديد). لهذا نجد أن مصانع إنتاج الألومونيوم تشيد حيث مصادر الطاقة الكهربائية رخيصة (بالقرب من مساقط المياه الطبيعية أو الصناعية ومحطات توليد الكهرباء التوربينية التي تعمل بغازات حقول البترول).
يجد الألومونيوم في الوقت الحاضر استخدامات كثيرة تعزى إلى انخفاضوزنه النوعي (2.7 – فلز خفيف) ، قوته الميكانيكية ، مقاومته للتأكسد ، وتوصيله الجيد للكهرباء. لذلك يستخدم في صناعة الطائرات والسيارات والهندسة الكهربائب (خطوط نقل القوى الكهربائية) ، القضبان الحديدية ، الانشاءات الميكانيكية وغيرها. وتصل سبائك الألومونيوم إلى قوة الصلب بينما تزن فقط ثلث وزنه ويحصل العالم على الألومونيوم من خاماته المختلفة وأهما البوكسيت وقدر الإنتاج العالمي السنوي منها ما يقرب من ثلاثين مليون طن تأتي من دول عديدة.
- الزئبق: تفوق إستخدامات الزئبق الألف في عددها. يستخدم الزئبق في استخلاص الذهب بطريقة الملغم في عمليات المناجم ، في المفرقعات ، استخلاص الفلزات غير الحديدية من خاماتها الفقيرة بطريقة المعالجة الفلزية المائية ، كعامل محفز ، في الهندسة الكهربائية وفي العديد من أجهزة القياس والتحكم الدقيقة ، في مصابيح الكوارتز ، مكثفات التيار ، مضخات التفريغ والمركبات الكيميائية المستخدمة في الأدوية والكيماويات وكثر غيرها. ويستخدم ثلث الانتاج العالمي على هيئة فلز الزئبق.
يعتبر السنبار أهم معادن الزئبق . ويحصل العالم على الزئبف (16 ألف رطل سنويا أو ما يعادل ثمانية آلاف طن قصير تقريبا) من ايطاليا وأسبانيا (نصف الانتاج) والولايات المتحدة الأمريكية ويوغوسلافيا والمكسيك واليابان والصين. يباع الزئبق في قوارير من الحديد المطاوع سعة الواحدة 76 رطلا.
- الأنتيمون:يستخدم الأنتيمون بصفة أساسية في اكساب مختلف سبائك الرصاص صلادة لها. هذا بالإضافة إلى استخدام الأنتيمون في صناعة الثقاب وفلكنة المطاط وصناعة البويات والأدوية وخلافها. يأتي الأنتيمون من معدن ستيبنيت حيث يبلغ إنتاج العالم من الخام ما يقرب من 55 ألف طن سنويا. يأتي معظمها من الصين وجنوب افريقيا والاتحاد السوفيتي وبولينيا والمكسيك ويوغسلافيا.
صناعة الفلزات الثمينة
يستخدم الجزء الأكبر من الذهب كاحتياطي الذهب للعملات الورقية المتادولة في دول العالم ، ويأخذا هذا الاحتياطي شكل العملات الذهبية وسبائك الذهب والتي تحفظها الحكومات المعنية في خزائت تحت حراسة مكثفة. ويبلغ الذهب المخزون لهذا الغرض حوالي ثلاثين ألف طن ، بينما يتراوح الذهب المتداول في المصنوعات والمجوهرات ما بين 15 ، 25 ألف طن. ويكتسب الذهب المستخدم في الحلي صلادة أعلى بخلطه بالنحاس والفضة والبلادسيوم أو النيكل.
وللذهب عيار ينفرد به وهو 24 ، 21 ، 18 ، 12 قيراط عندما يكون نقيا أو به 3 أو أو 6 أو 12 جزءا من فلز آخر على الترتيب ويستخرج الذهب من خام الذهب الذي هو عبارة عن معدن الذهب الفطري المنبث في عروث المرو الحاملة له أو غيرها من الصخور.
تنتج كثير من الدول الذهب ولكن يعتبر جنوب أفريقيا (حوالي 19 مليون أوقية) والاتحاد السوفيتي (12 مليون أوقية وكندا (خمسة مليون أوقية) أكبر ثلاثة دول منتجة للذهب في العالم.
كانت الفضة حتى عام 1940 تستخدم في صناعة العملة الفذية (ثلثا الإنتاج العالمي). ودائما تخلط الفضة بالنحاس لتكتسب السبيكة صلادة وقوة تحمل. ومعيار الفضة في انجلترا في المصنوعات الفضية هو 925 جزء فضة ، 75 جزء نحاس. كما تستخدم الفضة في إنتاج بطاريات الفضة والزنك التي تستخدم كمصادر رئيسية للقوى في نظم الحكم في الأقمار الصناعية ووغيرها من سفن الفضاء.
وأهم معادن خام الفضة هو الأرجنيت ، ولو أن نصف إنتاج العالم من الفضة يأتي كمنتج جانبي من معادن الرصاص والزنك والنحاس. يبلغ إنتاج العالم السنوي من الفضة ما يقرب من 200 مليون أوقيت تأتي من دول كثيرة أهمها المكسيك والولايات المتحدة الأمريكية وكندا والاتحاد السوفيتي وبيرو وأستراليا واليابان وبوليفيا والمغرب.
يستخدم البلاتين في صناعة الحلي وأغراض الأسنان والسبائك الكهربائبة والصناعات الكيميائية. وتمتاز كل فلزات مجموعة البلاتين بثقلها (يعتبر البلاتين والأريديوم والأزميوم أثقل ثلاثة فلزات معروفة: 21.5 ، 22.4، 22.5 على التوالي) وعدم تأثرها بالأحماض ودرجات الإنصهار العالية ومقاومتها للحرارة والتأكسد. نحصل على البلاتين من المعدن الفطري ومن معدن سبيريلايت ويبلغ إنتاج العالم سنويا من البلاتين حوالي مليون ونصف المليون أوقية يأتي معظمها من جنوب أفريقيا وكندا والاتحاد السوفيتي.
صناعة الفلزات النادرة
- الزركونيوم: يعتبر الزرنكونيوم من أحسن الفلزات المستخدمة في صناعة أرقى أنواع الصلب والدروع والآلات السريعة والمحركات النفاقة والمصابيح الكهربائية وغيرها.
يحصل العالم على الزركونيوم باستخلاصه من معدن الزركون الذي يوجد بوفرة في الرمال السوداء بخليج بيرون بأستراليا. كما يوجد في رواسب مشابهة في الولايات المتحدة الأمريكية والبرازيل وجنوب أفريقيا والهند.
توجد هذه الفلزات معا في الطبيعة في معدني متسلسلة الكولومبيت – التنتاليت. يستخدم الفلزان في أغراض شتى مثل صناعة الأنواع الراقية من الصلب والسبائك غير الحديدية والأقطاب الكهربائبة في مصابيح التفريع وفي صناعة "ريش" التوربينات ولاصواريخ والأجهزة الكيميائية (التي لا تتأثر بالمواد الكيميائية) .وتصل صلادة كربيد التنتالوم وكربيد الثيوبيوم إلى مثل صلادة الألماس. يستعمل فلز التنتالوم في الأغراض الجراحية لاصلاح بعض الأجزاء العظمية في الانسان.
يستخرج هذان الفلزان من معادن الخام الموجودة في زائير ونيجيريا والبرازيل والنرويج. ويقرب الإنتاج العالمي من 6000 طن سنويا.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
صناعة الفلزات المشعة
حتى الحرب العالمية الثانية لم يكن يستخرج اليورانيوم إلا من قلة من رواسب الخام التي كانت معروفة حتى ذلك الوقت ، ولم يكن يتعدى الإنتاج العالمي السنوي 200 طن ، وكان هذا اليورانيوم يستخدم في إمداد العالم بفلز الراديوم الذي لم يكن يحتاج إلى إلى 100 جم منه (تكافئ 150 طن من أكسيد اليورانيوم تقريبا). وما إن تم اكتشاف خاصية الانشطار النووي عام 1939 (انفجار ذرات اليورانيوم) حتى كان ذلك إيذانا بإمكانية إطلاق "مارد" الطاقة الذرية من عقاله. وتستخدم الطاقة الذرية الآن في الأغراض الحربية المدمرة وفي الأغراض المدينة ولو أنه في كلتا الحالتين تبقى مشكلة التخلص من النفايات الذرية المشعة والملوثة لبيئة الإنسان.
يحصل العالم على اليورانيوم من معادن كثيرة حاملة للفلز أهمها أكسيد اليورانيوم المعروف باسم يورانينيت وبتشبلند . يزيد إحتياطي خام اليورانيوم في العالم على ألف طن موزعة في كندا والولايات المتحدة الأمريكية وزائير وجنوب أفريقيا وبعض البلدان الأخرى.
يستخدم الثوريوم كمصدر للطاقة النووية أيضا. كما يستخدم كمحفز في تكريرالنفط وفي صناعة فتائل المصابيح الكهربائية وفي عديد من السبائك. ويعتبر المونازيت أهم مصدر للثوريوم حيث يستخرج العالم سنويا ما يقرب من خمسية ألف طن من الخام. يأتي أكثر من نصفها من الولايات المتحدة الأمريكية بينما ينتج النصف الآخر جنوب أفريقيا والبرازيل والهند.
صناعة أشباه الموصلات
انتشرت أجهزة الاستقبال (الراديوم) التي استبدلت فيها الصمامات الكهربائية التقليدية (الحرارية الأيونية) بما يعرف باسم الترانزستور كما انتشرت الآلات الحاسبة الاليكترونية (كومبيوتر) وامتد إستخدامها من عمليات الحساب العادية إلى العمليات المعقدة التي تتحكم في توجيه الأقمار الصناعية ونزول رجال الفضاء على القمر. يرجع الفضل في ذلك كله إلى عنصرين من عناصر الأرض أحدهما السليكون والآخر الجرمانيوم ، الأول من الفلزات الشائعة أو قل أنه أكثرها شيوعا في تركيب مادة الأرض ، أما الآخر (الجرمانيوم) فهو قليل الانتشار أو قل نادر الانتشار. أن هذه العنصرين يتميزان بميزة طبيعية تعرف بخاصية شبه التوصيل للتيار الكهربائي. أن الفلزات المعروفة من نحاس وألومونيوم وغيرهما هي موصلات لأنها توصل التيار عند درجات الحرارة العادية فإذا سخن النحاس أو الألومونيوم فإن توصيله للكهرباء يقل. أما أشباه الموصلات فإنها لا توصل التيار الكهربائية عند درجات الحرارة العادية فإذا سخنت فإنها تصبح جيدة التوصل للكهرباء. من السليكون والجرمانيوم بعد معالجتها بلوريا (بلورات) وكيميائيا (حقنها بالفسفور والألومونيوم وغيرهما) تصنع أجهزة إليكترونية متعددة نذكر منها:
1- الترانزستور المستخدم في أجهزة الراديو والاستقبال والتحكم.
2- عاكسات التيار لإمداد القاطرات الكهربائية "والأوناش" والطلاء بالكهرباء وشحن البطاريات بالتيار الكهربائي المستمر (دي.سي).
3- الآلات الحاسبة الإلكيترونية.
4- الثيرميزتور المستخدم في أجهزة القياس الدقيق لدرجات الحرارة.
5- أغراض التبريد والتجميد.
6- أجهزة الكشف عن الأشعة دون الحمراء والطاقة الحرارية المتولدة عنها.
7- الخلايا الضوئية لقياس الكميات الضئيلة من الضوء والكشف عنها.
8- إضاءة الفلورسنت وشاشات التلفزيون والتصوير.
9- صناعات الليزر والضوءالمكثف.
صناعة الخزف
تستخدم صناعة الخزف كثيرا من المعادن الشائعة والصخور وتتنوع المنتجات من الخزف إلى الصيني إلى الفخار وغيرها من المنتجات الخزفية. تحتاج هذه الصناعة إلى الصين (الصلصال) والفلسبار والكوارتز. أما الطين فأجود أنواعه هو الكاولين الذي ييتكون من معدن الكاولين بصفة اساسية. وللطينات صفات تتوقف على الشوائب الموجودة بها والتي تؤثر على نوع الخزف والفخار المطلوب ، فقد تكون الطينة لدنة إذا كثر بها السليكا الغروية ، بينما يؤدي وجود أكاسيد الحديد والفلسبار إلى خفض درجة الانصهار للطينة وإلى تلون الطينة إذا كثر بها الحديد. وفي الطينة البيضاء يجب ألا تزيد نسبة الحديد عن واحد بالمائة. وبينما تساعد أكاسيد الجيرو المغنيوم والقلويات على تخفيض درجة الانصهار إلا أنها تضر بالعجينة الخزفية حيث تسبب تكوين ما يشبه الكرات من الجير الحي فيها.
وبالإضافة إلى الفلسبار والكاولين التي تنتجها كثير من الدول فإن هناك أنواعا خاصة من الخزف يدخل في صناعتها معادن البوكسيت والسليمينايت واليوراكس والماجنيزيت والفلوريت والباريت والزركون وغيرها.
صناعة مواد الصنفرة
تتميز المعادن المتسخدمة في أغراض الصنفرة بصلادة عالية ولو أنه في السنوات الأخيرة تم تصنيع كثير من المواد الكيميائية عالية الصلادة إلا أن الألماس هو أصلد المواد والمعادن المعروفة وأعلى مواد الصنفرة درجة.
يعتبر الألماس والكورندوم وخليط الكوراندوم والمجنيتيات الطبيعية المعروف باسم أميري والجارنت أفضل مواد الصنفرة نوعا ودرجة. بينما تستخدم صخور الحجر الرملي والجريت والحجر الخفاف والصخر الدياتومي (تريبوليت) على نطاق واسع كواد صنفرة.
وتستخدم معادن وصخور الصنفرة على طبيعتها أو بعد تشكيلها على هيئة أحجار الصنفرة أو مطحونة على هيئة مسحوق أو في أحجار مختلفة.
وقد أمكن تصنيع مركبات كيميائية مثل كربيد البورون وكربيد السليكون وهو ذو صلادة عالية وكذلك الكوراندوم الصناعي.
وتعتبر صناعة السيارات أكبر مستهلك لمواد السنفرة يليها صناعة الطائرات وكثير من الصناعات الفلزية من أجل الصقل والتشطيب.
ينتج العالم منا يقرب من خمسين ألف طن من معادن الصنفرة بينما ينتج مائة وخمسين الف طمن من مواد الصنفرة الصناعية ، هذا بالإضافة إلى ما يقرب من سبعة ملايين طن من الحجر الخفاف.
صناعة الأحجار الكريمة
تستخدم المعادن في صناعة الأحجار الكريمة إذا توفرت فيها صفات خمس:
1- الجمال والرونف ، 2- التحل (عدم التآكل) ، 3- الندرة ، 4 – الذوق ، 5- سهولة الحمل.
وقد دخل سوق الأحجار الكريمة الطبيعية أحجار صناعية أو تشكيل للأحجار الكريمة الطبيعية بطرق صناعية لاكسابها خواص غير خواصها الأصلية.
الأحجار الكريمة الطبيعية: الألماس والزمرد والياقوت والسفير والأوبال الثمين وهذه كلها أحجار غالية الثمن وهناك الأحجار الكريمة نصف الثمينة ومن أمثلتها التوباز والفيروز والزبرجد والزركون واليشم (جيد) والعقيق واللابيرز لازولي وحجر القمر وحجر الشمس وحجر الأمازون (هذه الثلاثة الأخيرة أنواع من معادن الفلسبار).
صناعة مواد البناء
تستخدم كثير من المواد المعدنية في صناعة مواد البناء. فبالإضافة إلى الصلب والحديد المستخدم في المباني هناك الأسمنت والخرسانة والطوب والمونة والعجائن المختلفة والزجاج والأسلاك وكثير غيرها كلها نحصل عليها من مواد معدينة ، سواء أكانت معادن أو صخور مشكلة أو مجهزة. يستخدم الزلط والرمل والجبس ومعادن الأصباغ والألوان والطين والمنتجات الطينية ومعادن عزل الصوت والحرارة بالإضافة إلى معادن الفلزات المستخدمة في صناعة الفلزات والتي سبق الحديث عنها. ولكل من المعادن والصخور المستخدمة في صناعة مواد البناء مواصفات خاصة لابد من تحقيقها في المواد المنتجة.
صناعة الحراريات
الحراريات مواد معدنية تتحمل درجات الحرارة العالية دون أن ينتابها تغير بالانصهار إذ بالتشقق أو غير ذلك ، ولذلك تستخدم في تبطين أفران صهر الفلزات فيما يعرف باسم الطوب الحراري ، كما تستخدم في تبطين الغلايات. وكثير من المواد الحرارية تتحمل درجات حرارة تتراوح بين 1490 – 1648 درجة مئوية. وهناك أنواع من المعادن الحرارية (مجموعة معادن سليماتيت) تحرق ليصنع منها الخزف الحراري المستخدم في صناعة شموع الإحتراق والبواثق الكهربائية وبواتق المختبرات.
تستخدم معادن الزركون والكروميت والدولميت والمانجزيت والسليكا والطين في صناعة منتجات حرارية. كذلك تستخدم معادن الجرافيت والروتيل والأوليفين والتلك والفيرميكيوليت وأكاسيد الثوريوم .
صناعة الكيماويات
تدخل كثير من المعادن غير الفلزية في صناعة المواد الكيماوية . ومن أمثلة هذه المعادن: الملح والمحاليل الأجاجية ، البوراكس ، معادن كربونات الصدويم (الطرونا ، والنطرون) ، والكبريت ، معادن الاسترنشيوم والليثيوم والبرومين والبوتاسيوم وكثير غيرها من المعادن التي تعتبر مصدرا لكثير من المركبات الكيميائية.
كما أن هناك بعض المعادن مثل النتر يستخدم في التسميد بينما تعالج صخور الفوسفات كمياويا لتحويلها إلى السوبر فوسفات القابل للذوبان في الماء والمستخدم في عملية التسميد لامداد التربة بمركبات الفوسفور.
وعلى الرغم من إزدياد الأهمية بالنسبة للنترات المصنعة فإن معدن النتر الصودي الذي يوجد في شيلي بكميات كبيرة (نترات الصودا الشيلي) لا يزال يمد العالم بجزء كبير من الإنتاج العالمي للنترات. ويستخدم النترات أساسا في صناعة المخصبات النتروجينية وبكميات أقل في تصنيع المفرقعات ، وحمض النتريك ، وغيره من الكيماويات. ومن النترات الشيلي يستخرج 1000 طن من اليود ، حوالي 90 بالمائة من الإنتاج العالمي ، كمنتج إضافيز ويستخدم اليود في صناعة المواد المطهرة ، وفي كثير من الكيماويات ، وكمادة حساسة في صناعة الاقلام والألواح الفوتوغرافية ، وفي الصباغة ودباغة الجلود ، وحفظ الطعام.
قائمة المعادن الصناعية
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
انظر أيضاً
المصادر
- ^ محمد عز الدين حلمي (2002). علم المعادن. القاهرة، مصر: مكتبة الأنجلو المصرية.
{{cite book}}: Cite has empty unknown parameter:|coauthors=(help)