آشنایی با معدن مس میدوک
جغرافیای معدن مس میدوک
معدن مس میدوک در فاصله ۴۲ کیلومتری شمال شرق شهرستان شهر بابک و ۱۳۲ کیلومتری شمال غرب معدن مس سرچشمه قرا گرفته است. فاصله مستقیم آن تا شهرستان شهربابک ۲۷ کیلومتر و تا سرچشمه ۸۰ کیلومتر است. بلندترین نقطه ارتفاعی این منطقه در تراز ۲۸۰۰ متری از سطح دریا قرار دارد و طول و عرض جغرافیایی آن به ترتیب ۵۵ درجه و ۱۰ دقیقه و ۳۰ درجه و ۲۵ دقیقه است.
سیمای ظاهری این منطقه در اغلب نقاط شامل تپه ماهورهای نسبتا مدوری است که با شیب ملایم به دره‌های کم عمق منتهی می‌شود.
حداکثر دمای این منطقه ۳۵+ و حداقل آن ۱۵- درجه سانتی‌گراد است این معدن بخشی از کمربند جهانی مس بوده که از صربستان تا پاکستان ادامه دارد و در یک اقلیم نیمه بیابانی و کوهستانی واقع شده است. سابقه استحصال مس در این منطقه به گذشته‌های دور و بنا به روایتی به دوره ساسانیان مربوط می‌شود. آثار کوره‌های ذوب مس و همچنین سرباره های حاصل از ذوب در اطراف معدن قابل مشاهده است.
سابقه تاریخی
نام قدیمی این معدن لاچاه بوده که به علت نزدیکی به دهکده میدوک (سه کیلومتری جنوب غربی) نام آن از لاچاه به میدوک تغییر یافته است. از گذشته‌های دور پیرامون این معدن فعالیت هایی به منظور استخراج فیروزه و مس از بخش زون اکسید صورت گرفته است که وجود توده‌های عظیم سرباره مس در نزدیکی روستای لاطلا در یک کیلوتری شمال شرقی معدن موید این مطلب است. اما نخستین گام ها جهت انجام امور اکتشافی همزمان با شروع فعالیت‌ها بر روی معدن مس سرچشمه صورت گرفته است
زمین شناسی معدن مس میدوک
منطقه میدوک قسمتی از بخش مس خیز استان کرمان است که از نظر زمین‌شناسی قسمتی از سیستم کوهزایی آلپ ‐ هیمالیا می‌باشد. در ناحیه کرمان سنگ‌های آذرآواری (با ترکیب ریولیتی تا آندزیت، بازالتی) گدازه‌های جریانی سنگ‌های آهکی و ماسه سنگ عمده‌ترین رخ ساره سنگ‌شناسی بوده و عمومًا متعلق به ائوسن می‌باشند.
موقعیت معدن میدوک و گسل‌های منطقه‌ای
ذخیره پرفیری مس میدوک در نزدیکی یک ترکیب کمپلکس آتشفشانی رسوبی دوران ترشیاری در قسمت مرکزی جنوب شرقی ایران قرار گرفته است. سنگ میزبان شامل کانی سازی توده گرانودیورتی در پوشش آندزیتی منطقه است.
سه قسمت اکسیده، سوپرژن و هیپوژن در ذخیره یاد شده مشخص شده است. قسمت اصلی ذخیره موجود در قسمت اکسیده کانی‌های مالاکیت و آزوریت است و در قسمت سوپرژن مهمترین کانی‌سازی مربوط به کالکوزیت و کانی م هم قسمت هیپوژن کالکوپیریت و پیریت است. پیریت غالبًا در بخش دگرسان شده وجود دارد. منبع اطلاعاتی زمین‌شناسی مغزه گیری حفاری (شامل ۴۶ چال به طول ۱۴ کیلومتر)، نمونه‌گیری در تونل و نمونه‌گیری در سطح زمین و آزمایشگاه به اضافه مطالعات زمین‌شناسی اولیه می‌باشد.
زمین‌شناسی ذخیره مس معدن میدوک
– انواع سنگ در برگیرنده
با توجه به اطلاعات حاصل از حفاری‌ها می‌توان کانسار مس را به قارچی با کلاهکی به شکل بیضی ناقص به ابعاد ۴۰۰ ×۴۵۰ تشبیه نمود که کلاهک آن متشکل از زون سوپرژن است و قطر بزرگ آن در امتداد شرق و جنوب شرق معدن کشیدگی بیشتری از خود نشان می‌دهد، و پایه قارچ مذکور زون هیپوژن می‌باشد که تاکنون به عمق واقعی آن دست نیافته‌اند. بر اساس حفر سه چاه عمیق در محدوده معدن ثابت گردید که هنوز در اعماق ۹۵۵ متر و پایین‌تر کانه‌سازی مس وجود داشته به قسمی که عیار مس در متر اژهای انتهایی این گمانه‌ها تا سه برابر عیار حد این معدن است. سنگ‌های میزبان کانسار میدوک می‌توانند به سه گروه تقسیم گردند:
- ولکانیک‌های آندزیتی
- پورفیری میدوک
- دایک‌ها
۱‐ ولکانی های آندزیتی:
در اطراف استوک پرفیری که به رنگ تیره تا خاکستری مایل به سبز است و بافت آن پرفیری و دانه‌ریز است، دگرسانی هیدرترمال شده است که به رنگ خاکستری روشن مایل به زرد می‌باشند. ترکیب آندزیت موجود از نوع آندزیت‌های معمولی است.
۲‐ پرفیری میدوک:
این پرفیری در سنگ میزبان قرار گرفته است و به صورت کانسار مس‌دار می‌باشد. رنگ آن خاکستری روشن و با بافت پرفیری با بلورهای نفوذی پلاژیوکلاز تا حدود سایز ۵۰ میلی متر است. ترکیب شیمیایی به صورت شاخص گرانودیریتی و هوازده است. محل برخورد بین پرفیری میدوک و آندزیت معلوم نمی‌باشد و علت آن دگرسانی می‌باشد.
۳‐ دایک ها:
دایک‌ها را می‌توان به دو نوع اولیه و ثانویه تقسیم کرد:
دایک‌های نوع اولیه خیلی نزدیک به پرفیری میدوک هستند. شاید تنها تفاوت در درزه‌یابی کمتر باشد. اینها را نمی‌توان حقیقتًا دایک نامید اما فاز دایک‌های اولیه در مورد پرفیری میدوک می‌توان نامید.
دایک‌های ثانویه خیلی به پرفیری میدوک شبیه هستند و کمی مافیک‌تر می‌باشند. آنها فقط کمتر دگرسان شده‌اند و ترک خورده‌اند و کانی‌سازی شده‌اند.
ژنز و مراحل تشکیل کانسار مس میدوک
این مرحله شامل ارائه یک مدل ساده برای کانسار مس میدوک می‌باشد که به صورت مراحل زیر می‌باشد:
- ایجاد ولکانیسم وسیع آندزیتی در منطقه (اوایل سنوزوئیک) و تزریق استوک گرانودیوریتی پرفیری میدوک در داخل ولکانیک‌ها (اواسط سنوزئیک)
- شکستگی وسیع در استوک گرانودیوریتی و سنگ های مجاور به دلیل سرد شدن استوک گرانودیوریتی
- تزریق دایک‌های اولیه که همراه با تزریق ماگما است.
- آلتراسیون هیدروترمال همراه با کانی‌سازی مس که شدت کانی‌سازی بستگی شدید به شکستگی‌ها دارد به گونه‌ای که هر چه شکستگی‌ها فراوان‌تر باشد کانی‌سازی نیز فراوان تر و عیار بالاتر است.
- تخریب و فرسایش و شروع فرآیندهای تشکیل زون سوپرژن که این مرحله عامل ایجاد ماده‌معدنی در منطقه سوپرژن است.
مناطق مختلف کانه‌سازی کانسار میدوک
- منطقه هوازده و اکسیدی
این منطقه مانند کلاهی قسمت سولفیدی را پوشانده و سنگ‌های میزبان بر اثر عوامل فیزیکی و شیمیایی، فرسایش و دگرسانی م تقارن را نشان می‌دهد. غالبًا در این زون کانی‌های مس شسته شده و به داخل سوپرژن حمل گردیده است. ضخامت این منطقه ۱۵ متر در بخش مرکزی تا بیش از ۱۰۰ متر در نقاط مرتفع و اطراف معدن می‌باشد کانی های مشاهده شده در این زون عبارتند از: اکسیدهای مس (مالاکیت، آزوریت، کالکانتیت و فیروزه) و اکسیدهای آهن (لیمونیت و هماتیت) است. آلتراسیونی که در این بخش دیده می‌شود رسی و سرسیتی است.
- منطقه کانی سازی شده سوپرژن
ضخامت لایه سوپرژن از ۱۰۰ متر در مرکز تا ۳۰۰ متر در حاشیه متغییر می‌باشد. کنتاکت بین سوپرژن و زون اکسید معمولا واضح است و سطح آب زیرزمینی هم اکنون پایین تز از زمان تشکیل سوپرژن است. مهمترین کانی‌های سوپرژن عبارتند از: کالکوسیت، کوولین، پیریت، مولیبدنیت، کالکانتیت و اکسیدهای آهن. آلتراسون دیده شده در این زون رسی، سرسیتی و به میزان کم سیلیسی و بطور محلی کلریتی و اپیدوتی است.
- منطقه کانی سازی هیپوژن
منطقه مذکور عمیق‌ترین بخش مینرالیزه توده نفوذی مس پرفیری است. کنتاکت بین زون سوپرژن و هیپوژن تدریجی بوده و غالبًا تفکیک دقیق این دو زون مشکل می‌باشد. تاکنون حد زیرین منطقه مینرالیزاسیون زون هیپوژن مشخص نشده است و عمیق‌ترین چاه حفاری این معدن ۱۰۱۳/۵ متر با زاویه ۷۰ درجه به سمت شرق بوده که بصورت عمودی حدود ۹۵۰ متر است و تا این عمق از شدت کانی‌سازی کاسته نشده است. کانی‌های این زون عبارتند از: کالکوپیریت، بورنیت، کالکوسیت و فلورین. آلتراسیون این زون از نوع سیلیسی شدید و بطور محلی رسی است.
تقسیم پرفیری میدوک در داخل سه زون اصلی
عیار حد و میزان ذخیره مس میدوک به تفکیک زون‌ها
برای تعیین عیار حد یک معدن تعدادی از عوامل شامل روند پیشرفت تکنولوژی جهت استحصال کانی یا فلز مورد نیاز از ماده‌معدنی، بازار جهانی آن فلز یا کانی و غیره نقش دارند با توجه به این عوامل عیار حد برای معدن مس میدوک ۰/۲۵ درصد در نظر گرفته شده است. همچنین در مطالعه و بازنگری که توسط شرکت مین پروک در معدن مس میدوک صورت گرفت مشخص گردید که می‌توان عیار حد را ۰/۱ درصد نیز منظور کرد.
اکسید:
کانی‌های اکسیدی به لحاظ داشتن رنگ سبز آبی به آسانی قابل تشخیص هستند و این مواد معدنی اکسیدی که دارای عیار بالایی هستند باید بارگیری شوند و به صورت مجزا انبار گردد که در آینده بتوان به روش لیچینگ از آن استفاده نمود. میزان ذخیره قابل استخراج از زون اکسید ۱۱۴۵۸ هزار تن با عیار ۰/۵۷ درصد می‌باشد.
سوپرژن:
ذخره قطعی برای این زون ۸۰۸۰۰ هزار تن و میانگین عیار مس آن ۰/۹۶ درصد می‌باشد. ذخیره قابل استخراج این زون ۷۹۵۸۷ هزار تن با میانگین عیار ۰/۹۷ درصد پیش‌بینی شده است.
هیپوژن:
ذخیره قطعی این زون ۷۸۵۷۰ هزار تن و و میانگین عیار مس آن ۰/۶۷ درصد می‌باشد. ذخیره قابل استخراج این زون ۶۴۸۸۸ هزار تن با میانگین عیار ۰/۷ درصد مس پیش‌بینی شده است.
به طور کلی ذخیره قابل برداشت این معدن با احتساب ذخیره منطقه اکسید حدود ۱۴۴۴۷۵ هزار تن و میانگین عیار مس آن ۰/۸۴ درصد می‌باشد.
معدن میدوک و کانی سازی برای سایر عناصر
معادن مس پرفیری علاوه بر مس دارای عناصر فرعی نیز می‌باشند. با توجه به مطالعات انجام شده و سنجش‌های آزمایشگاهی بر روی نمونه‌های سوپرژن و هیپوژن مقدار و درصد تعدادی از عناصر فرعی اندازه‌گیری شده توسط شرکت اتوکمپو در جدول زیر آمده است.
بررسی‌های ژئوتکنیکی معدن مس میدوک
تکنوتیک:
به نظر می‌رسد که درزه‌های منطقه معدنی میدوک تحت تأثیر دو مرحله عمده تکتونیکی به وجود آمده اند که این دو مرحله عبارتند از:
- شکستگی‌های تکتونیکی حاصل از نفوذ توده ماگمایی پرفری میدوک
- شکستگی‌های جوانتر با روند شمالی‐ جنوبی
تیپ درزه داری معمول درزه‌های ساده با برخی گسل‌های ریز است، هیچ گسل بزرگ یا اصلی یا زون‌های خرد شده که محدوده معدن روباز را در گیرد مشاهده نشده است. چین خوردگی در منطقه ضعیف است و تأثیر ناچیزی بر زمین‌شناسی منطقه داشته است. برخی حفرات در هنگام حفاری در زون اکسیده ظاهر می‌شوند که احتمالا علت آن حل شدن رگه‌ها و یا عدسی‌ها می‌باشد که این امر نیز در کانسار مس میدوک بسیار نادر است. در محدوده مس میدوک چهار سیستم درزه اصلی وجود دارد:
- درزه‌های شعاعی
- درزه‌های مخروطی
- درزه‌های N-S
- درزره‌های E-W
دو روند درزه ۱ و ۲ در ارتباط با مرحله جامد شدن ماگما می‌باشد. درزه‌های شعاعی و مخروطی معمولا سخت هستند و به نظر می‌رسد که در تمامی محدوده پراکنده باشند. در شکل نمایش دهنده کنتور دیاگرام ۴۸۰ عدد درزه به همراه موقعیت صفحات اصلی آنها که روی شبکه قطبی آورده شده را نشان می‌دهد.
درزه‌های عمومی معدن میدوک
شیب درزه‌ای در شبکه قطبی و رزدیاگرام درزه‌های عمودی میدوک
وضعیت و ماهیت مکانیک رفتاری سنگ کانسار
روش مورد استفاده برای تخمین خواص مکانیکی سنگ‌ها به روش اندازه‌گیری سیستماتیک RQD از روی مغزه‌های حفاری است.
مقادیر در قسمت بالایی زون سوپرژن کمتر است و علت آن جانشینی مس قسمت بالایی سوپرژن در درزه‌ها و شکاف‌های قسمت زیرین و نیز دگرسانی می‌باشد. جانشین ماده‌معدنی باعث بازتر شدن درزه‌ها و قرار گرفتن مواد نرم (کانی مس دار) شده است. در قسمت‌های نرم و یا عدسی‌های قسمت سوپژن احتیاج به آتشباری نمی‌باشد و سنگ بسیار نرم است. زون اکسیده دارای سنگ‌های محکمتری است که علت آن قرار گرفتن اکسید آهن در داخل شکاف‌ها می‌باشد.
در زون هیپوژن مقدار RQD بسیار متغیر است و در برخی چال‌ها این میزان بسیار بیشتر از دیگر چال‌های موجود است. علت این تغییرات اختلافات محلی در شدت و گرما در هیپوژن به ویژه در دگرسانی آرژلیک و درزه یابی اولیه است.
آب‌های زیرزمینی در معدن میدوک
میزان آب‌های زیرزمینی در کانسار میدوک حدود Z=2540 است. این تراز تقریا ۱۶۰ متر پایین تر از بالاترین تراز سوپرژن و تقریبًا هم تراز با بالای قسمت هیپوژن است. کاهش تراز آب‌های زیرزمینی طی میلیون‌ها سال باعث برخی اکسیداسیون‌های محلی زون سوپرژن گردیده است.
این نقاط محلی لیچ (شسته)‐اکسید شده (عدسی‌ها و رگچه‌ها و رگه‌ها) می‌توانند همچنان در زیر تراز آب‌های زیرزمینی حادث گردند. کوه‌های میدوک بر روی خط تقسیم کننده آب های زیرزمینی واقع گردیده‌اند و به همین علت جریان آب زیرزمینی از منطقه خارج به داخل سایت وجود ندارد.در طی عملیات معدنکاری در بالای سطح آب زیرزمینی تنها حرکت آب محصور در میان کانسار می‌تواند ریزش آب را باعث گردد.
پس از داخل شدن به تراز آب زیرزمینی میزان آب به داخل پیت افزایش خواهد یافت. اما کاهش تراز آب‌های زیرزمینی در طی معدنکاری در زون هیپوژن با زدن چاه‌های آبکشی در اطراف محل باعث می‌شود تا تراز آب زیرزمینی در محل به زیر سطح پله‌های معدنکاری برسد. بنابراین تأثیر آب‌های زیرزمینی در شیروانی‌های سنگی معدن میدوک تقریبًا به طور کامل از بین می‌رود.
موقعیت تونل‌های موجود در معدن میدوک
کارخانه تغلیظ
کارخانه تغلیظ میدوک در نزدیکی معدن میدوک و در زمینی به مساحت ۱۴ هکتار احداث شده است.
عملیات اجرایی این کارخانه از نیمه دوم سال ۱۳۷۹ آغاز گردیده و بر اساس طراحی، قادر است از ۵ میلیون تن سنگ سولفوری معدن، به طور متوسط سالانه ۱۵۰ هزار تن کنسانتره مس با عیار ۳۰ درصد تولید نماید. با توجه به اهمیت استفاده از تکنولوژی روز دنیا و اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی و آب در کشور، در احداث کارخانه تغلیظ میدوک از تکنولوژی روز دنیا شامل جایگزینی آسیاب نیمه خودشکن با ظرفیت بالا بجای دو مرحله سنگ شکنی و همچنین نصب تیکنرهای باطله (دیپکون) با ظرفیت بالای بازیافت آب همراه باطله خروجی تغلیظ می‌باشد.
برای احداث این کارخانه ۱۰۵۰ میلیارد ریال و ۱۰۰ میلیون دلار سرمایه گذاری انجام شده است. طراحی پایه توسط شرکت خارجی و قسمتی از طراحی تفصیلی و مشاهده مهندسی طرح، بوسیله متخصصین ایرانی به انجام رسیده است.
کارخانه لیچینگ
کارخانه لیچینگ میدوک مطابق طرح اولیه بر اساس ذخیره حدود ۵ میلیون تن کانسنگ اکسید معدن مس میدوک با عیار متوسط 0/65% مس جهت تولید سالانه ۵۰۰۰ تن مس کاتد در نظر گرفته شده است. متوسط تناژ بارگیری جهت سنگ شکن برای کاهش سایز به زیر یک اینچ و انتقال به واحد آگلومراسیون ۴۰۰ تن در ساعت می‌باشد در آنجا پس از افزودن اسید سولفوریک در هیپ بار‌گذاری شده و توسط اسید سولفورک رقیق تحت پاشش به منظور انحلال مس محتوی کانسنگ تا بیش از ۶۰% در دوره پاشش شامل ۶۴ روز قرار می‌گیرد.
محلول حاصل از انحلال (PLS) پس از جمع آوری در حوضچه‌هایی به واحد استخراج با حلال انتقال یافته و بطور پیوسته تحت استخراج با حلال آلی cp150 قرار می‌گیرد، سپس در واحد الکترووینینگ، مس محتوی الکترولیت روی ورق‌های کاتد اولیه که از جنس فولاد ضد زنگ می‌باشد جهت تولید مس‌کاتدی مطابق گرید A-LME می‌نشیند.
خش‌های اصلی کارخانه لیچینگ عبارتند از:
- واحد سنگ‌شکن و اگلو‌مراسیون (Crushing & Agglomeration)
- واحد انحلال توده‌ای (Heap)
- واحد استخراج با حلال (Solvent Extraction)
- واحد الکتروینینگ (Electro Winning)
کارخانه ذوب خاتون آباد
کارخانه ذوب مس خاتون آباد در ۳۰ کیلومتری شرق شهرستان شهربابک، ۸۰ کیلومتری معدن مس میدوک و در فاصله ۲۰۰ کیلومتری غرب استان کرمان با زیربنای ۶۰۵۱۷ متر مربع (مساحت کلی ۱۰۰ هکتار) احداث شده است. عملیات اجرایی این کارخانه در سه ماهه اول سال ۱۳۷۸ به منظور بهره‌گیری از تکنولوژی ذوب فلش و با هدف تولید سالانه ۸۰ هزار تن مس آندی با خلوص 99/4 درصد از کنسانتره مس، آغاز شد و در سه ماهه دوم سال ۱۳۸۳ به بهره‌برداری رسید.
