کاربرد های ضایعات سنگ

برخی از کاربردهای ضایعات سنگ 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 معدن مستقر 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.

توليد سيمان های ويژه

 در معادن آهك مقادير قابل توجهي از پودر سنگ آهك به عنوان محصول فرعي سنگ شكن ها توليد مي شود. اين مواد ريز براي محيط زيست مضر هستند و چنانچه فيلتر نشوند سلامتي افراد را به خطر مي اندازند. به همين دليل معمولاً با استفاده از فيلترهاي خلا جمع آوري مي شوند. در فرآيند توليد آگرگات هاي دانه درشت اين مواد معمولاً 1% از كل را تشكيل مي دهند اما چنانچه توليد آگرگات هاي ريز دانه تر مورد نظر باشد ميزان توليد 2% افزايش مي يابد. در نتيجه مقادير قابل توجهي از اين مواد جمع آوري مي شود كه استفاده مواد فوق ريز به 5 از آنها با مشكلات زيادي همراه است. در بسياري از معادن از اين مواد براي پركردن زمين استفاده مي شود و يا اينكه در دامپهاي باطله به صورت روباز و كنترل نشده جمع آوري مي شوند. درنتيجه مشكلات زيست محيطي در اثر وزش با و ساير عوامل جوي ايجاد شده كه با خطرات زيادي از جمله سرطان براي افراد همراه است. از يكي از كاربردهايي كه اخيرا برای داراي قابليت تغيير شكل بالايي هستند و (self-compacting concrete – SSC) مخصوص از مقاومت بالايي بخصوص در مناطقي كه بارندگي در آن ها زياد است برخوردارند. بدين ترتيب مواد ريز حاصل از طرح های سنگ آهك ذخيره مناسبي براي استفاده در اين سيمان ها مي باشند.

 توليد كاشی ها و كف پوش ها

با توجه به ساختار صفحه ای اسليت معمولاً آنرا به صورت صفحات نازك در پوشش كف و سقف و سنگفرش مصرف مي كنند. با اين حال استخراج اسليت همواره با توليد حجم زيادي باطله به صورت لجن همراه است كه و همكاران Gonzalez . براي سيستم آبكشي مضر است و از آن براي پر كردن زمينهاي خالي استفاده مي شود روشهايي را براي كاهش اين باطله ها با استفاده مجدد از آنها و يا برش سنگ با ليزر ارائه كرده اند. آنها بر اساس اندازه ذرات اين باطله ها را طبقه بندي و كاربردهاي آنها در صنايعي مانند سيمان، پركردن حفره هاي ريز در آسفالت كردن جاده ها و روكشي ديوارها را مشخص نموده اند. يكي ديگر از مسايل مربوط به اين باطله ها خطرات ايجاد شده براي سلامتي كارگران در اثر تنفس ذرات به صورت گرد و غبار است. يكي از كاربردهاي مهم ارائه شده استفاده از گل و لجن توليد شده در توليد كاشي و سراميك ها مي باشد. در اين مورد يا خردايش و دانه بندي مجدد اين مواد از آنها در ساخت كاشيها استفاده مي شود.  معدنكاري و استخراج كائولن و گرانيتهاي بازالتي حجم قابل توجهي از مواد باطله و ضايعات را توليد مي كند . بخش دانه ريز آگرگاتها معمولاً شامل ذرات زير 5 ميليمتر مي باشد. وقتي ذرات ريز حاصل شامل مخلوطي ازذرات با اندازه درشت، متوسط و ريز به همراه بخش رسي/اسليت با ابعاد زير 0.075 باشد از آنها به عنوان گريد پركننده (filler grade)  نامبرده مي شود. تا كنون كاربردهاي زيادي مانند توليد كود براي خاكهاي اسيدي، توليد بريكت ها و كاشي هاي سراميكي و توليد بريكت هاي ساختماني رسي براي اين مواد ارائه شده است. ضایعات سنگ از جمله مواد ريز دانه و پودري حاصل از استخراج و فرآوري سنگها  اثرات زيست محيطي زيادي دارند. عمل آوري اين ضايعات با فشرده كردن و سينتره كردن يك روش عملي براي بازيابي اين مواد مي باشد. در مورد اسليتها عمل سينتره كردن معمولاً با تغييرات فاز و توليد آب همراه است و با توجه به كمپلكسي بودن تركيب شيميايي مكانيزم عمل نيز پيچيده است.

توليد آسفالت های ويژه

يكي از صنايع مهم توليد كننده آلودگي، صنعت توليد سنگ ماربل است. در حدود 70 درصد از اين كاني با ارزش طي عمليات استخراج، فرآوري و پوليش كردن تلف مي شود. ضايعات فرآوري كه حدود 30 درصد وزني بلوكها را شامل مي شود، به پودر تبديل شده و در بستر رودخانه ها دپو مي شوند. در حدود 40 درصد ( 86 هزار مترمكعب در سال) از باطله توليد شده در استخراج روباز به صورت قطعات سنگي هستند كه در محل پيتهاي قديمي، يا در بستر راهها و رودخانه ها و يا در مراتع و زمينهاي كشاورزي دپو مي شوند كه سبب ايجاد آلودگي های زيست محيطي در وسعت زياد مي شوند. قطعات سنگي توليد شده منبع مناسبي براي توليد آگرگات براي مصرف در پوشش بزرگراه ها مي باشند. از آگرگات (آگرگات دانه درشت، ماسه و (AC) در اغلب موارد بيش از 90 درصد مخلوط آسفالت و سيمان پركننده) تشكيل شده است. در توليد روكش جاده ها به ازاي هر كيلومتر حدود 12500 تن آگرگات مصرف مي شود.