توجد آثار بيئية لتعدين خام الحديد في جميع المراحل، وهذا يشمل الحفر والمعالجة والنقل.
هذه هي نتيجة الكمية الكبيرة من مخلفات خام الحديد الخطرة بيئياً - وهي نفايات صلبة تتولد أثناء عملية إثراء مركزات خام الحديد - والتي تم إطلاقها في البيئة.
من السهل استخراج الصخور المعروفة باسم خام الحديد ونقلها، وتحتوي على ما يكفي من الحديد، كما أنها مربحة لاستخراجها. أكثر أشكال الحديد انتشارًا الموجودة في الخامات هي السدريت (FeCO3)، والليمونيت (FeO(OH)・n(H2O)) والجويتيت (FeO(OH)) والماجنتيت (Fe3O4) والهيماتيت (Fe2O3). الشكلان الأكثر انتشارًا لخام الحديد هما المغنتيت والهيماتيت.
يستهلك إنتاج الصلب أكثر من 98% من خام الحديد المتوفر في السوق العالمية. يُعد خام الحديد مادةً أساسيةً لاستخراج الحديد المعدني. ونظرًا لتزايد الطلب على المعادن، يجب أن تتم عمليات التعدين والمعالجة بشكل مستمر، مما ينتج عنه كميات كبيرة من النفايات السائلة والصلبة.
يتم إنتاج كميات هائلة من المخلفات التي تحتوي على عناصر خطيرة، بما في ذلك الحديد والمنغنيز والنحاس والرصاص والكوبالت والكروم والنيكل والكادميوم، طوال عملية الاستخراج. ما يقدر بنحو 32٪ من خام الحديد الذي تم أخذه لا يزال في شكل مخلفات.
تم العثور على تركيزات عالية من الحديد المذاب والمواد العالقة في خام الحديد، مما يغير كيمياء المياه والتوافر الحيوي للمعادن.
التعدين والمعالجة
لاستخراج المعادن وتحويلها إلى شكل معدني (غير مدمج كيميائيًا)، يتم عادةً استخراج الخامات ثم إخضاعها لمجموعة متنوعة من العمليات المعدنية الميكانيكية والكيميائية. هناك ثلاثة أنواع مختلفة من العمليات تشارك في استعادة المعادن من الخام.
- تلبيس الخام، أو فصل المعادن
- التطهير الكيميائي الأول
- اختزال المعدن، عادة مع معالجة التنقية بينهما.
هناك عدة خطوات يتم اتباعها في استخلاص الحديد من خامه: أولاً، يتم فصل المعادن الثمينة من المخلفات، أو عناصر النفايات، ومن ثم يتم تكليس خام الحديد لإنتاج معدن ثمين.
تتم معظم عمليات المعالجة في الأفران العالية، والتي تعمل أولاً على تحويل خام الحديد إلى حديد خام ثم، اعتمادًا على نوع الفرن الذي يتم تسخينه فيه (أفران القبة، أو البودرة، أو أفران OH)، تحويله إلى فولاذ أو حديد الزهر ، والحديد المطاوع.
تشمل تقنيات الاستخراج الشائعة لخام الحديد التفجير والحفر والحفر العام. تنتج المناجم المفتوحة غالبية خام الحديد.
لكسر وتفكيك الصخور السليمة وتمكين استخراج الخام والمواد الأخرى لتسليمها إلى منشأة المعالجة أو المخزون أو مكب النفايات، يتم حفر المواد المتفجرة في الثقوب وإطلاقها. تُعرف هذه العملية بتفجير خام الحديد.
ويجوز لمصنع إنتاج الحديد والصلب أن يستقبل خام الحديد بمجرد استخراجه من الأرض. يتم عادة إثراء الخام من مركز خام الحديد الذي يتضمن عادة أكثر من 60% حديد إذا كان يحتوي على أقل من 60% حديد.
يتم تحقيق ذلك عن طريق فصل المعادن القيمة عن معادن الحديد، عادةً باستخدام التعويم الرغوي أو الجاذبية أو الطرق المغناطيسية.
الآثار البيئية لتعدين خام الحديد
- جودة الهواء
- تصريف الصخور الحمضية
- الأراضي الرطبة والنباتات
- الحيوانات الضخمة
- جودة المياه
- الاضطرابات الجسدية
- السلامة العامة
1. جودة الهواء
تتمثل المصادر الرئيسية للانبعاثات خلال مراحل البناء والتشغيل في غبار التبخير الناتج عن تشغيل الآلات ومنتجات الاحتراق مثل أكسيد النيتروز وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأول أكسيد الكربون.
خلال مرحلتي البناء والتشغيل، تعد غلايات زيت الوقود وحركة المرور في الموقع ومولدات الديزل هي المصادر الرئيسية للانبعاثات المرتبطة بالاحتراق.
قد تنشأ انبعاثات الغبار المتطاير من تحركات المعدات، والحفر، وإزالة الأشجار. كما يُعد تحميل وتفريغ الخام، وسحق الخام، وتآكل المخزون، والغبار الناتج عن أنظمة النقل القريبة، من المصادر المحتملة للغبار المتطاير أثناء العمليات.
بسبب التقلبات الجوية اليومية، ترتبط انبعاثات الغبار الهاربة بشكل مباشر بكمية الأرض المضطربة وكثافة النشاط.
يؤثر تلوث الهواء الصناعي في الغالب على الحياة البرية من خلال الوفيات المباشرة والأمراض والإصابات المرتبطة بالصناعة والضغط الفسيولوجي والنفسي.
في بعض المواقع، أثيرت مخاوف بشأن آثار انبعاثات الغازات والجسيمات الناتجة عن أنشطة الصهر السابقة على صحة الإنسان والبيئة.
تستخدم المصاهر اليوم إجراءات تؤدي إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت والمواد الجزيئية بشكل كبير لأنها تدرك مدى أهمية تقليل هذه الآثار وتخفيفها.
ولأن ثاني أكسيد الكبريت ينتج حمض الكبريتيك، والذي يشار إليه أحيانًا باسم "المطر الحمضي"، عندما يتحد مع بخار الماء في الغلاف الجوي، فقد كان السبب الأكثر شيوعًا للقلق.
وقد تصبح التربة التي تستقر فيها هذه الانبعاثات حمضية، مما قد يضر بالنباتات الموجودة ويمنعها من النمو.
المصاهر محاطة بمناطق قاحلة بسبب التأثيرات البيئية للصهر التاريخي. بعد عقود من الضرر، بدأت بعض المناطق في التعافي أخيرًا. وفي بعض الحالات، قد تكون الانبعاثات الصادرة عن مصاهر المعادن التاريخية ضارة بصحة الإنسان.
على سبيل المثال، تم قياس مستويات أعلى من الرصاص في دم بعض الأفراد المحليين القريبين أثناء تشغيل مصهر الرصاص والزنك.
يتم دمج الضوابط البيئية بشكل متزايد مع عمليات الصهر للتخفيف من المخاطر الصحية والبيئية المحتملة المرتبطة بالانبعاثات.
2. الصرف الصخري الحمضي
يتم إنشاء الأحماض عندما تتحد المعادن والمركبات المحتوية على الكبريت في الصخور مع الأكسجين والماء.
التفاعل الكيميائي الأكثر شيوعا الذي يحدث أثناء عمليات التعدين هو حمض الكبريتيك.
وكجزء من عملية الإثراء، يجب إذابة المعادن المحيطة، وإطلاق المعادن والمركبات في مسطحات المياه العذبة والأنهار والغلاف الجوي المحيطة التي كانت مرتبطة سابقًا بالصخور.
على الرغم من أنه يمكن إنشاء الأحماض بشكل طبيعي قبل الاضطراب، إلا أن عمليات التعدين عادة ما تزيد من كمية الأحماض المنتجة، مما يؤدي إلى عدم المساواة البيئية. تصريف المناجم الحمضية هو مصطلح هذه العملية (AMD).
العديد من الأسماك وغيرها من الكائنات المائية، وكذلك الحيوانات البرية التي تستهلك المياه من مصادر ملوثة، معرضة لخطر المشاكل الصحية بسبب الأحماض الناتجة عن AMD.
تصبح العديد من المعادن أكثر قدرة على الحركة عندما يصبح الماء أكثر حمضية، وبكميات كبيرة تصبح هذه المعادن سامة لغالبية الكائنات الحية.
3. الأراضي الرطبة والنباتات
تحتاج بعض المناجم إلى تجفيف الأراضي الرطبة المجاورة لتبريد آلات المشروع وإتمام عملية المعالجة. يؤثر ذلك على كمية ونوعية المياه في المصب، بالإضافة إلى النباتات والحيوانات البرية المحلية. ومن أمثلة الأراضي الرطبة: المستنقعات، والأهوار، والمياه الضحلة، وغيرها.
في المحيط الحيوي، تؤدي الأراضي الرطبة مجموعة متنوعة من المهام مثل جمع وتخزين الجريان السطحي، والتحكم في تدفقات الأنهار، وتقليل التآكل والفيضانات الطبيعية، وتنقية المياه وتطهيرها، وتجديد إمدادات المياه الجوفية، وتوفير الموائل للنباتات والحيوانات. إنه ينجز شيئًا ما.
لاستيعاب الاستخدامات البديلة للأراضي، بما في ذلك الزراعة والتحضر والتنمية الصناعية والترفيه، يتم تغيير الأراضي الرطبة عن حالتها الطبيعية.
4. الحيوانات الضخمة
بعض الأنواع أكثر عرضة من غيرها للتدهور والتحول. يتضمن تعدين خام الحديد مجموعة متنوعة من العمليات التي تمس معظم جوانب البيئة. تعتبر المخلوقات الضخمة مثل الذئاب والوعل والدببة السوداء من الحيوانات الضخمة.
هذا النوع من الحيوانات البرية حساس لمستويات الضوضاء الناجمة عن تعدين خام الحديد ومشاريع البنية التحتية، ويظهر تغيرات سلوكية ملحوظة خلال موسم الشفق وقبل وبعد ولادة صغاره.
هذه الأنواع من الاضطرابات يمكن أن تجعل الحيوانات تسافر لمسافات أبعد، مما يقلل من فرصها في التكاثر الناجح والجوع.
5. جودة المياه
تعتبر المياه من الموارد الطبيعية الأساسية التي تتضرر من استخراج خام الحديد. كلما ابتعدت عن تعدين خام الحديد، قل التلوث. ترشح المياه الحمضية المعادن من المناطق المضطربة وتحملها في اتجاه مجرى النهر إلى المحيط.
تتلوث المسطحات المائية عند استخراج خام الحديد. فعندما ينكشف الخام الحامل للمعادن أثناء عملية التعدين بدلاً من انكشافه الطبيعي بفعل التعرية، وعندما ينكشف الخام المستخرج على السطح أثناء عملية المعالجة، تزداد احتمالية التلوث.
6. الاضطرابات الجسدية
يحدث أكبر اضطراب مادي في موقع المنجم أثناء عمليات التعدين الفعلية، مثل التعدين في الحفرة المفتوحة ومواقع التخلص من نفايات الصخور. مباني التعدين، بما في ذلك المكاتب والمحلات التجارية والصناعات، والتي عادة ما تشغل مساحة صغيرة من المنطقة المضطربة، يتم إنقاذها أو هدمها بعد إغلاق المنجم.
تعد الحفر المفتوحة ومواقع التخلص من النفايات الصخرية من التأثيرات المرئية والجمالية الأساسية للتعدين. عادة ما يتم إنتاج مستودعات صخور النفايات الصغيرة نسبيًا، والتي تمتد من بضعة أفدنة إلى عشرات الأفدنة (0.1 كيلومتر مربع)، عن طريق التعدين تحت الأرض.
وتقع هذه المناطق عادة بالقرب من فتحات المرافق الجوفية. التعدين في الحفرة المفتوحة له تأثير بصري ومادي أكبر من التعدين تحت الأرض لأنه يؤثر على مساحة أكبر.
يتم سحب كميات كبيرة من النفايات الصخرية من الحفرة وإلقائها في المناطق المحيطة حيث أن كمية النفايات الصخرية المنتجة في تعدين الحفرة المفتوحة عادة ما تكون ضعفي إلى ثلاثة أضعاف كمية الخام المستخرج.
أكوام الخبث، وأكوام الترشيح، ومستودعات المخلفات هي أنواع قليلة من أكوام النفايات المعالجة التي تأتي بأحجام مختلفة، وبعضها كبير جدًا.
يبلغ سمك بعض أكبر الخزانات الصناعية مئات الأقدام (حوالي 100 متر) وتمتد على آلاف الأفدنة (عشرات الكيلومترات المربعة)، كما هو الحال في تعدين النحاس في الحفر المفتوحة.
قد يبلغ قطر كومة الترشيح مئات الأقدام (حوالي 100 متر) أو مئات الأفدنة (0.1 إلى 1 كيلومتر مربع) في الحجم.
7. السلامة العامة
يجد الناس مواقع التعدين القديمة رائعة بطبيعتها، ولكنها قد تكون خطيرة أيضًا. وقد تحتوي على مباني تاريخية مثيرة للاهتمام، أو مدخل مفتوح أو مخفي إلى الأعمال الجوفية، أو الحفر السطحية.
ومن المخاوف الأخرى المتعلقة بالسلامة في بعض مواقع التعدين "الهبوط" أو غرق الأرض. في الأماكن التي تقترب فيها الأعمال تحت السطح من السطح، قد تغرق الأرض تدريجياً.
عادةً ما يتم وضع علامة عليها وتجنبها لأن الانهيار غير المخطط له يمكن أن يحدث في أي وقت.
يعمل أصحاب المناجم الحديثة على تقليل المخاطر المرتبطة بالإغلاق عن طريق إغلاق أعمال المناجم، وإعادة تقييم الحفريات السطحية لتقليل المنحدرات الشديدة، والحفاظ على الهياكل أو إزالتها.
يجوز لأصحاب المناجم الحاليين أو المنظمات الحكومية أو الأطراف المهتمة الأخرى تنفيذ برامج الاستصلاح وتخفيف السلامة التي تعالج المخاطر في هذه المواقع في الولايات التي تنتشر فيها مناطق التعدين القديمة، مثل كولورادو ونيفادا.
تعمل هذه المبادرات، على أقل تقدير، على تحديد المخاطر المحتملة، ووضع علامات تحذيرية وعدم التعدي، وتسييج المواقع الخطرة. وكجزء من هذه التدابير، قد يتم أيضًا إغلاق مداخل الأعمال الجوفية السابقة.
تطورت بعض أعمال المناجم التي تم إيقاف تشغيلها إلى موائل كبيرة لمستعمرة الخفافيش. يمكن إغلاق فتحات المناجم للحفاظ على سلامة الخفافيش وتمكينها من مواصلة الوصول.
هذه الممارسة مفيدة بشكل خاص لأنواع الخفافيش المهددة بالانقراض. ويُنصح الزائر العادي لمثل هذه الأماكن بأخذ الحيطة والحذر والامتناع عن الدخول لأن العديد من مواقع التعدين القديمة قد لا تكون آمنة.
خاتمة
من جهة أخرى، يُلحق استخراج خام الحديد أضراراً جسيمة بالبيئة. فهو يُلحق الضرر بالبيئة الطبيعية المحيطة، بما في ذلك النباتات والحيوانات، وجودة المياه السطحية والجوفية ، وجودة الهواء المحيط في منطقة التعدين.
وبالنظر إلى مدى تدهور صناعة التعدين للبيئة، فإن هذا يتطلب إيلاء المزيد من الاهتمام لها.