تایم‌لاین معدن‌کاری
بخش معدن در جهان چه مسیری را برای توسعه طی کرد؟
در دوران ماقبل تاریخ (prehistoric) که منظور از آن زمانی است که شواهد ثبت‌شده‌ای از آن زمان موجود نیست و تاریخ، انسان‌ها با هدف تولید غذا و ساخت سرپناه، از منابع معدنی برای ساخت ابزارآلات مورد نیازشان استفاده می‌کردند. همچنین در دوران ماقبل تاریخ، بشر از منابع معدنی برای ساخت سلاح استفاده می‌کرد تا بتواند شکار کند، از خود دفاع کند و بجنگد. در عصر باستان (از سه هزار سال قبل از میلاد مسیح تا ۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح) بشر از منابع معدنی برای ساخت جواهرات، لوازم آرایشی و همچنین رنگرزی هم بهره می‌برد. به این ترتیب تا حدود پنج قرن پیش از میلاد مسیح بشر از معدن برای تولید غذا، ساخت سرپناه، شکار، دفاع از خود و جنگ، جواهرسازی و رنگرزی استفاده می‌کرد. از آن زمان به بعد تا ابتدای قرون وسطی (از ۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح تا قرن پنجم میلادی) به مرور زمان، بشر یاد گرفت که می‌تواند از معادن بیشتر بهره‌گیری کند. به این ترتیب بشر توانست از طلا و نقره به عنوان وسیله مبادله یا پول استفاده کند. سپس رفته‌رفته معادن در صنعت حمل‌ونقل نیز بسیار پررنگ شدند. با آغاز قرون وسطی (از قرن ۵ تا ۱۵ میلادی) منابع معدنی بیشتر از قبل به کار بشر آمد. به طوری که انسان‌ها برای تولید گرما نیز از معدن استفاده می‌کردند. عصر مدرن (بعد از قرن ۱۵ میلادی) تا به امروز همه چیز را تغییر داد. از قرن ۱۵ میلادی به بعد معدن استفاده‌های بسیار وسیع‌تری پیدا کرد. صنایع ماشین‌سازی (چه ماشین‌های صنعتی و چه ماشین‌هایی که در حمل‌ونقل از آنها استفاده می‌شود) در نتیجه بهره‌گیری بیشتر بشر از منابع معدنی رونق یافت. سپس بشر یاد گرفت که می‌تواند با استفاده از منابع معدنی کامپیوتر و وسایل ارتباطی را بسازد. به‌روزترین استفاده بشر از منابع معدنی مرتبط با حوزه انرژی هسته‌ای است که انسان‌ها با هدف تولید انرژی یا پیروزی در جنگ از آن استفاده می‌کنند.
تاریخچه بخش معدن بسیار قابل توجه است. بخش معدن با تاریخ تمدن بشری و بسیاری از مهم‌ترین تغییرات فرهنگی بشر موازی است. بخش معدن در همه دوران‌ها حضور داشته است: عصر سنگی (Stone Age) یعنی پیش از چهار هزار سال قبل از میلاد مسیح، عصر برنز (Bronze Age) یعنی بین چهار هزار تا پنج هزار سال قبل از میلاد مسیح، عصر آهن (Iron Age) یعنی ۱۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح تا ۱۷۸۰ سال بعد از میلاد مسیح، عصر فلز (Steel Age) یعنی بین سال‌های ۱۷۸۰ تا ۱۹۴۵ و عصر هسته‌ای (Nuclear Age) یعنی از ۱۹۴۵ تا به امروز. بسیاری از توقفگاه‌های تاریخ بشری (مانند سفر مارکوپولوی ایتالیایی به چین، سفرهای دریایی واسکو دو گامای پرتغالی به آفریقا و هند، سفر کریستف کلمب ایتالیایی به آمریکا و کشف جهان جدید و جریان‌هایی از این دست)، در پس خود انگیزه‌هایی داشتند که توسط بخش معدن شکل داده شده بودند. برای مثال انگیزه کشف طلا و نقره بسیاری از این توقفگاه‌های تاریخ تمدن بشری را ایجاد کرده است. ریکارد (Rickard) در مقاله‌ای که در سال ۱۹۳۲ نوشته است شواهد بیشتری را در این باره ارائه می‌کند.
همچنین فراوانی منابع معدنی (منظور از فراوانی در اینجا این نیست که مواد معدنی همچون هوا فراوان است، بلکه منظور این است که مواد معدنی در بعضی کشورها آنقدر فراوان هستند که بتوانند منجر به خلق ثروت شوند) روشی را برای خلق ثروت ایجاد کرد. مواد معدنی این قابلیت را دارند که در بازار به فروش برسند و از این طریق، کشورها می‌توانند با به فروش رساندن مواد معدنی‌شان به کشورهای دیگر، از آنها پول دریافت کنند. این موضوع به طور کلی باعث می‌شد (به‌خصوص قبل از انقلاب صنعتی و تکنولوژیک) که کشورهایی که به لحاظ منابع معدنی ثروتمند هستند، به تمدن‌های بزرگ تبدیل شوند و در عوض کشورهایی که به لحاظ منابع معدنی فقیر هستند، از استانداردهای پایین زندگی رنج ببرند. توانایی استفاده از منابع معدنی به عنوان وسیله‌ای برای خلق ثروت این امکان را به کشورها می‌دهد که یک کشور خاص یا مجموعه‌ای از کشورهای خاص (خاص به لحاظ داشتن منابع معدنی ویژه) تلاش کنند که کل بازار یک ماده معدنی ویژه را تحت کنترل خود درآورند و کارتل‌های اقتصادی بزرگ را برای کنترل عرضه و قیمت آن ماده معدنی ایجاد کنند. برای مثال در سال ۱۹۷۳، اوپک (OPEC) یا سازمان کشورهای صادرکننده نفت تلاش کرد قیمت نفت را کنترل کند و از این طریق سود خود را افزایش دهد. البته این کارتل اگرچه در کوتاه‌مدت موفق بود، اما نهایتاً اثربخشی خود را از دست داد. به این خاطر که تولید نفت در دیگر مناطق جهان بالا رفت و کشورهای عضو اوپک دیگر نتوانستند مانند قبل کشورهای خریدار نفت خود را به راحتی سر میز معامله نگه دارند.
پیشرفت‌های تکنولوژیک در بخش معدن
حوزه معدن به عنوان یکی از اولین حوزه‌هایی که تلاش‌های بشر را به خود دیده است (همچنین به عنوان یکی از اولین صنایع سازمان‌یافته بشر)، تاریخچه‌ای دارد که پرداختن به آن خالی از لطف نیست. برای اینکه معدن را در دنیای مدرن درک کنیم، خوب است که به سیر تکامل تکنولوژی‌ای که در معدن از دیرباز تاکنون به کار گرفته شده است بپردازیم. معدن‌کاری در ساده‌ترین شکل خود حدود ۴۵۰ هزار سال پیش آغاز شد. شاهد این مدعا، سنگ‌های چخماخی است که از آن دوران به‌جا مانده است و محققان این سنگ‌ها را در اطراف استخوان‌های بدن انسان‌ها یافته‌اند؛ انسان‌هایی که در عصر سنگی قدیم زندگی می‌کردند. در عصر سنگی جدید، انسان‌ها یاد گرفتند که زمین را بکنند و تا حدود ۹ متر آن را حفر کنند. قدیمی‌ترین معدن حفرشده توسط بشر که به ثبت رسیده است، معدنی است در سوازیلند که مربوط به عصر سنگی قدیم است و عمر آن ۴۰ هزار سال تخمین زده می‌شود. سپس بشر پیشرفت کرد و مصری‌ها توانستند معدن‌هایی با عمق ۲۵۰ متر را نیز حفر کنند.
فلزات معدنی نیز توجه انسان‌های ماقبل تاریخ را به خود جلب کردند. در ابتدا فلزات در شکل اولیه خود مورد استفاده قرار می‌گرفتند. با گذشت زمان و در عصر برنز و آهن، انسان یاد گرفت که فلزات را در کوره‌ها ذوب کند و ناخالصی‌های آن را کاهش دهد. بنابراین توانایی خود را برای استفاده از فلزات معدنی افزایش داد. اولین چالش پیش روی معدن‌کاران اولیه این بود که آهن را بشکند و سنگ‌های اطراف آن را بگیرد. در آن زمان ابزارهای مورد استفاده برای این کار اغلب از جنس استخوان، چوب و سنگ‌هایی بودند که به درد شکستن سنگ‌ها و صخره‌های سخت نمی‌خوردند. از این‌رو بشر یک تکنیک انقلابی را در معدن‌کاری به وجود آورد. آنها ابتدا سنگ را داغ می‌کردند که منبسط شود و سپس روی آن آب سرد می‌ریختند که ترک بردارد. این روش یکی از بزرگ‌ترین پیشرفت‌های بشر در علم شکستن سنگ‌ها و صخره‌ها بود و تا زمان کشف دینامیت به وسیله آلفرد نوبل در سال ۱۸۶۷، بیشترین اثر را روی معدن‌کاری داشت. تکنولوژی معدن‌کاری، مانند همه صنایع دیگر، در قرون وسطی با رکود مواجه شد. یک پیشرفت سیاسی در سال ۱۱۸۵ وضعیت معدن‌کاری و معدن‌کاران را بهبود بخشید. در آن سال کلیسا به معدن‌کاران یک حق ویژه اعطا کرد. اینکه معدن‌کاران بتوانند ادعای مالکیت معادنی را که آنها را حفر کرده‌اند داشته باشند. این قانون یک مرحله و نقطه مهم در تاریخ معدن‌کاری است و پیامدهای بلندمدتی را با خود به دنبال داشت؛ پیامدهایی که تا به امروز هنوز هم ادامه دارند. در اواخر قرن ۱۸ و با انقلاب صنعتی، بیشترین تاثیر روی معدن‌کاری گذاشته شد.
طی دو دهه گذشته، پیشرفت‌های عمده‌ای در تکنولوژی معدن‌کاری در حوزه‌های مختلف حاصل شده است. این پیشرفت‌ها بیشتر از آنکه انقلابی باشند، تکاملی هستند. با این حال هنوز هم هرچند وقت یک‌بار، یک کشف انقلابی می‌آید و همه فرآیند معدن‌کاری را تغییر می‌دهد. طی قرن ۱۹ میلادی، اختراع دینامیت مهم‌ترین پیشرفت بشر در حوزه معدن‌کاری بود. در قرن بیستم اختراع ابزارآلات مختلف معدن‌کاری، مثلاً استخراج مواد معدنی نرم مانند زغال‌سنگ بدون نیاز به استفاده از مواد منفجره، باز هم این صنعت را بهبود بخشید. در سال ۱۹۴۰ اولین ماشین معدن‌کن یا ماشین حفاری پیوسته (continuous miner) مورد آزمایش قرار گرفت. با توسعه روش‌های استفاده از تنگستن کاربید (ماده‌ای بسیار مقاوم و دو برابر محکم‌تر از فولاد که در ماشین‌آلات صنعتی به ویژه ماشین‌آلات معدن‌کاری به کار می‌رود) و استفاده از آن در ماشین حفار معدن در سال ۱۹۴۵ از سوی شرکت فلزات مک‌کنا(McKenna Metals Company) که امروزه نام آن به کنامتال(Kennametal) تغییر کرده است، معدن‌کاری باز هم پیشرفت کرد. در دهه ۵۰ میلادی، ماشین معدن‌کن جایگزین دیگر روش‌های استخراج زغال‌سنگ شد. عصر استخراج ماشینی آن زمان رسماً شروع شده بود.
تایم‌لاین توسعه معدن‌کاری
همان‌طور که پیش از این گفته شد، ۴۵۰ هزار سال پیش از میلاد مسیح اولین معدن‌کاری در سطح زمین رخ داد. بعد از این معدن‌کاری‌های سطح زمین، ۴۰ سال پیش از میلاد مسیح مردم در سوازیلند (در آفریقا) توانستند معدن‌کاری را به زیر زمین نیز گسترش دهند. حدود ۳۰ هزار سال پیش از میلاد مسیح انسان در چکسلواکی شروع به استفاده از آتش برای معدن‌کاری و استخراج کرد. حدود ۱۸ هزار سال پیش از میلاد مسیح بشر یاد گرفت که می‌تواند از طلا و مس به عنوان فلزات ارزشمند استفاده کند. حدود پنج هزار سال پیش از میلاد مسیح مصریان یاد گرفتند که می‌توانند با داغ کردن و سپس سرد کردن سنگ‌ها و صخره‌ها آنها را بشکافند و در آنها ترک ایجاد کنند؛ فرآیندی که در زبان انگلیسی به آن fire setting گفته می‌شود. حدود چهار هزار سال پیش از میلاد مسیح و با شروع عصر برنز (Bronze Age) بشر شروع به استفاده از فلزات فابریکی (fabricated metals) کرد. حدود ۳۴۰۰ سال پیش از میلاد مسیح اولین استخراج فیروزه یا سولفات قلیایی آلومینیوم (turquoise) از سوی مصری‌ها صورت گرفت (این اولین‌باری بود که استخراج این ماده به ثبت رسیده است). حدود سه هزار سال پیش از میلاد مسیح برای اولینبار (طبق شواهد به ثبت‌رسیده) چینی‌ها توانستند مس را به وسیله زغال‌سنگ ذوب کنند و همچنین مصری‌ها برای اولینبار شروع به استفاده از ابزارآلات آهنی در کارهایشان کردند. حدود دو هزار سال پیش از میلاد مسیح مردم پرو (جایی که امروزه به آن پرو گفته می‌شود) انسان برای اولینبار شروع به ساخت مصنوعاتی از جنس طلا کرد. حدود هزار سال پیش از میلاد مسیح یونانی‌ها شروع به استفاده از فولاد کردند. حدود صد سال بعد از میلاد مسیح صنعت معدن‌کاری در روم شروع به رونق یافتن کرد. ۱۲۲ سال بعد از میلاد مسیح رومی‌ها شروع به استفاده از زغال‌سنگ کردند. در سال ۱۱۸۵ میلادی کلیسا به معدن‌کاران حقوقی را اعطا کرد که قبلاً از آن بهره‌مند نبودند. در سال ۱۵۲۴ میلادی گروهی از اسپانیایی‌ها در کوبا شروع به معدن‌کاری کردند. در سال ۱۵۵۰ میلادی بشر برای اولینبار در چکسلواکی شروع به استفاده از پمپ‌های لیفت (lift pump) کرد. در سال ۱۵۵۶ برای اولینبار اولین مقاله تکنیکی در باب معدن‌کاری با عنوان «De Re Metallica» در آلمان و به دست گئورگیوس آگریکولا(Georgius Agricola) که یک دانشمند در زمینه کانی‌شناسی بود منتشر شد. در سال ۱۵۸۵ میلادی سنگ‌آهن در آمریکای شمالی (در کارولینای شمالی) کشف شد. در سال‌های دهه ۱۶۰۰ میلادی استخراج آهن، زغال‌سنگ، طلا و سرب در شرق ایالات متحده نیز آغاز شد. در سال ۱۶۲۷ میلادی برای اولینبار مواد منفجره در معادن اروپا (در مجارستان) به‌کار گرفته شد. البته احتمال می‌رود که قبل از اروپایی‌ها، چینی‌ها از مواد منفجره استفاده کرده باشند. در سال ۱۶۴۶ اولین کوره ذوب‌آهن در آمریکای شمالی شروع به کار کرد. در سال ۱۷۱۶ اولین دانشکده‌های معدن در چکسلواکی تاسیس شدند. سال ۱۷۸۰ انقلاب صنعتی شروع شد. پمپ‌های حفاری اولین ماشین‌هایی بودند که در معادن به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه ۱۸۰۰ میلادی معدن‌کاری در ایالات متحده پیشرفت قابل توجهی کرد. در سال ۱۸۱۵ «سر همفری دیوی» اولین لامپ ایمنی معدن را در انگلیس اختراع کرد. در سال ۱۸۶۷ دینامیت به وسیله آلفرد نوبل اختراع شد و در استخراج از معادن مورد استفاده قرار گرفت. با شروع قرن بیستم، بسیاری از فرآیندهای استخراج، مکانیکی شد. در سال ۱۹۴۰ اولین دستگاه‌های حفاری در معادن مورد استفاده قرار گرفتند و استفاده از مواد منفجره به شدت کاهش یافت. در سال ۱۹۴۵ تنگستن کاربید از سوی شرکت کنامتال در ماشین‌های معدن‌کن مورد استفاده قرار گرفت.
ارسال نظر