ينتج التعدين كميات كبيرة من النفايات، حيث تمثل صناعة التعدين أكثر من 80 في المئة من إجمالي إنتاج النفايات في البلاد كل عام، في حين أن كمية النفايات يمكن أن تكون كبيرة، لا تعتبر جميع النفايات ضارة بالبيئة، قد تكون بعض النفايات آمنة للاستخدام في تطبيقات أخرى مثل مواد البناء، مع ذلك عندما تحتوي الصخور على معادن معينة بكميات كافية جنباً إلى جنب مع سوء إدارة النفايات، يمكن أن تصبح خطراً كبيراً على البيئة وصحة المجتمعات المحلية.

 

ما هي مخلفات التعدين؟

 

تحدث النفايات في عدة مراحل من عملية التعدين وطوال عمر المنجم، من أول مشروع حفر استكشافي إلى آخر مادة تمت معالجتها قبل إغلاق المنجم يتم إنشاء عدة أنواع من النفايات في المنجم، ولكن تبرز ثلاثة أنواع بأكبر حجم هي: نفايات الصخور، المخلفات ومياه المناجم، في بعض الحالات يستخدم المنجم مواد كيميائية معينة مثل السيانيد في مرحلة المعالجة، غالباً ما تمثل هذه المواد الكيميائية حجماً صغيراً من إجمالي النفايات، ولكنها يمكن أن تشكل خطراً كبيراً بسبب سميتها العالية.

 

نفايات الصخور هي الصخور التي يتم حفرها للوصول إلى الخام، تعتمد كمية النفايات الصخرية التي يجب إزالتها على هندسة وموقع جسم الخام، إلى جانب طريقة التعدين المستخدمة وتكوين الصخور وثباتها، تسمى النسبة بين نفايات الصخور وإنتاج الخام نسبة التجريد، على سبيل المثال تعني نسبة التجريد البالغة 2:1 أن 2 طن من نفايات الصخور يجب تعدينها لاستخراج 1 طن من الخام، بشكل عام يكون لمنجم الحفرة المفتوحة نسبة تجريد أعلى من المنجم تحت الأرض.

 

كيف يتم التخلص من مخلفات التعدين؟

 

غالباً ما يتم تخزين نفايات الصخور بالقرب من المنجم لتقليل عمليات النقل، تترسب النفايات الصخرية في أكوام، يتحكم تكوين الصخور المتبقية في العناصر التي يمكن إطلاقها في البيئة، بعض العناصر شديدة السمية حتى في التركيزات الصغيرة، على سبيل المثال الزئبق أو بعض مركبات النيتروجين مثل الأمونيا، في حين أن العناصر الأخرى أقل سمية، ولكنها تشكل تهديداً في التركيزات الأعلى مثل الزنك والنحاس، غالباً ما توجد أنواع مختلفة من نفايات الصخور داخل المنجم، وقد يكون بعضها أكثر ضرراً من البعض الآخر، إحدى الطرق الفعالة للعمل مع إدارة النفايات الصخرية هي فصل أنواع مختلفة من النفايات الصخرية.

 

عندما يبدأ الماء والهواء في تكسير الصخور المتبقية والتي تسمى التجوية، يمكن إطلاق العناصر في البيئة، يتم تجوية معادن الكبريتيد بسهولة عند ملامستها للأكسجين، عندما تتحلل معادن الكبريتيد يمكن أن تنتج الماء الحمضي، تعمل المياه الحمضية على تسريع عملية التجوية على المعادن، والتي تسمى التجوية الكيميائية والنتيجة هي مياه حمضية ذات محتوى معدني عالي، تسمى تصريف الصخور الحمضية (ARD) أو تصريف المناجم الحمضي (AMD) عندما تكون مرتبطة بالمناجم.

 

عند فصل نفايات الصخور، غالباً ما يتم استخدام المصطلحات التي يحتمل أن تولد الأحماض (PAG) أو الصخور المكونة للحمض (PAF) والصخور المولدة غير الحمضية (NAG) أو الصخور المكونة للحمض (NAF)، هناك عدة أنواع من الصخور وتختلف التجوية بينها، حيث إن الصخور الحمراء هي الصخور الأكثر تعرضاً للعوامل الجوية في المجموعة.

 

مع معالجة الخام وفصل المعادن الثمينة، يبقى الرمل المعدني الدقيق كنفايات تسمى المخلفات، يتم التحكم في كمية المخلفات المتبقية حسب درجة الخام، ممّا يعني النسبة المئوية للمعادن الثمينة في الخام، على سبيل المثال إذا كانت درجة الخام 1 في المئة من النحاس، فسيتم إيداع 99 في المئة من إجمالي الخام كمخلفات، تحتوي خامات الحديد عموماً على درجات أعلى من خامات الكبريتيد أو الذهب وغالباً ما تزيد عن 50 في المئة أو أكثر، لذلك يتم إنتاج مخلفات أقل بشكل عام في مشاريع خام الحديد.

 

بعد فصل المعادن الثمينة، غالباً ما يتم ضخ المخلفات ​​عبر الأنابيب ليتم إيداعها في منشأة تخزين المخلفات (TSF) وتسمى أيضاً منشأة إدارة المخلفات (TMF)، الأنابيب مزودة بصنابير في عدة أماكن مختلفة لتوزيع المخلفات بالتساوي، تم تصميم (TSF) خصيصاً لتخزين المخلفات وهو مصمم للموقع والجيولوجيا، هناك أنواع مختلفة من (TSF) وطرق للبناء، يتم وضع النوع الأكثر شيوعاً من (TSF) على السطح ويتم بناؤه بسدود عالية مصممة للاحتفاظ بالمخلفات والمياه، هذا النوع يسمى تخزين الحجز التقليدي.

 

غالباً ما يتم بناء سدود (TSF) من نفايات الصخور من المنجم، يجب أن تكون صخور النفايات صخوراً غير حمضية (NAG) لضمان الاستقرار على المدى الطويل، في بعض الأحيان تشتمل السدود على طبقة من أغشية التبطين، وهي نوع من البطانة الاصطناعية أو الحاجز ذي النفاذية المنخفضة، والذي يستخدم بشكل أساسي لمنع المخلفات الدقيقة الحبيبات من التسرب إلى صخور النفايات الخشنة.

 

عندما يتم الاحتفاظ بالمخلفات تحت الماء يطلق عليه ترسب تحت الماء، تساعد هذه التقنية في تقليل أكسدة معادن الكبريتيد بشكل أساسي ولكنها تؤثر أيضاً على الطريقة التي تستقر بها المخلفات في (TSF)، ممّا يؤثر بدوره على الاستقرار على المدى الطويل.

 

يستخدم الماء في العديد من العمليات داخل المنجم ومصنع المعالجة، بعض العمليات مثل الطحن يمكن أن تستخدم كميات كبيرة من المياه وربما تلوثها بالمعادن والعناصر الضارة الأخرى، تعتبر المياه ذات قيمة وغالباً ما يتم إعادة تدويرها واستخدامها مراراً وتكراراً في عمليات مختلفة، في النهاية يتم جمع المياه وإطلاقها في البيئة، في بعض الأحيان يجب معالجة المياه بطرق مختلفة قبل أن يتم إطلاقها، يمكن تصنيف معالجة المياه في المعالجة النشطة أو السلبية.

 

تعني المعالجة النشطة للمياه أن المياه تتم معالجتها داخل منشأة، تتعدد طرق المعالجة الفعالة، ولكنها غالباً ما تتضمن رفع درجة الحموضة في الماء مع إضافة الحجر الجيري أو الصودا الكاوية على سبيل المثال، ممّا يؤدي بدوره إلى ترسب المعادن واستقرارها، يمكن القيام بذلك في بعض أحواض الترسيب، في بعض الحالات تتم إضافة المواد لجعل العملية أسرع، كما يمكن أيضاً استكمال العلاج بطرق أخرى مثل أنظمة الترشيح.

 

المواد الكيمائية المستخدمة في المعالجة:

 

المواد الكيميائية المستخدمة في المعالجة ذات حجم أقل بكثير من الأنواع الأخرى من النفايات، ولكن يمكن أن تكون ذات مخاطر عالية بسبب السمية العالية حتى في التركيزات الصغيرة، يوجد مادة كيميائية شائعة تستخدم في استخراج الذهب وهي السيانيد، يعمل السيانيد على إذابة الذهب في محلول مائي، ممّا يجعله تقنية بسيطة وفعالة من حيث التكلفة.

 

السيانيد شديد السمية للناس والبيئة، حتى الجرعات المنخفضة من السيانيد يمكن أن تسبب ضرراً دائماً للإنسان أو الحيوان، مع ذلك فإن السيانيد المائي يتحلل بالماء بسهولة، خاصة عند ملامسته للأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس، عندما يتحلل السيانيد بالماء، فإنه يتحلل إلى مركبات كيميائية أخرى أقل سمية، يتم الاحتفاظ بمحلول السيانيد في نظام مغلق أثناء مرحلة الاستخراج ثم يتحلل بالماء، أحياناً يسمى مصنع تدمير السيانيد.