۱- مقدمه
آفریدگار توانا را سپاس می گوییم که ما را یاری بخشید تا بتوانیم در زمینه تحقق آرمانهای علمی و میهنی خویش گام برداریم : «خاک مینو سرشت» کشور ما به صورت دفینه ای گسترده و گنجینه ای پایان نا پذیر در اختیار ساکنان این مرز و بوم قرار گرفته است. به طوری که می توان گفت اندوخته های پنهان در دل این خاک در کمتر سرزمینی همانند دارد.

تعیین معیارهایی برای سنجش ارج و بهای معادن کشور ما همچون برابر نهادن برکه ای حقیر با اقیانوس مواج است. همین مواد معدنی هستند که اساس مستحکم و پایه استوار صنایع را در کشور تشکیل می دهند. استقلال و بی نیازی اقتصادی و پیشرفتهای همه جانبه در گروه شیوه استخراج و کاربرد صحیح مواد معدنی و فرآوری آنهاست و از آنجا که پژوهشها و کاوشهای پیگیر جهت شناسایی و بهره برداری از معادن و همچنین فرآوری صحیح و استفاده بهینه از این مواد ارزشمند را در زمره مهمترین هدفها شمرده اند.

بایسته است که با تهیه و اجرای برنامه های مناسب و فراگیر و تلاشهای مداوم بر آن باشیم تا در آینده ای نزدیک نیازمندیهای تمامی شاخه های صنایع را از همین منابع را فراهم آوریم. و زمینه را جهت گسترش صنایع مختلف آماده سازیم و هم با صدور فرآورده های صنعتی نیاز کشورمان را تأمین نماییم.
لازمه دستیابی به این آرمان آن است که متخصصان و کارشناسان و معدنکاران کشور با اراده ای استوار در کار مجدانه تلاش ورزند و هریک به سهم خویش با همیاری و همفکری بر سهمگینی این مشکل نقطه پایان بگذارند.

۲- معرفی ماده معدنی هماتیت Fe2O3 و کاربرد آن در صنعت
در نامگذاری آن از لغت یونانی He maticos به معنی خون گرفته شده است. این لغت برای اولین بار از طریق تئوفر یونانی بکار برده شده است. واژه فارسی آن خماهن و شادنج و شادانه می باشد. نامهایی دیگر هم دارد که به مرور زمان معرب گشته و دیگر متداول نیست. ترکیب شیمیایی آن شامل ۹۴/۶۹ درصد آهن و ۰۶/۳۰ درصد اکسیژن می باشد. ناخالصیهای آن عبارتند از : اکسید تیتان و منیزیم و آب و سیستم کریستالی آن تریگونال در کلاسه دی تریگونال اسکالنوئدریک می باشد که شامل اگرگاتی متراکم و کریپوکریستالین و پولکی ورقدای و … می باشد. رنگ آن اوپاک تا نیمه شفاف است که از سیاه آهنین تا فولادی میباشد و در مقطع نازک آن در مقابل نور دارای رنگ قرمز خونی است.

خاک آن آلبالویی تا قرمز مایل به قهوه ای تا سیاه که جلای فلزی تا شبه فلزی، سختی ۶ تا ۵/۶ و وزن مخصوص ۲/۵ تا ۳/۵ است که رخ ندارد.
می توان گفت آهن در پوسته جامد زمین چهارمین عنصر فراوان و اولین فلز سنگین جهان محسوب می شود و به این جهت این فلز تقریباً در تمام کانسارها وجود دارد.

ترکیبات آهن در مرحله آغازی تبلور ماده مذاب و همچنین در مرحله اصلی تبلور آن در داخل سنگهای قلیایی به صورت سیلیکاتهای آهن و منیزیم و یا به صورت اکسیدها و سولفورهای فرعی و یا بیشتر از مقدار کانیهای اصلی پیدا می شود و بالاخره از منشاء گرمایی بصورت ترکیبات کربنات و اکسید و سولفور و به شکل کانی اصلی و یا کانی گانگ در رگه های مختلف معدنی تشکیل می گردد.

تمرکز آهن در کانسارهای دگرسان جانشینی یا رسوبی نیز اهمیت زیاد دارد. آهن در حالت اخیر بویژه به صورت سیدریت و لیمونیت ظاهر می شود. برخی از این توده ها بر اثر دگرگونی مجاورتی و یا ناحیه ای تغییراتی حاصل کرده است که تقریباً محصول جهانی آهن و ذخائر آن دردنیا از نوع کانسارهای رسوبی و تجزیه ای هستند. آهن در اثر تجزیه همین کانسارها و یا توده های اولیه آن بوسیله آبها شسته می شود و در محلولهای تجزیه ای وارد می گردد.
تعداد کانیهای آهن به تبعیت از پخش زیاد آن در طبیعت زیاد است.

در این مورد فقط تعدادی از کانیهای آهن که از نظر اقتصادی بسیار مهم است به شرح ذیل است.
نوع آهن ترکیب شیمیایی وزن مخصوص درصد آهن سختی بر اساس جدول موس

مگنیت Fe3o4 5/2 72/35 5/5-6/5
هماتیت Fe2o3 5/1 70 5/5-6/5
لیمونیت FeOOH 3/7 62/85 3
سیدریت Feco3 3/8 48/21 3/9
ایلمنیت Fetio3 3/6 36/8 3

کانسنگ آهن یعنی موادی که در کانسارهای آن استخراج می شود طبیعتاً دارای مقدار آهن کمتری نسبت به ارقام فوق است. پایین ترین حد قابلیت استخراج کانه های آهن سابقاً ۳۲ درصد بوده است اگر مقدار سیلیس در ترکیب کانسنگ کم باشد کمبود مقدار درصد مانع استخراج نخواهد بود. معمولاً مقدار سیلیس نباید بیشتر از ۱۲ درصد باشد نمونه های کم فسفر مافوق ۴% فسفر دارد. مقدار Tio2 نباید از یک درصد بیشتر باشد. وجود آرسنیک در ترکیب کانه های آهن موجب مرغوبی آن می شود. بزرگترین کانسارهای آهن دنیا از نوع آذرین است که ترکیب فلزی بیشتر از نوع مگنتیت است.

مواد معدنی آهن در قاعده توده های آذرین درونی به صورت توده های نامنظم و یا رشته ای و یا مجموعه ای از ستونهای کانی سازی تشکیل می گردد.
کانسارهای پنوماتولیتی مجاورتی و دگرسازی مجاورتی آهن این کانسارها در حد سنگهای آذرین اسیدی تا نیمه قلیایی درونی با سنگهای رسوبی اکثراً آهکی تشکیل شده است.

ماده معدنی معمولاً بوسیله یک هاله آهکی دولومیتی شده احاطه شده که در این صورت هاله مزبور با نوعی دگر سانی ناحیه ای منیزم دار بستگی پیدا می کند.

ترکیب فلزی از نوع مگنتیت و هماتیت است انواع کانی های دیگر از نوع پیریت و سایر سولفورها نیز در آن دیده می شود.
کانسارهای گرمابی آهن به شکل رگه ای و استوک و از طریق دگرسانی تشکیل می شود ماده معدنی این کانسار در درجه اول از نوع هماتیت و سیدریت است.
هماتیت در کانسارهای گرمابی حرارت بالا و سیدریت در کانسارهای گرما بی حرارت پایین تشکیل می شود. ماده گانگ در رگه های هماتیت در درجه اول کوارتز است که هماتیت در داخل آن به صورت ورقه های کوچک و عدسیهای دراز و گاهی نیز به صورت رشته های عرضی تشکیل می شود این رگه ها به ندرت قابل استخراج است.

کانسارهای سیدریتی مقدار قابل توجهی منگنز در ترکیب خود دارند. این ماده سابقاً به مناسبت داشتن منگنز و سهولت ذوب ماده معدنی مطلوب به شمار می رفت لکن اهمیت آن به مناسبت پیدایش روشهای جدیددر صنایع آهن کمتر شده است.

کانسارهای تجزیه ای آهن در طی تجزیه سنگها بخصوص در مناطق گرم و مرطوب از ترکیب سنگ خارج می شود محلولهای کربنات آهن که از این طریق تشکیل می شود در محیطهای اکسیژن دار ناپایدار است به طوریکه این مواد به صورت اکسیدهای آهن ته نشست می نماید.
کانسارهای رسوبی آهن این کانسارها در توده های ته نشستی آهن چه از نوع ته نشستی تخریبی وچه از نوع از ته نشستهای شیمیایی شناخته شده است.

کانسارهای دگرگونی آهن این کانسارهای دگرگونی آهن در درجه اول توده های کوارتزیت آهن دار پرکامبرین تعلق دارد این کانسار تناوبی از لایه های ظریف هماتیت و کوارتزیت است.

لازم به ذکر است که این تناوب شاید مربوط به تغییرات متناوب اقلیمی باشد.
بطور کلی ویژگیهای سنگ آهن این محدوده به شرح ذیل است

۱- ماده معدنی هماتیت درصد آهن در سنگ بطور متوسط حدود ۶۰ درصد میباشد.
۲- ترکیبات مواد زائد و مضر در آن با توجه به آنالیز شیمیایی شامل کوارتز به مقدار کم میباشد و در ضمیمه گزارش موجود می باشد.
۳- مقدار منگنز حدوداً بین ۰۵/۰ – ۰۳/۰ درصد میباشد.

۴- کانسار آهن در این محدوده بصورت رگه ای به طول km 5/3 با عرض های مختلف که با ضخامت مختلف رخنمون دارد.
۵- با توجه به آنالیز تست کاربردی ماده معدنی فوق برای صنایع فولادسازی مناسب میباشد.

۳- موقعیت و محل جغرافیایی
جهت دسترسی به محدوده مورد اکتشاف باید از طرق جاده آسفالت تربت حیدریه – خواف به رشتخوار رسیده از رشتخوار به سمت به سمت خواف حدود km 17 به روستای سعادت آباد رسیده از روستای سعادت آباد تا ماده معدنی حدود km 26 به سمت شمال حرکت می کنیم.

نزدیکترین روستا به معدن روستای ساق می باشد با حدود ۱۰٫۰۰۰ نفر جمعیت در قسمت شمالی معدن واقع شده است.
۴- شرایط آب و هوایی

با توجه به اینکه منطقه مورد نظر در جلگه زاوه تربت حیدریه واقع شده عموماً بارندگیها در فصل بهار و فصل پاییز و زمستان بصورت برف و باران میباشد و منطقه عموماً سرد تا معتدل است از نظر پوشش گیاهی و زراعت مردم منطقه به اینصورت میباشد که زراعت مردم منطقه عموماً شامل کاشت باغات میوه شامل سیب – گیلاس – گردو – بادام – زردآلو و همچنین برداشت زعفران میباشد.
۵- مورفولوژی

از نظر مورفولوژی با توجه به اینکه محدوده مورد نظر در ارتفاعات جنوب شرقی تربت حیدریه واقع شده است لذا دارای ارتفاعات بلند و دره های عمیق و چین خوردگیهای نسبتاً تند میباشد.
۶- زمین شناسی ساختمانی

در هم ریختگی و چندگانگی فعالیت های زمین ساختی در چهارچوب پدیده هایی چون حرکت چرخشی ، برشی، و احتمالاً حرکت های قائم بلوکها سبب ایجاد گسلهای وارونه – نرمال سیستم متقاطع و تغییر شکل ناشی از آنها شده و فرصتهای مناسب برای نفوذ و فوران ماگما و گدازه های آتشفشانی بوجود آورده است.

در محدوده مورد اکتشاف یک گسل واژگون بین مرز جدا یش آنذریت – ریولیت و ریودایست با توده نفوذی منزونیت و چند گسله فرعی وجود دارد.
۷- وضعیت زمین شناسی و نحوه تشکیل ماده معدنی
زمین شناسی محدوده مورد اکتشاف بطور کلی شامل

۱-۷ – سنگهای آذرین نفوذی از نوع منزونیت به رنگ خاکستری – خاکستری روشن برونزد دارد. این سنگها بلورین با بافت دانه ای گرانولارمتوسط دانه تا درشت دانه میباشند که با بلورهای درشت آلکانی فلدسپات و پلاژیوکلاز همراه هستند.
این توده نفوذی نهشته های ولکانیکی ائوسن شامل آندزیت – ریولیت – ریودایست را بریده که در محل همبری آنها بلورین و سیلیسی هستند.
در بعضی جاهها این توده با کنگلومرای قرمز تا قهوه ای و ماسه سنگهای الیگوسن پوشیده شده و در قسمتهایی نیز با دایکهای دیابازی پوشیده شده است.
۲-۷ سنگهای آندزیت – ریولیت و ریوداسیت ، آندزیت های پورفیری – آندزیت تا پیروکسن آندزیت با میان لایه هایی از آهکهای زرد مایل به قهوه ای با ضخامتهای زیاد دیده می شوند.

۳- ۷ ژنز ماده معدنی
با توجه به اینکه مواد معدنی آهن در قاعده توده های آذرین درونی بصورت توده های نامنظم و یا رشته ای و یا مجموعه ای از ستونهای کانی سازی تشکیل می گردد لذا نفوذ سنگهای آذرین از نوع منزونیت به درون نهشته های ولکانیکی ائوسن که شامل آندزیت، ریولیت و ریوداسیت باعث کانی سازی هماتیت بصورت رگه ای در منطقه شده است.

۸- حجم عملیات اکتشافی انجام شده
۱- تهیه نقشه توپوگرافی – زمین شناسی به منظور شناخت لیتولوژی تشکیلات داخل محدوده مورد اکتشاف.
۲- تهیه نقشه توپوگرافی – زمین شناسی به منظور ترسیم فعالیت های اکتشافی انجام شده و ترسیم پروفیل و مقاطع لازم
۳- مرمت و جاده سازی به طول ۱۷ کیلومتر به منظور دستیابی به ماده معدنی و حمل ماشین آلات

۴- حفر ۴۰ عدد چاهک به مجموع حجم ۱۰۰ متر مکعب به منظور مطالعات ماده معدنی با توجه به عمق جهت شناسایی گسترش ماده معدنی
۵- ایجاد ترانشه و جبهه کار اکتشافی جهت مشخص نمودن تغییرات کمی و کیفی کانسار توسط بولدزر و کمپرسور
۶- انجام آزمایشات لازم XRD و XRF ده نمونه و تهیه مقطع نازک ۲ نمونه

۷- انجام تست کاربردی ماده معدنی

۹- هزینه های صورت گرفته عملیات اکتشافی
۱- تهیه نقشه توپوگرافی – زمین شناسی به مقیاس ۰۰۰/۰۰۰ / ۳ریال
۲- تهیه نقشه توپوگرافی – زمین شناسی به مقیاس ۰۰۰/۰۰۰/۵ ریال
۳- حجم چاهکهای اکتشافی به مجموع حجم ۱۰۰ متر مکعب ۰۰۰/۰۰۰/۲۵ ریال

۴- ایجاد پیشکار اکتشافی توسط بولدزرکمپرسور و نیروی کارگری ۰۰۰/۰۰۰/۴۰ ریال
۵- ایجاد و مرمت ۱۷ کیلومتر جاده دسترسی به کانسار ۰۰۰/۰۰۰/۲۵۰ ریال
۶- انجام آزمایشات XRD و XRF ده نمونه ۰۰۰/۰۰۰/۵ ریال
۷- هزینه مسئول فنی به مدت یکسال ۰۰۰/۰۰۰/۵ ریال

۸- انجام آزمایشات تست کاربردی ۰۰۰/۰۰۰/۵ ریال
۹- هزینه ایاب و ذهاب و حمل ماشین آلات و مسکن ۰۰۰/۰۰۰/۴۰ ریال
۱۰- تهیه گزارش نهایی اکتشاف ۰۰۰/۰۰۰/۳ ریال
۱۱- هزینه های متفرقه ۱۰% کل هزینه ها ۰۰۰/۱۰۰/۳۸ریال
۰۰۰/۱۰۰/۴۱۹ ریال

۱۰- توجیه فنی اقتصادی
در راستای سیاست های کلی نظام مقدس جمهوری اسلامی و همچنین با توجه به موارد ذیل می توان این محدوده معدنی را در منطقه قابل توجیه دانست.
۱- نیاز مبرم کشور به این ماده معدنی خود بیانگر این خواهد بود که با راه اندازی این معدن گام مثبتی در جهت تأمین گوشه ای از نیاز کشور در صنعت فولاد خواهد بود.
۲- نزدیکی محدوده اکتشافی به راه آهن با فاصله حدود km22 و همچنین جاده آسفالته خواف – تربت حیدریه امکان فراهم آوردن حمل آسان به استانهای کرمان – اصفهان و همچنین ذوب آهن نیشابور را بوجود آورده است.
۳- نزدیکی به کارخانه سیمان در حال تأسیس تربت حیدریه – کارخانه سیمان مشهد – و کارخانه سیمان قائن نیز یکی دیگر از دلایل قابل توجیه بودن مطرح میباشد.
۴- ایجاد فرصتهای شغلی جهت اهالی بومی و جلوگیری از مهاجرت بی رویه اهالی به شهر مشهد و شهرهای اطراف.

۱۱- برآورد حجم ماده معدنی
با توجه به اینکه ماده معدنی بصورت رگه ای می باشد و در قسمتهای مختلف رخنمون قابل ملاحظه ای دارد لذا تعیین حجم ماده معدنی به روش مقاطع عمودی با فواصل یکسان صورت گرفته (حدوداً ۵۳ مقطع عمودی با فواصل یکسان ۵۰متری) و قسمتهایی که ماده معدنی رخنمون ندارد بعنوان باطله در نظر گرفته می شود.
۲M 2900 = 45 S
2M 2200 = 46 S
2M 1600 = 47 S
2M 2975 = 48 S
2M 4000 50 S
2M 3875 = 51 S
2M 2825 = 52 S
2M 1400 = 53 S

۲M 3050 = 22 S

۲M 3500= 23 S
2M 1925 = 24 S
2M 1750 = 25 S
2M 3800= 26 S
2M 4425 = 27 S
2M 2000 = 28 S
2M 1125 = 29 S
2M 275 = 30 S

۲M 600 = 31 S
2M 750 = 32 S
2M 775 = 33 S
2M 1425 = 34 S

۲M 1575 = 35 S
2M 1625 = 36 S
2M 925 = 37 S
2M 250 = 38 S
2M 725 = 39 S
2M 1000 = 40 S
2M 1900 = 41S

۲M 1450 = 42 S
2M 1200 = 43 S
2M 500= 1 S
2M 575 = 2 S

۲M 50 = 3 S
2M 225 = 4 S
2M 625 = 5 S
2M 875 = 6 S
2M 1200 = 7 S
2M 575 = 8 S
2M 900 = 9 S
2M 500 = 10 S
2M 850 = 11 S

۲M 1300 = 12 S
2M 875 = 13 S
2M 1850 = 14 S
2M 1700 = 15 S
2M 2050 = 16 S

۲M 1250= 17 S
2M 2750 = 18 S
2M 1600 = 19 S
2M 2350 = 20 S
2M 1475 = 21 S

با توجه به مساحت های بدست آمده و فواصل مقاطع برای مقاطع مختلف حجم ماده معدنی به قرار زیر میباشد.
متر مکعب = V = (متر) L  متر
۵۳V=V0+V1….V مجموع
وزن مخصوص  کل V = W وزن ماده معدنی به تن

۳M 66250 = 42 V
3M 53750 = 43 V
3M 96250 = 44V
3M 127500 = 45V
3M 95000 = 46 V
3M 114375 = 47V
3M 166875 = 48V

۳M 192500 = 49 V
3M 196875 = 50V
3M 167500 = 51V
3M 105625 = 52V
3M 35000 = 53V
3M 113125 = 21 V

۳M 3275 = 22V
3M 135625 = 23V
3M 5/1837 = 24V
3M 138750 = 25V

۳M 205625 = 26V
3M 160625 = 27V
3M 78125 = 28V
3M 35000 = 29V
3M 21875 = 30V
3M 33750 = 31V
3M 38125 = 32V
3M 55000 = 33V

۳M 75000 = 34V
3M 80000 = 35V

۳M 63750 = 36V
3M 29375 = 37V
3M 24375 = 38V
3M43125 = 39V
3M 72500 = 40V
3M 83750 = 41V 3M 12500 = 0V
3M 26875 = 1V

۳M 15625 = 2V
3M 20625 = 3V
3M 21250 = 4V
3M 37500 = 5V
3M 51875 = 6V
3M 44375 = 7V

 

۳M 36875 = 8V
3M 35000 = 9V
3M 33750 = 10V
3M 53750 = 11V
3M 54375 = 12V
3M 68125 = 13V
3M 177500 = 14V

۳M 93750 = 15V
3M 82500 = 16V
3M 100000 = 17V
3M 108750 = 18V
3M 98750 = 19V
3M 5/1912 = 20V

 

کل V = V0+V1+ ….V53
کل V = 4085775 M3
با توجه به وزن مخصوص متوسط سنگ باید در ۲/۴ ضرب شود.
تن ۱۷۱۶۰۲۵۵ = ۲/۴  ۴۰۸۵۷۷۵
وزن ماده معدنی
برای ذخیره نهایی با توجه به رخنمون قابل ملاحظه رگه هماتیت ۱۵% باطله و ۱۰% خطای محاسباتی در نظر گرفته شده که از ذخیره نهایی کسر می شود.
تن ۷/۴۲۹۰۰۶۳ = ۲۵%  ۱۷۱۶۰۲۵۵
وزن ماده معدنی بدون باطله ۱۲۸۷۰۱۹۲ = ۷/۴۲۹۰۰۶۳ – ۱۷۱۶۰۲۵۵
با توجه به عیار متوسط ۶۰% Fe در سنگ لذا مقدار آهن موجود در ذخیره برابر با
تن مقدار آهن ۲/۷۷۲۲۱۱۵ = ۶۰% ۱۲۸۷۰۱۹۲