تعدين الزنك

تعدين الزنك هو عملية استخراج معادن الزنك من باطن الأرض . منجم الزنك هو منجم ينتج خام الزنك كمنتج رئيسي. تشمل المنتجات الثانوية الشائعة في خامات الزنك معادن الرصاص والفضة . قد تنتج مناجم أخرى معادن الزنك كمنتج ثانوي لإنتاج خامات تحتوي على معادن أو فلزات أكثر قيمة، مثل الذهب أو الفضة أو النحاس . ^{[ 1 ]} تتم معالجة الخام المستخرج، عادةً في الموقع، لإنتاج واحد أو أكثر من المركزات الغنية بالمعادن ، ثم يُنقل إلى مصهر الزنك لإنتاج معدن الزنك. ^{[ 2 ]}

قُدّر إنتاج مناجم الزنك العالمية في عام 2020 بنحو 12 مليون طن. وكانت الصين (35%)، وأستراليا (12%)، وبيرو (10%)، والهند (6%)، والولايات المتحدة (5.6%) ، والمكسيك (5%) أكبر المنتجين، مع امتلاك أستراليا لأكبر احتياطيات . ^{[ 3 ]}

يُعد منجم ريد دوغ المكشوف للزنك والرصاص والفضة في ألاسكا أكبر منجم للزنك في العالم ، حيث يُساهم بنسبة 4.2% من الإنتاج العالمي. ^{[ 4 ] [ 5 ]} ومن أبرز الشركات المُشغّلة لمناجم الزنك: فيدانتا ريسورسز ، وجلينكور ، وبي إتش بي ، وتيك ريسورسز ، وسوميتومو ، ونيكسا ريسورسز ، وبوليدن إيه بي ، وتشاينا مينميتالز . ^{[ 5 ]}

تم استغلال رواسب الزنك لآلاف السنين: أقدم منجم زنك معروف، في راجستان ، الهند، تم إنشاؤه منذ ما يقرب من 2000 عام قبل الحاضر . ^{[ 6 ]}

أُنتج الزنك النقي في القرن التاسع الميلادي؛ وفي العصور القديمة، كان يُستخدم الزنك بشكل أساسي في صناعة سبائك النحاس الأصفر . ^{[ 7 ]} ويعود ذلك إلى صعوبة فصل معدن الزنك عن خامه. فعند درجة الحرارة التي ينطلق منها الزنك من خامه، يتبخر أيضًا إلى غاز، وإذا لم يكن الفرن محكم الإغلاق، يتفاعل الزنك الغازي مع الهواء لتكوين أكسيد الزنك . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

تم صهر الزنك المعدني في القرن التاسع قبل الميلاد في الهند، ثم في الصين بعد 300 عام، وفي أوروبا بحلول عام 1738 ميلادي. ^{[ 7 ]} من المرجح أن طرق الصهر في الصين والهند قد طُوّرت بشكل مستقل، بينما يُرجّح أن طريقة الصهر التي طُوّرت في أوروبا قد استُمدّت من الطريقة الهندية. ^{[ 10 ] [ 7 ]}

يُستخرج الزنك من المناجم السطحية والعميقة. يُستخدم التعدين السطحي عادةً لاستخراج خامات الأكسيد، بينما يُستخرج من التعدين الجوفي خامات كبريتيد الزنك . ^{[ 12 ]} من الطرق الشائعة لاستخراج الزنك: التعدين السطحي، والتعدين المكشوف، والتعدين بالقطع والردم. ^{[ 12 ] [ 8 ] [ 13 ] [ 14 ]}

التعدين السطحي : يتضمن التعدين السطحي إزالة الصخور غير المرغوب فيها من فوق رواسب الخام قبل استخراجها. بمجرد إزالة طبقة الصخور غير المرغوب فيها، يتم استخراج الخام والصخور غير المرغوب فيها بالتوازي، باستخدام حفارات مجنزرة وشاحنات ذات إطارات مطاطية بشكل أساسي. في العمليات الأصغر حجمًا،قد تُستخدم الجرافات الأمامية . ^{[ 15 ]}

التعدين المكشوف : هو أسلوب للتعدين تحت الأرض حيث تُزال أجسام الخام بالكامل تاركةً تجاويف كبيرة (تُسمى "التجاويف") داخل المنجم. لا يترك التعدين المكشوف هذه التجاويف بدون أي دعامات أو تدعيمات خارجية؛ بل تُدعَم جدرانها بأعمدة عشوائية من الخام لم تُزال. ^{[ 15 ]}

التعدين بالقطع والردم : طريقة للتعدين تحت الأرض يتم فيها استخراج الخام من أسفل الرواسب. ثم يُملأ الحفرة بالصخور النفايات لتعويض الخام المستخرج، وذلك لدعم جدران الحفرة، وتوفير أرضية مرتفعة للعمال والمعدات لمواصلة استخراج الخام من الرواسب. ^{[ 15 ]}

بلغ الإنتاج العالمي من مناجم الزنك في عام 2019 نحو 12.9 مليون طن، بزيادة قدرها 0.9% عن عام 2018، ويعزى هذا الارتفاع بشكل أساسي إلى زيادة الإنتاج من مناجم الزنك في أستراليا وجنوب إفريقيا . ^{[ 16 ] [ 3 ]}

من المتوقع أن يرتفع إنتاج الزنك في عام 2020 بنسبة 3.7% ليصل إلى 13.99 مليون طن، ويعزى هذا الارتفاع إلى زيادة إنتاج الزنك من قبل الصين والهند . ^{[ 17 ]}

في عام 2019، تجاوز الطلب العالمي على الزنك المكرر العرض، مما أدى إلى عجز قدره 0.178 مليون طن، بينما من المتوقع أن يكون هناك فائض قدره 0.192 مليون طن في عام 2020. ^{[ 17 ]}

أسفرت الأبحاث التي أُجريت على صحة تجمعات اللافقاريات القاعية الكبيرة في مناطق التعدين بجنوب شرق ولاية ميسوري الأمريكية عن معلومات قيّمة حول آثار تعدين الزنك على البيئة المحلية. وقد لوحظ انخفاض ملحوظ في أعداد الأسماك وجراد البحر في المناطق القريبة من مواقع التعدين مقارنةً بالمواقع المرجعية، كما تبين أن أنسجة جراد البحر تحتوي على تركيزات أعلى بكثير من المعادن مقارنةً بنظيراتها المرجعية. ^{[ 19 ]} ووجد أيضاً أن تجمعات بلح البحر بالقرب من مناطق تعدين الرصاص والزنك تعاني من انخفاض في الكتلة الحيوية ، وأنها أقل تنوعاً من تلك الموجودة في المواقع المرجعية. ^{[ 20 ]} وسُجلت تركيزات معادن أعلى بنسبة 10-60% من التركيزات المرجعية في أنسجة النباتات. ^{[ 21 ]} ولوحظ انخفاض في الحالة البيولوجية للافقاريات الكبيرة بنسبة 10-58% مباشرةً أسفل مواقع التعدين، مما أدى إلى ضعف قدرة النظام البيئي على دعم تجمعاتها مقارنةً بالمواقع المرجعية الأخرى. ^{[ 22 ]}

تمثل اللافقاريات القاعية الكبيرة، مثل جراد البحر وبلح البحر، مسارًا للتضخم الحيوي ، حيث يتراكم تركيز المواد الضارة داخل الكائنات الحية في المستويات الغذائية العليا نتيجة استهلاكها فرائس ملوثة. إضافةً إلى ذلك، تُستخدم تجمعات اللافقاريات القاعية الكبيرة بشكل متكرر كمؤشرات على صحة النظام البيئي بشكل عام . ^{[ 19 ] [ 23 ] [ 24 ]}

أظهرت عينات التربة المأخوذة من مناطق زراعية بالقرب من منطقة تعدين الرصاص والزنك في مقاطعة قوانغشي الصينية "مستوى تلوث خطير" بالزنك في حقول الأرز القريبة نسبيًا من منطقة التعدين، و"مستوى تلوث متوسط" في الحقول المهواة الأبعد نسبيًا. ^{[ 25 ]} كما أشارت الدراسة إلى أن تقييم مؤشر نيميرو المركب أظهر أن المنطقة قيد الدراسة غير صالحة للأغراض الزراعية. ^{[ 25 ]} ووجدت دراسة أخرى حول تأثير تعدين الزنك على التربة الزراعية في مقاطعة هيلونغجيانغ الصينية أن التربة "ملوثة بشكل متوسط"، وأن أعداد وتنوع التجمعات البكتيرية في التربة قد انخفضت بشكل ملحوظ، مع انخفاض نشاط إنزيمات التربة. ^{[ 26 ]} يساعد نشاط البكتيريا والإنزيمات النباتات على امتصاص العناصر الغذائية، وتحليل المواد العضوية المتحللة، وفي تفاعلات أخرى للنظام البيئي. ^{[ 26 ]} ويؤدي انخفاضها وضعف فعاليتها إلى انخفاض الإنتاجية الزراعية.

• تعدين الزنك في الولايات المتحدة