استخراج الفوسفات

يتم استخراج معظم صخور الفوسفات بالطرق السطحية واسعة النطاق على سطح الأرض باستخدام طرق التعدين ذات المنجم المفتوح، حيث تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في أجزاء من الولايات المتحدة والمغرب وروسيا، كما أنَّها الطريقة الأكثر شيوعًا. ⁽¹⁾

تشمل عملية تعدين رواسب خام الفوسفات عمليات: التنقيب، والاستكشاف، وتطوير المناجم، واستخدام  الخام. ⁽¹⁾

مرحلة التحضير

تتمثّل هذه المرحلة الأوّليّة في تحديد مكان الفوسفات وتجريد الغطاء الترابي ونقله إلى حفرة بجانب المنجم.⁽¹⁾

مرحلة التفجير والحفر

تُحفر الطبقات الأوّليّة بالتفجير، ثم يُنقل الناتج بالجرّافات ووضعها في الحفرة أيضًا، كما يتم تقطيع الطبقات بشكل أفقي إلى عدة مصاطب لإزاحة الصخور، وبالتالي تقوم القاطرات بنقل الناتج إلى أعلى المنجم ويُستخدم في ذلك مجموعة كبيرة ومتنوعة من التقنيّات و المعدّات. ⁽¹⁾

مرحلة التحميل والنقل

يتم تجريف خام الفوسفات بواسطة الجرّافات ونقله بواسطة شاحنات أو أحزمة تحميل متحركة إلى منطقة رفع تركيز الخام.⁽¹⁾

يُعد معدن (الأباتيت – Apatite) هو المكون الرئيسي لخام الفوسفات؛ حيث تتضمن مجموعة الأباتيت (الفلورأباتيت، والكلورأباتيت، والهيدروكسي أباتيت)، وأشهر صخور الفوسفات الرسوبية هو الفلورأباتيت، كما يتواجد أيضًا العديد من المعادن والشوائب الأخرى مثل السيليكات والكربونات والطين.

مرحلة (رفع تركيز الخام-Beneficiation)

يتم في هذه المرحلة فصل الشوائب عن الأباتيت، كما يمكن أن تشمل هذه العملية مجموعة كبيرة ومتنوعة من العمليّات الفرعية اعتمادًا على كميّة الشوائب ونوعها، وحجم الجزيئات وصلابتها كالتالي:

العمليات الرئيسية هي: التصنيف، والفصل الكهروستاتيكي، والفصل المغناطيسي، والتكسير، والطحن، والتخصيب الجاف، والاستخلاص والتكلس.⁽¹⁾

والعمليات الرطبة مثل: الترشيح الكيميائي، والغسيل، والاستخلاص بالماء، والتعويم.⁽¹⁾

طريقة (التعويم الرغوي-Froth Flotation)

تُستخدم هذه الطريقة لرفع تركيز الفوسفات في جميع أنحاء العالم، كما تتضمّن هذه الطريقة عمليات التكسير والطحن  والغسيل والتصنيف.⁽²⁾

التكسير والطحن

يدخل الخام في عملية تكسير أولية حيث يتم تقليل حجم وحدات الخام إلى حوالي 10 سم ثم إلى عملية تكسير ثانوي لتقليل أحجام الخام من 10 سم إلى أحجام أصغر (من1 سم إلى 2 سم) ثم تقلِّل مرحلة التكسير النهائية أحجام الجزيئات إلى أقل من 50 مم، كما يتم إجراء عملية الطحن إما لزيادة مساحة سطح الجزيئات المعدنية، أو لتقليل حجم جزيئات الصخور إلى حجم الحبوب المطلوب، أو لتحرير المعدن ذي القيمة من الشوائب.⁽²⁾

التعويم والتصنيف

يتم استخدام هذه التقنيّة عندما تكون معظم المعادن طينيّة؛ لأن حبيبات الطين يمكن فصلها بسهولة عن الفوسفات بإضافة الماء.⁽²⁾

يمكن استخدام هذه التقنيّة أيضًا عندما تكون الشوائب عبارة عن السيليكا؛ حيث يتم معالجة خام الفوسفات عن طريق غسل معظم نواتج الفوسفات الناعمة وفصلها عن السيليكا الخشنة، ولسوء الحظ يمكن أن يكون الموقف مُعاكسًا؛ حيث يمكن أن يكون الأباتيت خشنًا أيضًا، وفي هذه الحالة يمكن فصل جزء الفوسفات كبير الحجم بالغسل بالماء ثم التعويم.⁽²⁾

تحرّر هذه العمليات جسيمات الأباتيت المعدنية من الشوائب وبالتالي تزيد من مساحة سطح معادن الأباتيت للتفاعل مع الكواشف والمواد المضافة التي تشارك في عملية التعويم.⁽²⁾

تعتمد ميكانيكيّة هذه الطريقة على تغيير طبيعة الخام من (محب للماء-Hydrophilic) بمعنى أنه يغطس في الماء إلى (كاره للماء-Hydrophobic) بمعنى أنه لا يغطس في الماء؛ وذلك باستخدام عامل مساعد على سطحه هذا العامل يسمى المجمع (Collector)، حيث يغيّر من طبيعته ويجعلة كاره للماء، ومن ثم يتم ضخ هواء من خلال الأنابيب فيتم تكوين فقاعات في الماء وتصعد هذه الفقاعات إلى السطح وتأخذ معها حبيبات الفوسفات الكارهة للماء ومن ثم جمعها لتكوين خام نظيف من الشوائب.⁽²⁾

تعتبر هذه الطريقة  حلاً جيدًا ولكنه يستهلك الكثير من الماء والكواشف الكيميائية؛ كما يؤدي إلى كميّات كبيرة من المخلَّفات؛ لذلك ينبغي أن يتم تطوير هذه الطريقة بإعادة استخدام المخلفات أو التوجه إلى حلول أخرى أقل تكلفة وأكثر كفاءة.⁽²⁾

استخراج الفوسفات في مصر

منطقة البحر الأحمر

يتم التعدين في هذه المنطقة بالطرق التحت سطحية (مناجم تحت سطح الأرض)، ولسوء الحظ تعثَّر تعدين الفوسفات بهذه المنطقة؛ بسبب التكلفة العالية لاستخراجه ومن المحتمل عودة إنتاجه عند ارتفاع سوق الفوسفات.⁽³⁾

منطقة سفاجا

يحتوي الفوسفات في هذه المنطقة على الدولوميت والسيليكا؛ لذلك اعتادت هذه المناجم على وجود وحدات معالجة لتكليس الخام ورفع تركيزه، ولكن بسبب ارتفاع نسبة الدولوميت وغلاء أسعار الوقود تم استبدالها بعمليات التكسير والطحن والتصنيف الهوائي.⁽³⁾

منطقة الحمراوين والقصير

يحتوي صخر الفوسفات في هذه المنطقة على السيليكا والدولوميت والطمي؛ لذلك يتم تكسير الخام وغسله ثم يترك ليجف في الشمس وتعمل هذه الطريقة حتى الآن.⁽³⁾

منطقة وادي النيل

يتم التعدين في هذه المنطقة بطريقة المنجم المفتوح حيث يتم إزالة التربة والطبقات السطحية التي يصل سمكها من 20-40 متر عن طريق الحفر والتفجير تبعًا لطبيعة الصخر.⁽³⁾

يتم تكسير طبقة الفوسفات ونقلها بالشاحنات لوحدة التكسير حتى تصل إلى حجم 5 سم.

بُنيت وحدة تعويم غرب اليباعية لرفع تركيز الخام؛ إلا أنَّ لأسباب تقنية واقتصادية تم استبدالها بوحدة تكسير وتصنيف لإزالة الطمي، كما يستخدم إنتاج هذه المنطقة محليًّا لإنتاج الأسمدة.⁽³⁾

منطقة أبو طرطور

تم التخطيط لاستخراج الفوسفات من هذه المنطقة بالطريقة التحت سطحية ولكن لأسباب تقنية واقتصادية تم استبدالها بطريقة المنجم المفتوح بقوة إنتاجية تصل إلى 2 مليون طن في سنة 2013، حيث تم الحفر على حافة الهضبة لتواجد الفوسفات في طبقات قريبة من سطح الأرض.⁽³⁾

يتم إزالة الطبقات العُليا ثم نقلها بالشاحنات لمناطق التجهيز؛ ليتم تكسيرها لوحدات أصغر وفصلها عن أيّ شوائب قد تتواجد مع الفوسفات في هذه المنطقة.⁽³⁾

من الواضح أنَّ في مصر يتم استخدام عمليات استخراج بسيطة وبدائية بدون أي تطبيق للتكنولوجيا الحديثة مثل: التكليس والتعويم والفصل المغناطيسي.⁽³⁾

تم عمل اختبار تجريبي لرفع تركيز الخام لعينات من المناطق الرئيسية لإنتاج الفوسفات في مصر بطريقة التعويم وخرجت بنتائج مشجعة لإثبات أنَّ طريقة التعويم هى أنسب طريقة لرفع تركيز الفوسفات المصري.⁽³⁾

إعداد: محمد خميس بركي

مراجعة علمية: الحسين إبراهيم

تدقيق لغوي: رنا السعدني

تحرير: هدير جابر

المصادر

1- Elmaadawy KG, Din MEE, Khalid AM, Abouzeid A-ZM. Mineral Industry in Egypt – Part II Non-Metallic Commodities –Phosphate Rocks. Journal of Mining World Express [Internet]. [cited 2019 Sep 7];4(0):1. Available from: https://www.academia.edu/27489610/Mineral_Industry_in_Egypt_Part_II_Non-Metallic_Commodities_Phosphate_Rocks

2- Reagents used in the flotation of phosphate ores: A critical review [Internet]. [cited 2019 Sep 7]. Available from: https://www.researchgate.net/publication/222731658_Reagents_used_in_the_flotation_of_phosphate_ores_A_critical_review

2- Elmaadawy KG, Din MEE, Khalid AM, Abouzeid A-ZM. Mineral Industry in Egypt – Part II Non-Metallic Commodities –Phosphate Rocks. Journal of Mining World Express [Internet]. [cited 2019 Sep 7];4(0):1. Available from: https://www.academia.edu/27489610/Mineral_Industry_in_Egypt_Part_II_Non-Metallic_Commodities_Phosphate_Rocks