الحجر الجيري صخر رسوبي يتكون أساسًا من الكالسيت (كربونات الكالسيوم، CaCO3). يتشكل عادةً في البيئات البحرية أو البحيرات، ويترسب من خلال عمليات بيولوجية وكيميائية. خصائص وأنواع الحجر الجيري هي كما يلي: • اللون: عادةً ما يكون رماديًا، أبيض، أصفر، بنيًا، إلخ، حسب الشوائب التي يحتويها.
• الملمس: يكون الملمس عادةً موحدًا ودقيقًا، ولكنه قد يحتوي أيضًا على أحافير أو شظايا صخرية أخرى.
• البنية: يمكن أن يكون الحجر الجيري حبيبيًا، أو بلوريًا طينيًا، أو حيويًا، أو هياكل أخرى.
• الصلابة: تصل صلابته على مقياس موس إلى حوالي 3، مما يجعله لينًا نسبيًا.
• الذوبان: يذوب بسهولة في الأحماض، وينتج فقاعات ثاني أكسيد الكربون.
وفقًا لمعايير مختلفة، يُمكن معالجة الحجر الجيري لإنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات، والتي تُستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. فيما يلي بعض المنتجات الرئيسية المُشتقة من معالجة خام الحجر الجيري وتطبيقاتها:
1. أسمنت بورتلاند
بعد سحق الحجر الجيري وطحنه وخلطه مع الطين ومواد مساعدة أخرى، يُطحن الخليط إلى حجم حبيبات مناسب. تُرسل المواد المسحوقة إلى فرن دوار وتُحرق على درجة حرارة عالية (حوالي 1450 درجة مئوية) لتكوين كلنكر الأسمنت. بعد إضافة كمية مناسبة من الجبس، يُطحن الكلنكر إلى مسحوق ناعم جدًا، لينتج عنه الأسمنت النهائي.
2. حجر البناء
يُستخدم الحجر الجيري كمادة أساسية في البناء، كالأساسات والجدران، وخاصةً في المباني المدنية. ويساعد سعره المناسب على تعزيز استقرار الهياكل وخفض التكاليف.
3. الزجاج
في صناعة الزجاج، يتم خلط الحجر الجيري مع رماد الصودا (Na2CO3) والكوارتز (SiO2) بنسب دقيقة ويتم إذابته في درجات حرارة عالية للتفاعل وتكوين سيليكات الكالسيوم (CaSiO3) وثاني أكسيد الكربون (CO2)، وبالتالي إنتاج الزجاج العادي.
4. مساعد صهر خام الحديد
يعمل الحجر الجيري كمزيل للكبريت في عملية صهر الحديد، مما يساعد على إزالة ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) من خام الحديد. كما يُشكل سيليكات الكالسيوم منخفضة الانصهار (CaSiO3)، مما يُسهّل إزالة الشوائب من الحديد المنصهر.
5. الجير الحي (CaO)
عند تكليس الحجر الجيري وتحلله في درجات حرارة عالية (900-1300 درجة مئوية)، يُنتج أكسيد الكالسيوم (CaO)، أو الجير الحي. تتم هذه العملية عادةً في فرن رأسي أو فرن دوار. يُستخدم الجير الحي كعامل تجفيف في مواد البناء، والمجففات، والمتفجرات، وفي طعاموالطب وغيرها من الصناعات.
6. هيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2)
يُعرف أيضًا باسم الجير المطفأ أو الجير المائي، ويُنتَج بإضافة الماء إلى الجير الحي. تتم هذه الخطوة في جهاز هضم مُصمَّم خصيصًا للتحكم في درجة الحرارة والرطوبة. ويُستخدم في تحضير خليط بوردو، وتحسين التربة الحمضية، ومعالجة مياه الصرف الحمضية، وغيرها.
7. كربونات الكالسيوم المطحونة (GCC)
يتم سحق الحجر الجيري المستخرج من المحجر في البداية، ثم يتم طحنه إلى مسحوق ناعم بواسطة مطحنة الكرات أو معدات طحن أخرى. يتم تصنيف المسحوق باستخدام فاصل الهواء لضمان توزيع حجم الجسيمات المطلوب. بفضل نقائه الكيميائي العالي، وخموله، وثباته الحراري، يُستخدم على نطاق واسع كمادة مالئة في صناعات مثل صناعة الورق، والبلاستيك، والمطاط، والطلاء.
8. كربونات الكالسيوم المترسبة (PCC)
التحضير الكيميائي: يُستخدم الحجر الجيري عالي النقاء كمادة أولية، ويُحصل على الجير الحي بتكليسه. يُهضم الجير الحي بعد ذلك لإنتاج ملاط هيدروكسيد الكالسيوم، الذي يُرسَّب ويتحول إلى بلورات كربونات الكالسيوم في وجود ثاني أكسيد الكربون. وأخيرًا، تُصنع منتجات كربونات الكالسيوم المترسبة (PCC) من خلال الترشيح والغسيل والتجفيف وعمليات أخرى. بفضل حجم جسيماته الدقيقة ومساحته السطحية الكبيرة، فهو مناسب للاستخدام في المطاط والبلاستيك وصناعة الورق ومواد البناء والأحبار والمواد الكيميائية اليومية وغيرها من المجالات.
9. رمل الصب:
يُختار الحجر الجيري ذو حجم الجسيمات المناسب للتكسير والغربلة لتلبية متطلبات رمل الصب. تُضاف المواد الرابطة والمواد المضافة الأخرى حسب الحاجة، وتُخلط جيدًا مع رمل الحجر الجيري. يتميز هذا النوع من رمل الصب بأداء أفضل من رمل الكوارتز، مما يُحسّن جودة سطح المسبوكات وتشطيبها، مع تقليل خطر الإصابة بمرض السحار السيليسي المهني.
10. ماص إزالة الكبريت:
يُسحق الحجر الجيري ويُطحن إلى مسحوق ناعم لالتقاط غاز ثاني أكسيد الكبريت بفعالية أثناء عملية إزالة الكبريت. يُخلط مسحوق الحجر الجيري بالماء ويُحرَّك حتى يُصبح عجينةً سائلةً تُستخدم في أنظمة إزالة الكبريت الرطبة من غازات المداخن. في هذه الأنظمة، يتفاعل مسحوق الحجر الجيري كيميائيًا مع ثاني أكسيد الكبريت في غازات المداخن لتحقيق إزالة الكبريت.
11. الجير النشط والجير المنشط
الجير النشط مادة مضافة معدنية عالية الجودة، بينما يتميز الجير الخامل بامتصاص ممتاز للرطوبة والحقن. ويُستخدم كلاهما بشكل رئيسي في صناعة الصلب كمضافات لخام التلبيد، وعوامل لإنتاج الخبث، وعوامل لإزالة الكبريت والفسفور في المعالجة الأولية للحديد المصهور.
12. كربونات الكالسيوم ذات الدرجة الصيدلانية:
يتم استخدام كربونات الكالسيوم الصالحة للأكل والصيدلانية والتي تلبي المعايير الصارمة كمادة مضافة للمغذيات في أقراص مكملات الكالسيوم وأقراص الفيتامينات المتعددة، فضلاً عن كونها معززة في صناعة الأغذية.
13. كربونات الكالسيوم الصالحة للأكل:
يتم اختيار الحجر الجيري عالي النقاء، الذي يفي بمعايير سلامة الغذاء، كمادة خام، وتُطبق سلسلة من إجراءات مراقبة الجودة الصارمة، مثل الطحن الدقيق للغاية والتنقية والتطهير، لضمان سلامة المنتج ونقائه. ويُستخدم على نطاق واسع في صناعات مكملات الكالسيوم الغذائية والأغذية الصحية، وفي منتجات مثل الألبان والمشروبات والكعك، لزيادة محتوى الكالسيوم وتحسين المذاق.
توضح القائمة أعلاه الأنواع الرئيسية للمنتجات المشتقة من معالجة خام الحجر الجيري. يلعب كل منتج دورًا أساسيًا في مجالات تطبيقه بفضل خصائصه ووظائفه الفريدة. مع التقدم العلمي والتكنولوجي، تتطور المعالجة العميقة للحجر الجيري باستمرار، مما يزيد من تنوع مشتقاته ويلبي احتياجات السوق المتزايدة.
لتحسين قيمة وجودة الحجر الجيري، يُفرز مسبقًا باستخدام معدات معالجة المعادن لإزالة الشوائب. تُسهم هذه العملية في تحسين نقاء وجودة المنتج النهائي، مما يُلبي احتياجات تطبيقات أوسع.
ومن بين المعدات المستخدمة في هذه العملية أجهزة معالجة المعادن الضوئية الكهربائية، مثل أجهزة فرز ألوان الخام وأجهزة فرز الذكاء الاصطناعي.
فرز الألوان
يعتمد جهاز فرز الألوان بشكل أساسي على اكتشاف اختلافات ألوان المواد باستخدام مستشعرات بصرية للتمييز بين المواد المستهدفة والشوائب. عند مرور الحجر الجيري عبر الجهاز، تحدد المستشعرات الجسيمات التي تختلف في اللون عن الحجر الجيري النقي. ثم تُطرد هذه الشوائب من خط الإنتاج باستخدام الهواء المضغوط أو وسائل أخرى. تُعد هذه الطريقة فعالة للغاية في إزالة الشوائب ذات الألوان المختلفة بشكل ملحوظ.
آلة فرز الذكاء الاصطناعي:
مقارنةً بأجهزة فرز الألوان التقليدية، تستخدم آلات فرز الذكاء الاصطناعي تقنيات أكثر تطورًا، تشمل على سبيل المثال لا الحصر، الرؤية الآلية وخوارزميات التعلم العميق. لا تقتصر هذه الآلات على التصنيف حسب اللون فحسب، بل تُحدد الشوائب بدقة وتُفصلها بناءً على خصائص متعددة الأبعاد، مثل الشكل والملمس واللمعان وغيرها من الخصائص. بعد التدريب، يستطيع نظام الذكاء الاصطناعي اكتشاف الاختلافات الصغيرة والمعقدة، مما يجعله أكثر فعالية في التعامل مع الشوائب التي تشبه الحجر الجيري في اللون ولكنها تختلف في التركيب.
اختيار المعدات المناسبة:
عند اختيار المعدات المناسبة، يجب على شركات التعدين أن تأخذ العوامل التالية في الاعتبار:
أ. نوع الشوائب الموجودة في مادة الحجر الجيري الخام وخصائصها الفيزيائية (مثل اللون والشكل والكثافة وغيرها).
ب. متطلبات سرعة وحجم المعالجة لخط الإنتاج.
ج. ميزانية الاستثمار والميزانية الفنية صيانة قدرات المعدات.
بالإضافة إلى ذلك، وحسب الظروف الفعلية، قد يلزم إجراء معالجة مسبقة للحجر الجيري (مثل التكسير والغربلة) لضمان أفضل نتائج الفرز. كما تُعد المعايرة والصيانة الدورية لمعدات الفرز أمرًا أساسيًا لضمان تشغيل مستقر طويل الأمد وكفاءة عالية في الأداء.
