كل شىء عن الحجر الجيرى (كربـونـات الكالسيوم) CaCo3

أعداد/دكتور /حسن بخيت

[email protected]

 التعريف :

 هو الصخر الذى يستخلص منه الجير (Lime) ويطلق على الصخور التى تحتوى على (50%) أو أكثر من الكالسيت          أو الدولوميت على أن تكون نسبة الكالسيت هى الغالبة . وعندما يحتوى الحجر الجيرى على أكثر من (10%) من الدولوميت يسمى بالحجر الجيرى الدولوميتى .

ويتزايد الطلب بصورة فائقة على الحجر الجيرى عندما تزيد نسبة الكالسيت فيه عن (95%) ويحتوى الحجر الحجر الجيرى غالباً على بعض المعادن غير الكربونيتية مثل فتات البراكين وعلى حبيبات السيليكا أو الطين وعلى بقايا الأصداف والهياكل والعظام وأسنان الأسماك وعلى بعض المعادن الكربونيتية مثل الارجونيت . ويشكل الحجر الجيرى حوالى (20%)    من الصخور الرسوبية للقشرة الأرضية .  

 الخواص الطبيعية والتركيب الكيميائى :

 تتدرج ألوان الحجر الجيرى بين الأبيض والأصفر والبنى والوردى والأحمر وأحياناً اللون الأسود. كذلك يتفاوت نسيج الصخر, فقد يكون نسيجاً سكرياً أو نسيجاً سهل التفتت أو نسيج عضوى يحتوى على أحافير وبقايا الكائنات الحية. ويتحول الحجر الجيرى نتيجة عمليات الحرارة والضغط إلى حجر الرخام الذى يتميز بصلابته وجمال ألوانه بحيث يستخدم كحجر من أحجار الزينة . ويمكن إستعراض أهم الخواص الطبيعية والتركيب الكيميائى للحجر الجيرى من خـلال الجـدول التالــى :- 

  تواجـده في الطبيعة :

يتكون الحجر الجيرى بطرق ترسيب آلية أو كيميائية أو عضوية ونجد أن بقايا الكائنات الحية هى أهم المصادر الرئيسية لمحتويات الحجر الجيرى. ووجد أن أكثر صخور الحجر الجيرى قد تترسب فى مناطق إستوائية إلى شبه إستوائية,          وفى بيئات ضحلة يقل عمق الماء فيها عن (15متر) حيث يتوفر فيها الضوء والحرارة والمواد الغذائية.

 أنواع الحجر الجيرى :

الحجر الجيرى يتكون أساسا من معدن الكالسيت ( كربـونات كـالسيوم ) ويعرف أحيانا بالحجـرالجيرى الكيميائـى تمييزا لـه عن الحجر الجيرى العضوى .ومن أهم أنواع الحجر الجيرى :-

 (1)- الحجر الجيرى العضوى :

  وهو يحتوى على كمية كبيرة من الأصداف والعظام والمواد الهيكلية .

 (2)- الحجر الجيرى الفتاتى :

    وهو الذى يتكون من حبيبات الكالسيت ذات الأصل القارى .

 (2)- الحجر الجيرى الكيميائى :

 وينتـج هذاالحجرعن طريق ترسيب كربونات الكالسيوم الذائبة فى مياه البحار تحت ظروف درجـة الحرارة وبالتالى كمية البخـر ونقص حامضية المياه وكمية ثانـى أكسيد الكربون الذائبة والأس الأيدروجينى (PH) حيث تساهم          كل من نقص ثانى أكسيد الكربون ( وبالتالى زيادة قاعديتها ) فى تريب كربونات الكالسيوم  ..

  ومن أهم أنواع الحجر الجيرى الكيميائى ما يلـى :-

 1-     الحجر الجيرى البطروخى (Olitic Limestone)

 ويتكون من حبيبات صغيرة ( فى حدود 2مم أو أقل ) كروية الشكل تشبه بطارخ السمك وقد تحتوى هذه الحبيبات        على أنوية دقيقة من الرمل .

     2-     الهوابط والصواعد (Stalactites & Stalagmites)

 وهـى مـن أنـواع الصخـور الجيـرية التـى تتكــون على هئية أعمـدة

مخروطية الشكل مدلاة من أسقف الكهوف ( هوابط  stalactites )أو قائمة على أرضية الكهـوف ( صواعـدStalagmites  ) ويتكون هـذا النـوع من الصخـور الجيريـة نتيجة لتطايــر غـاز ثانــى أكسيـد الكربون من المياه الأرضية الذائب فيها بيكربــونـات الكالسيوم .

 3-     الترافرتين (Travertine)

 وهو حـجـر جـيرى ذو درجــة كبيرة من المسامية ينتــج من تـرسيب كـربـونـات الكالسيوم ( كالسيوم ) من المياه الباطنية حول الفوارات والينابيع الحارة (Hot Spring) . 

    الاستخدامـات :

يعتبر الحجر الجيري والصخور الكربوناتية بصفة عامة من أهم الخامات الصناعية وأكثرها استخداما. فبالإضافة إلى استخدامها الرئيسي والمعروف في صناعات البناء والتشييد إما بحالتها الطبيعية مثل أحجار البناء والتكسية المعمارية أو كركام في الخلطات الخرسانية ورصف الطرق فإنها المادة الخام الرئيسية لتصنيع الأسمنت.

  وتبقى الاستخدامات الأهم للحجر الجيري في الصناعة فهو أحد المواد الخام اللازمة لحوالي مائة صناعة مثل:

 الصناعات الميتالورجية والزجاج والصناعات الغذائية والصناعات الكيميائية أو كمواد مالئه بالإضافة إلى الأغراض البيئية.

وفيمايلى أهم الاستخدمات طبقا لدرجة الجودة :

1-فائق النقاء

نسبة كربونات الكالسيوم : أكثر من 98.5 %.

أهم الاستخدامات:

الزجاج – الفيبر جلاس – الصوف الصخري – استخلاص الفلزات الحديدية والغير حديدية – مواد مالئه (مساحيق) في صناعات الورق – المطاط – البلاستيك – السجاد الصناعي – البويات .

* الصناعات الغذائية (الجبن – اللبن) الصناعات الدوائية.

* الصودا أش – المنظفات – الماجنيزيا – القلويات –  تنقـية الميـاه.

2-نقي

نسبة كربونات الكالسيوم :    97 – 98.5 %

أهم الاستخدامات:

الكاربيد – الفيروسيليكون – الأغذية الحيوانية – الأسمدة – حفظ الفواكه – البتروكيماويات – التعقيم – دباغة الجلود – الأسمنت الأبيض 

3- متوسط النقاء

نسبة كربونات الكالسيوم :    93.5 – 97 %

أهم الاستخدامات:

لأسمنت العادي – الجير الزراعي – خلطات الإسفلت – تراب المناجم – تنقية الغازات – معالجة مواد الصرف الصحي (الحمأة) – الأغراض البيئية .

4- منخفض النقاء

نسبة كربونات الكالسيوم :    85 – 93.5 %

أهم الاستخدامات:

* الأسمنت العادي – الجير الزراعي – خلطات الإسفلت – أغراض البناء.

5- غير نقى

نسبة كربونات الكالسيوم :    أقل من 85 %

أهم الاستخدامات:

رصف الطرق – مواد مالئه للخرسانات – التكاسي - أغراض البناء  

يعتبر الحجر الجيرى من أهم الخامات المعدنية التى تدخل كمادة رئيسية أو ثانوية فى كثير من المجالات الصناعية أهمها :

1-     صناعة الأسمنت البورتلندى :

 حيث يمثل الحجر الجيرى الهيكل الأساسى لهذة الصناعة حيث يخلط مع المواد المعدنية اللافلزية التى تعد وتعالج كيميائياً. ويشكل الجير المادة الرئيسية فى هذة الصناعة بحيث لاتقل نسبته عن (76%) .

2-     صناعة كربونات الصوديوم اللامائية أو رماد الصودا :

 يستخدم الحجر الجيرى النقى لإنتاج هذه المادة الهامة لصناعة الزجاج وصناعة التنظيف والتطهير وتتم العملية بتفاعل ثانى أكسيد الكربون الناتج عن الكلسنة مع كلوريد الصوديوم والأمونيا .

3-     كمادة مساعـدة فى مصاهر الحديـد والفولاذ :

 تحتوى خامات الحديد غالباً على مادة السيليكا والأمونيا كشوائب، وتتم إزالتها بإضافة الحجر الجيرى أو الجير كمادة رئيسية. وقد وجد أن (410 كجم) من الحجر الجيرى مطلوبة لإنتــاج طن واحد من الحديد .

 يدخل الحجر الجيري في صناعة الحديد والصلب لتخليص خام  الحديد عند الصهر من الشوائب إذ يساعد على طفوها على السطح مكونات الخبث

ويلزم أن يكون الحجر الجيري شديد الصلابة حيث لا تقل قوة تحمله للضغوط عن 200 كجم / سم مربع  ويتراوح  حجم كتلة الحجر الجيري داخل الفرن بين   2.5 سم إلى 1.5 سم ؛   ويشترط ألا تقل نسبة كربونات الكالسيوم به عن 94.7 % وإلا تزيد نسبة أكسيد الماغنسيوم عن 1% أما الجزء الغير ذائب في الأحماض فيلزم ألا يزيد عن 1% والكبريتات عن 0.17 % وثاني أكسيد الفسفور عن 0.07 % وألا يقل فاقد الحريق عن 42%

 4-     صناعة الصوف الصخرى :

 تحتوى يصهر الحجر الجيرى الطينى غير النقى فى فرن ويسحب الخبث الناتج عن طريق فتحة ضيقة ثم ينفخ الناتج بقوة كبيرة بالبخار حتى يعطى خيوطاً من سيليكات الكالسيوم يتم تجميعها فى هيئة صوف صخرى يستخدم كعازل للحرارة 

5-     صناعة الجير :

وهى صناعة متعارف عليها منذ قرون وفيها يعرض الحجر الجيرى للحرق (الكلسنة) حيث يفقد ثانى أكسيد الكربون        و (44%) من وزنه مخلفاً وراءه أكسيد الكالسيوم (الجير الحى) وهو عبارة عن بودرة تدخل فى كثير من الصناعات الكيميائية . وتحتاج هذةه العملية إلى درجة حرارة تتراوح بين (1000م - 1100م) ومن أهم صفات الجير الحي        قوة انجذابه للاتحاد بالماء مع إعطاء حرارة عالية وينتج من ذلك الجير المطفأ الذى يستخدم فى صناعة مواد البناء وتثبيت المباني أو ككساء للمنازل، كذلك يستخدم فى صناعة الزجـــاج وصناعة الورق .

 6-     صناعة الحشوات المعدنية :

 يعد الحجر الجيرى من أهم المعادن المستخدمة كحشوات معدنية فى كثير من القطاعات لسهولة طحنه وقلة إمتصاصه للزيوت وسرعة إمتزاجه ولعدم تسببه فى تآكل الأجهزة. كما يستخدم فى صناعة لفات القار الخاصة بتغطية الأسقف وجدران الخزانات لعزلها عن التسرب. ويدخل الحجر الجيرى فى الصناعات البلاستيكية اللازمة لصناعة القوارب والسيارات وفى صناعة أدوات السباكة والكهرباء وقطع الأثاث وتستخدم بودرة الحجر الجيرى الصلب فى صناعة    المطاط . كما يستخدم الحجر الجيرى أيضاً كمادة مساعدة على التمدد .

دراسة مشروع اكديمية البحث العلمى

وقد اشارت الدراسة التى قامت بها هيئة الثروة المعدنية بالتعاون مع اكاديمية البحث العلمى بجمهورية مصر العربية  على خام الحجر الجيرى بأن  خامات الحجر الجيري في مصر من أهم موارد الثروة التعدينية ويمكن بحسن استغلالها أن يلعب ما يتم إنتاجه منها دورا رئيسيا في دعم الاقتصاد القومي حيث يقدر قيمة الإنتاج منها بما يزيد عن الخمسين مليون طنا سنويا يستهلك الجزء الأكبر منها في إنتاج الأسمنت وصناعة الحديد والصلب.

 ويتم حاليا إنتاج جزء كبير من خامات الحجر الجيري عشوائيا دون إجراء آية عمليات لتحديد المواصفات الكيميائية والفيزيائية لها وبالتالي استخداماتها المثلي وبالتالي يتم إهدار الأنواع النقية جدا من هذا الخـام وهى في نفس الوقت نادرة نوعا ما في اسـتخدامات لا تتطلب هذه المواصفات  .

 الحجر الجيرى فائق النقاوة ذهب مصر الأبيض.

ليس هناك أي دولة في العالم اكتفت ذاتيا من جميع المعادن والخامات قد يكون اي دوله عندها كميات كبيرة من معادن وخامات وتستورد معادن وخامات أخرى وهذا ينطبق على الدول المتقدمة في المجالات التعدينية مثل الولايات المتحدة الأمريكية وكندا واستراليا وجنوب أفريقيا.

والحجر الجيرى عندنا والذى نراه فى الصورة فائق النقاوة ا من محافظة المنيا يمثل لنا ميزة نسبية نستطيع ان نعد له استراتجية وخطط للاستفادة منه كخامة تصديرية مصنعة تدر علينا عائد مجزى بدل من اهدارها لتصنيها طوب مبانى.

علما بان هذه النوعية تدخل فى العشرات من الصناعات متقدمة مثل الزجاج – الفيبر جلاس – الصوف الصخري – استخلاص الفلزات الحديدية والغير حديدية – مواد مالئه (مساحيق) في صناعات الورق – المطاط – البلاستيك – السجاد الصناعي – البويات . الصناعات الغذائية (الجبن – اللبن) الصناعات الدوائية .* الصودا أش – المنظفات – الماجنيزيا – القلويات – تنقـية الميـاه.

لا شك ان دعم مثل هذه الصناعات سيكون له المردود الايجابي علي فتح ابواب عمل للشباب وسد احتياجات السوق المحلي وتقليل فاتورة الواردات ودعم خطط التصدير.صعبا علينا ان نري هذه الثروه الكبيرة يتم تقطيعها كما هو في الصورة المرفقة ويتم استخدامها كطوب مباني.

هذا يقودنا الي اهميه ان يكون هناك تصنيفا صناعيا لخاماتنا اعتمادا علي الجوده وان يلتزم المرخص له طبقا لقانون ولوائح بعدم تسويقها الا الي الاستخدام المناسب لها.من ناحيه اخري الا يكون هناك اعتمادا لاستخدام مثل هذه الاحجار كطوب مباني مع ايجاد البديل المناسب حتي لايتضرر المواطن من ذلك.

النقطه الهامه ايضا في هذا الصدد الا يكون هناك زحفا عمرانيا نحو هذه الثروه وهذا يتتطلب تحديدا دقيقا لامتدادات هذه الصخور وتحديد حدود جغرافيه لها.هذه الخامات ليست حق لهذا الجيل وحده بل حق للاجيال القادمة ويجب علينا الحفاظ عليه وحسن استغلالها......