مهندسی معدن
ویلیام هوسترولید
ترجمهی مهدی یاوری شهرضا، علیاصغر خدایاری
دانشگاه تهران
بهرام رضایی
جهاددانشگاهی امیرکبیر، تهران
بی.ان. دیلون
ترجمهی مهدی خرفانی، علیرضا جبین پور
دانشگاه جامع امام حسین
ویلیام هوسترولید
ترجمهی مهدی یاوری شهرضا، علیاصغر خدایاری
دانشگاه تهران
بهرام رضایی
جهاددانشگاهی امیرکبیر، تهران
بی.ان. دیلون
ترجمهی مهدی خرفانی، علیرضا جبین پور
دانشگاه جامع امام حسین
مس در سیمهای خانهی شما، فلزهایی که در گوشی و خودرو به کار رفته و سنگهایی که به آجر و سیمان تبدیل میشوند، همه اول از یک جا شروع شدهاند: معدن. مهندسی معدن رشتهای است که پیدا کردن ذخیرهی زیرزمینی، طراحی استخراج، تهویه و ایمنی کار و فرآوری مادهی معدنی را به عهده دارد. دستهی مهندسی معدن کتابجم برای دانشجو، مهندس معدن، کارشناس اکتشاف و هر کسی است که میخواهد بفهمد پشت این صنعت چه علمی هست.
در این صفحه توضیح میدهیم رشته چه بخشهایی دارد، کتابهای طراحی معادن روباز، تهویه، نمونهبرداری، اکتشاف طلا و فروشویی چه جایی در مسیر یادگیری دارند و چطور کتاب مناسب خودتان را انتخاب کنید. نسخه چاپی کتابها را میتوانید آنلاین سفارش بدهید و مشخصات هر کتاب در صفحهی خودش آمده است.
مهندس معدن مسئول این است که مادهی معدنی را با روش درست، ایمن و اقتصادی از زمین بیرون بیاورد. این کار چند مرحله دارد. اول اکتشاف: پیدا کردن ذخیره و برآورد اندازه و کیفیت آن. بعد طراحی: انتخاب روش استخراج و برنامهریزی. سپس استخراج: کندن، بارگیری و حمل. و در ادامه فرآوری: جدا کردن مادهی باارزش از باطله.
در کنار اینها، ایمنی، تهویه، محیط زیست و اقتصاد معدن هم بخشهای جدانشدنی کارند. معدنی که ایمن نباشد یا محیط زیست را نابود کند، نمیتواند پایدار بماند. برای همین مهندس معدن باید هم زمین را بشناسد، هم ماشین را، هم اقتصاد را.
کتابهای این دسته هم همین تنوع را نشان میدهند: از طراحی معادن روباز و تهویه تا اکتشاف طلا، نمونهبرداری، استخراج مس و روشهای نو مثل فروشویی درجا.
معادن به دو گروه بزرگ تقسیم میشوند. در معدن روباز، مادهی معدنی نزدیک سطح است و با برداشتن لایههای روی آن، به پلهپله در زمین فرو میرویم. در معدن زیرزمینی، ماده در عمق است و با تونل و چاه به آن میرسیم. هر کدام مزیتها و دشواریهای خودش را دارد.
در روباز حجم عملیات بزرگ است و طراحی شیب پلهها و مرز نهایی معدن اهمیت دارد. در زیرزمینی مسائلی مثل نگهداری تونل، تهویه و ایمنی کارگران پررنگتر است. بسیاری از دانشجوها بعد از شناخت کلیات، یکی از این دو را برای تخصص انتخاب میکنند.
در فهرست این دسته، کتابهای طراحی روباز بیشتر دیده میشوند و کتاب تهویه هم به بخش زیرزمینی نزدیکتر است. مشخصات هر کتاب را ببینید تا ببینید به کدام گرایش میخورد.
اگر تازه وارد این رشته شدهاید، بهتر است با یک کتاب ساده و عمومی شروع کنید. در این دسته کتابی با عنوان «الفبای معدنکاری» هست. از نامش پیداست که مثل الفبا، مفهومهای پایه را از اول توضیح میدهد و برای کسی که میخواهد با فضای معدن آشنا شود، نقطهی شروع خوبی است. پیش از خرید توضیحات صفحهی آن را ببینید تا از سطحش مطمئن شوید.
کتاب دیگری که برای همهی دانشجوهای این رشته میتواند به کار بیاید «واژگان مهندسی معدن (انگلیسی-فارسی، فارسی-انگلیسی) ویراست دوم» است. این کتاب واژهنامهی دوزبانه است و اگر منابع خارجی میخوانید یا مقاله مینویسید، اصطلاحهای فنی را برای شما روشن میکند. در این رشته اغلب منبعهای اصلی به زبان بیگانه است و شناخت اصطلاحها اولین گام است.
پیشنهاد ما: اول یک کتاب عمومی مثل الفبای معدنکاری، بعد واژهنامه کنار دستتان، و پس از آن کتابهای تخصصی هر بخش.
یکی از مهمترین موضوعها در مهندسی معدن، طراحی معدن روباز است. باید معلوم شود مادهی معدنی کجاست، چقدر باطله باید برداشته شود، شیب پلهها چقدر باشد، جادهها چگونه بروند و چه ماشینآلاتی به کار گرفته شود. یک تصمیم اشتباه میتواند سالها هزینهی اضافی بسازد یا معدن را ناایمن کند.
در این دسته دو کتاب به این موضوع مربوطاند: «طراحی و برنامهریزی معادن روباز» و «طراحی و برنامهریزی معادن روباز (مبانی)؛ جلد دوم- عملیات واحد». از نام دوم پیداست که جلد دوم به عملیات واحد میپردازد، یعنی کارهای اصلی مثل حفاری، انفجار، بارگیری و حمل. اگر میخواهید طراحی معدن را جدی یاد بگیرید، مطالعهی این دو کنار هم میتواند تصویر کاملی بدهد.
هنگام انتخاب، به شمارهی جلد و موضوع هر جلد دقت کنید. اگر با کلیات طراحی آشنا نیستید، اول کتاب اول یا مبانی را بخوانید و بعد سراغ عملیات واحد بروید. برای مرور پایهی مکانیک ماشینآلات میتوانید بخش مهندسی مکانیک را هم ببینید.
وقتی طراحی انجام شد، نوبت اجراست. عملیات واحد چهار کار اصلی را شامل میشود. حفاری: ایجاد چالها در سنگ. انفجار: خرد کردن سنگ با مادهی منفجره. بارگیری: برداشتن سنگ خردشده. حمل: بردن آن به محل فرآوری یا انباشت. هر کدام از این چهار مرحله بر هزینه، ایمنی و بازده معدن تأثیر دارد.
موضوع ایمنی در انفجار بسیار مهم است. این کار فقط باید بهدست افراد آموزشدیده و با رعایت مقررات انجام شود. کتاب فقط برای شناخت علمی است و هیچکس نباید بر اساس خواندن کتاب سراغ کار عملی با مواد منفجره برود. همیشه زیر نظر متخصص و با مجوز لازم کار کنید.
برای دانشجوی مهندسی معدن، فهمیدن ارتباط این چهار مرحله بسیار مهم است. مثلا اگر انفجار سنگ را خوب خرد کند، بارگیری و حمل راحتتر میشود. یعنی بهبود یک مرحله میتواند هزینهی مرحلههای بعدی را کم کند.
در معدن زیرزمینی، هوا ساده به دست نمیآید. باید هوای تازه به عمق برسد و گازهای مضر، گرد و غبار و گرمای اضافی خارج شود. تهویهی نادرست هم برای سلامت کارگران خطرناک است و هم میتواند خطر حادثه بیاورد. برای همین تهویه یکی از پایههای ایمنی معدن است.
کتاب «تهویه در معادن» در فهرست این دسته آمده است. از نامش پیداست که به همین موضوع میپردازد. این کتاب برای دانشجو و مهندسی که با معادن زیرزمینی کار میکند مفید است. در تهویه با مفهومهایی مثل دبی هوا، افت فشار، فن و شبکهی تهویه روبهرو میشوید. برای پایهی مکانیک سیالات هم مراجعه به منابع مکانیک کمک میکند.
اگر به سلامت کارگران در محیط کار علاقه دارید، بخش بهداشت حرفهای هم مکمل خوبی برای درک اثر گرد و غبار و گاز است. یادآوری مهم: کتاب فنی جای مقررات و متخصص ایمنی نیست و هر تصمیم عملی باید طبق مقررات ایمنی انجام شود.
برای فهمیدن این که یک ذخیره چقدر ارزش دارد، باید از آن نمونه بگیریم و در آزمایشگاه تحلیل کنیم. اما نمونهی درست از تودهی بزرگ سنگ گرفتن کار سادهای نیست. اگر نمونه نمایندهی درستی از کل ذخیره نباشد، برآورد اشتباه میشود و تصمیمهای میلیاردی بر پایهی عدد غلط گرفته میشود.
کتاب «نمونهبرداری معدنی» از نامش پیداست که به همین مهارت میپردازد. در این مبحث معمولا دربارهی اندازهی نمونه، روش برداشت، کاهش حجم، خطاها و کنترل کیفیت حرف زده میشود. اگر میخواهید در اکتشاف یا کنترل عیار کار کنید، این موضوع را نباید سرسری بگیرید.
یک نکتهی مهم: خطای نمونهبرداری اغلب بزرگتر از خطای آزمایشگاه است. یعنی مهم نیست دستگاه چقدر دقیق باشد، اگر نمونه درست گرفته نشده باشد، نتیجه غلط است.
پیدا کردن معدن جدید کار اکتشاف است. زمینشناس و مهندس معدن با بررسی سنگها، نقشههای زمینشناسی، نمونهبرداری و روشهای ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی، مناطق امیدبخش را پیدا میکنند و بعد با حفاری، ذخیره را مشخص میکنند. اکتشاف پرهزینه و پرریسک است و همیشه به نتیجه نمیرسد.
کتاب «اکتشافات ذخایر طلا» در این دسته دیده میشود. از نامش پیداست که به اکتشاف طلا میپردازد. طلا نوع ویژهای از ذخیره است که معمولا با مقدار کم در سنگ یافت میشود و روشهای اکتشاف و تحلیلش تخصصی است. اگر دانشجوی معدن یا زمینشناسی هستید، این کتاب میتواند به شما در شناخت رویکردهای اکتشاف کمک کند.
همچنین کتاب «فلزات استراتژیک» هم از نامش پیداست که به فلزهایی میپردازد که برای صنعت و فناوری اهمیت ویژه دارند. این موضوع برای کسی که میخواهد بازار و اهمیت مواد معدنی را بشناسد جذاب است.
مس یکی از مهمترین فلزهای صنعتی است. کتاب «فنون استخراج مس» از نامش پیداست که روشهای به دست آوردن مس را توضیح میدهد. استخراج مس شامل چند مرحله است: استخراج سنگ معدن، خردایش، پرعیارسازی و تولید فلز. هر مرحله فناوری و محاسبهی خودش را دارد.
در این بخش مهندسی معدن به مهندسی شیمی و مواد نزدیک میشود. اگر میخواهید در فرآوری مهارت پیدا کنید، بخش مهندسی شیمی هم میتواند دیدتان را وسیع کند. فرآوری و استحصال فلز بر پایهی شیمی و فرایند است.
گاهی به جای کندن و بیرون آوردن سنگ، میشود مادهی باارزش را همانجا در زمین حل کرد و محلول را بیرون کشید. به این روش معدنکاری انحلالی یا فروشویی درجا میگویند. در این روش، محلولی مناسب را وارد سنگ میکنند تا فلز یا مادهی مورد نظر در آن حل شود و بعد محلول را بازیابی میکنند.
کتاب «معدنکاری انحلالی (فروشویی درجا)» از نامش پیداست که به همین روش میپردازد. این روش مزیتهایی دارد، مثل کم شدن حجم باطله و جابهجایی کمتر سنگ، اما ملاحظات محیطی و فنی خودش را هم دارد، از جمله کنترل محلول و حفاظت آبهای زیرزمینی. برای درک کامل، این کتاب را با کتابهای عمومیتر و ملاحظات محیط زیست بخوانید.
وقتی از فلزات استراتژیک حرف میزنیم، منظور موادی است که برای صنعت، انرژی و فناوری اهمیت ویژه دارند و کشورها دربارهی دسترسی به آنها حساساند. شناخت این فلزها به مهندس معدن کمک میکند بفهمد چرا یک ذخیره از نظر ملی و اقتصادی ارزشمند است. کتابی مثل «فلزات استراتژیک» از نامش پیداست که همین نگاه را دنبال میکند.
این موضوع برای دانشجویی که میخواهد دید اقتصادی و راهبردی هم داشته باشد جذاب است. خواندن چنین کتابی کنار کتابهای فنی، نشان میدهد که تصمیمهای معدنی فقط فنی نیستند و به بازار، فناوری و سیاستگذاری هم مربوط میشوند. با این حال قضاوتهای اقتصادی را با دقت و از منابع معتبر روز بررسی کنید، چون قیمتها و بازارها دائم تغییر میکنند.
در فهرست این دسته، کتابی با عنوان «زمین شناسی نفت» هم دیده میشود. نفت اگرچه از جنس معدن جامد نیست، اما زمینشناسی آن با اکتشاف ذخایر معدنی وجه مشترک دارد. اگر رشتهی شما معدن است و میخواهید دید زمینشناختی وسیعتری داشته باشید، شناخت اصول زمینشناسی نفت میتواند مفید باشد.
پیشنهاد ما این است که ابتدا زمینشناسی عمومی را جدی بگیرید، چون پایهی اکتشاف و طراحی معدن است. بعد اگر علاقه داشتید، سراغ زمینشناسی نفت و موضوعهای نزدیک بروید.
هر گروه باید کتاب خودش را انتخاب کند. کتابهای طراحی و نمونهبرداری بیشتر برای مهندسان و دانشجوهاست، و کتابهای عمومیتر برای علاقهمندان.
محاسبهی ذخیره، نمونهبرداری و برآورد عیار به آمار و ریاضی وابسته است.
شناخت سنگها، کانیها و ساختارهای زمینشناسی پایهی اکتشاف و طراحی است.
پایداری شیبها و تونلها به شناخت رفتار سنگ بستگی دارد. برای پایههای ساختمانی و خاک میتوانید بخش مهندسی عمران را هم ببینید.
ماشینآلات معدنی بخش بزرگی از هزینههاست و آشنایی با اصول کارشان اهمیت دارد.
در فرآوری و فروشویی، شیمی نقش اصلی دارد.
لازم نیست هر پنج را پیش از شروع بدانید. با یک کتاب عمومی شروع کنید و هر جا نیاز شد، پایهی همان موضوع را مرور کنید.
کتاب واژگان مهندسی معدن به ویراست دوم اشاره دارد. در چنین موردی، ویراست را بررسی کنید تا مطمئن شوید نسخهی مورد نظر شما است.
با کتاب عمومی مثل «الفبای معدنکاری» شروع کنید و واژهنامه را کنار دست داشته باشید.
بفهمید ذخیره چگونه پیدا و اندازهگیری میشود.
کتابهای طراحی و برنامهریزی معادن روباز را بخوانید و به عملیات واحد برسید.
با تهویه و اصول ایمنی آشنا شوید، چون هیچ طرحی بدون ایمنی کامل نیست.
استخراج مس، فروشویی درجا و فلزات ویژه را برای تخصص بیشتر بخوانید.
معدن جایی است که خطر در آن واقعی است: ریزش، گاز، گرد و غبار، ماشینآلات سنگین و گاهی انفجار. برای همین ایمنی در مهندسی معدن یک بخش فرعی نیست؛ شرط ادامهی کار است. آموزش کارگران، بازرسی منظم، تجهیزات حفاظتی و برنامهی اضطراری، همه بخشی از مدیریت ایمن معدناند.
محیط زیست هم همینطور. معدن زمین را تغییر میدهد: خاک، آب و پوشش گیاهی. مدیریت باطله، جلوگیری از آلودگی آب و بازسازی زمین بعد از پایان معدن، امروز بخش لازم هر طرح معدنی است. مهندس معدن امروز باید هم دربارهی بازده حرف بزند، هم دربارهی اثر کار خودش. بسیاری از کتابهای عمومی و طراحی، فصلهایی به همین موضوعها دارند و اگر ندارند، بهتر است کنار آنها منابع دیگری بخوانید.
اگر بخواهید در این باره بیشتر بدانید، به بهداشت حرفهای و مدیریت منابع طبیعی هم نگاه کنید. در کنار هم، اینها تصویر کاملتری از مسئولیت یک مهندس معدن میدهند.
هر معدن در نهایت باید توجیه اقتصادی داشته باشد. ذخیرهی خوب اما دور از جاده و برق و آب، ممکن است ارزش استخراج نداشته باشد. ذخیرهی کمعیار اما نزدیک به امکانات، شاید سودآور باشد. مهندس معدن باید مفهومهایی مثل عیار حد، هزینهی استخراج، قیمت جهانی فلز و بازگشت سرمایه را بشناسد.
در طراحی معادن روباز این موضوع بسیار مهم است. مرز نهایی معدن بر اساس اقتصاد تعیین میشود: تا کجا بکنیم که سنگ باارزش هنوز هزینهی برداشتن باطله را جبران کند. کتابهای طراحی معمولا این محاسبهها را توضیح میدهند. اگر با اقتصاد مهندسی آشنا نیستید، بهتر است پایهی آن را جداگانه مرور کنید.
کتاب فقط بخشی از یادگیری است. اگر امکانش هست، از معدن بازدید کنید، با مهندسان شاغل صحبت کنید و به نمایشگاه و همایشهای معدنی سر بزنید. دیدن یک ماشین حفاری یا شنیدن تجربهی مهندسی که سالها در معدن کار کرده، چیزهایی به شما میآموزد که در کتاب نیست.
دانشجوها میتوانند در انجمن علمی معدن دانشگاه عضو شوند و در پروژههای تحقیقاتی شرکت کنند. برای کسانی که فارغالتحصیل شدهاند هم مرور کتابهای تازه و مقالهها راهی برای روز ماندن است. مهندسی معدن با فناوری تازه، مثل ماشینآلات خودران و سنجش از دور، در حال تغییر است و آشنایی با این روندها به آیندهی شغلی شما کمک میکند.
و در نهایت، یادتان باشد که هیچ کتابی جای تجربه و مشورت با متخصص را نمیگیرد. کتاب راه را نشان میدهد و رفتن آن با شماست.
کتابهای این رشته پر از فرمول، جدول و شکل است. برای بهرهی بیشتر، هر فصل را دو بار بخوانید: بار اول سریع، برای گرفتن تصویر کلی، و بار دوم آرام و همراه با حل مثالها. شکلها را ساده رد نکنید؛ در معدن بسیاری از مفهومها، از شیب پله تا جهت جریان هوا، با شکل روشن میشود.
مسئلههای آخر فصل را حل کنید و یکاها را همیشه بنویسید. بسیاری از اشتباههای محاسباتی در معدن از قاطی شدن یکاهاست. و اگر کتاب واژهنامه دارید، هنگام خواندن منابع خارجی آن را کنار دست داشته باشید تا هر اصطلاح تازه را بلافاصله بفهمید.
اشتباه اول این است که تصور کنیم مهندسی معدن فقط کندن و بیرون آوردن است. در واقع بخش بزرگی از آن برنامهریزی، اقتصاد و ایمنی است. اشتباه دوم این است که نمونهبرداری را ساده بگیریم. اشتباه سوم این است که ایمنی و محیط زیست را در آخر کار بیاوریم. اشتباه چهارم این است که فقط به یک گرایش بپردازیم و همهی رشته را نبینیم. اشتباه پنجم این است که از واژگان تخصصی غافل شویم و مقالههای خارجی را نفهمیم.
راهحل این است که پایه را محکم کنیم، مسئله حل کنیم و هر چه میخوانیم را با تصویر واقعی معدن ببینیم. اگر امکان بازدید از معدن داشتید، حتما از آن استفاده کنید.
مهندسی معدن در دستهی فنی و مهندسی با بسیاری از رشتهها همکاری دارد. مهندسی عمران در تونل و پایداری شیب، مهندسی مکانیک در ماشینآلات، مهندسی شیمی در فرآوری و مهندسی برق در تجهیزات و روشنایی و برقرسانی معدن حضور دارند؛ برای رشتهی اخیر بخش مهندسی برق را ببینید.
این همکاری نشان میدهد که مهندس معدن باید بتواند با تخصصهای دیگر همصحبت شود. کتابهایی که در دستههای نزدیک هست، به شما کمک میکنند زبان مشترک را یاد بگیرید.
یک کتاب عمومی مثل «الفبای معدنکاری» و در کنار آن واژهنامهی مهندسی معدن. بعد بر اساس علاقه سراغ طراحی، اکتشاف یا فرآوری بروید.
از کتابی که به مبانی میپردازد شروع کنید و بعد سراغ جلد عملیات واحد بروید. شمارهی جلدها را دقیق بررسی کنید.
اگر منبع خارجی میخوانید یا مقاله مینویسید، اصطلاحهای فنی را در دو زبان به شما نشان میدهد.
برای کسی که با کلیات معدن و شیمی آشناست و میخواهد روشهای استخراج جدیدتر را بشناسد.
نه. کتاب دانش میدهد اما آموزش عملی و مقررات ایمنی را باید از مراجع رسمی و متخصصان گرفت.
کتابهای عمومی و واژگان بله؛ کتابهای طراحی و نمونهبرداری فنیترند و برای دانشجو و مهندس مناسبترند.
قیمت و موجودی هر کتاب هر روز بهروز میشود. مشخصات هر کتاب در صفحهی خودش است و نسخه چاپی را میتوانید آنلاین سفارش بدهید.
مهندسی معدن رشتهای پرچالش و مهم است و کتابهای خوب شما را در آن هدایت میکنند. کتابهای این دسته از طراحی معادن روباز، تهویه و نمونهبرداری تا اکتشاف طلا، استخراج مس، فلزات استراتژیک و فروشویی درجا را پوشش میدهند و برای دانشجو و مهندس مفیدند.
پیشنهاد ما این است که از کتاب عمومی شروع کنید، واژهنامه را کنار دست بگذارید و کمکم به موضوع تخصصی بروید. نگاهی به کتابهای همین دسته بیندازید و نسخه چاپی مناسب را آنلاین سفارش بدهید.