خطر خوداحتراقی در معدن‌کاری زیرآبی؛ آتش گرفتن سنگ‌های سولفیدی

صنعت معدن‌کاری زیرآبی با چالشی غیرمنتظره و potentially خطرناک روبرو شده است. پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد برخی از سنگ‌های غنی از سولفید که از کف اقیانوس استخراج می‌شوند، پس از رسیدن به سطح آب و تماس با اکسیژن محیط، دچار گرمایش شدید شده و حتی ممکن است به‌صورت خودبه‌خود آتش بگیرند.

این پدیده که پیش از این در عملیات‌های تجاری گسترده مشاهده نشده بود، می‌تواند ایمنی نیروها و تجهیزات را در پروژه‌های آینده به‌شدت به مخاطره بیندازد.

جزئیات آزمایش‌های سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS)

محققان با استفاده از وسایل نقلیه کنترل‌ازراه دور، ۵۷ نمونه سنگ حاوی سولفید فلزی را از منطقه هیدروترمال «فرورفتگی اسکانابا» در سواحل غربی ایالات متحده جمع‌آوری کردند. این منطقه که دارای فعالیت‌های گرمابی است، ذخایر ارزشمندی از فلزاتی نظیر مس، روی و آهن را در خود جای داده است.

در جریان آزمایش‌های آزمایشگاهی، پس از خرد کردن و خشک‌انجماد نمونه‌ها، دو مورد از آن‌ها در مواجهه با هوای آزاد به‌طور خودبه‌خود مشتعل شدند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که تغییر شرایط محیطی از بستر دریا به سطح زمین، واکنش‌های شیمیایی سنگ‌ها را تغییر می‌دهد.

نقش کانی مارکازیت در پدیده احتراق

تحلیل‌های دقیق کانی‌شناسی نشان داد که عامل اصلی این آتش‌سوزی‌ها، وجود مارکازیت نانوکریستالی است. این نوع سولفید آهن در حضور اکسیژن بسیار ناپایدار عمل می‌کند.

فرآیند تولید گرما در این سنگ‌ها معمولاً طی مراحل زیر رخ می‌دهد:

• خرد شدن و آسیاب کردن: نیروهای فیزیکی باعث آزادسازی انرژی در ساختار سنگ می‌شوند.
• اکسیداسیون: واکنش شیمیایی با اکسیژن هوا، دمای درونی سنگ را به‌شدت بالا می‌برد.
• احتراق: رسیدن دما به نقطه بحرانی که منجر به شعله‌ور شدن خودبه‌خود می‌شود.

چالش‌های پیش روی استخراج تجاری در اقیانوس‌ها

اگرچه استخراج انبوه از اعماق دریا هنوز به مرحله تجاری نرسیده، اما سازمان بستر آب‌های بین‌المللی (ISA) تاکنون ۳۱ قرارداد اکتشافی در اقیانوس اطلس و هند صادر کرده است. با توجه به این یافته‌ها، ضرورت دارد که:

1. ارزیابی‌های دقیق ریسک ایمنی پیش از شروع عملیات انجام شود.
2. مقررات و استانداردهای جدید برای مدیریت سنگ‌های مستعد احتراق تدوین گردد.
3. تکنولوژی‌های استخراج با در نظر گرفتن نوسانات دما و فشار طراحی شوند.