مواد اجزاء مختلف خواص فیزیكی و شیمیایی خود را در تركیب حفظ كرده و در نهایت مادهای حاصل
میشود كه دارای خواص بهینه ای میباشد، كه در تك تك مواد مشاركت كننده به صورت مجزا در
همه حالت ها وجود ندارد[1].
 كامپوزیت خود از دو جزء اصلی تشكیل شده كه شامل فاز تقویت كننده و دیگری زمینه یا فاز
پیوسته است. دومین جزء اصلی كامپوزیت، رزین میباشد كه منظور از رزین هر نوع پلیمری است كه
به عنوان زمینه یا فاز پیوسته كامپوزیت استفاده میشود نقش رزینها در كامپوزیتهای لیفی عبارت
است از:
ـ نگهداری الیاف در كنار یكدیگر
ـ انتقال تنش به الیاف
ـ محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی (نظیر رطوبت)
ـ حفاظت سطح الیاف از سایش
 زمینه نقش اساسی در بعضی از خواص كامپوزیت نظیر استحكام و مدول عرضی (Transverse)،
خواص برشی و خواص در حالت فشاری دارد اما نقش كمی در تحمل نیروهای كششی ایفا مینماید.
همچنین زمینه تأثیر مهمی بر استحكام برشی بین لایه ای ,Interlaminar shear strength)
(ISS و استحكام برشی صفحهای (In plane shear) كامپوزیت دارد. استحكام برشی بین لایهای
در طراحی سازه هایی كه تحت بار خمشی قرار میگیرند و نیز استحكام برشی صفحهای به هنگام
اعمال بارهای پیچشی (Tortional) حائز اهمیتاند. هنگام اعمال نیروهای فشاری، زمینه از كمانش
(Buckling) احتمالی الیاف نیز ممانعت مینماید. لذا تا حدودی در استحكام فشاری ماده كامپوزیت
نقش دارد. سهل و یا دشوار بودن فرایندپذیری و وجود نقص (defect) در یک كامپوزیت، وابستگی

٣
زیادی به خصوصیات فیزیكی زمینه مانند گرانروی، نقطه ذوب و دمای پخت آن دارد[2]. در ضمن
رزینی كه به عنوان زمینه در یک كامپوزیت استفاده میشود باید پلیمری باشد كه در زیر Tg خود
قرار میگیرد[3].
 انواع زمینه های پلیمری مورد استفاده در صنعت كامپوزیت بر دو دسته گرمانرم و گرماسخت تقسیم
بندی میشوند. رزینهای پلاستیكی از پلیمرهای شامل زنجیره های طولانی مولكولها ساخته میشوند.
پسوند مر یک واحد تنهای مولكولی است و كلمه پلیمر به چندین مر یا تكرار واحدهای مولكولی به
صورت زنجیروار اطلاق میشود. زمانی كه این پلیمرها به یكدیگر متصل میشوند این فرایند را اتصال
متقاطع مینامند. رزینهای گرمانرم و گرما سخت بصورت اتصال غیر متقاطع میباشند.

گرمانرم ها (Thermoplast) :
رزینهای گرمانرم در اثر حرارت ذوب شده و شكل داده میشوند و میتوانند مجدداً ذوب شده و شكل
داده شوند. این فرایند بازگشت پذیر است. در واقع میتوان رزین گرمانرم را مانند شكلات تصور كرد
كه وقتی سرد میشوند به شكل جامد در میآیند و میتوانند دوباره با حرارت دادن ذوب شوند، اغلب
پلاستیک های خانگی از این نوع هستند[4]. پلی الفینها و پلیوینیل كلراید به عنوان پرمصرف ترین

گر ازاهمیت بیشتری برخوردار می باشد. روش های لیچینگ فسفاتها – بازیابی لانتانیدها كه از سنگ فسفات با منشاء رسـوبی
حدود 0,5% و منشاء آذرین صورت می گیرند – روش های پر عیار كردن شن مونازیتی وزینـوتیم – روش اسـید سـولفوریک و
روش هیدروكسید سدیم برای فرآوری كنسانتره آنها.
 یكی دیگر از روش هایی كه برای فرآوری كانیهای كمیاب خاكی اسـتفاده مـی شـود ، تبـادل یـونی اسـت . ایـن روش در
متالورژی استخراجی برای بازیابی عناصر با ارزش مانند اورانیم و جداسا زی فلزات با خواص مشابه مانند نیكـل و كبالـت ، زیـر
كونیم ، هافنیوم ، تانتالیوم ، نیو بیوم و لانتانیدها از محلول لیچ بكار می رود .اصول كلی این روش و تجهیزات مـورد نیـاز ایـن
روش به صورت مفیدی قابل توضیح است.

روش دیگر استخراج با حلال : یک فرایند شیمیائی است كه در این روش فلزات موجود در فاز آبی برای تشكیل كمپلكس آلـی

فلزی با یک ماده آلی واكنش می دهند لذا اجزاء فلز فاز آبی را ترك كرده و وارد فاز آلی می شوند.
 فلز در فاز آلی با اتمهای كربن به تركیبات آلی فلزی پیوند نداردولی با اكسیژن ، ازت ، گوگرد یا هیـدروژن بـ ا یـك پیونـد
كئوردینانسی (داتیو) ارتباط دارد. عكس این روش را استریپینگ گویند.جنبه های مهندسی و تجهیـزات ایـن روش نیـز قابـل
توضیح بیشتر است.
فصل اول
كلیات
1-1 تاریخچه عناصر كمیاب خاكی :
 تاریچه كشف و نامگذاری عناصر كمیاب به طور خلاصه در زیر آمده است . اصطلاح عناصـر كمیـاب rare)
( earth توسط جان گادولین در سال 1794 پیشنهاد شد . دو واژه (Rare) ، كمیاب ، زیرا در مقادیر بسیار انـدك
در پوسته زمین یافت می شود و (Earth) خاكی ، بخاطراینكه اكسیدهای متشكله آن گـاهی در زمـین تـشكیل
یافته اند. تشابه شیمیایی متعدد بین REE نشان داده است كه بیش از یک قرن از اولین اكتشاف ، برای تكمیـل
نمودن طبقه آنها گذشته است.تاریخچه كشف ، نامگـذاری و اسـتخراج عناصـر كمیـاب خـاكی توسـط حبـشی
Habashi در سال 1994 بازنگری شد. تولید مهم از عناصر كمیاب خاكی در سال 1880 ، با معدن كانی مونازیـت

بهره برداری ، استفاده از ثروت خاك و زمین در مقیاس وسیع تری انجام می گیرد و تأثیر این مواد در
زندگی مادی و پیشرفت اجتماعی انسان روزبه روز محسوس تر می شود .
كشور ما نیز در راه صنعتی شدن پیش می رود و دارای منابع سرشاری است كه هنوز برای اكتـشاف ،
شناسایی و بهره برداری آن فقط گام های كوچكی برداشته شده است .
قلمرو زمین شناسی اقتصادی تنها به توده های تركیبات فلزات محدود نمی شوند . بررسی كانسارهای
غیر فلزی كه مواد آن در رشته های مختلف نقش خاص دارد و همچنین نفت ، زغال سـنگ ، نمـك ،
سنگهای ساختمانی ، خاكهای زراعتی و صنعتی ، آب و تمـام مـوادی كـه بـه رشـد اقتـصاد جوامـع و
زندگی مردم آنها كمك می كند و همه آنها از زمین بدست می آید در حوزه مطالعات این علم قرار می
گیرد .
١٣
در مجموعه حاضر به مطالعه تعدادی از كانیها و سنگهای صنعتی كه در صنعت كاربرد بیشتری دارنـد
پرداخته شده است .

شرایط تشكیل كانسارها
 :مقدمه 1-1
در رده بندی كانسار ها از نظر منشا 2 حالت را در نظر می گیرند:
1) كانسارها ممكن است به طور همزمان با سنگ مجاور یا سنگ میزبان خود تشكیل شده باشند
كه به آنها كانسارهای سن ژنتیک می گویند. یعنی هم سن با سنگ های مجاور هـستند و در
مورد كانسارهای رسوبی صادق است.
2) كانسارها ممكن است در زمان دیگری غیر از زمان تشكیل سنگ مجاور یا میزبان بوجودآمـده

باشد مانند رگه ها و كانسارهای دگرسانی كه بعد از تشكیل سنگ دربر گیرنده خـود بوسـیله
عاملی مانند محلولهای نافذ تشكیل شده است كه به این كانسارها اپی زنتیک (یعنی غیر هـم
زمان) هم می گویند.
١٥
درباره منشا مواد معدنی دو اصطلاح هیپوژن و سوپرژن را به كار می برند كه كانی هایی كه به وسـیله
ی محلول های بالا رو تشكیل می گرددبه نام كانی های هیپوژن وكانی هایی كه به وسـیله ی محلـول
های پایین رو تشكیل می شود به نام كانی های سوپرژن نامیده می شـوند .كانـسارهایی كـه تركیبـات
فلزی آنها از سنگ مجاور منشا میگیرد. یعنی مواد آنها به وسیله ی آبها حل شده و به صـورت كا نـسار
متمركز گردیده است. به نام كانـسارهای تراوشـی جـانبی موسـوم اسـت. از لحـاظ نظـری وقتـی ایـن
اصطلاحات به كار می روند كه اصل واقعی محلولها مولـد كانـسار مـشخص شـده باشـد محلـول هـای
گرمابی اكثر از نوع بالا رو است كه به آب های گرم واجد تركیبات فلزی اطلاق می شود كـه از تفر یـق

لید آنها رقمی بسیار بالاست . در بین مواد معدنی، شن و ماسه تنها موادی اند كه با حجمی بیشتر از
سنگهای كربناتی استخراج می شوند .
هدف از این سمینار آن است كه اطلاعاتی كلی از سنگهای كربناتی به خواننده بدهد. این اطلاعات شامل
تركیب، توزیع،تولید و گسترش و موارد كاربرد این سنگها است .

مقدمه :
سنگهای آهكی تا حدودی به علت داشتن ارزش اقتصادی مورد توجه می باشـند . از سـنگ آهـك خـرد
شده، در اجزای سنگی بتن ، برای زیرسازی آسفالت خیابان و از حالت پودری آن بـرای كودهـای شـیمیایی
استفاده می شود .
سنگ آهك بر اثر عمل تكلیس به آهك تبدیل می شود و یكی از اجزای اصلی تـشكیل دهنـده سـیما ن
پورتلند می باشند . آهك همچنین بعنوان كمك ذوب برای احیای سنگ معدن آهن و بعنوان مواد پر كننـده
كاغذ مورد استفاده قرار می گیرد . ارزش اقتصادی سنگهای آهكی و نقش آنها به عنوان سنگ مخـزن مـواد
نفتی و آبهای زیرزمینی انگیزه خوبی برای مطالعة آنها بوده است 2/1. تا 3/1 نفت جهان از سنگهای مخزنی
آهك یا دولومیتی بدست می آید . بهره دهی بعضی از چاه های آهكی به میزان بیش از 100,000 بـشكه در
روز قابل توجه است مناطقی آهكی به توسط سیستم زهكـشی كارسـتی كـه معلـول پدیـده انحـلال اسـت
مشخص می شوند .
به جرأت می توان گفت صنایع عظیم فولاد كشور به حق تحت عنوان صنایع مادر نام گرفته است . بـرای
چرخیدن چرخهای این صنایع عظیم ، افراد مؤسسات شركتها و سازمان های متعددی دست به دست هم داده
اند و حاصل تلاش دسته جمعی آنها محصولات فولاد كشور است .
از جمله شركتهایی كه در این صنعت نقش دارند شركت تأمین مواد معدنی ص نایع فولاد است كه تـأمین

سنگ آهك و دولومیت مورد نیاز صنایع فولاد كشور بخشی از فعالیتهای آن به شمار می آید .
سمینار حاضر بخشی از كاربردهای آهك را در صنایع مورد بررسی قرار داده است اگر چه به طور اختصار
به این موضوع پرداخته اما بخشی از نیازهای اولیه هر خواننده ای را تأمین می كند و میتوان اطلاعات اولیـه
را دربارة سنگ آهك و كاربرد این ماده مصرفی در صنایع را به خواننده داد.

در فصل اول این سمینار به سنگهای رسوبی و مشخصات كلی آنها و طبقه بنـدی ایـن دسـته از سـنگها
پرداخته ایم .
فصل دوم مربوط به زمین شناسی ؛ كانی شناسی و من شأ سنگهای كربناته كه آهـك بخـشی از آنهاسـت

انواع ماشین های تمام مقطع اشاره می شود و سپس با تقسیم بندی ژئومكانیكی سـازنده
های مختلف، ماشین حفر تمام مقطع مناسب برای حفاری پیشنهاد می شود و در نهایت به
مطالعه موردی ماشین حفر تمام مقطع خط یک قطار شهری تبریز و شرایط زمین شناسی
محدوده عبور این خط می پردازیم.

مقدمه
برای حفر تونل های مختلف، روش های حفاری متعـددی وجـود دارد. یكـی از ایـن روش
های حفاری تونل، روش حفاری مكانیزه است. ماشین های حفر تمام مقطع تونـل (TBM)
جزء ماشین های حفاری مكانیزه محسوب مـی شـوند. اسـتفاده از TBMهـا مزیـت هـای
زیادی از جمله سـرعت بـالای حفـاری را بـه دنبـال دارد. دسـتگاه هـای TBM در انـواع
مختلف ساخته می شوند كه هر یـك از آنهـا بـرای حفـاری در شـرایط خاصـی از زمـین
مناسب هستند. همچنین با توجه به تنوع زمین هایی كه حفاری می شوند، دستگاه باید بـه
سیستم های مختلفی از جمله ابزار برشی مناسـب و سیسـتم تخلیـه خـرده هـای حفـاری
شده، مجهز شود.
بعد از اینكه از بین روش های مختلف تونل زنی، استفاده از TBM مورد تایید قرار گرفـت،
برای تعیین نوع TBM باید یكسری كارهای اكتشافی در محدوده عبور تونل انجـام شـود
و اطلاعات كاملی از نوع سنگ و یا خاك، مقاومت فشاری سـازنده هـا، محتـوای سـیلیس،
نفوذ پذیری سازند، امكان هجوم آب، وجود یا عدم وجود آب های اسیدی و… بدست آیـد.
هر گونه نقصی در جمع آوری اطلاعات می تواند منجر به انتخاب TBM نامناسـب شـود.
در صورت انتخاب TBM نامناسب علاوه بر وارد شدن خسارات مالی فراوان به پـروژه،

شاهد سرعت پیشروی كم و تعطیل شدن مكرر عملیات حفاری به علت مواجـه بـا عوامـل
پیش بینی نشده، خواهیم بود.
با توجه به مطالب گفته شده می توان با قاطعیت گفت كه رسیدن به سرعت های پیشـروی
بالا، فقط در صورتی امكان پذیر است كه ما اطلاعات دقیقی از وضـعیت پـیش روی تونـل
در عملیات حفاری داشته باشیم.

هدف 1 -1
با شروع هزاره جدید، تونل های بزرگتر و طولانی تـر بـا روش هـای سـاخت پیچیـده تـر
برای برآوردكردن تقاضاهای اكولوژیكی و اقتصادی نیاز است. روش های تونـل سـازی
مكانیزه از جمله استفاده از ماشین های حفر تمام مقطع TBM، یكی از روش های ساخت
است كه امكان برآورده كردن نیازهای جدید را دارد.
از سوی دیگر با توجه به شرایط خاص كشـور ایـران و بـه منظـور دسترسـی آسـان بـه
اقصی نقاط كشور و نیز گسترش و توسعه شهرها، احداث تونل برای كاربردهای حمـل و
نقل داخل و خارج از شهر، انتقال آب و فاضل آب، لوله گذاری بدون حفاری سطحی بـرای
انتقال انرژی از قبیل نفت و گاز فضاهای زیر زمینی برای تولید بـرق، خطـوط و ایسـتگاه