تركز سلسلة الإمداد لمعدن البوتاس عالميا (الشكل. 6) بشكل أساسي على ثلاثة مراحل أساسية: الشق العلوي (Upstream)، الشق الأوسط (Midstream) والشق السفلي (Downstream). وفي كل مرحلة من المراحل توجد مجموعة من العمليات بدءا من الاستكشاف والتنقيب حتى التطبيقات والمنتجات النهائية (الشكل. 5) كما هو موضح في الشكل أدناه:

الشكل. 5: يظهر الشكل المراحل الأساسية لعملية تعدين وتصنيع البوتاس وما تتضمنه كل مرحلة من عمليات ابتداءًا من الاستكشاف والتنقيب، حتى التطبيقات والمنتجات النهائية.

الشكل. 6: سلسلة الإمداد لمعدن البوتاس والتي تتضمن عمليات التعدين والتصنيع البوتاس وما تتضمنه كل مرحلة من مراحل ابتداءًا من الاستكشاف والتنقيب، حتى التطبيقات والمنتجات النهائية.

مرحلة الإستكشاف هي المرحلة الأولى التي تبدأ بها عمليات التعدين بشكل عام

والتي تتخلها مجموعة من المهام الأساسية مثل:

• تحديد شكل وامتدادات مكمن المادة الخام (سائل/صلب) عن طريق حفر مجموعة من الآبار الاستكشافية.
• دراسة التكوين الجيولوجي، الخصائص البتروفيزيائية والتركيب الكيميائي للمادة المستهدفة.
• تحليل الخرائط الجيولوجية والجيوفيزيائية للمكمن وامتداده للتحقق من الخصائص الصخرية والبتروفيزيائية، بالإضافة إلى العناصر التكتونية (كالتصدعات والالتواءات).
• حصر المعلومات المتعلقة بالمواد المستهدفة من حيث طبيعتها الجيولوجية (Lithology)، الخصائص البتروفيزيائية والهيدروليكية (في حالة تواجدها على شكل مادة سائلة)، والتركيب الكيميائي.
• عند تواجد خام البوتاس على شكل مادة سائلة فإنه لابد من النظر إلى:
• عوامل تخفيف/زيادة تركيز المادة المستهدفة مثل (هطول الأمطار، تدفق الأنهار، أو معدلات التبخر).
• تشخيص الخصائص الهيدروليكية والتركيب الكيميائي للمحلول الملحي للخزان الجوفي (Aquifer properties).

بعد إنتهاء مرحلة الإستكشاف والتنقيب تأتي مرحلة الإستخراج والتعدين والتي بشكل أساسي تعتمد على الاختلاف في عمق تواجد رواسب معدن البوتاس (الجدول. 2) ، حيث تتواجد بعض المكامن على السطح، والبعض الآخر في باطن الأرض على عمق يــــــتراوح بين 400 – 1400 متر. وعليه فإن هناك ثلاث أنواع أساسية لعملية تعدين البوتاس: التعدين السطحي، التعدين الآباري، والتعدين التذويبي. حيث يبين أشكل أدناه هذه الأنواع:

الجدول. 2: جدول يوضح أنواع عمليات التعدين الرئيسية لإستخراج معدن البوتاس:

بعد عملية التعدين واستخراج خام المعدن بكافة أشكاله، يمر بمجموعة من العمليات الأولية كالتالي:

يتم نقل المواد الخام (الصلبة) إلى الكسارة والتي يتم من خلالها تقليص حجم الحبيبات (Grain size) وسحقها للأحجام التالية:

(250 مم 150 مم 5 مم 31.5 مايكروم)

يتم نقل العينات بعد عملة الطحن إلى خزانات كبيرة لغسل المواد وفصل الشوائب

خلط المواد مع الماء.

فصل معدن البوتاس من الطين والشوائب.

تفريغ جزيئات المعدن المستخلصة عبر حزام النقل على المرحلة التالية.

خلال مرحلة التعويم يتم وضع الخليط الناتج من مرحلة الغسيل والتنقية على سطح واسع لاستكمال تنقية المعدن. حيث يتم تجميع الخليط الذي يضم جزيئات المعدن في خزان عمودي ليتم خلط المكونات وذلك باستخدام عمود دوار (الشكل. 7)، ويتم فصل الأجسام حسب الاختلاف في كثافتها خلال عملية الخلط.

الشكل. 8: الجهاز المستخدم في عملية التنشيف (Dewatering)، حيث توضح الأرقام في الشكل آلية عمل الجهاز.

بعد عملية التعويم (الشكل. 8) تأتي المرحلة التنشيف/ التجفيف حيث يتم فصل الماء عن الخليط باستخدام آلة الضغط كالتالي:

يعمل خزان التحكم على ضخ كميات ثابتة من الخليط

ثم يتم خلطها في الخزان.

يتم نقل الخليط من الخزان عبر حزام النقل اللولبي.

فصل المادة السائلة عن الخليط.

يتم تجميع البوتاس في قوالب يتم وضعها في الهواء الطلق للتنشيف.

بعد الانتهاء من العمليات الأولية لمعدن البوتاس والتي تتضمن الطحن والفرز والغسل والتنشيف/ التجفيف تأتي عملية التجميع والضغط (الشكل. 9) حسب ما يتوافق مع التطبيق النهائي أو المنتج المراد تصنيعه في المراحل النهائية. وتتضمن هذه العملية المراحل التالية:

نقل المواد الناتجة إلى آلة الضغط المزدوجة.

ضغط حبيبات البوتاس.

ثم تحول لجزيئات خشنة.

الشكل. 9: عملية التجميع والضغط والآلة التي يتم استخدامها، حيث تشير الصورة (في المنتصف) إلى شكل عينات المادة بعد الضغط، وفي (الصورة اليسار) بعد تحولها لحبيبات خشنة.

باختلاف قوام وحجم المادة الناتجة من مرحلة إزالة الماء والفرز فإن الحبيبات غير المتماسكة (الذائبة) تمر بعملية التبلور (Crystallization) والتي تتم إما عبر الترشيح الساخن أو الترشيح البارد.

يستخدم الترشيح الساخن (الشكل. 10) إذا كان المحلول يحتوي حلى مذاب واحد فقط أو في حال كان المحلول خالي من الشوائب، عليه يتم رفع تركيز أكسيد البوتاسيوم (K₂O) من 17.0% (الكارناليت) إلى 63.1% لإنتاج مادة السيلفينيت، ثم تتم معالجة هذه المادة على النحو التالي:

يتم غسل السيلفينيت، ثم يتم تسخينه لتنقية وترشيح كلوريد البوتاسيوم.

تبريد المحلول الملحي الساخن في نظام تبريد لخفض درجة الحرارة وتحفيز كلوريد البوتاسيوم على التبلور.

يستخدم الترشيح البارد في حال كان المحلول يحتوي على اثنين أو أكثر من المواد المذابة التي لها ذوبانيه مختلفة. أو في حال المحلول يحتوي على شوائب حيث تعمل عملية الترشيح البارد إلى ترسيب مادة الكارناليت عبر العمليات التالية:

تعويم كلوريد الصوديوم الناتج من عملية الترسيب وزيادة تركيز أكسيد البوتاسيوم والذي بدوره يكون الكارناليت، ويجمع في النهاية في أجهزة التجميع المركزي.

بعدها يتم العمل على تحليل الكارناليت باختلاف حجم الحبيبات (الخشن والناعم).

تستهدف عملية الفصل الكهروستاتيكي في الغالب المعادن الصناعية (مثل الهاليت)، حيث تستند على فصل أجزاء المعادن ذات القيمة عن الغير قيِّمة اقتصادياً بالاعتماد على الشحنات الموجبة والسالبة. تستهدف عملية الفصل الكهروستاتيكي في الغالـــب

المعادن الصناعية (مثل الهاليت)، حيث تستند على فصل أجزاء المعادن ذات القيمة عن غير القيِّمة اقتصادياً بالاعتماد على الشحنات الموجبة والسالبة. ويتم استخدام الفصل الكهروستاتيكي في تنقية خام البوتاسيوم وذلك بفصل كلوريد البوتاسيوم عن كلوريد الصوديوم حيث يتضمن فصل معدن البوتاس عن الأملاح الأخرى. كما هو موضح في الشكل المجاور والذي يوضح عملية الفصل باختلاف شحنات الجزيئات في مركبات الأملاح (الشكل. 11).

الشكل. 11: شرح مبسط لعملية الفصل الكهروستاتيكي.

تأتي المنتجات الأساسية من عملية تعدين البوتاس في أشكال مختلفة يمكن تصنيفها باختلاف أحجام حبيبات المعدن إلى: خشن، قياسي وحبيبات ذائبة (الشكل. 21). وهذا الاختلاف هو ما يحدد نوع العمليات الثانوية والمعالجة المستهدفة والتي تخضع لها هذه الحبيبات كمنتج أساسي بعد عمليات التعدين. فالحبيبات الخشنة لابد من أن تمر بعمليات الضغط، بينما القياسية تعد جاهزة للتصنيع مباشرة. أما الذائبة فينبغي أن تمر بمراحل تنقية إما عبر الترشيح البارد أو الساخن، ثم تعد جاهزة للتبلور.

الشكل. 21: المنتجات الأساسية الناتجة من عملية تعدين البوتاس تأتي بأشكال مختلفة، ويمكن تصنيفها بإختلاف أحجام حبيبات المعدن إلى: خشن (A)، قياسي (B) و حبيبات ذائبة (C).

كما يعد الاختلاف في نسبة أكسيد البوتاسيوم والتركيبة الكيميائية لجزيئات الحبيبات عامل أساسي لتحديد نوع البوتاس كمنتج أساسي، وهنا بعض الأمثلة على المنتجات:

تعد نسبة تركيز أكسيد البوتاسيوم العامل الرئيسي لتحديد القيمة الاقتصادية لمنتجات المعدن. حيث تظهر هذه النسبة الكمية (بالطن) لخام البوتاس اللازمة لإنتاج طن من المنتج النهائي القابل للبيع. وفي الغالب فإن منتج البوتاس النهائي يحتوي على 60% من أكسيد البوتاس. لذلك مثلًا فإن خام البوتاس بدرجة 25%K₂O سيكون له نسبة تركيز حوالي 2.4:1. هذا يعني أنه يجب معالجة 2.4 طن من خام البوتاس لإنتاج 1 طن من المنتج.

ويظهر الشكل أدناه (الشكل. 13) بعض الأمثلة للمنتجات والتطبيقات التي تحتوي

الشكل. 31: صناعات وتطبيقات تحتوي على منتجات البوتاسيوم المختلفة في تركيز أكسيد البوتاسيوم.

عليه يتضح أن معدن البوتاس يمر بمجموعة من المراحل ابتداءًا من عمليات الاستكشاف والتنقيب، وصولًا إلى المنتجات النهائية والتطبيقات في الأسواق التجارية. ومما تم طرحه يمكن استخلاص أن هنالك مجموعة من المعايير يتم النظر إليها أثناء عمليات مراحل تعدين البوتاس، فالعمق الذي تتواجد فيه ترسبات المعدن، الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمعدن وما يحيط به تعد نقاط مهمة في طور الاستخراج والتنقيب. بالإضافة إلى أنه يتم تحديد الحاجة لبعض العمليات الثانوية تبعًا للإختلافات في حجم حبيبات المعدن والتي تتمثل في قياسي، خشن وذائب. وقد تتفاوت مكونات المنتجات الأساسية بحسب اختلاف تركيز أكسيد البوتاسيوم حيث أن لكل نوع من أنواع البوتاس هنالك استخدامًا مختلف.