تطوير المناجم
تخطيط وتخطيط الحفرة
الهدف الاقتصادي العام في التعدين السطحي هو إزالة أقل كمية من المواد مع تحقيق أكبر عائد على الاستثمار من خلال معالجة المنتج المعدني الأكثر قابلية للتسويق. كلما ارتفعت درجة الرواسب المعدنية ، زادت القيمة. لتقليل الاستثمار الرأسمالي أثناء الوصول إلى المواد الأعلى قيمة داخل الرواسب المعدنية ، تم تطوير خطة منجم توضح بدقة الطريقة التي سيتم بها استخراج الجسم الخام ومعالجته. نظرًا لأن العديد من رواسب الخام ليست ذات شكل موحد ، فإن خطة المنجم تسبقها عمليات حفر استكشافية واسعة النطاق لتحديد الجيولوجيا وموقع جسم الخام. حجم الرواسب المعدنية يحدد حجم وشكل المنجم. يتم تحديد تصميم المنجم السطحي من خلال علم المعادن والجيولوجيا في المنطقة. يشبه شكل معظم المناجم المفتوحة شكل مخروط ولكنه يعكس دائمًا شكل الرواسب المعدنية التي يتم تطويرها. يتم إنشاء المناجم المفتوحة من سلسلة من الحواف أو المقاعد المتحدة المركز التي يتم تقسيمها عن طريق الوصول إلى المناجم وطرق النقل التي تنحدر من حافة الحفرة إلى أسفل في اتجاه حلزوني أو متعرج. بغض النظر عن الحجم ، تتضمن خطة المناجم أحكامًا لتطوير الحفرة والبنية التحتية (مثل التخزين والمكاتب والصيانة) والنقل والمعدات ونسب التعدين ومعدلاته. تؤثر معدلات ونسب التعدين على عمر المنجم الذي يتم تحديده من خلال استنفاد الجسم الخام أو تحقيق حد اقتصادي.
تختلف المناجم المفتوحة المعاصرة من حيث الحجم من الشركات الصغيرة التي يديرها القطاع الخاص التي تعالج بضع مئات من الأطنان من الخام يوميًا إلى المجمعات الصناعية الموسعة التي تديرها الحكومات والشركات متعددة الجنسيات التي تستخرج أكثر من مليون طن من المواد يوميًا. أكبر العمليات يمكن أن تشمل عدة كيلومترات مربعة في المنطقة.
تجريد الأعباء
الطبقة السطحية عبارة عن نفايات صخرية تتكون من مادة مدمجة وغير متماسكة يجب إزالتها لكشف جسم الخام الأساسي. من المستحسن إزالة أقل قدر ممكن من الأثقال الزائدة من أجل الوصول إلى خام الفائدة ، ولكن يتم حفر حجم أكبر من النفايات الصخرية عندما تكون الرواسب المعدنية عميقة. معظم تقنيات الإزالة دورية مع انقطاع في الاستخراج (الحفر والتفجير والتحميل) والإزالة (النقل). وينطبق هذا بشكل خاص على طبقات الصخور الصلبة التي يجب حفرها وتفجيرها أولاً. استثناء لهذا التأثير الدوري هو الجرافات المستخدمة في التعدين السطحي الهيدروليكي وبعض أنواع تعدين المواد السائبة باستخدام الحفارات ذات العجلات الدلو. يتم تعريف جزء نفايات الصخور إلى الركاز المحفور على أنه نسبة التجريد. نسب التجريد من 2: 1 حتى 4: 1 ليست غير شائعة في عمليات التعدين الكبيرة. تميل النسب التي تزيد عن 6: 1 إلى أن تكون أقل جدوى من الناحية الاقتصادية ، اعتمادًا على السلعة. بمجرد إزالتها ، يمكن استخدام الأحمال الزائدة لبناء الطرق والمخلفات أو قد يكون لها قيمة تجارية غير تعدينية مثل الأوساخ المملوءة.
اختيار معدات التعدين
اختيار معدات التعدين هو وظيفة لخطة المنجم. تتضمن بعض العوامل التي تم أخذها في الاعتبار عند اختيار معدات المناجم طبوغرافيا الحفرة والمنطقة المحيطة بها ، وكمية الخام التي سيتم تعدينها ، والسرعة والمسافة التي يجب نقل الخام للمعالجة والعمر التقديري للمنجم ، من بين أمور أخرى. بشكل عام ، تعتمد معظم عمليات التعدين السطحي المعاصرة على الحفارات المتنقلة ، والمجارف الهيدروليكية ، والرافعات الأمامية ، والكاشطات ، وشاحنات السحب لاستخراج الخام وبدء معالجة الخام. كلما زادت عملية المنجم ، زادت سعة المعدات المطلوبة للحفاظ على خطة المنجم.
تعد المعدات بشكل عام أكبر المعدات المتاحة لمطابقة الاقتصاد الحجمي للمناجم السطحية مع مراعاة مطابقة قدرات المعدات. على سبيل المثال ، يمكن للودر الأمامي الصغير أن يملأ شاحنة نقل كبيرة لكن المطابقة ليست فعالة. وبالمثل ، يمكن لمجرفة كبيرة تحميل شاحنات أصغر ولكنها تتطلب من الشاحنات تقليل أوقات دوراتها وعدم تحسين الاستفادة من الجرافة نظرًا لأن دلو الجرافة الواحد قد يحتوي على خام كافٍ لأكثر من شاحنة واحدة. قد تتعرض السلامة للخطر من خلال محاولة تحميل نصف الدلو فقط أو إذا كانت الشاحنة محملة فوق طاقتها. أيضًا ، يجب أن يتطابق حجم المعدات المختارة مع مرافق الصيانة المتاحة. غالبًا ما تتم صيانة المعدات الكبيرة حيث تتعطل بسبب الصعوبات اللوجستية المرتبطة بنقلها إلى مرافق الصيانة القائمة. عندما يكون ذلك ممكنًا ، يتم تصميم مرافق صيانة المنجم لاستيعاب حجم وكمية معدات المناجم. لذلك ، مع إدخال معدات جديدة أكبر في خطة المناجم ، يجب أيضًا معالجة البنية التحتية الداعمة ، بما في ذلك حجم وجودة طرق التفريغ والأدوات ومرافق الصيانة.
الطرق التقليدية للتعدين السطحي
التعدين السطحي والتعدين الشريطي هما الفئتان الرئيسيتان للتعدين السطحي اللذان يمثلان أكثر من 90 ٪ من إنتاج التعدين السطحي في جميع أنحاء العالم. الاختلافات الأساسية بين طرق التعدين هذه هي موقع جسم الخام وطريقة الاستخراج الميكانيكي. بالنسبة لتعدين الصخور السائبة ، تكون العملية مستمرة بشكل أساسي مع خطوات الاستخراج والنقل التي تعمل في سلسلة. يتطلب تعدين الصخور الصلبة عملية متقطعة من الحفر والتفجير قبل مرحلتي التحميل والسحب. قطاع التعدين تتعلق تقنيات (أو التعدين المكشوف) باستخراج أجسام الركاز القريبة من السطح والمسطحة نسبيًا أو المجدولة في الطبيعة والدرزات المعدنية. إنها تستخدم مجموعة متنوعة من المعدات بما في ذلك المجارف والشاحنات وخطوط السحب والحفارات ذات العجلات الدلو والكاشطات. معظم مناجم الشريط تعالج رواسب الصخور غير الصلبة. الفحم هو السلعة الأكثر شيوعًا التي يتم استخراجها من طبقات السطح. فى المقابل، تعدين سطحي يتم استخدامه لإزالة خام الصخور الصلبة الذي يتم نشره و / أو وضعه في طبقات عميقة ويقتصر عادةً على الاستخراج بواسطة معدات المجرفة والشاحنات. يتم استخراج العديد من المعادن بتقنية الحفرة المفتوحة: الذهب والفضة والنحاس ، على سبيل المثال لا الحصر.
المحاجر هو مصطلح يستخدم لوصف تقنية التعدين المفتوحة المتخصصة حيث يتم استخراج الصخور الصلبة بدرجة عالية من التوحيد والكثافة من الرواسب الموضعية. يتم تكسير المواد المحاجر وتكسيرها لإنتاج الركام أو أحجار البناء ، مثل الدولوميت والحجر الجيري ، أو دمجها مع مواد كيميائية أخرى لإنتاج الأسمنت والجير. يتم إنتاج مواد البناء من محاجر تقع بالقرب من موقع استخدام المواد لتقليل تكاليف النقل. تمثل الأحجار ذات الأبعاد مثل الحجر الرملي والجرانيت والحجر الجيري والرخام والحجر الرملي والأردواز فئة ثانية من مواد المحاجر. توجد محاجر الأحجار ذات الأبعاد في المناطق ذات الخصائص المعدنية المرغوبة والتي قد تكون أو لا تكون بعيدة جغرافياً وتتطلب النقل إلى أسواق المستخدمين.
العديد من أجسام الركاز منتشرة وغير منتظمة ، أو صغيرة جدًا أو عميقة بحيث لا يمكن تعدينها عن طريق الشريط أو طرق الحفرة المفتوحة ويجب استخراجها من خلال النهج الأكثر جراحية للتعدين تحت الأرض. لتحديد متى يكون التعدين المكشوف قابلاً للتطبيق ، يجب مراعاة عدد من العوامل ، بما في ذلك التضاريس وارتفاع الموقع والمنطقة ، وبعدها ، والمناخ ، والبنية التحتية مثل الطرق ، وإمدادات الطاقة والمياه ، والمتطلبات التنظيمية والبيئية ، والمنحدرات الاستقرار والتخلص من العبء الزائد ونقل المنتجات ، من بين أمور أخرى.
التضاريس والارتفاع: تلعب التضاريس والارتفاع أيضًا دورًا مهمًا في تحديد جدوى ونطاق مشروع التعدين. بشكل عام ، كلما زاد الارتفاع وعورة التضاريس ، زادت صعوبة تطوير المنجم وإنتاجه. قد يتم استخراج درجة أعلى من المعدن في موقع جبلي يصعب الوصول إليه بكفاءة أقل من درجة منخفضة من الخام في موقع مسطح. تواجه المناجم الموجودة على ارتفاعات منخفضة بشكل عام مشاكل أقل متعلقة بالطقس لاستكشاف وتطوير وإنتاج المناجم. على هذا النحو ، تؤثر التضاريس والموقع على طريقة التعدين وكذلك الجدوى الاقتصادية.
يحدث قرار تطوير المنجم بعد أن يكون الاستكشاف قد ميز رواسب الخام ودراسات الجدوى حددت الخيارات لاستخراج المعادن ومعالجتها. قد تتضمن المعلومات الضرورية لإنشاء خطة تطوير شكل وحجم ودرجة المعادن في جسم الخام ، والحجم الكلي أو حمولة المواد بما في ذلك الحمولة الزائدة وعوامل أخرى ، مثل الهيدرولوجيا والوصول إلى مصدر لمياه المعالجة ، والتوافر ومصدر الطاقة ، ومواقع تخزين النفايات الصخرية ، ومتطلبات النقل وخصائص البنية التحتية ، بما في ذلك موقع المراكز السكانية لدعم القوى العاملة أو الحاجة إلى تطوير موقع المدينة.
قد تشمل متطلبات النقل الطرق والطرق السريعة وخطوط الأنابيب والمطارات والسكك الحديدية والممرات المائية والموانئ. بالنسبة للمناجم السطحية ، يلزم عمومًا مساحات كبيرة من الأرض قد لا تحتوي على بنية تحتية موجودة. في مثل هذه الحالات ، يجب إنشاء الطرق والمرافق وترتيبات المعيشة أولاً. سيتم تطوير الحفرة بالارتباط مع عناصر المعالجة الأخرى مثل مناطق تخزين نفايات الصخور ، والكسارات ، والمكثفات ، والمصاهر والمصافي ، اعتمادًا على درجة التكامل المطلوبة. نظرًا للكم الكبير من رأس المال اللازم لتمويل هذه العمليات ، يمكن إجراء التطوير على مراحل للاستفادة من أقرب معادن قابلة للبيع أو التأجير للمساعدة في تمويل ما تبقى من التطوير.
الإنتاج والمعدات
حفر وتفجير
يعتبر الحفر والتفجير الميكانيكيان الخطوات الأولى في استخراج الخام من مناجم الحفر المكشوفة الأكثر تطورًا وهي الطريقة الأكثر شيوعًا المستخدمة لإزالة طبقات الصخور الصلبة. في حين أن هناك العديد من الأجهزة الميكانيكية القادرة على فك الصخور الصلبة ، فإن المتفجرات هي الطريقة المفضلة حيث لا يوجد جهاز ميكانيكي يمكنه حاليًا مطابقة قدرة التكسير للطاقة الموجودة في الشحنات المتفجرة. مادة متفجرة الصخور الصلبة شائعة الاستخدام هي نترات الأمونيوم. يتم اختيار معدات الحفر على أساس طبيعة الخام وسرعة وعمق الثقوب اللازمة لكسر حمولة محددة من الخام في اليوم. على سبيل المثال ، في تعدين منضدة خام طولها 15 مترًا ، سيتم حفر 60 حفرة أو أكثر عمومًا على بعد 15 مترًا من وجه الوحل الحالي اعتمادًا على طول المنضدة المراد استخراجها. يجب أن يحدث هذا مع مهلة زمنية كافية للسماح بإعداد الموقع لأنشطة التحميل والنقل اللاحقة.
تحميل
يتم الآن التعدين السطحي بشكل نموذجي باستخدام مجارف الطاولة أو اللوادر الأمامية أو المجارف الهيدروليكية. في التعدين المكشوف ، تتوافق معدات التحميل مع شاحنات السحب التي يمكن تحميلها في ثلاث إلى خمس دورات أو ممرات للمجرفة ؛ ومع ذلك ، تحدد عوامل مختلفة تفضيل معدات التحميل. مع الصخور الحادة و / أو الحفر الصعب و / أو المناخات الرطبة ، يفضل استخدام المجارف المتعقبة. وعلى العكس من ذلك ، فإن اللوادر ذات الإطارات المطاطية لها تكلفة رأسمالية أقل بكثير وتُفضل لتحميل المواد منخفضة الحجم وسهلة الحفر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن اللوادر متحركة للغاية ومناسبة تمامًا لسيناريوهات التعدين التي تتطلب حركات سريعة من منطقة إلى أخرى أو لمتطلبات مزج الخام. تُستخدم اللوادر أيضًا بشكل متكرر لتحميل المواد وسحبها وتفريغها في الكسارات من أكوام المزج التي يتم ترسيبها بالقرب من الكسارات بواسطة شاحنات النقل.
للمجارف الهيدروليكية ومجارف الكابلات مزايا وقيود مماثلة. لا يُفضل استخدام المجارف الهيدروليكية لحفر الصخور الصلبة ، وتتوفر مجارف الكابلات بشكل عام بأحجام أكبر. لذلك ، فإن مجارف الكابلات الكبيرة بحمولات تصل إلى حوالي 50 مترًا مكعبًا وأكثر هي المعدات المفضلة في المناجم حيث يتجاوز الإنتاج 200,000 طن يوميًا. تعتبر المجارف الهيدروليكية أكثر تنوعًا على وجه المنجم وتسمح بتحكم أكبر للمشغل لتحميلها بشكل انتقائي من النصف السفلي أو العلوي من واجهة المنجم. هذه الميزة مفيدة حيث يمكن تحقيق فصل النفايات عن الركاز في منطقة التحميل وبالتالي زيادة درجة الخام التي يتم سحبها ومعالجتها.
ينقلون
عادة ما يتم النقل في المناجم المفتوحة والمناجم الشريطية بواسطة شاحنات النقل. يقتصر دور شاحنات النقل في العديد من المناجم السطحية على ركوب الدراجات بين منطقة التحميل ونقطة النقل مثل محطة التكسير داخل الحفرة أو نظام النقل. يتم تفضيل شاحنات النقل على أساس المرونة في التشغيل بالنسبة إلى خطوط السكك الحديدية ، والتي كانت طريقة النقل المفضلة حتى الستينيات. ومع ذلك ، فإن تكلفة نقل المواد في حفر المعادن السطحية وغير المعدنية تزيد عمومًا عن 1960٪ من إجمالي تكلفة تشغيل المنجم. لقد كان التكسير والنقل داخل الحفرة من خلال أنظمة السير الناقل عاملًا أساسيًا في تقليل تكاليف النقل. أدت التطورات التقنية في شاحنات النقل مثل محركات الديزل والمحركات الكهربائية إلى مركبات ذات سعة أكبر بكثير. تنتج العديد من المصنّعين حاليًا شاحنات بسعة 50 طنًا مع توقع أن تزيد سعة الشاحنات عن 240 طن في المستقبل القريب. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام أنظمة الإرسال المحوسبة وتكنولوجيا تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية يسمحان بتتبع المركبات وجدولتها بكفاءة وإنتاجية محسنتين.
قد تستخدم أنظمة طرق التفريغ حركة مرور أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه. قد تكون حركة المرور إما تكوين المسار الأيسر أو الأيمن. كثيرًا ما تُفضل حركة المرور في الحارة اليسرى لتحسين رؤية المشغل لموضع الإطارات في الشاحنات الكبيرة جدًا. تم تحسين السلامة أيضًا من خلال حركة المرور اليسرى من خلال تقليل احتمالية الاصطدام من جانب السائق في وسط الطريق. عادةً ما تقتصر تدرجات طرق التفريغ على ما بين 8 و 15٪ لعمليات النقل المستمرة وتتراوح بشكل مثالي بين 7 إلى 8٪. تتطلب السلامة وتصريف المياه تدرجات طويلة لتشمل أقسامًا بطول 45 مترًا على الأقل بحد أقصى 2 ٪ لكل 460 مترًا من التدرج الحاد. تعتبر حواجز الطرق (الحدود الترابية المرتفعة) الواقعة بين الطرق والحفريات المجاورة ميزات أمان قياسية في المناجم السطحية. يمكن أيضًا وضعها في منتصف الطريق لفصل حركة المرور المتعارضة. في حالة وجود طرق سحب رجعية ، يمكن تركيب ممرات هروب متزايدة في نهاية المنحدرات الطويلة شديدة الانحدار. تعتبر حواجز حافة الطريق ، مثل السواتر الترابية ، قياسية ويجب وضعها بين جميع الطرق والحفريات المجاورة. تعمل الطرق عالية الجودة على تحسين الإنتاجية القصوى من خلال زيادة سرعات الشاحنات الآمنة إلى أقصى حد ، وتقليل وقت تعطل الصيانة وتقليل إجهاد السائق. تساهم صيانة طرق شاحنات النقل في تقليل تكاليف التشغيل من خلال تقليل استهلاك الوقود وإطالة عمر الإطارات وتقليل تكاليف الإصلاح.
يتفوق النقل بالسكك الحديدية ، في ظل أفضل الظروف ، على طرق النقل الأخرى لنقل الخام لمسافات طويلة خارج المنجم. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، لم يعد النقل بالسكك الحديدية مستخدمًا على نطاق واسع في التعدين المكشوف منذ ظهور الشاحنات التي تعمل بالكهرباء والديزل. تم استبدال النقل بالسكك الحديدية للاستفادة من التنوع والمرونة الأكبر لشاحنات النقل وأنظمة النقل داخل الحفرة. تتطلب السكك الحديدية درجات لطيفة جدًا تتراوح من 0.5 إلى 3٪ كحد أقصى لعمليات النقل إلى أعلى التل. الاستثمار الرأسمالي لمحركات السكك الحديدية ومتطلبات المسار مرتفع للغاية ويتطلب عمرًا طويلاً للتعدين ومخرجات إنتاج كبيرة لتبرير العائد على الاستثمار.
مناولة الركاز (النقل)
يعتبر التكسير والنقل داخل الحفرة منهجية نمت شعبيتها منذ أن تم تنفيذها لأول مرة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي. أدى موقع الكسارة شبه المتنقلة في حفرة المنجم مع النقل اللاحق خارج الحفرة بواسطة نظام ناقل إلى مزايا إنتاجية كبيرة ووفورات في التكاليف مقارنة بالنقل التقليدي للمركبات. يتم تقليل إنشاء طرق النقل وصيانتها عالية التكلفة وتقليل تكاليف العمالة المرتبطة بتشغيل شاحنة النقل وصيانة الشاحنات والوقود.
الغرض من نظام الكسارة داخل الحفرة هو السماح بنقل الخام بواسطة الناقل. قد تتراوح أنظمة الكسارة في الحفرة من منشآت دائمة إلى وحدات متحركة بالكامل. ومع ذلك ، بشكل أكثر شيوعًا ، يتم إنشاء الكسارات في شكل معياري للسماح ببعض القابلية للنقل داخل المنجم. يمكن نقل الكسارات كل عام إلى عشر سنوات ؛ قد يتطلب الأمر ساعات أو أيامًا أو شهورًا لإكمال النقل اعتمادًا على حجم الوحدة وتعقيدها ومسافة الانتقال.
تشمل مزايا الناقلات على شاحنات النقل بدء التشغيل الفوري والتشغيل التلقائي والمستمر ودرجة عالية من الموثوقية مع توفر ما يصل إلى 90 إلى 95٪. لا تتأثر بشكل عام بسبب سوء الأحوال الجوية. الناقلون لديهم أيضًا متطلبات عمالة أقل بكثير مقارنة بشاحنات النقل ؛ قد يتطلب تشغيل وصيانة أسطول شاحنات عشرة أضعاف عدد أفراد الطاقم الذي يتطلبه نظام ناقل بسعة مكافئة. أيضًا ، يمكن أن تعمل الناقلات على درجات تصل إلى 30٪ بينما الحد الأقصى لدرجات الشاحنات بشكل عام 10٪. يقلل استخدام الدرجات شديدة الانحدار من الحاجة إلى إزالة المواد ذات الأحمال الزائدة منخفضة الدرجة وقد يقلل من الحاجة إلى إنشاء طرق نقل عالية التكلفة. يتم أيضًا دمج أنظمة النقل في مجارف عجلات الجرافة في العديد من عمليات الفحم السطحي ، مما يلغي الحاجة إلى شاحنات النقل.
طرق التعدين بالمحلول
يتم استخدام التعدين بالمحلول ، وهو النوع الأكثر شيوعًا بين نوعين من التعدين المائي ، لاستخراج خام قابل للذوبان حيث تكون طرق التعدين التقليدية أقل كفاءة و / أو أقل اقتصادية. تُعرف هذه التقنية أيضًا باسم النض أو ترشيح السطح ، ويمكن أن تكون طريقة تعدين أولية ، كما هو الحال مع تعدين الذهب والفضة ، أو يمكن أن تكمل خطوات المعالجة المعدنية الحرارية التقليدية للصهر والتنقية ، كما في حالة ترشيح خامات أكسيد النحاس منخفضة الدرجة .
الجوانب البيئية للتعدين السطحي
تجذب الآثار البيئية الكبيرة للمناجم السطحية الانتباه أينما تقع المناجم. يعد تغيير التضاريس وتدمير الحياة النباتية والآثار الضارة على الحيوانات الأصلية من النتائج الحتمية للتعدين السطحي. غالبًا ما يؤدي تلوث المياه السطحية والجوفية إلى مشاكل ، لا سيما مع استخدام المواد اللاصقة في التعدين بالمحلول والجريان السطحي من التعدين الهيدروليكي.
بفضل الاهتمام المتزايد من دعاة حماية البيئة في جميع أنحاء العالم واستخدام الطائرات والتصوير الجوي ، لم تعد شركات التعدين حرة في "الحفر والتشغيل" عند اكتمال استخراج الخام المطلوب. تم إصدار القوانين واللوائح في معظم البلدان المتقدمة ، ومن خلال أنشطة المنظمات الدولية ، يتم حثها حيث لم تكن موجودة بعد. يضعون برنامج إدارة بيئية كعنصر أساسي في كل مشروع تعدين وينصون على متطلبات مثل تقييمات الأثر البيئي الأولية ؛ برامج إعادة التأهيل التدريجي ، بما في ذلك استعادة ملامح الأرض ، وإعادة التحريج ، وإعادة زراعة الحيوانات الأصلية ، وإعادة تكوين الحياة البرية الأصلية وما إلى ذلك ؛ بالإضافة إلى تدقيق الامتثال المتزامن وطويل الأجل (UNEP 1991، UN 1992، Environmental Protection Agency (Australia) 1996، ICME 1996). من الضروري أن تكون هذه أكثر من مجرد بيانات في الوثائق المطلوبة للتراخيص الحكومية اللازمة. يجب قبول المبادئ الأساسية وممارستها من قبل المديرين في الميدان وإبلاغها للعاملين على جميع المستويات.
بغض النظر عن الضرورة أو الميزة الاقتصادية ، تشترك جميع طرق حل السطح في خاصيتين مشتركتين: (1) يتم استخراج الخام بالطريقة المعتادة ثم يتم تخزينه ؛ و ، (2) يتم تطبيق محلول مائي على الجزء العلوي من مخزون الخام الذي يتفاعل كيميائيًا مع المعدن المعني الذي يتم منه توجيه محلول الملح المعدني الناتج عبر كومة المخزون للتجميع والمعالجة. يعتمد تطبيق تعدين المحاليل السطحية على الحجم وعلم المعادن (المعادن) المعنية والصخور المضيفة ذات الصلة ، والمساحة المتاحة والصرف لتطوير مقالب ترشيح كبيرة بما يكفي لجعل العملية مجدية اقتصاديًا.
إن تطوير مقالب الترشيح في منجم سطحي يكون فيه تعدين المحلول هو طريقة الإنتاج الأساسية هو نفس جميع عمليات الحفر المفتوحة باستثناء أن الخام مخصص فقط لمكب النفايات وليس للمطحنة. في المناجم التي تستخدم طرق الطحن والحل ، يتم فصل الخام إلى أجزاء مطحونة ومرشحة. على سبيل المثال ، يتم طحن معظم خام كبريتيد النحاس وتنقيته لتسويق النحاس عن طريق الصهر والتكرير. يتم توجيه خام أكسيد النحاس ، الذي لا يكون قابلاً للمعالجة الحرارية للمعادن ، إلى عمليات النض. بمجرد تطوير التفريغ ، يقوم المحلول بترشيح المعدن القابل للذوبان من الصخور المحيطة بمعدل يمكن التنبؤ به يتم التحكم فيه بواسطة معلمات تصميم التفريغ ، وطبيعة وحجم المحلول المطبق ، وتركيز المعدن وعلمه المعدني في خام. يشار إلى المحلول المستخدم لاستخراج المعدن القابل للذوبان باسم أ مسيل. ومن أكثر المواد اللاصقة شيوعًا المستخدمة في قطاع التعدين هذا المحاليل المخففة لسيانيد الصوديوم القلوي للذهب ، وحمض الكبريتيك الحمضي للنحاس ، وثاني أكسيد الكبريت المائي للمنغنيز ، وكبريتات حامض الكبريتيك - الحديديك لخامات اليورانيوم ؛ ومع ذلك ، يتم جمع معظم اليورانيوم المتسرب والأملاح القابلة للذوبان بواسطة فى الموقع التعدين الذي يتم فيه حقن المادة اللاصقة مباشرة في جسم الخام دون الاستخراج الميكانيكي المسبق. تتيح هذه التقنية الأخيرة معالجة الخامات منخفضة الدرجة دون استخراج الخام من الرواسب المعدنية.
جوانب الصحة والسلامة
تتشابه مخاطر الصحة والسلامة المهنية المرتبطة بالاستخراج الميكانيكي للخام في التعدين بالمحلول بشكل أساسي مع مخاطر عمليات المناجم السطحية التقليدية. الاستثناء من هذا التعميم هو الحاجة إلى الخضوع للسحق الأولي للخام غير المتسرب في حفرة المنجم السطحي قبل نقله إلى مطحنة للمعالجة التقليدية ، في حين يتم نقل الخام بشكل عام بواسطة شاحنة السحب مباشرة من موقع الاستخراج إلى تفريغ الترشيح في التعدين الحل. وبالتالي فإن عمال التعدين بالمحلول سيكونون أقل تعرضًا لمخاطر التكسير الأولية مثل الغبار والضوضاء والمخاطر المادية.
تشمل الأسباب الرئيسية للإصابات في بيئات المناجم السطحية مناولة المواد ، والانزلاق والسقوط ، والآلات ، واستخدام الأدوات اليدوية ، ونقل الطاقة ، والتلامس مع المصدر الكهربائي. ومع ذلك ، فإن ما يميز التعدين المحاليل هو التعرض المحتمل للمُسَسِّمات الكيميائية أثناء النقل والأنشطة الميدانية للنض والمعالجة الكيميائية والإلكتروليتية. قد يحدث التعرض للرذاذ الحمضي في صهاريج الاستخلاص الكهربائي للمعادن. يجب معالجة مخاطر الإشعاع المؤين ، التي تزداد بشكل متناسب من الاستخراج إلى التركيز ، في تعدين اليورانيوم.
طرق التعدين الهيدروليكي
في التعدين الهيدروليكي ، أو "الهيدروليكية" ، يتم استخدام رذاذ الماء عالي الضغط لحفر المواد غير المجمعة أو غير المجمعة بشكل غير محكم في ملاط للمعالجة. يتم تطبيق الطرق الهيدروليكية في المقام الأول على رواسب المعادن والحجر الكلي ، على الرغم من أن الفحم والحجر الرملي ومخلفات مطاحن المعادن قابلة أيضًا لهذه الطريقة. التطبيق الأكثر شيوعًا والأكثر شهرة هو التعدين الغرينية حيث يتم غسل تركيزات المعادن مثل الذهب والتيتانيوم والفضة والقصدير والتنغستن من داخل الترسبات الغرينية (الغرينية). إن إمدادات المياه والضغط ، وتدرج المنحدر الأرضي للجريان السطحي ، والمسافة من واجهة المنجم إلى مرافق المعالجة ، ودرجة توحيد المواد القابلة للتعدين ، وتوافر مناطق التخلص من النفايات ، كلها اعتبارات أساسية في تطوير عملية التعدين الهيدروليكي. كما هو الحال مع التعدين السطحي الآخر ، يكون التطبيق محددًا للموقع. تشمل المزايا المتأصلة لهذا الأسلوب التعدين تكاليف التشغيل المنخفضة نسبيًا والمرونة الناتجة عن استخدام معدات بسيطة ومتينة ومتحركة. نتيجة لذلك ، تتطور العديد من العمليات الهيدروليكية في مناطق التعدين البعيدة حيث لا تعد متطلبات البنية التحتية قيدًا.
على عكس الأنواع الأخرى من التعدين السطحي ، تعتمد التقنيات الهيدروليكية على الماء كوسيط لكل من التعدين ونقل المواد الملغومة ("السقوط"). يتم تسليم بخاخات المياه عالية الضغط عن طريق الشاشات أو خراطيم المياه إلى بنك الغرينية أو الرواسب المعدنية. يقومون بتفكيك الحصى والمواد غير المجمعة ، والتي يتم غسلها في مرافق التجميع والمعالجة. قد يختلف ضغط الماء من تدفق الجاذبية الطبيعي للمواد الدقيقة الرخوة جدًا إلى آلاف الكيلوجرامات لكل سنتيمتر مربع للرواسب غير المجمعة. تستخدم الجرافات والممهدات أو غيرها من معدات الحفر المتنقلة أحيانًا لتسهيل استخراج المزيد من المواد المضغوطة. تاريخيًا ، وفي العمليات صغيرة النطاق في المودم ، تتم إدارة عملية جمع الطين أو الجريان السطحي باستخدام صناديق وسدادات صغيرة الحجم. تعتمد العمليات على نطاق تجاري على المضخات وأحواض الاحتواء والترسيب ومعدات الفصل التي يمكنها معالجة كميات كبيرة جدًا من الملاط في الساعة. اعتمادًا على حجم الوديعة التي سيتم تعدينها ، قد يكون تشغيل أجهزة مراقبة المياه يدويًا أو يتم التحكم فيه عن بُعد أو يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر.
عندما يحدث التعدين الهيدروليكي تحت الماء ، يشار إليه باسم التجريف. في هذه الطريقة ، تستخرج محطة المعالجة العائمة الرواسب السائبة مثل الطين والطمي والرمل والحصى وأي معادن مرتبطة بها باستخدام خط دلو و / أو خط سحب و / أو نفاثات مائية مغمورة. يتم نقل المواد الملغومة هيدروليكيًا أو ميكانيكيًا إلى محطة الغسيل التي قد تكون جزءًا من منصة التجريف أو منفصلة ماديًا مع خطوات المعالجة اللاحقة للفصل والمعالجة الكاملة. أثناء استخدام التجريف لاستخراج المعادن التجارية وحجر الركام ، يُعرف بأنه تقنية مستخدمة لتطهير وتعميق قنوات المياه والسهول الفيضية.
الصحة والسلامة
تختلف المخاطر المادية في التعدين الهيدروليكي عن تلك الموجودة في طرق التعدين السطحي. نظرًا لتطبيق الحد الأدنى من أنشطة الحفر والمتفجرات والنقل والخفض ، تميل مخاطر السلامة إلى أن ترتبط في الغالب بأنظمة المياه ذات الضغط العالي ، والحركة اليدوية للمعدات المتنقلة ، وقضايا القرب التي تتضمن إمدادات الطاقة والمياه ، وقضايا القرب المرتبطة بانهيار وجه الألغام وأنشطة الصيانة. تشمل المخاطر الصحية في المقام الأول التعرض للضوضاء والغبار والمخاطر المريحة المتعلقة بالتعامل مع المعدات. يعتبر التعرض للغبار بشكل عام مشكلة أقل من التعدين السطحي التقليدي بسبب استخدام المياه كوسيلة للتعدين. قد تساهم أيضًا أنشطة الصيانة مثل اللحام غير المنضبط في تعرض العمال.