Minenentwicklung

Grubenplanung und Layout

Das gesamtwirtschaftliche Ziel im Tagebau ist es, die geringste Menge an Material zu entfernen und gleichzeitig die größte Kapitalrendite zu erzielen, indem das marktfähigste Mineralprodukt verarbeitet wird. Je höher der Gehalt des Mineralvorkommens, desto höher der Wert. Um die Kapitalinvestitionen zu minimieren und gleichzeitig auf das wertvollste Material innerhalb einer Minerallagerstätte zuzugreifen, wird ein Minenplan entwickelt, der genau beschreibt, wie der Erzkörper extrahiert und verarbeitet wird. Da viele Erzlagerstätten keine einheitliche Form haben, gehen dem Minenplan umfangreiche Erkundungsbohrungen voraus, um die Geologie und Position des Erzkörpers zu profilieren. Die Größe des Mineralvorkommens bestimmt die Größe und das Layout der Mine. Das Layout einer Tagebaumine wird durch die Mineralogie und Geologie des Gebiets bestimmt. Die Form der meisten Tagebauminen nähert sich einem Kegel an, spiegelt aber immer die Form der erschlossenen Minerallagerstätte wider. Tagebauminen bestehen aus einer Reihe von konzentrischen Leisten oder Bänken, die durch Zufahrts- und Transportstraßen halbiert werden, die vom Rand der Grube spiralförmig oder im Zickzack nach unten zum Boden führen. Unabhängig von der Größe enthält der Minenplan Bestimmungen für die Grubenerschließung, die Infrastruktur (z. B. Lagerung, Büros und Wartung), den Transport, die Ausrüstung, die Abbauverhältnisse und -raten. Abbauraten und -verhältnisse beeinflussen die Lebensdauer der Mine, die durch Erschöpfung des Erzkörpers oder Realisierung einer wirtschaftlichen Grenze definiert ist.

Moderne Tagebauminen variieren in ihrer Größe von kleinen privat betriebenen Unternehmen, die ein paar hundert Tonnen Erz pro Tag verarbeiten, bis hin zu ausgedehnten Industriekomplexen, die von Regierungen und multinationalen Unternehmen betrieben werden, die mehr als eine Million Tonnen Material pro Tag abbauen. Die größten Betriebe können viele Quadratkilometer umfassen.

Abraum abtragen

Abraum ist Abfallgestein, das aus konsolidiertem und nicht konsolidiertem Material besteht, das entfernt werden muss, um den darunter liegenden Erzkörper freizulegen. Es ist wünschenswert, so wenig Abraum wie möglich zu entfernen, um Zugang zu dem interessierenden Erz zu erhalten, aber ein größeres Volumen an Abfallgestein wird ausgehoben, wenn die Minerallagerstätte tief ist. Die meisten Abbautechniken sind zyklisch mit Unterbrechungen in den Abbau- (Bohren, Sprengen und Verladen) und Abbauphasen (Transport). Dies gilt insbesondere für Hartgesteinsabraum, der zuerst gebohrt und gesprengt werden muss. Eine Ausnahme von diesem zyklischen Effekt bilden Schwimmbagger, die im hydraulischen Tagebau und einige Arten des Lockermaterialabbaus mit Schaufelradbaggern eingesetzt werden. Der Bruchteil von Abfallgestein zu ausgehobenem Erz wird als Abraumverhältnis definiert. Abraumverhältnisse von 2:1 bis 4:1 sind in großen Bergbaubetrieben keine Seltenheit. Verhältnisse über 6:1 sind je nach Rohstoff tendenziell weniger wirtschaftlich. Einmal entfernt, kann Abraum für den Straßen- und Abraumbau verwendet werden oder kann als Auffüllschutt einen kommerziellen Wert außerhalb des Bergbaus haben.

Auswahl der Bergbauausrüstung

Die Auswahl der Abbauausrüstung ist eine Funktion des Abbauplans. Zu den Faktoren, die bei der Auswahl der Minenausrüstung berücksichtigt werden, gehören unter anderem die Topographie der Grube und der Umgebung, die abzubauende Erzmenge, die Geschwindigkeit und Entfernung, die das Erz zur Verarbeitung transportiert werden muss, und die geschätzte Minenlebensdauer. Im Allgemeinen verlassen sich die meisten modernen Tagebaubetriebe auf mobile Bohrgeräte, Hydraulikbagger, Frontlader, Schürfkübel und Transporter, um Erz zu extrahieren und die Erzverarbeitung einzuleiten. Je größer der Minenbetrieb ist, desto größer ist die Kapazität der Ausrüstung, die zur Aufrechterhaltung des Minenplans erforderlich ist.

Die Ausrüstung ist im Allgemeinen die größte verfügbare, um der Wirtschaftlichkeit der Skalierung von Tagebauen gerecht zu werden, wobei berücksichtigt wird, dass die Kapazitäten der Ausrüstung angepasst werden. Beispielsweise kann ein kleiner Frontlader einen großen Transporter füllen, aber die Anpassung ist nicht effizient. In ähnlicher Weise kann eine große Schaufel kleinere Lastwagen beladen, erfordert jedoch, dass die Lastwagen ihre Zykluszeiten verkürzen, und optimiert nicht die Nutzung der Schaufel, da ein Schaufellöffel genug Erz für mehr als einen Lastwagen enthalten kann. Die Sicherheit kann beeinträchtigt werden, wenn versucht wird, nur die Hälfte einer Schaufel zu laden, oder wenn ein Lastwagen überladen ist. Außerdem muss der Umfang der ausgewählten Ausrüstung mit den verfügbaren Wartungseinrichtungen übereinstimmen. Große Geräte werden häufig dort gewartet, wo sie aufgrund der logistischen Schwierigkeiten, die mit dem Transport zu etablierten Wartungseinrichtungen verbunden sind, versagen. Wenn möglich, sind die Wartungseinrichtungen der Mine so ausgelegt, dass sie dem Umfang und der Menge der Minenausrüstung Rechnung tragen. Wenn neue größere Ausrüstung in den Minenplan aufgenommen wird, muss daher auch die unterstützende Infrastruktur, einschließlich der Größe und Qualität von Transportwegen, Werkzeugen und Wartungseinrichtungen, berücksichtigt werden.

Konventionelle Methoden des Surface Mining

Tagebau und Tagebau sind die beiden Hauptkategorien des Tagebaus, auf die mehr als 90 % der weltweiten Tagebauproduktion entfallen. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Abbaumethoden sind die Lage des Erzkörpers und die Art der mechanischen Gewinnung. Beim Lockergesteinabbau ist der Prozess im Wesentlichen kontinuierlich, wobei die Extraktions- und Transportschritte in Reihe ablaufen. Der Abbau von Festgestein erfordert einen diskontinuierlichen Prozess des Bohrens und Sprengens vor den Lade- und Transportphasen. Tagebau (oder Tagebau-)Techniken beziehen sich auf die Gewinnung von oberflächennahen und relativ flachen oder tafelförmigen Erzkörpern und Mineralflözen. Es verwendet eine Vielzahl verschiedener Arten von Ausrüstung, darunter Schaufeln, Lastwagen, Schleppleinen, Schaufelradbagger und Schürfkübel. Die meisten Tagebaue verarbeiten nichtharte Gesteinsvorkommen. Kohle ist der häufigste Rohstoff, der im Tagebau aus Oberflächenflözen abgebaut wird. Im Gegensatz, Tagebau wird verwendet, um Hartgesteinserz zu entfernen, das in tiefen Flözen verbreitet und/oder lokalisiert ist, und ist typischerweise auf die Extraktion durch Schaufel- und LKW-Ausrüstung beschränkt. Viele Metalle werden im Tagebau abgebaut: Gold, Silber und Kupfer, um nur einige zu nennen.

Steinbruch ist ein Begriff, der verwendet wird, um eine spezielle Tagebautechnik zu beschreiben, bei der festes Gestein mit einem hohen Grad an Verfestigung und Dichte aus lokalisierten Lagerstätten gewonnen wird. Abgebaute Materialien werden entweder zerkleinert und gebrochen, um Zuschlagstoffe oder Bausteine ​​wie Dolomit und Kalkstein herzustellen, oder mit anderen Chemikalien kombiniert, um Zement und Kalk herzustellen. Baumaterialien werden aus Steinbrüchen hergestellt, die sich in unmittelbarer Nähe des Ortes der Materialverwendung befinden, um die Transportkosten zu senken. Natursteine ​​wie Steinplatten, Granit, Kalkstein, Marmor, Sandstein und Schiefer stellen eine zweite Klasse von Abbaumaterialien dar. Natursteinbrüche befinden sich in Gebieten mit den gewünschten mineralischen Eigenschaften, die geografisch abgelegen sein können oder nicht und einen Transport zu den Verbrauchermärkten erfordern.

Viele Erzvorkommen sind zu diffus und unregelmäßig oder zu klein oder tief, um im Tagebau oder im Tagebau abgebaut zu werden, und müssen durch den eher chirurgischen Ansatz des Untertagebaus abgebaut werden. Um zu bestimmen, wann der Tagebau anwendbar ist, müssen eine Reihe von Faktoren berücksichtigt werden, darunter das Gelände und die Höhe des Standorts und der Region, seine Abgeschiedenheit, das Klima, die Infrastruktur wie Straßen, die Strom- und Wasserversorgung, behördliche und ökologische Anforderungen sowie das Gefälle Stabilität, Abraumbeseitigung und Produkttransport, unter anderem.

Gelände und Höhe: Topographie und Höhe spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Definition der Machbarkeit und des Umfangs eines Bergbauprojekts. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Erhebung und rauer das Gelände, desto schwieriger dürften die Minenerschließung und -produktion sein. Ein Mineral mit höherem Gehalt an einem unzugänglichen Bergort kann weniger effizient abgebaut werden als ein Erz mit niedrigerem Gehalt an einem flachen Ort. Minen, die sich in tieferen Lagen befinden, haben im Allgemeinen weniger wetterbedingte Probleme bei der Exploration, Erschließung und Produktion von Minen. Topographie und Lage beeinflussen somit die Abbaumethode sowie die wirtschaftliche Machbarkeit.

Die Entscheidung zur Erschließung einer Mine erfolgt, nachdem die Exploration die Erzlagerstätte charakterisiert hat und Machbarkeitsstudien die Optionen für die Mineralgewinnung und -verarbeitung definiert haben. Informationen, die für die Erstellung eines Entwicklungsplans erforderlich sind, können Form, Größe und Gehalt der Mineralien im Erzkörper, das Gesamtvolumen oder die Tonnage des Materials einschließlich des Abraums und andere Faktoren wie Hydrologie und Zugang zu einer Quelle für Prozesswasser und Verfügbarkeit umfassen und Energiequelle, Lagerstätten für Abfallgestein, Transportanforderungen und Infrastrukturmerkmale, einschließlich der Lage von Bevölkerungszentren zur Unterstützung der Arbeitskräfte oder der Notwendigkeit, ein Stadtgebiet zu entwickeln.

Transportanforderungen können Straßen, Autobahnen, Pipelines, Flughäfen, Eisenbahnen, Wasserstraßen und Häfen umfassen. Für Tagebaue sind im Allgemeinen große Landflächen erforderlich, die möglicherweise keine vorhandene Infrastruktur aufweisen. In solchen Fällen müssen zuerst Straßen, Versorgungseinrichtungen und Unterbringungsmöglichkeiten geschaffen werden. Die Grube würde in Verbindung mit anderen Verarbeitungselementen wie Abfallgesteinslagerbereichen, Brechern, Konzentratoren, Hütten und Raffinerien entwickelt, je nach erforderlichem Integrationsgrad. Aufgrund der großen Menge an Kapital, die zur Finanzierung dieser Operationen erforderlich ist, kann die Erschließung in Phasen durchgeführt werden, um das frühestmögliche verkaufs- oder mietbare Mineral zu nutzen, um zur Finanzierung des Rests der Erschließung beizutragen.

Produktion und Ausrüstung

Bohren und Sprengen

Mechanisches Bohren und Sprengen sind die ersten Schritte bei der Erzgewinnung aus den meisten erschlossenen Tagebauminen und die am weitesten verbreitete Methode zur Entfernung von Deckschichten aus Hartgestein. Während es viele mechanische Geräte gibt, die in der Lage sind, hartes Gestein zu lösen, sind Sprengstoffe die bevorzugte Methode, da derzeit kein mechanisches Gerät die Brechkapazität der in Sprengladungen enthaltenen Energie erreichen kann. Ein häufig verwendeter Hartgesteinsprengstoff ist Ammoniumnitrat. Die Bohrausrüstung wird auf der Grundlage der Art des Erzes und der Geschwindigkeit und Tiefe der Löcher ausgewählt, die erforderlich sind, um eine bestimmte Tonnage Erz pro Tag zu brechen. Beispielsweise werden beim Abbau einer 15 m langen Erzbank je nach Länge der abzubauenden Bank im Allgemeinen 60 oder mehr Löcher 15 m hinter der aktuellen Schlackenwand gebohrt. Dies muss mit genügend Vorlaufzeit erfolgen, um die Standortvorbereitung für nachfolgende Lade- und Transportaktivitäten zu ermöglichen.

Laden

Surface Mining wird heute in der Regel mit Löffelbaggern, Frontladern oder Hydraulikbaggern durchgeführt. Im Tagebau werden Ladeeinrichtungen mit Transportfahrzeugen kombiniert, die in drei bis fünf Zyklen oder Schaufeldurchgängen beladen werden können; jedoch bestimmen verschiedene Faktoren die Präferenz des Ladehilfsmittels. Bei scharfem Gestein und/oder hartem Graben und/oder nassem Klima sind Raupenschaufeln vorzuziehen. Im Gegensatz dazu haben gummibereifte Lader viel niedrigere Kapitalkosten und werden zum Laden von Material bevorzugt, das ein geringes Volumen hat und leicht zu graben ist. Darüber hinaus sind Lader sehr mobil und gut geeignet für Bergbauszenarien, die schnelle Bewegungen von einem Gebiet zum anderen erfordern, oder für Erzmischungsanforderungen. Lader werden auch häufig zum Laden, Transportieren und Entladen von Material in Brecher aus Mischmaterialhaufen, die in der Nähe von Brechern durch Transportlastwagen abgelagert werden, verwendet.

Hydraulikbagger und Seilbagger haben ähnliche Vorteile und Einschränkungen. Hydraulikbagger werden zum Graben von hartem Gestein nicht bevorzugt, und Seilbagger sind im Allgemeinen in größeren Größen erhältlich. Daher sind große Seilbagger mit Nutzlasten von etwa 50 Kubikmeter und mehr die bevorzugte Ausrüstung in Bergwerken, wo die Produktion 200,000 Tonnen pro Tag übersteigt. Hydraulische Bagger sind an der Abbauwand vielseitiger und ermöglichen eine bessere Kontrolle des Bedieners, um wahlweise von der unteren oder oberen Hälfte der Abbauwand zu laden. Dieser Vorteil ist hilfreich, wenn eine Trennung von Abfall und Erz an der Ladezone erreicht werden kann, wodurch die Erzqualität, die transportiert und verarbeitet wird, maximiert wird.

Schleppen

Der Transport in Tagebau- und Tagebaubetrieben wird am häufigsten durch Lastkraftwagen durchgeführt. Die Rolle von Transportlastwagen in vielen Tagebauen beschränkt sich auf das Hin- und Herfahren zwischen der Ladezone und dem Übergabepunkt, wie beispielsweise einer Brechstation in der Grube oder einem Fördersystem. Transportlastwagen werden aufgrund ihrer Betriebsflexibilität im Vergleich zu Eisenbahnen bevorzugt, die bis in die 1960er Jahre die bevorzugte Transportmethode waren. Die Kosten für den Transport von Materialien in Gruben für Metalle und Nichtmetalle an der Oberfläche betragen jedoch im Allgemeinen mehr als 50 % der gesamten Betriebskosten der Mine. Das Brechen in der Grube und das Fördern durch Bandfördersysteme war ein Hauptfaktor bei der Reduzierung der Transportkosten. Technische Entwicklungen bei Muldenkippern wie Dieselmotoren und elektrische Antriebe haben zu Fahrzeugen mit viel größerer Kapazität geführt. Mehrere Hersteller produzieren derzeit Lastwagen mit einer Kapazität von 240 Tonnen, wobei in naher Zukunft Lastwagen mit einer Kapazität von mehr als 310 Tonnen erwartet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von computergestützten Versandsystemen und globaler Satellitenpositionierungstechnologie, dass Fahrzeuge mit verbesserter Effizienz und Produktivität verfolgt und geplant werden können.

Transportstraßensysteme können Verkehr in einer oder in zwei Richtungen verwenden. Der Verkehr kann entweder auf der linken oder rechten Fahrspur erfolgen. Der Verkehr auf der linken Fahrspur wird häufig bevorzugt, um die Sichtbarkeit der Reifenposition für den Fahrer bei sehr großen Lastkraftwagen zu verbessern. Die Sicherheit wird auch bei Linksverkehr verbessert, indem das Potenzial für Kollisionen auf der Fahrerseite in der Mitte einer Straße verringert wird. Transportstraßenneigungen sind typischerweise auf zwischen 8 und 15 % für Dauertransporte begrenzt und liegen optimalerweise bei etwa 7 bis 8 %. Sicherheit und Entwässerung erfordern, dass lange Gefälle mindestens 45-m-Abschnitte mit einem maximalen Gefälle von 2 % pro 460 m starkem Gefälle umfassen. Straßenbermen (erhöhte Schmutzgrenzen) zwischen Straßen und angrenzenden Ausgrabungen sind Standardsicherheitsmerkmale in Tagebauen. Sie können auch in der Mitte der Straße platziert werden, um den Gegenverkehr zu trennen. Wo Serpentinentransportstraßen vorhanden sind, können am Ende langer steiler Steigungen Fluchtwege mit zunehmender Höhe installiert werden. Straßenrandbarrieren wie Bermen sind Standard und sollten zwischen allen Straßen und angrenzenden Ausgrabungen angeordnet werden. Hochwertige Straßen steigern die maximale Produktivität durch Maximierung sicherer Lkw-Geschwindigkeiten, reduzierte Ausfallzeiten für Wartungsarbeiten und geringere Ermüdung des Fahrers. Die Straßeninstandhaltung von Transport-Lkw trägt durch reduzierten Kraftstoffverbrauch, längere Reifenlebensdauer und reduzierte Reparaturkosten zu reduzierten Betriebskosten bei.

Für den Erztransport über weite Strecken außerhalb des Bergwerks ist der Bahntransport unter besten Bedingungen anderen Transportmethoden überlegen. In der Praxis ist der Schienentransport im Tagebau jedoch seit dem Aufkommen von elektrisch und dieselbetriebenen Lastwagen nicht mehr weit verbreitet. Der Schienentransport wurde ersetzt, um von der größeren Vielseitigkeit und Flexibilität von Transportfahrzeugen und Fördersystemen in der Grube zu profitieren. Eisenbahnen erfordern sehr sanfte Steigungen von 0.5 bis maximal 3 % für Bergauffahrten. Die Kapitalinvestitionen für Eisenbahnmotoren und Gleisanforderungen sind sehr hoch und erfordern eine lange Minenlebensdauer und große Produktionsleistungen, um die Kapitalrendite zu rechtfertigen.

Erzumschlag (Förderung)

Das Brechen und Fördern in der Grube ist eine Methode, die seit ihrer ersten Implementierung Mitte der 1950er Jahre an Popularität gewonnen hat. Die Platzierung eines semimobilen Brechers in der Grube mit anschließendem Transport aus der Grube durch ein Fördersystem hat zu erheblichen Produktionsvorteilen und Kosteneinsparungen gegenüber dem herkömmlichen Fahrzeugtransport geführt. Kostenintensiver Transportstraßenbau und -wartung werden reduziert und Arbeitskosten, die mit dem Transportlastwagenbetrieb und der Lastwagenwartung und dem Kraftstoff verbunden sind, werden minimiert.

Der Zweck des In-Pit-Brechersystems besteht hauptsächlich darin, den Transport von Erz mit einem Förderband zu ermöglichen. In-Pit-Brechersysteme können von festen Anlagen bis hin zu vollständig mobilen Einheiten reichen. Üblicherweise werden Brecher jedoch in modularer Form konstruiert, um eine gewisse Mobilität innerhalb der Mine zu ermöglichen. Brecher könnten alle ein bis zehn Jahre verlegt werden; Abhängig von der Größe und Komplexität der Einheit und der Umzugsentfernung kann es Stunden, Tage oder Monate dauern, bis der Umzug abgeschlossen ist.

Zu den Vorteilen von Förderern gegenüber Muldenkippern gehören sofortiges Starten, automatischer und kontinuierlicher Betrieb und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit mit einer Verfügbarkeit von bis zu 90 bis 95 %. Sie werden in der Regel nicht durch schlechtes Wetter beeinträchtigt. Förderer haben im Vergleich zu Lastkraftwagen auch einen viel geringeren Arbeitsaufwand; Der Betrieb und die Wartung einer LKW-Flotte erfordern möglicherweise zehnmal so viele Besatzungsmitglieder wie ein Fördersystem mit gleicher Kapazität. Außerdem können Förderbänder mit Steigungen von bis zu 30 % betrieben werden, während die maximale Steigung für LKWs im Allgemeinen 10 % beträgt. Die Verwendung steilerer Steigungen verringert die Notwendigkeit, minderwertiges Abraummaterial zu entfernen, und kann die Notwendigkeit verringern, teure Transportstraßen zu errichten. Fördersysteme sind in vielen Tagebau-Kohlebetrieben auch in Schaufelradbagger integriert, wodurch Transport-LKWs überflüssig werden.

Solution-Mining-Methoden

Lösungsbergbau, die gebräuchlichste von zwei Arten des wässrigen Bergbaus, wird eingesetzt, um lösliches Erz zu extrahieren, wo herkömmliche Bergbaumethoden weniger effizient und/oder weniger wirtschaftlich sind. Diese Technik, die auch als Auslaugen oder Oberflächenauslaugen bekannt ist, kann eine primäre Abbaumethode sein, wie beim Gold- und Silberlaugenabbau, oder sie kann die herkömmlichen pyrometallurgischen Schritte des Schmelzens und Raffinierens ergänzen, wie im Fall des Auslaugens von minderwertigen Kupferoxiderzen .

Umweltaspekte des Tagebaus

Die erheblichen Umweltauswirkungen von Tagebauen ziehen die Aufmerksamkeit auf sich, wo auch immer die Minen liegen. Geländeveränderungen, Zerstörung der Pflanzenwelt und negative Auswirkungen auf einheimische Tiere sind unvermeidliche Folgen des Tagebaus. Die Kontamination von Oberflächen- und Grundwasser bereitet häufig Probleme, insbesondere bei der Verwendung von Auslaugmitteln im Lösungsbergbau und dem Abfluss aus dem hydraulischen Bergbau.

Dank der zunehmenden Aufmerksamkeit von Umweltschützern auf der ganzen Welt und dem Einsatz von Flugzeugen und Luftaufnahmen können Bergbauunternehmen nicht mehr „graben und rennen“, wenn die Gewinnung des gewünschten Erzes abgeschlossen ist. Gesetze und Vorschriften wurden in den meisten entwickelten Ländern erlassen und werden durch die Aktivitäten internationaler Organisationen dort vorangetrieben, wo sie noch nicht existieren. Sie etablieren ein Umweltmanagementprogramm als integralen Bestandteil jedes Bergbauprojekts und schreiben Anforderungen wie vorläufige Umweltverträglichkeitsprüfungen vor; progressive Rehabilitationsprogramme, einschließlich Wiederherstellung von Landkonturen, Wiederaufforstung, Wiederaufforstung einheimischer Fauna, Aufstockung einheimischer Wildtiere und so weiter; sowie begleitende und langfristige Compliance-Audits (UNEP 1991, UN 1992, Environmental Protection Agency (Australia) 1996, ICME 1996). Es ist wichtig, dass dies mehr ist als Angaben in den Unterlagen, die für die erforderlichen staatlichen Lizenzen erforderlich sind. Die Grundprinzipien müssen von den Managern vor Ort akzeptiert und praktiziert und den Arbeitern auf allen Ebenen vermittelt werden.

Ungeachtet der Notwendigkeit oder des wirtschaftlichen Vorteils haben alle Oberflächenlösungsverfahren zwei gemeinsame Merkmale: (1) Erz wird auf die übliche Weise abgebaut und dann gelagert; und (2) eine wässrige Lösung wird auf die Oberseite des Erzvorrats aufgebracht, die chemisch mit dem interessierenden Metall reagiert, aus der die resultierende Metallsalzlösung zum Sammeln und Verarbeiten durch den Vorratshaufen geleitet wird. Die Anwendung des Oberflächenlösungsbergbaus hängt vom Volumen, der Metallurgie des/der interessierenden Minerals/Mineralien und dem zugehörigen Wirtsgestein sowie der verfügbaren Fläche und Entwässerung ab, um ausreichend große Laugungshalden zu erschließen, um den Betrieb wirtschaftlich rentabel zu machen.

Die Erschließung von Laugungshalden in einem Tagebau, in dem der Lösungsbergbau die primäre Produktionsmethode ist, ist die gleiche wie bei allen Tagebaubetrieben, mit der Ausnahme, dass das Erz ausschließlich für die Halde und nicht für eine Mühle bestimmt ist. In Minen mit Mahl- und Lösungsverfahren wird Erz in gemahlene und ausgelaugte Teile getrennt. Beispielsweise wird das meiste Kupfersulfiderz gemahlen und durch Schmelzen und Raffinieren zu Kupfer von Marktqualität gereinigt. Kupferoxiderz, das einer pyrometallurgischen Verarbeitung im Allgemeinen nicht zugänglich ist, wird zu Auslaugungsvorgängen geleitet. Sobald die Deponie erschlossen ist, laugt die Lösung das lösliche Metall aus dem umgebenden Gestein mit einer vorhersehbaren Rate, die durch die Konstruktionsparameter der Deponie, die Art und das Volumen der aufgebrachten Lösung sowie die Konzentration und Mineralogie des Metalls in der Deponie gesteuert wird Erz. Die zum Extrahieren des löslichen Metalls verwendete Lösung wird als a bezeichnet auslaugend. Die am häufigsten in diesem Bergbausektor verwendeten Auslaugmittel sind verdünnte Lösungen von alkalischem Natriumcyanid für Gold, saure Schwefelsäure für Kupfer, wässriges Schwefeldioxid für Mangan und Schwefelsäure-Eisensulfat für Uranerze; Das meiste ausgelaugte Uran und die löslichen Salze werden jedoch von gesammelt in-situ Bergbau, bei dem das Auslaugmittel ohne vorherige mechanische Extraktion direkt in den Erzkörper injiziert wird. Diese letztere Technik ermöglicht es, minderwertige Erze zu verarbeiten, ohne das Erz aus der Minerallagerstätte zu extrahieren.

Gesundheits- und Sicherheitsaspekte

Die Gefahren für Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, die mit der mechanischen Gewinnung des Erzes im Lösungsbergbau verbunden sind, ähneln im Wesentlichen denen herkömmlicher Tagebaubetriebe. Eine Ausnahme von dieser Verallgemeinerung ist die Notwendigkeit, dass nicht auslaugendes Erz in der Tagebaugrube einer Primärzerkleinerung unterzogen wird, bevor es zur konventionellen Verarbeitung zu einer Mühle befördert wird, während Erz im Allgemeinen mit einem Lastwagen direkt von der Abbaustelle zur Auslaugungsdeponie transportiert wird Lösungsabbau. Arbeiter im Lösungsbergbau wären daher weniger primären Quetschgefahren wie Staub, Lärm und physischen Gefahren ausgesetzt.

Zu den Hauptursachen für Verletzungen in Tagebauumgebungen gehören Materialhandhabung, Ausrutschen und Stürze, Maschinen, die Verwendung von Handwerkzeugen, Krafttransport und Kontakt mit elektrischen Quellen. Einzigartig für den Lösungsbergbau ist jedoch die potenzielle Exposition gegenüber den chemischen Auslaugmitteln während des Transports, der Auslaugungsfeldaktivitäten und der chemischen und elektrolytischen Verarbeitung. In Tankhäusern für die elektrolytische Metallgewinnung kann es zu Säurenebelexpositionen kommen. Gefahren durch ionisierende Strahlung, die proportional von der Gewinnung zur Konzentration zunehmen, müssen im Uranbergbau angegangen werden.

Hydraulische Bergbaumethoden

Beim hydraulischen Bergbau oder „Hydraulicking“ wird Hochdruckwassersprühstrahl verwendet, um locker verfestigtes oder nicht verfestigtes Material zu einer Aufschlämmung zur Verarbeitung auszuheben. Hydraulische Methoden werden hauptsächlich auf Metall- und Zuschlagstofflagerstätten angewendet, obwohl auch Kohle, Sandstein und Metallmühlenrückstände für diese Methode geeignet sind. Die häufigste und bekannteste Anwendung ist Seifenabbau bei dem Konzentrationen von Metallen wie Gold, Titan, Silber, Zinn und Wolfram aus einer alluvialen Ablagerung (Seifen) ausgewaschen werden. Wasserversorgung und -druck, Hangneigung für den Abfluss, Entfernung von der Minenfront zu den Verarbeitungsanlagen, Grad der Verfestigung des abbaubaren Materials und die Verfügbarkeit von Abfallentsorgungsgebieten sind allesamt primäre Überlegungen bei der Entwicklung eines hydraulischen Bergbaubetriebs. Wie bei anderem Surface Mining ist die Anwendbarkeit standortspezifisch. Zu den inhärenten Vorteilen dieses Methodenabbaus gehören relativ niedrige Betriebskosten und Flexibilität, die sich aus der Verwendung einfacher, robuster und mobiler Geräte ergeben. Infolgedessen entwickeln sich viele Hydraulikbetriebe in abgelegenen Bergbaugebieten, in denen die Infrastrukturanforderungen keine Einschränkung darstellen.

Im Gegensatz zu anderen Arten des Tagebaus verlassen sich hydraulische Techniken auf Wasser als Medium sowohl für den Abbau als auch für die Beförderung des abgebauten Materials („Sluicing“). Hochdruckwassersprays werden von Monitoren oder Wasserkanonen zu einer Seifenbank oder Minerallagerstätte geliefert. Sie zerkleinern Kies und Lockermaterial, das in Sammel- und Aufbereitungsanlagen geschwemmt wird. Der Wasserdruck kann von einem normalen Schwerkraftfluss für sehr lockere feine Materialien bis zu Tausenden von Kilogramm pro Quadratzentimeter für nicht konsolidierte Ablagerungen variieren. Planierraupen und Grader oder andere mobile Aushubgeräte werden manchmal eingesetzt, um den Abbau von stärker verdichteten Materialien zu erleichtern. Historisch und in modernen Kleinbetrieben wird das Sammeln der Aufschlämmung oder des Abflusses mit kleinvolumigen Schleusenkästen und Fängen bewältigt. Betriebe im kommerziellen Maßstab sind auf Pumpen, Eindämmungs- und Absetzbecken sowie Trennanlagen angewiesen, die sehr große Schlammmengen pro Stunde verarbeiten können. Abhängig von der Größe der abzubauenden Lagerstätte kann der Betrieb der Wassermonitore manuell, ferngesteuert oder computergesteuert erfolgen.

Wenn hydraulischer Bergbau unter Wasser stattfindet, wird dies als Baggern bezeichnet. Bei diesem Verfahren extrahiert eine schwimmende Verarbeitungsstation lose Ablagerungen wie Ton, Schlick, Sand, Kies und alle damit verbundenen Mineralien unter Verwendung einer Eimerleine, Schleppleine und/oder untergetauchter Wasserstrahlen. Das abgebaute Material wird hydraulisch oder mechanisch zu einer Waschstation transportiert, die Teil der Baggeranlage sein kann oder mit nachfolgenden Verarbeitungsschritten physisch getrennt sein kann, um die Verarbeitung zu trennen und abzuschließen. Während das Ausbaggern zum Gewinnen von kommerziellen Mineralien und Zuschlagsteinen verwendet wird, ist es am besten als eine Technik bekannt, die zum Reinigen und Vertiefen von Wasserkanälen und Überschwemmungsgebieten verwendet wird.

Gesundheit und Sicherheit

Physikalische Gefahren im hydraulischen Bergbau unterscheiden sich von denen im Tagebau. Aufgrund des minimalen Einsatzes von Bohr-, Spreng-, Transport- und Abbauaktivitäten sind Sicherheitsrisiken meistens mit Hochdruckwassersystemen, manueller Bewegung mobiler Geräte, Näheproblemen im Zusammenhang mit Stromversorgung und Wasser, Näheproblemen im Zusammenhang mit dem Einsturz des Abbau- und Instandhaltungstätigkeiten. Zu den Gesundheitsgefahren gehören in erster Linie Lärm und Stäube sowie ergonomische Gefahren im Zusammenhang mit der Handhabung von Geräten. Die Staubbelastung ist aufgrund der Verwendung von Wasser als Abbaumedium im Allgemeinen weniger problematisch als im traditionellen Tagebau. Wartungstätigkeiten wie unkontrolliertes Schweißen können ebenfalls zur Exposition der Arbeitnehmer beitragen.

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