Развој рудника

Планирање и распоред јама

Општи економски циљ у површинском рударству је уклањање најмање количине материјала уз остваривање највећег поврата улагања прерадом минералног производа који се највише продаје. Што је виши степен минералног лежишта, то је већа вредност. Да би се минимизирала капитална улагања уз приступ најцењенијем материјалу унутар минералног лежишта, развијен је план рудника који прецизно описује начин на који ће се рудно тело вадити и прерађивати. Како многа лежишта руде нису једнообразног облика, плану рудника претходи опсежна истражна бушења како би се профилисала геологија и положај рудног тела. Величина лежишта минерала диктира величину и распоред рудника. Распоред површинског копа диктира минералогија и геологија подручја. Облик већине отворених рудника приближан је конусу, али увек одражава облик налазишта минерала који се развија. Површински рудници су изграђени од низа концентричних избочина или клупа које су подељене приступним и транспортним путевима рудницима који се налазе под углом од обода јаме до дна у спиралној или цик-цак оријентацији. Без обзира на величину, план рудника укључује одредбе за развој јама, инфраструктуру, (нпр. складиштење, канцеларије и одржавање) транспорт, опрему, односе и стопе ископавања. Стопе и коефицијенти ископавања утичу на животни век рудника који је дефинисан исцрпљивањем рудног тела или остварењем економског ограничења.

Савремени отворени рудници варирају по обиму од малих приватних предузећа која обрађују неколико стотина тона руде дневно до проширених индустријских комплекса којима управљају владе и мултинационалне корпорације које ископавају више од милион тона материјала дневно. Највеће операције могу укључити много квадратних километара површине.

Скидање откривке

Јаловина је отпадна стена која се састоји од консолидованог и неконсолидованог материјала који се мора уклонити да би се открило рудно тело испод. Пожељно је уклонити што мање откривке како би се приступило интересној руди, али се већа количина отпадне стене откопава када је лежиште минерала дубоко. Већина техника уклањања је циклична са прекидима у фазама вађења (бушење, минирање и утовар) и уклањања (одвоз). Ово се посебно односи на откривке тврдих стена које се прво морају избушити и минирати. Изузетак од овог цикличног ефекта су багери који се користе у хидрауличном површинском рударству и неке врсте откопавања растреситог материјала помоћу роторних багера. Фракција отпадног камена према ископаној руди је дефинисана као однос уклањања. Односи уклањања од 2:1 до 4:1 нису неуобичајени у великим рударским операцијама. Односи изнад 6:1 имају тенденцију да буду мање економски исплативи, у зависности од робе. Када се уклони, јаловина се може користити за изградњу путева и јаловине или може имати нерударску комерцијалну вредност као испуна.

Избор рударске опреме

Избор рударске опреме је у функцији плана рудника. Неки од фактора који се узимају у обзир при одабиру рудничке опреме укључују топографију јаме и околног подручја, количину руде која ће се ископати, брзину и раздаљину на којој се руда мора транспортовати за прераду и процењени животни век рудника, између осталог. Уопштено говорећи, већина савремених операција површинског копа се ослања на мобилне бушаће машине, хидрауличне лопате, предње утовариваче, стругаче и камионе за извлачење руде и покретање прераде руде. Што је већа операција рудника, већи је капацитет опреме потребан за одржавање плана рудника.

Опрема је генерално највећа доступна да би се упоредила са економијом обима површинских копова, узимајући у обзир усклађивање капацитета опреме. На пример, мали предњи утоваривач може да попуни велики камион за транспорт, али утакмица није ефикасна. Слично томе, велика лопата може утоварити мање камионе, али захтева од камиона да смање време циклуса и не оптимизује коришћење лопате јер једна кашика лопате може садржати довољно руде за више од једног камиона. Безбедност може бити угрожена покушајем да се утовари само половина кашике или ако је камион преоптерећен. Такође, обим одабране опреме мора одговарати расположивим објектима за одржавање. Велика опрема се често одржава тамо где има квара због логистичких потешкоћа повезаних са транспортом до успостављених објеката за одржавање. Када је могуће, објекти за одржавање рудника су пројектовани тако да прилагоде обим и количину рударске опреме. Стога, како се нова већа опрема уводи у план рудника, пратећа инфраструктура, укључујући величину и квалитет транспортних путева, алата и објеката за одржавање, такође се мора позабавити.

Конвенционалне методе површинског рударења

Отворени копови и експлоатација су две главне категорије површинског копања које чине више од 90% светске производње површинских копа. Примарне разлике између ових метода рударења су локација рудног тела и начин механичког вађења. За откопавање камења, процес је у суштини континуиран са корацима вађења и извлачења који се одвијају у низу. Откопавање чврстих стена захтева дисконтинуални процес бушења и минирања пре фаза утовара и извлачења. Стрип мининг (или отвореним експлоатацијом) технике се односе на вађење рудних тела која су близу површине и релативно равна или табеларног карактера и минералних слојева. Користи различите врсте опреме укључујући лопате, камионе, вучне уже, багере и стругаче. Већина рудника обрађује наслаге које нису тврде стене. Угаљ је најчешћа роба која се вади из површинских слојева. У супротности, отворено рударство користи се за уклањање руде тврдих стена која је распрострањена и/или лоцирана у дубоким слојевима и обично је ограничена на вађење лопатама и камионском опремом. Многи метали се копају отвореном техником: злато, сребро и бакар, да споменемо само неке.

Каменолом је термин који се користи за описивање специјализоване технике отвореног копа у којој се чврста стена високог степена консолидације и густине екстрахује из локализованих лежишта. Материјали из каменолома се или дробе и ломе за производњу агрегата или камена за градњу, као што су доломит и кречњак, или се комбинују са другим хемикалијама за производњу цемента и креча. Грађевински материјал се производи из каменолома који се налазе у непосредној близини места употребе материјала како би се смањили трошкови транспорта. Димензионални камен као што су камени каменчићи, гранит, кречњак, мермер, пешчар и шкриљац представљају другу класу материјала из каменолома. Каменоломи димензија камена се налазе у областима које имају жељене карактеристике минерала које могу, али не морају бити географски удаљене и захтевају транспорт до тржишта корисника.

Многа рудна тела су превише дифузна и неправилна, или сувише мала или дубока да би се вадила тракастим или отвореним методама и морају се вадити хируршкијим приступом подземног рударства. Да би се утврдило када је отворено ископавање применљиво, мора се узети у обзир низ фактора, укључујући терен и надморску висину локације и региона, његову удаљеност, климу, инфраструктуру као што су путеви, снабдевање струјом и водом, регулаторне и еколошке захтеве, нагиб стабилност, одлагање откривке и транспорт производа, између осталог.

Терен и надморска висина: Топографија и надморска висина такође играју важну улогу у дефинисању изводљивости и обима рударског пројекта. Генерално, што је већа надморска висина и грубљи терен, то ће вероватно бити тежи развој и производња рудника. Виши ниво минерала на неприступачним планинским локацијама може се ископавати мање ефикасно од нижег квалитета руде на равној локацији. Рудници који се налазе на нижим надморским висинама генерално имају мање проблема са временским приликама за истраживање, развој и производњу рудника. Као такви, топографија и локација утичу на метод рударења, као и на економску изводљивост.

Одлука о развоју рудника долази након што су истраживање окарактерисало лежиште руде и студије изводљивости дефинисале опције за вађење и прераду минерала. Информације које су неопходне за успостављање плана развоја могу укључивати облик, величину и квалитет минерала у рудном телу, укупну запремину или тонажу материјала укључујући откривке и друге факторе, као што су хидрологија и приступ извору процесне воде, доступност и извор енергије, локације за складиштење отпадног камена, транспортни захтеви и инфраструктурне карактеристике, укључујући локацију популационих центара за подршку радној снази или потребу за развојем града.

Захтјеви за транспорт могу укључивати путеве, аутопутеве, цевоводе, аеродроме, жељезнице, водене путеве и луке. За површинске копове генерално су потребне велике земљишне површине које можда немају постојећу инфраструктуру. У таквим случајевима прво се морају успоставити путеви, комуналије и животни аранжмани. Јама би се развијала у вези са другим елементима прераде као што су складишта отпадног камена, дробилице, концентратори, топионице и рафинерије, у зависности од степена потребне интеграције. Због велике количине капитала неопходног за финансирање ових операција, развој се може одвијати у фазама како би се искористила предност најранијег могућег минерала који се може продати или изнајмити како би се финансирао остатак развоја.

Производња и опрема

Бушење и минирање

Механичко бушење и минирање су први кораци у вађењу руде из већине развијених површинских копова и најчешћи су метод који се користи за уклањање откривке тврдих стена. Иако постоји много механичких уређаја који могу да олабаве тврду стену, експлозиви су пожељна метода јер ниједан механички уређај тренутно не може да се мери са способношћу ломљења енергије садржане у експлозивним набојима. Често коришћени експлозив тврдог камена је амонијум нитрат. Опрема за бушење се бира на основу природе руде и брзине и дубине рупа неопходних за ломљење одређене тонаже руде дневно. На пример, у експлоатацији руде дужине 15 м, 60 или више рупа ће генерално бити избушено 15 м позади од садашње површине блата у зависности од дужине клупе за копање. Ово се мора десити са довољно времена да се омогући припрема локације за накнадне активности утовара и транспорта.

Утовар

Површинско рударство се сада обично изводи помоћу стоних лопата, предњих утоваривача или хидрауличних лопата. У површинском рударству опрема за утовар је усклађена са шлеперима који се могу утоварити у три до пет циклуса или пролаза лопате; међутим, различити фактори одређују преференцију опреме за утовар. Са оштрим камењем и/или тешким копањем и/или влажном климом, пожељније су лопате са гусјеницама. Супротно томе, утоваривачи са гуменим гумама имају много ниже капиталне трошкове и пожељнији су за утовар материјала мале запремине и лаких за копање. Поред тога, утоваривачи су веома мобилни и погодни за сценарије рударења који захтевају брзо кретање из једног подручја у друго или за потребе мешања руде. Утоваривачи се такође често користе за утовар, извлачење и истовар материјала у дробилице са гомила за мешање које су депоноване у близини дробилица камионима.

Хидрауличне и кабловске лопате имају сличне предности и ограничења. Хидрауличне лопате нису пожељне за копање тврдог камена, а кабловске лопате су углавном доступне у већим величинама. Због тога су велике лопате за каблове са носивошћу од око 50 кубних метара и више пожељна опрема у рудницима где производња прелази 200,000 тона дневно. Хидрауличне лопате су свестраније на чеоној површини рудника и омогућавају већу контролу оператера да селективно учитава било са доње или горње половине лица рудника. Ова предност је корисна тамо где се одвајање отпада од руде може постићи у зони утовара, чиме се максимизира квалитет руде која се вуче и прерађује.

Вучење

Превоз у површинским и површинским коповима најчешће се обавља шлеперима. Улога тегљача у многим површинским рудницима је ограничена на вожњу између зоне утовара и тачке трансфера, као што је станица за дробљење у јами или систем за транспорт. Тегљачи су фаворизовани на основу њихове флексибилности у раду у односу на железницу, која је била пожељан начин транспорта до 1960-их. Међутим, трошкови транспорта материјала у површинским металним и неметалним јамама су генерално већи од 50% укупних оперативних трошкова рудника. Дробљење у јами и транспорт кроз системе транспортних трака били су примарни фактор у смањењу трошкова транспорта. Технички развој камиона као што су дизел мотори и електрични погони довео је до возила много већег капацитета. Неколико произвођача тренутно производи камионе носивости 240 тона, а очекује се да ће у блиској будућности камиони носивости већи од 310 тона. Поред тога, коришћење компјутеризованих диспечерских система и глобалне технологије сателитског позиционирања омогућавају праћење и планирање возила уз побољшану ефикасност и продуктивност.

Системи за вучне путеве могу користити једносмерни или двосмерни саобраћај. Саобраћај може бити у левој или десној конфигурацији траке. Саобраћај у левој траци се често даје предност да би се побољшала видљивост положаја гума оператера на веома великим камионима. Безбедност је такође побољшана у левом саобраћају тако што се смањује могућност судара са стране возача на средини пута. Нагиби путева су обично ограничени на између 8 и 15% за дуготрајна вучна кретања и оптимално су око 7 до 8%. Безбедност и дренажа воде захтевају дуге нагибе који укључују најмање 45 м деонице са максималним нагибом од 2% за сваких 460 м јаког нагиба. Путне берме (уздигнуте границе земље) које се налазе између путева и суседних ископа су стандардне безбедносне карактеристике у површинским рудницима. Такође се могу поставити на средину пута како би одвојили супротни саобраћај. Тамо где постоје путеви за повлачење уназад, траке за бекство са повећањем висине могу се поставити на крају дугих стрмих нагиба. Препреке ивице пута као што су берме су стандардне и треба их поставити између свих путева и суседних ископа. Путеви високог квалитета повећавају максималну продуктивност максимизирањем безбедних брзина камиона, скраћеним застојима ради одржавања и смањеним замором возача. Одржавање путева камиона доприноси смањењу оперативних трошкова кроз смањену потрошњу горива, дужи век трајања гума и смањене трошкове поправке.

Железнички транспорт, под најбољим условима, супериорнији је од других метода транспорта за транспорт руде на велике удаљености ван рудника. Међутим, као практична ствар, шински транспорт више није у широкој употреби у експлоатацији рудника откако су се појавили електрични и дизел камиони. Железнички транспорт је замењен да би се искористила већа свестраност и флексибилност вучних камиона и система транспортера у јами. Железнице захтевају веома благе нагибе од 0.5 до највише 3% за успоне. Капиталне инвестиције за железничке машине и колосека су веома високе и захтевају дуг животни век рудника и велике производне резултате да би се оправдао повраћај инвестиције.

Руковање рудом (превоз)

Дробљење и транспорт у јами је методологија која је постала популарна од када је први пут примењена средином 1950-их. Смештање полумобилне дробилице у јаму рудника са накнадним транспортом из јаме транспортером је резултирало значајним предностима у производњи и уштедама у односу на традиционални транспорт возила. Висока цена изградње и одржавања транспортних путева је смањена, а трошкови рада повезани са радом камиона и одржавањем камиона и горивом су минимизирани.

Сврха система дробилице у јами је првенствено да омогући транспорт руде транспортером. Системи дробилица у јами могу се кретати од сталних објеката до потпуно мобилних јединица. Међутим, чешће се дробилице конструишу у модуларном облику како би се омогућила нека преносивост унутар рудника. Дробилице би се могле премештати сваке једне до десет година; можда ће бити потребни сати, дани или месеци да се заврши селидба у зависности од величине и сложености јединице и удаљености пресељења.

Предности транспортера у односу на вучне камионе укључују тренутно покретање, аутоматски и континуирани рад и висок степен поузданости са доступношћу од 90 до 95%. Они углавном нису оштећени лошим временом. Транспортери такође имају много мање радне снаге у односу на вучне камионе; за рад и одржавање возног парка камиона може бити потребно десет пута више чланова посаде него за транспортни систем еквивалентног капацитета. Такође, транспортери могу да раде до 30% док су максималне оцене за камионе углавном 10%. Коришћење стрмијих нагиба смањује потребу за уклањањем јаловине ниског квалитета и може смањити потребу за успостављањем скупих путева за транспорт. Системи транспортера су такође интегрисани у лопате са кашиком у многим површинским операцијама са угљем, што елиминише потребу за камионима за транспорт.

Методе рударења раствора

Ископавање раствора, најчешће од два типа воденог рударства, користи се за екстракцију растворљиве руде где су конвенционалне методе рударења мање ефикасне и/или мање економичне. Такође позната као лужење или површинско лужење, ова техника може бити примарни метод рударења, као код испирања злата и сребра, или може допунити конвенционалне пирометалуршке кораке топљења и рафинације, као у случају испирања нискоквалитетних руда бакарног оксида .

Еколошки аспекти површинског рударства

Значајни еколошки утицаји површинских копова привлаче пажњу где год да се рудници налазе. Измена терена, уништавање биљног света и штетни утицаји на аутохтоне животиње су неизбежне последице површинског копања. Контаминација површинских и подземних вода често представља проблеме, посебно са употребом ликсивијаната у експлоатацији раствора и отицањем из хидрауличког рударства.

Захваљујући повећаној пажњи еколога широм света и коришћењу авиона и фотографисања из ваздуха, рударска предузећа више нису слободна да „копају и трче“ када је вађење жељене руде завршено. Закони и прописи су донети у већини развијених земаља и, кроз активности међународних организација, подстичу се тамо где још не постоје. Они успостављају програм управљања животном средином као саставни елемент сваког рударског пројекта и прописују такве захтеве као што су прелиминарне процене утицаја на животну средину; програми прогресивне рехабилитације, укључујући рестаурацију контура земљишта, пошумљавање, поновно засађивање аутохтоне фауне, порибљавање аутохтоног дивљег света и тако даље; као и истовремене и дугорочне ревизије усклађености (УНЕП 1991, УН 1992, Агенција за заштиту животне средине (Аустралија) 1996, ИЦМЕ 1996). Неопходно је да то буде више од изјава у документацији која је потребна за неопходне владине дозволе. Основни принципи морају бити прихваћени и практиковани од стране менаџера на терену и саопштени радницима на свим нивоима.

Без обзира на неопходност или економску предност, све методе површинског раствора деле две заједничке карактеристике: (1) руда се ископава на уобичајен начин, а затим складишти; и, (2) водени раствор се наноси на врх руде која реагује хемијски са металом од интереса из којег се добијени раствор соли метала каналише кроз гомилу залиха ради сакупљања и обраде. Примена експлоатације површинских раствора зависи од запремине, металургије минерала од интереса и сродне стене домаћина, и расположиве површине и дренаже за развој довољно великих депонија лужења да би операција била економски исплатива.

Развој лужних депонија у површинском копу у коме је ископавање раствора примарни производни метод је исти као и сви радови на отвореном, с тим што је руда намењена искључиво за депонију, а не за млин. У рудницима са методом млевења и раствором, руда се дели на млевене и лужене делове. На пример, већина руде бакар сулфида се меље и пречишћава до тржишног бакра топљењем и рафинацијом. Руда оксида бакра, која генерално није подложна пирометалуршкој преради, усмерава се у операције лужења. Када се одлагалиште развије, раствор извлачи растворљиви метал из околне стене предвидљивом брзином која се контролише пројектованим параметрима депоније, природом и запремином примењеног раствора и концентрацијом и минералогијом метала у одлагалишту. руде. Раствор који се користи за екстракцију растворљивог метала се назива а ликивиант. Најчешћи ликсивијанси који се користе у овом рударском сектору су разблажени раствори алкалног натријум цијанида за злато, киселе сумпорне киселине за бакар, воденог раствора сумпор-диоксида за манган и сумпорне киселине-гвожђе сулфата за руде уранијума; међутим, већина луженог уранијума и растворљивих соли се прикупљају помоћу ин-ситу рударство у коме се ликсивијант убризгава директно у рудно тело без претходне механичке екстракције. Ова последња техника омогућава прераду руда ниског квалитета без вађења руде из минералног лежишта.

Здравствени и безбедносни аспекти

Опасности по здравље и безбедност на раду повезане са механичким вађењем руде у ископавању раствора су у суштини сличне онима код конвенционалних операција површинских копова. Изузетак од ове генерализације је потреба да се руда без лужења подвргне примарном дробљењу у површинском копу пре него што се транспортује у млин за конвенционалну прераду, док се руда углавном транспортује камионима директно од места вађења до депоније лужења у рударење раствора. Радници у рударству би стога били мање изложени примарним опасностима од гњечења као што су прашина, бука и физичке опасности.

Водећи узроци повреда у околини површинских копова укључују руковање материјалима, клизање и падове, машинерију, употребу ручног алата, транспорт енергије и контакт са електричним извором. Међутим, јединствено за рударење раствора је потенцијална изложеност хемијским ликсивијантима током транспорта, активности на пољу испирања и хемијске и електролитичке обраде. До излагања киселој магли може доћи у резервоарима за металне цистерне. Опасности од јонизујућег зрачења, које се пропорционално повећавају од екстракције до концентрације, морају се решити у рударству уранијума.

Хидрауличне методе рударења

У хидрауличном рударству, или „хидраулику“, водени спреј под високим притиском се користи за ископавање слабо консолидованог или неконсолидованог материјала у муљ за обраду. Хидрауличке методе се примењују првенствено на лежишта метала и камена агрегата, иако су овом методом погодне и јаловине угља, пешчара и млинова метала. Најчешћа и најпознатија апликација је плацер мининг у којој се концентрације метала као што су злато, титанијум, сребро, калај и волфрам испирају из алувијалног наслага (плацера). Снабдевање водом и притисак, градијент нагиба тла за отицање, удаљеност од лица рудника до постројења за прераду, степен консолидације материјала који се може ископавати и доступност подручја за одлагање отпада су примарни фактори у развоју хидрауличких рударских операција. Као и код других површинских копа, примена је специфична за локацију. Инхерентне предности овог метода рударења укључују релативно ниске оперативне трошкове и флексибилност која је резултат употребе једноставне, робусне и мобилне опреме. Као резултат тога, многе хидрауличне операције се развијају у удаљеним рударским областима где инфраструктурни захтеви нису ограничење.

За разлику од других типова површинског копања, хидрауличне технике се ослањају на воду као медијум за експлоатацију и транспорт ископаног материјала („претварање“). Распршивачи воде под високим притиском се испоручују мониторима или воденим топовима до лежишта или лежишта минерала. Они дезинтегришу шљунак и неконсолидовани материјал који се испире у сабирне и прерадне објекте. Притисци воде могу варирати од нормалног гравитационог тока за веома растресите фине материјале до хиљада килограма по квадратном центиметру за неконсолидоване наслаге. Булдожери и грејдери или друга мобилна опрема за ископавање се понекад користе да би се олакшало ископавање компактнијих материјала. Историјски гледано, иу савременим малим операцијама, сакупљање течности или отицања се управља помоћу отвора и хватача мале запремине. Операције комерцијалног обима се ослањају на пумпе, базене за задржавање и таложење и опрему за сепарацију која може да обради веома велике количине муљног раствора на сат. У зависности од величине лежишта које се копа, рад монитора за воду може бити ручни, даљински или компјутерски контролисани.

Када се хидраулично рударење одвија под водом, то се назива багеровање. У овој методи, плутајућа станица за прераду извлачи лабаве наслаге као што су глина, муљ, песак, шљунак и сви повезани минерали коришћењем канапа, вучне линије и/или потопљених водених млазница. Ископани материјал се транспортује хидраулички или механички до станице за прање која може бити део опреме за јаружање или физички одвојена са наредним корацима обраде да би се одвојила и завршила прерада. Док се багеровање користи за вађење комерцијалних минерала и агрегатног камена, оно је најпознатије као техника која се користи за чишћење и продубљивање водених канала и поплавних равница.

Здравље и безбедност

Физичке опасности у хидрауличком рударству разликују се од оних у методама површинског рударења. Због минималне примене активности бушења, експлозива, транспорта и редукције, безбедносни ризици се најчешће повезују са системима воде под високим притиском, ручним кретањем мобилне опреме, проблемима близине који укључују напајање и воду, проблемима близине повезаним са урушавањем мина и активности одржавања. Опасности по здравље првенствено укључују излагање буци и прашини и ергономске опасности везане за руковање опремом. Изложеност прашини је генерално мањи проблем него у традиционалном површинском рударству због употребе воде као медијума за рударење. Активности одржавања као што је неконтролисано заваривање такође могу допринети изложености радника.

Назад