Těžba není jen kopání díry. Je to proces získávání nerostů z povrchu Země, včetně moří. Ale tady je ten háček. Minerál je anorganická látka se specifickým chemickým vzorcem a charakteristickými fyzikálními vlastnostmi. Výjimkou je uhlí: je to organická látka, která je často zahrnuta do této skupiny. Pak je tu ruda. Ruda je rudný nerost nebo soubor takových nerostů a hlušiny (hornina, která nemá žádnou ekonomickou hodnotu), kterou lze se ziskem těžit.
Ložiska nerostů se týká přirozené akumulace užitečného minerálu. Ložisko rudy znamená ložisko nerostů dostatečné velikosti a koncentrace, aby bylo možné je rozvíjet. Vidíte ten rozdíl? Všechno to závisí na penězích.
Proč cenovky určují geologickou realitu
Při hodnocení ložisek nerostných surovin je zásadní zvážit ziskovost. Celkové množství nerostu v daném ložisku se nazývá základna nerostných zásob. Pouze množství, které lze ziskově vytěžit, se nazývá zásoby rudy. S rostoucí prodejní cenou nerostu nebo klesajícími náklady na těžbu se zvyšuje podíl nerostných zásob klasifikovaných jako ruda.
Je zřejmé, že opak je také pravdou. Důl může přestat těžit, protože minerál je vyčerpán. Nebo proto, že ceny klesly nebo náklady vzrostly natolik, že to, co bylo kdysi rudou, je nyní jen nerost. Toto je měnící se definice. Země se nemění. Čísla se mění.
Hluboké těžařské kořeny
Archeologické nálezy naznačují, že těžba byla prováděna již v pravěku. První použitý minerál byl pazourek. Jeho lasturový lom umožnil jeho rozštěpení na ostré úlomky. Užitečné jako škrabky, nože a hroty šípů. Během období neolitu (asi 8000–2000 př. n. l.) byly do ložisek měkké křídy ve Francii a Velké Británii vyhloubeny šachty hluboké až 100 metrů (330 stop). Potřebovali křemenné oblázky. Jako pigmenty sloužil červený okr a měděný minerál malachit.
Nejstarší známý podzemní důl na světě byl vykopán před více než 40 000 lety. Nachází se na hřebeni Bomvu v pohoří Ngwenya ve Svazijsku. Okr se tam těžil pro pohřební obřady a malování na tělo. Zlato bylo jedním z prvních použitých kovů. Byl těžen z říčních koryt tvořených pískem a štěrkem, kde se díky své chemické stabilitě vyskytoval jako čistý kov. Měď, chemicky méně stabilní, se vyskytuje v nativní formě a byla pravděpodobně druhým objeveným kovem. Stříbro bylo také nalezeno v čisté formě. Svého času byla oceněna výše než zlato.
Starověký tavící a monumentální kámen
Historici říkají, že Egypťané těžili měď na Sinajském poloostrově již 3000 let před naším letopočtem. E. Některé příklady bronzu (slitina mědi a cínu) pocházejí z doby kolem roku 3700 před naším letopočtem. E. Železo pochází z doby kolem roku 2800 před naším letopočtem. E. Egyptské záznamy o tavení železné rudy pocházejí z roku 1300 před naším letopočtem. E. Olovo, nalezené ve starověkých ruinách Tróje, se vyrábělo již v roce 2500 před naším letopočtem. E.
Některé z nejstarších důkazů o stavbě z lomového kamene byla stavba (2600 př. n. l.) velkých pyramid v Egyptě. Cheopsova pyramida, největší, měří 236 metrů (775 stop) po stranách své základny. Obsahuje přibližně 2,3 milionu bloků dvou typů vápence a červené žuly. Předpokládá se, že vápenec byl těžen z lomu na protějším břehu Nilu. Bloky o hmotnosti až 15 000 kg (33 000 lb) byly přepravovány na velké vzdálenosti. Vstali jsme na místo. Demonstrují přesné řezání, které vedlo k těsně přiléhajícímu zdivu.
Od zapálení kamene k pneumatické energii
Jednou z nejobsáhlejších raných prací o metodách těžby v Evropě je práce německého vědce George Agricoly De re metallica (1556). Popisuje podrobné metody ražby dolů a tunelů. Měkká ruda a skála se pracně těžily krumpáčem. Tvrdší ruda vyžadovala krumpáč a kladivo, klíny nebo teplo.
Spálení skály zahrnovalo naskládání hromady polen poblíž stěny skály a jejich spálení. Teplo zeslabilo nebo rozštěpilo horninu v důsledku tepelné roztažnosti. V případě potřeby byly použity primitivní systémy ventilace a čerpání vody. Prolézání doly a šikmých děl bylo prováděno pomocí bran. Přeprava byla prováděna na „vozících“ a kolečkách. V tunelech byly použity dřevěné nosné systémy.
Velký pokrok v těžbě nastal, když se tajemství černého prachu dostalo na Západ. Pravděpodobně z Číny na konci středověku. V polovině 19. století jej jako výbušninu nahradil dynamit. Od roku 1956 jsou široce používány jak nitroamonné výbušniny, tak suspenzní výbušniny (směsi vody, paliva a oxidačních činidel). Ocelový klínový vrták a kladivo byly nejprve použity k vrtání otvorů pro instalaci výbušnin. Zkušenosti ukázaly, že správné umístění děr a pořadí odstřelů jsou důležité pro dosažení maximální destrukce horniny v dolech.
Vynález mechanických vrtaček poháněných stlačeným vzduchem (pneumatických kladiv) výrazně zvýšil schopnost těžit tvrdé horniny. To několikrát snížilo náklady a čas na výkop. Uvádí se, že Angličan Richard Trevithick vynalezl rotační parní vrtačku v roce 1813. Mechanické pístové vrtačky, které používají bity připevněné k vrtacím tyčím a pohybují se nahoru a dolů jako píst ve válci, se objevily v roce 1843. V Německu v roce 1853 byla vynalezena vrtačka podobná moderním pneumatickým vrtačkám. Pístové vrtačky byly nahrazeny sbíječkami poháněnými stlačeným vzduchem. Jejich výkon se zlepšil díky lepšímu designu a dostupnosti kvalitní oceli.
Rozvoj vrtání doprovázelo zdokonalování metod zatěžování. Od ručního nakládání lopatami až po různé typy mechanických nakladačů. Doprava se také vyvinula z přepravy lidmi a zvířaty. K důlním vozům, jejichž tahače byly elektrické lokomotivy a dopravníky. A pak do velkých aut s gumovými pneumatikami. K podobnému vývoji došlo v povrchové těžbě. Dramatickým zvýšením výroby a snížením nákladů na kovové i nekovové výrobky. Velká kolesová rýpadla používaná při povrchové těžbě uhlí se používají i v jiných typech lomů.
Jak horníci vyřešili problém s vodou a osvětlením
Voda bývala úhlavním nepřítelem horníků. Zatopila doly, poškodila zařízení a téměř znemožnila hlubinnou těžbu. V 18. století pak James Watt představil parní stroj. Najednou dokázala parní čerpadla čerpat vodu z hlubinných dolů. Problém nezmizel, ale stal se zvládnutelným.
Osvětlení šlo podobnou cestou. Raní horníci se spoléhali na svíčky nebo olejové lampy spalující velrybí olej, uhelný olej nebo petrolej. Světlo bylo slabé. Bylo to nebezpečné. V 90. letech 19. století se stal jasnějším, ale také výbušnějším. Plyn acetylen, vyrobený kapáním vody na karbid vápníku, spálený v kovovém reflektoru. Plamen byl zapálen pazourkem. Světla na práci bylo dost, ale hořlavý plyn v dole? Tohle je recept na katastrofu.
Skutečný zlom nastal ve 30. letech 20. století s příchodem bateriových hornických lamp. Žádný otevřený oheň. Žádné acetylenové lahve. Jen světlo. Od té doby inženýři zlepšili životnost baterie, hmotnost a intenzitu světla. Horníci nyní vidí jasně, aniž by na hlavě měli potenciální výbuch.
Je snadné romantizovat těžbu. Vzpomeňte si na osamělého zlatokopa s krumpáčem. Tento obrázek je mrtvý. Moderní těžba je o strojích poskytujících hrubou sílu a vyškolených specialistech, kteří mají na starosti strategii. Těžíme zlato z hloubky 4000 metrů. To je více než 13 000 stop. Otevřené jámy se hloubí do hloubky více než 700 metrů. Váha je průmyslová, ne řemeslná.
Jak najít minerály pomocí moderních průzkumných technik
Nalezení ložiska nerostů se nazývá průzkum. Když najdete potenciální místo, které se nazývá vyhlídka, provedete jeho studii. Potřebujete znát velikost, tvar, orientaci a kvalitu minerálů. Musíte vědět, kde jsou cenné rudy vzhledem k povrchu.
Po zemi chodili tradiční skauti. Studovali výchozy, půdu a sedimenty. Přímé pozorování stále funguje. Moderní zpravodajští důstojníci však používají nástroje k zúžení svého vyhledávacího okruhu. Hledají anomálie. Anomálie je rozdíl mezi tím, co vidíte, a tím, co očekáváte, že uvidíte.
Letecké snímky a satelitní snímky pomáhají rychle skenovat velké oblasti. Změny v geologické struktuře, typu horniny, půdy nebo vegetace mohou naznačovat níže uvedenou mineralizaci. Geofyzikální průzkum jde hlouběji. Využívá gravimetrické, magnetické, elektrické, seismické a radiometrické metody. Tyto přístroje měří vlastnosti hornin, jako je hustota, magnetická susceptibilita, elektrická vodivost a radioaktivní rozpad.
Geochemický průzkum hledá chemické stopy. Vědci odebírají vzorky půdy, jezerních sedimentů, vody, ledovcových sedimentů, hornin, vegetace, živočišné tkáně, mikroorganismů, plynů a vzduchu. Testují je na mikroživiny. Neobvyklé koncentrace ukazují na usazeninu.
Metody průzkumu: příkopy, štoly a vzorkování jádra
Po identifikaci slibných oblastí začíná terénní průzkum. Způsob závisí na typu a hloubce ložiska. Pokud se ložisko dostane na povrch, hloubí se mělké příkopy pomocí buldozerů nebo bagrů. Rýhování poskytuje přesná data o vrstvách blízkých povrchu a velkých objemech vzorků. Jsou však omezeny hloubkou, do které může zařízení pracovat.
Někdy jsou položeny speciální štoly. Je to drahé a pomalé. Štoly se primárně používají k vytváření vrtných míst. Odtud lze zkoumat velký objem horniny a sestavit 3D model rudného tělesa. Užitečné jsou i staré doly a štoly. Poskytují snadný přístup pro vzorkování existujících zásob nebo prozkoumávání rozšíření.
Nejběžnější metodou je vrtání studní. Diamantový vrtací nástroj vyřízne úzkou štěrbinu ve skále. Vytahuje ze středu válcové jádro. Toto je základní vzorkování. Studny mohou být dlouhé stovky nebo tisíce metrů. Standardní průměr je asi 50 milimetrů.
Jádra jsou umístěna ve speciálních boxech v pořadí, v jakém byla extrahována. Geologové vedou záznamy o každém jádru. Popisují typy hornin, minerály a strukturní prvky, jako jsou trhliny, zlomy a vrstvy. Hodnotí pevnost horniny. Jádro se často rozřezává podélně. Jedna polovina je odeslána do laboratoře ke stanovení obsahu užitečných složek.
Vytyčení orebody pomocí map a modelů
Studny se vrtají podle pravidelného vzoru. Jejich umístění je zakresleno do plánovaných map. Pro vizualizaci ložisek v hloubce jsou studny také vykresleny na vertikálních rovinách nazývaných řezy. Geolog studuje každý úsek. Pomocí dat z map, jádrových protokolů a znalostí geologických struktur vyplňuje mezery mezi vrty a rovinami.
Tato metoda vytváří model rudného tělesa. Funguje dobře pro středně velká až malá ložiska s jasnými hranicemi mezi rudou a odpadem. Často se těží pod zemí. Ale u velkých povrchových dolů je tento přístup méně běžný. Z velké části byl nahrazen blokovými modely. Ty jsou podrobně popsány v části o povrchové těžbě.
Cílem není jen najít plemeno. To proto, abychom pochopili jeho strukturu, kvalitu a objem, než se pohne první lopata.
Průmysl se posunul od hádání k přesnosti. Anomálie už nejsou jen vizuální kuriozity. Toto jsou datové body. A datové body přinášejí rozhodnutí o miliardách dolarů.
Mapování rudných těles
Ložiska nerostů nejsou umístěna náhodně. Mají určitý tvar. Většina z nich má tabulkový tvar, jako klín vložený mezi rovnoběžné vrstvy skály, jako krajíc chleba v bochníku. Při navigaci v takových strukturách se horníci spoléhají na dva rozměry. Dip ukazuje úhel sklonu vzhledem k horizontu. Azimut úderu označuje směr kompasu.
Je také nutné vědět, co je nad polem a co pod ním. Skála překrývající ložisko se nazývá strop (visutá stěna). Materiál pod ním je podlaha (noha). Jednoduché termíny. Bezpečnost kritická.
Obsah užitečné komponenty není statický
Ne všechna ruda je stvořena stejně. Koncentrace cenného minerálu se nazývá **stupeň. Tato hodnota se může v rámci jednoho pole značně lišit.
Tady je tvrdá pravda. Pouhá přítomnost nerostu neznamená, že jeho těžba je zisková. Existuje stupeň odlomení dolu. Pod touto hranicí má těžba materiálu za následek ztráty. Jakmile je kámen odstraněn ze země, vzniká další překážka. **Stupeň frézování. To je bod, pod kterým již není zpracování hornin rentabilní.
Pak je tu úroveň rentability. To je bod zlomu. Náklady se rovnají příjmům. Všechno nahoře je ruda. Vše dole je odpad.
Jak tedy určíte, které akcie jsou ekonomicky životaschopné? Musíte se podívat na čísla. Náklady na těžbu se velmi liší. Jsou závislé na těžebním systému, technologii a životnosti dolu. Jedná se o složitý výpočet.
Zvažte povrchovou těžbu. Začínají od povrchu. Levný. Jen. Ale jak jdete hlouběji, fyzické podmínky se mění. Nakonec může být nutný přechod na podzemní těžbu. Náklady na tunu prudce rostou. Pro ospravedlnění tohoto skoku musí mít podzemní ruda vyšší obsah užitečné složky. Pokud tomu tak není, je ruda ponechána v zemi.
Otevřená těžba dominuje
Více než dvě třetiny světové roční produkce nerostů pochází z povrchové těžby. Toto je hlavní metoda.
Existují tři hlavní typy:
– Otevřená těžba (lomy)
– Výsypky (těžba v pásech)
– Lomy
Liší se tvarem, technikou a tím, co je vytěženo z hlubin.
Povrchová těžba vytváří obrovskou produkci. Někdy odřízne vrchol kopce. Skládky jsou jiná věc. Jsou lineární. Vlečné lano neboli obří rypadlo odstraňuje dlouhé úzké pruhy zeminy. Vykopete minerál, přejdete na další pás a vysypete odpad z nového pásu do díry, kterou jste právě vytvořili. To je účinné u tenkých plochých ložisek uhlí. Proto jsou často klasifikovány jako samostatná kategorie.
Lomy jsou rozděleny do dvou směrů. Jedna je pro dekorativní kámen. Určité barvy, velikosti, tvary. Drahá práce. Další je na písek, štěrk a drť. Používá se na silnice, cement, beton. Zde uvedené techniky odrážejí vývoj open source. Proto se zaměříme na dekorativní stránku. V prémiovém segmentu.
Geometrie lomu
Povrchová těžba se buduje ve vrstvách zvaných břehy.
Jaká je jejich tloušťka? Obvykle 12-15 metrů. Přibližně 40-50 stop. Záleží na plemeni a vybavení. Těžaři pracují na několika bankách současně. Pohybují se po nich pomocí ramp. Tyto rampy jsou široké. Šířka 20-40 metrů. Spustíte rampu dolů, abyste zahájili novou úroveň. Prořízněte hluboko a poté rozšiřte. Tak vzniká nové dno lomu.
Stěny mají velký význam.
Úhel sklonu je určen silou horniny. O stabilitě se nedá vyjednávat. Zvlášť když se lom prohlubuje.
V tom spočívá napětí. Zvětšení úhlu sklonu jen o několik stupňů může ušetřit miliony dolarů na nákladech na odizolování. To může zvýšit výtěžnost rudy. To ale také vyvolává kolaps. Poruchy svahů mohou zahrnovat miliony tun materiálu. To je riziko. Doly mají pokračující programy udržitelnosti. Analyzují strukturální data, hladiny podzemní vody a vzory odstřelů. Jeden velký lom může používat pět nebo více různých úhlů sklonu.
Jak jdete hlouběji, odstraňujete další odpadní horninu. Nakonec se matematika zhroutí. Náklady na těžbu obnažené rudy převyšují její hodnotu. Výroba se zastaví.
Tato rovnováha se nazývá poměr stripování. Odpadní hornina rozdělená vytěženou rudou. Poměr rovnoměrného stírání závisí na hodnotě rudy a nákladech. Když ho dosáhnete, je práce dokončena.
Jak vypočítat zásoby rudy pro povrchovou těžbu
Odhadování rezerv je víc než jen odhad. Začíná se vrtáním průzkumných vrtů. Zakreslete jejich polohu do mapy. Vytvořte svislé řezy skrz ně. Získáte vertikální rozsah tělesa rudy. Na základě toho je určeno umístění říms.
Těžba se však provádí v horizontálních vrstvách. Proto se rezervy počítají také pomocí horizontálních řezů. Každý řez odpovídá výšce římsy. Tyto řezy jsou rozděleny do bloků podél souřadnic. Délka a šířka bloku? Typicky jeden až trojnásobek výšky římsy.
Určete obsah užitečné komponenty pro každý jednotlivý blok. Dejte je dohromady. Skončíte s blokovým modelem. Musí být větší než skutečné zásoby rudy. Proč? Protože je potřeba vykopat lom, abyste je odhalili.
Nyní do rovnice přidejte peníze. Náklady se liší. Očekávání tržeb se liší. Důležitý je obsah užitečné složky. Na umístění záleží. Vzniká tak ekonomický blokový model. Některé bloky končí uvnitř lomu. Ostatní zůstávají venku. Jak se rozhodujete, které těžit?
Metoda plovoucího kužele je standardní. Nejprve si to představte ve dvou rozměrech. Chcete-li odstranit blok rudy, musíte odstranit vše nad ním. Nakreslete obrácený trojúhelník. Strany odpovídají náklonu. Základna je na povrchu. Vrchol se dotýká bloku rudy. Ve třech rozměrech? Toto je kužel.
Porovnejte náklady na rudu nahoře s náklady na odstranění celého kužele. Pozitivní čisté jmění? Získejte to. Tuto kontrolu proveďte pro každý blok v modelu. Výsledkem bude konečný obrys jámy.
Vrtné a trhací práce v povrchových dolech
Velké doly přesunou každý den téměř milion tun materiálu. Co s těmi malými? Několik tisíc. Proces se skládá ze čtyř fází: vrtání, tryskání, nakládání, doprava.
Velké doly používají rotační vrtné soupravy. Jímky mají průměr od 150 do 450 mm. Vrtací nástroj má tři kužely se zuby z oceli nebo karbidu wolframu. Při velkém zatížení se otáčí. Ničí horninu stlačením a smykem. Vzduchové kompresory foukají odřezky z vrtáku středem vrtné kolony.
V malých lomech se používají pneumatické nebo hydraulické rázové stroje. Montují se na nákladní automobily nebo pásové plošiny. Jímky jsou menší, od 75 do 120 mm.
Rozmístění studní je důležité. Pro následné nakládání a drcení potřebujete určitý stupeň drcení. Obvod je definován dvěma pojmy: náboj a rozteč. Náboj je nejkratší vzdálenost od studny k přední ploše římsy. Rozteč je vzdálenost mezi jamkami. Náplň má typicky 25 až 35 průměrů vývrtu. Krok se obvykle rovná náboji.
Většina výbušnin je AAV (dusičnan amonný s topným olejem). Suspenze dusičnanu amonného smíchaná s topným olejem. Čerpáno z nádrží. Jedna studna o průměru 400 mm a hloubce 7,5 metru dokáže vygenerovat zhruba jednu miliardu koňských sil. To je hodně energie. Cílem je užitečné drcení. Nejen hluk. Blastery odpálí vrty v kontrolovaném pořadí, aby ovládly sílu exploze.
Nakládání a přeprava těžkých materiálů
Účel výbuchu je jednoduchý. Zničte skálu. Přesuňte to na hromadu. Usnadněte si načítání.
Elektrická nebo dieselelektrická rypadla provádějí zvedání ve velkých lomech. Používají se také hydraulická rypadla. Velikost je určena objemem naběračky nebo kbelíku. Běžné kapacity se pohybují od 15 do 50 metrů krychlových. Jeden drapák dokáže zvednout od 30 do 100 tun.
Nákladní vozy musí pasovat do rypadla. Pravidlo? Naplňte vůz čtyřmi až šesti pohyby rypadla. Bagr s lžící 15 kubíků je kombinován s nákladním automobilem o nosnosti 120–180 tun. Největší kamiony přepraví více než 350 tun. Jejich motory vyvinou výkon více než 3500 koňských sil. Průměr pneumatiky přesahuje 3 metry.
Svou roli hrají i čelní nakladače. Pomáhá jim vysoká mobilita.
Přeprava rudy z hlubinných lomů
Kariéra se prohlubuje. Nejhlubší přesahují 800 metrů. Autodoprava do takových výšek je drahá. Objevují se alternativy.
Běžné jsou dopravní pásy. Vyžadují ale drcení v lomu. Přímá výstupní ruda musí být před přepravou rozdrcena. Problémem jsou těsné rohy. Většina pásek vydrží maximálně 18 stupňů. Doprava přímo po stěnách lomu? Technici k tomu stále vyvíjejí technologii.
Co se stane po odstranění rudy ze země
Náklaďák odjíždí. Skládky vrtáků se odesílají na skládku. Cenné suroviny – ruda – jsou odesílány do zpracovatelského závodu. Někdy, pokud je kvalita dostatečně vysoká pro přímou přepravu, je krok zpracování zcela vynechán. Ale to je vzácné. Ve většině případů podniky třídí podhorní horniny na samostatné hromady. Lze je vyjmout později. Nebo to ošetřete chemikáliemi přímo na skládce. Tomu se říká louhování alkálií. Tato metoda získává kovy bez nutnosti přemisťování horniny do závodu na zpracování.
Proč těžíme kámen bez kovů
Mrakodrapy nejsou postaveny ze žuly. Obvykle. Ale my ho potřebujeme. Vypadá nádherně. Je odolný. Snadno se čistí. Žula, vápenec, pískovec, mramor, břidlice, rula, serpentinit. Toto jsou hlavní plemena. Pokud se kámen používá na nosné konstrukce, stěny, podlahy nebo prostě jen jako dekorace, jedná se o stavební kámen. Pokud je rozřezán na bloky určitých velikostí pro stavbu nebo památky, stane se z něj kamenný blok.
Dobrý kamenný blok by měl být jednotný. Jedna barva. Jedna textura. Žádné praskliny. Mělo by být leštitelné. Musí odolat dešti. Tato část se netýká těžebních pozemků. Jde o řezání kamene.
Jak vzniká lom
Lomy nejsou vždy díry v zemi. Někdy jsou to svahy. První fází je čištění. Stromy se odstraňují. Podrost je odstraněn. Poté se odstraní horní vrstva půdy. Pro následnou rekultivaci se složí. Nemůžeš to jen tak vyhodit.
Kámen se těží v terasách. V plátcích. Obvykle má tloušťku 4,5 až 6 metrů. Ale příroda se neřídí pravidly. Pokud je tam přirozený šev, lom na něj navazuje.
Bloky, které jsou vyjmuty, jsou obrovské. Někdy se jim říká lofové. Šest metrů vysoký. Šest metrů hluboko. Až 18 metrů na délku. To je 1200–2000 tun. Takovou hmotu nelze přemístit vysokozdvižným vozíkem. Tradičně tuto práci prováděly stacionární jeřáby. Dosah jeřábu určoval tvar lomu. Nyní je nahrazují mobilní čelní nakladače. Zvedají bloky o hmotnosti 30 tun. Uspořádání se mění, protože se mění technologie.
Hlavním nepřítelem je zde odpad. Pouze 15–20 % vytěženého kamene je vhodných k použití. Zbytek jsou sutiny. Plánování místa pro skládky odpadu je důležitou součástí práce.
Jak řezat kámen, aniž by se rozbil
Jak oddělit blok od hory?
Po mnoho let byla drátová pila králem. Jedná se o ocelové lanko, spirálové, silné cca 6 mm. Nese suspenzi vody a brusiva – písek, oxid hlinitý, karbid křemíku. Kabel neřeže kámen. Abrazivní řezy. Kabel to pouze dodává.
Kabel se opotřebovává. Slot se zužuje. Pokud se kabel přetrhne, zaseknete se. Začít znovu je noční můra. Proto musí být kabel dostatečně dlouhý, aby práci dokončil. Žula spotřebuje asi 27 metrů drátu na každý čtvereční metr řezu. Jeden řez o rozměrech 6×9 metrů vyžaduje 1450 metrů. Celá instalace může používat 3 až 5 kilometrů kabelu. Poháněno elektrickými nebo dieselovými motory. Vedeno kladkami. Jedno lanko může provést více řezů, pokud je úhel kladek správně nastaven.
Výhoda? Hladký řez Bez poškození okolní skály. Méně práce později. Ale jde to pomalu. A toto se nahrazuje.
Pálení a vrtání do kamene
U tvrdých hornin, jako je žula, teplo funguje. Proudové hořáky využívají topný olej a kyslík nebo vzduch. Hoří jako miniaturní raketový motor. Vysoká teplota. Vysoká rychlost. Vyřezávají kanál široký 75–150 mm a hluboký až 6 metrů. Manuální nebo automatizované. Pečou cestu skrz kámen.
Nebo můžete vrtat. Pneumatické nebo hydraulické příklepové vrtačky vytvářejí dlouhé rovnoběžné otvory. Lineární vrtání využívá těsně rozmístěné vodicí otvory. Pak větší dláto rozšíří střed. V měkčí skále jednoduše vyražte most mezi otvory.
Volba metody závisí na plemeni. Tvrdá žula může být vytesána ohněm. Měkký kámen je vrtán. Cíl je vždy stejný. Odstraňte blok. Nezlom to. Neztrať to.
Praskající kámen bez výbuchu
Výbušniny nejsou jediným způsobem, jak zničit kámen. Někdy potřebujete čisté rozdělení, ne kráter.
Pokud vyvrtáte otvory 125-250 mm od sebe, můžete mezi nimi kámen rozštípnout. Důležitá je zde přesnost. Jedna metoda využívá speciální výbušniny. Nevyhazuje kámen. Tlačí vysokotlaký plyn na stěny otvoru. Tlak se zvyšuje. Pak crack. Podél linie salvy se vytvoří trhlina. Řízený chaos.
Zaměstnanci staré školy používají klíny a rozpěrky. Jedná se o mechanickou metodu. Krutý. Efektivní.
Distanční vložky se skládají ze dvou půlkruhových ocelových desek. Jsou zaraženy do každého otvoru podél strany bloku. Mezi každou dvojici desek je pak vložen klín. Narazili do klínu perlíkem. Síla se přenáší na rozpěrky. Kámen se nechce pohnout. Tlak nemá kam jít, než skrz kámen. Objeví se dělicí čára.
Tato technika umožňuje oddělit spodní část bloku. Velké kusy také krájí na menší. Pro poslední krok jsou potřeba pouze mělké otvory. Několik centimetrů hluboko. Malý průměr.
Existují i jiné metody. Speciální cementové malty, které se při tuhnutí roztahují. Hydraulický tlak. Všichni dělají totéž: tisknou, dokud kámen nepovolí.
Výhody diamantové drátové pily
Nové technologie jsou tišší. Čistič. Přesněji řečeno.
Seznamte se s diamantovou drátovou pilou. Vypadá to jako tlustý kabel. Základem je ocelový drát 6 mm. Obalené korálky napuštěnými diamanty. Mezi korálky jsou plastové distanční vložky. Tyto rozpěrky jsou důležité. Zabraňují kameni rozmělnit ocelové lanko na prach. Drží diamanty na místě.
Voda zde může být nazývána hlavním pracovním nástrojem. Čistá voda opláchne řez. Chladí lano. Zabraňuje přehřátí a zmatnění diamantů.
Pro zahájení řezání jsou potřeba dva vyvrtané otvory. Jeden je vyvrtán svisle z horního rohu. Druhá je zespodu vodorovná. Prolínají se. Protahuje se jimi lano. Hnací mechanismus to táhne. Klíčovým faktorem je napětí.
Střih je úzký. Velmi úzké. To znamená méně odpadu. Méně kamene se mění v prach. Kámen nepraská ani netvoří praskliny z vibrací. Jakmile lano vytvoří smyčku a začne se pohybovat, obsluha nemusí ani stát poblíž. Prostě to funguje.
Motorové pily na kámen
Ano, motorové pily mohou řezat kámen. Ne strom. Kámen.
Toto nejsou nástroje pro letní chatu. Jsou masivní. Vypadají jako pily, ale jsou vybaveny řeznými prvky osazenými karbidem wolframu nebo diamanty. Pracují s měkkými plemeny. Mramor. Vápenec. Travertin. Vrstvené horniny, jako je břidlice. Některé pískovce.
Řetěz se skládá z odnímatelných článků. Drží řezné prvky. Řetěz se pohybuje podél vodícího kanálu. Stěny a dno tohoto kanálu jsou vyměnitelné. Opotřebují se. Vy je měníte. Auto se samo pohybuje. Mechanismus s ozubeným kolem a hřebenem jej pohybuje po modulárních kolejnicích.
Toto je těžké vybavení. Je hlučná. Funguje to ale s materiály, které by standardní disk zničily.
Kanály vodního paprsku
Pokud potřebujete ticho, použijte vodu.
Vysokotlaké vodní paprsky vyřezávají kanály do kamene. Čistá voda to zvládne. Nebo voda smíchaná s abrazivní látkou. Voda vytéká skrz malou trysku. Rychlost je extrémní.
Vytváří nové trhliny. Proniká do stávajících. Odřezávají se tenké vrstvy kamene. Vrstva po vrstvě.
Výsledek? Úzké, rovné kanály. Téměř žádný hluk. Nedochází k poškození povrchu okolní zdi. Jedná se o šetrnou metodu i přes sílu nárazu.
Podzemní těžba
Proč hlubinná těžba stojí více za tunu
Povrchová těžba dosahuje limitu. Ne fyzikální, ale matematické. Když ruda leží hluboko pod zemí, objem hlušiny, který musí být odstraněn, aby se k ní dostal, je příliš velký. Musíme přejít na podzemní metody. Je to drahé. Každá tuna vytěžená pod zemí je dražší než stejná tuna vytěžená v povrchové těžbě. Proč? Vybavení je menší. Geologické podmínky a geometrie rudného tělesa omezují rozměry strojů. Přístup je obtížný. Produktivita klesá. Výkon na pracovníka za směnu může být ve srovnání s lomy pětkrát až padesátkrát nižší.
Je zde kompromis. Podzemní horníci těží pouze rudu. V povrchových dolech připadají na každou tunu cenné horniny tuny hlušiny. Tato selektivita má hodnotu.
Výběr správné metody podzemní těžby
Jakmile se rozhodnete přejít k podzemní těžbě, způsob závisí na vlastnostech horniny. Na velikosti záleží. Na tvaru záleží. Na orientaci záleží. Důležitý je obsah užitečné složky. Pokud je ruda vysoce koncentrovaná nebo má vysokou hodnotu, můžete si dovolit drahé metody. Musíte oddělit rudu a odpadní horninu. Tento problém řeší vysoce selektivní těžba. Ale pokud je můžete později roztřídit, třeba pomocí magnetických magnetů, můžete použít hromadnou těžbu. Je to levnější. Méně selektivní. Rychleji.
Úhel dopadu tělesa rudy vše mění. Úhel dopadu větší než 50 stupňů umožňuje použití gravitace. Ruda padá dolů. Snadno. Úhel dopadu menší než 25 stupňů vyžaduje použití kolových vozidel pro přepravu rudy. Meziúhly jsou složité. Vyžadují speciální design.
Otvory, které vytvoříte, se nazývají komory nebo závěje. Extrakce probíhá ve dvou fázích. První jsou přípravné práce. Připravíte bloky rudy. Je to drahé. Druhou fází je výroba. Těžíte rudu. Je to levnější. Snažíte se maximalizovat produkci na jednotku vývoje. U strmě klesajících rudných těles jsou těžební úrovně umístěny ve velké vzdálenosti od sebe. Velké otvory umožňují použití většího vybavení. Méně aut. Méně práce.
Síla horniny omezuje velikost díla. Kámen je pevnější než silniční beton. Ale má vady. Trhliny. Trhliny. Pokud jsou tyto defekty blízko u sebe nebo jsou vyplněny zničeným materiálem, musíte výkopy udržovat malé.
Hloubka vytváří tlak. Jak jdete hlouběji, hmotnost nadložní skály se zvyšuje. Boční tlak se také zvyšuje. Může být jedna třetina vertikálního tlaku nebo třikrát vyšší. V nejhlubších dolech, v hloubce více než 4 kilometrů, je tlak intenzivní. Kámen exploduje. Tomu se říká rock bursts. Zastavují výrobu. Touto problematikou se zabývá důlní inženýrství. Studuje, jak horninové masy interagují s důlními pracemi.
Vytvoření důlní infrastruktury
Bez přípravných prací je výroba nemožná. Na prvním místě jsou kapitálové investice. V povrchových dolech se budují silnice a odstraňuje se hlušina. Podzemní doly jsou složitější.
Vertikální přístup a šachty
Hlavním vchodem je důlní šachta. Vertikální studna vrtaná z povrchu. Klesá pod nejhlubší plánovanou úroveň produkce. Z šachty vybíhají v pravidelných intervalech vodorovné štoly. Říká se jim horizonty. Výtahy nebo klece snášejí dolů pracovníky a stroje. Ruda stoupá nahoru v kontejnerech. Speciální vozidla.
Kufry mají přihrádky. Procházejí jimi vedení stlačeného vzduchu. Elektrické kabely. Vodní potrubí. Zajišťují také větrání dolu. Čerstvý vzduch vstupuje přes jeden sud. Odpadní vzduch vystupuje přes druhý. Nebo naopak.
Rampy nabízejí další způsob sestupu. Tunely vyražené z povrchu. Vnitřní rampy spojují horizonty. V horách můžete ze stran udělat vodorovné tunely. To jsou štoly. Běžné v těžbě kovů.
Proč gravitace přebírá hlavní zátěž při přepravě rudy
Vytěžená ruda tam jen tak neleží. Vysypává se do rudných skluzů – vertikálních nebo téměř vertikálních děl, které umožňují gravitaci vykonávat veškerou práci. Skála padá přímo dolů do nejnižší úrovně dolu. Odtud se drtí, nakládá do zásobníků a ukládá do kontejnerů. Tyto kontejnery jsou zvednuty do nadzemní přepravní věže rudy, vysypány a spuštěny zpět dolů. A tak dále v kruhu.
Některé doly místo toho používají dopravní pásy nebo nákladní auta. Odpadní kámen? Často se nechávají pod zemí, aby se ušetřilo místo. Když je ještě třeba přesunout, používají se podobné vertikální výkopy.
Mechanika vytváření zvedacích a pojezdových hřídelí
Vytváření těchto vertikálních spojení není jen otázkou překopávání. Tento proces se nazývá raising. Dělníci začínají u dna a postupují nahoru. Vrtačky s výtahovou šachtou vrtají otvory o šířce 2 až 5 metrů a délce stovek metrů. Tyto otvory slouží k několika účelům: skluzy na rudu, odpadní skluzy nebo větrací šachty.
Sestup z nejvyšší úrovně? Tohle je winze. Představte si to jako vnitřní kmen.
Horizontální práce: horizontální rám
Všechny horizontální tunely jsou horizontální díla (drifty). Jednoduché a jasné. Jejich velikost a tvar závisí na úkolu. Přeprava? Větrání? Inteligence? Každá vyžaduje vlastní konfiguraci.
- Těžba podél základny rudného tělesa : probíhá paralelně s rudným tělesem, které se nachází v hornině pod ním.
- Kolmá ražba : proráží těleso rudy od základny.
- Ramp : Šikmý výkop stále klasifikovaný pod tímto obecným termínem.
Jak rozšířit horizontální produkci, kolo za kolem
Stavba horizontálního dolu je pětistupňový cyklus. Toto opakujete pro každý skalní „kruh“, který chcete odstranit.
- Vrtání
- Výbuch
- Nakládka a doprava
- Čištění od převislých kusů
- Posílení
Metody vrtání se liší. Typ horniny, velikost díla a úroveň mechanizace určují přístup. Většina dolů se spoléhá na důlní vozidla s naftovým pohonem s pneumatikami nesoucími více vrtáků. Jedná se o vrtací vozy. Samotné vrtačky pracují na stlačený vzduch nebo hydraulickou kapalinu.
Příklepové vrtání je náročný proces. Píst naráží tam a zpět. Při pracovním zdvihu naráží na ocelovou tyč. Do skály se vtlačí speciální fréza nebo dláto, připevněné na přední straně. Píst se pohybuje zpět, bit se otáčí a cyklus se opakuje. Vysoká energie, vysoká frekvence – 2000 až 3000 tepů za minutu. Pevná skála nemá šanci.
Umění výbušného okruhu
Čelo čela je vyvrtáno paralelními studnami. Průměry se pohybují od 38 do 64 mm. Ale tady je trik: jedna nebo více větších studní zůstává nenabitých. Slouží jako volná plocha. Dávají skále něco, co se může rozbít uvnitř. Prostor pro expanzi.
Od dynamitu k amonitům
V těchto studnách jsou umístěny výbušniny. Tyčinky, kartuše nebo čerpatelná suspenze. Chemická reakce vytváří obrovský tlak plynu. Tento tlak vytváří nové trhliny a rozšiřuje stávající. Skála se ničí. Pohybuje se.
Dynamit byl kdysi standardem. Ale už ne. V současnosti je dominantní ammonite (ANFO). Jedná se o směs dusičnanu amonného a topného oleje. Samostatně, ani jedno, ani druhé není výbušné. Smíchejte je – 94,5 % dusičnanu amonného, 5,5 % topného oleje – a zapalte. Reakce bude brutální. Efektivní. Levný.
Synchronizace výbuchu a pohybu hornin
Následkem výbuchu je chaos. Získáte oxid uhličitý, vodní páru a dusík. Jedná se o standardní vzduchové komponenty. Pokud ale narušíte poměr paliva a vzduchu, dostanete jed. Přebytek paliva vede k tvorbě oxidu uhelnatého. Nedostatek paliva vede k tvorbě oxidů dusíku. Oba plyny jsou smrtelné. To je důvod, proč ventilační systémy tyto plyny odčerpávají. Odstřel se obvykle provádí mezi směnami nebo poté, co se poslední horník dostane na povrch. Prázdné doly jsou bezpečné doly.
Na pořadí záleží. Nemůžete zapálit všechny náboje současně. Začínají prázdným prostorem, tzv. „volnou plochou“. Poté jde pohyb směrem ven. Vznikne tak prostor, kde se může rozbitý kámen pohybovat. Je to choreografie destrukce. Načasování je všechno.
Starší elektrické systémy používaly v rozbušce odporový prvek. Proud to zahřívá. Zapálí hlavu pojistky. Pojistka spaluje chemickou sloučeninu danou rychlostí. Toto zpoždění aktivuje rozbušku, obvykle azid olovnatý nebo PETN. Detonátor exploduje a zapálí hlavní nálož ANFO. Interval mezi zpožděními? Obvykle 25 milisekund.
Nové kapsle využívají mikroelektroniku. Elektrické zpoždění. Jsou přesnější. Méně rozšířené. Více možností pro časové sekvence. Přesnost stojí peníze, ale šetří plemeno a čas.
Jakmile je skála zničena, je třeba ji přesunout. Stroje Load, Haul, Dump (LHD) jsou tahouny tohoto odvětví. Pohybují se od malých strojů, které zvednou méně než tunu, až po obry, které vezou 25 tun. V úzkých žilách můžete najít nakladače s vyklápěcími lopatami. Stlačí kbelík na hromadu, zvednou ho a otočí zpět, aby se vyložil náklad. Často jsou poháněny stlačeným vzduchem.
Jiné vysokozdvižné vozíky používají prefabrikovaná ramena. Zametají trosky do podavače a poté na pásový dopravník a do kamionů. Některé z nich jsou ovládány na dálku. V kabině není žádný řidič. Jen muž sledující televizi kilometry od svého pracoviště.
Čištění a údržba trezoru
Než provedeme další výbuch, musíme obnovit pořádek. Tento proces se nazývá škálování. Nestabilní kámen na stropě nebo stěnách je smrtelnou pastí. V malých tunelech horníci používají dlouhé ocelové nebo hliníkové tyče k ručnímu srážení. Ve velkých mechanizovaných dolech provádějí práci stroje s rázovými kladivy nebo vyklízecími drápy z bezpečné vzdálenosti.
Bezpečnost není jen o odstraňování uvolněných kamenů. To také zabraňuje pádu zbytku skály. V ideálním případě by se plemeno mělo živit samo. Vyvrtáte otvory a vložíte kotevní šrouby. Do otvoru se vloží ocelový svorník s rozpěrným kotevním zařízením. Zkroutíš to. Kotva se roztáhne a přitlačí ke stěně otvoru. Čelní deska je přitlačena k povrchu skály. Drží bloky pohromadě.
Vznikne tak oblouk. Samonosná konstrukce uvnitř skalního masivu. Pokud je hornina roztříštěná, přidá se mezi svorníky ocelové pletivo podobné pletivovému pletivu. V některých dolech se do otvorů lije malta s výztuží nebo ocelovými lanky. Jiní nanášejí na povrchy stříkaný beton, což je beton, který se nanáší ve vrstvách. Je to špinavé, hlasité a účinné.
Udržování vzduchu v pohybu a chlazení
Větrání je nesmlouvavé. Horníci potřebují dýchat. Ale není to jen tak. Dieselové motory potřebují ke spalování paliva kyslík. Produkují také výfukové plyny, které je třeba ředit. Výbušniny vytvářejí plyny, které je třeba odvětrat.
Ventilátory ženou dovnitř čerstvý vzduch. Odčerpávají znečištěný vzduch. V chladném klimatu přiváděný vzduch zamrzá. Ohřívače to zahřívají. V hlubokých dolech je skála horká. Vzduch se vrací vyčerpaný teplem. Chladicí systémy snižují jeho teplotu. To spotřebuje obrovské množství energie.
Vysoký energetický výdej stimuluje změny. Hřídele zakrývají nevyužitá místa, aby se snížil objem pohybovaného vzduchu. Přecházejí z dieselových aut na elektrická. Elektrická zařízení generují méně tepla a neprodukují žádné výfukové plyny. To zjednodušuje úlohu ventilace.
Proč je to důležité? Protože podzemní prostředí je nepřátelské. Vzduch je život. Plemeno je nebezpečí. Technologie překlenuje propast mezi udržováním lidí naživu a prováděním práce.
Vyklízení je mimořádně důležitým krokem k zajištění bezpečného pracoviště.
To není jen postup. Toto je rituál. Vybuchnete. Načítáte. Vyčistíte. Posilujete. Vy větráte. Opakovat. Cyklus je neúprosný.
Jak podzemní doly poskytují osvětlení
Dobré osvětlení není jen příjemná možnost. Je rozdíl mezi všímat si nebezpečí a jít do něj.
Každý horník jdoucí dolu má na helmě připevněnou baterku. Baterie mi visí na opasku. V některých starších nebo menších podnicích je tento jediný paprsek vše, co existuje. Pracujete při světle své vlastní čelovky. V moderních podmínkách však těžkou práci odvádějí těžké stroje – a těžké osvětlení. Tyto komplexy jsou vybaveny výkonnými světlomety, které zaplavují pracovní prostor světlem a odhánějí tmu, aby lidé viděli, co dělají.
Pak je tu pevná infrastruktura. Dopravní výkopy, šachty, výpusti – to vše je vybaveno trvalými svítidly. V úplné tmě se v dole nelze orientovat.
Řízení hladiny podzemní vody
Voda je proměnná, kterou nelze ignorovat.
U některých dolů dochází k menším průsakům. Recyklují vodu použitou při vrtání, udržují ji čistou a znovu používají. Jen. Ostatní doly čelí záplavám. Voda se valí z okolních skal a hrozí, že pohltí celý podnik. V takových extrémních případech inženýři staví speciální vodotěsné dveře a zesílené podzemní komory. Jsou navrženy tak, aby zadržely náhlé masivní přílivy vody před zatopením dolu.
Kam jde voda? Odtéká nebo se odčerpává do centrálního místa zvaného jímka. Odtud to potrubí zvedá podél kmene na povrch. Nad zemí prochází voda čištěním a řádnou likvidací. Surovou důlní vodu nemůžete jen tak vylít do místního potoka.
Proč jsou usazeniny v nádržích důležité
Většina rudních ložisek, která dnes těžíme, vznikla ve vodě. Dno starověkého oceánu. Pravěký mokřad. Během milionů let tlak tyto sedimenty zhutnil. Možná se trochu posunuly nebo zkroutily, ale zachovaly si spodní horizontální vrstvu.
Tato struktura ovlivňuje, jak kopáte.
Pokud je sloj vodorovná, máte dvě hlavní možnosti: těžba na dlouhé stěně nebo těžba v komorách a sloupech. Výběr závisí na několika faktorech. Jak silná je vrstva? Jsou skály nad ním dostatečně pevné, aby unesly náklad? Je možné nechat povrch usadit?
Je to kalkulace rizika a přínosu.
Metoda komory a tyče
Tato metoda odpovídá svému názvu. Odstraňujete rudu z komor. Zanecháváte za sebou sloupy nezpracovaného materiálu.
Proč je rozvoj místností a pilířů standardem
Vývoj místností a sloupů není jen jedna metoda. Toto je standardní možnost. Představte si vanilkovou zmrzlinu mezi metodami podzemní těžby. Stavíte paralelní tunely zvané závěje. Pak je spojíte. V pravidelných intervalech. Pokud je krok stejný v obou směrech, získá se síť. Šachovnice vypracovaných komnat a opuštěných sloupů.
Tyto sloupy nejsou ozdobou. Drží střechu. Bez nich se důl zhroutí. Jednoduchá fyzika. V některých případech, když těžba dosáhne hranice dolu, horníci se vracejí a těží tyto pilíře. Je to riskantní. To znamená řízený kolaps. To vám ale umožňuje vytěžit více rudy.
Jak funguje metoda porubu pro měkké minerály
Porubní těžba je jiná. Je to průmyslové. Mechanizované. Přesný.
Tělo rudy je rozřezáno na obdélníkové panely. Po dlouhých stranách probíhají dva paralelní drifty. Zajišťují ventilaci a dopravu. Na konci je spojuje příčná ražená chodba. Tento křížový průchod je dříč. Říká se tomu porubní těžba.
To je podstata. Pohyblivé hydraulické podpěry se pohybují dopředu. Vytvářejí bezpečný baldachýn. Pod touto střechou jezdí řezací stroj tam a zpět. Řeže minerál. Náklad nese obrněný dopravník. Podpěry se pohybují vpřed. Střecha se za nimi zhroutí. Záměrně. To je pro měkká plemena. Trůn. Sůl. Draslík. Uhlí. Mineralizované břidlice. Věci, které může stroj skutečně řezat.
Tvrdá dřeva mění hru. Zlaté doly v Jižní Africe? Platina? Nemůžete je jen tak odříznout. Jsou provrtané a rozbité. Ruda je škrábána do sběrného místa. Podpora je zajištěna hydraulickými podpěrami, dřevěnými podložkami nebo vyplněním mezery kamením a pískem. Stejné schéma. Různé nástroje.
Proč strmá pole vyžadují jiný přístup
Ne všechny žíly leží vodorovně. Mnohé jsou vertikální. Nebo téměř vertikální. Geologie je složitá. Dochází ke zkreslení. Úhly pokládky se liší. Díky ostrým hranicím mezi rudou a odpadem je to zvládnutelné. Pokud je úhel dopadu strmý – více než 55 stupňů – a skála je silná, změníte taktiku.
Metoda vrtu pro vertikální rudní tělesa
Zde přichází na řadu metoda vrtání otvorů. Je určen pro silná, strmě se ponořující ložiska s pravidelným ohraničením.
Začněte odspodu. Jeďte podél rudy. Prodlužte ji do okapu. Na konci tohoto skluzu postavte výtahovou cestu na úroveň výše. Odstřelte tento zvedací drift do svislého otvoru. Překlenuje šířku tělesa rudy.
Z výše uvedené úrovně vrtání vyvrtejte dlouhé paralelní otvory. Asi 4-6 palců v průměru. Odstřel začíná dírou. Horníci se stahují dolů štolou. Vybuchují po sobě jdoucí vrstvy. Otevře se velká komora.
Jak odstranit rudu z tohoto skluzu? Několik technik. Mříže. Dopravníky. Lopaty. Způsob závisí na rozložení. Cíl zůstává stejný. Vytěžte rudu. Nechte hlušinu. Nenechte se rozdrtit střechou.
Možnosti vývoje s rollbackem po podúrovních a vertikálním rollback vývojem
Klasická vyvolávací metoda pomocí trhacích otvorů není jedinou metodou těžby. Geometrii lze upravit v závislosti na vlastnostech horninového masivu. Vezměte si například vývoj z dílčích úrovní. Namísto jednoho masivního vertikálního otvoru jsou kratší trhací jámy vrtány z dílčích úrovní umístěných v menších vertikálních rozestupech. Jedná se o postupný přístup: vrtání se provádí shora dolů v jednotlivých, zvládnutelných úsecích.
Vertikální rollback vývoj zcela mění přístup. Vytěžený prostor nepřipomíná vertikální „kousek dortu“. Má tvar tácu. Představte si to jako horizontální díru. Pouze nejspodnější část vrtů je nabitá výbušninami. Výbuch. Do podnosu padá tenká vodorovná vrstva rudy. Posunete se výš. Nabijte další krátký úsek studny. Opakovat. Pokračujete v tryskání vodorovných vrstev směrem nahoru, dokud nedosáhnete střechy. Jedná se o metodický postup. Vrstva po vrstvě.
Princip fungování speleologické těžby v úzkých žilách
Pak nastává vývoj s kolapsem (zastavení smršťování). Tato metoda si vybírá své vlastní podmínky. Je použitelný pouze pro strmě ponorná, relativně úzká rudní tělesa. Hranice by také měly být pravidelné. Žádné zubaté, nepředvídatelné hrany.
Samotný skalní masiv by měl být příznivý. Střecha i základna musí být odolné. Ruda musí také zůstat stabilní. Nemělo by být zničeno jen proto, že je v kopci, zatímco kolem něj probíhá těžba. Jeskynní těžba se spoléhá na samotnou rudu, která udržuje otevřený prostor během těžby. Pokud je hornina slabá nebo pokud se ruda během skladování drolí, tato metoda se stává nepoužitelnou.
Jak metoda redukce objemu funguje v praxi
Toto je vertikální tanec. Horníci prolézají troskami a vrtají díry do pevného stropu dolu. Tyto díry vyplňují výbušninami. Zespodu pak vytěží 30–40 % zničené rudy.
Proč to nevzít všechno najednou?
Protože potřebují prostor. Zbývající ruda slouží jako dočasná podlaha a podpora. Vybuchnou další vrstvu navrchu, což umožní, aby se zhroutila a vyplnila prázdnotu. Horníci se vracejí do chaosu, šlapou na další suť, aby proces opakovali.
Funguje to. Ale jde to pomalu. A je těžké to automatizovat.
Prodleva mezi zahájením těžby a konečným odstraněním každé poslední horniny může být výrazně delší. Je to metoda, která spoléhá na lidský čas a fyzickou přítomnost, nejen na těžkou techniku.
Proč je metoda zásypu přizpůsobivější
Pokud je metoda redukce objemu pevná, pak je metoda zásypu flexibilní. Poradí si s neobvyklými tvary rud a nestabilním podkladem tam, kde jiné metody selhávají. Spolu s metodou místnost a pilíř je to dnes nejpřizpůsobivější podzemní metoda.
Logika je jednoduchá. Těžíte vodorovnou vrstvu rudy. Poté vyplníte prázdné místo.
Typicky se zásyp skládá z odpadní horniny nebo hlušiny vytvořené ve zpracovatelském závodě. Tím se odpad promění v nástroj. Jakmile je prázdnota vyplněna, těžíte další vrstvu nahoře. Nebo nižší.
Zásyp se stává platformou pro další řez.
Existují dva hlavní způsoby, jak toho dosáhnout.
Metoda horního zásypu začíná zdola a postupuje nahoru. Toto je standardní přístup. Gravitace pomáhá. Zásyp sedí pod vámi a podpírá vaši váhu, zatímco těžíte vrstvu nahoře.
Metoda spodního zásypu mění průtok. Začínáte nahoře a postupujete dolů. Je to složitější. Když odstraníte rudu shora, zůstane vám strop řídkého vzduchu. Nemůžeš tam jen tak házet odpadní kámen. Ona se neudrží.
Do zásypu musíte přidat cement. Vznikne tak odolná střecha podobná betonu. Teprve poté mohou pracovníci bezpečně vstoupit do prostoru níže a pokračovat v cyklu. Stojí to více materiálů. Umožňuje ale těžit ložiska, která by jinak byla příliš nebezpečná nebo nestabilní pro těžbu.
Vykládání pomocí ramp nebo hybridních metod těžby rýh
Podívejte se znovu na tento diagram. Rampa vede přímo do goaf (nohy). Toto je přístupový bod. Jak se těžaři pohybují výše, vytvářejí v kamenivu samotném zdvihové závěje. Nejsou to jen dekorativní prvky. Slouží jako průchody pro pohyb osob nebo skluzy pro gravitační proudění rudy. Samozřejmě je možné zcela upustit od vnitřních zdvihových driftů. Nalož odstřelenou skálu do stroje Load Haul Dump a doprav ji do příkopu na úpatí těla rudy. Jde o volbu mezi vertikální infrastrukturou a horizontální dopravou.
Za příznivých geologických podmínek existuje ještě jedna možnost. Rill kořist.
Jedná se o hybridní metodu. Některé jsou metodou výplňové a některé metodou výkopu pod podlahou. Tělesem rudy se prohánějí štoly, které však nejsou pevně utěsněny. Jsou odděleny vrstvou rudy vysokou dvě nebo tři běžné vrstvy. Vrtání se provádí dlouhými otvory. Tryskání odstraňuje svislé vrstvy. Ale tady je háček: Jakmile je každá vrstva odstraněna, výplň okamžitě jde dovnitř. Udržujete otevřený prostor malý. Méně exponovaná hornina znamená menší pravděpodobnost zřícení. To je stabilita díky neustálé výměně.
Jak skládání podkladu skutečně funguje
Název vše vysvětluje, pokud víte, kde hledat.
Podlaha označuje pracovní prostor. Horníci nepracují pouze na hlavních obzorech. Pracují na několika meziúrovních umístěných mezi hlavními tunely. Jedná se o vertikální „sendvič“ aktivit.
Kolaps je důsledek. V tomto konkrétním provedení nepodpíráte střechu dřevěnými nebo cementovými konstrukcemi. Jak je ruda těžena, opona nad ní se zhroutí. Povrch nad ním se také propadá. Kámen padá do prázdna. Tohle je řízený chaos. Metoda spoléhá na schopnost zeminy předvídatelně se zhroutit, jakmile je odstraněn podpůrný materiál.
Jak technika Cross-Step Caving kontroluje odpad a ředění
Uvažujme o geometrii. Paralelní příčné drifty křižují těleso rudy. Vedou z vozovky po dně na vozovku podél střechy. Tuto funkci plní každé mezilehlé horizontální pracoviště (stupeň). Další krok dolů? Nachází se přesně mezi nadřazenými. Posunuto.
Vrty jsou vrtány vějířovitě. V pravidelných intervalech podél těchto příčných driftů. Pak dojde k výbuchu. Začněte se střechou na nejvyšším schodu.
Tady je ta záludná část. Jak vykládáte vysypanou rudu, materiál nahoře ji následuje. Odpadní kámen se hroutí ze střechy. Čím více rudy vyložíte, tím více odpadu s ní přijde. Zvyšuje se ředění. Máte limit. Jakmile množství odpadní horniny dosáhne určité prahové hodnoty, přestanete nakládat. Vyhodíš do povětří další ventilátor. Počkejte, až se směs usadí. Opakovat.
Je to vždy špatná věc? Ne. Záleží na tom, co přesně těžíte. Magnetit odpouští chyby. Ruda a hlušina se od sebe snadno oddělují. Levný. Zde je ředění méně důležité. U jiných minerálů je smíchání gangu s vaším produktem katastrofou. Platíte za zpracování horniny, která není rudou.
U určitých minerálů, jako je magnetit, ve kterém lze rudu a hlušinu snadno a levně oddělit, je ředění rudy menším problémem než u jiných minerálů.
Kdy použít deskové a blokové speleologické techniky pro masivní ložiska
Pro některé aplikace jsou vhodné metody vývoje komory. Metoda postupného kolapsu řeší ostatní. Masivní vklady však vyžadují jiný přístup. Sbalení panelu. Zhroucení bloku. Toto je metoda speciálně navržená pro měřítko.
Není univerzální. Potřebujete určité podmínky. Čtyři z nich.
- Velká rudná tělesa se strmým spádem. Skála musí klouzat.
- Masivní vertikální prodloužení. Potřebujete hloubku. Hodně.
- Skála, která se přirozeně hroutí. Měla by se rozbít na zvládnutelné kousky. Pokud zůstane ve formě obrovských balvanů, uvízli jste.
- Povrch, který umožňuje pokles. Půda nahoře se propadne. K tomu potřebujete prostor.
Pokud máte tyto čtyři podmínky, panelové speleologie je pravděpodobně vaší nejlepší volbou. Využívá váhu skály proti sobě. Gravitace dělá štěpení. Vy jen ovládáte tok.
Proč spodní řez a plnění umožňuje, aby se ruda sama rozpadla
Kopete důl. Pak vykopete další o 15 metrů výše.
Tady je schéma.
Tyto dvě úrovně jsou mezi 100 a 300 metry pod vrcholem rudného tělesa. Nezačínáte nahoře. Začnete hloubkou.
V této horní úrovni spodního výrubu jsou vybudovány paralelní tunely. Pak skála mezi nimi exploduje. Výložník. Ukázalo se, že je to obrovská horizontální díra. Tato díra dělá hlavní práci. Odstraňuje podpěru držící překrývající rudu.
Do hry vstupuje gravitace.
Ruda se hroutí. Rozbije se na kousky dostatečně malé, aby se daly zpracovat. Spadá do přijímacích trychtýřů na nižší úrovni produkce. Jsou to v podstatě spodní zásobníky, které čekají na zachycení nečistot.
Vjíždějí vozidla LHD (nakládka, doprava, vykládka). Hrabou ve zničené rudě. Vozí to do rudných dolů.
To je ten trik.
Pouze hornina, která byla použita k vytvoření těchto počátečních skluzů a spodních výkopů, vyžaduje vrtání a odstřely. A co zbytek? Ničí se samo. Valí se dolů, když kolaps stoupá na povrch.
Hlavní práce není zničit skálu. Zahrnuje to udržování těchto řezných bodů otevřených, zatímco se hora kolem nich hroutí. Pokud se zásobníky ucpou, mina se zastaví. Během těžby musíte udržovat průtok.
Jak se liší aluviální těžba od hlubinné
Úplně jiná věc je naplavená těžba.
Nevrtáte pevnou skálu. Neexploduješ. Nečekáte, až gravitace zhroutí důl.
Naplavené usazeniny jsou uvolněné. Jedná se o štěrk, písek nebo hlínu. Cenné nerosty – obvykle zlato, ale také cín nebo drahé kameny – byly vyplaveny ze svého původního zdroje. Usadili se v korytech řek, na plážích nebo v záplavových oblastech.
Vzhledem k tomu, že materiál není konsolidovaný, nepotřebujete masivní spodní řez a výplňovou infrastrukturu. Žádné přijímací cesty. Žádná vozidla LHD manévrující v úzkých tunelech.
Stačí oddělit těžké částice od lehkých.
Voda je váš hlavní nástroj. Smývá písek a nečistoty. Husté minerály klesají.
Tato metoda je levnější. Rychleji. Méně nebezpečné. Ale funguje to pouze v případě, že ruda není uzavřena v tvrdé horninové matrici. Křemennou žílu nemůžete vydolovat. Můžete vytěžit jen to, co už pro vás řeka udělala.
Proč tedy stále jdeme do podzemí?
Protože nejlepší žíly nejsou v řečišti. Jsou hluboké. Těsně uzavřeno. Čekají, až je otevřete.
Proč těžké minerály klesají, ale písek zůstává na povrchu
Placery jsou náhodné akumulace. Jsou to hromady nezpevněného destriálního materiálu, které náhodou obsahují cenné minerály. Příroda je vytváří chemickým zvětráváním, říčními toky, mořskými procesy nebo větrem. Výsledkem je koncentrát toho, na čem záleží.
Zlato. Cín. Platina. Diamanty. Najdete zde také titanové a železité písky, drahé kameny jako rubíny a smaragdy a brusiva jako rutil a zirkon. Toto není náhodná volba. Mají společné dvě věci. Vysoká specifická hustota. Fyzická síla. Cestu přežijí. Všechno ostatní je smyto.
Kde najít nejziskovější vklady
Ne všichni umisťovatelé jsou stejní. Říční (nebo aluviální) rýžoviště a plážové rýžoviště dominují ekonomické sféře. Tekoucí voda tvoří říční rýhy. Lámající se vlny ovlivňují stávající říční sedimenty a vytvářejí plážové nánosy.
Geologie je dlouhodobě chaotická. Hladina moří stoupá. Země se posouvá. To znamená, že můžete najít placery v jakékoli nadmořské výšce. Značně nad hladinou moře. Hluboko pod ním. Místo neurčuje metodu tolik jako fyzické podmínky.
Horníci se dívají na délku. Tloušťka. Charakter podloží. Kontrolují orientaci vkladu. Jak silná je skrývka? Je k dispozici voda? Jaké jsou náklady na jednotku objemu?
Pokud je ložisko příliš tenké nebo příliš hluboké pro povrchovou těžbu, těžaři se přesunou do podzemí. Spouštějí miny. Kladou vodorovné výkopy. Materiál však není konsolidovaný. Zhroutí se. Je vyžadována těžká podpora. Je to drahé a obtížné.
Většina sypačů však zůstává na povrchu. Operace se dělí na dva tábory. Země. Nebo plovoucí instalace.
Jak proplachování odděluje hodnotu od odpadu
Mytí pánví je praotcem veškeré moderní rýžovací těžby. Je to jednoduché. Je to účinné. To je zcela založeno na rozdílech v hustotě.
Sediment umístíte do podnosu. Přidejte vodu. Rozruch. Těžké minerály – zlato, diamanty, platina – klesají ke dnu. Světlejší písek a štěrk víří přes okraj a mizí.
Je to pomalé. Je to náročné na práci. Ale dokazuje to koncept. Pokud dokážete oddělit těžké materiály od lehkých ručně, můžete to udělat pomocí strojů. Princip zůstává stejný. Gravitace dělá práci. Jednoduše poskytujete prostředí.
Proč rýžování zůstává tvrdohlavým standardem pro hledání zlata
Mytí tácu je metoda hrubou silou. Je krotký, zpocený a nesmiřitelný. Zásobník naplníte volnou zeminou, ponoříte do neperlivé vody a pustíte se do práce.
Pod vodou hnětete bahno oběma rukama. Rozbíjíte hrudky, rozpouštíte hlínu, vybíráte oblázky. Je to hmatové. Špinavý. Pak je čas se třást. Udržujte zásobník vodorovně. Protřepejte to. Těžké částice se usazují.
Rychlé náklony. Rychlá stoupání. Smyjte světlou vrchní vrstvu. Opakujte, dokud na dně nezůstanou pouze hutné, cenné minerály.
Je to jednoduché. Je to také vyčerpávající.
Kde vlastně touto metodou zlato najdete?
Nevyberete si náhodné místo. Hledáte zbytky. Nezastavěná půda vedle starých polí. Praskliny v podloží říčních koryt. Staré říční bary. Suchá koryta potoků, kde voda snášela těžké částice dolů.
Pokud se tam voda pohybovala dříve, zlato tam může být stále. Čekání.
Tajemství není jen ve splachování. To je vědět, kde voda přestala nést váhu.
Splachování okapů je změna hry. Škáluje proces. Místo jednoho zásobníku použijete dlouhý úzký skluz. Protéká jím voda a odnáší zeminu a suť. Pušky – ty malé vyvýšeniny na dně – zachycují těžké částice, zatímco lehčí bahno je odplavováno.
Je to rychlejší. Méně ohýbání. To ale vyžaduje proudění vody. Konstantní průtok. Nemůžeš se prát v louži.
Mechanika podnosů a design postelí
Můžete také použít zásobník. Jedná se o robustní obdélníkovou krabici, obvykle vyrobenou ze dřeva, s otevřenou horní částí. Dno je drsné kvůli postelím. Nejčastěji se jedná o příčně instalované dřevěné trámy. Někdy jsou to sloupy, kámen, železo nebo guma. Voda a sypká zemina jsou zavedeny do horní části šikmé misky. Když se pohybují dolů, speciálně vytvořená lůžka vytvářejí turbulence v proudění. To zabraňuje usazování lehčích materiálů. Cenné těžké minerály jsou zachovány.
Mechanizovaná těžba rýžovišť
Mechanizované pozemní operace využívají k odstraňování naplaveného materiálu bagry, rypadlo, rypadlo a buldozery. Materiál je transportován do zpracovatelských závodů nebo zásobníků pro těžbu nerostů. Tyto metody jsou vhodné pro úzká, mělká nebo balvanitá ložiska. Pracují i na nerovném a strmém terénu, který jiné metody nezvládnou.
Speciální metodou je pozemní mytí. Vyvíjí přirozené sypače a umělé, jako jsou hlušiny. Přirozený tok vody rozkládá a transportuje materiál skrz vanu. Jsou tam soustředěny cenné minerály. Hydraulická těžba je jiná metoda. Nasměrujete vysokotlaký proud vody tryskou na obličej. Výsledná buničina se přesune do sestupného kanálu. Poté do uzavřené smyčky pro obohacení. Hydraulická těžba se někdy používá pro podzemní těžbu uhlí. Jeho hlavní aplikací je ale povrchová těžba. Je praktický pro jemnozrnný, nezpevněný materiál z rýžovišť, hlušiny, naplavenin a lateritů. Důležitou aplikací je odstraňování skrývky pro lomy.
Plovoucí instalace s bagry nebo rýpadlo-nakladače
Někdy je nejekonomičtější odstranit rýžovací materiál pomocí pobřežního bagru nebo rypadlo-nakladače. Jsou kombinovány s plovoucím zpracovatelským zařízením. Výkopové zařízení může být umístěno na samostatném člunu nebo na stejném člunu. Materiál se těží ze stěn a dna lomu. Padá do násypky myčky. Hrubý materiál je vyřazen sítem. Chodí na skládky. Jemný materiál je distribuován prostřednictvím gravitačního separačního systému. Patří sem podnosy, přípravky nebo podobné vybavení. Po zpracování se co nejvíce odpadu vrací zpět do lomu. Nárůst objemu znamená, že část odpadu je uložena mimo lom. Lom se pohybuje spolu s vývojovou frontou.
Metoda rypadlo poskytuje výkonné kopání a dobrou kontrolu.
Metody bagrování: mechanické a hydraulické
Bagrování je podvodní hloubení rýžoviště pomocí plovoucího zařízení. Systémy mohou být mechanické nebo hydraulické. Záleží na způsobu dopravy materiálu.
Bunkr-žebřík, nebo bunkr-řetěz, bagr je tradiční. Zůstává nejflexibilnější metodou pro měnící se podmínky. Jediný kryt podporuje hloubicí a zvedací mechanismy, zpracovatelské okruhy a systémy likvidace odpadu. Kolem krovu nebo žebříku se pohybuje nekonečný řetěz otevřených popelnic. Spodní konec spočívá na obličeji. Jedná se o dno lomu, kde probíhá těžba. Horní konec je umístěn poblíž středu bagru, u přijímacího zásobníku. Řetěz se otáčí kolem hnacího ozubeného kola nazývaného horní ozubené kolo. Pohybuje se dolů ke stacionárnímu ozubenému kolečku nazývanému spodní ozubené kolečko. Naplněné zásobníky, podepřené válečky, se vynášejí nahoru po žebříku. Vyprázdní svůj náklad do bunkru. Poté, co zpracovatelský závod vytěží cenný materiál, odpad se vysype zpět.
Korečkový bagr je jiný mechanický systém. Využívá jednu velkou lopatku na konci kabelů. Funguje v hlubší vodě než jiné systémy. Dobře zvládá velké částice a nečistoty. Ale je to přerušovaný dávkový systém. Udělá asi jeden chvat za minutu.
Čistě hydraulické bagrovací systémy používají čisté sání, sání vodním rázem nebo vodní rázy. Jsou vhodné pro hloubení jemnozrnného, sypkého materiálu. Vzpomeňte si na písek a štěrk, ložiska mořských mušlí, hlušinu z mlýnů a nezpevněnou skrývku. Hydraulické bagrování také těží ložiska diamantu, cínu, wolframu, niobu-tantalu, titanu, monazitu a prvků vzácných zemin.
Podvodní řezací hlavy výrazně zvyšují výkon výkopu. Bagr s nožovou hlavou má otočnou nožovou hlavu. Uvolňuje a promíchává půdu na obličeji. Materiál padá do vstupu odstředivého čerpadla. To dopravuje kejdu s 20–25 % pevných látek do závodu na úpravu. Hromada, nazývaná shud, drží bagr na místě při řezání. Navijáky a lana otáčejí bagr v oblouku kolem hromady. Odstraňuje veškerý materiál v oblouku. Bagr se poté posune vpřed. Proces se opakuje.
Bagr s frézovou hlavou je vhodný pro měkčí ložiska. Materiál má relativně nízkou specifickou hmotnost nebo velikost jemných částic. Například pískové a štěrkové lomy, fosfátové doly a různá solná ložiska.
Čepelové bagry vs řezací bagry
Lopatkový bagr je velmi podobný bagrovacímu bagru. Základní myšlenka je stejná. Pokud ale vyměníte rotační řezací nástroj za kolové rypadlo, získáte úplně jiné zařízení.
Hraje se hůř. Lépe si poradí se dnem prohlubně. A uchopí těžké materiály – zlato, cín – které by normálně proklouzly kolem standardního řezacího zařízení.
Má to ale háček. Je to mechanicky složité. A drahé. Za tuto přesnost platíte.
Proč jsme ještě nezačali těžit v oceánu?
Oceán je v podstatě zásobárna minerálů. Obrovský. Sotva jsme se toho dotkli.
Proč?
Protože těžba nerostů na souši je jednodušší. Levnější. Pod vodou teď opravdu není potřeba.
Technologie navíc ještě není zcela připravena. Nevíme, jak ekonomicky využít mořské dno. Ani úplně nerozumíme tomu, jaké zdroje tam jsou.
Ale co kdybychom věděli? Oceán je rozdělen do tří hlavních zón:
- Samé mořské vody
- Pláže a kontinentální šelfy
- Hluboké mořské dno
Co je vlastně v mořské vodě?
Mořská voda obsahuje asi 3,5 % hmotnostních rozpuštěných pevných látek.
Hlavní komponenty? Chloridy. Sodík. Sulfáty. Hořčík. Vápník. Draslík. Bróm. Bikarbonáty.
Není to jen otevřený oceán. Minerály těží i vnitrozemská slaná moře, jako je Mrtvé moře nebo Velké solné jezero.
Hořčík je jedním z hlavních prvků extrahovaných z mořské vody. Ale soli zaujímají vedoucí pozici.
Kuchyňská sůl (chlorid sodný, NaCl) je král. Potom chloridy draselné. Chloridy hořečnaté. Síran draselný a hořečnatý.
Jak se extrahují? Vypařování.
Levný. Jen. Použijte Slunce.
Ideální solná farma
Nemůžete si jen tak někde vykopat rybník a čekat na sůl. Jsou vyžadovány určité podmínky.
- Horké, suché klima. Suchý vítr pomáhá.
- Přistát u moře.
- Půda, která neabsorbuje vodu. Neproniknutelný.
- Rovinatý terén. Na úrovni moře nebo níže.
- Malé množství srážek během odpařovacích měsíců.
- Nedostatek toků sladké vody ředící solanku.
- Levná doprava nebo blízkost trhů.
Pokud splňujete všechny tyto body, stavíte stavbu jezírka.
jak to vypadá?
- Nepropustné základy a přehradní zeminy pro zadržení solanky.
- Kanály pro přesun solanky ze zdroje do rybníka.
- Čerpadla pro zvedání solanky přes přehrady a změny nadmořské výšky.
- Návrhy pro řízení průtoku mezi rybníky.
Je počasí na technické schůzce. Žádná magie. Prostě fyzika.
Extrakce soli z mořské vody
Moderní solná jezírka tam jen tak nesedí a nečekají na zázrak. Aktivně čerpají původní solanku do předkoncentračních zón. Odpařování dělá většinu práce a zvyšuje hladiny chloridu sodného na nasycení. Solanka dosahuje 19–21 % chloridu sodného a 28–30 % celkových rozpuštěných pevných látek. Poté se přesune do krystalizačního jezírka.
Časy se liší. Na Velkém solném jezeře musíte čekat asi rok. Jako první vypadne chlorid sodný. Ostatní rozpuštěné látky ještě nedosáhly nasycení. Pokud potřebujete pouze kuchyňskou sůl, vypusťte lák včas. Tím se zabrání kontaminaci. Pokud jsou potřeba draselné soli, pokračuje se v odpařování. Vytlačte každý poslední iont sodíku, než cílový produkt dosáhne nasycení.
Jakmile sůl zkrystalizuje na dně jezírka, je čas na sklizeň. Grejdry, čelní nakladače a sklápěče převážejí materiál do zpracovatelských závodů. To je průmyslové zemědělství pro nerosty.
Proč je odpadní solanka zlato
Odsolovací závody vyrábějí sladkou vodu z mořské vody. Zbývající odpadní roztok je obvykle problémem s likvidací. Nyní je to zdroj. Získávání solí z tohoto odpadu šetří peníze a energii.
Tři důvody. Za prvé, odsolovací zařízení platí za čerpání. Za druhé, solanka je horká. Teplá voda se rychleji odpařuje. Za třetí, koncentrace soli je čtyřikrát vyšší než v primární mořské vodě. Začnete s výhodou. Získávat zdroje z odpadu má ekonomický smysl.
Těžké nerosty na pobřeží
Pláže jsou víc než jen písek a mušle. Slída, živce, křemen – tvoří převážnou část. Jsou tam ale ukryté i těžké minerály. Columbit, magnetit, ilmenit, rutil, zirkon. Jsou odolné vůči chemickým povětrnostním vlivům a mechanické erozi. Zůstanou na svém místě, zatímco se lehčí materiál smyje.
Jsou tam vzácné nálezy. Zlato, diamanty, kassiterit, scheelit, wolframit, monazit, platina. Koncentrace vhodné k extrakci jsou vzácnější, ale cenné.
Těžba nad hladinou moře využívá tradiční povrchové metody. Vlečné šňůry fungují v zóně příboje. Těžba na moři vyžaduje jiné vybavení. Drátové metody spodní lopaty na ocelových lanech. Hroznové kbelíky, jako drápy nebo plátky pomeranče, se zařezávají do sedimentu. Zavřou se, přidrží náklad a zvednou ho. Na povrchu se skořápka otevírá. Vykládání. Opakování.
Ventily zajišťují nepřetržitý proces. Lopatkové eskalátorové bagry kopají na základě velikosti a výkonu lopaty. Po celém světě těžili zlato, cín, platinu a diamanty. Offshore se zaměřují především na zlato a cín. Hydraulické sací bagry odstraňují skrývku. Transportují nezpevněné sedimenty nízké specifické hmotnosti na velké vzdálenosti. Je vyžadován stabilní přívod vody.
Polokonsolidovaný kal vyžaduje kbelíkové nebo řezací sací bagry. Airlift bagry jsou překvapivě jednoduché. Žádné ponořené pohyblivé části. Stlačený vzduch je vstřikován do potrubí v hloubce ponoření 60 %. Sloupec kapaliny uvnitř ztrácí hustotu. Pokud není horní část trubky příliš vysoko nad vodou, směs vzduchu a vody přeteče. Voda a sedimenty spěchají, aby je nahradily. Síla pro zvedání pevných látek je významná. Jednoduchost vítězí.
Hluboké mořské dno
Oceánské příkopy nejsou ploché. Dominují mírné kopce. Sklony zřídka přesahují několik stupňů. Reliéf se liší o několik set metrů. Průměrná hloubka? 3800 metrů. Přibližně 12 500 stop.
Dno pokrývají dva hlavní typy sedimentů. Vápnité kaly a červená hlína.
Vápnitá bahna pocházejí z planktonických organismů. Jejich skořápky a kostry se usazují. Přibližně 10^{16}$ tun pokrývá 130 milionů čtverečních kilometrů. To je 50 milionů čtverečních mil. Blízko mnoha pobřeží. Některá ložiska jsou téměř čistým uhličitanem vápenatým. Jiné připomínají vápenec používaný v portlandském cementu. Potenciální stavební materiál v hloubce.
Červená hlína pokrývá dalších 104 milionů kilometrů čtverečních. Přibližně 10 $^{16} $ tun. Kompozice není působivá. Ale může mít hodnotu. Suroviny pro hliněné výrobky. Nebo budoucí zdroj kovů. Průměrný podíl oxidu hlinitého je 15 %. Na některých místech dosahuje 25 %. Měď dosahuje 0,20 %. Nikl a kobalt jsou přítomny v nepatrných frakcích. Mangan tvoří asi jedno procento. Tyto kovy jsou ukryty v mikronodulárních frakcích jílu. Sítové nebo fyzikální metody je mohou oddělit.
Mořské dno je skladiště. Jen se učíme otevírat dveře.
Skutečné peníze jsou v bahně a soli
Podívejte se blíže na horkou solanku v Rudém moři. Pod ním leží něco mnohem zajímavějšího než hydrotermální průduchy. Bazény naplněné sedimentární horninou bohatou na kov. Jen tam leží a čekají v křídlech. Největší je hlubokomořská proláklina Atlantis II. Odhaduje se, že obsahuje značné zásoby mědi, zinku, stříbra a zlata. Tyto bazény se nacházejí v hloubce cca 2000 metrů. Přibližně 6600 stop. Přímo mezi Súdánem a Arabským poloostrovem.
Tady je háček. Sedimentární hornina má gelovitou konzistenci. Čerpání na povrch může být docela jednoduché. Právě teď se tvoří. Za současných geochemických podmínek. Je to velmi podobné velkým ložiskům rud na souši. Je to jen hlubší.
Skutečné těžké váhy jsou ale jinde. Manganové uzliny. Existují také fosfority, ale hlavní ekonomickou hodnotu poskytují manganové uzlíky. Jedná se o uzliny oxidu manganičitého. Jejich průměr je obvykle asi 3 centimetry. Drobné kamínky s obrovským potenciálem.
Přemýšlejte o měřítku. Jen na dně Tichého oceánu je odhadem 1,5 bilionu tun těchto uzlů. Těsně leží. Až 38 600 tun na kilometr čtvereční. Chemické složení je bohaté. Obsahuje 2,5 % mědi, 2 % niklu, 0,2 % kobaltu a 35 % manganu. V některých ložiskách dosahuje obsah manganu 50 %. Na souši by to bylo považováno za vysoce kvalitní rudu. Ale tady jsou prostě rozptýleny po dně.
Jak je vychovat? Dvě hlavní myšlenky mají právo na existenci. Hlubinný bagr a hlubinný hydraulický bagr.
Bagr funguje jako obří vysavač na vodítku. Odřízne tenkou vrstvu ze dna oceánu. Plní svůj kbelíkový přístroj. Pak se zvedne. Kbelík zvedá kolejový systém v zadní části plavidla. Náklad se vysype do bunkru. Za den lze vytěžit 10 000 až 15 000 tun. Z hloubky 6000 metrů. Ale proces se vyvíjí a začíná. Spusťte kbelík. Zvedni ho. Vyložit. Tento neproduktivní čas zabíjí ekonomickou efektivitu. Proces je příliš přerušovaný.
Kontinuální systém funguje lépe. Na scénu vstupuje hydraulický bagr. Využívá čerpadlo a vzduchový zdvihový systém. Samojízdný sběrač se pohybuje po dně. Může použít kbelík, škrabky nebo vodní trysky. Klíčový je poměr kapaliny a pevné látky. Je nutné kontrolovat průtok v potrubí. Pokud je výkon čerpadla příliš vysoký nebo příliš nízký, směs se zničí. Jedná se o jemnou rovnováhu fyzikálních procesů.
Mangan jsme zatím komerčně netěžili. Je to příliš drahé. Ale už jsme vytěžili diamanty ze dna oceánu. K této práci se používají dálkově ovládaná vozidla (ROV) a vertikální tunelové frézy. Technologie existují. Ekonomika to prostě ještě nedohnala.
Jak těžba roztoků mění horninu na kapalinu
Zapomeňte na chvíli na oceán. Podívejte se na zem. Přírodní vrty solanky nám poskytují většinu světových zásob bromu. Lithium. Bora. Stejně jako draselné soli a trona. Vyrábíme ale i umělé solanky. Rozpouštíme vrstvy rozpustných minerálů. Halit. Toto je kamenná sůl. Draselné soli. Trůn. Bor.
Jedná se o řešení těžby solanek. Nebo jen řešení těžby. Takto získáme sůl bez kopání děr nebo odstraňování kamenů.
Všechno to začíná studnou. Vrtání se provádí do horní části vrstvy soli. Studna je vyzděna ocelovou trubkou. Otvor se pak rozšíří na dno formace. Poté je vybrána konfigurace. Existují čtyři hlavní způsoby provádění práce.
Technika špičkového vstřikování je jednoduchá. Potrubí je spuštěno uvnitř studny až na samé dno. Voda je vstřikována do mezikruží (prstencový prostor mezi vnitřní trubkou a pláštěm). Voda vstupuje do horní části vrstvy soli. Právě tam rozpouští sůl. Solanka je těžší. Jde dolů. Vytlačuje se hadičkou. Výsledkem je jeskyně ve tvaru Morning Glory. Nahoře široký. Ve spodní části úzké.
Spodní vstřikování mění hru. Sladká voda je protlačována sníženým potrubím na dně. Solanka je odčerpávána skrz prstenec nahoře. Jeskyně měla původně hruškovitý tvar. Ve spodní části široká. Jak roste, stává se sudovitým. Pokud bude pokračovat, promění se také v formu „ranní slávy“.
Vstřik spodního kroužku je jiný. Voda vstupuje mezikruží pouzdra u dna. Solanka vystupuje potrubím instalovaným o něco hlouběji. Vznikne tak sudovitá jeskyně. Stabilní. Předvídatelný.
Existuje varianta, která poskytuje další ovládání. Dvě soustředné trubky ve studni. Mezi nimi mezikruží vstupuje voda. Solanka vystupuje spodním vnitřním potrubím. Ale tady je ten trik. Do mezikruží mezi pláštěm a první trubkou je vstřikován olej nebo vzduch. Olej a vzduch jsou lehčí než voda. Vyplavou na vrchol jeskyně. Tvoří polštář. Tento polštář zastavuje růst jeskyně směrem nahoru. Rozšiřuje jeskyni. Získáte širokou jeskyni, aniž byste narušili strukturální integritu nadložních hornin. Když je expanze dokončena. Odstraňujete olejový nebo vzduchový polštář. Jeskyně začíná růst vzhůru. Vy ovládáte tvar. Vy ovládáte zdroj.
Sloučení jeskyní zvyšuje efektivitu
Zde záleží na velikosti. Pomocí výše uvedených metod je možné rozvíjet jeskyně o průměru 100 metrů a více. Toto funguje ve vrstvené soli. To funguje v kupolové soli. Hlavním tajemstvím ale není jen kopání díry. Spočívá v jejich spojení.
Když se sousední jeskyně spojí, produkce dramaticky vzroste. Přestanete se dívat na studny jako na izolované jednotky. Místo toho vytvoříte systém. Jedna studna čerpá kapalinu. Druhý to vypumpuje. Je to koordinovaný tanec. Obvykle se používá pětibodový obvod. Jedna injekční jímka je umístěna v samotném středu. Čtyři těžební vrty jej obklopují jako satelity.
Solanka stoupá horká a slaná. Míří do továrny. Nebo třeba do slunného rybníka. Tam přebírá hlavní práci odpařování. Voda odchází. Sůl zůstane. Jednoduchá fyzika. Efektivní chemie.
Jak proces Frasa získává síru
Síra na vás nečeká jen na povrchu. Je v pasti. Totiž ve víku solných dómů. Síra se nachází v porézním nebo rozpukaném vápenci. Tento vápenec je sevřen mezi vrstvami hornin, které jsou neplodné, neprostupné a nerozpustné. Příroda vytvořila perfektní nádobu. Proces Fras je klíčem k jeho objevení.
Tato metoda je použitelná jak pro vrstvené, tak pro kupolovité usazeniny. Ale konfigurace kopulí je klasický příklad. Zde je návod, jak vypadá inženýrská část procesu.
Začnete dírou ve skále čepice. Instalujete pouzdro. Jeho šířka je přibližně 200–250 mm. Přibližně 8-10 palců. Odtud se vrtá až na dno vápencové vrstvy se sírou. Instalujete potrubí. Průměr 150 mm. Šest palců. Tato trubka má perforace. Dvě úrovně perforace.
Uvnitř této trubky o průměru 150 mm je ještě jedna. Šířka 75 mm. Tři palce. Jde to skoro až na dno. Nakonec je z povrchu uvnitř trubky o průměru 75 mm zavěšena malá trubka o průměru 25 mm. Šířka jen jeden palec.
Tři trubky. Vnořené do sebe jako hnízdící panenky. Proč tolik? Protože pro různé úkoly potřebujete samostatné kanály.
Do systému vstupuje přehřátá voda. Je žhavá. Přibližně 170 °C. Je 340°F. Stéká prostorem mezi trubkami o průměru 150 mm a 75 mm. Vylamuje se z horních perforací. Teplo ovlivňuje vápenec. Teplota stoupá. Překračuje bod tání síry. 115 °C. 240°F.
Pevná síra se mění v kapalinu.
Kapalná síra je hustá. Těžší než voda. Proto se to vyrovná. Hromadí se ve spodní části formace. Gravitace dělá svou práci. Roztavená síra proudí do spodních perforací trubky o průměru 150 mm. Padá do trubky o průměru 75 mm.
Teď musí vstát. Je to hustý. Je těžká. Sama od sebe se nezvedne. Pumpujete stlačený vzduch skrz tuto malou trubku o průměru 25 mm. Vzduch se mísí se sírou. To snižuje hustotu. Představte si, že závěs odlehčíte. Směs bublá. Roztavená síra stoupá na povrch.
To je hrubá síla termodynamiky. Zahřejte se. Nechte to usadit. Snižte zátěž. Zvedněte to. Žádné kopání. Žádná kořist. Jen trubky a tlak.
