Como o lucro define o que mineramos e por que isso é importante

Minerar não é apenas cavar um buraco. É o processo de extração de minerais úteis da superfície da Terra, incluindo os mares. Mas aqui está o problema. Um mineral é uma substância inorgânica com composição química definida e propriedades físicas distintas. O carvão é a exceção, uma substância orgânica frequentemente agrupada. Depois, há o minério. O minério é um mineral metalífero, ou um agregado desses minerais e ganga (rocha sem valor econômico), que pode ser extraído com lucro.

Depósito mineral designa uma ocorrência natural de um mineral útil. Depósito de minério denota um depósito mineral de extensão e concentração suficientes para convidar à exploração. Veja a diferença? Tudo se resume a dinheiro.

Por que as etiquetas de preço determinam a realidade geológica

Ao avaliar depósitos minerais, é extremamente importante ter em mente o lucro. A quantidade total de mineral em um determinado depósito é chamada de inventário mineral. Somente a quantidade que pode ser extraída com lucro é chamada de reserva de minério. À medida que o preço de venda do mineral aumenta ou os custos de extração diminuem, a proporção do estoque mineral classificado como minério aumenta.

Obviamente, o oposto também é verdadeiro. Uma mina pode cessar a produção porque o mineral está esgotado. Ou porque os preços caíram ou os custos subiram tanto que o que antes era minério agora é apenas mineral. É uma definição mutável. O terreno não muda. A matemática sim.

As raízes profundas da extração

Descobertas arqueológicas indicam que a mineração foi realizada em tempos pré-históricos. O primeiro mineral utilizado foi o sílex. Seu padrão de fratura concoidal permitiu que fosse quebrado em pedaços pontiagudos. Útil como raspadores, facas e pontas de flecha. Durante o Período Neolítico (cerca de 8.000–2.000 aC), poços de até 100 metros (330 pés) de profundidade foram afundados em depósitos de giz macio na França e na Grã-Bretanha. Eles queriam as pedras de pedra. O ocre vermelho e o mineral malaquita de cobre serviram como pigmentos.

A mina subterrânea mais antiga conhecida no mundo foi escavada há mais de 40 mil anos. Localizado em Bomvu Ridge, nas montanhas Ngwenya, Suazilândia. Eles extraíam ocre para cerimônias funerárias e coloração corporal. O ouro foi um dos primeiros metais utilizados. Extraído de leitos de areia e cascalho onde ocorreu como metal puro devido à estabilidade química. O cobre, quimicamente menos estável, ocorre na forma nativa e foi provavelmente o segundo metal descoberto. A prata também foi encontrada em estado puro. Houve uma época em que era mais valorizado do que o ouro.

Fundição antiga e pedra monumental

Os historiadores dizem que os egípcios extraíam cobre na Península do Sinai já em 3.000 AC. Algum bronze (cobre ligado com estanho) é datado de 3700 AC. O ferro é datado de 2.800 aC. Os registros egípcios de fundição de minério de ferro datam de 1300 aC. O chumbo, encontrado nas antigas ruínas de Tróia, foi produzido já em 2.500 AC.

Uma das primeiras evidências de construção com pedra extraída foi a construção (2.600 aC) das grandes pirâmides do Egito. Khufu, o maior, tem 236 metros (775 pés) ao longo das laterais da base. Contém aproximadamente 2,3 milhões de blocos de dois tipos de calcário e granito vermelho. Acredita-se que o calcário tenha sido extraído do outro lado do Nilo. Blocos pesando até 15.000 kg (33.000 libras) foram transportados por longas distâncias. Elevado no lugar. Apresentam cortes precisos que resultaram em alvenarias de ajuste fino.

Do fogo à energia pneumática

Um dos primeiros tratamentos mais completos dos métodos de mineração na Europa foi feito pelo estudioso alemão Georgius Agricola em seu De re Metallica (1556). Ele descreve métodos detalhados de condução de poços e túneis. Minério macio e rocha foram minados laboriosamente com uma picareta. O minério mais duro exigia picareta e martelo, cunhas ou calor.

O incêndio envolveu empilhar uma pilha de toras na face da rocha e queimá-las. O calor enfraqueceu ou fraturou a rocha devido à expansão térmica. Sistemas brutos de ventilação e bombeamento foram utilizados quando necessário. O levantamento de poços e inclinações era feito com molinete. O transporte era feito em “caminhões” e carrinhos de mão. Sistemas de suporte de madeira foram empregados em túneis.

Grande progresso na mineração foi feito quando o segredo da pólvora negra chegou ao Ocidente. Provavelmente da China no final da Idade Média. Este foi substituído como explosivo em meados do século 19 pela dinamite. Desde 1956, tanto os agentes de jateamento de combustível de nitrato de amônio quanto as lamas (misturas de água, combustíveis e oxidantes) passaram a ser amplamente utilizados. Uma broca de aço com ponta em cunha e um martelo foram usados ​​​​pela primeira vez para fazer furos para colocação de explosivos. A experiência mostrou que a colocação adequada dos furos e a ordem de disparo são importantes para obter o máximo de ruptura da rocha nas minas.

A invenção de brocas mecânicas movidas a ar comprimido (martelos pneumáticos) aumentou significativamente a capacidade de mineração de rocha dura. Diminuiu várias vezes o custo e o tempo de escavação. Diz-se que o inglês Richard Trevithick inventou uma furadeira rotativa movida a vapor em 1813. Brocas mecânicas de pistão que utilizam brocas fixadas em hastes de perfuração e se movem para cima e para baixo como um pistão em um cilindro datam de 1843. Na Alemanha, em 1853, uma furadeira que lembrava as modernas furadeiras pneumáticas foi inventada. As brocas de pistão foram substituídas por brocas de martelo movidas a ar comprimido. Seu desempenho melhorou com melhor design e disponibilidade de aço de qualidade.

Os desenvolvimentos na perfuração foram acompanhados por melhorias nos métodos de carregamento. Desde carregamento manual com pás até vários tipos de carregadores mecânicos. O transporte também evoluiu a partir do transporte humano e animal. Para minerar carros puxados por locomotivas e transportadores elétricos. E para veículos com pneus de borracha e de grande capacidade. Desenvolvimentos semelhantes ocorreram na mineração de superfície. Aumentar o volume de produção e reduzir drasticamente o custo de produtos metálicos e não metálicos. Grandes máquinas de decapagem com rodas de escavação usadas na mineração de carvão de superfície são empregadas em outros tipos de minas a céu aberto.

Como os mineiros resolveram a crise da água e da luz

A água costumava ser o pior inimigo do mineiro. Inundou poços, arruinou equipamentos e tornou quase impossível escavações profundas. Então James Watt apareceu com a máquina a vapor no século XVIII. De repente, bombas movidas a vapor puderam retirar água das minas profundas. O problema não desapareceu, mas era administrável.

A iluminação seguiu um caminho semelhante. Os primeiros mineiros dependiam de velas ou lamparinas que queimavam óleo de baleia, óleo de carvão ou querosene. Estava escuro. Foi perigoso. Na década de 1890, as coisas ficaram mais brilhantes, porém mais voláteis. Gás acetileno, gerado pelo gotejamento de água sobre carboneto de cálcio, queimado em um refletor de metal. Uma faísca de pedra acendeu a chama. Estava claro o suficiente para trabalhar, mas gás inflamável em uma mina? Essa é uma receita para o desastre.

A verdadeira mudança veio na década de 1930 com as lâmpadas de teto alimentadas por bateria. Nenhuma chama aberta. Sem tanques de acetileno. Apenas leve. Desde então, os engenheiros ajustaram a duração, o peso e a intensidade da bateria. Os mineiros agora podem ver claramente sem causar uma explosão potencial em suas cabeças.

É fácil romantizar a mineração. Pense no garimpeiro solitário com uma picareta. Essa imagem está morta. A mineração moderna envolve máquinas que fornecem força bruta e profissionais treinados que fornecem a estratégia. Estamos extraindo ouro de profundidades subterrâneas de 4 mil metros. São mais de 13.000 pés de profundidade. As minas de superfície escavam mais de 700 metros de profundidade. A escala é industrial e não artesanal.

Como encontrar minerais usando técnicas modernas de prospecção

Encontrar um depósito mineral é chamado de prospecção. Depois de encontrar um local potencial, chamado de cliente potencial, você o explora. Você precisa saber o tamanho, forma, orientação e qualidade mineral. Você precisa saber onde estão as coisas boas em relação à superfície.

Os garimpeiros tradicionais percorreram a terra. Eles examinaram afloramentos, solo e sedimentos. A observação direta ainda funciona. Mas os garimpeiros modernos usam ferramentas para restringir o raio de pesquisa. Eles procuram anomalias. Uma anomalia é uma diferença entre o que você vê e o que espera ver.

Imagens aéreas e de satélite ajudam a digitalizar grandes áreas rapidamente. Mudanças na estrutura geológica, tipo de rocha, solo ou vegetação podem sugerir mineralização abaixo. A prospecção geofísica é mais profunda. Ele usa métodos gravitacionais, magnéticos, elétricos, sísmicos e radiométricos. Essas ferramentas medem propriedades das rochas como densidade, suscetibilidade magnética, condutividade elétrica e decaimento radioativo.

A prospecção geoquímica procura pistas químicas. Os cientistas coletam amostras de solo, sedimentos lacustres, água, depósitos glaciais, rochas, vegetação, tecidos animais, microorganismos, gases e ar. Eles testam oligoelementos. Concentrações incomuns apontam para um depósito.

Métodos de exploração: trincheiras, derivações e amostragem de núcleo

Uma vez identificados os prospectos, a exploração de campo começa. O método depende do tipo e profundidade do depósito. Se o depósito aflorar na superfície, trincheiras rasas são cavadas com escavadeiras ou retroescavadeiras. A abertura de valas fornece dados precisos próximos à superfície e grandes volumes de amostra. Mas é limitado pela profundidade que o equipamento pode cortar.

Às vezes, desvios especiais são conduzidos. Isso é caro e lento. As derivas são usadas principalmente para criar locais de perfuração. A partir daí, um grande volume pode ser explorado para construir um modelo tridimensional do corpo mineral. Eixos e desvios antigos também são úteis. Eles fornecem acesso fácil para amostragem de reservas existentes ou exploração de extensões.

O método mais comum é fazer furos para sondas. Uma broca com ponta de diamante corta um corte estreito na rocha. Extrai um núcleo cilíndrico do centro. Esta é a amostragem central. Os buracos podem ter centenas ou milhares de metros de comprimento. O diâmetro padrão é de cerca de 50 milímetros.

Os núcleos são colocados em caixas especiais na ordem em que foram removidos. Os geólogos registram cada núcleo. Eles descrevem os tipos de rochas, minerais e características estruturais como juntas, falhas e planos de estratificação. Eles avaliam a resistência da rocha. O núcleo é frequentemente dividido longitudinalmente. Metade vai para um laboratório para determinar o grau do mineral.

Delineando o corpo de minério com mapas e modelos

Os furos centrais são perfurados em um padrão regular. Suas localizações são plotadas em mapas planos. Para visualizar o depósito em profundidade, os furos também são traçados em planos verticais chamados seções. O geólogo estuda cada seção. Usando dados de mapas, registros de núcleos e conhecimento de estruturas geológicas, eles preenchem as lacunas entre buracos e planos.

Este método constrói um modelo de corpo de minério. Funciona bem para depósitos médios a pequenos com limites nítidos entre minério e rejeitos. Muitas vezes são extraídos no subsolo. Mas para grandes depósitos extraídos por métodos a céu aberto, esta abordagem é menos comum. Foi amplamente substituído por modelos de bloco. Eles são detalhados na seção de mineração de superfície.

O objetivo não é apenas encontrar rochas. É entender sua estrutura, qualidade e volume antes que uma única escavadeira se mova.

A indústria passou da suposição à precisão. As anomalias não são mais apenas curiosidades visuais. Eles são pontos de dados. E os pontos de dados tomam decisões de bilhões de dólares.

Mapeando o corpo de minério

Os depósitos minerais não ficam ali aleatoriamente. Eles têm formas. A maioria deles é tabular, encravada entre camadas rochosas paralelas, como uma fatia de pão em um pão. Para navegar por eles, os mineradores contam com duas medições. Dip informa o ângulo em relação ao horizonte. Strike fornece a direção da bússola.

Você também precisa saber o que está acima e o que está abaixo. A rocha situada no topo do depósito é a parede suspensa. O que está embaixo é a parede. Termos simples. Crítico para a segurança.

A nota não é estática

Nem todos os minérios são criados iguais. A concentração do mineral valioso é chamada de grau. Este número flutua enormemente em um único depósito.

Aqui está a dura verdade. Só porque um mineral está presente não significa que vale a pena desenterrá-lo. Existe uma nota de corte da mina. Abaixo desse limite, a mineração do material perde dinheiro. Depois que a rocha sai do solo, há outro obstáculo. A classe de corte da usina. Este é o ponto abaixo do qual o processamento da rocha não é mais lucrativo.

Depois, há o ponto de equilíbrio. Este é o ponto de inflexão. Custos são iguais a receitas. Qualquer coisa acima é minério. Qualquer coisa abaixo é desperdício.

Então, como você decide o que é uma reserva explorável? Você olha para os números. Os custos de extração variam muito. Dependem do sistema de mineração, do maquinário e da duração da mina. É um cálculo complexo.

Tomemos como exemplo as minas a céu aberto. Eles começam na superfície. Barato. Fácil. Mas à medida que você vai mais fundo, a física muda. Eventualmente, você pode ter que mudar para a mineração subterrânea. O custo por tonelada aumenta. Para justificar esse salto, o minério subterrâneo precisa de um teor mais elevado. Se não, você deixa.

A mineração de superfície domina

Mais de dois terços da produção mineral anual mundial provém da mineração de superfície. É o rebatedor pesado.

Existem três tipos principais.
– Mineração a céu aberto
– Mineração a céu aberto
– Pedreira

Eles diferem em forma, técnica e no que extraem da terra.

A mineração a céu aberto cria um buraco enorme. Às vezes, raspa o topo de uma colina. A mineração a céu aberto é diferente. É linear. Uma linha de reboque ou uma pá gigante descasca longas e estreitas tiras de terra. Você escava o mineral, passa para a próxima faixa e despeja os resíduos da nova faixa no buraco que acabou de fazer. É eficiente para depósitos de carvão finos e planos. É por isso que muitas vezes é categorizado separadamente.

A pedreira se divide em dois campos. Uma é para pedras ornamentais. Cores, tamanhos e formas específicas. Trabalho caro. O outro é para areia, cascalho e brita. Usado para estradas, cimento, concreto. As técnicas aqui refletem a mineração a céu aberto. Então nos concentramos no lado ornamental. As coisas de alta qualidade.

A geometria do poço

As minas a céu aberto são construídas em camadas chamadas bancadas.

Qual a espessura deles? Geralmente de 12 a 15 metros. Cerca de 40 a 50 pés. Depende da rocha e do equipamento. Os mineiros trabalham em várias bancadas ao mesmo tempo. Eles se locomovem usando rampas. Essas rampas são largas. 20 a 40 metros de largura. Você estende uma rampa para baixo para iniciar um novo nível. Você corta fundo e depois alarga. Isso forma o novo fundo do poço.

As paredes são importantes. Bastante.

A inclinação é determinada pela resistência da rocha. A estabilidade não é negociável. Especialmente à medida que o poço fica mais profundo.

Aqui está a tensão. Aumentar a inclinação em apenas alguns graus pode economizar milhões em custos de remoção. Pode aumentar a recuperação de minério. Mas também convida ao colapso. As falhas em taludes podem envolver milhões de toneladas de material. É um risco. As minas executam programas de estabilidade constantes. Eles analisam dados estruturais, lençóis freáticos e padrões de detonação. Um poço grande pode usar cinco ou mais ângulos de inclinação diferentes.

À medida que você cava mais fundo, você remove mais resíduos de rocha. Eventualmente, a matemática quebra. O valor do minério exposto não cobre mais o custo de sua retirada. A mineração para.

Este equilíbrio é a taxa de remoção. Resíduos de rocha divididos por minério removido. A taxa de equilíbrio de decapagem depende do valor e dos custos do minério. Quando você acertar, estará pronto.

Como calcular reservas de minério para minas a céu aberto

A estimativa de reservas não é apenas suposição. Tudo começa com a perfuração de furos para sondas. Trace esses locais em um mapa. Corte seções verticais através deles. Você obtém a extensão vertical do corpo de minério. A localização dos bancos segue a partir daí.

Mas você mina em camadas horizontais. Então você também calcula as reservas em fatias horizontais. Cada fatia corresponde à altura da bancada. Você corta essas fatias em blocos ao longo de linhas coordenadas. Comprimento e largura do bloco? Geralmente uma a três vezes a altura da bancada.

Determine a nota de cada bloco. Empilhe-os. Você tem um modelo de bloco. Precisa ser maior que a reserva real de minério. Por que? Porque você tem que cavar o buraco para expô-lo.

Agora jogue dinheiro na mistura. Os custos variam. As receitas esperadas variam. A nota é importante. A localização é importante. Isso cria um modelo de bloco econômico. Alguns blocos acabam dentro do poço. Outros ficam do lado de fora. Como você decide quais vão?

A técnica do cone flutuante é o padrão. Imagine duas dimensões primeiro. Para remover um bloco de minério, você deve remover tudo que estiver acima dele. Desenhe um triângulo invertido. Os lados correspondem ao ângulo de inclinação. A base fica na superfície. Apex atinge o bloco de minério. Em 3D? É um cone.

Compare o valor do minério no ápice com o custo de remoção de todo o cone. Valor líquido positivo? Mine isso. Execute esta verificação para cada bloco do modelo. O resultado é o contorno final do poço.

Operações de perfuração e detonação em minas a céu aberto

As grandes minas movimentam quase um milhão de toneladas de material diariamente. Pequenos? Alguns milhares. O processo se resume a quatro etapas: perfuração, detonação, carregamento e transporte.

Grandes minas usam brocas rotativas. Os furos variam de 150 a 450 mm de diâmetro. A broca possui três cones com dentes de aço ou carboneto de tungstênio. Ele gira sob carga pesada. Quebra a rocha por compressão e cisalhamento. Os compressores de ar sopram os cortes através do centro da coluna de perfuração.

Poços menores usam máquinas de percussão pneumáticas ou hidráulicas. Montado em caminhão ou esteira. Os furos são menores, 75 a 120 mm.

O padrão é importante. Você precisa de fragmentação específica para posterior carregamento e esmagamento. Dois termos definem o padrão: carga e espaçamento. A carga é a distância mais curta do furo até a face da bancada. Espaçamento é a lacuna entre os furos. A carga é normalmente 25 a 35 vezes o diâmetro do furo. O espaçamento geralmente é igual à carga.

A maioria dos explosivos são ANFO. Pasta de nitrato de amônio misturada com óleo combustível. Bombeado de caminhões-tanque. Um único buraco de 400 mm e 7,5 metros de profundidade pode gerar cerca de um bilhão de cavalos de potência. Isso é muita energia. O objetivo é a fragmentação útil. Não apenas barulho. Os blasters disparam buracos em uma sequência controlada para gerenciar a força.

Carregamento e transporte de materiais pesados

O objetivo da explosão é simples. Quebre a rocha. Desloque-o em uma pilha. Facilite o carregamento.

Escavadeiras elétricas ou diesel-elétricas fazem o levantamento em grandes fossos. Hidráulicos também. O tamanho é definido pela caçamba ou balde. As capacidades comuns variam de 15 a 50 metros cúbicos. Uma mordida pode levantar de 30 a 100 toneladas.

Os caminhões devem combinar com a escavadeira. Regra prática? Encha o caminhão em quatro a seis movimentos de pá. Uma escavadeira de 15 metros cúbicos é combinada com um caminhão de 120 a 180 toneladas. Os maiores caminhões transportam mais de 350 toneladas. Eles têm motores que produzem mais de 3.500 cavalos de potência. Os diâmetros dos pneus excedem 3 metros.

As carregadeiras de rodas também desempenham um papel. Sua alta mobilidade ajuda.

Transporte de minério de poços profundos

Os poços estão ficando mais profundos. As mais profundas ultrapassam os 800 metros. Chegar tão longe com caminhões é caro. Surgem alternativas.

Transportadores de correia são comuns. Mas eles exigem britagem na cava. O material bruto deve ser decomposto antes do transporte. Ângulos íngremes são um problema. A maioria das correias atinge no máximo 18 graus. Transportando diretamente pelas paredes do poço? Os engenheiros ainda estão desenvolvendo técnicas para isso.

O que acontece depois que o minério sai do solo

O caminhão parte. Resíduos de rocha vão para um depósito de lixo. A coisa boa, o minério, vai para uma usina de beneficiamento. Às vezes, ele ignora totalmente a fábrica se a qualidade for alta o suficiente para ser enviada diretamente. Mas isso é raro. A maioria das operações classifica o subminério em pilhas separadas. Eles podem desenterrá-lo mais tarde. Eles podem tratá-lo com produtos químicos ali mesmo, no lixão. Isso é lixiviação de pilha. Ele extrai metais sem mover a rocha para um moinho.

Por que extraímos pedras que não são metal

Não construímos arranha-céus em granito. Geralmente não. Mas nós queremos isso. Parece bom. Isso dura. É fácil de limpar. Granito, calcário, arenito, mármore, ardósia, gnaisse, serpentina. Esses são os pesos pesados. Se for usada para estrutura, paredes, pisos ou apenas decoração, é pedra de construção. Se for cortado em tamanhos específicos para construção ou monumentos, torna-se pedra dimensional.

Pedras de boa dimensão precisam ser consistentes. Mesma cor. Mesma textura. Sem rachaduras. Tem que levar um polimento. Tem que sobreviver à chuva. Esta seção não é sobre mineração de terra. Trata-se de cortar rocha.

Como o poço é moldado

As pedreiras nem sempre são buracos no chão. Às vezes são encostas. O primeiro passo é despir. As árvores vão. A vegetação rasteira vai. Depois, a camada superficial do solo. Ele é armazenado para recuperação posterior. Você não pode simplesmente jogá-lo fora.

A pedra sai nos bancos. Fatias. Geralmente 4,5 a 6 metros de espessura. Mas a natureza não segue regras. Se houver uma costura natural, a pedreira segue-a.

Os blocos que eles retiram são enormes. Às vezes chamados de pães. Seis metros de altura. Seis metros de profundidade. Até 18 metros de comprimento. São 1.200 a 2.000 toneladas. Você não move isso com uma empilhadeira. Tradicionalmente, as torres fixas faziam o trabalho. O alcance da torre decidiu o formato da pedreira. Agora, os carregadores front-end móveis estão assumindo o controle. Eles levantam blocos de moinho de 30 toneladas. O layout muda porque o maquinário muda.

O desperdício é o inimigo aqui. Apenas 15 a 20 por cento da pedra que você escava é utilizável. O resto são escombros. Planejar para onde vai essa pilha de resíduos é uma parte importante do trabalho.

Cortar pedra sem quebrá-la

Como você separa um quarteirão da montanha?

Durante anos, a serra de arame foi rei. É um fio de aço, helicoidal, com cerca de 6mm de espessura. Ele carrega uma pasta de água e abrasivo – areia, óxido de alumínio, carboneto de silício. O arame não corta a pedra. O abrasivo sim. O fio simplesmente entrega.

O fio se desgasta. O corte fica mais estreito. Se o fio quebrar, você está preso. Recomeçar é um pesadelo. Portanto, o fio deve ser longo o suficiente para terminar o trabalho. No granito, são utilizados cerca de 27 metros de fio para cada metro quadrado de corte. Um único corte de 6×9 metros precisa de 1.450 metros. Uma configuração completa pode usar de 3 a 5 quilômetros de fio. Acionado por motores elétricos ou diesel. Guiado por rodas de roldanas. Um fio pode fazer vários cortes se você posicionar as rodas corretamente.

O benefício? Um corte suave. Nenhum dano à rocha circundante. Menos trabalho depois. Mas é lento. E está sendo substituído.

Queimando e perfurando rochas

Para rochas duras como granito, o calor funciona. Queimadores a jato usam óleo combustível e oxigênio ou ar. Ele queima como um motor de foguete em miniatura. Alta temperatura. Alta velocidade. Corta um canal de 75 a 150 mm de largura e até 6 metros de profundidade. Portátil ou automatizado. Ele derrete.

Ou você pode perfurar. As brocas de percussão pneumáticas ou hidráulicas fazem furos longos e paralelos. A perfuração em linha utiliza furos piloto pouco espaçados. Em seguida, um pedaço maior sai do meio. Em rochas mais macias, basta retirar a teia entre os buracos.

O método que você usa depende da rocha. O granito duro pode queimar. Pedra macia é perfurada. O objetivo é sempre o mesmo. Tire o bloco. Não quebre. Não desperdice isso.

Dividindo rocha sem o boom

Explosivos não são a única maneira de quebrar pedras. Às vezes você quer uma divisão limpa, não uma cratera.

Se os furos forem perfurados com 125 a 250 mm de distância, você poderá fraturar a rocha entre eles. É uma questão de precisão. Um método utiliza explosivos especiais. Eles não explodem a rocha. Eles pressionam gás de alta pressão contra as paredes do buraco. A pressão aumenta. Então rachar. Uma fissura se forma ao longo da linha de tiro. Caos controlado.

Os trabalhadores da velha escola usam penas e cunhas. É mecânico. Brutal. Eficaz.

As penas são duas peças de aço semicirculares. Você os enfia em todos os buracos ao longo da lateral do bloco. Então você desliza uma cunha entre cada par. Bata nas fatias com uma marreta. A força é transferida para as penas. A rocha não quer se mover. A pressão não tem para onde ir senão através da pedra. Uma linha de rachadura emerge.

Esta técnica define a parte inferior de um bloco. Ele também corta pedaços grandes em pedaços menores. Para a última etapa, você só precisa de furos rasos. Alguns centímetros de profundidade. Diâmetro pequeno.

Existem outros truques também. Argamassas de cimento especiais que se expandem à medida que curam. Pressurização hidráulica. Todos fazem a mesma coisa: empurram até a pedra ceder.

A vantagem da serra de fio diamantado

A tecnologia mais recente é mais silenciosa. Mais limpo. Mais preciso.

Entre na serra de fio diamantado. Parece um cabo grosso. É aço de 6 mm no núcleo. Envolto em contas impregnadas de diamantes. Espaçadores de plástico ficam entre as contas. Esses espaçadores são importantes. Eles impedem que a rocha transforme o cabo de aço em pó. Eles mantêm os diamantes no lugar.

A água faz o trabalho pesado aqui. A água limpa limpa o corte. Isso esfria o fio. Impede que os diamantes superaqueçam e fiquem opacos.

Para iniciar um corte, são necessários dois furos. Um perfurado verticalmente a partir do canto superior. Um perfurado horizontalmente a partir do fundo. Eles se cruzam. Você passa o fio. Um mecanismo de acionamento o puxa. A tensão é fundamental.

O corte é estreito. Muito estreito. Isso significa menos desperdício. Menos pedra virou pó. A pedra não racha nem fissura devido à vibração. Depois que o fio estiver enrolado e em movimento, você nem precisará de um operador parado ali. Apenas funciona.

Motosserras para pedra

Sim, as motosserras podem cortar rochas. Não é madeira. Pedra.

Estas não são suas ferramentas de quintal. Eles são enormes. Eles se parecem com serras de madeira, mas carregam cortadores de carboneto de tungstênio ou com ponta de diamante. Eles lidam com pedras macias. Mármores. Calcários. Travertinos. Xistos como ardósia. Alguns arenitos.

A corrente possui elos removíveis. Eles seguram as ferramentas. A corrente anda em um canal. As paredes e o fundo desse canal são substituíveis. Eles se desgastam. Você os troca. A máquina se move sozinha. Um mecanismo de cremalheira e pinhão o conduz ao longo de trilhos modulares.

São máquinas pesadas. É alto. Mas funciona em materiais que arruinariam uma lâmina padrão.

Canalização de jato de água

Se você quer silêncio, use água.

Jatos de água de alta pressão cortam canais na pedra. Água pura pode fazer isso. Ou água misturada com uma substância abrasiva. A água jorra através de um pequeno bocal. A velocidade é extrema.

Isso cria novas rachaduras. Penetra nos existentes. Finas camadas de rocha são cortadas. Camada por camada.

O resultado? Canais estreitos e retos. Quase nenhum barulho. Nenhum dano à superfície da parede circundante. É gentil apesar da força.

Mineração subterrânea

Por que a mineração profunda custa mais por tonelada

A mineração de superfície atinge uma parede. Não físico, mas matemático. Quando o minério fica nas profundezas do subsolo, os resíduos de rocha que você precisa transportar para chegar até ele tornam-se pesados ​​demais para serem levantados. Você muda para técnicas subterrâneas. É caro. Cada tonelada extraída no subsolo custa mais do que a sua contraparte na superfície. Por que? O equipamento é menor. As condições do solo e a geometria do minério comprimem as máquinas. O acesso é apertado. Tanques de produtividade. Você pode obter de cinco a cinquenta vezes menos produção por trabalhador por turno em comparação com minas a céu aberto.

Há uma compensação. Os mineradores subterrâneos extraem apenas minério. As minas abertas retiram toneladas de resíduos para cada tonelada de rocha valiosa. Essa seletividade tem valor.

Escolhendo o método certo de mineração subterrânea

Depois de se comprometer a ir para o subsolo, o método depende da rocha. O tamanho é importante. A forma é importante. A orientação é importante. A nota é importante. Se o minério for de alta qualidade ou de alto preço, você poderá pagar por métodos caros. Você deseja manter o minério e os resíduos separados. A extração altamente seletiva faz isso. Mas se você puder classificá-los mais tarde, talvez com ímãs para magnetita, poderá usar a mineração em massa. É mais barato. Menos seletivo. Mais rápido.

O mergulho do corpo de minério muda tudo. Uma queda de mais de 50 graus permite usar a gravidade. O minério cai. Fácil. Uma queda abaixo de 25 graus exige equipamento com pneus de borracha para transportar minério. Ângulos íngremes são complicados. Projetos especiais são necessários para o meio-termo.

As aberturas que você abre são chamadas de realces ou salas. A parada acontece em duas etapas. Primeiro é o desenvolvimento. Você prepara os blocos de minério. É caro. A segunda etapa é a produção. Você extrai o minério. É mais barato. Você tenta maximizar a produção para cada etapa do desenvolvimento. Para corpos de minério íngremes, você espaça os níveis de produção. Aberturas maiores significam equipamentos maiores. Menos máquinas. Menos trabalho.

A resistência da rocha limita suas aberturas. A rocha é mais forte que o concreto da estrada. Mas tem defeitos. Rachaduras. Falhas. Se esses defeitos estiverem próximos uns dos outros ou preenchidos com material triturado, você deverá manter as aberturas pequenas.

A profundidade traz pressão. À medida que você vai mais fundo, o peso da rocha sobrejacente aumenta. A pressão lateral também aumenta. Pode ser um terço da pressão vertical ou três vezes maior. Nas minas mais profundas, a mais de 4 quilômetros de profundidade, a pressão é intensa. A rocha explode. Estas são explosões de rochas. Eles param de minerar. A engenharia mecânica das rochas lida com isso. Estuda como o maciço rochoso interage com as aberturas das minas.

Construindo a infraestrutura da mina

Você não pode minerar sem desenvolvimento. O investimento de capital vem em primeiro lugar. As minas abertas constroem estradas e eliminam resíduos. As minas subterrâneas são mais complexas.

Acesso vertical e poços

A entrada principal é um poço. Um buraco vertical afundado na superfície. Fica abaixo do nível de mineração planejado mais profundo. Os desvios horizontais ramificam-se em intervalos regulares. Estes são chamados de níveis. Elevadores, ou gaiolas, movem trabalhadores e máquinas para baixo. O minério surge em saltos. Transportes especiais.

Os eixos possuem compartimentos. Eles seguram linhas de ar comprimido. Cabos de energia elétrica. Tubulações de água. Eles também ventilam a mina. O ar fresco entra por um eixo. O ar viciado sai por outro. Ou vice-versa.

As rampas oferecem outra maneira de descer. Túneis conduzidos para baixo a partir da superfície. Rampas internas conectam níveis. Nas montanhas, você pode dirigir túneis horizontais pelas laterais. Estes são anúncios. Comum na mineração de metais.

Por que a gravidade faz o trabalho pesado no transporte de minério

O minério extraído não fica parado ali. Ele é despejado em passagens de minério – poços verticais ou quase verticais que permitem que a gravidade faça o trabalho. A rocha cai direto até o nível mais baixo da mina. A partir daí, ele é triturado, colocado em uma lixeira e carregado em caçambas. Essas caçambas sobem até a estrutura da superfície, despejam sua carga e descem novamente. Repita.

Algumas minas usam correias transportadoras ou caminhões. Resíduos de rocha? Muitas vezes deixado no subsolo para economizar espaço. Quando precisa se mover, utiliza aberturas verticais semelhantes.

A mecânica de aumentar e ganhar

Criar essas conexões verticais não é apenas desenterrar. É chamado de aumento. Os trabalhadores começam de baixo e sobem. As máquinas de perfuração vertical fazem furos de 2 a 5 metros de largura, estendendo-se por centenas de metros de comprimento. Essas aberturas têm múltiplas finalidades: passagens de minério, rampas de resíduos ou poços de ventilação.

Descer de um nível superior? Isso é um ** winze **. Pense nisso como um eixo interno.

Drifts: a espinha dorsal horizontal

Todos os túneis horizontais são desvios. Simples assim. Seu tamanho e formato dependem do trabalho. Transporte? Ventilação? Exploração? Cada um precisa de uma pegada específica.

• Desvio do Footwall : Corre paralelo ao corpo de minério, assentando na rocha abaixo dele.
• Crosscut : Passa da parede inferior através do corpo de minério.
• Rampa : Deriva inclinada, ainda classificada neste termo genérico.

Como estender um drift, uma rodada de cada vez

Construir um desvio é um ciclo de cinco etapas. Você faz isso para cada “rodada” de rocha que deseja remover.

1. Perfuração
2. Explosão
3. Carregamento e transporte
4. Escalonamento
5. Reforçando

Os métodos de perfuração variam. O tipo de rocha, o tamanho da abertura e o nível de mecanização determinam a abordagem. A maioria das minas depende de transportadores movidos a diesel e com pneus de borracha que transportam múltiplas perfuratrizes. Estes são jumbos de perfuração. As próprias brocas funcionam com ar comprimido ou fluido hidráulico.

A perfuração percussiva é brutal. Um pistão martela para frente e para trás. No golpe para frente, ele atinge uma barra de aço. Um cortador especial, ou broca, preso na frente, é forçado a penetrar na rocha. O pistão retrai, a broca gira e o ciclo se repete. Alta energia, alta frequência – 2.000 a 3.000 golpes por minuto. O hard rock não tem chance.

A arte do padrão de explosão

A face da rocha é perfurada com furos paralelos. Os diâmetros variam de 38 a 64 mm. Mas aqui está o truque: um ou mais buracos maiores ficam sem carga. Eles atuam como uma superfície livre. Eles dão à pedra um lugar para quebrar. Sala de expansão.

Da dinamite ao ANFO

Explosivos vão para esses buracos. Varas, cartuchos ou lama bombeada. A química gera uma enorme pressão de gás. Essa pressão cria novas fraturas e amplia as existentes. A rocha quebra. Ele se move.

Dinamite costumava ser o padrão. Não mais. ANFO domina agora. É uma mistura de nitrato de amônio e óleo combustível. Sozinho, nenhum dos dois é explosivo. Misture-os – 94,5% AN, 5,5% FO – e acenda. A reação é violenta. Eficiente. Barato.

Cronometrando a explosão e movendo a rocha

O rescaldo de uma explosão é confuso. Você obtém dióxido de carbono, vapor de água e nitrogênio. Estes são componentes de ar padrão. Mas se errar na proporção do óleo combustível, você pegará veneno. Muito óleo cria monóxido de carbono. Muito pouco cria óxidos nitrosos. Ambos matam. É por isso que os sistemas de ventilação sugam esses gases. A detonação geralmente acontece entre os turnos ou após o último mineiro terminar. Minas vazias são minas mais seguras.

A ordem é importante. Você não acende todos os buracos de uma vez. Você começa perto do espaço vazio, a “face livre”. Então você trabalha para fora. Isso cria espaço para a rocha quebrada se mover. É uma coreografia de destruição. O tempo é tudo.

Os sistemas elétricos antigos usavam um elemento resistivo na tampa. A corrente aquece. Ele acende uma cabeça de fusível. Isso queima um composto químico a uma velocidade definida. Esse atraso aciona o primer – geralmente azida de chumbo ou PETN. A cartilha explode, acendendo a carga principal do ANFO. A lacuna entre os atrasos? Geralmente 25 milissegundos.

As tampas mais recentes usam microcircuitos. Atrasos elétricos. Eles são mais apertados. Menos variação. Mais opções para sequências de tempo. A precisão custa dinheiro, mas economiza tempo e pedra.

Depois que a pedra estiver quebrada, você precisará movê-la. As unidades LHD – Load, Haul, Dump – são os cavalos de batalha. Eles variam de máquinas minúsculas que transportam menos de uma tonelada a feras que transportam 25 toneladas. Em veios estreitos, você poderá ver carregadores ultrapassados. Eles empurram um balde para dentro da pilha, levantam-no e giram-no para trás para despejar a carga. Muitas vezes alimentado por ar comprimido.

Outros carregadores usam braços recolhidos. Eles varrem os detritos para um alimentador e depois para uma esteira transportadora até os caminhões. Alguns deles são controlados remotamente. Nenhum motorista na cabine. Apenas um cara assistindo a uma TV a quilômetros de distância.

Limpando e Segurando o Teto

Antes de explodir novamente, você limpa. Isso é chamado de escalonamento. Pedras soltas no telhado ou nas paredes são uma armadilha mortal. Em pequenos túneis, os mineradores usam longas barras de aço ou alumínio para derrubá-los manualmente. Nas grandes minas mecanizadas, máquinas com martelos de impacto ou garras escamadoras realizam o trabalho a uma distância segura.

Segurança não envolve apenas remover pedras soltas. Trata-se de evitar que o resto caia. Idealmente, a rocha se sustenta. Você faz furos e insere parafusos para rocha. Um parafuso de aço com uma âncora de expansão é inserido. Você o gira. A âncora se expande contra a parede do buraco. Uma placa frontal comprime-se contra a superfície da rocha. Ele bloqueia os blocos juntos.

Isso cria um arco. Uma estrutura autoportante dentro do maciço rochoso. Se a rocha estiver fragmentada, adicione uma rede de aço, como uma cerca de arame, entre os parafusos. Algumas minas rejuntam vergalhões ou cabos de aço nos buracos. Outros borrifam concreto projetado – concreto aplicado em camadas – nas superfícies. É confuso, barulhento e eficaz.

Mantendo o ar em movimento e fresco

A ventilação não é negociável. Os mineiros precisam respirar. Mas é mais do que isso. Os motores diesel precisam de oxigênio para queimar combustível. Eles também produzem gases de escape que precisam ser diluídos. Explosivos criam gases que precisam ser eliminados.

Os ventiladores empurram o ar fresco para dentro. Eles puxam o ar contaminado para fora. Em climas frios, o ar que entra fica congelado. Aquecedores aquecem. Nas minas profundas, a rocha está quente. O ar volta sufocante. Os sistemas de refrigeração esfriam. Isso queima enormes quantidades de energia.

Os altos custos de energia impulsionam mudanças. As minas estão isolando seções não utilizadas para reduzir o volume de ar em movimento. Eles estão mudando de máquinas a diesel para máquinas elétricas. O equipamento elétrico produz menos calor e não produz exaustão. Isso simplifica o quebra-cabeça da ventilação.

Por que isso importa? Porque os ambientes subterrâneos são hostis. Ar é vida. Rock é perigo. A tecnologia preenche a lacuna entre permanecer vivo e realizar o trabalho.

O dimensionamento é um passo extremamente importante para tornar o local de trabalho seguro.

Não é apenas um procedimento. É um ritual. Você explode. Você carrega. Você escala. Você reforça. Você desabafa. Repita. O ciclo é implacável.

Como as minas subterrâneas mantêm as luzes acesas

Uma boa iluminação não é apenas algo bom de se ter. É a diferença entre ver um perigo e cair direto nele.

Cada mineiro lá embaixo tem uma lâmpada presa ao capacete. A bateria fica pesada no cinto. Em algumas operações mais antigas ou menores, esse feixe único é tudo o que você tem. Você trabalha com o brilho do seu próprio farol. Nas configurações modernas, porém, a maquinaria pesada faz o trabalho pesado – e a iluminação pesada. Essas plataformas vêm com luzes de alta potência que inundam o espaço de trabalho, afastando a escuridão para que os humanos possam realmente ver o que estão fazendo.

Depois, há a infraestrutura fixa. Caminhos de passagem, estações de poços, pontos de despejo – todos eles recebem instalações permanentes. Você não pode navegar em uma mina na escuridão total.

Gerenciando o lençol freático

A água é a variável que você não pode ignorar.

Algumas minas lidam com pequenas infiltrações. Eles reciclam a água usada na perfuração, mantêm-na limpa e reutilizam-na. Simples. Outras minas enfrentam um dilúvio. A água jorra da rocha circundante, ameaçando engolir toda a operação. Nesses casos extremos, os engenheiros constroem portas de água especiais e câmaras subterrâneas reforçadas. Eles são projetados para conter influxos repentinos e massivos antes que a mina inunde.

Para onde vai a água? Ele flui ou é bombeado para um ponto central chamado reservatório. A partir daí, tubos sobem pelo poço até a superfície. Uma vez acima do solo, ele é tratado e descartado de maneira adequada. Você não despeja apenas água bruta da mina no riacho local.

Por que os depósitos planos são importantes

A maioria dos depósitos de minério que exploramos hoje começou na água. Um antigo fundo do oceano. Um pântano pré-histórico. Ao longo de milhões de anos, a pressão compactou esses sedimentos. Eles podem ter mudado ou distorcido ligeiramente, mas mantiveram sua camada horizontal básica.

Essa estrutura muda a forma como você escava.

Se a camada for plana, você terá duas opções principais: mineração longwall ou mineração de salas e pilares. Qual você escolhe depende de alguns fatores. Qual é a espessura da costura? A rocha acima dela é forte o suficiente para aguentar? Você pode se dar ao luxo de deixar a superfície afundar?

É um cálculo de risco versus recompensa.

O método de sala e pilar

Essa técnica é exatamente o que parece. Você extrai salas de minério. Você deixa para trás pilares de material não minado.

Por que a mineração de salas e pilares é o padrão

Sala e pilar não é apenas um método. É o padrão. Pense nisso como o sorvete de baunilha de extração subterrânea. Você dirige túneis paralelos, chamados desvios. Então você os conecta. Intervalos regulares. Se o espaçamento corresponder em ambas as direções, você obterá uma grade. Um tabuleiro de xadrez de salas minadas e pilares em pé.

Esses pilares não são decoração. Eles sustentam o telhado. Sem eles, a mina desmorona. Física simples. Em algumas operações, assim que atingem a borda do depósito, os mineiros voltam e colhem esses pilares. É arriscado. Significa colapso controlado. Mas recupera mais minério.

Como funciona a mineração longwall para minerais macios

A mineração Longwall é diferente. É industrial. Mecânico. Preciso.

O corpo de minério é cortado em painéis retangulares. Dois desvios paralelos correm ao longo das bordas longas. Eles cuidam da ventilação e do transporte. Um corte transversal os conecta no final. Esse corte transversal é o carro-chefe. É chamada de face longwall.

Aqui está o truque. Os suportes hidráulicos móveis deslizam para frente. Eles criam um dossel seguro. Sob aquele teto, uma máquina de corte vai e volta. Ele corta o mineral. Um transportador blindado transporta a carga. Os apoios avançam. O teto atrás deles desaba. Intencionalmente. Isto é para coisas macias. Trona. Sal. Potassa. Carvão. Xisto mineral. Coisas que uma máquina pode realmente cortar.

O hard rock muda o jogo. Recifes de ouro na África do Sul? Platina? Você não pode simplesmente cortá-lo. Você perfura e explode. O minério é raspado até um ponto de coleta. O suporte vem de escoras hidráulicas, blocos de madeira ou preenchimento do vazio com pedra e areia. Mesmo padrão. Ferramentas diferentes.

Por que depósitos íngremes precisam de uma abordagem diferente

Nem todas as veias ficam planas. Muitos são verticais. Ou quase vertical. A geologia é confusa. Distorções acontecem. Os ângulos de colocação variam. Limites nítidos entre minério e estéril tornam isso administrável. Se a inclinação for acentuada – superior a 55 graus – e a rocha for forte, você muda de tática.

Parada de desmonte para corpos de minério verticais

É aqui que entra a parada de explosão. É para depósitos espessos e íngremes com limites regulares.

Comece na parte inferior. Dirija ao longo do minério. Amplie-o em uma calha. No final dessa depressão, aumente o nível acima. Explodir esse aumento em um slot vertical. Abrange toda a largura do corpo de minério.

A partir do nível de perfuração acima, faça longos furos paralelos. Cerca de 4 a 6 polegadas de diâmetro. A explosão começa no slot. Os mineiros recuam pela deriva. Eles explodem fatias sucessivas. Uma grande sala se abre.

Como você tira o minério dessa calha? Várias técnicas. Grizzlies. Transportadores. Pás. O método depende do layout. O objetivo continua o mesmo. Extraia o minério. Deixe o lixo. Evite que o telhado esmague você.

Variações de parada de subnível e recuo vertical

A clássica parada de detonação não é a única maneira de cavar. Você pode ajustar a geometria para caber na rocha. Faça uma parada de subnível. Em vez de uma enorme fenda vertical, você perfura furos mais curtos em subníveis empilhados em intervalos verticais mais estreitos. É uma subida passo a passo, descendo de cima em pedaços gerenciáveis.

A mineração de recuo vertical inverte totalmente o roteiro. O stope não parece uma fatia vertical de bolo. É um vale. Pense nisso como um slot horizontal. Você só carrega o fundo dos buracos com explosivos. Bang. Uma fina fatia horizontal de minério cai na calha. Você sobe. Carregue a próxima seção curta do buraco. Repita. Você continua explodindo fatias para cima até atingir o teto. É metódico. Camada por camada.

Como funciona a parada de contração em veias estreitas

Depois há a parada do encolhimento. Este método escolhe suas batalhas. Ele funciona apenas em corpos de minério relativamente estreitos e com mergulhos acentuados. Os limites também precisam ser regulares. Sem bordas irregulares e imprevisíveis.

A rocha em si tem que tocar bem. Tanto a parede suspensa quanto a parede inferior devem ser fortes. O minério também precisa aguentar. Ele não pode se degradar só porque está parado no realce enquanto você explora ao redor dele. A parada de contração depende do próprio minério para suportar o espaço aberto enquanto você trabalha. Se a rocha estiver fraca ou se o minério se desintegrar durante o armazenamento, esse método desmorona.

Como funciona a parada por contração na prática

É uma dança vertical. Os mineiros sobem através dos escombros, perfurando o teto sólido do realce. Eles enchem esses buracos com explosivos. Em seguida, eles retiram de 30 a 40% do minério quebrado do fundo.

Por que não levar tudo?

Porque eles precisam de espaço. O minério restante atua como piso e suporte temporário. Eles explodem a fatia acima, deixando-a cair para preencher o vazio que acabaram de criar. Os mineiros voltam ao caos, pisando nos novos destroços para repetir o processo.

Funciona. Mas é lento. E é difícil automatizar.

O atraso entre o início da escavação e a retirada final da última pedra pode aumentar significativamente. É um método que depende do tempo humano e da presença física, e não apenas de máquinas pesadas.

Por que a mineração de corte e aterro se adapta melhor

Se a parada de contração for rígida, o corte e preenchimento será flexível. Ele lida com formas estranhas de corpos de minério e terrenos instáveis ​​onde outros métodos falham. Juntamente com a mineração em salas e pilares, é a técnica subterrânea mais adaptável disponível.

A lógica é simples. Você extrai uma fatia horizontal de minério. Então você preenche o espaço vazio.

Normalmente, o preenchimento vem de estéril ou rejeitos gerados pela planta de processamento. Transforma desperdício em ferramenta. Depois que o vazio estiver preenchido, você extrai a próxima fatia. Ou para baixo.

O preenchimento se torna a plataforma para o próximo corte.

Existem duas maneiras principais de fazer isso.

O corte e preenchimento manual começa na parte inferior e segue para cima. É a abordagem padrão. A gravidade ajuda. O preenchimento fica abaixo de você, suportando seu peso enquanto você cava a camada acima.

Corte e preenchimento clandestino inverte o fluxo. Você começa no topo e desce. Isso é mais complicado. Ao remover o minério acima, você fica com um teto de ar. Você não pode simplesmente jogar lixo lá dentro. Não vai aguentar.

Você tem que misturar cimento no preenchimento. Ele cria um telhado sólido semelhante ao concreto. Só então os trabalhadores poderão entrar com segurança no espaço abaixo para continuar o ciclo. Custa mais em materiais. Mas permite extrair depósitos que, de outra forma, seriam muito perigosos ou instáveis ​​para serem tocados.

Carregamento com rampas ou híbridos de mineração

Olhe para aquele diagrama novamente. A rampa alimenta diretamente o realce. Esse é o ponto de acesso. À medida que os mineiros sobem mais alto, eles constroem elevações dentro do próprio aterro. Estes não são apenas decorativos. Eles atuam como passagens de passagem para o movimento da tripulação ou passagens de minério para o fluxo de rocha alimentado pela gravidade. Você poderia pular totalmente os aumentos internos, é claro. Carregue a rocha explodida em um LHD – um veículo Load Haul Dump – e conduza-o até uma passagem de minério na calçada. É uma escolha entre infraestrutura vertical e transporte horizontal.

Se as condições do terreno permitirem, há outra opção. Mineração de poço.

É uma fera híbrida. Parte corte e preenchimento, parte parada de subnível. As derivas são conduzidas através do corpo de minério, mas não são compactadas. Eles são separados por uma fatia de minério com duas ou três fatias normais de altura. A perfuração é longa. A explosão remove fatias verticais. Mas aqui está a diferença: à medida que cada fatia avança, o preenchimento entra imediatamente. Você mantém o terreno aberto pequeno. Rocha menos exposta significa menos chance de colapso. É estabilidade através de substituição constante.

Como a escavação de subnível realmente funciona

O nome revela isso, se você souber onde procurar.

Subnível refere-se ao espaço de trabalho. Os mineiros não operam apenas nos níveis principais. Eles trabalham em vários andares intermediários empilhados entre os túneis primários. É um sanduíche vertical de atividade.

Espeleologia é a consequência. Você não está segurando o telhado com madeira ou cimento nesta configuração específica. À medida que o minério é extraído, a parede suspensa acima dele cede. A superfície acima também afunda. A rocha cai no vazio. É um caos controlado. O método depende da capacidade do solo de colapsar de forma previsível após o desaparecimento do material de suporte.

Como a escavação transversal em subníveis gerencia resíduos e diluição

Observe a geometria. Cortes transversais paralelos cortam o corpo de minério. Eles correm da deriva da calçada até a parede suspensa. Cada subnível faz isso. O próximo subnível abaixo? Fica bem entre os acima. Cambaleante.

Os buracos são perfurados em leque. Intervalos regulares ao longo desses cortes transversais. Então você sopra. Comece na parede suspensa no subnível mais alto.

Aqui está a parte complicada. À medida que você retira o minério quebrado, o material de cima segue. Os resíduos da parede suspensa desmoronam. Quanto mais minério você extrai, mais resíduos vêm com ele. A diluição aumenta. Você tem um limite. Quando o lixo atinge um determinado limite, você para de carregar. Explodir o próximo fã. Espere a mistura assentar. Repita.

Isso é sempre ruim? Não. Depende do que você está minerando. A magnetita perdoa. Minério e resíduos se separam facilmente. Barato. A diluição importa menos aqui. Para outros minerais, misturar resíduos no seu produto é um desastre. Você paga pelo processamento de rocha que não é minério.

Para certos minerais como a magnetita, nos quais o minério e os resíduos podem ser separados de maneira fácil e barata, a diluição do minério é um problema menor do que para outros minerais.

Quando usar painéis e blocos para depósitos maciços

Os métodos de parada funcionam para alguns trabalhos. A escavação de subnível cuida de outras pessoas. Mas os depósitos massivos necessitam de uma abordagem diferente. Espeleologia do painel. Bloqueio de cavernas. Este é o método construído especificamente para escala.

Não é universal. Você precisa de condições específicas. Quatro deles.

1. Grandes corpos de minério com um mergulho acentuado. A rocha precisa deslizar.
2. Extensão vertical maciça. Você precisa de profundidade. Muito disso.
3. Rocha que desmorona naturalmente. Ela deve quebrar em pedaços gerenciáveis. Se ficar em pedras enormes, você está preso.
4. Superfície que permite subsidência. O solo acima cairá. Você precisa de espaço para isso.

Se você tiver essas quatro coisas, a escavação do painel é provavelmente sua melhor aposta. Ele vira o peso da rocha contra si mesmo. A gravidade faz a quebra. Você apenas gerencia o fluxo.

Por que o corte e preenchimento permite que a rocha se quebre

Você cava um buraco. Aí você cava outro 15 metros mais alto.

Essa é a configuração.

Esses dois níveis ficam de 100 a 300 metros abaixo do topo do corpo de minério. Você não começa do topo. Você começa profundamente.

Nesse nível inferior superior, você dirige túneis paralelos. Então você explode a pedra entre eles. Bum. Você tem um enorme slot horizontal. Este slot faz o trabalho pesado. Ele remove o suporte que sustenta o minério sobrejacente.

A gravidade assume o controle.

As cavernas de minério. Ele se quebra em pedaços pequenos o suficiente para serem manuseados. Cai em drawbells no nível de produção abaixo. Estas são basicamente calhas no fundo esperando para coletar os detritos.

Máquinas LHD – Carregar, Transportar, Despejar – varrem. Elas recolhem o minério quebrado. Eles o transportam para passagens de minério.

Aqui está o truque.

Somente a rocha usada para criar essas depressões e rebaixos iniciais precisa de perfuração e detonação. O resto? Ele se quebra. Ele cai à medida que a escavação progride para cima em direção à superfície.

O verdadeiro trabalho não é quebrar a rocha. É manter esses pontos de atração abertos enquanto a montanha desaba ao redor deles. Se as calhas entupirem, a mina para. Você tem que manter o fluxo durante o período de saque.

Como a mineração de placer difere da escavação subterrânea

A mineração de placer é uma fera totalmente diferente.

Você não está perfurando rocha sólida. Você não está explodindo. Você não está esperando que a gravidade abra um poço.

Os depósitos de placer estão soltos. Eles são cascalho, areia ou terra. Os minerais valiosos – geralmente ouro, mas também estanho ou pedras preciosas – foram removidos da sua fonte original. Eles se estabeleceram em leitos de rios, praias ou várzeas.

Como o material não é consolidado, você não precisa da enorme infraestrutura de uma operação de corte e enchimento. Sem sinos. Nenhuma máquina LHD navegando em túneis estreitos.

Você só precisa separar as coisas pesadas das leves.

A água é sua principal ferramenta. Ele lava a areia e a sujeira. Os minerais densos afundam.

Este método é mais barato. Mais rápido. Menos perigoso. Mas só funciona se o minério não estiver preso dentro de uma matriz de rocha dura. Você não pode minerar um veio de quartzo. Você só pode extrair o que o rio já fez por você.

Então, por que ainda vamos à clandestinidade?

Porque os melhores veios não estão no leito do rio. Eles são profundos. Bem trancado. Esperando que você os abra.

Por que os minerais pesados afundam enquanto a areia permanece no topo

Placers são confusos. São pilhas de material detrítico não consolidado que contém minerais valiosos. A natureza os constrói por meio do intemperismo químico, do fluxo dos rios, da ação marinha ou do vento. O resultado é um concentrado de coisas importantes.

Ouro. Estanho. Platina. Diamantes. Você também encontrará areias de ferro titaníferas e ferrosas, pedras preciosas como rubis e esmeraldas e abrasivos como rutilo e zircão. Estas não são escolhas aleatórias. Eles compartilham duas características. Alta gravidade específica. Resistência física. Eles sobrevivem à jornada. Todo o resto desaparece.

Onde encontrar os depósitos de placer mais lucrativos

Nem todos os placers são criados iguais. Os placers de riachos (ou aluviais) e os placers de praia dominam o cenário económico. A água corrente forma os tipos de riachos. As ondas costeiras agem sobre os depósitos existentes nos riachos para criar placers de praia.

A geologia é confusa em longas escalas de tempo. O nível do mar aumenta. Mudanças de terra. Isso significa que você pode encontrar placers em qualquer altitude. Muito acima do nível do mar. Bem abaixo dele. A localização não determina o método tanto quanto as condições físicas.

Os mineiros analisam a extensão. A espessura. O caráter do alicerce. Eles verificam a orientação do depósito. Qual é a espessura da sobrecarga? Há água disponível? Qual é o valor por unidade de volume?

Se o depósito for muito fino ou enterrado muito fundo para o trabalho de superfície, os mineiros vão para o subsolo. Eles afundam poços. Eles conduzem desvios. O material não está consolidado, no entanto. Ele entra em colapso. Suporte pesado é obrigatório. É caro e difícil.

A maioria dos placers, entretanto, permanece na superfície. As operações foram divididas em dois campos. Baseado em terra. Ou plantas flutuantes.

Como a garimpagem separa valor do desperdício

Panning é o ancestral de toda a mineração moderna de placer. É simples. É eficaz. Depende inteiramente de diferenças de densidade.

Você coloca o sedimento em uma panela. Adicione água. Agite. Os minerais pesados ​​– ouro, diamantes, platina – afundam. A areia mais clara e o cascalho giram sobre a borda e desaparecem.

É lento. É trabalhoso. Mas isso prova o conceito. Se você consegue separar o material pesado do leve manualmente, você pode fazer isso com máquinas. O princípio permanece o mesmo. A gravidade faz o trabalho. Você apenas fornece o meio.

Por que o garimpo continua sendo o padrão teimoso para a caça ao ouro

Panning é o método de força bruta. É manual, suado e implacável. Você enche uma panela com terra de aluvião, mergulha-a em água parada e começa a trabalhar.

Debaixo d’água, você amassa o lodo com as duas mãos. Você está quebrando pedaços, dissolvendo argila, separando pedrinhas. É tátil. Bagunçado. Depois vem o tremor. Segure a panela plana. Agite. As coisas pesadas afundam.

Inclinações rápidas. Aumentos rápidos. Lave a camada superior clara. Repita até que apenas os minerais densos e valiosos permaneçam no fundo.

É simples. Também é exaustivo.

Onde você realmente encontra ouro com esse método?

Você não escolhe apenas um local aleatório. Você procura as sobras. Terreno não trabalhado perto de antigas minas. Fendas no leito rochoso dos canais dos rios. Antigos bares fluviais. Leitos de riachos secos onde a água costumava arrastar as coisas pesadas para baixo.

Se a água se moveu para lá antes, o ouro ainda poderia estar lá. Esperando.

O truque não é apenas lavar. É saber onde a água parou de carregar peso.

A lavagem muda o jogo. Isso amplia o processo. Em vez de uma panela, você usa uma gamela longa e estreita. A água flui através dele, carregando sujeira e detritos. Riffles – aquelas pequenas saliências no fundo – capturam as partículas pesadas enquanto o lodo mais leve é ​​removido.

É mais rápido. Menos flexão. Mas requer fluxo de água. Um fluxo constante. Você não pode derramar água em uma poça.

Mecânica da caixa de eclusa e design do rifle

Você também pode operar uma caixa de eclusa. É uma caixa retangular resistente, geralmente de madeira, com a parte superior aberta. O fundo é áspero por corredeiras. A maioria são barras de madeira montadas transversalmente. Às vezes são postes, pedra, ferro ou borracha. Você introduz água e sujeira na extremidade superior da caixa inclinada. À medida que flui para baixo, os rifles de formato especial agitam a corrente. Isso evita que materiais mais leves se assentem. Ele retém o valioso mineral pesado.

Operações mecanizadas de placer baseadas em terra

As operações terrestres mecanizadas usam draglines, pás, retroescavadeiras, carregadeiras frontais e tratores para escavar material de aluvião. O material é entregue em usinas concentradoras ou caixas de eclusa para recuperação mineral. Esses métodos são adequados para depósitos estreitos, rasos ou rochosos. Eles também trabalham em topografias irregulares e íngremes que outras técnicas não conseguem suportar.

A drenagem do solo é especial. Ela extrai placers naturais e artificiais, como pilhas de rejeitos. Um fluxo natural de água se desintegra e transporta o material através de uma eclusa. O valioso mineral concentra-se ali. A hidráulica é outro método. Você move um fluxo de água de alta pressão através de um bocal sobre a face da mineração. A pasta resultante se move para um canal de rebaixamento. Depois, em um circuito contido para concentração. A mineração hidráulica às vezes extrai carvão no subsolo. Mas a sua principal aplicação é a mineração de superfície. É prático para materiais não consolidados e de granulação fina de placers, rejeitos, aluviões e depósitos lateríticos. Uma aplicação importante é a remoção de estéril para minas a céu aberto.

Operações em plantas flutuantes com draglines ou retroescavadeiras

Às vezes é mais econômico escavar material de aluvião com uma dragline ou retroescavadeira montada em terra. Você o combina com uma planta concentradora flutuante. O equipamento de escavação pode estar em uma barcaça separada ou na mesma. O material é escavado nas laterais e no fundo da lagoa de mineração. Ele cai na tremonha da planta de lavagem. Material superdimensionado é rejeitado pela triagem. Vai para pilhas de lixo. O material subdimensionado é distribuído para um sistema de separação por gravidade. Isso inclui eclusas, gabaritos ou equipamentos semelhantes. Após o tratamento, o máximo de resíduos possível retorna ao tanque. Swell significa alguns depósitos de resíduos fora da área do lago. A lagoa se move com a frente de mineração.

A técnica da retroescavadeira oferece escavação poderosa e bom controle.

Métodos de dragagem: mecânico vs hidráulico

Dragagem é a escavação subaquática de um depósito de placer por equipamento flutuante. Os sistemas são mecânicos ou hidráulicos. Isto depende do método de transporte do material.

A draga balde-escada, ou balde-linha, é tradicional. Ainda é o método mais flexível para condições variadas. Um único casco suporta mecanismos de escavação e elevação, circuitos de beneficiamento e sistemas de eliminação de resíduos. Uma cadeia interminável de baldes abertos gira em torno de uma treliça ou escada. A extremidade inferior repousa na face da mina. Esse é o fundo do lago onde acontece a escavação. A extremidade superior fica próxima ao centro da draga, na tremonha de alimentação. A corrente passa em torno de uma roda dentada chamada copo superior. Ele desce até uma roda dentada intermediária chamada copo inferior. Baldes cheios, apoiados em roletes, puxam a escada. Eles despejam a carga na caçamba. Depois que a estação de tratamento remove o material valioso, os resíduos são despejados no back-end.

A draga clamshell é outro sistema mecânico. Ele usa um grande balde único na extremidade dos cabos. Opera em águas mais profundas do que outros sistemas. Ele lida bem com partículas grandes e lixo. Mas é um sistema descontínuo do tipo lote. Demora cerca de uma mordida por minuto.

Os sistemas de dragagem hidráulica pura utilizam sucção pura, sucção com auxílio de hidrojato ou totalmente hidrojato. Eles são adequados para cavar material solto de pequeno porte. Pense em areia e cascalho, depósitos de conchas marinhas, rejeitos de moinhos e estéril não consolidado. A dragagem hidráulica também extrai depósitos de diamantes, estanho, tungstênio, nióbio-tântalo, titânio, monazita e terras raras.

As cabeças de corte subaquáticas aumentam muito o poder de escavação. A draga de sucção cortadora possui uma cabeça de corte rotativa. Ele solta e mistura o solo na face da mina. O material cai na boca de uma bomba centrífuga. Isso transporta lama com 20 a 25 por cento de sólidos para a planta de processamento. Uma pilha chamada spud mantém a draga no lugar durante o corte. Guinchos e cabos de aço balançam a draga em um arco ao redor da estaca. Remove todo o material do arco. Então a draga segue em frente. O processo se repete.

A draga de sucção e cortador é adequada para depósitos mais macios. O material tem gravidade específica relativamente baixa ou tamanho de partícula fino. Como poços de areia e cascalho, minas de fosfato e vários depósitos de sal.

Dragas de roda de caçamba vs dragas de sucção com cortador

A draga de roda de caçamba se parece muito com a draga de sucção e corte. A mesma ideia básica. Mas troque aquele cortador rotativo por uma escavadeira de rodas e você terá uma fera totalmente diferente.

Ele cava com mais força. Melhor na parte inferior do corte. E pega as coisas pesadas – ouro, estanho – que geralmente passam por um cortador padrão.

Mas há um problema. É mecanicamente complexo. E caro. Você paga por essa precisão.

Por que ainda não exploramos o oceano

O mar é basicamente um armazém mineral. Enorme. Mal tocamos nisso.

Por que?

Porque desenterrar minerais em terra é mais fácil. Mais barato. Nenhuma pressão real para ir para a água agora.

Além disso, a tecnologia ainda não chegou lá. Não sabemos realmente como explorar economicamente o fundo do mar. Nós nem entendemos completamente os recursos lá embaixo.

Mas se o fizéssemos? O oceano se divide em três zonas principais:

• A própria água do mar
• Praias e plataformas continentais
• O fundo do mar

O que realmente existe na água do mar

A água do mar contém cerca de 3,5% de sólidos dissolvidos em peso.

Os pesos pesados? Cloreto. Sódio. Sulfato. Magnésio. Cálcio. Potássio. Bromo. Bicarbonato.

Não é apenas o oceano aberto. Mares salgados interiores, como o Mar Morto ou o Grande Lago Salgado, também extraem minerais.

O magnésio é um grande problema da água do mar. Mas os sais dominam o poleiro.

O sal de cozinha (cloreto de sódio, NaCl) é o rei. Depois cloretos de potássio. Cloretos de magnésio. Sulfatos de potássio e magnésio.

Como eles os tiram? Evaporação.

Barato. Simples. Use o Sol.

A fazenda de sal perfeita

Você não pode simplesmente colocar um lago em qualquer lugar e esperar pelo sal. Você precisa de condições específicas.

• Clima quente e seco. Os ventos secos ajudam.
• Terreno perto do mar.
• Solo que não absorve água. Impermeável.
• Terreno plano. No nível do mar ou abaixo dele.
• Pouca chuva durante os meses de evaporação.
• Não há fluxos de água doce diluindo a salmoura.
• Transporte barato ou mercados próximos.

Se você acertar todos esses pontos, você construirá um lago.

Como é isso?

• Solos de base impermeáveis ​​e diques para reter a salmoura.
• Canais para transportar salmoura da fonte para o lago.
• Bombas para elevar salmoura sobre diques e declives de terreno.
• Estruturas para gerir o fluxo entre lagoas.

É a reunião de engenharia com o clima. Sem mágica. Apenas física.

Obtendo sal da água do mar

Os lagos solares modernos não ficam parados esperando pela magia. Eles bombeiam ativamente salmoura bruta para áreas de pré-concentração. A evaporação faz o trabalho pesado, levando os níveis de cloreto de sódio à saturação. A salmoura atinge 19–21% de cloreto de sódio e 28–30% de sólidos dissolvidos totais. Em seguida, segue para uma lagoa de cristalização.

O tempo varia. No Grande Lago Salgado, você espera cerca de um ano. O cloreto de sódio é eliminado primeiro. Outras coisas dissolvidas ainda não estão saturadas. Se você quiser apenas sal de cozinha, jogue fora a salmoura mais cedo. Evite contaminação. Se você quiser sais de potássio, continue evaporando. Esprema até o último íon de sódio antes que o produto alvo fique saturado.

Assim que o sal cristalizar no fundo do lago, é hora da colheita. Motoniveladoras, carregadeiras frontais e caminhões de transporte transportam o material para as fábricas de processamento. É a agricultura industrial de minerais.

Por que salmoura residual é ouro

As instalações de destilação produzem água doce a partir da água do mar. O efluente restante geralmente é uma dor de cabeça no descarte. Agora é um recurso. A extração de sais deste fluxo de resíduos economiza dinheiro e energia.

Três razões para isso. Primeiro, a central de conversão paga pelo bombeamento. Em segundo lugar, a salmoura está quente. A água quente evapora mais rápido. Terceiro, a concentração de sal é até quatro vezes maior do que na água do mar primária. Você está começando com uma vantagem. Do ponto de vista económico, faz sentido extrair os resíduos.

Minerais pesados ​​na costa

As praias não são apenas areia e conchas. Micas, feldspatos, quartzo – eles formam a maior parte. Mas os minerais pesados ​​também se escondem lá. Columbita, magnetita, ilmenita, rutilo, zircão. Eles resistem ao intemperismo químico e à erosão mecânica. Eles ficam parados enquanto as coisas mais leves são lavadas.

Existem descobertas raras. Ouro, diamantes, cassiterita, scheelita, volframita, monazita, platina. As concentrações mináveis ​​são menos comuns, mas valiosas.

A mineração acima do nível do mar utiliza técnicas convencionais de superfície. Draglines funcionam na zona de surf. Offshore requer equipamentos diferentes. Os métodos de wire line abaixam caçambas em cabos de aço. Pegue baldes, como conchas ou cascas de laranja, e morda os sedimentos. Eles fecham, seguram a carga e a içam. Abra a casca na superfície. Jogar fora. Repita.

As dragas oferecem um processo contínuo. As dragas de escada de caçamba escavam com base no tamanho e na potência da caçamba. Eles extraíram ouro, estanho, platina e diamantes em todo o mundo. No exterior, eles visam principalmente ouro e estanho. Dragas de sucção hidráulica removem a sobrecarga. Eles movem sedimentos não consolidados com baixa gravidade específica por longas distâncias. Você precisa de um abastecimento constante de água.

Sedimentos semiconsolidados necessitam de dragas de sucção com roda de caçamba ou cortador. As dragas de transporte aéreo são surpreendentemente simples. Sem peças móveis submersas. O ar comprimido é injetado em um tubo a uma profundidade de submersão de 60%. A coluna de fluido interna perde densidade. Se o topo do tubo não estiver muito acima da água, a mistura ar-água transborda. Água e sedimentos correm para substituí-lo. A capacidade de elevação de sólidos é substancial. A simplicidade vence.

O fundo do oceano

As bacias oceânicas não são planas. Colinas suavemente onduladas dominam. As encostas raramente excedem alguns graus. O relevo varia em algumas centenas de metros. Profundidade média? 3.800 metros. Cerca de 12.500 pés.

Dois sedimentos principais cobrem o chão. Lodos calcários e argila vermelha.

Lodos calcários vêm de organismos planctônicos. Suas conchas e esqueletos se acomodam. Cerca de US$ 10^{16}$ toneladas cobrem 130 milhões de quilômetros quadrados. São 50 milhões de milhas quadradas. Perto de muitas costas. Alguns depósitos são carbonato de cálcio quase puro. Outros se assemelham ao calcário usado no cimento Portland. Material de construção potencial nas profundezas.

A argila vermelha cobre outros 104 milhões de quilômetros quadrados. Aproximadamente US$ 10^{16}$ toneladas. A composição não é chamativa. Mas pode ter valor. Matéria-prima para produtos de argila. Ou uma futura fonte de metal. A alumina média é de 15 por cento. Alguns pontos atingiram 25 por cento. O cobre atinge 0,20 por cento. O níquel e o cobalto aparecem em pequenas frações. O manganês fica em torno de um por cento. Esses metais se escondem nas frações micronodulares da argila. A triagem ou métodos físicos podem separá-los.

O fundo do oceano é um armazém. Estamos apenas aprendendo como abrir as portas.

O verdadeiro dinheiro está na lama e no sal

Olhe mais de perto aquela salmoura quente no Mar Vermelho. Embaixo dela fica algo muito mais interessante do que aberturas térmicas. Bacias de sedimentos ricos em metais. Eles estão sentados lá esperando. O Atlantis II Deep é o grande. As estimativas sugerem que contém notas importantes de cobre, zinco, prata e ouro. Essas piscinas estão a cerca de 2.000 metros de profundidade. Cerca de 6.600 pés. Bem entre o Sudão e a Península Arábica.

Aqui está o chute. O sedimento é semelhante a um gel. Bombeá-lo para a superfície pode ser fácil. Está se formando agora. Nas condições geoquímicas atuais. Parece muito com grandes depósitos de minério em terra. Apenas mais fundo.

Mas os verdadeiros pesos pesados ​​estão em outro lugar. Nódulos de manganês. O fosforito também existe, mas é nos nódulos de manganês que reside o peso econômico. São concreções de dióxido de manganês. Geralmente cerca de 3 centímetros de diâmetro. Rochas minúsculas com enorme potencial.

Pense na escala. Só o fundo do Oceano Pacífico contém cerca de 1,5 biliões de toneladas destas coisas. Eles empacotam bem. Até 38.600 toneladas por quilômetro quadrado. A química é rica. Você obtém 2,5% de cobre. 2 por cento de níquel. 0,2 por cento de cobalto. E 35% de manganês. Alguns depósitos atingiram 50% de manganês. Em terra, isso é minério de alta qualidade. Aqui fora está apenas espalhado pelo chão.

Como você os levanta? Duas ideias principais têm mérito. A draga de arrasto de alto mar e a draga hidráulica de alto mar.

A draga funciona como um aspirador gigante na coleira. Ele raspa uma fina camada do fundo do mar. Enche seu balde. Então sobe. Uma trilha na parte traseira do navio levanta a caçamba. A carga é despejada em uma tremonha. Você pode extrair de 10.000 a 15.000 toneladas por dia. De 6.000 metros de profundidade. Mas é um pára-arranca. Abaixe o balde. Levante-o. Jogue fora. Esse tempo improdutivo mata a economia. É muito intermitente.

Um sistema contínuo é melhor. Entre na draga hidráulica. Isso usa uma bomba e um sistema de elevação de ar. Um coletor autopropelido se move ao longo da parte inferior. Pode usar baldes, raspadores ou jatos de água. O truque é a proporção fluido-sólidos. Você tem que gerenciar a velocidade no tubo. Se a bomba estiver muito alta ou muito baixa, a mistura falha. É um equilíbrio delicado da física.

Ainda não fizemos isso comercialmente para o manganês. É muito caro. Mas extraímos diamantes do fundo do mar. Veículos operados remotamente (ROVs) e cortadores de túneis verticais realizam esse trabalho. A tecnologia existe. A economia simplesmente não se atualizou.

Como a mineração de soluções transforma rocha em líquido

Esqueça o oceano por um segundo. Olhe para o chão. Os poços de salmoura naturais fornecem-nos a maior parte do bromo do mundo. Lítio. Boro. Além de potássio e trona. Mas também fazemos salmouras artificiais. Dissolvemos formações de minerais solúveis. Halita. Isso é sal-gema. Potassa. Trona. Boro.

Esta é a mineração de solução de salmoura. Ou apenas mineração de soluções. É assim que obtemos sal sem cavar um buraco e carregar pedras.

Tudo começa com um poço. Perfure até o topo da formação de sal. Encaixe-o com tubo de aço. Estenda o buraco até o fundo. Então você escolhe uma configuração. Existem quatro maneiras principais de fazer isso.

A técnica de injeção superior é simples. Você suspende a tubulação no fundo do poço. Injete água no anel. Esse é o anel entre o tubo interno e a carcaça. A água atinge o topo da formação de sal. Dissolve o sal ali mesmo. A salmoura é mais pesada. Afunda. Ele é empurrado para fora através do tubo. O resultado é uma caverna em forma de ipomeia. Largo na parte superior. Estreito na parte inferior.

A injeção inferior inverte o script. Você injeta água doce através do tubo suspenso na parte inferior. Você extrai a salmoura através do anel no topo. A caverna começa em forma de pêra. Largo na parte inferior. À medida que cresce, torna-se em forma de barril. Continue e isso se tornará uma ipomeia também.

A injeção anular inferior é diferente. A água entra pelo anel do revestimento próximo ao fundo. A salmoura sai através de um tubo ligeiramente mais profundo. Isso cria uma caverna em forma de barril. Consistente. Previsível.

Existe uma variação que adiciona controle. Dois tubos concêntricos no poço. A água entra pelo anel entre eles. A salmoura sai pelo tubo interno inferior. Mas aqui está a parte inteligente. Injete óleo ou ar através do anel entre o revestimento e o primeiro tubo. O óleo e o ar são mais leves que a água. Eles flutuam até o topo da caverna. Eles formam uma almofada. Essa almofada impede que a caverna cresça para cima. Força o crescimento lateral. Você obtém uma caverna ampla sem arriscar problemas estruturais acima. Quando terminar de alargá-lo. Você puxa o óleo ou a almofada de ar. A caverna cresce. Você controla a forma. Você controla o recurso.

Cavernas que se fundem criam eficiência

O tamanho é importante aqui. Você pode cavar cavernas de 100 metros ou mais de diâmetro usando as técnicas mencionadas anteriormente. Funciona em sal de cama. Funciona em sal de cúpula. Mas o verdadeiro truque não é apenas cavar um buraco. Está conectando-os.

Quando cavernas adjacentes se unem, a produção aumenta. Você para de tratar os poços como unidades isoladas. Em vez disso, você cria um sistema. Um poço empurra o fluido para dentro. Outro o retira. É uma dança coordenada. Normalmente, você vê um padrão de cinco pontos. Um poço de injeção fica no centro. Quatro poços de produção o cercam como satélites.

A salmoura fica quente e salgada. Ele vai para uma planta. Ou talvez um lago solar. Lá, a evaporação faz o trabalho pesado. A água vai embora. O sal fica. Física simples. Química eficaz.

Como o processo Frasch extrai enxofre

O enxofre não fica apenas na superfície esperando por você. Está preso. Especificamente, na pedra angular das cúpulas de sal. O enxofre vive dentro de calcário poroso ou fraturado. Esse calcário está imprensado entre camadas rochosas que são estéreis, impermeáveis ​​e insolúveis. A natureza construiu um recipiente perfeito. O processo Frasch é a chave para abri-lo.

Este método lida com depósitos em leito e em cúpula de sal. Mas a configuração da cúpula é o exemplo clássico. Aqui está a aparência da engenharia.

Você começa com um furo na rocha. Você definiu um invólucro. Tem cerca de 200 a 250 mm de largura. Aproximadamente 8 a 10 polegadas. A partir daí, você vai até a parte inferior da camada de calcário-enxofre. Você colocou um cano. 150 mm de diâmetro. Seis polegadas. Este tubo tem perfurações. Dois níveis deles.

Dentro desse tubo de 150 mm está outro. 75 mm de largura. Três polegadas. Vai quase até o fundo. Finalmente, um pequeno tubo de 25 mm fica pendurado na superfície dentro do tubo de 75 mm. Apenas uma polegada de largura.

Três canos. Aninhados como bonecas russas. Por que tantos? Porque você precisa de pistas separadas para trabalhos diferentes.

Água superaquecida entra no sistema. Está quente. Cerca de 170°C. Isso é 340 °F. Ele flui pelo espaço entre os tubos de 150 mm e 75 mm. Ele sai das perfurações superiores. O calor atinge o calcário. A temperatura aumenta. Ele cruza o ponto de fusão do enxofre. 115°C. 240°F.

O enxofre sólido se transforma em líquido.

O enxofre líquido é denso. Mais pesado que a água. Então ele afunda. Ele se acumula na parte inferior da formação. A gravidade faz o trabalho. O enxofre fundido flui para as perfurações inferiores do tubo de 150 mm. Entra no tubo de 75 mm.

Agora ele precisa se levantar. É grosso. É pesado. Não subirá sozinho. Você injeta ar comprimido através daquele minúsculo tubo de 25 mm. O ar se mistura com o enxofre. Reduz a densidade. Pense nisso como tornar a pasta mais leve. A mistura borbulha. O enxofre fundido sobe à superfície.

É termodinâmica de força bruta. Aqueça. Deixe afundar. Alivie a carga. Puxe para cima. Sem cavar. Sem mineração. Apenas tubos e pressão.