Dear reader,
You may have noticed that we’ve changed domains from Minestories to Solid Ground online, a name that more inclusively reflects our broad range of solutions for the mining and rock excavation industries. Rest assured, you’ll still be able to read and watch the ground-breaking content you’ve come to expect. Thanks for visiting.

Ekologiczne kruszenie

Jak przemysł zajmujący się wydobyciem surowców może stać się bardziej zrównoważony? Sensowne zmiany wymagają zajęcia się jednym z największych pożeraczy energii na świecie: rozdrabnianiem

Branża górnicza coraz skuteczniej zmniejsza emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Wzrost populacji świata i postępująca urbanizacja  sprawiają, że popyt na surowce nieustannie rośnie. Tymczasem dostęp do tych surowców staje się coraz trudniejszy, a ich wydobycie w sposób zrównoważony to coraz ważniejsza sprawa.

Zrównoważona gospodarka i rozwój społeczny stają się koniecznością nie tylko dla nas, chodzi także o zapewnienie przyszłości następnym pokoleniom.  Utrzymanie naszego obecnego stylu życia oznacza wydobycie i przerób coraz większej ilości surowców, zużywanie coraz więcej energii i wody oraz produkowanie coraz większej ilości odpadów. W miarę jak sięgamy coraz głębiej. po coraz bardziej niskoprocentowe materiały, problemy rosną. Dlatego jedną z głównych kwestii ekologicznych staje się zapotrzebowanie na surowce i konieczności zmniejszenia zużycia energii i wody. Koncepcja zrównoważonego rozwoju jest więc dla branży górniczej pewnym paradoksem. Jednakże, jeśli chodzi o maszyny i stosowane technologie, możliwe są ulepszenia, które temu służą. Rzecz dotyczy głównie bardzo energochłonnych procesów rozdrabniania.

Rozdrabnianie – będące procesem redukcji wielkości skały – jest konieczne, aby uzyskać  wartościowe minerały i polepszyć jakość  rud. Zaczyna się  od robót strzałowych, po których następuje kruszenie oraz mielenie wydobytej skały. Górnictwo jest branżą energochłonną, która zużywa blisko siedem procent energii pierwotnej wygenerowanej na świecie. Prawie połowa z tego przypada na rozdrabnianie. Zmniejszenie zużycia energii w przez te dość nieefektywne procesy wymaga innowacyjności.

Jeśli wielkość ziaren pokruszonego materiału może zostać zredukowana z 12 do 6 milimetrów, zużycie energii w procesie kruszenia może zmniejszyć się o 20 procent.

Firma Sandvik, jako jeden z najważniejszych partnerów technologicznych firm działających w tej branży, firma Sandvik ma do odegrania w tym procesie istotną rolę. Doktor Hamid-Reza Manouchehri pracuje od 2011 r. w firmie Sandvik nad zwiększeniem produktywności i ekologiczności procesów rozdrabniania, zwłaszcza w aspekcie zużycia energii i wody. Uważa on, że należy przyjrzeć się łańcuchowi procesów, i to przed wierceniem. – Roboty strzałowe to tylko dwa procent zużycia energii, lecz aż 15 procent całości kosztów operacyjnych. Jest to więc najdroższy etap procesu rozdrabniania – mówi Manouchehri. – Powinniśmy dokonywać ulepszeń każdego ogniwa całego łańcucha. Dobrze wykonany strzał daje dobrą fragmentację, co skutkuje mniejszymi kosztami transportu i bardziej wydajnym kruszeniem – podkreśla  Manouchehri.

Firma Sandvik Mining and Rock Technology wprowadziła nowy adapter, aby podnieść poziom precyzji wiercenia, czego rezultaty są obiecujące. Bardziej precyzyjne wiercenie pozwala oszczędzać energię i obniżać koszty, a także uzyskać lepszą fragmentację. Wiercenie nawet pod minimalnie nieprawidłowym kątem zwiększa wolumen prac wiertniczych. Badania wykazały, że podczas ośmiu lat eksploatacji kopalni nowy adapter umożliwił zmniejszenie prac wiertniczych o osiem kilometrów otworów i ulepszenie robót strzałowych. Równocześnie obniżyły się koszty transportu, a następnie zużycie energii w procesie kruszenia.

<p>Firma Sandvik Mining and Rock Technology opracowała techologię kruszenia, korzystającą z inteligentnych rozwiązań zautomatyzowanych, która umożliwia automatyczne dopasowanie się kruszarki do kruszenia twardych skał. Oznacza to wzrost produktywności nawet o 4 procent.</p>

Firma Sandvik Mining and Rock Technology opracowała techologię kruszenia, korzystającą z inteligentnych rozwiązań zautomatyzowanych, która umożliwia automatyczne dopasowanie się kruszarki do kruszenia twardych skał. Oznacza to wzrost produktywności nawet o 4 procent.

inny obszar ulepszeń jest możliwy dzięki otrzymywaniu danych z wiertła będącego w kontakcie ze skałą. Firma Sandvik opracowuje technologię pomiarów podczas wiercenia MWD (measurement-while-drilling)  aby uzyskiwać informacje na temat składu chemicznego skały, co ułatwia planowanie prac wiertniczych. – Projektowanie modelu wiercenia opartego na chemicznym i fizycznym charakterze skał oznacza, że można otrzymać mniejsze fragmenty wysokoprocentowej rudy w postaci resztek po strzale – mówi Manouchehri. – Inteligentne przesiewanie umożliwia usunięcie większych cząstek, w skutek czego zmniejsza się ilości materiału przeznaczonego do kruszenia, mielenia i przerabiania. Obniża to zużycie energii na dalszych etapach przeróbki, co powoduje wzrost produktywności i obniża koszty. 

W porównaniu z kruszeniem mielenie jest drogie i energochłonne. Wydajność energetyczna w trakcie mielenia nie przekracza pięciu procent, podczas gdy kruszenie jest blisko 10 razy wydajniejsze. Z perspektywy zrównoważonego rozwoju i kosztów należy więc wykonywać jak największą część procesu rozdrabniania podczas robót strzałowych i kruszenia. To właśnie tutaj firma Sandvik Mining and Rock Technology stara się znaleźć nowe rozwiązania.

W celu zwiększenia wydajności i produktywności kruszenia drobnego, Sandvik stworzył przełomową technologię kruszenia z inteligentnym systemem automatyzacji. Umożliwia on automatyczne dopasowanie kruszarki do kruszenia twardej skały, co zwiększa produktywność o cztery procent. Nowe, mocne kruszarki, takie jak Sandvik CH860i czy Sandvik CH865i, dają sobie radę z większym ciśnieniem (o 30 procent większym niż kruszarki podobnej klasy) w celu kruszenia skał twardych i polimineralnych. Przekazując mniejsze ziarna do kolejnego etapu kruszenia, uzyskuje się znaczną oszczędność energii. Zmniejszenie ziaren z 12 do 6 milimetrów pozwala zmniejszyć zużycie energii mielenia o 20 procent. Przyczynia się to również do zminimalizowania zużywania się części, co zmniejsza koszty operacji.

Budując zrównoważoną przyszłość

Firma Sandvik prowadzi wiele międzynarodowych projektów badawczych lub jest w nie zaangażowana. Razem z wyższymi uczelniami i firmami górniczymi prowadzi prace nad bardziej zrównoważonymi metodami wydobycia skał. Obejmują one między innymi ewaluację i testy wstępnego zmiękczania skał za pomocą mikrofal, aby kruszenie i mielenie stało się mniej energochłonne. Inne zagadnienie to bardziej ekologiczne rozdrabnianie bez użycia wody.

Testowano również wydajne schematy technologiczne za pomocą stosowania dodatkowych technologii, takich jak napromieniowanie mikrofalowe, puls elektryczny o wysokim napięciu, ultradźwięki, a także technologii plazmowej w celu wstępnego zmiękczenia skał. – Technologia mikrofal lub pulsu elektrycznego o wysokim napięciu wywołuje w skale mikropęknięcia, co zmniejsza zużycie energii w procesach kruszenia i mielenia – mówi Manouchehri. – Myślę, że wkrótce będziemy świadkami rozwoju zastosowania technologii mikrofalowej w górnictwie.

W procesach rozdrabniania zużywa się duże ilości wody. Wiele kopalni stosuje do tego wodę z oczyszczalni ścieków, lecz jeszcze lepszym pomysłem jest zmniejszenie jej zużycia. – W ciągu ostatnich 70 lat ilość dostępnej wody w przeliczeniu na jednego mieszkańca zmalała z 4000 do 1000 metrów sześciennych – mówi Manouchehri. – Tymczasem górnictwo zużywa każdego roku sześć do ośmiu miliardów metrów sześciennych wody. Znaczna jej część jest zużywana podczas mielenia. Jednak kurczące się zasoby wody i możliwość jej zanieczyszczenia podczas mielenia sprawiają, że branża chce się przestawić na rozdrabnianie na sucho. 

Firma Sandvik Mining and Rock Technology pracuje razem ze swoimi europejskimi partnerami nad rozwojem suchego ekologicznego procesu rozdrabniania. – Sądzę, że taki proces znajdzie swoją niszę na rynku – uważa Manouchehri. – Aby osiągnąć w pełni zrównoważone metody rozdrabniania, każdy etap tego procesu, od robót strzałowych po mielenie, musi zostać zintegrowany. 

W sytuacji kurczących się i coraz trudniej dostępnych zasobów rozwiązania kwestii związanych ze zrównoważonym rozwojem trzeba się spodziewać od technologii. Postęp, jaki się dokonał w branży naftowo-gazowej oraz w dziedzinach takich jak farmy wiatrowe na morzu, otwiera być może możliwości wydobycia surowców spod dna morskiego. Może już niedługo będzie możliwa eksploatacja asteroid. Wszystkie te modele będą wymagały badań multidyscyplinarnych.

Oczywiście potrzebne są też rozwiązania na krótsza metę. – Musimy być bardziej innowacyjni, jeśli chodzi o badania – podkreśla Manouchehri. – A w ogóle branża górnicza powinna pracować zespołowo i w sposób multidyscyplinarny.

Pomiary podczas wiercenia za pomcą OptiMine

Program Sandvik OptiMine Drill Plan Visualizer pokazuje plany i rezultaty operacji wiertniczych w formacie 3D, a także, w miarę dostępności, dane z pomiarów podczas wiercenia MWD (measurement-while-drilling – MWD). Dane MWD są także dostępne w postaci grafik 2D i służą do bardziej szczegółowych analiz rezultatów wiercenia. Dzięki temu tworzenie nowych planów wiercenia jest szybkie i wygodne.