Maa sorteerimine — kivimitest rauamaadeni
Esimeses osas küsisime maapinnalt, nüüd — kuulame. Sortimine on nagu planeet sosistaks: „see osa on traat, see — tala, see — aken“, ja meie noogutame viisakalt ning aitame iga osa õigesse konveierile.
Miks sorteerida esmalt (kunst öelda "sa ei ole malm")
Iga kilovatt, mille raiskate mõttetule kivimi jahvatamisele, on kilovatt, mida te ei kuluta maailma loomiseks. Seetõttu esimene reegel: jäätmed varakult kõrvale jätta. Kuiv füüsika — magnetism, tihedus, optika — teeb suurema osa tööst. "Märjad" etapid, kui neid vaja on, tulevad hiljem ja ringlusse võtavad oma vee.
- Vähem massi ahelas edasi → väiksemad ahjud, väiksemad arved, vähem kõike.
- Esmalt kuivalt → vähem vee juhtimist; tolm jääb suletud seadmesse.
- Parem toode → ahjud "söövad" kontsentraati, mitte arvamusi.
Tutvuge liiniga (moodulid nagu Lego)
1) Sisestaja & esmase purusti
Suured tükid muutuvad keskmisteks. Lõualuud või pöörlevad purustid annavad 150–250 mm toodet.
Tüüpiline võimsus: 250–500 kW Töövalmidus: 60–90 %2) Sõelad ja sekundaarne/HPGR
Sõelad eraldavad suuruse järgi; sekundaarne kooniline või HPGR (kõrgsurve jahvatusrullid) muudab kaose kuubikuteks ja valmistab sorteerijatele täiusliku sööda.
Sõelad: 2–30 kW igaüks HPGR: 2–6 MW (suur läbilaskevõime)3) Anduritel põhinevad sorteerijad
Röntgen-, lähi-IR-, laseri- või hüperspektraalkaamera näeb seda, mida silmad ei näe. Õhuvool lükkab õrnalt väärtusliku fraktsiooni eemale. Pole mingit draamat — vaid tuhandeid õrnu otsuseid sekundis.
Ühele ribale: 50–250 kW Vooluhulk: 50–400 t/h4) Magnetiline ja vorteksvoolude eraldamine
Magnetid reageerivad magnetitele. Nõrgalt magnetilised mineraalid alluvad kõrge intensiivsusega separatorite väljadele. Vortexvoolud lükkavad mitteferroosakesed viisakalt kaitsvana.
Madal/ kõrge intensiivsusega magnetid Hõõgniitvoolud Al/Cu tükkidele5) Tihedus (DMS) ja gravitatsioon
Tiheduse keskkond (või vee spiraalid/tsüklid) eraldab rasked kergedest. Kasutamisel on ahelad suletud, vesi taaskasutatakse.
Vee taaskasutus > 90 % Väike lisavee vajadus6) Konveierid kõikjal
Rihmade energia seisukohast võidab veoautosid: ~0.02–0.05 kWh/tonn-km. Kaetud, hermeetilised, vaiksed.
Väike energiakulu tonnide kohta Tolm jääb seesMäetüüpide juhend (vali füüsika)
Magnetiit (raud)
Valdav füüsika: magnetism. Kuiv purustamine ja sõelumine → madala intensiivsusega magnetiline eraldamine.
- Energia: ~8–18 kWh/tonn (kuiv tee)
- Vesi: ~0.1–0.3 m³/tonn (tolmu kontroll)
- Toodang (mass): ~40–55 % → 65 % Fe kontsentraat
Boksiit (alumiinium)
Valdav füüsika: suurus + tihedus. Sõelumine, pesemine ja peenete osakeste eemaldamine; vältida peenjahvatust.
- Energia: ~3–8 kWh/tonn
- Vesi: ~0.2–0.5 m³/tonn (taaskasutatud)
- Toodang (mass): ~60–75 % → alumiiniumoksiidi tooraine
Vask sulfiidid
Valdav füüsika: vabastamine + flotatsioon. Kuiv purustamine → märg (peen) jahvatamine → vahuflotatsioon.
- Energia: ~20–40 kWh/tonn (peamiselt jahvatamisel)
- Vesi: ~0.5–1.5 m³/tonn (taaskasutatud)
- Toodang (mass): ~2–4 % → 25–35 % Cu kontsentraat
Eelnevalt arvutatud vood
Tehase võimsuste meelespea (eeldame ~8 000 tundi aastas)
| Aastane sisend | Läbilaskevõime (t/h) | Tüüpilised jooned | Joonvõimsus (MW) | Märkused |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/aastas | ~625 | 1–2 | Magnetiit: ~5–10 Boksiit: ~2–5 Vask: ~12–25 |
Väike kompleks; ~5–8 ha |
| 10 Mt/aastas | ~1,250 | 2–3 | Magnetiit: ~10–20 Boksiit: ~5–10 Vask: ~25–40 |
Keskmine kompleks; ~8–15 ha |
| 20 Mt/aastas | ~2,500 | 3–5 | Magnetiit: ~20–35 Boksiit: ~10–18 Vask: ~40–70 |
Suur kompleks; ~15–30 ha |
Võimsuse numbrid kajastavad kogu liini keskmisi (purustamine, sõelumine, sorteerimine, pumbad) kuni sulatamiseni. Toidame naabruses asuvast päikeseseemne tehase.
Massi bilanss — magnetiit (näide)
Sissejuhatus 10 Mt/aastas 35 % Fe; eesmärk — 65 % Fe kontsentraat.
| Vool | Mass (Mt/aastas) | Märkus |
|---|---|---|
| Sissejuhatus | 10.0 | Purustamine → sõelumine → magnetid |
| Kontsentraat | ~4.5–5.5 | 40–55 % massi saagikus |
| Tagasilükatud fraktsioonid | ~4.5–5.5 | Tagastatakse insenerseinte ja plokkide jaoks |
Liini võimsus: ~10–20 MW • Vesi: ~0.1–0.3 m³/tonni (tolmu kontroll)
Massi bilanss — vase sulfiidid (näide)
Sissejuhatus 10 Mt/aastas, 0.8 % Cu; kontsentraat 30 % Cu.
| Vool | Mass (Mt/aastas) | Märkus |
|---|---|---|
| Sissejuhatus | 10.0 | Purustamine → jahvatamine → flotatsioon |
| Cu kontsentraat | ~0.24–0.36 | 2.4–3.6 % massi saagikus |
| Sabad (taaskasutatavad) | ~9.64–9.76 | Kontsentreeritud, kuhjatud, taaskasutatud |
Liini võimsus: ~25–40 MW • Vesi: ~0.5–1.5 m³/tonni (taaskasutatud >85 %)
Energia ühe tonni kohta — lühike meeldetuletus
| Operatsioon | Energia (kWh/tonni) | Märkused |
|---|---|---|
| Esmane purustamine | ~0.5–1.5 | Lõualuu/rotor |
| Sekundaarne / tertsiaarne purustamine | ~1–4 | Koonilised / HPGR ettevalmistus |
| HPGR (karkassjahvatus) | ~3–7 | Sageli asendab SAG-i |
| Pall/SAG jahvatus (peen) | ~10–20 | Ainult kui vabastamine on vajalik |
| Puute-sortimine (tonni sisendi kohta) | ~0.2–1.0 | Kamberid, õhuvool |
| Magnetiline / vortekivool | ~0.1–0.5 | Madalad kulud |
| Transportimine (kilomeetri kohta) | ~0.02–0.05 | Tonnikilomeetri alusel |
Reegel: kui sorteerija suudab visata 20–50 % kivimist enne peenjahvatust, langeb hilisemate etappide energiatarve oluliselt.
Energia ja vee bilanss (eelarvutatud)
10 Mt/a magnetiit (kuiv tee)
| Komponent | Keskmine võimsus (MW) |
|---|---|
| Jahvatus & sõelad | ~6 |
| HPGR (kui kasutatakse) | ~6 |
| Magnetid & sorteerijad | ~2 |
| Konveierid & abiseadmed | ~2 |
| Kokku | ~16 MW |
Vesi: ~0.2 m³/tonn (tolm) → 2 Mm³/a ringluses.
10 Mt/a vask (flotatsioonitee)
| Komponent | Keskmine võimsus (MW) |
|---|---|
| Jahvatus & sõelad | ~6 |
| Peenjahvatus | ~20 |
| Flotatsioon & pumbad | ~6 |
| Konveierid & abiseadmed | ~4 |
| Kokku | ~36 MW |
Vesi: ~1.0 m³/tonn sisend → 10 Mm³/aastas; ringlus >85 %, täiendamine järvest.
Tehase pindala ja asukoht
Pindala ja hooned (10 Mt/aastas)
- Suletud hooned: purustajad, sõelad, sorteerijad (müra ja tolm sees).
- Avatud õhk: konveierid katetega, magnetid (vajadusel).
- Jälg: ~8–15 ha, sh varud ja ligipääsud.
- Kõrval asuv PV väli: ~100–200 MWp sorteerimiseks ja kasvuks toiteks.
Õhk, tolm, müra
- Filtrikotid ja pihustamine hoiavad KD tasemed igavalt madalad.
- Akustilised plaadid ja katteid rakendavad <85 dBA krundi piiril.
- Kõik konveierid on kaetud; ülekandepunktid täielikult suletud.
Küsimused ja vastused
„Kas kasutame inetut keemiat?“
Eelistame kuivfüüsikat. Kui on vajalik „märg“ etapp (nt vase flotatsioon), kasutame suletud skeeme kaasaegsete, madala toksilisusega reagentidega ning puhastame vee enne väljalaskmist — enamasti me ei lase vett üldse välja, vaid taaskasutame.
„Mis saab tagasilükatud fraktsioonidest?“
Need muutuvad teedeks, plokkideks ja haljastatud järveäärseteks seinteks. Midagi ei jäeta; kõik saab kohaks.
„Miks nii palju vaeva enne sulatamist?“
Sest iga protsent jäätmetest, mis eemaldatakse kõrgemal ahelas, vähendab korduvalt hilisemate seadmete suurust, kulusid ja tähtaegu. See on vahe mäe vedamisel ahju ja ainult raua kutsumise vahel.
Edasi: Päike kui seemnete tehas — moodulid, mis ehitavad teise tehase (3. osa). Näitame, kuidas üks päikeseline katus saab teravatt-tavaks.