Sortowanie ziemi — od skał do rud
W pierwszej części pytaliśmy ziemię, teraz — słuchamy. Sortowanie to jak planeta szepcze: „ta część to drut, ta — belka, ta — okno”, a my uprzejmie kiwamy głową i kładziemy każdą część na odpowiedni przenośnik.
Dlaczego najpierw sortować (sztuka powiedzieć „nie jesteś rudą")
Każdy kilowat, który marnujesz na mielenie bezużytecznej skały, to kilowat, którego nie wydajesz na tworzenie świata. Dlatego pierwsza zasada: odrzucać odpady wcześnie. Fizyka na sucho — magnetyzm, gęstość, optyka — wykonuje większość pracy. „Mokre" etapy, gdy są potrzebne, pojawiają się później i recyrkulują swoją wodę.
- Mniej masy dalej w łańcuchu → mniejsze piece, mniejsze rachunki, mniej wszystkiego.
- Najpierw na sucho → mniej zarządzania wodą; pyły pozostają w szczelnym sprzęcie.
- Lepszy produkt → piece „jedzą" koncentrat, a nie opinie.
Poznaj linię (moduły jak Lego)
1) Podajnik & kruszarka pierwotna
Duże kawałki stają się średnimi. Kruszarki szczękowe lub stożkowe dostarczają produkt o wielkości 150–250 mm.
Typowa moc: 250–500 kW Gotowość do pracy: 60–90 %2) Sita i wtórne/HPGR
Sita oddzielają według rozmiaru; wtórne stożkowe lub HPGR (wały mielenia wysokiego ciśnienia) zamieniają chaos w kostki i przygotowują idealny materiał dla sortowników.
Sita: 2–30 kW każde HPGR: 2–6 MW (duża przepustowość)3) Sortowniki oparte na czujnikach
Rentgen, bliska podczerwień, laser lub kamera hiperspektralna widzą to, czego nie widzą oczy. Strumienie powietrza delikatnie odsuwają cenną frakcję. Bez dramatów — tylko tysiące delikatnych decyzji na sekundę.
Dla jednej taśmy: 50–250 kW Przepustowość: 50–400 t/h4) Oddzielanie magnetyczne i prądami wirowymi
Magnetyt przyciąga do magnesów. Słabo magnetyczne minerały poddają się polom separatorów o wysokiej intensywności. Prądy wirowe wypychają niemetaliczne cząstki jak uprzejmy ochroniarz.
Magnesy niskiego/wysokiego natężenia Prądy wirowe dla kawałków Al/Cu5) Gęstość (DMS) i grawitacja
Gęsta zawiesina (lub spirale/wirówki wodne) oddziela ciężkie od lekkich. Gdy stosowana, obwody są zamknięte, woda jest recyrkulowana.
Recyrkulacja wody > 90 % Niewielkie zapotrzebowanie na dodatkową wodę6) Przenośniki wszędzie
Energia taśmowa przewyższa ciężarówki: ~0.02–0.05 kWh/ton‑km. Zakryte, szczelne, ciche.
Niska energia na tonę Pył pozostaje wewnątrzPrzewodnik rud według rodzaju (wybierz fizykę)
Magnetyt (żelazo)
Dominująca fizyka: magnetyzm. Suche rozdrabnianie i przesiewanie → niskointensywne separacje magnetyczne.
- Energia: ~8–18 kWh/tona (sucha ścieżka)
- Woda: ~0.1–0.3 m³/tona (kontrola pyłu)
- Wydajność (masa): ~40–55 % → 65 % koncentrat Fe
Boksyt (glin)
Dominująca fizyka: rozmiar + gęstość. Przesiewanie, płukanie i usuwanie drobnych cząstek; unikać drobnego mielenia.
- Energia: ~3–8 kWh/tona
- Woda: ~0.2–0.5 m³/tona (cyrkulacja)
- Wydajność (masa): ~60–75 % → pasza dla tlenku glinu
Siarczki miedziowe
Dominująca fizyka: uwolnienie + flotacja. Suche kruszenie → mokre (drobne) mielenie → flotacja pianowa.
- Energia: ~20–40 kWh/tona (głównie mielenie)
- Woda: ~0.5–1.5 m³/tona (przetworzona)
- Wydajność (masa): ~2–4 % → 25–35 % koncentrat Cu
Wstępnie obliczone przepływy
Notatka o zdolnościach produkcyjnych zakładu (zakładamy ~8 000 godz./rok)
| Roczny wlot | Przepustowość (t/h) | Typowe linie | Moc linii (MW) | Uwagi |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/rok | ~625 | 1–2 | Magnetyt: ~5–10 Boksyt: ~2–5 Miedź: ~12–25 |
Mały kompleks; ~5–8 ha |
| 10 Mt/rok | ~1,250 | 2–3 | Magnetyt: ~10–20 Boksyt: ~5–10 Miedź: ~25–40 |
Średni kompleks; ~8–15 ha |
| 20 Mt/rok | ~2,500 | 3–5 | Magnetyt: ~20–35 Boksyt: ~10–18 Miedź: ~40–70 |
Duży kompleks; ~15–30 ha |
Wskaźniki mocy odzwierciedlają średnie wartości całej linii (kruszenie, przesiewanie, sortowanie, pompy) do topienia. Zasilimy z pobliskiej fabryki nasion słonecznika.
Bilans masy — magnetyt (przykład)
Wprowadzenie 10 Mt/rok z 35 % Fe; cel — koncentrat 65 % Fe.
| Strumień | Masa (Mt/rok) | Uwaga |
|---|---|---|
| Wprowadzenie | 10.0 | Kruszenie → przesiewanie → magnesy |
| Koncentrat | ~4.5–5.5 | 40–55 % wydajności masy |
| Odrzucone frakcje | ~4.5–5.5 | Przeznaczone do ścian inżynieryjnych i bloków |
Linia moc: ~10–20 MW • Woda: ~0.1–0.3 m³/tona (kontrola pyłu)
Bilans masy — siarczki miedzi (przykład)
Wprowadzenie 10 Mt/rok, 0.8 % Cu; koncentrat 30 % Cu.
| Strumień | Masa (Mt/rok) | Uwaga |
|---|---|---|
| Wprowadzenie | 10.0 | Kruszenie → mielenie → flotacja |
| Koncentrat Cu | ~0.24–0.36 | 2.4–3.6 % wydajność masy |
| Odpady (wykorzystywane) | ~9.64–9.76 | Zagęszczone, składowane, ponownie wykorzystane |
Linia moc: ~25–40 MW • Woda: ~0.5–1.5 m³/tona (przetworzone >85 %)
Energia na tonę — krótka ściągawka
| Operacja | Energia (kWh/tona) | Uwagi |
|---|---|---|
| Wstępne rozdrabnianie | ~0.5–1.5 | Szczękowe/rotacyjne |
| Mielenie wtórne / trzeciorzędne | ~1–4 | Stożkowe / przygotowanie HPGR |
| HPGR (grube mielenie) | ~3–7 | Często zastępuje SAG |
| Mielenie kulowe/SAG (drobne) | ~10–20 | Tylko jeśli wymagana jest uwolnienie |
| Sortowanie dotykowe (na tonę wsadu) | ~0.2–1.0 | Komory, strumień powietrza |
| Magnetyczny / prądy wirowe | ~0.1–0.5 | Niskie koszty |
| Transport (na km) | ~0.02–0.05 | Na podstawie tonokilometrów |
Zasada: jeśli sortownik może odrzucić 20–50 % skały przed drobnym mieleniem, energia kolejnych etapów znacznie spada.
Bilans energii i wody (wstępnie obliczony)
10 Mt/rok magnetyt (ścieżka sucha)
| Komponent | Śr. moc (MW) |
|---|---|
| Kruszenie & sita | ~6 |
| HPGR (jeśli używany) | ~6 |
| Magnesy & sortowniki | ~2 |
| Przenośniki & pomocnicze | ~2 |
| Razem | ~16 MW |
Woda: ~0.2 m³/tona (pył) → 2 Mm³/rok recyrkulowane.
10 Mt/rok miedź (ścieżka flotacji)
| Komponent | Śr. moc (MW) |
|---|---|
| Kruszenie & sita | ~6 |
| Drobne mielenie | ~20 |
| Flotacja & pompy | ~6 |
| Przenośniki & pomocnicze | ~4 |
| Razem | ~36 MW |
Woda: ~1,0 m³/tona wsadu → 10 Mm³/rok; recyrkulacja >85 %, uzupełnianie z jeziora.
Powierzchnia i lokalizacja fabryki
Powierzchnia i budynki (10 Mt/rok)
- Zamknięte budynki: kruszarki, sita, sortowniki (hałas i pył wewnątrz).
- Otwarte powietrze: przenośniki z pokryciami, magnesy (gdy potrzebne).
- Ślad: ~8–15 ha, wliczając zapasy i dojazdy.
- Przylegające pole PV: ~100–200 MWp do sortowania i wzrostu.
Powietrze, pył, dźwięk
- Worki filtracyjne i spryskiwanie utrzymują poziomy KD nudno niskie.
- Płyty akustyczne i osłony stosują <85 dBA na granicy działki.
- Wszystkie przenośniki są przykryte; punkty przekazu całkowicie zamknięte.
Pytania i odpowiedzi
„Czy używamy brzydkiej chemii?”
Preferujemy fizykę suchą. Gdy konieczny jest etap „mokry” (np. flotacja miedzi), stosujemy zamknięte schematy z nowoczesnymi, mało toksycznymi reagentami i oczyszczamy wodę przed wypuszczeniem — zazwyczaj wcale jej nie wypuszczamy, lecz ponownie wykorzystujemy.
„Co się dzieje z odrzuconymi frakcjami?”
Przekształcają się w drogi, bloki i zalesione brzegi jeziora. Nic nie zostaje; wszystko staje się miejscem.
„Dlaczego tyle wysiłku przed topieniem?”
Bo każdy procent odpadów usunięty wyżej w łańcuchu wielokrotnie zmniejsza rozmiar, koszty i terminy kolejnych urządzeń. To różnica między ciągnięciem góry do pieca a zaproszeniem tylko rudy.
Dalej: Słońce jako fabryka nasienna — moduły, które budują inną fabrykę (część 3). Pokażemy, jak jeden słoneczny dach staje się terawatowym nawykiem.