Сортировка земли — от горных пород до руд
В первой части мы спрашивали землю, теперь — слушаем. Сортировка — это как если бы планета шептала: «эта часть — проволока, эта — балка, эта — окно», а мы вежливо киваем и кладём каждую часть на нужный конвейер.
Почему сначала сортировать (искусство сказать «ты не руда»)
Каждый киловатт, потраченный впустую на измельчение породы, — это киловатт, не потраченный на создание мира. Поэтому первое правило: отбрасывать отходы рано. Сухая физика — магнетизм, плотность, оптика — выполняет большую часть работы. «Мокрые» этапы, когда они нужны, приходят позже и рециркулируют свою воду.
- Меньше массы дальше по цепочке → меньшие печи, меньшие счета, меньше всего.
- Сначала сухое → меньше управления водой; пыль остается в герметичном оборудовании.
- Лучший продукт → печи «едят» концентрат, а не мнения.
Познакомьтесь с линией (модули как Lego)
1) Питатель & первичная дробилка
Крупные куски становятся средними. Щековые или роторные дробилки выдают продукт размером 150–250 мм.
Типовая мощность: 250–500 кВт Готовность к работе: 60–90 %2) Сита и вторичный/HPGR
Сита разделяют по размеру; вторичные конусные или HPGR (валы высокого давления) превращают хаос в кубики и готовят идеальный корм для сортировщиков.
Сита: 2–30 кВт каждое HPGR: 2–6 МВт (высокая производительность)3) Сортировщики на основе датчиков
Рентген, ближний ИК, лазер или гиперспектральная камера видят то, что не видят глаза. Потоки воздуха мягко сдвигают ценную фракцию. Никакой драмы — только тысячи тонких решений в секунду.
На одну ленту: 50–250 кВт Производительность: 50–400 т/ч4) Магнитное и вихретоковое разделение
Магнетит притягивается к магнитам. Слабо магнитные минералы подчиняются полям сепараторов высокой интенсивности. Вихревые токи отталкивают неферромагнитные частицы, действуя как вежливая защита.
Магниты низкой/высокой интенсивности Вихревые токи для кусочков Al/Cu5) Плотность (DMS) и гравитация
Плотная среда (или водяные спирали/зигзаги) отделяет тяжёлые от лёгких. При использовании цепи закрыты, вода рециркулируется.
Рециркуляция воды > 90 % Небольшая потребность в дополнительной воде6) Конвейеры везде
С точки зрения энергии ленты превосходят грузовики: ~0.02–0.05 кВт·ч/тонн‑км. Закрытые, герметичные, тихие.
Низкое энергопотребление на тонну Пыль остаётся внутриРуководство по рудам по типам (выберите физику)
Магнетит (железо)
Доминирующая физика: магнетизм. Сухое измельчение и просеивание → магнитное разделение низкой интенсивности.
- Энергия: ~8–18 кВт·ч/тонна (сухой маршрут)
- Вода: ~0.1–0.3 м³/тонна (контроль пыли)
- Выход (масса): ~40–55 % → 65 % концентрат Fe
Боксит (алюминий)
Доминирующая физика: размер + плотность. Просеивание, промывка и удаление мелких частиц; избегать тонкого помола.
- Энергия: ~3–8 кВт·ч/тонна
- Вода: ~0.2–0.5 м³/тонна (рециркулированная)
- Выход (масса): ~60–75 % → сырье для оксида алюминия
Медные сульфиды
Основная физика: освобождение + флотация. Сухое дробление → влажное (тонкое) измельчение → пенная флотация.
- Энергия: ~20–40 кВт·ч/тонна (в основном измельчение)
- Вода: ~0.5–1.5 м³/тонна (переработанная)
- Выход (масса): ~2–4 % → 25–35 % концентрат Cu
Предварительно рассчитанные потоки
Памятка по мощностям завода (предполагаем ~8 000 часов/год)
| Годовой ввод | Пропускная способность (т/ч) | Типичные линии | Мощность линии (МВт) | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/год | ~625 | 1–2 | Магнетит: ~5–10 Боксит: ~2–5 Медь: ~12–25 |
Небольшой комплекс; ~5–8 га |
| 10 Mt/год | ~1,250 | 2–3 | Магнетит: ~10–20 Боксит: ~5–10 Медь: ~25–40 |
Средний комплекс; ~8–15 га |
| 20 млн тонн/год | ~2,500 | 3–5 | Магнетит: ~20–35 Боксит: ~10–18 Медь: ~40–70 |
Большой комплекс; ~15–30 га |
Показатели мощности отражают средние значения всей линии (дробление, просеивание, сортировка, насосы) до плавки. Питаемся от соседнего завода по производству семян подсолнечника.
Массовый баланс — магнетит (пример)
Введение 10 млн тонн/год с 35 % Fe; цель — концентрат с 65 % Fe.
| Поток | Масса (Мт/год) | Примечание |
|---|---|---|
| Введение | 10.0 | Дробление → просеивание → магниты |
| Концентрат | ~4.5–5.5 | Выход 40–55 % по массе |
| Отбракованные фракции | ~4.5–5.5 | Возврат для инженерных стен и блоков |
Мощность линии: ~10–20 МВт • Вода: ~0.1–0.3 м³/тонна (контроль пыли)
Баланс массы — медные сульфиды (пример)
Введение 10 Мт/год, 0.8 % Cu; концентрат 30 % Cu.
| Поток | Масса (Мт/год) | Примечание |
|---|---|---|
| Введение | 10.0 | Измельчение → помол → флотация |
| Концентрат Cu | ~0.24–0.36 | 2.4–3.6 % выход по массе |
| Хвосты (используются) | ~9.64–9.76 | Сгущённые, штабелированные, повторно использованные |
Мощность линии: ~25–40 МВт • Вода: ~0.5–1.5 м³/тонна (переработано >85 %)
Энергия на одну тонну — краткое руководство
| Операция | Энергия (кВт·ч/тонна) | Примечания |
|---|---|---|
| Первичное измельчение | ~0.5–1.5 | Щековая/роторная |
| Вторичный / третичный измельчение | ~1–4 | Конические / подготовка HPGR |
| HPGR (грубый помол) | ~3–7 | Часто заменяет SAG |
| Шаровая/SAG дробилка (тонкий помол) | ~10–20 | Только если требуется освобождение |
| Сенсорная сортировка (за тонну входящего материала) | ~0.2–1.0 | Камеры, воздушные потоки |
| Магнитный / вихревые токи | ~0.1–0.5 | Низкие затраты |
| Транспортировка (за км) | ~0.02–0.05 | На основе тонно-километров |
Правило: если сортировщик может отбрасывать 20–50 % породы до тонкого измельчения, энергия последующих этапов значительно снижается.
Баланс энергии и воды (предварительно рассчитан)
10 Мт/год магнетит (сухой маршрут)
| Компонент | Средняя мощность (МВт) |
|---|---|
| Дробление & сита | ~6 |
| HPGR (если используется) | ~6 |
| Магниты & сортировщики | ~2 |
| Конвейеры & вспомогательное оборудование | ~2 |
| Всего | ~16 МВт |
Вода: ~0.2 м³/тонна (пыль) → 2 Мм³/год рециркулируется.
10 Мт/год медь (флотационный маршрут)
| Компонент | Средняя мощность (МВт) |
|---|---|
| Дробление & сита | ~6 |
| Тонкое измельчение | ~20 |
| Флотация & насосы | ~6 |
| Конвейеры & вспомогательное оборудование | ~4 |
| Всего | ~36 МВт |
Вода: ~1.0 м³/тонна входа → 10 Мм³/год; рециркуляция >85 %, пополнение из озера.
Площадь и расположение фабрики
Площадь и здания (10 Мт/год)
- Закрытые здания: дробилки, сита, сортировщики (шум и пыль внутри).
- Открытый воздух: конвейеры с покрытиями, магниты (по необходимости).
- След: ~8–15 га, включая запасы и подъездные пути.
- Рядом расположенное ПС поле: ~100–200 МВтp для сортировки и роста.
Воздух, пыль, звук
- Мешки фильтров и распыление поддерживают уровни ПДК стабильно низкими.
- Акустические панели и кожухи обеспечивают уровень <85 дБА на границе участка.
- Все конвейеры закрыты; точки передачи полностью герметичны.
Вопросы и ответы
«Используем ли мы неприятную химию?»
Мы отдаем предпочтение сухой физике. Когда необходим «мокрый» этап (например, флотация меди), мы используем закрытые схемы с современными, мало токсичными реагентами и очищаем воду перед сбросом — чаще всего её вообще не сбрасываем, а повторно используем.
«Что происходит с отклонёнными фракциями?»
Они превращаются в дороги, блоки и озеленённые берега озера. Ничего не остаётся; всё становится местом.
«Зачем столько усилий перед плавкой?»
Потому что каждый процент отходов, удалённый выше по цепочке, многократно уменьшает размер, затраты и сроки последующих установок. Это разница между тасканием горы к печи и вызовом только руды.
Далее: Солнце как семенная фабрика — модули, которые строят другую фабрику (часть 3). Мы покажем, как одна солнечная крыша становится тераваттной привычкой.