Table of Contents

משבר המים במינרלים

תעשיית הכרייה כבר זמן רב אחד הצרכנים הגדולים ביותר של מים מתוקים בעולם, עם שיטות עיבוד קונבנציונליים באמצעות מיליוני ליטרים מדי יום למחוץ, לטחון, נפרדים, ורכז מינרלים יקרים.תלויים במים יוצרים אתגרים סביבתיים ותפעוליים חמורים, במיוחד באזורים עקשניים וחצניים שבהם פעולות כרייה להתחרות בחקלאות ובקהילות לאספקת מים ללא מים.

כביקוש העולמי למינרלים קריטיים כגון נחושת, ליתיום, אלמנטים נדירים של כדור הארץ, ואור ברזל ממשיך לעלות, הלחץ לאמץ פרקטיקות של מיצוי בר קיימא גדל באופן אקספוננציאלי. טכנולוגיות ללא מים מטפלות לא רק מחסור במים אלא גם ניהול יקר ומסוכנת לסביבה של בריכות זנבות, אשר יכול להדליף, להיכשל או להשמיד מים.

סולם השימוש במים בעיבוד מסורתי

שיטות עיבוד רטובות מסורתיות - כגון כריתת שיער, סינון רטוב וסיווג הידראולי - לעתים קרובות דורש 1,000 עד 3,000 ליטר מים לטון של אוה מעובד. עבור מכרות עתירי גבוה לייצר עשרות מיליוני טונות מדי שנה, זה מתורגם למיליארדים של ליטרים נצרך בכל שנה.המים המשמשים הם בדרך כלל ממוחזרים, אבל evaorative Losss, מתפתלות בזנבות, ונפיחות של מחסנים, ונפיחות של מחסנים של מחסנים בלתי אפשרי להיות מאוחסנים באסון, עלולים, מאסון, אשר עלולים, מאסון, עלולים, מאסון, מרתיעה, מרתיעה, לגרום להתפרצות של מחסנים של מחסנים של מחסנים של מחסנים של מחסנים של מחסנים, וכתוצאה מכך, עלול להיות מחסנים של מחסנים של פגום, כתוצאה מאסון עצום, וכתוצאה מכך, עלולים, עלולים, עלולים להיות מאוחסומיים, וכתוצאה מכך, כתוצאה מאסון עצום, כתוצאה מאסון עצום של מחסנים, עלולים להיות מאוחסומיים להיות מאוישומי קיבה, כתוצאה מאסון עצום, וכתוצאה מכך, עלולים להיות מאוחסומי צרוטדני, וכתוצאה מכך, וכתוצאה מכך

עיבוד ללא מים משנה ביסודו את המשוואה הזו על ידי החלפת אוויר, כוחות מכניים, או מטען אלקטרוסטטי עבור מים בשלבים נפרדים וריכוז.שיטות אלה להפחית או לחסל את הצורך באמצעי תקשורת נוזליים, slash הקשורים נפח מים פסולת, ומאפשרת ערימה יבשה של זנבות - שיטה בטוחה יותר קומפקטית של סילוק מים.

חידושים מרכזיים ב-Ureless Ore Processing

בשנים האחרונות ראו עלייה במחקר ובפריסה מסחרית של טכנולוגיות הפרדה ללא מים.הסעיפים הבאים מפורטים את הגישות המבטיחות ביותר, כל אחת מתאימה לסוגים מינרלים ספציפיים והתפלגות גודל חלקיקים.

טכניקות של Beneficiation יבש

הכדאיות יבשה כוללת משפחה של תהליכים המשתמשים בתכונות פיזיות – בדידות, רגישות מגנטית, מוליכות חשמלית או מטען על פני השטח - כדי להפריד מינרלים יקרי ערך מכנופיות ללא מים.

מיזוג אוויר והפרדה במיטת פלויד

סיווג אווירי משתמש זרמי אוויר בעלי עוצמה גבוהה כדי להפריד חלקיקים המבוססים על גודל וצפיפות. פלוידנטים מיטה פלוידנטים, כגון ה-AllAir parator שפותחה על ידי החברה Outotec (כיום חלק מ- Metso), לטפל חלקיקים דקים יותר על ידי הפחתתם בזרם אוויר ו- stratating אותם באופן אנלוגי לג'יג'יג'ים רטובים.

דוגמה בולטת היא עיבוד יבש של אומת ברזל באזור פילברה של אוסטרליה, שבו BHP ו Rio Tinto פיילוט מערכות מיטה נוזלית לשדרג אוסים נמוכים ללא היבוא מים טריים למרחקים ארוכים. תוצאות מוקדמות מצביעים על שיעורי התאוששות דומים לספירלות רטובות, עם היתרון הנוסף של ייצור מרוכזים יבשים מוכנים למשלוח ישיר.

הפרדה מגנטית (Dry)

מפרשים מגנטיים גבוהים (HGMS) מותאמים לפעולה יבשה באמצעות מגנטים נדירים וחגורת שיער מיוחדים או תצורות תופים.הפרק המגנטי נדיר של כדור הארץ, למשל, יכול להשיג התאוששות גבוהה של מגנטיט, hematite, מינרלים אחרים מפרטרומגנטיים תוך שמירה על קו עיבוד יבש לחלוטין.

חברות כגון Eriez ו-Master מגנטיות מציעות מפרשים מגנטיים בקנה מידה מסחרי המסוגלים לטפל במניפסט במאות טון לשעה.מערכות אלה כבר פרוסות במעבדות לעיבוד מינרלים תעשייתיים כמו feldspar, silica ו kaolin. עבור ברזל אוה, רכבת הפרדה מגנטית יבשה יכולה להפחית לחות מ 8 עד 10% עד 2%, תוך חיסול הצורך להתימה.

הפרדה אלקטרוסטטית

הפרדה אלקטרוסטטית מנצלת הבדלים בהתנהגות חשמלית וטריבואלקטרית התנהגות של מינרלים שאינם מוליכים מאלה המוליכים.התהליך מתחיל על ידי הטעינה חלקיקים באמצעות חיכוך או פריצה; הם עוברים דרך שדה חשמלי שמבדיל חלקיקים המבוססים על יחס המטען-למס שלהם. שיטה זו יעילה במיוחד עבור מינרלים כבדים (ממניטיס, זפיר) ופירוק של מינרלים פחמן-פחמיים.

חידושים בגאומטריה אלקטרודה ואספקת חשמל גבוהה גדלו באמצעות חישוב ויעילות הפרדה. ST Equipment & Technology (STET) משווקת מפרש חגורת תלת-חשמלית עבור נדיבות יבשה של פחם, חומרי מלט, וסלע פוספט.המערכת שלהם יכולה לעבד 40-80 tph ליחידה תוך דחיית שיעורי 50–70% עבור אגרה ו pshpyritics, ללא מים.

תהליכים כימיים ונטולי מים

מעבר להפרדה פיזית, מסלולים כימיים חדשים מתעוררים כי נמנעים מהצורך בלחיצת רעלים.

Gas-Solid Leaching (Chlorination and Carbochlorination)

בלחיצת גז פתורה, גז תגובתי – כגון כלור או מימן כלור – פועל עם האור בטמפרטורות גבוהות כדי ליצור כלוריטים מתכתיים תנודתיים, אשר לאחר מכן מזוהמים ונאספים. Carbochlorination מוסיף פחמן כמצמצמצמיית, מה שהופך את התהליך החל חמצני ו-Sealicates שיטה זו הוכחההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההההה

האתגר העיקרי הוא ניהול קורוזיה ועלויות אנרגיה לחימום כמויות גדולות של אור.עם זאת, קבוצות מחקר בבית הספר קולורדו של מכרות ו CSIRO באוסטרליה מפתחים כור מיטה נוזליים להתגבר על מגבלות העברת חום, מה שהופך כלור מבחינה כלכלית קיימא עבור בחירת ערך גבוה אוסים. ניסויים עבור החילוץ נדיר באדמה הראו התאוששות מעל 95% עם צריכת רזנטנט נמוך יותר מאשר חסימת חומצה קונבנציונלית.

CO2 מיצוי

דו תחמוצת הפחמן העל-קריירה (ScCO2) פועלת כמסתת לא-קוטבית עם צפיפות ודיפרנציות טוטליות על ידי לחץ וטמפרטורה. על ידי הוספת סוכנים או גולשים, סקו2 יכול באופן סלקטיבי לפזר זרמי מתכת מסוימים מגובה אוז.התהליך פועל בטמפרטורות בינוניות (40-80 מעלות צלזיוס) ולחץים-300), מאחורי עוגה יבשה הדורשת שום מדה, אשר אינה דורשת מסולק מים, מדגימה, מדגימה, וסולק, הוכחומים של מעבדה של אורניום, וסולק, הוכחומים, וסולק, הוכחומים, וקצבית, כבר במעבדת על ידי קשקשים.

היתרון של scCO2 הוא כי המפת הוא בקלות התאושש על ידי מדכא, ואת CO2 יכול להיות ממוחזר בלולאה סגורה.בנוסף, התהליך יכול להיות מיושם חלקיקים בסדר כי יהיה בעייתי עבור הפרדה יבשה מסורתית. עם זאת, עלות ההון של ציוד בלחץ גבוה ואת הצורך עבור מסובכים מיוחדים יש אימוץ מסחרי מוגבל יישומים נישה, כגון ניקוי אדמה מזוהמת ו תמצית ליתיום מן ריכוז speneods.

הקרנה יבשה וחדשנות

עיבוד ללא מים אינו מסתיים בהפרדה; השלבים של הזרם של זיהום ונפיחות דורשים גם הסתגלות. מילימטרים רטובים להשתמש במים כדי להפחית אבק, לשפר את זרימת השבבים, ולעזור בסיווג. במעגל יבש לחלוטין, טכנולוגיות חלופיות חייבות להיות מועסקים:

High-Pressure Grinding Rolls (HPGR) עם יחידת ה- Air סוויטו

HPGR כבר בשימוש נרחב עבור שחיקה יבשה יעילה באנרגיה של אור.כאשר בשילוב עם מערכות סיווג אוויר כי מחזור חומר בגודל יתר, הם יכולים לייצר מוצר בסדר ללא תוספת לחות. הפוליוס HPGR מ Thyssenkrupp ואת HRC מ Metso כבר הותקנו ביישומים טחט יבש עבור מלט וברזל.

אלקטרו-הירופולי Fragmentation (ERF)

חלופה מתפתחת היא פיצול אלקטרו-hydraulic, אשר משתמש הדופק חשמלי גבוה מתחולל כדי שבר סלקטיבית אוה לאורך גבולות דגנים. שיטה זו אינה משתמשת מים ויכולה לשחרר מינרלים בגדלים חלקיקים coarser, צמצום הביקוש לאנרגיה עבור שחיקה במורד הזרם.הטכנולוגיה, שפותחה על ידי חברות כמו עצמית ו RusHydro, נבדקה עבור recycling photoaricta לוחות מרוקחים ו-Fretraretraretraretraretraretraretraretras, אך עבור ניסויים מורכבים או ניקוי פיילוטים.

ניהול יבש טאילינגס: מ Slurry to Stackable

עיבוד ללא מים מייצר זרם זנב יבש שניתן לנהל מבלי לבנות מכשולים רטובים גדולים.ערימה יבשה - שבו זנבות מסונן ומוערמים בערימה קומפקטית, קומפקטית - משמיד את הסיכון של כשלי סכרים ומפחיתים את השימוש הקרקע עד 50% בהשוואה לדייקטים קונבנציונאליים.חדשנות בריק וסינון לחץ הפחיתה את האנרגיה של מים, וטכנולוגיות מתקדמות (ב) עבור חומרים משופרים של יציבות.

ערימה יבשה גם מאפשרת שחזור של מים תהליך שאחרת יאבדו כדי להתגאות. במעגל יבש לחלוטין, המים היחידים הנצרכים הוא כי נשאר כבול מבחינה כימית במרכז הסופי או אבוד כמו ריקן במהלך תהליכים תרמיים.זה הופך עיבוד ללא מים אטרקטיבי במיוחד עבור מכרות בצ'ילה, פרו, אוסטרליה, ודרום-מערב ארה"ב, שבו זכויות מים הם יותר ויותר מסובכים.

מחקרים אמיתיים ומקורות מסחריים

כמה פעולות כרייה כבר אימצו טכנולוגיות ללא מים, מה שמדגים את יכולת ההיקף והכדאיות הכלכלית שלהם:

Iron Ore: CITIC Pacific Mining (פרויקט הברזל של סין, אוסטרליה)

פרויקט הברזל Sino במערב אוסטרליה מעבד כמויות עצומות של אורת מגנטית (מגנטי) כדי למזער את השימוש במים באזור עם מים טריים מוגבלים, המבצע התקנת מעגל הפרדה מגנטי יבש אשר מטפל יותר מ 50 מיליון טון בשנה.המערכת משתמשת במשקעים מגנטיים קבועים ומעמד אוויר כדי לייצר ריכוז גבוה (מעל 65% Fe) עם לחות מתחת ל-3% על ידי ביטול עיבוד רטוב, הניתוח מוערך 20 ג'יגה מיליון דולר ופחת של סיבים בשנה.

קופר: פלוטציה ללא מים באמצעות מעגלים אוויריים בלבד

חליפת נחושת מסורתית היא מים, אך התפתחותו של תא ההסרה של ה-AutoluxTM Flotation Cell (RFC) על ידי אוניברסיטת ⁇ ו- FLSmidth הציגה גרסה ללא מים.RFC משתמשת בגיאומטריה חדשה ומסך כדי להשיג הפלוטציה בסביבה גזית בלבד, שבה בועות ללכוד חלקיקים הידרופוביים ללא מזון וניתן להשתמש ב- 30% מהתאים התקניים באופן רגיל בצ'ילה.

מינרלים תעשייתיים: עיבוד יבש של סלע פיתפאט

תעשיית פוספט נאבקה זמן רב עם זיהום מים וזינוק אחסון.החברה מזון מזינים מפעילה צמחי היננות יבשה בפלורידה, אשר מנצלים שילוב של סיווג אוויר והפרדה אלקטרוסטטית כדי לשדרג את פוספט מ 6% P2O5 ל 30% P2O5 ללא מים.התהליך מייצר ריכוז יבש וזרם זנב יבש המשמש עבור גביית אחורית, לחסל את הצורך עבור בריכות מים טריים לעומת 10 קמצמיים בשנה.

יתרונות השוואתיים: ללא מים לעומת עיבוד לאמנה

המעבר לעיבוד ללא מים מציע מגוון רחב של יתרונות המשתרעים מעבר לשימור מים:

  • (ב) [ה]: [ה], [ה], [ה],] [ה], [ה],] [ה],] [ה], [ה],]]]], [הההתעלל] את הזינוק של הזיכיונות, הפחתת הסיכון לכשלונות הקטסטרופליים ולתתת מים.
  • (FLT:0) יעילות תפעולית: 1FLT:1 מעגלים יבשים מבטלים את הצורך במכפים, מסננים לרכז, ומערכות טיהור מים.זה מקטין מורכבות צמחית, תחזוקה וצריכת אנרגיה.
  • (FLT:0) פעולות של ניהול-החלים: FLT:1 באקלים הצפוני, מעגלים רטובים קופאים קפואים בחורף. עיבוד יבש יכול לפעול לאורך כל השנה, הגדלת השימוש בציוד הכולל.
  • (FLT:0) lexibility בבחירת האתר: FLT:1 מכרות ניתן למצוא רחוק ממקורות מים ללא העלאה גבוהה של בנייה צינורות.זה פותח פקדות מינרלים במדבר מרוחקים או אזורי ביטחון גבוהים.
  • (FLT:0) שיפור השימוש הכימי: FLT:1, שיטות הפרדה יבשות רבות מסתמכות על כוחות פיזיים ולא על משככי כימיקלים, הורדת הסיכון לשפך רעילים וצמצום עלויות התפעול עבור רכש וניהול מחדש.
  • (FLT:0)Simplified היתר: פרויקטים של 1FLT) שמשתמשים במינימום או אפס מים לעתים קרובות עומדים בפני קווי זמן ביקורת סביבתיים קצרים יותר ופחות התנגדות ציבורית, תוך צמצום זמן הייצור.

אתגרים טכנולוגיים וכלכליים

למרות היתרונות האלה, אימוץ נרחב של עיבוד ללא מים עומד על כמה מכשולים:

גודל חלקיקים ושחרור

רוב שיטות ההפרדה יבשות לעבוד הכי טוב על חלקיקים מעל גודל מסוים (בדרך כלל 100-1000 מיקרונים) חלקיקים יפים (<50 מיקרונים) קשה לסווג או להפריד באמצעות אוויר בגלל צפיפות נמוכה שלה בהשוואה למים. בעוד שיטות אלקטרוסטטיות מגנטיות יכולות להתמודד עם חלקיקים דקים יותר, התאוששות לעתים קרובות ירידה.עבור הרבה מתכת בסיס הדורשות שחיקה בסדר (be75ns) עבור שחרור יבש, נשאר פחות יעיל עבור מחזורים מתקדמים לתוך מחזורי דם עדיין לא נעים.

עלויות הון ואנרגיה

מפרשים מגנטיים יבשים, יחידות אלקטרוסטטיים, ו- HPGR יכולים להיות בעלי עלויות הון גבוהות יותר לקיבולת מאשר מילימטרים קונבנציונליים.בנוסף, גרימת מהירויות אוויר גבוהות או יצירת שדות חשמליים חזקים צורכת אנרגיה משמעותית.נקודת השבר תלויה בעלויות מים מקומיות ותקנות סביבתיות.באזורים שבהם מים זולים בשפע, תמריץ כלכלי להמיר עיבוד יבש הוא חלש.

בקרת אבק ואבק

עיבוד אור יבש מייצר אבק, שהוא גם סיכון בריאות וגם דאגה רגולטורית.סגור צמחים עם מסננים של בייג'ר ומערכות מרתיעות להוסיף הון והוצאות הפעלה.יתר על כן, אור רטוב יכול להיות מדביק ולגרום חוסמים בציוד טיפול יבש. טרום-בשל של גבוה אוס (למשל, מאוחר יותר) מוסיף עלויות אנרגיה.

הגבלות תהליכים עבור סוגים מסוימים של מינרלים

לא כל האורסים הם נסבלים להפרדה יבשה.לדוגמה, pegmatites מכסה לעתים קרובות מכילים מינרלים מרובים עם רגישות דומה ורגישויות מגנטיות, מה שהופך הפרדה סלקטיבית קשה ללא כימיה flotation. בדומה, סולפי נחושת הדורשים הפליטה פרותית להתאוששות כלכלית לא ניתן להחליף בקלות על ידי שיטות היברידיות פיזיות. - שבו preconcentration יבש הוא ואחריו מעגל קטן יותר, כמו גם מתפתל יעיל של פעילות גופנית רטובה.

המסלול של עיבוד ללא מים הוא מאיץ בשל מספר גורמים: שינויי האקלים המניעים מחסור במים, הידוק תקנות סביבתיות (במיוחד באיחוד האירופי ובאוסטרליה), והעלאת הפיקוח על המשקיעים על הסביבה, החברתית והממשל (ESG) חברות כריית גדולות הודיעו על מטרות להפחית את הפשטות במים מתוקים ב-30-50% עד 2030, וטכנולוגיות ללא מים הן מרכזיות להשגת מטרות אלה.

Advanced Sensing and Automation

ניטור בזמן אמת של חלקיק הרכב באמצעות מערכת מיון הנגרמת לייזר (LIBS) ו- Near-infrared (NIR) חיישנים משולבים במערכות מיון יבשות.זה מאפשר התאמה דינמית של פרמטרים הפרדה (מהירות אווירית, כוח השדה המגנטי, מתח אלקטרודה) כדי להתאים את ההתאוששות בהתבסס על חברות משככי כאבים.

שימוש באנרגיה מתחדשת לעיבוד יבש

מעגלים יבשים הם במיוחד מתאימים לשילוב עם כוח סולארי או רוח כי הם לא דורשים משאבת מים רציפה.מושגים עבור צמחי היננות יבשים מופעלים על ידי השמש במדבר אטאקמה במדבר במדבר נאמבי נמצאים תחת מחקר.היכולת לאתר מקורות אנרגיה מתחדשת מצמצם עלויות שידור ומפחיתה את פליטת הפחמן מחזור החיים.

טכנולוגיות חדשות ותוספת

עבור הדבקה יבשה (הפליג) של ריכוזים, החוקרים מפתחים אגרופים שעובדים עם תוספת לחות מינימלית - לעתים קרובות פחות מ -2% מים.זה קריטי עבור האכלה אוטה ברזל שבו עיבוד יבש מייצר ריכוזים קנס הדורשים המחייבים טיפול מאוחר יותר. פולימרים ותאים מותנים ותאים מותנים נבדקים כחלופות להיותntonite, צמצום הצורך לשיפור מים נוספים וגלולה.

נהגים לגיטימיים וסטנדרטיים

אימוץ טכנולוגיות ללא מים צפוי לקבל דחיפה מתקנים חדשים כגון תקן התעשייה הגלובלית על ניהול Tailings (GISTM), אשר למעשה מחייב חיסול של סכרים רטובים בהקשרים רבים. פרויקטים המציעים ערימה יבשה מן היתרון הראשון החל ממתן אישור מהיר יותר וצמצום פרמיות ביטוח רטוב.

מסקנה: עתיד יבש למינוי?

טכנולוגיות לעיבוד ללא מים אינן עוד שרידים ניסיוניים; הן מוכחות, פתרונות מדרגיים שיכולים להפחית באופן דרמטי את המים של תעשיית הכרייה תוך מתן טביעת רגל תפעולית, בטיחות, ויתרונות כלכליים.מממניתוחים מגנטיים יבשים מטפלים במיליוני טונות של ברזל מדי שנה במערכות אלקטרוסטטיות שמשדרגות סלע פוספט ו CO2 קריטיים מפלט גבוה יותר של מתכות, הכלי לעיבוד יבש הוא מתרחב במהירות.

המעבר לעיבוד ללא מים אינו ללא אתגרים - עלויות רכוש, ניהול אבק ומגבלות בעיבוד חלקיקים עדין נשאר - אבל אלה מטופלים באמצעות מחקר אינטנסיבי ושיפורים הנדסיים. חברות מינון שמשקיעות עכשיו ביכולות עיבוד יבשות לא רק יפתרו את הפעולות שלהם נגד מחסור במים, אלא גם מחזקים את אישורי ESG שלהם, להפחית את התחייבויותיהם, ולשפר את יחסי הקהילה.

לקריאה נוספת, ראה את ה-FLT:0 (ראו:0) של טכנולוגיות של היגיינה יבשה במינרלים הנדסה FLT:1, מכון משאבי העולם על שימוש במים בדו"ח כרייה 3, ו-FLT:4 Global Industry Standard on Tailings ManagementFLT:5).