המיון כבר מזמן אבן הפינה של פיתוח תעשייתי, אבל טביעת הרגל הסביבתית שלו - החל מדהיר וסחף אדמה לזיהום מים ופליטות גזי החממה - הפכה להיות יותר ויותר בלתי צפויה.כפי שביקוש עולמי למינרלים קריטיים כגון ליתיום, אלמנטים נדירים באדמה, ושערי נחושת, התעשייה מתמודדת עם לחץ מצטבר לאמץ שיטות ייצור נקיות ויעילות יותר.

מהי טכנולוגיה של זיוף?

Ablation, בהקשר של עיבוד חומרים, מתייחס להסרת מבוקר של חומר משטח באמצעות vaporization, התכה או נשגבת, בדרך כלל מונע על ידי מקורות אנרגיה גבוהה כגון לייזרים, קשתות פלזמה, או אלקטרונים דבורים. ביישומים כרייה, מערכות למניעת הסתה מכוונת אנרגיה ממוקדת על סלע נושאי מינרלים, חימום סלקטיבי וניתוק המטרה או תוך השארת את הגישה הממוקדת ביותר של פסולת זה עומד על פני כדור הארץ כולו.

דלקת לייזר, למשל, משתמשת בדבורה ממוקדת של אור כדי לספק חום אינטנסיבי ב הדופק מיקרו-שני, גרימת מתח תרמי מקומי ונפיחות. פלזמה Ablation מעסיקה מטוסי גז מונים המייצרים טמפרטורות מעל 10,000 מעלות צלזיוס, המסוגלים להמיס ולנקות אפילו את סוגי הסלע הקשים ביותר.

ראשי תיבות של Ablation Systems

  • (FLT:0)אנרגיה מקור: 1) לייזרים בעוצמה גבוהה ( סיבים קדחתניים או לייזרים CO2) או לפידים פלזמה נועדו לפעולה רציפה או מפולת.
  • (FLT:0)Beam Delivery Optics:FLT:1 Mirrors, עדשות, וסיבים אופטיים אשר להנחות את האנרגיה אל פני הסלע עם אובדן מינימלי.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ומיקום: זרוע רובוטית 1:1, גאדג'טים, או קידוד עוקץ החזקות שמשמרות את הראש על פני פני פני פני השטח.
  • (FLT:0)Control Softwareeur: 1FLT:1 ניטור בזמן אמת ומערכות משוב שמתאימות פרמטרים המבוססים על תגובה חומרית, לעתים קרובות שילוב אלגוריתמי למידת מכונה לייעל יעילות.
  • (ב) ⁇ :0) מיצוי ובטיחות: FLT:1 Enclosures ומערכות ventilation כדי ללכוד מינרלים מחוסנים ולמנוע זיהום אווירי.

בעוד הפגנות מעבדה מוקדמות מתועדות בשנות ה-70, פריסה מסחרית של הנפקה בכריית מאיצה רק בעשור האחרון, מונעות על ידי התקדמות בדרגות כוח לייזר, אוטומציה, והפחתה.היום, כמה סטארט-אפים ותחנות מחקר הם עדות שדה במערכות במכרות טייס, דיווח תוצאות מבטיחות במונחים של חיסכון באנרגיה ושיקום סלקטיבי.

כיצד Ablation הוא יישומי במינוף פעולות

טכנולוגיה של Ablation ניתן לשלב במספר שלבים של שרשרת ערך הכרייה: חקר, מיצוי, זיהום, ומוטבה.כל יישום מנף את המאפיינים המדויקים והנמוכים של התהליך כדי לשפר את התוצאות הסביבתיות והכלכליות.

מחקר ודגמי

לייזר ablation inductiveזוגיות המוני פלזמה (LA-ICP-MS) הוא כבר כלי מבוסס היטב בניתוח גיאוכימי, המאפשר מיפוי מהיר, גבוה של התפלגות מינרלים בדגימות ליבה של קידוח. על ידי שימוש בלחמת כתמים זעירים על פני סלע, גיאולוגים יכולים לטעון עשרות אלמנטים בו זמנית ללא צורך עבור דגימות עיכול זה להפחית את המהירויות הכימיות פחות ממוקדות, ומהירות פחות סטרומנטאלית.

הפקה ראשונית (In-Situ Ablation)

ב-Open-pit או תת-קרקעית פעולות, ablation יכול להחליף או להשלים קידוח ופיצוץ. a Mobile a mobile ablation rig ממוקם מול הפנים אוה, ואת קרן האנרגיה הוא לסרוק על פני השטח דפוס מוגדר מראש.הזעזועים התרמיים שבר את האור לתוך שברים שניתן לאסוף בקלות, בעוד הסלע שמסביב נשאר ללא הפרעה.

הקרבה והשחרור

באופן מסורתי למחוץ ולשטחון חשבון עבור עד 3–4% מצריכת החשמל העולמית, בעיקר בגלל שאנרגיה מבוזבזת על שבר חומר לא יקר ערך. Ablation ניתן להשתמש בו לפני הייצוא או חלקיקים מיקרו-פרקים, צמצום מדד העבודה הנדרש לשחיקה מאוחרת יותר.יש חוקרים הוכיחו כי חשיפת אוט לפעמוני לייזר לפני שמילימטרים יכולים להפחית אנרגיה על ידי 30–5 ו- HIV משפרים את ההשפעה המינרלית של גלקסיות מורכבות מאוד.

מינוף של ⁇

הרבה פיקדונות ערך גבוה מתרחשים כמו ורידים צרים, לעתים קרובות פחות ממטר רחב.שיטות מסורתיות כוח מכורים כדי לגוון את האור על ידי פיצוץ אבן פסולת נוספת או לקבל התאוששות נמוכה יותר. מערכות Ablation יכול לעקוב אחר הגיאומטריה עם דיוק תת-ממדי, לחלץ רק את החומר המינרכל.זה הוא בעל ערך במיוחד עבור tungstenstenstens, tin, זהב, הפקדה שבו ניתן להפחית פסולת ניתן להפחית את הפחת על ידי 90%.

יתרונות סביבתיים בפירוט

היתרונות הסביבתיים של הדבקה על שיטות הכרייה קונבנציונליות הם משמעותיים ורב פנים למטה, אנו מרחיבים על כל אחד מהיתרונות המרכזיים.

הפחתה דרמטית של לנד

מכרות פתוחות מסורתיות יכולות להרחיב מעל מאות דונם, להסיר גבעות שלמות ולשבש מערכות אקולוגיות. Tailings בריכות ופסולת רוק זורקת עוד בית גידול מחיתולים.טבעו הסלקטיבי של Ablation פירושו שרק הסלע המינרכל הוסר; המריצה המקיפה נשארת במקום.

ליד ‪Zero Water Conducation‬

מחסור במים הוא אחד האתגרים הסביבתיים הדוחקים ביותר באזורי כרייה צחיחים כגון המדבר Atacama, צ'ילה, מערב אוסטרליה. עיבוד מינרלים מסורתי משתמש בכמויות גדולות של מים לדיכוי אבק, שחיקה, הפלט וההנעה. Ablation, להיות תהליך תרמי יבש, דורש כמעט ללא מים.גם כאשר פרויקט משולב עם התאוששות הידרומטלית, עלייה מקדימה של צריכת מים עלולה להיות מופחתת הרבה פחות מ- 40% לאחר מכן, כי אם דווח על ידי פיילוט של פחות מגובה לייזר.

אנרגיה נמוכה יותר וטביעת רגל פחמן

בעוד שהפליאה עצמה צורכת חשמל משמעותי, היכולת שלה להפחית את השימוש באנרגיה במורד הזרם לעתים קרובות תוצאות חיסכון באנרגיה נטו.הערכה מקיפה מחזור חיים שנערך על ידי חוקרים מאוניברסיטת קולומביה הבריטית מצאה כי זיהום לייזר מונע עבור ניתוח זהב טיפוסית של זהב-סלבר יכול להפחית צריכת האנרגיה הכוללת על ידי 25-40%, המקבילה להפחתה דומה בהיקף של 2 פליטות גזי החממה.

זיהום מינימלי וטאילינג

כרייה אראנטלית מייצרת כמויות עצומות של זנבים - סלע פסולת קרקעי מעורבב עם כימיקלים תהליכים - אשר חייב להיות מאוחסן במכשולים ממונדסים.ד. כישלונות, כגון אסון ברומדינו בברזיל, מדגיש את הסיכונים הקטסטרופליים. Ablation מייצרת זנבים מינימליים כי הוא תמצית רק את האור, משאיר את הכנופיה במקום.

השוואה עם טכניקות מינוף מסורתיות

כדי להבין את ההשלכות של ההפלה בעולם האמיתי, זה עוזר להשוות אותה ישירות עם גישות קונבנציונליות על פני כמה מדדים.

אנרגיה

  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ ו-Belsting: FIRLT:1) אנרגיה מתונה לכדי ניתוק, אך פליטות נפץ גבוהות וחוסר יעילות.
  • (ב) ,0) מברשת וגריטוינג: FLT:1 צריכת אנרגיה גבוהה מאוד, לעתים קרובות 3 עד 75% מכלל האנרגיה שלי.
  • (FLT:0)Ablation:0) ,Abation: FLT:1, אנרגיה ממתינות, אך מפחיתה משמעותית את האנרגיה של זיהום הזרם.

מים משתמשים

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ : ⁇ 1 (ב) ,300–500 ליטרים לטון מעובד.
  • (ב) ויקרא י"א: "בְּהָיָה אֲשֶׁר נָאוּ" (במדבר כ"ב, כ"ב)
  • (ב) ,0) ,ב"התחילה: "הבא" (ב) יכול לגשת לאפס מים בשלב החילוץ הראשוני; עיבוד יבש אפשרי.

זעזועים

  • (ב) ,0) פתח ב"ד:5" 1 (ב) 5-20 דונם למיליון טון של אור.
  • (ב) ⁇ :0) ,5=2 דונם למיליון טון, בתוספת מתקני משטח.
  • (ב) ⁇ :0) ,[דרוש מקור]: [ה], [ה], [=0], אין חתלתול [ב], אין [החלל]] [ב]]] [ההההתחבולות] [שלו] [הההההההההההתונות] [שלמה], ללא נזילות או נזילות.

הדור של פסולת

  • (ב) ⁇ (ב"ג): "ה' (ב')" (ב"ב)" (ב"ב)"ב"ה, ב"ב).
  • (ב) ⁇ :0) ,0 (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

סיכון בטיחות

  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : 1 , 1 , ⁇ קרקע, פליטות גז, ערפל.
  • (ב) ,0) , תחת הכותרת: ⁇ 1:1; אבק, תאונות ציוד.
  • (בקיצור:0) ,Ablation:0) ,Edows 1:1 וסיכון עורי לייזר / פלזמה (המוגדר על ידי מחסנים ו- interlocks); לא חומרי נפץ או מכונות כבדות במגע ישיר.

אתגרים ומגבלות

למרות הבטחתו, טכנולוגיית הביטול עדיין אינה מוכנה לאימוץ נרחב.יש כמה מכשולים טכניים וכלכליים נותרו.

עלויות הון גבוהות

לייזרים תעשייתיים בעלי כוח גבוה ומערכות פלזמה יכולים לעלות מיליוני דולרים ליחידה.עבור מכרה בגודל בינוני, הצמידה צי החילוץ העיקרי עם השקיה של שיבושים ידרוש השקעה שרבים מפעילי לא יכולים להצדיק ללא החזרים ברורים.

מקורות אנרגיה

מערכות למניעת הריון דורשות חשמל איכותי, יציב.אתרי מכרה מרוחקים לעתים קרובות להסתמך על גנרטורים דיזל או חיבורי רשת חלשים, אשר עשויים להיאבק כדי לספק את העומסים הגבוהים הדרושים עבור ההיברידיות של סוללה-ultracapacitor או על-ידי דור מתחדשים באתר יכול להקטין את זה, אבל הם מוסיפים מורכבות ועלות.

שינויים חומריים

סוגים שונים של מינרלים ומכוני סלע מגיבים אחרת לבלוטות תרמיות.סיליקטס עם מוליכות תרמית גבוהה נוטים להתפזר חום במהירות, להפחית את היעילות. מינרלים Opaque כגון sulfides סופגים אנרגיה לייזר, בעוד quartz שקוף עשוי לדרוש הרבה יותר תנודות גבוהות יותר.פיתוח מפות תהליך כי לחזות התנהגות עבור מאות או סוגים הוא מאמץ מחקרי מתמשך.

באמצעות מגבלות

מערכות ההנצחה הנוכחיות איטיות יותר מאשר פיצוץ כאשר עיבוד כרכים גדולים.עבור פעולות בעלות גבוהה (למשל, מכרות נחושת לייצור מאות אלפי טון ביום), חתומה לבדה לא יכולה להיות מהירה מספיק.

בריאות ובטיחות

לייזר ופלזמה דבורים יכולים לגרום לפציעות עיניים חמורות ועור.פום סיכון לשאיפת, במיוחד ממתכות כבדות או סיליקה, לדרוש אוורור חזק וציוד הגנה אישי.פרוטוקולים בטיחותיים מורכבים ומבצע מרוחק הם חיוניים, ומסגרות רגולטוריות עדיין מתפתחות.

אפשרויות לעתיד ודרכים מחקר

חדשנות בטכנולוגיית ההדבקה היא מאיצה, מונעת על ידי רגולציה סביבתית הולכת וגוברת וביקוש למינרלים קריטיים. חזיתות מחקר רבות מבטיחות להתגבר על המגבלות הנוכחיות.

מערכות לייזר חדשניות

לייזרים חזקים של דיד-מפוזרים עם כוחות פלט מעל 100 קילוואט זמינים כעת מסחרית.יעילותם הגבוהה ביותר של הפחתת הקיר ( ⁇ 40%) וגלגולי חיים ארוכים יותר הופכים אותם ליותר קיימא לשימוש כרייה מתמשך. לייזרים חופשיים-אלקטרוניים ואוסלים אופטיים יכולים לאפשר אורכי גל טונה מתאימים ללהקות ספיגה מינרלים ספציפיות, למקסם את העברת האנרגיה.

היברידית Ablation-Comminution Circuits

אחד המושגים המבטיחים ביותר הוא לשלב את הקיצור כצעד טרום טיפול לפני ריסוק או מטפש קונבנציונלי. צמח טייס בצ'ילה נבדק מיקרו-קרבה המושרה לייזר של סוליד נחושת, ואחריו גלילים מחץ בלחץ גבוה.השילוב הפחית את האנרגיה המזהמים הכוללת על ידי 45% והגבר באמצעות חישוב של 30%.

שחזור עם Ablation Wells

החוקרים בודקים את השימוש בכלים של טיהור חורש שניתן להכניס לתוך נחורות לגופים שברים מבפנים.טכניקה זו, אנלוגיה לנפט וגז הידראולי, אך באמצעות לחץ תרמי במקום לחץ נוזלי, יכול לאפשר החלפת מתכות ללא כל חפירות.אם מושלם, זה יסלק את הצורך בבורות, מנהרות, ומתקנים זנבות לחלוטין.

בקרה מלאכותית ובקרה של תהליכים

מודלים של למידת מכונות שהוכשרו על Hyperspectral ו- לייזר-מסוגים של ספקטרום (LIBS) נתונים יכולים לחזות את הפרמטרים האופטימליים של ההפלה בזמן אמת.כמה סטארט-אפים מפתחים מערכות סגורות שמשתנות את כוח הלייזר, קצב הדופק, ותבנית המבוססת על המינרלוג של כל פנים סלע.בדיקות מוקדמות מראות חיסכון באנרגיה של 10-15% נוספים מעבר לשליטה סטטית.

שילוב עם אנרגיה מתחדשת וכלכלה מעגלית

הביקוש לאנרגיה גבוהה של הדבקה יכול להיות מחלחל על ידי מכרות משותפת עם השמש, הרוח, או תחנות כוח גיאותרמית. במקומות כמו המדבר אטאקמה, קרינה סולארית בשפע ניתן להשתמש כדי לכפות הן את המכרה והן את מערכת ההפלה, יצירת פעולה כמעט אפס פחמן. יתר על כן, הסרת הסלע המדויקת מאפשרת התאוששות של זרמי מינרלים עתירי גבוה כי יכול להיות ממוחזר ישירות בייצור הייטק, לולאות חומר סגרה.

מדיניות ואימוץ התעשייה

מעבר מהפגנות טייסים לכריית הזרם המרכזי דורש מדיניות תומכת וקונצנזוס בתעשייה.מדינות רבות נוקטות בצעדים לעידוד טכנולוגיות חילוץ נקיות.

« « « ⁇

תוכנית טכנולוגיה נקייה בקנדה מציעה זיכויים מס עבור השקעות בציוד כרייה ידידותי לסביבה, כולל מערכות לייזר ופלזמה.חוק Raw הקריטי של האיחוד האירופי כולל הוראות למימון פרויקטים בקנה מידה טייסים המפחיתים צריכת מים ובזבוז. באוסטרליה, מרכז המחקר Cooperative עבור טכנולוגיות חדשניות לוויתורטיבית מיינג טכנולוגיות מימן פרויקט רב שנתי לפיתוח של לייזר עבור זהב נחושת.

שיתוף פעולה בתעשייה

חברות כריות גדולות כגון BHP, Rio Tinto, ואנגלו אמריקה הקימו זרועות חדשניות ששותפות עם מפתחי טכנולוגיה של blation.לדוגמה, תוכנית "Mine of the Future" של ריו טינטו בדקה את ההסתה לייזר במבצע הנחושת של Kennecott שלה ביוטה.

תקנים ופרקטיקה טובה ביותר

ארגונים בינלאומיים כמו האגודה הבינלאומית של רוק מכניקה מפתחים שיטות המוצעות למדידת יעילות ונזקי סלע.מועצת המיון והמתכת הבינלאומית מעדכנת את עקרונות ניהול הזנב כדי לעודד באופן מפורש טכניקות המפחיתות את הפסולת, כגון אופטימיזציה סלקטיבית.תקנים אלה מסייעים ליצור שדה משחק ברמה ולספק קריטריונים לביצועים סביבתיים.

מסקנה

טכנולוגיה שלילת מייצגת שינוי יסודי כיצד אנו חושבים על כרייה.על ידי הרחק מפיצות כוח רוטט וכיוון להסרת דיוק, היא מציעה את האפשרות של תמצית החברה המינרלים צריכה תוך צמצום דרמטי של הלפיד הסביבתי, צמצום ההפרעות הקרקע, ליד אפס צריכת מים, חסמים אנרגיה נמוכים יותר, ודור פסולת מינימלי אינם שיפורים מצטברים - הם משתנים עם עלות, אך הם נשארים בתוך עלויות, באמצעות מגוון רחב של טכניקות אבטחה, וספקיות מתמשכת, לחץ דם, וספק, תמיכה פיזית, עם כוח, וספקית, לחץ דם, וספקית, עם מגבלות, לחץ דם, לחץ דם מתמשך, וספקית, עם כוח, תמיכה, לחץ דם, וספקית, לחץ דם, עם מגבלות סביבתי, וספקית, לחץ דם, לחץ דם, וספקית, וספקית, עם כוח, עם כוח, עם כוח, לחץ דם, וספקית, עם אבטחה, לחץ דם מתמשך, וספקית, לחץ דם מתמשך, עם אנרגיה נמוכה יותר, עם כוח, וספקית, לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם מתמשך, וספקית, וספקית, לחץ דם, וספקית, לחץ דם, וספקית, לחץ דם, לחץ דם מתמשך, וספקית,

(ב) ראו את הערכת מחזור החיים של קרן לייזר בחסות אוניברסיטת קולומביה הבריטית קולומביה הבריטית:0Life-cycle Assessment of Laser-Autosted comminution by University of British Columbia MonumentFLT:1, the FLT:2Australian Cooperative Centre for Transformative Mining TechnologiesFLT:3, and the FLT:4IEA Report on מינרלים for the Energy ChangeveFLT5:5:5