Минно дело

Какво е минната индустрия

Минната индустрия обхваща проучването, добива и преработката на минерални ресурси (като въглища, петрол, метали и др.), за да отговори на нуждите от енергия, промишлени материали и развитие на инфраструктурата.

Минното дело включва добив на естествено срещащи се твърди (напр. въглища и минерали), течни (напр. суров петрол) или газообразни (напр. природен газ) минерали. Това включва подземен или открит добив, експлоатация на мина и всички спомагателни дейности по преработка, обикновено извършвани на или близо до минната площадка – като раздробяване, смилане, обогатяване и третиране – насочени към подготовка на суровини. То обхваща и основната преработка за продукти, годни за продажба. Дейности като събиране/пречистване/разпределение на вода, геоложко проучване и строително инженерство са изключени.

Класификация на индустрията (базирана на GB/T4754-2017)

Минният сектор е класифициран, както следва:

•Добив и преработка на въглища: Добив и преработка на въглищни ресурси.

•Добив на нефт и природен газ: Добив на суров нефт и природен газ на сушата и в морето.

•Добив на черни/цветни метали: Добив на черни метали (желязо, манган, хром) и цветни метали (мед, олово, цинк и др.).

•Добив на неметални материали: Добив на неметални минерали като пясък, чакъл и химически руди.

•Дейности в подкрепа на добива: Осигуряване на техническа поддръжка и логистични услуги за добив.

•Друго минно дело: Обхваща специализирани ресурси като геотермална енергия и минерална вода.

Структура на индустриалната верига

Веригата за създаване на стойност в минното дело включва проучване, добив, преработка (напр. обогатяване на руда, топене) и рециклиране на ресурси, осигурявайки основни суровини за промишлените системи.

Оперативни предизвикателства в минното дело

Минното дело е основна област на приложение на клапани и тръбопроводи, където суровите експлоатационни условия пряко влияят върху избора, проектирането и експлоатационния живот на тръбопроводите. По-долу е даден систематичен анализ на предизвикателствата при минното дело за тръбопроводи в четири измерения, с подкрепящи данни и примери:

I. Характеристики на средата: Висока твърдост, силно износване, многофазен поток

•Твърдост на материала и размер на частиците:

Видове руда:Металните руди (Fe, Cu, Pb-Zn) обикновено имат висока твърдост по Моос (6-8). Неметалните руди (фосфат, флуорит) са по-меки (Mohs 3-5), но хвостът често съдържа примеси с висока твърдост, като кварц.

Разпределение на частиците:Натрошена руда: 10-50 мм; Отпадъци: 0,1-5 мм; Смляна руда: <0,074 мм (транспортиране на прах).

Ефект на удара:Големите частици (>20 мм) причиняват „износване от вдлъбване“ при високоскоростни потоци; малките частици (<5 мм) причиняват „износване от вдлъбване“. Заедно те драстично съкращават живота на тръбопровода.

•Състояние на предадената медия:

Поток твърдо вещество-течност (суспензия):При мокра обработка, съдържанието на твърди вещества в суспензията достига 30%-60% (напр. хвостове от флотация на мед). Течните носители (вода/химикали) ускоряват ерозията на частиците.

Поток газ-твърдо вещество:При суха обработка/контрол на праха, скоростта на въздуха от 15-30 m/s прави фините частици (въглищен/руден прах) 3-5 пъти по-ерозивни, отколкото в шлама.

Корозивност:Суспензиите, съдържащи сулфиди (напр. пирит), образуват киселинни среди (pH <4) във влажни условия, ускорявайки корозията на метала.

II. Работна среда: Екстремни условия и сложности

•Температура и налягане:

Температурни колебания:Под земята: 5-35°C; Смилателни инсталации (механична топлина): >50°C; Хидротермални находища: >80°C.

Въздействие на налягането:Напор на помпата от 100-300 м (налягане 1-3 MPa). Внезапните промени в налягането при завои усилват удара на частиците.

•Механични вибрации и ограничения при монтаж:

Източници на вибрации:Трошачки, топкови мелници (честота 10-50 Hz, амплитуда 2-10 mm) разхлабват тръбните връзки и причиняват пукнатини от умора на материала по заваръчните ръбове.

Ограничения на пространството:Тесните подземни тунели изискват остри завои (радиус R ≤ 5D), където скоростта на износване е 5-8 пъти по-висока от тази на правите участъци.

III. Условия на оборудването: Високо натоварване и непрекъсната работа

•Параметри на транспортната система:

Скорост и дебит на потока:Едра руда: 3-5 м/с; Фина суспензия: 1,5-3 м/с. Капацитет на един тръбопровод: 1000-3000 м³/ч, изискващ висока устойчивост на налягане и износоустойчивост.

Разстояние за превоз:Открит рудник: няколко км; Подземен: 500-2000 м. Дългите разстояния причиняват кумулативно износване.

•Старт-Стоп цикли и поддръжка:

Често колоездене:Корекциите на процеса в зависимост от качеството на рудата водят до 10-20 пускания/спирания на ден. Преходните пикове на налягането (воден удар) достигат 2-3 пъти работното налягане.

Кратки периоди за поддръжка:Високата непрекъснатост на производството ограничава годишните прекъсвания до <15 дни, което изисква бърза подмяна на тръбопроводите.