Bergbau

Was ist die Bergbauindustrie?

Die Bergbauindustrie umfasst die Erkundung, Gewinnung und Verarbeitung von mineralischen Rohstoffen (wie Kohle, Erdöl, Metalle usw.), um den Bedarf an Energie, Industriematerialien und Infrastrukturentwicklung zu decken.

Der Bergbau umfasst die Gewinnung natürlich vorkommender fester (z. B. Kohle und Mineralien), flüssiger (z. B. Erdöl) oder gasförmiger (z. B. Erdgas) Rohstoffe. Dies schließt den Untertage- und Tagebau, den Minenbetrieb sowie alle damit verbundenen Verarbeitungstätigkeiten ein, die typischerweise am oder in der Nähe des Minengeländes durchgeführt werden – wie Brechen, Mahlen, Aufbereiten und Behandlung – mit dem Ziel, Rohstoffe aufzubereiten. Er umfasst auch die notwendige Weiterverarbeitung zu marktfähigen Produkten. Tätigkeiten wie Wassergewinnung, -aufbereitung und -verteilung, geologische Erkundung und Bauingenieurwesen sind ausgenommen.

Branchenklassifizierung (Basierend auf GB/T4754-2017)

Der Bergbausektor wird wie folgt klassifiziert:

•Kohlebergbau und -aufbereitung: Gewinnung und Verarbeitung von Kohlevorkommen.

•Erdöl- und Erdgasgewinnung: Gewinnung von Rohöl und Erdgas an Land und auf See.

•Eisen- und Nichteisenmetallbergbau: Gewinnung von Eisenmetallen (Eisen, Mangan, Chrom) und Nichteisenmetallen (Kupfer, Blei, Zink usw.).

•Nichtmetallischer Bergbau: Gewinnung nichtmetallischer Mineralien wie Sand, Kies und chemischer Erze.

•Unterstützungsaktivitäten im Bergbau: Bereitstellung von technischer Unterstützung und logistischen Dienstleistungen für die Rohstoffgewinnung.

•Sonstiger Bergbau: Umfasst spezialisierte Ressourcen wie Geothermie und Mineralwasser.

Branchenkettenstruktur

Die Wertschöpfungskette im Bergbau umfasst Exploration, Gewinnung, Verarbeitung (z. B. Erzaufbereitung, Verhüttung) und Ressourcenrecycling und liefert so grundlegende Rohstoffe für industrielle Systeme.

Operative Herausforderungen im Bergbau

Der Bergbau ist ein zentrales Anwendungsgebiet für Ventile und Rohrleitungen, da die rauen Betriebsbedingungen die Auswahl, die Konstruktion und die Lebensdauer der Rohrleitungen direkt beeinflussen. Im Folgenden finden Sie eine systematische Analyse der Herausforderungen für Rohrleitungen im Bergbau in vier Dimensionen, untermauert durch Daten und Beispiele:

I. Medieneigenschaften: Hohe Härte, starker Abrieb, Mehrphasenströmung

•Materialhärte und Partikelgröße:

Erzarten:Metallerze (Fe, Cu, Pb-Zn) weisen typischerweise eine hohe Mohshärte (6–8) auf. Nichtmetallische Erze (Phosphat, Fluorit) sind weicher (Mohs 3–5), jedoch enthalten die Abraumhalden häufig hochharte Verunreinigungen wie Quarz.

Partikelverteilung:Zerkleinertes Erz: 10-50 mm; Rückstände: 0,1-5 mm; Gemahlenes Erz: <0,074 mm (pulverförmig).

Auswirkung:Große Partikel (>20 mm) verursachen bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten „Riffelverschleiß“, kleine Partikel (<5 mm) verursachen „Riffelverschleiß“. Zusammen verkürzen sie die Lebensdauer von Rohrleitungen drastisch.

•Übermittelter Medienzustand:

Fest-Flüssig-Strömung (Suspension):Bei der Nassaufbereitung erreicht der Feststoffgehalt der Suspension 30–60 % (z. B. bei Kupferflotationsrückständen). Flüssige Trägerstoffe (Wasser/Chemikalien) beschleunigen die Partikelerosion.

Gas-Feststoff-Strömung:Bei der Trockenaufbereitung/Staubbekämpfung sind feine Partikel (Kohle-/Erzstaub) bei Luftgeschwindigkeiten von 15-30 m/s 3- bis 5-mal erosiver als in Suspensionen.

Korrosivität:Aufschlämmungen, die Sulfide (z. B. Pyrit) enthalten, bilden unter feuchten Bedingungen ein saures Milieu (pH < 4), wodurch die Metallkorrosion beschleunigt wird.

II. Betriebsumgebung: Extreme Bedingungen und Komplexität

•Temperatur und Druck:

Temperaturschwankungen:Untertage: 5-35°C; Mahlanlagen (mechanische Hitze): >50°C; Hydrothermale Lagerstätten: >80°C.

Druckeinwirkung:Förderhöhen von 100–300 m (1–3 MPa Druck). Plötzliche Druckänderungen an Krümmungen verstärken den Partikelaufprall.

•Mechanische Vibrationen & Installationsbeschränkungen:

Vibrationsquellen:Brecher und Kugelmühlen (Frequenz 10-50 Hz, Amplitude 2-10 mm) lockern Rohrverbindungen und verursachen Ermüdungsrisse an den Schweißnahtkanten.

Platzbeschränkungen:In engen U-Bahn-Tunneln sind enge Kurven (Radius R ≤ 5D) erforderlich, bei denen der Verschleiß 5- bis 8-mal höher ist als bei geraden Abschnitten.

III. Anlagenbedingungen: Hohe Last und Dauerbetrieb

•Parameter des Fördersystems:

Strömungsgeschwindigkeit und -rate:Grobes Erz: 3-5 m/s; Feine Suspension: 1,5-3 m/s. Einzellinienkapazität: 1000-3000 m³/h, hohe Anforderungen an Druck- und Verschleißfestigkeit.

Transportdistanz:Tagebau: mehrere Kilometer; Untertagebau: 500-2000 m. Große Entfernungen führen zu kumulativem Verschleiß.

•Start-Stopp-Zyklen & Wartung:

Häufiges Radfahren:Prozessanpassungen je nach Erzgehalt führen zu 10–20 Starts/Stopps pro Tag. Transiente Druckstöße (Wasserschlag) erreichen das 2- bis 3-fache des Betriebsdrucks.

Kurze Wartungsfenster:Die hohe Produktionskontinuität begrenzt die jährlichen Stillstände auf weniger als 15 Tage, was einen schnellen Austausch der Pipelines erforderlich macht.