Kaevandamine

Mis on kaevandustööstus

Kaevandustööstus hõlmab maavarade (nt kivisöe, nafta, metallide jne) uurimist, kaevandamist ja töötlemist, et rahuldada energia-, tööstusmaterjalide ja infrastruktuuri arendamise vajadusi.

Kaevandamine hõlmab looduslikult esinevate tahkete (nt kivisüsi ja mineraalid), vedelate (nt toornafta) või gaasiliste (nt maagaas) mineraalide kaevandamist. See hõlmab maa-alust või lahtist kaevandamist, kaevanduse käitamist ja kõiki abitöötlustegevusi, mida tavaliselt teostatakse kaevandusalal või selle lähedal – näiteks purustamine, jahvatamine, rikastamine ja töötlemine –, mille eesmärk on tooraine ettevalmistamine. See hõlmab ka olulist töötlemist turustatavate toodete jaoks. Siia ei kuulu sellised tegevused nagu vee kogumine/puhastamine/jaotamine, geoloogiline mõõdistamine ja ehitustehnika.

Tööstusharu klassifikatsioon (põhineb standardil GB/T4754-2017)

Kaevandussektor liigitatakse järgmiselt:

•Söekaevandamine ja pesemine: söevarude kaevandamine ja töötlemine.

•Nafta ja maagaasi kaevandamine: toornafta ja maagaasi kaevandamine maismaal ja avamerel.

•Raud-/värviliste metallide maakide kaevandamine: raudmetallide (raud, mangaan, kroom) ja värviliste metallide (vask, plii, tsink jne) kaevandamine.

•Mittemetallide kaevandamine: mittemetalliliste mineraalide, näiteks liiva, kruusa ja keemiliste maakide kaevandamine.

•Kaevandamise tugitegevused: kaevandamiseks tehnilise toe ja logistikateenuste osutamine.

•Muu kaevandamine: hõlmab spetsialiseeritud ressursse, nagu geotermiline energia ja mineraalvesi.

Tööstusahela struktuur

Kaevandamise väärtusahel hõlmab uurimist, kaevandamist, töötlemist (nt maagi rikastamine, sulatamine) ja ressursside ringlussevõttu, pakkudes tööstussüsteemidele olulisi tooraineid.

Kaevandamise operatiivsed väljakutsed

Kaevandamine on ventiilide ja torujuhtmete peamine rakendusvaldkond, kus karmid töötingimused mõjutavad otseselt torujuhtmete valikut, konstruktsiooni ja eluiga. Allpool on esitatud süstemaatiline analüüs torujuhtmete kaevandamisega seotud väljakutsetest neljas dimensioonis koos toetavate andmete ja näidetega:

I. Meedia omadused: kõrge kõvadus, tugev hõõrdumine, mitmefaasiline vool

•Materjali kõvadus ja osakeste suurus:

Maagi tüübid:Metallimaakidel (Fe, Cu, Pb-Zn) on tavaliselt kõrge Mohsi kõvadus (6–8). Mittemetallimaagid (fosfaat, fluoriit) on pehmemad (Mohsi kõvadus 3–5), kuid rikastusjäägid sisaldavad sageli kõrge kõvadusega lisandeid, näiteks kvartsi.

Osakeste jaotus:Purustatud maak: 10–50 mm; Rikastusjäägid: 0,1–5 mm; Jahvatatud maak: <0,074 mm (pulbri transportimisel).

Mõju mõju:Suured osakesed (>20 mm) põhjustavad suure kiirusega voolus "õõneskulumist"; väikesed osakesed (<5 mm) põhjustavad "soonte kulumist". Koos lühendavad need torujuhtme eluiga drastiliselt.

•Edastatud meedia olek:

Tahke-vedeliku vool (suspensioon):Märgprotsessis ulatub suspensiooni tahkete ainete sisaldus 30–60%-ni (nt vase flotatsioonijäägid). Vedelad kandjad (vesi/kemikaalid) kiirendavad osakeste erosiooni.

Gaasi-tahke vool:Kuivprotsessis/tolmukontrollis muudab õhukiirus 15–30 m/s peened osakesed (kivisöe/maagi tolm) 3–5 korda erodeerivamaks kui suspensioonis.

Söövitavus:Sulfiide (nt püriiti) sisaldavad suspensioonid moodustavad niisketes tingimustes happelise keskkonna (pH <4), kiirendades metalli korrosiooni.

II. Töökeskkond: äärmuslikud tingimused ja keerukus

•Temperatuur ja rõhk:

Temperatuuri kõikumine:Maa-alune: 5–35 °C; jahvatusseadmed (mehaaniline kuumus): >50 °C; hüdrotermilised leiukohad: >80 °C.

Rõhu mõju:Pumbakõrgus 100–300 m (rõhk 1–3 MPa). Järsud rõhumuutused kurvides intensiivistavad osakeste lööki.

•Mehaaniline vibratsioon ja paigalduspiirangud:

Vibratsiooniallikad:Purustid, kuulveskid (sagedusega 10–50 Hz, amplituudiga 2–10 mm) lõdvendavad toruühendusi ja põhjustavad keevisõmbluse servades väsimuspragusid.

Ruumipiirangud:Kitsad maa-alused tunnelid nõuavad järske painutusi (raadius R ≤ 5D), kus kulumiskiirus on 5–8 korda suurem kui sirgetel lõikudel.

III. Seadmete tingimused: suur koormus ja pidev töö

•Transpordisüsteemi parameetrid:

Voolukiirus ja -määr:Jämedateraline maak: 3–5 m/s; peenike suspensioon: 1,5–3 m/s. Ühe liini läbilaskevõime: 1000–3000 m³/h, mis nõuab suurt rõhu- ja kulumiskindlust.

Edastuskaugus:Avatud kaevandus: mitu km; maa-alune kaevandus: 500–2000 m. Pikad vahemaad põhjustavad kumulatiivset kulumist.

•Käivitus-seiskamistsüklid ja hooldus:

Sagedane jalgrattasõit:Maagi klassi põhjal tehtavad protsessi kohandused põhjustavad 10–20 käivitamist/peatamist päevas. Mööduvad rõhulöökid (hüdraulilised löökid) ulatuvad 2–3 korda töörõhuni.

Lühikesed hooldusaknad:Kõrge tootmise järjepidevus piirab iga-aastaseid seisakuid alla 15 päevani, mis nõuab torujuhtmete kiiret väljavahetamist.