Kaivostoiminta

Mikä on kaivosteollisuus

Kaivosteollisuus kattaa mineraalivarojen (kuten kivihiilen, öljyn, metallien jne.) etsinnän, louhinnan ja jalostuksen energian, teollisuusmateriaalien ja infrastruktuurin kehittämistarpeiden tyydyttämiseksi.

Kaivostoimintaan kuuluu luonnossa esiintyvien kiinteiden (esim. kivihiili ja mineraalit), nestemäisten (esim. raakaöljy) tai kaasumaisten (esim. maakaasu) mineraalien louhinta. Tähän sisältyy maanalainen tai avolouhoskaivostoiminta, kaivoksen toiminta ja kaikki kaivosalueella tai sen lähellä tyypillisesti suoritettavat apukäsittelytoiminnot – kuten murskaus, jauhatus, rikastus ja käsittely – joiden tarkoituksena on raaka-aineiden valmistus. Se kattaa myös välttämättömän käsittelyn markkinoitavien tuotteiden valmistamiseksi. Toimintaa, kuten veden keräämistä/puhdistusta/jakelua, geologista kartoitusta ja rakennustekniikkaa, ei lueta mukaan.

Toimialaluokitus (perustuu standardiin GB/T4754-2017)

Kaivosteollisuus luokitellaan seuraavasti:

•Hiilen louhinta ja pesu: Hiilivarojen louhinta ja käsittely.

•Öljyn ja maakaasun tuotanto: Raakaöljyn ja maakaasun tuotanto maalla ja merellä.

•Rauta-/ei-rautametallimalmien louhinta: Rautametallien (rauta, mangaani, kromi) ja ei-rautametallien (kupari, lyijy, sinkki jne.) louhinta.

•Ei-metallisten mineraalien louhinta: Ei-metallisten mineraalien, kuten hiekan, soran ja kemiallisten malmien, louhinta.

•Kaivostoiminnan tukitoiminnot: Teknisen tuen ja logistiikkapalveluiden tarjoaminen louhintaan.

•Muu kaivostoiminta: Kattaa erikoistuneet luonnonvarat, kuten geotermisen energian ja kivennäisveden.

Teollisuusketjun rakenne

Kaivostoiminnan arvoketjuun kuuluvat malminetsintä, louhinta, jalostus (esim. malmin rikastus, sulatus) ja resurssien kierrätys, jotka tarjoavat perustavanlaatuisia raaka-aineita teollisuusjärjestelmille.

Kaivostoiminnan operatiiviset haasteet

Kaivostoiminta on venttiilien ja putkistojen keskeinen sovellusalue, jossa ankarat käyttöolosuhteet vaikuttavat suoraan putkiston valintaan, suunnitteluun ja käyttöikään. Alla on systemaattinen analyysi putkistojen kaivostoiminnan haasteista neljässä ulottuvuudessa tukevine tietoineen ja esimerkkeineen:

I. Median ominaisuudet: Korkea kovuus, voimakas hankaus, monivaiheinen virtaus

•Materiaalin kovuus ja hiukkaskoko:

Malmityypit:Metallimalmit (Fe, Cu, Pb-Zn) ovat tyypillisesti kovia Mohsin asteikolla (6–8). Epämetalliset malmit (fosfaatti, fluoriitti) ovat pehmeämpiä (Mohs 3–5), mutta rikastushiekat sisältävät usein kovia epäpuhtauksia, kuten kvartsia.

Hiukkasten jakautuminen:Murskattu malmi: 10–50 mm; Rikastushiekka: 0,1–5 mm; Jauhettu malmi: <0,074 mm (jauheen kuljetus).

Vaikutusvaikutus:Suuret hiukkaset (>20 mm) aiheuttavat "talttakulumista" suurilla nopeuksilla virtaavissa virtauksissa; pienet hiukkaset (<5 mm) aiheuttavat "urakulumista". Yhdessä ne lyhentävät putkiston käyttöikää merkittävästi.

•Välitetyn median tila:

Kiinteä-nestevirtaus (liete):Märkäkäsittelyssä lietteen kiintoainepitoisuus on 30–60 % (esim. kuparin vaahdotushiekka). Nestemäiset kantajat (vesi/kemikaalit) kiihdyttävät hiukkasten eroosiota.

Kaasu-kiinteä virtaus:Kuivakäsittelyssä/pölynhallinnassa 15–30 m/s ilmannopeus tekee hienoista hiukkasista (hiili-/malmipöly) 3–5 kertaa syövyttävämpiä kuin lieteessä.

Syövyttävyys:Sulfideja (esim. pyriittiä) sisältävät lietteet muodostavat kosteissa olosuhteissa happamia väliaineita (pH <4), mikä kiihdyttää metallin korroosiota.

II. Käyttöympäristö: Äärimmäiset olosuhteet ja monimutkaisuus

•Lämpötila ja paine:

Lämpötilan vaihtelu:Maanalainen: 5–35 °C; Jauhatuslaitokset (mekaaninen kuumennus): >50 °C; Hydrotermiset esiintymät: >80 °C.

Paineen vaikutus:Pumpun nostokorkeus 100–300 m (paine 1–3 MPa). Äkilliset paineenmuutokset mutkissa voimistavat hiukkasten iskuja.

•Mekaaninen tärinä ja asennusrajoitukset:

Tärinän lähteet:Murskaimet ja kuulamyllyt (10–50 Hz:n taajuus, 2–10 mm:n amplitudi) löysentävät putkiliitoksia ja aiheuttavat väsymishalkeamia hitsausreunoihin.

Tilarajoitukset:Kapeissa maanalaisissa tunneleissa tarvitaan ahtaita mutkia (säde R ≤ 5D), joissa kulumisnopeus on 5–8 kertaa suurempi kuin suorilla osuuksilla.

III. Laitteiston käyttöolosuhteet: Suuri kuormitus ja jatkuva käyttö

•Kuljetusjärjestelmän parametrit:

Virtausnopeus ja -nopeus:Karkea malmi: 3–5 m/s; Hieno liete: 1,5–3 m/s. Yhden linjan kapasiteetti: 1000–3000 m³/h, vaatii korkeaa paineenkestoa ja kulutuskestävyyttä.

Kuljetusmatka:Avolouhos: useita kilometrejä; Maanalainen: 500–2000 m. Pitkät etäisyydet aiheuttavat kumulatiivista kulumista.

•Käynnistys-pysäytysjaksot ja huolto:

Usein pyöräilyä:Malmin laadun perusteella tehtävät prosessisäädöt johtavat 10–20 päivittäiseen käynnistykseen/pysäytykseen. Ohimenevät painepiikit (vesivasara) saavuttavat 2–3-kertaisen käyttöpaineen.

Lyhyet huoltoikkunat:Korkea tuotannon jatkuvuus rajoittaa vuosittaiset seisokit alle 15 päivään, mikä vaatii putkiston nopeaa vaihtoa.