채광

광산업이란 무엇인가

광산업은 에너지, 산업 자재 및 사회기반시설 개발 수요를 충족하기 위해 석탄, 석유, 금속 등과 같은 광물 자원의 탐사, 추출 및 가공을 포괄합니다.

광업은 자연적으로 존재하는 고체(예: 석탄 및 광물), 액체(예: 원유) 또는 기체(예: 천연가스) 광물을 추출하는 것을 포함합니다. 여기에는 지하 채굴 또는 노천 채굴, 광산 운영, 그리고 원자재 준비를 위해 광산 현장 또는 그 인근에서 일반적으로 수행되는 모든 부대 가공 활동(예: 파쇄, 분쇄, 선별 및 처리)이 포함됩니다. 또한 시장성 있는 제품을 생산하기 위한 필수 가공 활동도 포함됩니다. 단, 물 수집/정화/분배, 지질 조사 및 건설 공학은 제외됩니다.

산업 분류 (GB/T4754-2017 기준)

광업 부문은 다음과 같이 분류됩니다.

•석탄 채굴 및 세척: 석탄 자원의 추출 및 가공.

•석유 및 천연가스 추출: 육상 및 해상 원유 및 천연가스 추출.

•철/비철 금속 광석 채굴: 철, 망간, 크롬과 같은 철금속과 구리, 납, 아연 등의 비철금속 추출.

•비금속 광업: 모래, 자갈, 화학 광석과 같은 비금속 광물의 추출.

•광업 지원 활동: 채굴을 위한 기술 지원 및 물류 서비스 제공.

•기타 광업: 지열 에너지 및 광천수와 같은 특수 자원을 포함합니다.

산업 공급망 구조

광업 가치 사슬은 탐사, 채굴, 가공(예: 광석 선별, 제련) 및 자원 재활용을 포함하며, 산업 시스템에 필요한 기초 원자재를 제공합니다.

광업 운영상의 어려움

광업은 밸브와 파이프라인의 핵심 적용 분야이며, 열악한 운영 조건은 파이프라인의 선정, 설계 및 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 아래는 관련 데이터와 사례를 통해 네 가지 측면에서 광업 파이프라인의 문제점을 체계적으로 분석한 내용입니다.

I. 매체 특성: 높은 경도, 심한 마모, 다상 유동

•재료 경도 및 입자 크기:

광석 종류:금속 광석(철, 구리, 납-아연)은 일반적으로 모스 경도가 높습니다(6-8). 비금속 광석(인산염, 형석)은 더 부드럽지만(모스 경도 3-5), 광미에는 석영과 같이 경도가 높은 불순물이 포함되어 있는 경우가 많습니다.

입자 분포:분쇄 광석: 10-50mm; 광미: 0.1-5mm; 미분쇄 광석: <0.074mm (분말 이송).

영향 효과:큰 입자(>20mm)는 고속 유동에서 "긁힘 마모"를 일으키고, 작은 입자(<5mm)는 "홈 마모"를 일으킵니다. 이 두 가지가 결합되면 파이프라인 수명이 급격히 단축됩니다.

•전달된 미디어 상태:

고체-액체 흐름(슬러리):습식 공정에서 슬러리의 고형분 함량은 30~60%에 달합니다(예: 구리 부유선광 찌꺼기). 액체 운반체(물/화학물질)는 입자 침식을 가속화합니다.

기체-고체 유동:건식 공정/분진 제어에서 15~30m/s의 공기 속도는 미세 입자(석탄/광석 분진)를 슬러리 상태보다 3~5배 더 침식력 있게 만듭니다.

부식성:황화물(예: 황철석)을 함유한 슬러리는 습한 환경에서 산성 환경(pH <4)을 형성하여 금속 부식을 가속화합니다.

II. 운영 환경: 극한 조건 및 복잡성

•온도 및 압력:

온도 변동:지하: 5-35°C; 분쇄 설비(기계적 열): >50°C; 열수 퇴적물: >80°C.

압력 영향:펌프 양정은 100~300m(압력 1~3MPa)입니다. 곡선 구간에서의 급격한 압력 변화는 입자 충격을 증폭시킵니다.

•기계적 진동 및 설치 제약 조건:

진동 발생원:분쇄기, 볼밀(주파수 10-50Hz, 진폭 2-10mm)은 파이프 연결부를 느슨하게 하고 용접 부위에 피로 균열을 일으킵니다.

공간 제약:좁은 지하 터널은 급격한 곡선 구간(반경 R ≤ 5D)을 필요로 하는데, 이러한 구간의 마모율은 직선 구간보다 5~8배 더 높습니다.

III. 장비 작동 조건: 고부하 및 연속 운전

•이송 시스템 매개변수:

유속 및 유량:조립 광석: 3-5m/s; 미립 슬러리: 1.5-3m/s. 단일 라인 용량: 1000-3000m³/h, 높은 내압성 및 내마모성이 요구됩니다.

이동 거리:노천 채굴: 수 킬로미터; 지하 채굴: 500~2000미터. 장거리 채굴은 누적 마모를 유발합니다.

•시동-정지 주기 및 유지보수:

잦은 자전거 타기:광석 등급에 따른 공정 조정으로 인해 하루에 10~20회 가동 중지 및 재가동이 발생합니다. 순간적인 압력 급증(수격 현상)은 정상 작동 압력의 2~3배에 달합니다.

짧은 점검 시간:높은 생산 연속성으로 인해 연간 가동 중단 기간은 15일 미만으로 제한되며, 신속한 파이프라인 교체가 필요합니다.