Górnictwo

Czym jest przemysł górniczy

Przemysł górniczy zajmuje się poszukiwaniem, wydobyciem i przetwarzaniem surowców mineralnych (takich jak węgiel, ropa naftowa, metale itp.) w celu zaspokojenia potrzeb w zakresie energii, materiałów przemysłowych i rozwoju infrastruktury.

Górnictwo obejmuje wydobywanie naturalnie występujących minerałów stałych (np. węgla i minerałów), ciekłych (np. ropy naftowej) lub gazowych (np. gazu ziemnego). Obejmuje to górnictwo podziemne lub odkrywkowe, eksploatację kopalń oraz wszelkie pomocnicze działania przetwórcze, zazwyczaj prowadzone na terenie kopalni lub w jej pobliżu – takie jak kruszenie, mielenie, wzbogacanie i przeróbka – mające na celu przygotowanie surowców. Obejmuje również niezbędne przetwarzanie w celu uzyskania produktów rynkowych. Wykluczone są takie działania jak pozyskiwanie/oczyszczanie/dystrybucja wody, pomiary geologiczne i inżynieria budowlana.

Klasyfikacja branżowa (na podstawie GB/T4754-2017)

Sektor górniczy dzieli się na:

•Górnictwo i płukanie węgla: Wydobycie i przetwarzanie zasobów węgla.

•Wydobycie ropy naftowej i gazu ziemnego: Wydobycie ropy naftowej i gazu ziemnego na lądzie i na morzu.

•Górnictwo rud metali żelaznych i nieżelaznych: ekstrakcja metali żelaznych (żelaza, manganu, chromu) i metali nieżelaznych (miedzi, ołowiu, cynku itp.).

•Górnictwo niemetaliczne: Wydobycie minerałów niemetalicznych, takich jak piasek, żwir i rudy chemiczne.

•Działalność wspomagająca górnictwo: świadczenie usług wsparcia technicznego i logistycznych dla górnictwa.

•Inne górnictwo: Obejmuje specjalistyczne zasoby, takie jak energia geotermalna i woda mineralna.

Struktura łańcucha branżowego

Łańcuch wartości górnictwa obejmuje eksplorację, wydobycie, przetwarzanie (np. wzbogacanie rud, wytapianie) i recykling zasobów, dostarczając podstawowych surowców dla systemów przemysłowych.

Wyzwania operacyjne w górnictwie

Górnictwo to kluczowy obszar zastosowań zaworów i rurociągów, gdzie trudne warunki eksploatacji bezpośrednio wpływają na dobór, konstrukcję i żywotność rurociągów. Poniżej przedstawiono systematyczną analizę wyzwań górniczych dla rurociągów w czterech wymiarach, wraz z danymi pomocniczymi i przykładami:

I. Charakterystyka mediów: wysoka twardość, silne ścieranie, przepływ wielofazowy

•Twardość materiału i wielkość cząstek:

Rodzaje rud:Rudy metali (Fe, Cu, Pb-Zn) zazwyczaj charakteryzują się wysoką twardością w skali Mohsa (6-8). Rudy niemetaliczne (fosforany, fluoryt) są bardziej miękkie (3-5 w skali Mohsa), ale odpady często zawierają zanieczyszczenia o wysokiej twardości, takie jak kwarc.

Dystrybucja cząstek:Kruszona ruda: 10-50 mm; Odpady: 0,1-5 mm; Mielona ruda: <0,074 mm (transport proszku).

Efekt uderzenia:Duże cząstki (>20 mm) powodują „zużycie żłobiące” w przepływach o dużej prędkości; małe cząstki (<5 mm) powodują „zużycie rowkowe”. Łącznie, drastycznie skracają one żywotność rurociągu.

•Przekazany stan medialny:

Przepływ ciało stałe-ciecz (zawiesina):W procesie przetwarzania na mokro zawartość części stałych w szlamie sięga 30–60% (np. odpady flotacyjne miedzi). Nośniki ciekłe (woda/chemikalia) przyspieszają erozję cząstek.

Przepływ gazu i ciała stałego:W przypadku obróbki na sucho/kontroli zapylenia prędkość powietrza wynosząca 15–30 m/s sprawia, że ​​drobne cząstki (pył węglowy/rudowy) są 3–5 razy bardziej erozyjne niż w przypadku szlamu.

Żrący:Zawiesiny zawierające siarczki (np. piryt) w wilgotnych warunkach tworzą środowisko kwaśne (pH < 4), co przyspiesza korozję metali.

II. Środowisko operacyjne: ekstremalne warunki i złożoność

•Temperatura i ciśnienie:

Wahania temperatury:Pod ziemią: 5-35°C; Zakłady mielenia (ciepło mechaniczne): >50°C; Złoża hydrotermalne: >80°C.

Wpływ ciśnienia:Wysokość podnoszenia pompy wynosi 100–300 m (ciśnienie 1–3 MPa). Nagłe zmiany ciśnienia na zakrętach nasilają uderzenie cząstek.

•Wibracje mechaniczne i ograniczenia instalacyjne:

Źródła wibracji:Kruszarki i młyny kulowe (częstotliwość 10-50 Hz, amplituda 2-10 mm) powodują luzowanie połączeń rurowych i pęknięcia zmęczeniowe na krawędziach spoin.

Ograniczenia przestrzenne:Wąskie tunele podziemne wymagają ciasnych zakrętów (promień R ≤ 5D), w których stopień zużycia jest 5–8 razy większy niż na prostych odcinkach.

III. Warunki sprzętu: duże obciążenie i ciągła praca

•Parametry systemu transportu:

Prędkość i natężenie przepływu:Ruda gruba: 3-5 m/s; szlam drobny: 1,5-3 m/s. Wydajność pojedynczej linii: 1000-3000 m³/h, wymagana wysoka odporność na ciśnienie i zużycie.

Odległość transportu:Kopalnia odkrywkowa: kilka km; Pod ziemią: 500-2000 m. Duże odległości powodują kumulacyjne zużycie.

•Cykle Start-Stop i konserwacja:

Częsta jazda na rowerze:Korekta procesu w zależności od gatunku rudy prowadzi do 10-20 uruchomień/zatrzymań dziennie. Przejściowe skoki ciśnienia (uderzenia hydrauliczne) osiągają 2-3-krotność ciśnienia roboczego.

Krótkie okresy konserwacji:Wysoka ciągłość produkcji ogranicza roczne przestoje do mniej niż 15 dni, co wymaga szybkiej wymiany rurociągów.