فرز الأرض — من الصخور إلى الخامات
طرحنا سؤالًا على الأرض في الجزء 1؛ والآن نستمع. الفرز هو كيف تهمس الكوكب، "هذا الجزء سلك، هذا الجزء عارضة، هذا الجزء نافذة"، ونحن نهز رأسنا بأدب ونضع كل قطعة على الناقل الصحيح.
لماذا الفرز أولاً (فن قول "أنت لست خامًا")
كل كيلوواط تنفقه في طحن الصخور العقيمة هو كيلوواط لا تنفقه في بناء العالم. لذا القانون الأول: ارفض النفايات مبكرًا. الفيزياء الجافة — المغناطيسية، الكثافة، البصريات — هي التي تتحدث في الغالب. الخطوات الرطبة، عند الحاجة، تأتي لاحقًا وتعاد تدوير مياهها.
- كتلة أقل في المراحل اللاحقة → أفران أصغر، فواتير طاقة أقل، وكل شيء أصغر.
- الجفاف أولاً → ماء أقل للإدارة؛ الغبار يبقى داخل المعدات المغلقة.
- منتج أفضل → الأفران تستهلك المركز، لا الآراء.
تعرف على الخط (وحدات مثل ليغو)
1) المغذي والكسارة الأولية
تتحول القطع الكبيرة إلى قطع متوسطة. الكسارات الفكية أو الدوارة تنتج منتجًا بحجم 150–250 مم.
التصنيف النموذجي: 250–500 كيلوواط العمل: توفر 60–90%2) الشاشات و الثانوية/HPGR
تقسم الشاشات المادة حسب الحجم؛ المخاريط الثانوية أو HPGR (أسطوانات الطحن عالية الضغط) تصنع مكعبات من الفوضى، محضرة تغذية مثالية للفرز.
الشاشات: 2–30 كيلوواط لكل منها HPGR: 2–6 ميغاواط (تدفق عالي)3) الفرز المعتمد على المستشعرات
كاميرات الأشعة السينية، الأشعة تحت الحمراء القريبة، الليزر، أو الطيفية الفائقة ترى ما لا تراه العيون. نفاثات الهواء تدفع المحتفظ بهم. لا دراما، فقط ألف قرار لطيف في الثانية.
لكل مسار: 50–250 كيلوواط الطاقة الإنتاجية: 50–400 طن/ساعة4) الفصل المغناطيسي وتيارات إيدي
المغنتيت ينجذب للمغناطيسات. المعادن ضعيفة المغناطيسية تخضع للفواصل عالية الشدة. تيارات إيدي تدفع القطع غير الحديدية كحارس مهذب.
مغناطيسات منخفضة/عالية الشدة تيارات إيدي لقطع الألمنيوم/النحاس5) الكثافة (DMS) والجاذبية
الوسائط الكثيفة (أو اللولبيات/المناخل المائية) تفصل الثقيل عن الخفيف. عند الاستخدام، تكون الدوائر مغلقة، والمياه معاد تدويرها.
إعادة تدوير المياه > 90% مياه تعويض معتدلة6) الناقلات في كل مكان
الأحزمة تتفوق على الشاحنات في الطاقة: ~0.02–0.05 كيلوواط ساعة/طن-كم. مغطاة، مختومة، هادئة.
طاقة منخفضة لكل طن الغبار يبقى بالداخلدليل اللعب حسب الخام (اختر فيزياك)
حديد المغنتيت
الفيزياء السائدة: المغناطيسية. التكسير والفرز الجاف → الفصل المغناطيسي منخفض الشدة.
- الطاقة: ~8–18 كيلوواط ساعة/طن (الطريقة الجافة)
- الماء: ~0.1–0.3 م³/طن (مكافحة الغبار)
- العائد (بالكتلة): ~40–55% → 65% تركيز الحديد
البوكسيت (الألمنيوم)
الفيزياء السائدة: الحجم + الكثافة. الفرز، الغسيل، وإزالة الطحالب؛ تجنب الطحن الناعم.
- الطاقة: ~3–8 كيلوواط ساعة/طن
- المياه: ~0.2–0.5 م³/طن (معاد تدويره)
- العائد (بالوزن): ~60–75% → تغذية بدرجة الألومينا
كبريتيد النحاس
الفيزياء السائدة: التحرير + التعويم. السحق الجاف → الطحن الرطب (دقيق) → التعويم بالرغوة.
- الطاقة: ~20–40 كيلوواط ساعة/طن (معظمها في الطحن)
- المياه: ~0.5–1.5 م³/طن (معاد تدويره)
- العائد (بالوزن): ~2–4% → تركيز نحاس 25–35%
التدفقات المحسوبة مسبقًا
ورقة غش سعة المصنع (بافتراض ~8,000 ساعة تشغيل/سنة)
| التغذية السنوية | معدل التدفق (طن/ساعة) | الخطوط النموذجية | طاقة الخط (ميغاواط) | ملاحظات |
|---|---|---|---|---|
| 5 مليون طن/سنة | ~625 | 1–2 | مغنتيت: ~5–10 البوكسيت: ~2–5 نحاس: ~12–25 |
حرم جامعي صغير؛ يتسع في ~5–8 هكتار |
| 10 مليون طن/سنة | ~1,250 | 2–3 | مغنتيت: ~10–20 البوكسيت: ~5–10 نحاس: ~25–40 |
حرم جامعي متوسط؛ ~8–15 هكتار |
| 20 مليون طن/سنة | ~2,500 | 3–5 | مغنتيت: ~20–35 البوكسيت: ~10–18 نحاس: ~40–70 |
حرم جامعي كبير؛ ~15–30 هكتار |
أرقام الطاقة تعكس متوسطات الخط الكلية (السحق، الغربلة، الفرز، المضخات) قبل الصهر. سنزودها بالطاقة من مصنع البذور الشمسية المجاور.
توازن الكتلة — المغنتيت (مثال)
تغذية 10 مليون طن/سنة بنسبة 35% حديد؛ الهدف تركيز 65% حديد.
| تيار | الكتلة (مليون طن/سنة) | تعليق |
|---|---|---|
| المدخلات | 10.0 | سحق → غربلة → مغناطيسات |
| تركيز | ~4.5–5.5 | عائد الكتلة 40–55% |
| المرفوضات | ~4.5–5.5 | العودة إلى الجدران والطوب المصمم |
طاقة الخط: ~10–20 ميغاواط • الماء: ~0.1–0.3 م³/طن (مكافحة الغبار)
توازن الكتلة — كبريتيد النحاس (مثال)
مدخلات 10 مليون طن/سنة بنسبة 0.8% نحاس؛ تركيز 30% نحاس.
| تيار | الكتلة (مليون طن/سنة) | تعليق |
|---|---|---|
| المدخلات | 10.0 | سحق → طحن → تعويم |
| تركيز النحاس | ~0.24–0.36 | عائد الكتلة 2.4–3.6% |
| المخلفات (مستصلحة) | ~9.64–9.76 | مكثف، مكدس، معاد استخدامه |
طاقة الخط: ~25–40 ميغاواط • الماء: ~0.5–1.5 م³/طن (معاد تدويره >85%)
الطاقة لكل طن — مرجع سريع
| عملية الوحدة | الطاقة (كيلوواط ساعة/طن) | ملاحظات |
|---|---|---|
| السحق الأولي | ~0.5–1.5 | فك/دوار |
| السحق الثانوي / الثالثي | ~1–4 | مخاريط/تحضير HPGR |
| HPGR (طحن خشن) | ~3–7 | غالبًا ما يحل محل SAG |
| طحن الكرة/SAG (ناعم) | ~10–20 | فقط إذا تطلب التحرير |
| فرز المستشعرات (لكل طن تغذية) | ~0.2–1.0 | كاميرات، نفاثات هوائية |
| مغناطيسي / دوامات | ~0.1–0.5 | تكلفة تشغيل منخفضة |
| النقل (لكل كم) | ~0.02–0.05 | على أساس طن-كم |
القاعدة: إذا كان بإمكان جهاز الفرز رفض 20–50% من الصخور قبل الطحن الدقيق، تنخفض الطاقة في المراحل التالية بشكل كبير.
ميزانية الطاقة & الماء (محسوبة مسبقاً)
10 مليون طن/سنة ماغنيتيت (المسار الجاف أولاً)
| المكون | متوسط الطاقة (ميجاوات) |
|---|---|
| سحق & شاشات | ~6 |
| HPGR (إذا استُخدم) | ~6 |
| مغناطيسات & فرز | ~2 |
| ناقلات & مساعد | ~2 |
| الإجمالي | ~16 ميجاوات |
الماء: ~0.2 م³/طن (غبار) → 2 مليون م³/سنة معاد تدويرها.
10 مليون طن/سنة نحاس (مسار التعويم)
| المكون | متوسط الطاقة (ميجاوات) |
|---|---|
| سحق & شاشات | ~6 |
| طحن (دقيق) | ~20 |
| تعويم & مضخات | ~6 |
| ناقلات & مساعد | ~4 |
| الإجمالي | ~36 ميجاوات |
الماء: ~1.0 م³/طن تغذية → 10 مليون م³/سنة؛ إعادة تدوير >85%، التعويض عبر البحيرة.
بصمة المصنع والموقع
المساحة والمباني (10 مليون طن/سنة)
- المباني المغلقة: الكسارات، الشاشات، الفرز (الضوضاء والغبار بالداخل).
- في الهواء الطلق: ناقلات مع أغطية، ومغناطيسات (حسب الحاجة).
- المساحة: ~8–15 هكتار تشمل المخازن والوصول.
- حقل الطاقة الشمسية المجاور: ~100–200 ميجاوات ذروة لتشغيل الفرز + النمو.
الهواء، الغبار، الصوت
- أجهزة تنقية الهواء والرش تحافظ على مستويات الجسيمات المعلقة منخفضة بشكل ممل.
- ألواح عازلة صوتية وأغلفة تستهدف أقل من 85 ديسيبل عند خط السياج.
- جميع الناقلات مغطاة؛ نقاط النقل مغلقة بالكامل.
الأسئلة والأجوبة
«هل نستخدم مواد كيميائية ضارة؟»
نُعطي الأولوية للفيزياء الجافة. عندما تكون خطوة مبللة ضرورية (مثل التعويم للنحاس)، نستخدم دوائر مغلقة مع مواد كيميائية حديثة منخفضة السمية وننظف المياه قبل إطلاقها — عادة لا نطلقها على الإطلاق، بل نُعيد استخدامها.
«ماذا يحدث للرفض؟»
تصبح طرقًا، ومربعات، وجدران بحيرات منسقة. لا يُهمل شيء؛ كل شيء يصبح مكانًا.
«لماذا كل هذا الجهد قبل الصهر؟»
لأن كل نسبة مئوية من النفايات التي تُزال في المراحل الأولى تتضاعف لتصبح مصانع أرخص وأصغر وأسرع في المراحل اللاحقة. الفرق بين سحب جبل إلى الفرن ودعوة الخام فقط.
التالي: الطاقة الشمسية كمصنع للبذور — الألواح التي تبني المصنع التالي (الجزء 3). سنُظهر كيف يتحول سقف مشمس إلى عادة تيراوطية.