Maan lajittelu — kivistä malmeihin
Kysyimme maalta kysymyksen osassa 1; nyt kuuntelemme. Lajittelu on tapa, jolla planeetta kuiskaa, ”tämä osa on johdin, tämä osa on palkki, tämä osa on ikkuna,” ja nyökkäämme kohteliaasti ja laitamme jokaisen osan oikealle kuljettimelle.
Miksi lajittelu ensin (taidetta sanoa ”et ole malmia”)
Jokainen kilowatti, jonka käytät tyhjien kivien jauhamiseen, on kilowatti, jota et käytä maailman rakentamiseen. Joten ensimmäinen sääntö: hylkää jäte varhain. Kuiva fysiikka — magnetismi, tiheys, optiikka — puhuu eniten. Märät vaiheet, kun tarpeen, tulevat myöhemmin ja kierrättävät vettään.
- Vähemmän massaa alavirtaan → pienemmät sulattamot, pienemmät sähkölaskut, pienempi kaikki.
- Kuivataan ensin → vähemmän vettä hallittavana; pöly pysyy suljetun laitteen sisällä.
- Parempi tuote → sulattamot syövät rikastetta, eivät mielipiteitä.
Tutustu linjaan (moduulit kuin Lego)
1) Syöttölaite & Ensisijainen murskain
Isot palat muuttuvat keskikokoisiksi. Leukamurskaimet tai kiertomurskaimet tuottavat 150–250 mm tuotetta.
Tyypillinen teho: 250–500 kW Käyttöaste: 60–90 % saatavuus2) Seulat & Toissijaiset/HPGR
Seulat jakavat materiaalin koon mukaan; toissijaiset kartiot tai HPGR (korkeapainehiontarullat) muovaavat kaaoksesta kuutioita, valmistaen täydellistä syötettä lajittelijoille.
Seulat: 2–30 kW kukin HPGR: 2–6 MW (korkea läpivirtaus)3) Anturipohjaiset lajittelijat
Röntgen-, lähi-IR-, laser- tai hyperspektrikamerat näkevät, mitä silmät eivät. Ilmavirrat ohjaavat valitut. Ei draamaa, vain tuhat lempeää päätöstä sekunnissa.
Kaistaa kohden: 50–250 kW Läpivirtaus: 50–400 t/h4) Magneettinen & Eddy-erotus
Magnetiitti tarttuu magneetteihin. Heikosti magneettiset mineraalit tottelevat korkean intensiteetin erotinta. Eddy-virrat työntävät ei-rautametallipalat kuin kohtelias ovimies.
Matalan/korkean intensiteetin magneetit Eddy-virrat alumiini/kuparipaloille5) Tiheys (DMS) & Painovoima
Tiheysmedia (tai vesikierukat/jigit) erottaa raskaan kevyestä. Käytettäessä piirit ovat suljettuja, vesi kierrätetään.
Veden kierto > 90% Täyttövesi maltillinen6) Kuljettimet kaikkialla
Kuljettimet voittavat kuorma-autot energiankulutuksessa: ~0.02–0.05 kWh/tonni-km. Kattavat, tiiviit, hiljaiset.
Vähäinen energia per tonni Pöly pysyy sisälläMalmi kerrallaan -opas (valitse fysiikkasi)
Magnetiittirauta
Hallitseva fysiikka: magnetismi. Kuiva murskaus & seulonta → matalataajuiset magneettierottimet.
- Energia: ~8–18 kWh/tonni (kuiva reitti)
- Vesi: ~0.1–0.3 m³/tonni (pölynhallinta)
- Tuotto (massa): ~40–55% → 65% Fe-konseentraatti
Boksiitti (alumiini)
Hallitseva fysiikka: koko + tiheys. Seulaus, pesu ja lietteen poisto; vältä hienojauhantaa.
- Energia: ~3–8 kWh/tonni
- Vesi: ~0,2–0,5 m³/tonni (kierrätetty)
- Saanto (massa): ~60–75 % → alumiinioksidiluokan syöttö
Kuparisulfiidi
Hallitseva fysiikka: vapautus + flotaatio. Kuiva murskaus → märkäjauhatus (hieno) → vaahtoflotaatio.
- Energia: ~20–40 kWh/tonni (eniten jauhannassa)
- Vesi: ~0,5–1,5 m³/tonni (kierrätetty)
- Saanto (massa): ~2–4 % → 25–35 % kuparipitoista konsentraattia
Ennalta lasketut virrat
Laitoksen kapasiteetin pikaopas (olettaen ~8 000 käyttötuntia/vuosi)
| Vuosittainen syöttö | Läpivirtaus (t/h) | Tyypilliset linjat | Linjan teho (MW) | Huomautukset |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/vuosi | ~625 | 1–2 | Magnetiitti: ~5–10 Boksiitti: ~2–5 Kupari: ~12–25 |
Pieni kampus; mahtuu ~5–8 ha |
| 10 Mt/vuosi | ~1 250 | 2–3 | Magnetiitti: ~10–20 Boksiitti: ~5–10 Kupari: ~25–40 |
Keskikokoinen kampus; ~8–15 ha |
| 20 Mt/vuosi | ~2 500 | 3–5 | Magnetiitti: ~20–35 Boksiitti: ~10–18 Kupari: ~40–70 |
Suuri kampus; ~15–30 ha |
Teholuvut heijastavat koko linjan keskiarvoja (murskaus, seulonta, lajittelu, pumput) ennen sulatusta. Käytämme niiden voimanlähteenä viereisen aurinkosiemen-tehtaan energiaa.
Massatasapaino — Magnetiitti (esimerkki)
Syöttö 10 Mt/vuosi 35 % Fe; tavoite 65 % Fe-konsentraatti.
| Virta | Massa (Mt/v) | Kommentti |
|---|---|---|
| Syöte | 10.0 | Murskaa → seuloo → magneetit |
| Konsentraatti | ~4.5–5.5 | 40–55% massatuotto |
| Hylky | ~4.5–5.5 | Takaisin suunniteltuihin seiniin & tiiliin |
Linjan teho: ~10–20 MW • Vesi: ~0.1–0.3 m³/tonni (pölynhallinta)
Massatasapaino — Kuparisulfiidi (esimerkki)
Syöte 10 Mt/v 0.8% Cu; konsentraatti 30% Cu.
| Virta | Massa (Mt/v) | Kommentti |
|---|---|---|
| Syöte | 10.0 | Murskaa → jauhatus → flotaatio |
| Cu-konsentraatti | ~0.24–0.36 | 2.4–3.6% massatuotto |
| Jälkikäsittelyjätteet (uudelleen otettu) | ~9.64–9.76 | Paksunnettu, pinottu, uudelleenkäytetty |
Linjan teho: ~25–40 MW • Vesi: ~0.5–1.5 m³/tonni (kierrätetty >85%)
Energia tonnia kohti — pikaopas
| Yksikkötoiminto | Energia (kWh/tonni) | Huomautukset |
|---|---|---|
| Ensisijainen murskaus | ~0.5–1.5 | Leukamurskain/gyratory |
| Toissijainen / kolmannen asteen murskaus | ~1–4 | Kartio/HPGR-esikäsittely |
| HPGR (karkea jauhatus) | ~3–7 | Korvaa usein SAG:n |
| Pallomylly/SAG-mylly (hieno) | ~10–20 | Vain jos vapautus vaatii |
| Anturilajittelu (tonnia kohti syötettä) | ~0.2–1.0 | Kamerat, ilmavirrat |
| Magneettinen / pyörrevirta | ~0.1–0.5 | Matala yleiskustannus |
| Kuljetus (per km) | ~0.02–0.05 | Tonnikilometri-perusteinen |
Sääntö: Jos lajittelija voi hylätä 20–50 % kivestä ennen hienojauhatusta, jälkimmäinen energiankulutus laskee dramaattisesti.
Energia- & vesibudjetti (ennakkoon laskettu)
10 Mt/vuosi Magnetiitti (kuiva-ensimmäinen reitti)
| Komponentti | Keskiteho (MW) |
|---|---|
| Murskaus & seulat | ~6 |
| HPGR (jos käytössä) | ~6 |
| Magnetit & lajittelijat | ~2 |
| Kuljettimet & apulaitteet | ~2 |
| Yhteensä | ~16 MW |
Vesi: ~0.2 m³/tonni (pöly) → 2 Mm³/vuosi kierrätetty.
10 Mt/vuosi Kupari (kellutusreitti)
| Komponentti | Keskiteho (MW) |
|---|---|
| Murskaus & seulat | ~6 |
| Jauhaminen (hieno) | ~20 |
| Kellutus & pumput | ~6 |
| Kuljettimet & apulaitteet | ~4 |
| Yhteensä | ~36 MW |
Vesi: noin 1,0 m³/tonni syötettä → 10 Mm³/vuosi; kierto >85 %, täydennys järvestä.
Tehtaan jalanjälki ja sijoitus
Alue ja rakennukset (10 Mt/vuosi)
- Suljetut rakennukset: murskaimet, seulat, lajittelijat (melu ja pöly sisällä).
- Ulkoilmassa: kuljettimet kansilla, magneetit (tarvittaessa).
- Jalanjälki: noin 8–15 hehtaaria, mukaan lukien varastokasat ja kulkuyhteydet.
- PV-kenttä naapurissa: noin 100–200 MWp voimanlähteeksi lajitteluun ja kasvuun.
Ilma, pöly, ääni
- Pussisuodattimet ja sumutus pitävät PM-tasot tylsän matalina.
- Akustiset paneelit ja kotelot rajoittavat melun alle <85 dBA aidan kohdalla.
- Kaikki kuljettimet ovat katettuja; siirtopisteet täysin suljettuja.
Kysymykset & Vastaukset
”Käytämmekö ikäviä kemikaaleja?”
Annamme etusijan kuiville fysikaalisille menetelmille. Kun märkä vaihe on välttämätön (esim. kuparin flotaatio), käytämme suljettuja piirejä moderneilla, vähän myrkyllisillä reagensseilla ja puhdistamme veden ennen päästämistä — yleensä emme päästä lainkaan, vaan kierrätämme.
”Mitä hylkyille tapahtuu?”
Niistä tulee teitä, kortteleita ja maisemoituja järvenrantoja. Mikään ei jää hylätyksi; kaikki saa paikan.
”Miksi kaikki tämä vaiva ennen sulatusta?”
Koska jokainen ylävirrassa poistettu jätteen prosentti moninkertaistuu halvemmaksi, pienemmäksi ja nopeammaksi alavirran laitokseksi. Se on ero vuoren raahaamisen ja pelkän malmin kutsumisen välillä uuniin.
Seuraavaksi: Aurinko siementehtaana — paneelit, jotka rakentavat seuraavan tehtaan (Osa 3). Näytämme, miten yksi aurinkoinen katto muuttuu terawattitottumukseksi.