Ordinare la Terra — Dalle rocce ai minerali
Abbiamo fatto una domanda al terreno nella Parte 1; ora ascoltiamo. La selezione è come il pianeta sussurra, "questa parte è un filo, questa parte è una trave, questa parte è una finestra," e annuiamo educatamente mettendo ogni pezzo sul nastro trasportatore corretto.
Perché prima la selezione (l'arte di dire “non sei minerale”)
Ogni kilowatt che spendi a macinare roccia sterile è un kilowatt che non spendi per costruire il mondo. Quindi la prima legge: scarta i rifiuti presto. La fisica a secco — magnetismo, densità, ottica — fa la maggior parte del lavoro. I passaggi a umido, quando necessari, arrivano dopo e ricircolano la loro acqua.
- Meno massa a valle → forni più piccoli, bollette energetiche più basse, tutto più piccolo.
- Prima asciutto → meno acqua da gestire; la polvere resta all'interno dell'attrezzatura sigillata.
- Prodotto migliore → i forni fondono concentrato, non opinioni.
Incontra la linea (moduli come Lego)
1) Alimentatore & Frantoio primario
I grandi pezzi diventano pezzi medi. Frantoi a mascelle o gyratory producono un prodotto da 150–250 mm.
Potenza tipica: 250–500 kW Carico: 60–90% disponibilità2) Schermi & Secondari/HPGR
Gli schermi dividono il materiale per dimensione; coni secondari o HPGR (rulli di macinazione ad alta pressione) trasformano il caos in cubi, preparando un'alimentazione perfetta per le selezionatrici.
Schermi: 2–30 kW ciascuno HPGR: 2–6 MW (alta produttività)3) Selezionatrici basate su sensori
Raggi X, vicino IR, laser o telecamere iperspettrali vedono ciò che gli occhi non possono. Getti d'aria spingono i selezionati. Niente drammi, solo mille decisioni gentili al secondo.
Per corsia: 50–250 kW Portata: 50–400 t/h4) Separazione magnetica & a correnti parassite
La magnetite salta sui magneti. I minerali debolmente magnetici obbediscono ai separatori ad alta intensità. Le correnti parassite spingono i pezzi non ferrosi come un buttafuori educato.
Magneti a bassa/alta intensità Correnti parassite per pezzi di alluminio/rame5) Densità (DMS) & Gravità
I mezzi densi (o spirali/jig ad acqua) separano il pesante dal leggero. Quando usati, i circuiti sono a ciclo chiuso, l'acqua viene ricircolata.
Ricircolo acqua > 90% Acqua di reintegro modesta6) Nastri trasportatori ovunque
Le nastri trasportatori battono i camion per energia: ~0.02–0.05 kWh/ton‑km. Coperti, sigillati, silenziosi.
Bassa energia per tonnellata La polvere resta all'internoManuale per minerale per minerale (scegli la tua fisica)
Magnetite Iron
Fisica dominante: magnetismo. Frantumazione e setacciatura a secco → separazione magnetica a bassa intensità.
- Energia: ~8–18 kWh/ton (percorso a secco)
- Acqua: ~0.1–0.3 m³/ton (controllo polvere)
- Resa (massa): ~40–55% → 65% concentrato di Fe
Bauxite (Alluminio)
Fisica dominante: dimensione + densità. Setacciare, lavare e de‑slime; evitare la macinazione fine.
- Energia: ~3–8 kWh/ton
- Acqua: ~0.2–0.5 m³/ton (ricircolata)
- Resa (massa): ~60–75% → alimentazione di grado allumina
Solfuro di rame
Fisica dominante: liberazione + flottazione. Frantumazione a secco → macinazione a umido (fine) → flottazione a schiuma.
- Energia: ~20–40 kWh/ton (la maggior parte nella macinazione)
- Acqua: ~0.5–1.5 m³/ton (riciclata)
- Resa (massa): ~2–4% → 25–35% concentrato di Cu
Flussi pre-calcolati
Scheda rapida capacità impianto (assumendo ~8.000 ore operative/anno)
| Alimentazione annuale | Portata (t/h) | Linee tipiche | Potenza linea (MW) | Note |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/anno | ~625 | 1–2 | Magnetite: ~5–10 Bauxite: ~2–5 Rame: ~12–25 |
Piccolo campus; si adatta a ~5–8 ha |
| 10 Mt/anno | ~1.250 | 2–3 | Magnetite: ~10–20 Bauxite: ~5–10 Rame: ~25–40 |
Campus medio; ~8–15 ha |
| 20 Mt/anno | ~2.500 | 3–5 | Magnetite: ~20–35 Bauxite: ~10–18 Rame: ~40–70 |
Grande campus; ~15–30 ha |
I valori di potenza riflettono le medie totali della linea (frantumazione, vagliatura, selezione, pompe) prima della fusione. Le alimenteremo con la fabbrica solare adiacente.
Bilancio di massa — Magnetite (esempio)
Alimentare 10 Mt/anno al 35% Fe; obiettivo 65% Fe nel concentrato.
| Flusso | Massa (Mt/anno) | Commento |
|---|---|---|
| Alimentazione | 10.0 | Frantumare → vagliare → magneti |
| Concentrato | ~4,5–5,5 | Resa in massa 40–55% |
| Scarti | ~4,5–5,5 | Ritorno a muri e mattoni ingegnerizzati |
Potenza di linea: ~10–20 MW • Acqua: ~0,1–0,3 m³/ton (controllo polvere)
Bilancio di massa — Solfuro di rame (esempio)
Alimentazione 10 Mt/anno a 0,8% Cu; concentrato 30% Cu.
| Flusso | Massa (Mt/anno) | Commento |
|---|---|---|
| Alimentazione | 10.0 | Frantumare → macinare → flottare |
| Concentrato di Cu | ~0,24–0,36 | Resa in massa 2,4–3,6% |
| Residui (recuperati) | ~9,64–9,76 | Addensato, impilato, riutilizzato |
Potenza di linea: ~25–40 MW • Acqua: ~0,5–1,5 m³/ton (riciclata >85%)
Energia per tonnellata — riferimento rapido
| Operazione Unitaria | Energia (kWh/tonnellata) | Note |
|---|---|---|
| Frantumazione primaria | ~0,5–1,5 | Mandibola/giratorio |
| Frantumazione secondaria/terziaria | ~1–4 | Preparazione con coni/HPGR |
| HPGR (macinazione grossolana) | ~3–7 | Spesso sostituisce SAG |
| Macinazione a sfere/SAG (fine) | ~10–20 | Solo se richiesto dalla liberazione |
| Selezione sensoriale (per tonnellata di materiale) | ~0,2–1,0 | Telecamere, getti d'aria |
| Magnetico / correnti parassite | ~0,1–0,5 | Bassi costi generali |
| Trasporto (per km) | ~0,02–0,05 | Base ton-km |
Regola: Se una selezionatrice può scartare il 20–50% della roccia prima della macinazione fine, l'energia a valle diminuisce drasticamente.
Bilancio energetico e idrico (pre-calcolato)
10 Mt/anno Magnetite (percorso a secco-prima)
| Componente | Potenza media (MW) |
|---|---|
| Frantumazione e vagli | ~6 |
| HPGR (se usato) | ~6 |
| Magneti e selezionatrici | ~2 |
| Nastri trasportatori e ausiliari | ~2 |
| Totale | ~16 MW |
Acqua: ~0,2 m³/ton (polvere) → 2 Mm³/anno ricircolata.
10 Mt/anno Rame (percorso flottazione)
| Componente | Potenza media (MW) |
|---|---|
| Frantumazione e vagli | ~6 |
| Macinazione (fine) | ~20 |
| Flottazione e pompe | ~6 |
| Nastri trasportatori e ausiliari | ~4 |
| Totale | ~36 MW |
Acqua: ~1,0 m³/tonnellata di materia prima → 10 Mm³/anno; ricircolo >85%, reintegro tramite lago.
Ingombro e ubicazione della fabbrica
Area & edifici (10 Mt/anno)
- Edifici chiusi: frantoi, vagli, selezionatrici (rumore e polvere all'interno).
- All'aperto: nastri trasportatori con coperture, magneti (se necessari).
- Superficie: ~8–15 ettari inclusi cumuli e accessi.
- Campo fotovoltaico accanto: ~100–200 MWp per alimentare la selezione + crescita.
Aria, polvere, suono
- Filtri a maniche e nebulizzazione mantengono i livelli di PM noiosamente bassi.
- Pannelli acustici e involucri mirano a <85 dBA alla linea di recinzione.
- Tutti i nastri trasportatori coperti; punti di trasferimento completamente chiusi.
Domande & Risposte
“Usiamo sostanze chimiche nocive?”
Diamo priorità alla fisica a secco. Quando un passaggio umido è essenziale (ad esempio, la flottazione per il rame), usiamo circuiti chiusi con reagenti moderni a bassa tossicità e puliamo l'acqua prima del rilascio — di solito non la rilasciamo affatto, la riutilizziamo.
“Cosa succede ai rifiuti?”
Diventano strade, isolati e muri paesaggistici del lago. Nulla viene abbandonato; tutto diventa luogo.
“Perché tutto questo sforzo prima della fusione?”
Perché ogni percentuale di rifiuti rimossa a monte si moltiplica in impianti a valle più economici, più piccoli e più veloci. È la differenza tra trascinare una montagna in una fornace e invitare solo il minerale.
In arrivo: Solare come Fabbrica Seme — Pannelli che Costruiscono la Prossima Fabbrica (Parte 3). Mostreremo come un tetto soleggiato diventa un'abitudine da terawatt.