Sortowanie Ziemi — Od skał do rud
Zadaliśmy ziemi pytanie w Części 1; teraz słuchamy. Sortowanie to sposób, w jaki planeta szepcze: "ta część to przewód, ta część to belka, ta część to okno", a my uprzejmie kiwamy głową i kładziemy każdy element na odpowiedni przenośnik.
Dlaczego najpierw sortowanie (sztuka mówienia „to nie jest ruda”)?
Każdy kilowat, który zużywasz na mielenie skały bez wartości, to kilowat, którego nie wydajesz na budowanie świata. Więc pierwsza zasada: odrzuć odpady wcześnie. Sucha fizyka — magnetyzm, gęstość, optyka — robi większość pracy. Mokre etapy, gdy są potrzebne, pojawiają się później i recyrkulują swoją wodę.
- Mniej masy dalej → mniejsze piece, mniejsze rachunki za prąd, wszystko mniejsze.
- Najpierw suszenie → mniej wody do zarządzania; pył pozostaje wewnątrz zamkniętego sprzętu.
- Lepszy produkt → piecze zjadają koncentrat, nie opinie.
Poznaj linię (moduły jak Lego)
1) Podajnik & kruszarka pierwotna
Duże kawałki stają się średnimi. Kruszarki szczękowe lub stożkowe dostarczają produkt o rozmiarze 150–250 mm.
Typowa moc: 250–500 kW Obciążenie: 60–90% dostępności2) Sita & wtórne/HPGR
Sita dzielą materiał według rozmiaru; stożki wtórne lub HPGR (walce do mielenia pod wysokim ciśnieniem) tworzą kostki z chaosu, przygotowując idealny wsad dla sortowników.
Przesiewacze: 2–30 kW każdy HPGR: 2–6 MW (wysoka przepustowość)3) Sortery oparte na czujnikach
Kamery rentgenowskie, bliskiej podczerwieni, laserowe lub hiperspektralne widzą to, czego nie widzą oczy. Strumienie powietrza delikatnie przesuwają wybrane elementy. Bez dramatów, po prostu tysiąc łagodnych decyzji na sekundę.
Na pas: 50–250 kW Przepustowość: 50–400 t/h4) Separacja magnetyczna i prądów wirowych
Magnetyt przyciąga magnesy. Słabo magnetyczne minerały poddają się separatorom o wysokiej intensywności. Prądy wirowe odpychają elementy nieżelazne jak uprzejmy ochroniarz.
Magnesy o niskiej/wysokiej intensywności Prądy wirowe dla kawałków aluminium/miedzi5) Gęstość (DMS) i grawitacja
Gęste media (lub spirale/wibratory wodne) oddzielają ciężkie od lekkich. Gdy są używane, obwody są zamknięte, woda recyrkulowana.
Recyrkulacja wody > 90% Uzupełnianie wody umiarkowane6) Przenośniki wszędzie
Taśmy wygrywają z ciężarówkami pod względem energii: ~0,02–0,05 kWh/tonę-km. Zakryte, uszczelnione, ciche.
Niskie zużycie energii na tonę Pył pozostaje wewnątrzInstrukcja na rudę po rudzie (wybierz swoją fizykę)
Magnetyt Żelazo
Dominująca fizyka: magnetyzm. Suche kruszenie i przesiewanie → separacja magnetyczna o niskiej intensywności.
- Energia: ~8–18 kWh/tonę (sucha metoda)
- Woda: ~0,1–0,3 m³/tonę (kontrola pyłu)
- Wydajność (masa): ~40–55% → 65% koncentratu Fe
Boksyt (aluminium)
Dominujące zjawiska fizyczne: rozmiar + gęstość. Sortowanie, mycie i odwadnianie; unikanie drobnego mielenia.
- Energia: ~3–8 kWh/tonę
- Woda: ~0,2–0,5 m³/tonę (recyrkulowana)
- Wydajność (masa): ~60–75% → wsad klasy aluminiowej
Siarczek miedzi
Dominujące zjawiska fizyczne: uwalnianie + flotacja. Kruszenie na sucho → mielenie na mokro (drobne) → flotacja pianowa.
- Energia: ~20–40 kWh/tonę (większość w procesie mielenia)
- Woda: ~0,5–1,5 m³/tonę (recyklingowana)
- Wydajność (masa): ~2–4% → 25–35% koncentratu miedzi
Wstępnie obliczone przepływy
Skrót dotyczący wydajności zakładu (zakładając ~8 000 godzin pracy rocznie)
| Roczny wsad | Przepustowość (t/h) | Typowe linie | Moc linii (MW) | Notatki |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/yr | ~625 | 1–2 | Magnetyt: ~5–10 Boksyt: ~2–5 Miedź: ~12–25 |
Mały kampus; mieści się na ~5–8 ha |
| 10 Mt/rok | ~1,250 | 2–3 | Magnetyt: ~10–20 Boksyt: ~5–10 Miedź: ~25–40 |
Średni kampus; ~8–15 ha |
| 20 Mt/rok | ~2,500 | 3–5 | Magnetyt: ~20–35 Boksyt: ~10–18 Miedź: ~40–70 |
Duży kampus; ~15–30 ha |
Wartości mocy odzwierciedlają średnie całkowite linii (kruszenie, przesiewanie, sortowanie, pompy) przed wytapianiem. Zasilimy je z sąsiedniej fabryki solarnej.
Bilans masy — Magnetyt (przykład)
Zasilanie 10 Mt/rok przy 35% Fe; cel: koncentrat 65% Fe.
| Strumień | Masa (Mt/rok) | Komentarz |
|---|---|---|
| Zasyp | 10.0 | Kruszenie → przesiewanie → magnesy |
| Koncentrat | ~4,5–5,5 | Wydajność masy 40–55% |
| Odrzuty | ~4,5–5,5 | Z powrotem do ścian i cegieł inżynieryjnych |
Moc linii: ~10–20 MW • Woda: ~0,1–0,3 m³/tonę (kontrola pyłu)
Bilans masy — siarczek miedzi (przykład)
Zasyp 10 Mt/rok przy 0,8% Cu; koncentrat 30% Cu.
| Strumień | Masa (Mt/rok) | Komentarz |
|---|---|---|
| Zasyp | 10.0 | Kruszenie → mielenie → flotacja |
| Koncentrat miedzi | ~0,24–0,36 | Wydajność masy 2,4–3,6% |
| Odpady (odzyskane) | ~9,64–9,76 | Zagęszczone, ułożone, ponownie użyte |
Moc linii: ~25–40 MW • Woda: ~0,5–1,5 m³/tonę (recykling >85%)
Energia na tonę — szybkie odniesienie
| Operacja jednostkowa | Energia (kWh/tona) | Notatki |
|---|---|---|
| Kruszenie pierwotne | ~0.5–1.5 | Szczękowe/gyratoryczne |
| Kruszenie wtórne / trzeciorzędowe | ~1–4 | Przygotowanie stożków/HPGR |
| HPGR (grube mielenie) | ~3–7 | Często zastępuje SAG |
| Mielenie kulowe/SAG (drobne) | ~10–20 | Tylko jeśli wymaga tego uwolnienie |
| Sortowanie sensorowe (na tonę wsadu) | ~0.2–1.0 | Kamery, strumienie powietrza |
| Magnetyczne / wirowe | ~0.1–0.5 | Niskie koszty ogólne |
| Transport (na km) | ~0,02–0,05 | Na podstawie ton-km |
Zasada: Jeśli sorter może odrzucić 20–50% skały przed drobnym mieleniem, energia w dalszym procesie spada dramatycznie.
Budżet energii i wody (wstępnie obliczony)
10 Mt/rok Magnetyt (ścieżka sucha pierwsza)
| Komponent | Średnia moc (MW) |
|---|---|
| Kruszenie i przesiewacze | ~6 |
| HPGR (jeśli używany) | ~6 |
| Magnesy i sortery | ~2 |
| Przenośniki i urządzenia pomocnicze | ~2 |
| Razem | ~16 MW |
Woda: ~0,2 m³/tona (pył) → 2 Mm³/rok recyrkulowane.
10 Mt/rok Miedź (ścieżka flotacji)
| Komponent | Średnia moc (MW) |
|---|---|
| Kruszenie i przesiewacze | ~6 |
| Mielenie (drobne) | ~20 |
| Flotacja i pompy | ~6 |
| Przenośniki i urządzenia pomocnicze | ~4 |
| Razem | ~36 MW |
Woda: ~1,0 m³/tonę wsadu → 10 Mm³/rok; recyrkulacja >85%, uzupełnianie z jeziora.
Powierzchnia fabryki i lokalizacja
Obszar i budynki (10 Mt/rok)
- Budynki zamknięte: kruszarki, przesiewacze, sortowniki (hałas i pył wewnątrz).
- Na otwartym powietrzu: przenośniki z osłonami, magnesy (w razie potrzeby).
- Powierzchnia: ~8–15 hektarów włącznie z hałdami i dostępem.
- Pole PV obok: ~100–200 MWp do zasilania sortowania i rozwoju.
Powietrze, pył, dźwięk
- Worki filtracyjne i zraszanie utrzymują poziom PM na nudno niskim poziomie.
- Panele akustyczne i obudowy celują w <85 dBA przy linii ogrodzenia.
- Wszystkie przenośniki są osłonięte; punkty transferu całkowicie zamknięte.
Pytania i odpowiedzi
„Czy używamy szkodliwych chemikaliów?”
Priorytetem jest sucha fizyka. Gdy mokry etap jest niezbędny (np. flotacja miedzi), stosujemy obiegi zamknięte z nowoczesnymi, niskotoksycznymi reagentami i oczyszczamy wodę przed wypuszczeniem — zazwyczaj wcale jej nie wypuszczamy, ponownie ją wykorzystujemy.
„Co się dzieje z odrzutami?”
Stają się drogami, blokami i zagospodarowanymi ścianami jeziora. Nic nie zostaje porzucone; wszystko staje się miejscem.
„Dlaczego tyle wysiłku przed wytapianiem?”
Bo każdy procent usuniętych odpadów na wstępie mnoży się w tańsze, mniejsze, szybsze zakłady na końcu procesu. To różnica między ciągnięciem góry do pieca a zaproszeniem tylko rudy.
Następne: Energia słoneczna jako fabryka nasion — panele budujące kolejną fabrykę (część 3). Pokażemy, jak jeden słoneczny dach staje się nawykiem terawatowym.