Сортировка Земли — от камней до руд
В Части 1 мы задали земле вопрос; теперь мы слушаем. Сортировка — это то, как планета шепчет: «эта часть — провод, эта часть — балка, эта часть — окно», и мы вежливо киваем и кладём каждую деталь на правильный конвейер.
Почему сначала сортировка (искусство сказать «это не руда»)
Каждый киловатт, потраченный на измельчение пустой породы, — это киловатт, который вы не тратите на строительство мира. Поэтому первый закон: отбрасывайте отходы рано. Сухая физика — магнетизм, плотность, оптика — говорит больше всего. Влажные этапы, если нужны, идут позже и рециркулируют свою воду.
- Меньше массы дальше по потоку → меньшие плавильные печи, меньшие счета за электроэнергию, всё меньше.
- Сначала сушим → меньше воды для управления; пыль остаётся внутри герметичного оборудования.
- Лучший продукт → плавильные печи потребляют концентрат, а не мнения.
Познакомьтесь с линией (модули как Lego)
1) Питатель & Первичная дробилка
Большие куски становятся средними. Щековые или конусные дробилки выдают продукт размером 150–250 мм.
Типичная мощность: 250–500 кВт Нагрузка: 60–90% доступности2) Экраны & Вторичные/HPGR
Экраны разделяют материал по размеру; вторичные конусы или HPGR (вальцы высокого давления) превращают хаос в кубы, подготавливая идеальную подачу для сортировщиков.
Сита: 2–30 кВт каждое HPGR: 2–6 МВт (высокая производительность)3) Сортировщики на основе сенсоров
Рентген, ближний ИК, лазер или гиперспектральные камеры видят то, что не видят глаза. Воздушные струи подталкивают отобранные. Без драмы, просто тысяча мягких решений в секунду.
На полосу: 50–250 кВт Производительность: 50–400 т/ч4) Магнитная и вихретоковая сепарация
Магнетит притягивается к магнитам. Слабо магнитные минералы подчиняются сепараторам высокой интенсивности. Вихревые токи отталкивают цветные частицы, как вежливый вышибала.
Магниты низкой/высокой интенсивности Вихревые токи для алюминия/медных деталей5) Плотность (DMS) и гравитация
Плотная среда (или водяные спирали/джиги) отделяет тяжёлое от лёгкого. При использовании схемы замкнуты, вода рециркулируется.
Рециркуляция воды > 90% Дополнительная вода в умеренных количествах6) Конвейеры повсюду
Конвейеры экономичнее грузовиков по энергии: ~0.02–0.05 кВт·ч/тонн·км. Закрытые, герметичные, тихие.
Низкое энергопотребление на тонну Пыль остаётся внутриПошаговое руководство по руде (выберите свою физику)
Магнетитное железо
Доминирующая физика: магнетизм. Сухое дробление и сортировка → магнитная сепарация низкой интенсивности.
- Энергия: ~8–18 кВт·ч/тонну (сухой способ)
- Вода: ~0.1–0.3 м³/тонну (контроль пыли)
- Выход (масса): ~40–55% → 65% концентрата железа
Боксит (Алюминий)
Основные физические процессы: размер + плотность. Просеивание, промывка и удаление ила; избегать тонкого измельчения.
- Энергия: ~3–8 кВт·ч/тонну
- Вода: ~0.2–0.5 м³/тонну (рециркулируемая)
- Выход (масса): ~60–75% → сырье класса глинозема
Медный сульфид
Основные физические процессы: освобождение + флотация. Сухое дробление → мокрое измельчение (тонкое) → пенофлотация.
- Энергия: ~20–40 кВт·ч/тонну (большая часть на измельчение)
- Вода: ~0.5–1.5 м³/тонну (рециркулируемая)
- Выход (масса): ~2–4% → 25–35% медный концентрат
Предварительно рассчитанные потоки
Шпаргалка по мощности завода (при ~8 000 часов работы в год)
| Годовой объем сырья | Пропускная способность (т/ч) | Типичные линии | Мощность линии (МВт) | Примечания |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/год | ~625 | 1–2 | Магнетит: ~5–10 Бокситы: ~2–5 Медь: ~12–25 |
Малый кампус; помещается на ~5–8 га |
| 10 млн т/год | ~1,250 | 2–3 | Магнетит: ~10–20 Бокситы: ~5–10 Медь: ~25–40 |
Средний кампус; ~8–15 га |
| 20 млн т/год | ~2,500 | 3–5 | Магнетит: ~20–35 Бокситы: ~10–18 Медь: ~40–70 |
Большой кампус; ~15–30 га |
Показатели мощности отражают средние значения по всей линии (дробление, сортировка, сепарация, насосы) до плавки. Мы будем питать их от солнечной фабрики-соседа.
Баланс массы — Магнетит (пример)
Подача 10 млн т/год при 35% Fe; цель — концентрат с 65% Fe.
| Поток | Масса (млн т/год) | Комментарий |
|---|---|---|
| Питание | 10.0 | Дробление → грохот → магниты |
| Концентрат | ~4.5–5.5 | Выход по массе 40–55% |
| Отбросы | ~4.5–5.5 | Обратно в инженерные стены и кирпичи |
Мощность линии: ~10–20 МВт • Вода: ~0.1–0.3 м³/тонну (контроль пыли)
Баланс массы — сульфид меди (пример)
Питание 10 млн т/год при 0.8% Cu; концентрат 30% Cu.
| Поток | Масса (млн т/год) | Комментарий |
|---|---|---|
| Питание | 10.0 | Дробление → мельница → флотация |
| Медный концентрат | ~0.24–0.36 | Выход по массе 2.4–3.6% |
| Отвалы (рекультивированные) | ~9.64–9.76 | Уплотнённые, штабелированные, повторно используемые |
Мощность линии: ~25–40 МВт • Вода: ~0.5–1.5 м³/тонну (рециркуляция >85%)
Энергия на тонну — краткая справка
| Операция единицы | Энергия (кВт·ч/тонна) | Примечания |
|---|---|---|
| Первичное дробление | ~0.5–1.5 | Щековая/роторная дробилка |
| Вторичное / третичное дробление | ~1–4 | Конусы/подготовка HPGR |
| HPGR (грубое измельчение) | ~3–7 | Часто заменяет SAG |
| Шаровая/SAG мельница (тонкая) | ~10–20 | Только если требуется освобождение |
| Сортировка датчиками (на тонну сырья) | ~0.2–1.0 | Камеры, воздушные струи |
| Магнитный / вихревой | ~0.1–0.5 | Низкие накладные расходы |
| Транспортировка (за км) | ~0.02–0.05 | На основе тонно-километров |
Правило: Если сортировщик может отбраковывать 20–50% породы до тонкого измельчения, энергозатраты на последующих этапах резко снижаются.
Энергетический и водный бюджет (предварительно рассчитан)
10 млн т/год магнетита (сухой первый маршрут)
| Компонент | Средняя мощность (МВт) |
|---|---|
| Дробление и грохоты | ~6 |
| HPGR (если используется) | ~6 |
| Магниты и сортировщики | ~2 |
| Конвейеры и вспомогательное оборудование | ~2 |
| Итого | ~16 МВт |
Вода: ~0.2 м³/тонна (пыль) → 2 млн м³/год рециркулируется.
10 млн т/год меди (флотационный маршрут)
| Компонент | Средняя мощность (МВт) |
|---|---|
| Дробление и грохоты | ~6 |
| Дробление (тонкое) | ~20 |
| Флотация и насосы | ~6 |
| Конвейеры и вспомогательное оборудование | ~4 |
| Итого | ~36 МВт |
Вода: ~1,0 м³/тонну сырья → 10 млн м³/год; рециркуляция >85%, пополнение через озеро.
Площадь фабрики и размещение
Площадь и здания (10 млн т/год)
- Закрытые здания: дробилки, сита, сортировщики (шум и пыль внутри).
- Под открытым небом: конвейеры с крышками, магниты (по необходимости).
- Площадь: ~8–15 гектаров включая складские площадки и подъезды.
- Солнечная электростанция рядом: ~100–200 МВтp для питания сортировки и роста.
Воздух, пыль, звук
- Фильтры и орошение поддерживают уровень твердых частиц на скучно низком уровне.
- Акустические панели и ограждения обеспечивают уровень шума <85 дБА на линии забора.
- Все конвейеры закрыты; точки передачи полностью герметичны.
Вопросы и ответы
«Используем ли мы вредные химикаты?»
Мы отдаем приоритет сухой физике. Когда необходим влажный этап (например, флотация для меди), мы используем замкнутые контуры с современными, мало токсичными реагентами и очищаем воду перед сбросом — обычно мы вообще не сбрасываем, а повторно используем.
«Что происходит с браком?»
Они становятся дорогами, кварталами и оформленными берегами озёр. Ничего не забрасывается; всё становится местом.
«Зачем все эти усилия до плавки?»
Потому что каждый процент удалённых отходов на ранних этапах умножается в более дешёвые, компактные и быстрые заводы на поздних этапах. Это разница между тем, чтобы тащить гору в печь, и приглашать только руду.
Далее: Солнечная энергия как фабрика семян — панели, строящие следующую фабрику (Часть 3). Мы покажем, как одна солнечная крыша становится привычкой в тераватт.