Dünyayı Sıralamak — Kayalardan Cevherlere
Toprağa Bölüm 1'de bir soru sorduk; şimdi dinliyoruz. Ayırma, gezegenin "bu parça bir tel, bu parça bir kiriş, bu parça bir pencere" diye fısıldaması gibidir ve biz nazikçe başımızı sallar, her parçayı doğru konveyöre koyarız.
Neden önce ayırma ("sen cevher değilsin" demenin sanatı)
Atık kayayı öğütmek için harcadığınız her kilovat, dünyayı inşa etmek için harcamadığınız bir kilovattır. Bu yüzden ilk kural: atığı erken reddet. Kuru fizik — manyetizma, yoğunluk, optik — çoğu işi yapar. Gerekirse ıslak adımlar daha sonra gelir ve sularını geri döndürür.
- Aşağıda daha az kütle → daha küçük ergitme tesisleri, daha küçük elektrik faturaları, her şey daha küçük.
- Önce kurut → yönetilecek daha az su; toz kapalı ekipman içinde kalır.
- Daha iyi ürün → ergitme tesisleri görüş değil, konsantre yer.
Hatla tanışın (Lego gibi modüller)
1) Besleyici & Birincil Kırıcı
Büyük parçalar orta boy parçalara dönüşür. Çene veya konik kırıcılar 150–250 mm ürün verir.
Tipik güç: 250–500 kW Çalışma süresi: %60–90 kullanılabilirlik2) Eleme & İkincil/HPGR
Eleme, malzemeyi boyutlarına göre ayırır; ikincil koniler veya HPGR (yüksek basınçlı öğütme silindirleri) kaostan küpler oluşturur, ayırıcılar için mükemmel besleme hazırlar.
Eleme: Her biri 2–30 kW HPGR: 2–6 MW (yüksek verim)3) Sensör Tabanlı Ayırıcılar
X-ışını, yakın IR, lazer veya hiperspektral kameralar gözlerin göremediğini görür. Hava jetleri tutulanları iter. Drama yok, sadece saniyede binlerce nazik karar.
Şerit başına: 50–250 kW Kapasite: 50–400 t/s4) Manyetik ve Eddy Ayırma
Manyetit mıknatıslara atlar. Zayıf manyetik mineraller yüksek yoğunluklu ayırıcıları takip eder. Eddy akımları, nazik bir kapıcı gibi demir dışı parçaları iter.
Düşük/Yüksek yoğunluklu mıknatıslar Alüminyum/bakır parçalar için Eddy akımı5) Yoğunluk (DMS) ve Yerçekimi
Yoğun ortam (veya su spiralleri/jigleri) ağır ile hafifi ayırır. Kullanıldığında, devreler kapalı döngüdür, su geri döndürülür.
Su geri dönüşümü > %90 Tamamlama suyu mütevazı6) Her Yerde Konveyörler
Enerji için kamyonlardan daha iyi bantlar: ~0.02–0.05 kWh/ton‑km. Kapalı, sızdırmaz, sessiz.
Ton başına düşük enerji Toz içeride kalırCevher bazında oyun kitabı (fiziğinizi seçin)
Manyetit Demir
Dominant fizik: manyetizma. Kuru kırma ve eleme → düşük yoğunluklu manyetik ayırma.
- Enerji: ~8–18 kWh/ton (kuru yol)
- Su: ~0.1–0.3 m³/ton (toz kontrolü)
- Verim (kütle): ~%40–55 → %65 Fe konsantresi
Boksit (Alüminyum)
Dominant fizik: boyut + yoğunluk. Elek, yıkama ve çamurdan arındırma; ince öğütmeden kaçının.
- Enerji: ~3–8 kWh/ton
- Su: ~0.2–0.5 m³/ton (geri döngü)
- Verim (kütle): ~%60–75 → alümina kalitesinde besleme
Bakır Sülfür
Dominant fizik: serbest bırakma + flotasyon. Kuru kırma → ıslak öğütme (ince) → köpük flotasyonu.
- Enerji: ~20–40 kWh/ton (çoğu öğütmede)
- Su: ~0.5–1.5 m³/ton (geri dönüştürülmüş)
- Verim (kütle): ~%2–4 → %25–35 Cu konsantresi
Önceden hesaplanmış akışlar
Tesis kapasite kılavuzu (yaklaşık ~8.000 çalışma saati/yıl varsayılarak)
| Yıllık Besleme | Verim (t/s) | Tipik Hatlar | Hat Gücü (MW) | Notlar |
|---|---|---|---|---|
| 5 Mt/yıl | ~625 | 1–2 | Manyetit: ~5–10 Boksit: ~2–5 Bakır: ~12–25 |
Küçük kampüs; ~5–8 ha alana sığar |
| Yılda 10 Mt | ~1.250 | 2–3 | Manyetit: ~10–20 Boksit: ~5–10 Bakır: ~25–40 |
Orta kampüs; ~8–15 ha |
| Yılda 20 Mt | ~2.500 | 3–5 | Manyetit: ~20–35 Boksit: ~10–18 Bakır: ~40–70 |
Büyük kampüs; ~15–30 ha |
Güç değerleri, eritmeden önceki toplam hat ortalamalarını (kırma, eleme, ayırma, pompalar) yansıtır. Bunları yan taraftaki güneş enerjili tohum fabrikası ile besleyeceğiz.
Kütle dengesi — Manyetit (örnek)
Yılda 10 Mt, %35 Fe besleme; hedef %65 Fe konsantresi.
| Akış | Kütle (Mt/yıl) | Yorum |
|---|---|---|
| Besleme | 10.0 | Kır → elek → mıknatıslar |
| Konsantre | ~4.5–5.5 | %40–55 kütle verimi |
| Reddedilenler | ~4.5–5.5 | Mühendislik duvarları ve tuğlalara geri dönüş |
Hat gücü: ~10–20 MW • Su: ~0.1–0.3 m³/ton (toz kontrolü)
Kütle dengesi — Bakır sülfür (örnek)
Besleme 10 Mt/yıl, %0.8 Cu; konsantre %30 Cu.
| Akış | Kütle (Mt/yıl) | Yorum |
|---|---|---|
| Besleme | 10.0 | Kır → değirmen → flotasyon |
| Cu konsantresi | ~0.24–0.36 | %2.4–3.6 kütle verimi |
| Atıklar (geri kazanılmış) | ~9.64–9.76 | Koyulaştırılmış, istiflenmiş, yeniden kullanılmış |
Hat gücü: ~25–40 MW • Su: ~0.5–1.5 m³/ton (geri dönüştürülmüş >%85)
Ton başına enerji — hızlı referans
| Birim Operasyon | Enerji (kWh/ton) | Notlar |
|---|---|---|
| Birincil kırma | ~0.5–1.5 | Çene/dönel |
| İkincil / üçüncül kırma | ~1–4 | Koniler/HPGR hazırlık |
| HPGR (kaba öğütme) | ~3–7 | Çoğunlukla SAG'ın yerini alır |
| Top/SAG öğütme (ince) | ~10–20 | Sadece liberasyon gerekiyorsa |
| Sensörle ayırma (ton başına besleme) | ~0.2–1.0 | Kameralar, hava jetleri |
| Manyetik / girdap | ~0.1–0.5 | Düşük genel gider |
| Taşıma (km başına) | ~0.02–0.05 | Ton‑km bazında |
Kural: Bir ayırıcı, ince öğütmeden önce kayaların %20–50'sini reddedebilirse, sonraki enerji tüketimi dramatik şekilde düşer.
Enerji & su bütçesi (önceden hesaplanmış)
10 Mt/yıl Manyetit (kuru‑ilk yol)
| Bileşen | Ortalama Güç (MW) |
|---|---|
| Kırma & elekler | ~6 |
| HPGR (kullanılıyorsa) | ~6 |
| Mıknatıslar & ayırıcılar | ~2 |
| Konveyörler & yardımcı ekipmanlar | ~2 |
| Toplam | ~16 MW |
Su: ~0.2 m³/ton (toz) → 2 Mm³/yıl geri devridaim.
10 Mt/yıl Bakır (flotasyon yolu)
| Bileşen | Ortalama Güç (MW) |
|---|---|
| Kırma & elekler | ~6 |
| Öğütme (ince) | ~20 |
| Flotasyon & pompalar | ~6 |
| Konveyörler & yardımcı ekipmanlar | ~4 |
| Toplam | ~36 MW |
Su: ~1.0 m³/ton besleme → 10 Mm³/yıl; %85'ten fazla geri dönüşüm, tamamlayıcı su gölden.
Fabrika alanı ve konumlandırma
Alan ve binalar (10 Mt/yıl)
- Kapalı binalar: kırıcılar, elekler, ayırıcılar (gürültü ve toz içeride).
- Açık hava: kapaklı konveyörler, mıknatıslar (gerekirse).
- Alan: stok yığınları ve erişim dahil ~8–15 hektar.
- Yan taraftaki PV alanı: ~100–200 MWp, ayırma + büyüme için güç.
Hava, toz, ses
- Torba filtreler ve sisleme, PM seviyelerini sıkıcı derecede düşük tutar.
- Akustik paneller ve muhafazalar, çit hattında <85 dBA hedefler.
- Tüm konveyörler kapalı; transfer noktaları tamamen kapalı.
Soru&Cevap
“Kötü kimyasallar mı kullanıyoruz?”
Kuru fiziği önceliklendiriyoruz. Islak bir adım gerekli olduğunda (örneğin, bakır için flotasyon), modern, düşük toksik reaktiflerle kapalı devreler kullanır ve suyu salmadan önce temizleriz — genellikle hiç salmayız, yeniden kullanırız.
“Red edilenlere ne olur?”
Yollar, bloklar ve peyzajlı göl duvarları olurlar. Hiçbir şey terk edilmez; her şey bir mekâna dönüşür.
“Ergitmeden önce neden bu kadar çaba harcanıyor?”
Çünkü yukarı akışta atık olarak kaldırılan her yüzde, aşağı akışta daha ucuz, daha küçük, daha hızlı tesislere dönüşür. Bu, bir dağı fırına sürüklemekle sadece cevheri davet etmek arasındaki farktır.
Sırada: Tohum Fabrikası Olarak Güneş — Gelecek Fabrikayı İnşa Eden Paneller (Bölüm 3). Bir güneşli çatının nasıl terawatt alışkanlığına dönüştüğünü göstereceğiz.