پهپادها در معدن

پهپادها در معدن

پهپادها در معدن

امروزه صنعت معدن به طور زیادی به نقشه برداری با پهپاد ها وابسته شده است.

نقشه برداری معدنی به معنای اندازه گیری و تولید نقشه از معدن، در سطح و زیر سطح زمین در تمام مراحل، از جمله چشم انداز اولیه تا مرحله استخراج ذخایر معدنی است. این کار ها به منظور:

  • ارزیابی خطر و بررسی تاثیر ایجاد معدن بر مناطق اطراف
  • تعیین مکان اندازه و ویژگی های ذخایر معدنی
  • برآورد در دسترس بودن مواد معدنی ، استخراج و پتانسیل تولید و ارزیابی ذخایر معدنی ، برای تعیین سودآوری معدن

موارد بالا اساسِ برنامه ریزی، کنترل و همچنین انجام بهینه و امن کارهای معدنی می باشد. نقشه برداری معدن تغییرات منطقه در عملیات معدنکاری را مورد مطالعه قرار داده و اینگونه ، تصمیم گیری های بعدی صورت می گیرند.

ورود پهپاد ها به معدنکاری

از سال ۲۰۱۴ کارهای معدنی با استفاده از پهپاد در حال انجام است. اخیراً ، هواپیماهای بدون سرنشین کوچک به شرکتها در اکتشاف ذخایر معدنی و نقشه برداری از مکانهای ذخایر معدنی کمک کرده اند. همچنین می توان از آنها برای محاسبه موجودی و نظارت بر انبارها ، با استفاده از سنسورهای مربوطه و ابزارهای داده استفاده کرد.

معادن عمدتا در مناطق دور افتاده است به طوری که یا این مکان ها نقشه برداری نقشه اند و یا نقشه های دقیقی از آن ها موجود نیست. این باعث میشود که معدنچیان و اکتشافگران در مراحل اولیه از منطقه یک کاوش اولیه داشته باشند که پیش از این نیاز به استفاده از روش های فتوگرامتری با هواپیما بود که نیاز به هزینه های بالای بوده است. ظهور هواپیماهای بدون سرنشین معادله را تا حدودی تغییر داده است. هواپیماهای بدون سرنشین می توانند در عرض چند ساعت و با کسری از هزینه نسبت به  نقشه برداری مرسوم ، نقشه های با وضوح بالا تهیه کنند.

پیشرفت های فن آوری امکان استفاده از سنسورهای کوچک با وضوح بالا ،  GPS های کوچک و برد های رایانه ای در هواپیماهای بدون سرنشین را فراهم کرده است که منجر به پایین آمدن هزینه عملیاتی کلی ، بدون به خطر انداختن کیفیت نقشه برداری مورد نیاز می شود.

بیشترین کاربرد پهپادها تصویر برداری سه بعدی از  معدن‌ و محاسبه حجم مواد برداشت شده، مواد معدنی دپو شده و یا فتوگرامتری محدوده‌‌های اکتشافی و تهیه نقشه ارتفاعی و نقشه‌های زمین شناسی و … می‌باشد. پهپادها کاربردهای بسیاری در فعالیت‌های معدنی دارند از جمله کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.

  • فتوگرامتری و تهیه نقشه‌های ارتفاعی و زمین شناسی
  • برداشت‌های ژئوفیزیکی
  • تعیین دقیق محدوده‌های معدنی در تعارضات بومی – محلی
  • تعیین محدوده مالکیت
  • طراحی پیت معدن
  • تصویر برداری سه بعدی و محاسبه حجم مواد استخراج شده و یا دپو شده
  • مدیریت دامپ‌های باطله و پیت معدن
  • مدیریت و بهینه سازی مسیر باربری
  • بررسی تغییرات روزانه، هفتگی، ماهانه پلان معدنکار
  • بررسی و برداشت اطلاعات پیش از انفجار و پس از انفجار
  • پایش سد باطله
  • نمونه برداری از خاک و آب

مزایای استفاده از پهپاد ها در معدن

برخی از مزایای نقشه برداری معدن با پهپاد ها به نسبت نقشه برداری زمینی به شرح زیر می باشد:

  • هزینه خیلی پایین تر (هزینه نقشه برداری معمولی می تواند تا ۱۰ برابر هزینه نقشه برداری با پهپاد باشد(
  • در نقشه برداری معدن با پهپاد با توجه به کم بودن ارتفاع پرواز نیاز به دوربین های خیلی قوی مثل فتوگرامتری با هواپیما وجود ندارد.
  • هواپیماهای بدون سرنشین می توانند نقشه های توپوگرافی و داده های GIS را در مناطق دور افتاده ایجاد کنند ، در حالی که قبلاً نقشه برداری آن نیاز به نقشه برداران زمینی برای برداشت کل منطقه با قدم زدن به کمک یک درستگاه GPS بود.
  • هزینه کم داده باعث میشود با استفاده از مدل سه بعدی زمین در همان مراحل اولیه برنامه ریزی ها بهتر صورت گیرند.
  • ایمنی

 در مرحله اکتشاف می توان نقشه برداری و برداشت تصاویر با کیفیت را با استفاده از پهپاد انجام داد و تیم فنی را از خطرات احتمالی دور نگاه داشت. با استفاده از این فن آوری در صنعت معدنکاری می توان از راه دور شناخت خوبی از موقعیت فعالیت، اجرای و گسترش پروژه بدون نیاز به روبرو شدن با مخاطراتی نظیر زمین لغزش بدست آورد. همچنین اگر شرایط اضطراری یا مسائل دیگر در طول پروژه بوجود آیند، می توان با استفاده از پهپاد به این مناطق دسترسی داشت. به این طریق می توان بدون نیاز به حضور در محیط خطر، با داشتن اطلاعات کافی از شرایط، بهترین و سریعترین تصمیم را اتخاذ نمود.

  • مدیریت ماده معدنی

یکی از مراحل دشوارعملیات نقشه برداری معدن، تعیین موقعیت، طراحی، پیاده سازی و در ادامه مدیریت دامپ های باطله و ماده معدنی است.تا قبل ازاستفاده از نقشه برداری با پهپاد ، بخش های مختلف این عملیات با کمک تیم نقشه برداری زمینی انجام می شد که خطرات و حوادث زیادی را در برداشت.

از طرف دیگر، در نقشه برداری معدن با پهپاد، دیگرنیازی به حضور نقشه بردار درمحل نقشه برداری معدن و همچنین درمحل دپوها نیست؛ واین امر مهم باعث می شود که ضمن انجام نقشه برداری دپوها و محاسبه احجام، عملیات معدن کاری بدون وقفه ادامه یابد. با استفاده از تکنولوژی پهپاد، عملیات نقشه برداری معدن و دپومتری می تواند به صورت یک برنامه زمان بندی شده منظم انجام شود. همچنین هنگامی که برای نقشه برداری معدن از تکنولوژی نقشه برداری با پهپاد، استفاده می کنیم؛ امکان بروزرسانی دقیق اطلاعات احجام برای تیم عملیاتی و مدیریتی میسر می شود.

  • تجزیه و تحلیل به هنگام دارایی ها

باید به این موضوع توجه داشت که داشتن درک و شناخت صحیح از دارایی ها می تواند به منظور حفظ کیفیت در بالاترین سطح باشد. با کمک گرفتن از تکنولوژی پهپاد در نقشه برداری با پهپاد، بجز پایش به هنگام تجهیزات و دپوها، می توان از وضعیت عملیات استخراج معدن نیز اطلاعات و دانش خوبی کسب کرد. به عبارت دیگر، می توان چندین فرآیند متفاوت را به سادگی انجام داد .

بجز اینکه اطلاعات ذخیره شده از این طریق بسیار دقیق است، با انجام پروازهای روزانه و مکرر می توان اطلاعات بروز تمامی بخش ها و زوایای سایت را به منظور تجزیه و تحلیل سیستم در اختیار داشت و همواره بروزبود. با توجه به استفاده از چندین پیمان کار فرعی در پروژه های معدنی ، مدیریت زمان و منابع بین آنها بسیار مهم است. با استفاده از داده بدست آمده از نقشه برداری معدن با پهپاد، می توان به بهترین نحو در مورد تخصیص زمان مناسب برای انجام فعالیت های هر کدام ازپیمان کاران فرعی تصمیم گیری کرد .

با توجه به ویژگی پروژه های نقشه برداری با پهپاد، تاخیر در عملکرد هر یک از این پیمان کاران می تواند بر عملکرد باقی پیمان کاران و در نهایت پیشرفت کلی پروژه تاثیرگذار باشد. با استفاده از تکنولوژی نقشه برداری معدن با پهپاد ، این فرآیند راحت تر و بهتر قابل مدیریت است، که در نهایت منجر به افزایش بهره وری خواهد شد.

  • حفاری و انفجار

اطلاعات به دست آمده از تصاویر برداشت شده در نقشه بردای معدن با پهپاد این امکان را فراهم می سازد که پارامترهای مختلف پله های معدن را قبل از انجام عملیات حفاری و آتش باری مورد ارزیابی قرار داد. ایجاد توازن و تعادل بین مقدار مواد منفجره و سنگ در زمان انفجار، کار ساده ای نیست. با کمک گرفتن از تصاویر دقیق و نقشه های برداشت شده در نقشه برداری معدن با پهپاد ، امکان تعیین نسبت بهینه مواد منفجره به سنگ فراهم می شود .

  • بهینه سازی بارگیری

با استفاده از تکنولوژی پهپاد در نقشه برداری معدن با پهپاد  و محاسبه و بررسی پارامترهایی نظیر اندازه گیری احجام استخراجی، نظارت بر ارتفاع پله ها و همچنین تولید مدل های دیجیتالی شبکه راه های معدن، می توان روند بارگیری و حمل و نقل در معدن را اصلاح و بهینه کرد.

استخراج و تولید روی

استخراج و تولید روی

روشهای استخراج و تولید روی

۱-متدهای اصلی که در استخراج معادن بزرگ روی دنیا بکار می روند عبارتند از:

۱-۱- اطاق و پایه

۱-۲- متد انبارداری

۱-۳- روش کرسی چینی به غیراز معدودی از معادن روباز که در کشورهای استرالیا، برزیل، کانادا و ایران وجود دارند، روشهای استخراج روباز برای معادن روی ، زیاد مورد استفاده قرار نمی گیرند.

۱-۱- روش استخراج بصورت اطاق و پایه

شامل حفاری مواد معدنی (بصورت افقی و یا سطح شیب دار و ایجاد کارگاههایی بصورت اطاقکها و داشتن ستون هایی از کانه ی روی و یا سنگهای باطله جهت نگهداری سقف می باشد.

۱-۲- در متد انبارداری

مواد معدنی روی بصورت برشهای افقی شیب دار بطریق بالارو استخراج میشود و بعد از هر برش مقادیر کافی از سنگهای استخراج شده را از طریق شرکتها و یا نقاط کشش, بار نموده و بدین ترتیب فضای کافی بین توده هائی از مواد استخراج شده و سقف یا جبهه جدید کار را بوجود می آورند.

۱-۳- روشهای پر شونده و کرسی چینی

را که بسیار پر هزینه میباشند، معمولاً برای استخراج مواد معدنی پرعیار سرب و روی و مس بکار می برند.عملیات استخراج مواد معدنی روی بترتیب شامل حفاری، آتشباری و جابجا نمودن مواد معدنی و سنگهای استخراج شده میباشد. لبه حفاری معمولاً دستگاههای حفاری ضربه ای و هوای فشرده میباشد و برای آتشباری از انواع مواد آتش زا استفاده می نمایند. در

کانسارهای افقی و جانشینی میتوان بوسیله دستگاه های حفاری جایز (با چرخهای رنجری ویا لاستیکی) چند جا را باهم حفاری نمود. بارگیری مواد معدنی استخراج شده بوسیله لودرها و یا بیلهای مکانیکی دیزلی و یا الکتریکی انجام می گیرد و فعلاً باربری نیز توسط واگنهای خاک کشی الکتریکی و دیزلی و یا لوکوموتیوهای هوای فشرده بعمل میآید. ولی در حال حاضر تمایل به استفاده از ماشین آلات کابل مانور با سرعت بالای چرخ لاستیکی که بتواند از فواصل زیادی بارگیری در اسکیپ ها را انجام دهد، زیاد شده است.

 ۲- کانه آرائی روی

برای کانه آرائی روی از روشهای مختلفی مانند جیک، میز،هوی مدیا (مایع سنگین) و فلوتاسیون استفاده می نمایند و عوامل مربوطه انتخاب میشوند. هر کدام از روشهای کانه آرائی عبارتند از:

۲-۱- اندازه دانه های کانه ها در داخل ماده معدنی

۲-۲- همراه بودن کانه روی با سایر مواد معدنی فلزی و غیر فلزی

۲-۳- و چگونگی اکسیداسیون و یا تشکیل قشر نازک سطحی روی کانیها

۳– روشهای عمومی

برای فلوتاسیون: روش عمومی برای فلوتاسیون, مخلوط کانیهای سولفوره (پس از خورد کردن و تولید خوراک مناسب کارخانه کانه آرائی) عبارتند از:

 ۳-۱- فلوته کردن کانیهای سرب, مس و رسوب دادن کانیهای روی و آهن

 ۳-۲- تفکیک کنسانتره های سرب و مس از هم بوسیله روش فلوتاسیون

 ۳-۳- فعال نمودن آسفالریت (sz) و فلوته و جدا نمودن آن از آهن و سایر کانیها

۴– روشهای بالا بردن راندمان بدست آوردن کنسانتره با عیار بالا عبارتند از:

۴-۱- بکار بردن روشهای جدید کنترل

۴-۲- تغییرات در لوازم و ماشین آلات

فلوتاسیون و مصرفها در بعضی از کارخانجات فلوتاسیون با استفاده از آنالیز اشعه ایکس، اضافه نمودن داروها را به دوغاب مواد معدنی بطور اتوماتیک تنظیم نموده و نیز با کنترل مدار آسیابها و سیلکونها خوراک را با دانه بندی مشخص برای سلولها تهیه میکنند و نیز در سالهای اخیر حتی الامکان داروهای ارزان قیمت مورد استفاده قرار گرفته و در مورد میزان گانگهای کنسانتره روی، از قبیل تالک و ترکیبات کلسیم و منیزیم نیز پیشرفتهائی حاصل گردیده است.

۵– روشهای تولید روی

۵-۱- روش پیرومتالورژی در کارخانه های مربوطه به روش پیرومتالورژی عمل تقطیر روی به سه طریق انجام می گیرد

۵-۱-۱- قرع (retort) افقی

۵-۱-۲- قائم پیوسته

۵-۱-۳- قرع قائم الکتریکی پیوسته

روش قرع افقی تقریباً منسوخ گردیده و امروزه فقط تعداد کمی از تولید روی جهانی (حدود ۲ درصد) با استفاده از آن تولید می شود. روئی که بوسیله تقطیر بدست می آید دارای ناخالصیهائی میباشد که ممکن است آنها را بوسیله تصفیه کاهش داده و عیار روی را بالا ببرند و تصفیه آن با استفاده از تقطیر مجدد در ستون های قائم بعمل می آید. عیار روی تصفیه شده حاصل حدود ۹۹/۹۹ درصد میباشد. علاوه بر روشهایی برای تولید روی, از کوره های بلند و کوره امپریال اسملتینگ (آی-اس-پی) نیز استفاده می نمایند و در این کوره ها کربن در مجاورت کانه سوخته و آنرا احیاء می کند و بخارات حاصل از تقطیر روی از کوره خارج و وارد کندانسورها شده و در آنها تبدیل به مایع می گردد.

۵-۲– روش ئیدرومتالورژی (الکترولیتی)

در روش الکترولیتی مواد معدنی روی کلسینه در اسید  سولفوریک رقیق حل شده (Leaching) و محلول سولفات روی حاصل پس از صاف کردن به قسمت الکترولیز پمپ میشود و در آنجا روی در نتیجه عمل الکترولیز احیاء و در کاتد  لومینیومی رسوب می نماید و کاتدها را مرتباً از گانگهای مربوطه برداشته و روی آنها را کنده و سپس آن را در کوره هائی ذوب نموده و محصول حاصل را در قسمت ریخته گری به صورت شمش در می آورند. چون کنسانتره های روی که در کارخانه های الکترولیز مصرف می شود دارای مقداری سرب، نقره وطلا می باشد لذا پس از مدتی مواد و لجن

های مخازن الکترولیز از آنها غنی می شود که آنها را برای بازیابی سرب، نقره و طلا به کوره ذوب سرب حمل نموده و در آنجا فلزات مذکور را بازیابی مینمایند. خوراک هر دو روش کنسانتره های روی کلسینه شده میباشد.

۶– محصولات صنعتی و تجارتی روی 

روی تجارتی با اشکال و اندازه های مختلف تولید می شود که آنها را اصطلاحاً شمش می نامند که وزن آنها بطور نمونه حدود ۲۵ کیلوگرم است ولی ممکن است ۲۲۷ تا ۹۰۷ کیلوگرم نیز می باشند.

مشخصات تجاری هر شمش عبارتند از: درجه با عیار روی ومشخصات آن که روی شمش حک می شود. آلیاژهای ریخته گریِ روی، تعداد زیادی از آلیاژهای شمشِ روی می باشند که آلومینیوم و مس از عناصر آلیاژسازی اصلی آنها هستند و انواع این آلیاژها که مصارف وسیعی دارند محتوی ۵/۲ تا ۵/۴ درصد آلومینیوم و تا ۲۵ درصد مس و از ۰۲/۰ درصد تا ۰۸/۰ درصد منیزیم می باشند. آلومینیوم خواص میکانیکی مورد نظر را به آلیاژ می دهد و مس نیروی کشش، سختی و سایر خواص فیزیکی آن را اصلاح می نماید و منیزیم نیز باعث خنثی کردن خورندگی های ناشی از بعضی ناخالصیهای موجود در آن می شود.

چگونگي تشکيل کانسارهاي سرب و روي

زمین شناسی سرب و روی

چگونگي تشکيل کانسارهاي سرب و روي

امروزه در رده بندي کانسارها بيشتر به خاستگاه و شرايط تشکيل آنها توجه مي شود. با اين وجود رده بندي هاي متعددي تاکنون ارائه شده که هر يک از آنها مورد قبول عده اي از زمين شناسان اقتصادي مي باشد.
در رده بندي نيگلي (Niggli ) کانسارها بطور کلي به دو دسته نفوذي و خروجي تقسيم بندي شده و سرب، روي و نقره در دسته کانسارهاي نفوذي گرمابي جاي گرفته اند. اشنايدرون ( Achneiderhohn) کانسارها را به چهار گروه نفوذي، ماگمايي، پنوماتوليتي، گرمابي و کانسارهاي حاصل از گازها و بخارات دروني راه يافته به مناطق سطحي تقسيم بندي کرده است و در اين ميان سرب، روي و نقره در دسته کانسارهاي گرمابي قرار گرفته اند. سميرنوف نيز کانسارها را از نظر خصوصيات ژنتيکي به صورت (کانسارها با خاستگاه دروني/ کانسارها با خاستگاه بيروني / کانسارهاي دگرگوني )تقسيم کرده است.

در مورد کاني شناسي و پاراژنز کانسارهاي سرب و روي ايران، بجز کارهاي موضعي و پراکنده که فقط در مورد بعضي از معادن انجام شده است. تنها کار تحقيقاتي کامل توسط آقاي بورنل در سال ۱۳۴۷ انجام شده است. مطالعات آقاي بورنل شامل چهار منطقه بشرح ذيل است.

  1. کانسارهاي ناحيه اصفهان-اراک
  2. کانسارهاي ناحيه انارک- يزد
  3. کانسارهاي ناحيه طبس- فردوس
  4. کانسارهاي آذربايجان و البرز (انگوران)

کانسارهاي بررسي شده در چهار ناحيه بالا از نظر پاراژنز مي تواندبه چهار تيپ تقسيم شود:

  1. کانسارهاي داراي کانيهاي اسفالريت، گالن، پيريت، کالکوپيريت، مزوترمال.
  2. کانسارهاي داراي کانيهاي اسفالريت، گالن، پيريت، کالکوپيريت،بدون کانيهاي مزوترمال.
  3. کانسارهاي گالن و اسفالريت که گاهي يکي از آنها بيشتر است و يا فقط يکي از آنها وجود دارند. در اين کانسارها فرعي وجود ندارد.
  4. کانسارهاي گالن که ممکن است اسفالريت به همراه داشته باشد با گانگ سيليسي،فلوريتي، باريتي.

كانيهاي روي در طبيعت

فرمولتركيبنام كاني
ZnOاكسيد رويزينکيت
ZnCO3كربنات روياسميت زونيت
ZnSiO4سيليكات رويويلميت
Zn4SiO7(OH)2.H2Oسيليكات آبدار رويهمي مورفيت
ZnSO4.7H2Oسولفات رويگوسلاريت
(Zn,Mn)O,FezO3فرايت رويفرانکلينيت
۲ZnCO3,3Zn(OH)2هيدرو اكسيد كربنات رويهيدروزينکيت

كانيهاي فرعي و همراه روي

فرمولتركيبنام کانی
PbSسولفور سربگالن
PbCO3كربنات سربسروزويت
PbSO4سولفات سربآنگلوزيت

كانيهاي سرب در طبيعت

فرمولتركيبنام کانی
PbSسولفور سربگالن
PbCO3کربنات سربسروزويت
PbSO4سولفات سربآنگلزيت
PbMoO4موليبدنات سربولفنيت

كانيهاي فرعي و همراه سرب

فرمولتركيبنام كاني
Pb4(Sb, Fe)7S4))ژامزونيت
(Pb5Sb4S)بولانژريت
PbSb2S4))زينکيت
(Pb5(PO4)3Cl)پيرومورفيت
(Pb5(AsO4)3Cl)ميتنريت
(Pb5(VO4)Cl3)وانادينيت
(Pb(OH)[VO4](Zn,Cu)ديسکلوزيت
PbOماسيکوت
Pb3O4))مينيوم
PbO2))پلاتنريت
(Pb2Cl2(CO3)فسژنيت
PbCl2))کوتونيت

ناخلصيهاي همراه

ناخالصيهاي همراه روي كه بايد به طرز مطلوبي جدا شوند عبارتنداز:
Cu, Ca, Ni, Cl, F, Al, Sb, Ge, Ag, In, Te, Ga, Bi, Hg, Sn, Av, CuFeS2

هرزه سنگهاي همراه (Gangue)

CaCO3, (Mg, Ca) CO3, SiO2, BaSO4, SrSO4, CaF, MnCO3, Mn2SiO4