سنگ شكني داخل معدن و حمل با نوار نقاله (IPCC)

يكي از اهداف اصلي در طراحي هر روش خاص معدنكاري كاهش هزينه‌‏هاي سرمايه‏‌گذاري و عملياتي و نيز افزايش كارايي و اعتبار و قابليت انعطاف است. به طور تجربی هزینه های عملیاتی در استخراج معادن روباز که از سیستم باربری کامیونی استفاده می‌کنند، بصورت 52% برای کامیونها، 11% راهسازی و 37% سایر عوامل محاسبه شده است. بنابراین بیشترین زمینه برای کاهش هزینه ها در بخش باربری نمایان می‌شود. به طور كلي براي اقتصادي‌‏تر ساختن معادن روباز در سطح دنيا، تلاش‌هايي براي استفاده از نوار نقاله در حمل مواد صورت گرفته است. در سيستم حمل با نوار نقاله مي‏‌بايست مواد با دانه‏‌بندي و حداكثر ابعاد معين و به طور پيوسته بر روي نوار بارگيري شوند. سيستمهاي سنگ‏‌شكني داخل معدن و استفاده از ماشين‌هاي استخراج پيوسته نظير شاول‌هاي جام چرخشي دو گزينه معمول براي برآورده كردن اين شروط هستند. سيستم IPC و حمل با نوار نقاله بخش قابل توجهي از هزينه‌‏هاي ناوگان بزرگ حمل كاميوني را در معادن روباز مي‏‌كاهد. در شكل 3 نشان داده شده است كه كاميونها براي حمل مواد و خروج از كاواك بايست مسافت طولاني را در مسير رمپ‌ها طي كنند، در حالي كه با استفاده از نوارنقاله مي‏‌توان مسافت كوتاه‌تري را با شيب 18 درجه در ديواره حمل نمود.

به طور معمول سرمايه‏‌گذاري اوليه سيستم حمل با نوارنقاله نسبت به كاميونها بيشتر است اما در كاواك‌هاي عميق و معادن با عمر زياد به علت هزينه عملياتي قابل توجه كاميونها ( از جمله هزينه لاستيك، سوخت، تعمير و نگهداري و…) سيستم كاميوني احتمالاً مقرون به صرفه نخواهد بود. نوارنقاله‏‌ها سيستم‌هاي پر توليدي هستند كه به طور پيوسته و مداوم كار مي‏‌كنند. قابليت دسترسي آنها به 90 الي 95 درصد مي‌‏رسد و كارآيي آنها در آب و هواي نامناسب كه اغلب باعث توقف در حمل كاميوني مي‌‏شود، تغيیري پيدا نمي‏‌كند. مقايسه‏‌اي از هزينه‌‏هاي عملياتي حمل با نوار نقاله و كاميون نشان مي‌‏دهد كه هزينه حمل واحد توليد در سيستم نوارنقاله به مراتب پايين‌‏تر از سيستم كاميوني است. اگر فرض شود يك كاميون با ظرفيت t 77 براي باربري مورد استفاده قرار گيرد. وزن مرده تقريبي اين كاميون 58 تن است. اين بدين معني است كه در يك سيكل كاري اين كاميون براي حمل 77 تن از مواد بايست دو مرتبه وزن مرده 58 تن را در مسافت باربري حمل نمايد. در اين صورت كل وزن حمل شده در يك سيكل برابر 193 تن خواهد بود كه نسبت بار كلي به بار مفيد 5/2 را نشان مي‌‏دهد. اين در حاليست كه اگر از يك نوار نقاله به عرض 180mm براي باربري استفاده شود، هر متر از اين نوار 620 كيلوگرم از مواد را حمل مي‏‌كند و وزن اجزاي متحرك آن تنها 154 كيلوگرم است كه بنابراين نسبت بار كلي به بار مفيد در اين حالت برابر با 1/25 خواهد بود. اين مقايسه نشان مي‏‌دهد كه سيستم كاميوني مجبور به حمل بار مرده بيشتري است و  لذا انرژي بيشتري براي حمل واحد بار صرف مي‌‏شود. ملاحظات دقيق‌تر نشان مي‏‌دهد كه مقاومت غلتشي لاستيك كاميونها با سطح جاده به طور قابل توجهي بيشتر از مقاومت غلتشي اجزاي متحرك نوارنقاله است. مقاومت غلتشي معمولاً در جاده‏‌هايي كه به خوبي نگهداري شده‏‌اند كمتر از 2 درصد است در حالي‏كه در شرايط جوي بد و نگهداري نامناسب اين مقدار به 4 تا 5 درصد مي‏‌رسد. اين بدين معني است كه به ازاي فاصله حمل افقي 100 متر بايست انرژي معادل با 5 متر بالابري براي كل بار جهت غلبه بر مقاومت غلتشي صرف شود. اين موارد نشان مي‏‌دهد كه ميزان مصرف انرژي در سيستم حمل نوارنقاله در مقايسه با سيستم كاميوني به ميزان قابل توجهي كمتر است. اين مقايسه وقتي دقيق‌تر مي‌‏شود كه قيمت كمتر انرژي الكتريكي را كه در موتورهاي محرك سيستم نوارنقاله مصرف مي‏‌شود نيز نسبت به هزينه سوخت كاميونها لحاظ نماييم. همچنين هزينه ساليانه لاستيك و قطعات يدكي كاميونها پنج تا ده درصد هزينه سرمايه‏‌گذاري اوليه آنهاست در حاليكه اين نوع هزينه‏‌ها در سيستم نوارنقاله تنها يك تا دو درصد است و از طرف ديگر هزينه پرسنلي سيستم حمل كاميوني تقريباً سه برابر سيستم نوارنقاله است. در ادامه برخي از جنبه‌‏هاي فني اقتصادي سيستم سنگ‌شكني داخل معدن و حمل با نوارنقاله معرفي شده است.

مسیر انتقال مواد

يكي از نكات قابل توجه اينست كه حداكثر شيب معمول براي نوارنقاله‌‏ها 18 درجه است و اين با شيب ديواره 35 تا 45 درجه‏ای كاواك‌ها انطباق ندارد. لذا براي عبور نوارنقاله از ديواره‌‏هاي معدن بايست تدبير و چاره مناسبي انديشيده شود كه اين امر خود هزينه‏‌هاي سرمايه‏‌گذاري اوليه در سيستم نوارنقاله را افزايش مي‌‏دهد. به طور معمول يكي از روش‌هاي زير در معادن مورد استفاده قرار مي‌‏گيرد:

1- ايجاد برش در ديواره كاواك و فراهم آوردن شيب كم براي عبور نوار كه مستلزم حجم باطله‌‏برداري زيادي است و براي معادن عميق مناسب نيست.

2- استفاده از جاده‏‌هاي زيگزاگي براي عبور نوار كه مستلزم استفاده از نوارهايي با موتور محركه مجزا در هر بخش مسير است. اين روش با توجه به اينكه در صورت بروز اشكال و توقف در يكي از نوارها كليه سيستم از توليد خارج مي‏شود نيازمند تدابير نگهداري خاصي است و اصولاً توصيه نمي‌‏شود.

3- استفاده از تونل براي عبور نوار از داخل كاواك به بيرون

4- استفاده از نوارنقاله‏‌هاي پرشيب

انتخاب سنگ شکن و نخوه تحرک آن

سنگ‌‏شكن مورد استفاده در سيستم بر مبناي نوع و ميزان موادي كه بايست خرد شوند، طراحي مي‏‌شود. این در حالیست‏ كه برای طراحی مجموعه سيستم، ملزومات عملياتي معدن و پارامترهايي به شرح زير باید در نظر گرفته شود:

1. طبيعت مواد شامل: نوع سنگ و مشخصات مقاومتي آن، ميزان سايندگي، رطوبت، حداكثر ابعاد سنگ ورودي و ابعاد مورد نظر براي سنگ خروجي.
2. دانه‌‏بندي مواد استخراجي.
3. ميزان توليد دوره‏اي.
4. چگونگي حمل مواد تا سنگ‏‌شكن.
5. فواصل زماني و ميزان جابجايي سنگ‌‏شكن در هر دوره.
6. وضعيت اقليمی.

جدول زیر ويژگي‌هاي مهم سنگ شكن‌هاي مورد استفاده را نشان مي‏‌دهد. عموماً براي نرخ توليد بيشتر و سنگ‌هاي سخت، سنگ شكن‌هاي ژيراتوري انتخاب مي‌‏شوند كه ظرفيت بيشتر از 12 هزار تن در ساعت براي آنها گزارش شده است.

محتواي آب (%)	حداكثر ميزان سيليس (%)	نسبت خردايش	حداكثر ابعاد خوراك (mm)	مقاومت مواد (MP)	حداكثر ظرفيت (t/h)	نوع سنگ‏شكن
10	3	1:70	2000	100	4000	چكشي
25	10	1:7	1800	100	7000	دو غلطكي
10	10	1:30	2500	150	2000	ضربه اي
5	بدون محدوديت	1:6	2000	350	1500	فكي
5	30	1:6	2500	250	10000	ژيراتوري

سيستم IPC مي‌‏تواند كاملاً متحرك و يا نيمه‌‏متحرك باشد. سيستم كاملاً متحرك براي ذخاير لايه‌‏اي كه مي‏توان سيستم را به طور مستقيم توسط لودرهاي چرخ لاستيكي و يا شاول بارگيري نمود، مناسب است. سنگ شكن مورد استفاده در اين سيستم بايست مجهز به يك مكانيزم حركتي كامل و دائمي بوده و همراه با جابجايي سينه‌‏كار حركت نمايد. از آنجايي كه اين سيستم بيشتر همراه با ماشين‌هاي استخراج پيوسته به كار برده مي‏‌شود، قابليت كنده‎‌‏شدن توده سنگ يكي از فاكتورهايي است كه در انتخاب اين سيستم موثر است. در اين سيستم انعطاف‏‌پذيري در تفكيك مواد و تعيين مقصد جداگانه براي آنها تا حد زيادي كاهش مي‌‏يابد. در سيستم نيمه‌‏متحرك، سنگ‏‌شكن نزديك به محل سينه‏‌كارها نصب مي‏‌شود و كاميونها وظيفه انتقال مواد از سينه‏‌كار استخراج تا محل سنگ‏‌شكن و نوارنقاله را انجام مي‏‌دهند. اين سنگ‌‏شكن‌ها مكانيزم حركتي كامل و دائمي نداشته و در صورت نياز با پيشرفت استخراج، سنگ‌‏شكن و نوارنقاله جابه‌‏جا مي‌‏شوند تا فاصله حمل با كاميون در كمترين حد ممكن باشد. دوره‏‌هاي جابجايي سنگ‌‏شكن نيمه‌‏متحرك بستگي به طراحي معدن داشته و معمولاً از شش ماه تا دو سال متغير است.

بررسي اقتصادي سيستم سنگ شكني داخل معدن و حمل با نوار نقاله

براي مقايسه دو سيستم حمل با کامیون و نوار نقاله بايست پارامترهاي متعددي مانند ظرفيت، فاصله حمل، هزينه سوخت و انعطاف‌‏پذيري سيستم‏‌ها در نظر گرفته شود. در مقايسه اقتصادي نه تنها هزينه‌‏هاي سرمايه‏‌اي اصلي مانند خريد و نصب تجهيزات اصلي سنگ‌‏شكن و نوارنقاله مدنظر قرار مي‏‌گيرد، بلكه كليه هزينه‏‌هاي تجهيزات جانبي، احداث گذرگاه نوارنقاله، باطله‏‌برداري و هزينه‌‏هاي جابجايي دوره‏اي سيستم باید لحاظ شود. براي مقايسه مطلوبيت اقتصادي سيستم حمل كاميوني نسبت به سيستم IPC و حمل با نوار نقاله بايست هزينه عملياتي هر سيستم در سال‌هاي مختلف عمر معدن همراه با هزينه سرمايه‏‌گذاري مجدد در سيستم كاميوني براي خريد كاميون‌هاي جديد در سال‌هاي آتي پروژه محاسبه شود. جدول جريان نقدينگي براي هر دو سيستم تهيه شده و بر مبناي نرخ تنزيل متعارف ارزش خالص فعلي هر دو گزينه براي سال مبدا محاسبه و گزينه مناسب انتخاب مي‌‏گردد. بديهي است اين مقايسه بايست براي وضعيت‌هاي متعددی که احتمال دارد پيش روي باشند (تغييرات مسافت باربري، حجم توليد و …) تكرار شده و گزينه نهايي با قضاوت فني – اقتصادي تعيين شود. موارد مقايسه‌‏اي متعددي از اين دو سيستم در معادن مختلف گزارش شده است. شكل 4 مثالي از اين مقايسه را براي معدن زغال سنگ راماگوندام هند نشان مي‌‏دهد. در اين معدن از يك سيستم سنگ‏‌شكني نيمه‏‌متحرك و نوارنقاله به عرض 1400mm با ظرفيت 4200 تن در ساعت استفاده شده است و فاصله حمل كاميونها از سينه‌‏كار استخراجي تا سنگ‌‏شكن در حدود 700 متر است. اين شكل اختلاف ارزش دو سيستم مقايسه شده را در سال‌هاي مختلف عمر پروژه و براي فواصل حمل مختلف نشان مي‏‌دهد. نشان داده شده است كه اگرچه هزينه سرمايه‌‏گذاري اوليه سيستم IPC و حمل با نوار نقاله بيشتر از سيستم حمل كاميوني است ولي در طول عمر پروژه با توجه به هزينه عملياتي پايين‏تر سيستم نوارنقاله اين اختلاف جبران شده و در نهايت ارزش خالص سيستم IPC و نوار نقاله بيشتر خواهد بود.

موارد مقايسه‌‏اي مشابه، نشان مي‌‏دهد كه با افزايش فاصله حمل، افزايش ميزان توليد نقطه تعادلي دو سيستم در مدت زمان كوتاهتري اتفاق افتاده و پس از آن اختلاف ارزش خالص دو سيستم نيز با ارزش مثبت به نفع سيستم IPC و نوار نقاله نسبت به سيستم كاميوني افزايش مي‏‌يابد. بديهي است كه هرچه عمر پروژه بيشتر باشد اين اختلاف بيشتر به نفع سيستم IPC و نوار نقاله خواهد بود.

مطلب قبلی

انواع ریزش در شیب‌های ژئوتکنیکی

مطلب بعدی

فرآوری سنگ آهن – بخش اول: مطالعات بازار