Abbau von Eisenerzen

Eisenerzabbau

Eisenerz ist eine Mineral- und Gesteinsart, aus der metallisches Eisen wirtschaftlich gewonnen wird. Dieses Erz ist normalerweise reich an Eisenoxiden und variiert in der Farbe von dunkelgrau, hellgelb und tiefviolett bis rostrot. Das Eisen selbst kommt meist in Form von Magnetit (Fe3O4), Hämatit (Fe2O3), Goethit (FeO(OH)), Limonit (FeO(OH).n(H2O)) oder Siderit (FeCO3) vor.

Der Prozess des Bergbaus besteht aus der Entdeckung einer Eisenerzlagerstätte durch die Gewinnung von Eisenerz und schließlich aus der Rückführung des Landes in seinen natürlichen Zustand. Es besteht aus mehreren unterschiedlichen Schritten. Die erste ist die Entdeckung der Eisenerzlagerstätte, die durch Schürfen oder Exploration durchgeführt wird, um das Ausmaß, die Lage und den Wert des Erzkörpers zu finden und dann zu definieren. Dies führt zu einer mathematischen Ressourcenschätzung der Größe und des Gehalts der Lagerstätte. Exploration und Bewertung bestehen aus der Identifizierung und Quantifizierung von Erzkörpern mithilfe einer Reihe geologischer, geophysikalischer und metallurgischer Techniken. In ihrer einfachsten Form beinhaltet die Exploration Bohrungen in abgelegenen Gebieten, um Gebiete zu beproben. Die Daten aus Explorationsaktivitäten werden protokolliert, kartiert, analysiert und häufig mithilfe von Modellen interpretiert.

Nachdem der Erzkörper bewertet wurde, wird ein detaillierter Plan für den Abbau entwickelt. Dieser detaillierte Plan legt fest, welche Erzkörper in welcher Reihenfolge abgebaut werden müssen, um das erforderliche Eisenerzprodukt zu angemessenen Kosten zu liefern. Der Prozess der Minenplanung ist ein wichtiger Schritt vor Beginn der Minenerschließung und wird täglich fortgesetzt, sobald die Mine in Betrieb geht.

Um Zugang zu der Eisenerzlagerstätte in einem Gebiet zu erhalten, ist es oft notwendig, uninteressantes Abfallmaterial (auch als Abraum bezeichnet) abzubauen oder zu entfernen. Die Gesamtbewegung von Erz und Abfall bildet den Abbauprozess. Während der Lebensdauer einer Mine wird oft mehr Abfall als Erz abgebaut, je nach Art und Lage der Erzlagerstätte. Das Entfernen und Einbringen von Abraum ist ein großer Kostenfaktor im Bergbaubetrieb.

Bergbautechniken

Bergbautechniken bestehen normalerweise aus zwei Arten, die auf Ausgrabungsmethoden basieren. Dies sind Surface Mining und Underground Mining (Sub Surface Mining). Eisenerz wird fast ausschließlich über Tage abgebaut. Die am meisten vorherrschenden Tagebauverfahren, die zum Abbau von Eisenerzen verwendet werden, sind Tagebau- und Tagebau-Abbauverfahren. Es sind jedoch auch einige unterirdische Eisenerzminen rund um den Globus in Betrieb. Die Entscheidung für den Einsatz des Tagebaus oder des Untertagebaus hängt von der Nähe des Erzkörpers zur Oberfläche ab. Tagebau und Tagebau sind die kostengünstigsten Techniken zur Erzgewinnung. Überlagerungs- und Abraumverhältnisse sind wichtig, um zu bestimmen, ob eine Lagerstätte abgebaut werden soll. Das Abraumverhältnis beschreibt die Abraumeinheit, die für jede abgebaute Roherzeinheit entfernt werden muss. Eine typische Tagebau-Eisenerzmine ist in Abb. 1

dargestellt

Abb. 1 Eine typische Tagebau-Eisenerzmine

Auf der Grundlage der Abbaumethoden kann der Eisenerzabbau grob in zwei Kategorien unterteilt werden, nämlich den manuellen Abbau und den mechanisierten Abbau. Große Eisenerzminen sind mechanisierte Minen, während in den kleinen Minen manuelle Bergbaumethoden eingesetzt werden.

Die manuelle Abbaumethode ist normalerweise auf Floaterze beschränkt. Auch der Abbau von Rifferz erfolgt in kleinem Maßstab manuell. Der Floaterzbereich wird manuell mit Spitzhacken, Brecheisen und Spaten ausgehoben, und dann wird das Material manuell gesiebt, um Floaterz von + 10 mm abzutrennen, das dann gestapelt wird. Der Abfall wird zurück in die Gruben geworfen. Bei den Rifferzen werden Löcher mit einer Tiefe von 0,6 m und einem Durchmesser von 30 bis 40 mm mit handgeführten Presslufthämmern gebohrt, die mit tragbaren Kompressoren betrieben werden. Diese Löcher haben einen Abstand von etwa 0,6 m und jedes Loch ist mit 150-200 Gramm Schießpulver oder Gelatinepatronen gefüllt. Das gesprengte gebrochene Erz wird manuell gesiebt und zum Verladen in Muldenkipper für den Versand gestapelt.

Die meisten großen Eisenerzminen sind mechanisierte Minen. In diesen wird Bergbau betrieben, um Eisenerz aus Oberflächenvorkommen zu gewinnen. In diesen Minen sind alle Operationen mechanisiert und der Abbau erfolgt ausnahmslos durch systematische Bildung von Bänken durch Bohren und Sprengen.

Mining-Prozess

Die Materialgewinnung erfolgt aus einem Tagebau im Boden. Abraum bestehend aus Oberflächenvegetation, Erdreich und Gesteinsmaterial wird abgetragen (abgetragen), um vergrabene Erzlagerstätten zu erreichen. Die Deckschicht wird während der Lebensdauer der Mine kontinuierlich entfernt, da die hohe Mauer zurückgeschnitten wird, um eine Vertiefung der Grube zu ermöglichen. Beim Abbau von Erz werden Bänke entwickelt, um das Erz zu bohren, zu sprengen und zur Brechanlage zu befördern. Die Höhe der Bänke ist abhängig von mehreren Faktoren wie Leistungsbedarf, Form, Größe und Vorkommenstiefe des Erzkörpers, geologische Störung des Erzkörpers, Härte und Kompaktheit des Erzkörpers, Art und Größe des eingesetzten Erzkörpers Bergbaubetriebe usw. Die Länge des Strebs hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. den Konturen der Lagerstätte, der erforderlichen Leistung, der Gehaltsabweichung, den Mischanforderungen und der Kapazität der Lademaschinen usw. Die Breite der Bank wird weitgehend von der Größe bestimmt der größten eingesetzten Maschinen.

Das Bohren in den Bänken des Tagebaus erfolgt zur Produktion von Eisenerz mit mechanisierten Bohrern, die für jede Abbaumethode spezifisch sind. Das Hauptziel von Bohrarbeiten besteht darin, ein Loch mit geeignetem Durchmesser, Tiefe und Richtung im Gestein zu schaffen, um Sprengstoffe für Sprengarbeiten zu platzieren. Das Bohren der Löcher erfolgt normalerweise in einem bestimmten Muster, das von der Bankhöhe, dem Durchmesser des Lochs, den eingesetzten Bohrmaschinen, der Beschaffenheit des Gesteins und den verwendeten Sprengstoffarten abhängt. Die Sprenglöcher sind normalerweise vertikal, können aber geneigt werden, um bessere Sprengergebnisse zu erzielen.

Ziel des Sprengens ist es, den Erzkörper für den Abbau bereitzustellen sowie das Erz aufzubrechen. Die Hauptanforderung an einen Sprengstoff, der in Bergwerken verwendet werden soll, ist die Fähigkeit, eine vollständige Verbrennung ohne externe Sauerstoffzufuhr zu erreichen. Explosive Materialien, die früher beim Sprengen verwendet wurden, waren hauptsächlich Nitoglycerin, kohlenstoffhaltiges Material und ein Oxidationsmittel. Als Sprengstoff werden teilweise Emulsions- oder Gel-Sprengstoffpatronen verwendet. Heutzutage sind die am häufigsten verwendeten Sprengstoffe jedoch Mischungen aus Ammoniumnitrat und Heizöl (ANFO). Die Sprengstoffe werden durch eine hochexplosive Sprengkapsel und/oder Zündkapsel gezündet. Jetzt wird ein Tage Nonel als Zünder verwendet. Nonel ist ein Stoßrohrzünder, der entwickelt wurde, um Explosionen auszulösen. Anstelle von elektrischen Drähten liefert ein hohles Kunststoffrohr den Zündimpuls an den Zünder, wodurch er gegen die meisten Gefahren immun ist, die mit elektrischem Streustrom verbunden sind. Es besteht aus einem dreischichtigen Kunststoffrohr mit kleinem Durchmesser, das an der innersten Wand mit einer reaktiven explosiven Verbindung beschichtet ist, die, wenn sie gezündet wird, ein Signal niedriger Energie ausbreitet, ähnlich einer Staubexplosion. Die Reaktion bewegt sich mit ungefähr 2.000 m/s entlang der Länge des Schlauchs mit minimaler Störung außerhalb des Schlauchs. Das Design von Nonel-Zündern beinhaltet patentierte Technologie, einschließlich der Dämpfungsscheibe (CD) und des Zündverzögerungspuffers (DIB), um Zuverlässigkeit und Genauigkeit bei allen Sprenganwendungen zu gewährleisten

Gebiete für den Tagebau werden anhand des Abbauplans ausgewählt. Identifizierte Bereiche werden dann markiert. Das Erz wird aus großen offenen Gruben durch fortschreitenden Abbau entlang von Stufen oder Bänken abgebaut. Die Bänke bieten Zugang zu zunehmend tieferem Erz, wenn die obere Ebene entfernt wird. Nachdem der Boden und das darüber liegende Gestein geräumt sind, wird das Erz gebohrt und gesprengt. Der zu entfernende Teil des Erzkörpers wird zuerst unter Verwendung von Bohrgeräten in einem geeigneten Muster gebohrt. Anschließend werden die Bohrlöcher mit Sprengstoffgemischen beladen, aufgeladen und gesprengt. Die resultierende Explosion bricht das Material auf eine zum Graben erforderliche Größe.

Nach dem Sprengen wird das gebrochene Erz für den Transport mit Schaufeln, Baggern oder Frontladern auf große Muldenkipper für den Transport zur Brech- und Waschanlage verladen. Der Transport wird durch die Aufrechterhaltung von Minentransportstraßen erleichtert. Überlandbandförderer werden zum Transport des Erzmaterials bei großen Entfernungen zwischen den Gruben und Brechanlagen sowie zwischen den Brechanlagen und Verladestellen eingesetzt. Die weiten Löcher im Boden, die durch Bohren, Sprengen und Erzabbau entstanden sind, werden als „Tagebaugruben“ bezeichnet.

Zerkleinern und Waschen von Erzen

In Brech- und Waschanlagen erfolgt die Aufbereitung des Erzes. Die Verarbeitung des Erzes reicht vom einfachen Zerkleinern und Sieben und Trennen verschiedener Größenfraktionen des Erzes bis hin zu Prozessen, die die Qualität der Eisenerzprodukte verbessern oder verbessern. Dies geschieht durch physikalische Prozesse, die Verunreinigungen durch Unterschiede in der Partikeldichte oder Größenschwerkraft oder Größentrennung entfernen. Die Verarbeitung kann nass oder trocken erfolgen. Weitere Erzhandhabungs-, Wasch- und Siebvorgänge werden in den Brech- und Waschanlagen mechanisiert.

Das verarbeitete Erz wird gelagert und gemischt, um die Produktqualitätsanforderungen zu erfüllen, bevor es zurückgewonnen und entweder in Eisenbahnwaggons oder Muldenkipper für den Versand an die Kunden geladen wird.

Umweltprobleme

Abfallmaterialien, die als Ergebnis des Tagebauabbaus erzeugt werden, umfassen Abraum, Abfallgestein und Grubenwasser, das suspendierte Feststoffe und gelöste Materialien enthält. Andere Abfallmaterialien können kleine Mengen Öl und Fett enthalten, die während der Extraktion verschüttet wurden. Grubenwasser enthält gelöste oder suspendierte Bestandteile, die denen ähneln, die im Erzkörper selbst gefunden werden. Diese können Spuren von Aluminium, Antimon, Arsen, Beryllium, Cadmium, Chrom, Kupfermangan, Nickel, Selen, Silber, Schwefel, Titan und Zink usw. enthalten.