Inginerie minieră

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Mina de cărbune cu carieră deschisă cu un camion minier în prim-plan

Ingineria minieră este o ramură a ingineriei care privește practica, teoria, știința, tehnologia, tehnicile de extracție , transportul și tratarea materiilor prime minerale energetice și neenergetice (solide, fluide, gazoase) dintr-un mediu de tip natural. Ingineria minieră este asociată cu multe alte discipline, cum ar fi prelucrarea mineralelor și metalurgia , chimia industrială, mecanica aplicată mașinilor, mașinilor și sistemelor energetice, mecanica fluidelor, electrotehnică , geologie , geotehnică , sondajul .

Un inginer minier gestionează toate etapele operațiunilor miniere - explorarea și descoperirea resurselor minerale, studiul de fezabilitate , proiectarea minelor (tehnici de excavare, sisteme de ventilație, sisteme de producere a aerului comprimat, sisteme de transport, tratare și transformare a materiilor prime minerale) sau plante pentru cercetare , producerea și transportul fluidelor subsolului (hidrocarburi, fluide geotermale, apă), elaborarea planurilor, producția și activitățile până la închiderea minei .

Odată cu procesul minier, se generează o anumită cantitate de deșeuri și materiale neeconomice, care sunt sursa primară de poluare în vecinătatea instalațiilor de extracție (mine - extracția fluidelor subterane etc.). Activitățile miniere prin natura lor provoacă o perturbare a mediului natural în care și în jurul căruia se află mineralele . Prin urmare, inginerii minieri trebuie să se preocupe nu numai de producția și prelucrarea produselor miniere , ci și de atenuarea daunelor aduse mediului, atât în ​​timpul cât și după exploatare, ca urmare a modificărilor din zona afectată.

Istorie

Din timpurile preistorice și până în prezent, mineritul a jucat un rol semnificativ în existența rasei umane . De la începutul civilizației, oamenii au folosit piatra și ceramica și, mai târziu, metalele găsite pe sau lângă suprafața Pământului. Acestea au fost folosite pentru fabricarea primelor unelte și arme . De exemplu, silexul de înaltă calitate găsit în nordul Franței și sudul Angliei a fost folosit pentru aprinderea focului și spargerea stâncii. [1] Minele de silex au fost găsite în zonele cretane unde venele pietrei au fost urmate în subteran de puțuri și tuneluri. Cea mai veche mină din înregistrările arheologice este Peștera Leului („Peștera Leilor”) din Swaziland . La acest loc, care metoda carbon-14 indică că are o vechime de 43.000 de ani, oamenii paleolitici au exploatat hematitul mineral, care conținea fier și a fost măcinat pentru a produce pigmentul ocru roșu. [2] [3]

Romanii antici au fost inovatori ai ingineriei miniere. Au dezvoltat metode de extracție la scară largă, poate în special utilizarea volumelor mari de apă aduse în tunelul minelor de numeroase apeducte pentru reducerea hidraulică . Roca expusă a fost apoi atacată de incendii care au fost folosite pentru a încălzi roca, care ar fi răcită cu un curent de apă. Stresul termic a împărțit roca, permițând îndepărtarea acesteia. În unele mine, romanii au folosit mașini alimentate cu apă, cum ar fi roțile de apă inversate de sus. Acestea au fost utilizate pe scară largă în minele de cupru de la Rio Tinto, în Spania, unde o secvență a inclus 16 astfel de roți dispuse în perechi, care au ridicat apa la aproximativ 24 m. [4]

Pulberea neagră a fost folosită pentru prima dată în minerit în Banská Štiavnica , Regatul Ungariei ( Slovacia modernă) în 1627. [5] Acest lucru a permis desfacerea stâncii și a pământului să se relaxeze și să dezvăluie venele, care au fost mult mai rapide decât incendiile. Revoluția industrială a înregistrat progrese suplimentare în tehnologiile miniere, inclusiv explozivi și pompe de abur îmbunătățite, palanuri și burghie , atâta timp cât au rămas în siguranță.

Salariu și statistici

Potrivit unui sondaj, [6] se pare că inginerii minieri din India câștigă salarii relativ mari în comparație cu multe alte profesii. Salariul mediu pentru un inginer minier din India este de 15.250 USD. Cu toate acestea, salariile sunt întotdeauna determinate în mare măsură de nivelul de calificare, unde se bazează organizația și pentru ce organizație lucrează. În comparație cu salariile inginerilor minieri care lucrează în alte regiuni, cum ar fi Canada , Statele Unite , Australia și Regatul Unit , cele din India sunt cele mai mici, cu toate acestea, atunci când se compară salariile de la o regiune la alta, există mulți factori care trebuie să fie luate în considerare, cum ar fi costul vieții etc. În Statele Unite , există aproximativ 6 630 de ingineri minieri angajați. Salariul mediu anual pentru un inginer din Statele Unite este de 90.070 USD. [7]

Situația în Italia

În ceea ce privește Italia , de când cursul de licență în inginerie minieră a fost desființat din sistemele universitare de stat în 1989, nu mai există statistici referitoare la acest tip de specializare. Începând cu anul universitar 2017/2018, Politecnico di Torino a reactivat un curs de masterat în inginerie minieră, în prezent singurul pe întreg teritoriul național. [8]

Explorarea mineralelor

Prima etapă a mineritului începe cu procesul de descoperire și explorare a zăcământului mineral. Cu toate acestea, în procesul inițial de explorare a mineralelor, rolul geologilor și al topografilor în studiul de pre-fezabilitate al viitoarei exploatări miniere este preeminent. Explorarea mineralelor și estimarea rezervei prin diferite metode de prospecțiune se fac pentru a determina metoda și tipul activității miniere pe lângă condiția de rentabilitate.

Descoperirea materiilor prime minerale

Inginerii minieri sunt implicați în etapa de descoperire a materiilor prime minerale, lucrând cu geologii pentru a identifica o rezervă. Tipurile de prospecțiune utilizate pentru a descoperi un depozit sunt multe și complexe (gravimetric - electric - electromagnetic - reflexie și refracție seismică etc.) și depind de tipul de materie primă care trebuie găsită. Odată ce rezervorul a fost descoperit, primul pas este de a lua măsuri specifice pentru a determina, de exemplu, conținutul (minerale solide) sau caracteristicile chimico-fizice ale fluidelor (hidrocarburi, fluide endogene etc.), volumul și forma depozitului. Geologii și inginerii minieri forează și testează și efectuează inspecții de suprafață pentru compuși și minerale specifici. De exemplu, un inginer minier și geolog se poate concentra asupra minereurilor metalice , cum ar fi galena de plumb sau calcopirită de cupru etc. Un inginer minier poate de cercetare , de asemenea , un non-metal cum ar fi fosfat, cuarț, cărbune , hidrocarburi , etc.

Descoperirea poate fi făcută din căutări pe hărți minerale, rapoarte geologice academice sau rapoarte geologice locale, de stat și naționale. Alte surse de informații includ analize proprii, nuclee obținute din forarea puțurilor și cuvântul oral din gură. Căutarea mineralelor poate include, de asemenea, fotografii prin satelit și aeriene. Cu excepția cazului în care explorarea mineralelor se face în proprietatea publică, proprietarii de terenuri pot juca un rol semnificativ în procesul de explorare și pot fi descoperitorii originali ai zăcământului mineral. [9]

Determinarea mineralelor

După localizarea unui potențial mineral, inginerul minier determină apoi proprietățile minereului. Acest proces poate necesita analiza chimică a mineralului pentru a determina compoziția probei. Odată ce proprietățile minereului au fost identificate, următorul pas este determinarea cantității de minereu. Aceasta implică determinarea întinderii depozitului, precum și a purității mineralului. [10] Inginerul efectuează carotaj suplimentar pentru a găsi limitele depozitului sau rezervorului și calculează cantitatea de material valoros prezent în depozit.

Studiu de fezabilitate

Odată ce identificarea minereului și cantitatea rezervei au fost stabilite în mod rezonabil, următorul pas este de a determina fezabilitatea recuperării zăcământului de minereu. Un studiu preliminar la scurt timp după descoperirea zăcământului examinează condițiile pieței, cum ar fi cererea și oferta pentru minereu, cantitatea de minereu care trebuie mutată pentru a recupera o anumită cantitate din minereu, precum și o analiză a costului asociat cu aceasta. operare. Acest studiu de prefezabilitate determină probabilitatea ca proiectul minier să fie rentabil; dacă este vorba, atunci se efectuează o analiză mai aprofundată a depozitului. După ce întreaga întindere a corpului mineral este cunoscută și examinată de ingineri, studiul de fezabilitate examinează costul investiției inițiale de capital, metodele de extracție, costul întreprinderii, durata estimată a timpului de recuperare a capitalului investit. , cifra de afaceri brută și marja de profit net, orice posibil preț de revânzare al terenului, durata totală de viață a rezervei, valoarea totală a rezervei, investiția în proiecte viitoare și contractul proprietarului sau proprietarilor terenului. În plus, sunt luate în considerare impactul asupra mediului, reclamațiile, posibilele ramificații legale și toate autorizațiile guvernamentale. [11] [12] Acești pași din analiză determină dacă compania minieră ar trebui să procedeze la extracția mineralelor sau dacă proiectul ar trebui abandonat. Compania minieră poate decide să vândă drepturile asupra rezervei către o terță parte, mai degrabă decât să dezvolte proiectul în sine, sau decizia de a continua exploatarea poate fi amânată la nesfârșit până când condițiile pieței devin favorabile.

Exploatare minieră

Inginerii minieri care lucrează într-o mină sau instalație pentru extracția fluidelor subterane, pot îndeplini diverse funcții: pot avea grijă de procesul minier pentru îmbunătățirea operațiunilor, explorarea în continuare a mineralelor și valorificarea operațiunilor, rezultând în care parte a mina pentru a adăuga echipamente și personal. Inginerul minier poate lucra, de asemenea, în supraveghere și gestionare sau ca vânzător de echipamente și minerale. În plus față de operațiunile de inginerie și minerit în sens strict, inginerul de minerit poate lucra și ca manager de mediu, sănătate și siguranță sau ca inginer de proiectare.

Activitatea minieră necesită diferite metode de extracție în funcție de mineralogie , geologie și localizarea resurselor. Caracteristici precum duritatea mineralului , stratificarea acestuia și accesibilitatea acestuia vor determina metoda de extracție.

În general, mineritul se face fie de la suprafață, fie subteran. Poate avea loc și cu operațiuni atât la suprafață, cât și subterane care au loc în aceeași rezervă. Exploatarea minieră variază în funcție de metoda utilizată pentru îndepărtarea minereului.

Exploatarea la suprafață

Exploatarea la suprafață cuprinde 90% din producția mondială de minerale. De asemenea, numită exploatare în aer liber, exploatarea la suprafață implică îndepărtarea mineralelor din formațiuni care se află pe sau lângă suprafață. Recuperarea minereului se face prin îndepărtarea materialului de pe pământ în starea sa naturală. Exploatarea la suprafață modifică adesea caracteristicile pământului, forma, topografia și compoziția geologică.

Exploatarea la suprafață implică crearea carierelor, care este excavarea mineralelor prin intermediul mașinilor care taie, despică și rupe. Explozivii sunt de obicei folosiți pentru a facilita ruperea. Mineralele dure precum calcarul, nisipul, pietrișul și ardezia sunt, în general, extrase dintr-o serie de terase.

Extracția (sau cultivarea) în aer liber, după excavare, se face pe minerale mai moi, cum ar fi argile și fosfați, care sunt îndepărtați prin utilizarea de lopeți mecanice, buldozere pe șenile și încărcătoare frontale. Chiar și zăcămintele mai moi de cărbune pot fi extrase în acest fel.

Odată cu cultivarea zăcămintelor aluvionare (în engleză placer mining ), mineralele pot fi, de asemenea, îndepărtate de pe fundul lacurilor, râurilor, cursurilor de apă și chiar din ocean prin exploatarea subacvatică prin dragare. În plus, exploatarea in situ se poate face de la suprafață folosind agenți de solvent pe corpul minereului și recuperând minereul prin pompare. Materialul pompat este apoi lăsat la leșiere pentru un tratament ulterior. Cultivarea minieră sau hidraulică este utilizată sub formă de jeturi de apă pentru a spăla fie stratul steril, fie mineralul brut în sine. [13]

În ceea ce privește cultivarea zăcămintelor de hidrocarburi și mai general a fluidelor din subsol, tehnicile de extracție sunt diversificate în funcție de tipul de capcană geologică și de tipul de fluid conținut în aceasta.

Procesul de exploatare

Explozie

Explozivii sunt folosiți pentru a sparge o formațiune de rocă și pentru a ajuta la colectarea minereului într-un proces minier cu explozivi. Cultivarea cu explozivi folosește căldura și presiunea imensă a explozivilor detonați pentru a sparge și fractura o masă de rocă. Tipul de explozivi utilizați în minerit sunt explozivi mari, care pot varia în compoziție și proprietăți de performanță. Inginerul minier este responsabil pentru selectarea și plasarea corectă a acestor explozivi pentru a maximiza eficiența și siguranța. Cultivarea cu explozivi are loc în multe etape ale procesului minier, cum ar fi dezvoltarea infrastructurii sau producerea minereului.

Școli de inginerie minieră din întreaga lume

O listă parțială a universităților din lume cu o diplomă în inginerie minieră și altele asemenea [14]

Notă

  1. ^ Howard L. Hartman, SME Mining Engineering Handbook , Society for Mining, Metalurgie, and Exploration Inc, 1992, p. 3.
  2. ^ Swaziland Natural Trust Commission, "Cultural Resources - Malolotja Archaeology, Lion Cavern", accesat la 27 august 2007, [1] Arhivat 3 martie 2016 la Internet Archive.
  3. ^ Fundația Peace Parks, „Caracteristici majore: importanță culturală”. Republica Africa de Sud: autor. Accesat la 27 august 2007, [2] Arhivat la 7 decembrie 2008 la Internet Archive.
  4. ^ Romanii în Marea Britanie: minerit Depus la 20 iulie 2010 în Internet Archive .
  5. ^ Heiss, AG și Oeggl, K. (2008). Analiza lemnului combustibil utilizat în siturile miniere de cupru din epoca bronzului târziu și epoca timpurie a fierului din zona Schwaz și Brixlegg (Tirol, Austria) . Vegetation History and Archaeobotany 17 (2): 211-221, Springer Berlin / Heidelberg, [3] .
  6. ^ Susan Kihn, salarii geolog și inginer minier în India , la careerminer.infomine.com . Accesat la 3 august 2015 (arhivat din original la 23 iulie 2015) .
  7. ^ Ocuparea forței de muncă și salarii, mai 2011 - 17-2151 Ingineri minieri și geologici, inclusiv inginerii de securitate minieră , în Statisticile ocupării forței de muncă , Biroul de statistici ale muncii , 27 martie 2012. Accesat la 15 iulie 2012 .
  8. ^ Curs Laura Magistrale în Ingineria Petrolului și Minelor, Politecnico di Torino, https://didattica.polito.it/laurea_magistrale/petroleum_and_mining_engineering/it/mining_engineering
  9. ^ William C. Peters, IMM: Manual de inginerie minieră , ediția a II-a, Volumul 1, C1992, "Prospectare și explorare geologică", pp. 221-225, ISBN 0-87335-100-2
  10. ^ Gordon G. Gumble, și colab., SME: Mining Engineering Handbook , ediția a II-a, Volumul 1, C1992, "Sample Preparation and Assaying", pp. 327–332 , ISBN 0-87335-100-2
  11. ^ Donald W. Gentry, SME: Mining Engineering Handbook , ediția a II-a, Volumul 1, C1992, "Mine Evaluation and Investment Analysis", pp. 387–389, ISBN 0-87335-100-2
  12. ^ T. Alan O'Hara și Stanley C. Suboleski, IMM: Manual de inginerie minieră , ediția a II-a, volumul 1, C1992, „Costuri și estimarea costurilor”, pp. 405–408, ISBN 0-87335-100-2
  13. ^ Ernest Bohnet, IMM: Manual de inginerie minieră , ediția a II-a, volumul 2, C1992, "Exploatarea la suprafață: compararea metodelor", pp. 1529–1538 , ISBN 0-87335-100-2
  14. ^ Școli miniere din întreaga lume - EduMine , pe EduMine . Adus la 12 februarie 2016 (arhivat din original la 14 februarie 2016) .

Bibliografie

  • Eric C. Nystrom, Seeing Underground: Maps, Models, and Mining Engineering in America. Reno, NV: University of Reno Press, 2014.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității GND ( DE ) 4170498-8