Ugrás a tartalomhoz

Ipari technológiák

Dr. Német Béla (2013)

Pécsi Tudományegyetem

1. fejezet - Nyersanyagok bányászata, környezeti hatásaik.

1. fejezet - Nyersanyagok bányászata, környezeti hatásaik.

Az ásványi nyersanyagokbányászata a Föld kérgéből a hasznosítható ásványi anyagok kutatásával, feltárásával, kitermelésével, minőségjavításával (előkészítésével, osztályozásával), szállításával, esetenként késztermék gyártásával és kereskedelmével foglalkozó tevékenységek összessége.

A bányászat az a tevékenység, amivel a Föld kérgéből a következő hasznosítható anyagokat hozzuk a felszínre:

- ásványi nyersanyagok,

- energiahordozók.

A bányászat a következő tevékenységek összességét jelenti:

- kutatás (kutató fúrások),

- feltárás,

- kitermelés,

- minőségjavítás (előkészítés, osztályozás),

- szállítás,

- bizonyos késztermékek (pl. brikett) gyártása, és adott esetben ezek kereskedelme.

A hasznosítható ásványi nyersanyag lehet:

- szilárd (Szilárdásvány-bányászat),

- folyékony (fluidum-bányászat),

- gáznemű (gáz-bányászat),

- forró víz (geotermikus energiahordozó bányászata).

A föld felszínéhez való viszonya alapján a következő módjai vannak a bányászatnak:

- külszíni fejtés,

- mélyművelés,

- fúrólyukakkal történő kitermelés,

- víz alatti bányászat.

Az utóbbi időben halmazállapot-változtatásos technológiákkal (kioldás, megolvasztás, elgázosítás) a szilárd ásványok folyadékokként, illetve gázokként termelhetők ki. A bányászat gazdasági kockázatát jelenti az a tényező, hogy a föld alatt elhelyezkedő ásványi nyersanyag mennyisége és minősége a kutatás fázis során csak részben ismerhető meg.

Ez a fejezet csak az ásványi nyersanyagok bányászatát fogja tárgyalni.

Az ásványi nyersanyagok bányászatának a föld felszínéhez való viszonya

(http://hu.wikipedia.org/wiki/Bányászat; http://hu.wikipedia.org/wiki/Külfejtés )

Külszíni fejtés

A külszíni fejtés (külfejtés) lényege, hogy a hasznosítható ásványi nyersanyag felett lévő, úgynevezett fedő kőzeteket a kitermelendő anyag kinyeréséhez teljesen eltávolítják. Ezt a módszert alkalmazzák kizárólagosan a tőzeg és lignit, az építő- és díszítőkövek, valamint az építőanyagok bányászata során, továbbá előfordul a barnaszén és a nemfémes ásványok bányászatában is. Ma már akár napi 10 000 tonna anyag kitermeléséről van szó. Legtöbbször a külszíni fejtések lyukak a felszínről lefelé, amelyek közepének mélysége 200-800 méter, átmérője pedig 1-2 kilométer is lehet. A felszínről csavarvonal mentén kiépített utak vezetnek a fejtésekhez, robbantásokhoz. A szállító járművek teherbíró képessége meghaladja a 100-tonnát. (lásd a marótárcsás kitermelő rendszereket bemutató ábrákat)

Külfejtéssel főleg a kis mélységben és viszonylag vastag telepekben található ásványkincseket művelik. A gazdaságosság egyik alapvető mutatója a letakarítási arány (a letakarított fedőréteg térfogatának és a kitermelt ásványi nyersanyag tömegének hányadosa, m³/t). Ha a haszonanyag települési mélységének növekedésével a letakarítási arány romlik, és a külfejtéseket mélyművelésű bányák váltják fel. Vannak már több száz méter mély külszíni fejtések is.

A külszínifejtésnek két alaptípusa a frontkotrás és blokkfejtés.

- Frontkotrású az olyan külfejtés, amelyben a művelés és a fejtés iránya azonos.

- Blokkfejtéses (homlokkotrású) az olyan külfejtés, amelyben a fejtés iránya merőleges a művelésére.

A külszíni fejtés során a következő lépesek követik egymást

1. Először a fedőrétegeket takarítják le.

A homokos, apró szemcsés talajt serleges kotróval, a lerobbantott kemény kőzeteket kanalas kotróval távolítják el. Ha a kőzetet fejteni kell, ahhoz marótárcsás kotrót használnak. A bányaudvart többnyire teraszosan képzik ki, hogy elejét vegyék a fedő csuszamlásának, omlásának.

Az egyes teraszok (pászták, homlokok) magassága (a leggyakrabban 8–15 m) függ:

a kőzet állékonyságától, szilárdságától,

az alkalmazott gépek műszaki paramétereitől,

a gazdaságossági megfontolásoktól.

2. A haszonanyagot ezután kitermelik, és elszállítják a nyitott munkatérből.

Laza, illetve puha kőzetek fejtéséhez marótárcsás gépeket használnak, az keményebbeket robbantással lazítják fel.

A kitermelt anyagot szállítószalagon vagy szállító járművekkel sokszor közvetlenül az osztályozó, dúsító, illetve feldolgozó üzemekbe szállítják.

3. A betörő vizet csatornákon vezetik el, az összegyűlő vizet kiszivattyúzzák a mély részekből.

4. A kitermelés befejezése után helyreállítják a külszínt (tájrendezés, rekultiváció). A meddőt szállítószalaggal vagy szállító járművekkel viszik a hányókra vagy a már letermelt területre.

A külfejtés számára előnyös, ha a fedő üledék laza, földmunkagépekkel letermelhető – ez az úgynevezett nagygépes technológia, aminek lényege, hogy a jövesztést és a rakodást egyetlen lépésben, önjáró marótárcsás vagy vedersoros kotrógépekkel végzik. A kitermelt anyagot többnyire nagy teljesítményű, gumihevederes szállítószalagon vagy vasúton szállítják el.

A keményebb vulkáni, illetve átalakult kőzeteket először robbantással fel kell lazítani, ami rontja a külszíni fejtés gazdaságosságát. Ilyen kőzetekben külfejtéseket többnyire csak olyankor nyitnak, ha a telep geometriája ehhez különösen kedvező — tipikusan ilyenek a gyémántlelőhelyek. Az ilyen külfejtésekben az úgynevezett kisgépes technológiát alkalmazzák:

- fúrás,

- robbantás,

- rakodás kanalas gépekkel,

- szállítás speciális gépjárművekkel; gyakran mobil törő-, illetve osztályozó gépekhez.

Mélyművelés

A mélyművelés során a hasznosítandó ásványi nyersanyag felett elhelyezkedő talaj, kőzet rétegek csak részben kerülnek megbontásra. A kitermelendő anyaghoz különböző, a mélyben kiépített „utakon”, létesítményen keresztül (táró, altáró, lejtakna, akna) jutnak le az emberek, gépek és szállító eszközök. Az ember személyes jelenléte miatt, a termelés kiszolgálásához további szellőztető aknákat és létesítményeket (aknatornyok, gépházak, műhelyek, raktárak, fürdők, irodák és utak) is kialakítanak.

A kitermelt ásványi nyersanyagok helyét fellazított meddővel vagy idegen anyaggal töltik ki, más esetekben üregként biztosítják – vagy anélkül hagyják hátra. Gyakran alkalmazzák a szén, érc és a nemfémes ásványok, ritkábban a víz és különleges díszítőkövek bányászatánál is.

1.1. ábra - Mélyművelés sémája (függőleges, és lejtaknák)

Mélyművelés sémája (függőleges, és lejtaknák)

A mélyműveléssel, de különösen a külszíni kitermeléssel, nagyon gyakran visszafordíthatatlan beavatkozás történik a természeti környezetbe.

Fúrólyukakkal történő kitermelés

Fúrólyukakkal történő kitermelés történik a kőolaj, földgáz, víz felszínre hozása során. Termelési célra mélyfúrási lyukakon keresztül történik a hasznosítható anyagok kinyerése. Fúrt lyukakon keresztül történik még számos más, légnemű anyag (szén-dioxid, nitrogén) kitermelése is.

Létezik a rézérc kinyerésre kilúgozásos technika, amely esetben folyékony halmazállapotú közeg felszivattyúzására kerül sor. Újabban a szén földalatti elgázosítására is van példa a szilárd szén felhozatala helyett. A kősó vízzel történő kioldásával kapnak „sós vizet”. Az ivóvíz, az ásványvíz és a termálvíz felhozatalára szinte kizárólagosan ezt a módszert alkalmazzák.

A fúrólyukakat a külszíni és mélyműveléses bányászattal kombinálva is alkalmazzák. A fúrólyukakat függőlegesen vagy előre elhatározott módon a függőlegestől elhajló szögben, akár vízszintes irányban is elferdítve képezhetik ki. Alkalmazzák a lyukakat a környezet előzetes vízmentesítésére (vízszint-süllyesztés), gázmentesítésére (metánlecsapolás), vízkizárásra és egyes kiegészítő tevékenységeknél is.

Külszíni fejtés gépei

Marótárcsás gépek „puha” kőzetek fejtéséhez.

1.2. ábra - Marótárcsás kitermelő rendszer (típus: Bagger-garzweiler)

Marótárcsás kitermelő rendszer (típus: Bagger-garzweiler)

http://flickrhivemind.net/Tags/bucketwheelexcavator/Interesting

1.3. ábra - Marótárcsás fejtő fej küszíni vasérc bányában.

Marótárcsás fejtő fej küszíni vasérc bányában.

1.4. ábra - Külszíni fejtés egyik gépe Bükkábrányban.

Külszíni fejtés egyik gépe Bükkábrányban.

http://www.mert.hu/hu/banyaszat

1.5. ábra - A külszíni fejtés legnagyobb önjáró gépe Bükkábrányban

A külszíni fejtés legnagyobb önjáró gépe Bükkábrányban

http://autovezetes.network.hu/blog/kozlekedes_klub_hirei/foldunk-legnagyobb-kompakt-banyaszati-kotrogepe-bukkabranyban

Szállító járművek külszíni fejtéseken

http://www.mommo.hu/media/Orias_Domperek_3

1.6. ábra - Bánya dömper (típus: Liebherr t282b)

Bánya dömper (típus: Liebherr t282b)

Liebherr t282b mining truck adatai: (http://en.wikipedia.org/wiki/Liebherr_T_282B)

Hengerek száma 20. Motor össztérfogat: 90 liter. Teljesítmény: 3650 LE = 2720 kW;

Vezető ülés 6.55 m magas. A jármű adatai: 7.4 m magas, 14.5 m hosszú, 8,7 m széles

Szállítható anyagmennyiség: 363 tonna vagy 220 köbméter anyag

Terhelt össztömeg: 592 tonna; Gyártó: New Haven, Virginia, USA