سازمــان توسعـه و نوســـازی
معادن و صنایع معدنی ایران

استخراج معادن یکی از قدیمی ترین صنایعی است که همواره ولی آهسته در طول تاریخ زندگی بشریت متحول شده است. اما در حال حاضر پیشرفت های چشمگیر بدست آمده در فناوری رایانه و علوم رباتیکی آنچنان درخشان است که نوید پیشرفت فوق العاده ای را در زمینه ایمنی، کارآمدی و صرفه اقتصادی به ویژه برای پروژه های عمده با سرمایه گذاری های بالا را می دهد.
دیگر تحولات یا تغییرات اصولی، برقی شدن تجهیزات است که از میزان آلایندگی ناشی از کاربرد ماشین آلات کاسته و نیز توان بالقوه ای را برای کاهش هزینه ها ایجاد می کند.
یکی از مهمترین پروژه ها در این زمینه برنامه اختصاصی تحت عنوان معدن فردای شرکت ریوتینتو است که در سال 2008 آغاز شده است. این پروژه شامل چندین بخش متعدد است که هدف کلی آن بهبود کارآمدی بهره برداری از معادن بزرگ در بخش های حفاری ، حمل و نقل جاده ای و حمل و نقل ریلی سنگ در مسافت های دوردست است.
علاوه بر این پروژه شامل کنترل از راه دور و نظارت بر بهره برداری از تمام معادن از یک مرکز واحد است که با ابداع فناوری های جدید استخراج معادن زیرزمینی، سیستم های جدید استخراج کانی ها و روش های پیشرفته اکتشافات آن را توسعه داده است.
در سال 2011 ریوتینتو یک یادداشت تفاهم با کوماتسوی ژاپن برای خرید 150 کامیون ( truck) اتوماتیک بدون راننده برای حمل سنگ آهن معادن پیلبارا در استرالیا امضا کرد و نخستین کامیون در سال 2012 بکار گرفته شد. کامیون های اتوماتیک کنونی موسوم به 930 Front Runner می توانند 300 تن سنگ حمل کنند.
کوماتسو می گوید نخستین تولیدکننده در جهان است که سیستم های حمل و نقل اتوماتیک ( AHS) را در صنعت معدن تجاری کرده است. هر کامیون مجهز به سیستم کنترل از راه دور است که موقعیت مکانی آن را با دقت زیاد در جهان نشان می دهد و نیز دارای ابزار تشخیص دقیق موانع و یک سیستم شبکه ای بی سیم است.
این تجهیزات امکان هدایت کامیون را به صورت ایمنی در طول یا مرحله بارگیری ، حمل و نقل و تخلیه امکانپذیر کرده و ارتباطات آن را با بلدوزرها ، لودرها و بیل های مکانیکی هماهنگ و یکپارچه می کند که در حقیقت بخشی از سیستم خودکار کنترل از راه دور است.
مزیت های چنین اتوماسیونی شامل کاهش تعداد رانندگان مورد نیاز در مناطق و معادن دور دست و محیط های کاری سخت که با کمبود نیروی انسانی ماهر مواجه هستند و نیز در معادنی که باید نکات ایمنی بیشتر رعایت شود مورد استفاده قرار می گیرند.
علاوه بر این کوماتسو معتقد است که این نوع کامیون های رباتیکی لاستیک کمتری مصرف کرده و از میزان مصرف سوخت می کاهد.
بهره وری این کامیون های بدون راننده 10 تا 15 درصد بالاتر است چون کامیون ها هیچ گاه توقف نکرده و 13 درصد از میزان هزینه های حمل و نقل بار را می کاهد. این شرکت در حال حاضر از 57 دستگاه از این کامیون ها در معدن پیلبارا بهره برداری می کند.
دیگر سازندگان تجهیزات معدنی هم وسائط نقلیه باربری اتوماتیک را برای معادن ساخته و از آن بهره برداری می کنند.
شرکت ریوتینتو هم متعاقبا ماشین آلات اتوماتیک حفاری سنگ را پس از طی مراحل ازمایشی فناوری آن از سال 2010 به بعد بکار گرفته است.
نرم افزار جدید RTV است که برای نخستین بار تصاویر بسیار دقیق سه بعدی از فعالیت معدنی را تهیه می کند که دقیقا اندازه، موقعیت مکانی و کیفیت سنگ آهن را در زمان واقعی آن نشان می دهد.
RTV کمک می کند تا از طریق شناسایی حدود و ثغور دقیق تر سنگ بیشتری اکتشاف شده، حفاری انفجاری دقیق تری صورت گرفته، میزان مواد منفجره را کاهش داده و طبقه بندی باطله ها بهتر انجام شود.
معدن سنگ آهن وست انجلس ریوتینتو در پیلبارا به یکی از نخستین اتوماسیون های کامل سایت حفاری با شش دستگاه حفاری خودکار نصب و مجهز شده است. این تجهیزات میزان تولید را از سال گذشته که بکار گرفته شده است تا 2 درصد افزایش داده و این فناوری در حال حاضر در معادن زغالسنگ هانترولی شرکت در استرالیا در حال ارزیابی و تست است.

اتوماسیون سیستم حمل و نقل ریلی
سیستم های اتوماسیون حفاری و حمل و نقل ریلی در حال حاضر در فواصل دوردست نیز بکار گرفته شده است و حمل و نقل با قطار از معدن به بندر صورت می پذیرد.
ریوتینتو هم اکنون در توسعه سیستم Auto Haul ( طولانی ترین سیستم ریلی کاملا اتوماتیک در جهان) 518 میلیون دلار سرمایه گذاری کرده است. در حال حاضر قطارهای طویل 24 ساعته کار می کنند که با بکارگیری بهره برداری یا عملیات معدنی خودکار به ظرفیت ها افزوده و امکان فعالیت و کار مستمر بدون تغییر خدمه یا توقف را میسر می سازد.
این تجهیزات امکان تولید سنگ آهن بیشتر را طی پیشروی معدن بدون نیاز به افزودن قطار اضافی میسر می سازد.
با پایان کار طراحی و نصب تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری هم اکنون مراحل تست یکپارچه سیستم آغاز شده است. پس از انجام مراحل تست کار راه اندازی نهایی سیستم یکپارچه Auto Haul صورت خواهد پذیرفت.
هنر اصلی کارآمدی معدنکاری اتوماسیون یا خودکار، مدیریت و کنترل یکپارچه از این تجهیزات است که که بهره برداری از معادن سنگ آهن ریوتینتو ( معادن پیلبارا) از طریق یک مرکز بهره برداری یا کنترل در شهر "پرت" استرالیای غربی صورت می پذیرد که در سال 2010 راه اندازی شده است. این مرکز که دارای بیش از 400 نفر خدمه است، نظارت همزمان استخراج معدن، سیستم های ریلی و بندری در پیلبارا را به عهده دارد که در فاصله 1300 کیلومتری شمالی آن قرار گرفته است. این منطقه دارای 15 معدن ، 13 معدن روباز ، چهار ترمینال بندری و 1600 کیلومتر شبکه ریلی است.
تجهیزات "پرت" نشان می دهد که کنترل از راه دور معدن تا چه حد مهم هستند و ارتباطات مدرن مشخص می کند که معدنکاری و آنالیز اطلاعات به موقع لزوما نباید در یک کشور اتفاق بیافتد.
ماه مارس گذشته ریوتینتو فاز دیگری از پروژه "معادن فردا" را آغاز کرد. این پروژه تحت عنوان " مرکز تعالی فرایند " در شهر بریزین استرالیا واقع است.
در این پروژه فرایند بهنگام اطلاعات از هفت معدن در سرتاسر جهان صورت می پذیرد. در این مرکز اطلاعات فنی مانیتور و آنالیز شده و فرایند بهبود یافته، بهره برداری بهینه شده به سرعت بکار گرفته می شود.
این مرکز به مرکز فرایند معدن مس Oyu tolgoi در مغولستان ، معادن مس Kennecotl در امریکا و پنج معدن زغالسنگ دیگر در استرالیا مرتبط است.

بهره برداری از معدن وآله به صورت Truck Less
به عنوان یک جایگزین روش سنتی استخراج معدن که ابتدا حفاری و سپس حمل می شود، شرکت های معدنی در حال مطالعه پیگیرانه امکان خرد کردن سنگ معدنی در داخل معدن و حمل هستند که امید می رود هزینه های بهره برداری و آلودگی زیست محیطی را کاهش دهد.
یکی از بزرگترین و جدیدترین پروژه ها در این زمینه در معدن کاراجاس برزیل توسط شرکت وآله اجرا می شود.
پروژه سنگ آهن SIID در یک معدن جدید روباز از روش IPCC استفاده می کند که ظرفیت سنگ آهن آن را تا حدود 90 میلیون تن در صورت بهره برداری کامل تا 2018 افزایش خواهد داد و انتظار می رود که در نیمه دوم سال 2016 بهره برداری از آن آغاز شود.
سنگ استخراج شده توسط بیل های مکانیکی جمع آوری و سپس توسط سنگ شکن های سیار خرد شده و پس از آن بر روی نوار نقاله ریخته می شود که آن را به واحد فرایند انتقال می دهد. حدود 37 کیلومتر طول نوار نقاله در اطراف محوطه معدن است و واحدهای بهره برداری اکثر معادن با موتورهای برقی کار می کنند.
شرکت ABB برای فاز اول قرارداد 140 میلیون دلار دریافت کرده تا تجهیزات اتوماسیون و برقی را برای ساخت واحد جداسازی سنگ عرضه کند.
پس از آن 103 میلیون دلار قرارداد برای سیستم های الکتریکی (شامل 230 کیلوولت در پست برق تغذیه داخلی) برای برق رسانی به نوار نقاله ها ، بیل های مکانیکی ، دستگاه بار کن، تجهیزات انباشت و برداشت دریافت کرد.
استفاده از نوار نقاله ها جایگزین 100 کامیون مخصوص معدنی خواهد شد که مصرف سوخت دیزلی کامیون ها را کاهش داده بخصوص از میزان آلایندگی و مصرف تایرها، روغن موتور و فیلترها می کاهد. این نخستین باری است که چنین سیستمی در یک معدن بزرگ سنگ آهن استفاده خواهد شد.
علاوه بر این ابداعات دیگری نیز وجود دارد. در پروژه SIID نخستین واحد فرایند سنگ آهن کاملا بر اساس مدول های داخلی سنگ شکن ها، غربال ها و سایر تجهیزات در اطراف چارچوب های فولادی مونتاژ خواهد شد که تعداد آن در مجموع به 109 عدد می رسد.
این فناوری در بخش نفت و گاز معمول است، اما در بخش معدن متداول نیست. این مدول ها قبل از حمل به معدن ساخته شده و خارج از معدن تست می شوند.
تحولات دیگر استفاده از آب معدنی محتوای سنگ آهن برای مصرف در بخش غربال ها، به جای استفاده از آب بیرونی است. این روش که در حال حاضر در مقیاس کوچکتری در بخشی از مجتمع کاراجاس وآله استفاده می شود ، می تواند تا 93 درصد در مقایسه با روش های سنتی غربالگری از میزان مصرف آب بکاهد و دیگر نیازی به استخراج باطله نخواهد بود. علاوه بر این می تواند میزان سنگ غربال شده را به حداکثر برساند چون ریزترین ذرات سنگ به جای شسته شدن و بیرون رفتن حفظ می شود. به طور کل مصرف آب در پروژه SIID فناوری Trukless سالانه حدود 18 هزار مگاوات ساعت مصرف برق را کاهش خواهد داد و نیز از میزان مصرف سوخت دیزل تا 77 درصد کاهش می
دهد . فقط گریدرهای چرخ زنجیره ای ، گریدرهای جاده ای و بعضی از تجهیزات کمکی دارای موتورهای دیزلی هستند؛ کاهش مصرف انرژی معادل کاهش نشت یا تولید گازهای گلخانه ای معادل 118 هزار تن اکسید کربن در سال است.

کامیون های برقی معدنی
پیشرفت های حاصله در فناوری های معدنی لزوما نباید در مقیاس بزرگ مانند ریوتینتو و وآله که توصیف شده باشد، اصلاحات کمتر در کارخانه نیز می تواند منتج به مزیت های خوبی مانند کاهش مصرف سوخت و کاهش قابل توجه آلایندگی هوا شود.
برقی کردن دامپ تراک ها و کامیون های حمل و نقل معدنی یکی از روش های رسیدن به این اهداف است و بکارگیری کامیون های معدنی برقی از دهه 1980 توسعه یافت که می تواند از کابل های برق بالاسری و برق دیزلی سنتی استفاده کند.
این تجهیزات به طور عمده در جنوب افریقا استفاده می شود مانند معدن مس FQM کانسانشی در زامبیا که 24 دستگاه از این نوع ماشین آلات به شرکت ماشین آلات ساختمانی هیتاچی سفارش داده است.
کامیون های برقی معدنی می تواند از یک پانتوگراف که در بالای وسیله نقلیه نصب شده استفاده کند که برق را از کابل های بالاسری در مکان هایی که جاده سربالایی است دریافت می کند که در این حالت موتور دیزل خاموش است. این کامیون ها دارای عملکرد بهتری در زمان بالارفتن از تپه هستند که مصرف سوخت را کاهش داده ، هزینه های تعمیر و نگهداری موتور را کم کرده و از میزان آلایندگی های هوا کم می کند.
همین مزیت را بیل های مکانیکی برقی و هیدرولیکی دارند که 100 درصد برق آن توسط انرژی الکتریکی از طریق کابل تامین می شود. علاوه بر این، این تجهیزات دارای صدا و لرزش اندکی بوده و هیچ گونه نیازی به روغن موتور و فیلتر ندارد و تاکنون در سال های اخیر بیشترین فروش بیل های مکانیکی هیدرولیکی به کشورهای آسیایی، افریقایی و کشورهای CIS بوده است، اما انتظار می رود که تقاضا در سایر مناطقی مانند امریکا به دلیل مقررات سخت زیست محیطی افزایش پیدا کند.
بر اساس اطلاعات سایت معدنی، استفاده از برق الکتریکی در مقایسه با برق دیزلی بسیار مقرون به صرفه بوده و بیش از 60 هزار ساعت عمر دیزل یا معادل 25 میلیون یورو هزینه کاهش پیدا می کند. حدود 10 درصد بیل های مکانیکی فروخته شده الکتریکی هستند و دلیل اصلی آن قابلیت در دسترس بودن و قابلیت انعطاف پذیر بودن انرژی دیزلی در سایت های دور افتاده معدنی است.
یک شرکت کانادایی برای کارآمدی و بهبود عملکرد موتورهای دیزلی ، سیستم پیشرفته کنترل جامع ( AUC ) را ابداع کرده که مصرف سوخت موتورهای دیزلی و آلایندگی آن را کاهش می دهد.
AUC در ناوگان حمل و نقل معدنی ، بیل های مکانیکی معدنی ، بلدوزرها و دیگر تجهیزات برقی قوی کاربرد دارد. بتازگی شرکت کاترپیلار آن را در کامیون های حمل و نقل معادن زغالسنگ استرالیا نصب کرده است.