منذ تسعينيات القرن الماضي، بدأت دول أجنبية بدراسة تكنولوجيا المعالجة الذكية وحققت بعض الإنجازات النظرية، مثل شركة GunsonSortex في المملكة المتحدة وشركة Outo-kumpu في فنلندا، وشركة RTZOreSorters، وغيرها، حيث طورت وأنتجت أكثر من عشرة أنواع من أجهزة الفرز الكهروضوئية الصناعية، وأجهزة الفرز الإشعاعية، وغيرها، وقد تم تطبيقها بنجاح في مجال فرز المعادن غير الحديدية والمعادن الثمينة، ولكن نظرًا لارتفاع سعرها وانخفاض دقة الفرز، فإن قدرتها على المعالجة محدودة، مما يحد من انتشارها وتطبيقها.
بالمقارنة مع الدول الأجنبية، بدأ البحث في مجال التكنولوجيا ذات الصلة في بلدي متأخرًا نسبيًا، ومجال البحث فيه ضيق نسبيًا. في حوالي عام 2000، ظهرت بعض آلات الفرز في السوق المحلية، وخاصة الفرز اللوني، والفرز بالأشعة تحت الحمراء، والفرز الكهربائي، وما إلى ذلك، وتُستخدم بشكل أساسي لفرز الحبوب، والأغذية، والشاي، والأدوية، والمواد الكيميائية الخام، والورق، والزجاج، وفرز النفايات، وغيرها من الصناعات. ولكن بالنسبة للمعادن الثمينة والنادرة مثل الذهب، والعناصر الأرضية النادرة، والنحاس، والتنغستن، والفحم، وخام الحديد المغناطيسي الضعيف، وما إلى ذلك، لا يمكن فرزها مسبقًا والتخلص منها بشكل فعال، وخاصة في معدات الفرز الذكي الجاف التي لا تزال تفتقر إلى الخبرة.
لا تمتلك المناجم المحلية حاليًا معدات متخصصة فعالة للمعالجة الأولية للخامات المغناطيسية الضعيفة المقاومة للحرارة، وخامات المعادن غير الحديدية، وغيرها، وتعتمد بشكل أساسي على طرق الفرز اليدوي والفصل المغناطيسي التقليدية. يتراوح حجم جزيئات الفرز عادةً بين 20 و150 ملم، مما يتطلب جهدًا كبيرًا وتكلفة عالية. بالنسبة للمعادن ذات الاختلافات الطفيفة في اللون واللمعان والشكل والكثافة بين الخام والصخور النفايات، تكون كفاءة الفرز منخفضة، والخطأ كبيرًا، وقد يتعذر التمييز بين بعضها. بالنسبة للمغنيتيت، يمكن استخدام الفصل المغناطيسي لفصل المخلفات، ولكن بالنسبة للخامات ذات الخصائص المغناطيسية الضعيفة، وخامات المعادن غير الحديدية، وغيرها، يكون خطأ الفصل كبيرًا، وكفاءة الفصل منخفضة، مما يؤدي إلى هدر كبير للموارد.
تُعد آلة الفرز الذكية المزودة بمستشعر مناسبة للمعالجة المسبقة للخام مع معدل تخفيف عالٍ للخام الخام وتأثير فصل جيد بين الصخور المحيطة والخام المفيد بعد التكسير.
01
إن خفض الحد الأدنى لدرجة الخام في المناجم يعادل توسيع الاحتياطيات الصناعية من الخام؛
02
خفض تكلفة عمليات الطحن والتحسين اللاحقة؛
03
يمكن تحسين قدرة معالجة النظام بشرط أن تظل معدات الطحن الأصلية دون تغيير؛
04
إن تحسين الدرجة المختارة يساهم في استقرار وتحسين جودة المركزات وتقليل تكاليف الصهر؛
05
تقليل مخزون المخلفات ذات الحبيبات الدقيقة، وتقليل تكاليف إنتاج وصيانة أحواض المخلفات، وتحسين عامل الأمان حول منطقة الخزان.
لنأخذ مناجم الذهب كمثال: تبلغ موارد الذهب المؤكدة في بلادي حاليًا ما بين 15,000 و20,000 طن، ما يجعلها تحتل المرتبة السابعة عالميًا، بإنتاج سنوي يزيد عن 360 طنًا، حيث تمثل احتياطيات الذهب الصخري حوالي 60%، وبمتوسط تركيز للخام يبلغ حوالي 5%. أي ما يعادل 3 مليارات طن من احتياطيات خام الذهب الصخري. وقد أصبحت بلادي أكبر منتج للذهب في العالم. مع ذلك، لا تزال عملية استخلاص الذهب في بلادي تعتمد على طريقة التعويم التقليدية ثم تركيز السيانيد. ولا توجد وسائل فعالة للتخلص من المخلفات قبل التكسير والطحن الأوليين. يُعدّ عبء العمل في عمليات التكسير والطحن والتعويم كبيرًا، وتبقى تكلفة الاستخلاص مرتفعة. تتجاوز نسبة الفاقد في التعدين 5%، بينما تبلغ نسبة استخلاص الذهب من عمليات الاستخلاص والصهر حوالي 90%، ما يجعل تكلفة الاستخلاص مرتفعة، ونسبة استخلاص الموارد منخفضة، فضلًا عن ضعف حماية البيئة.
بعد الفرز المسبق بواسطة أجهزة الاستشعار الذكية، يمكن أن تشكل الصخور النفايات المختارة 50-80% من الخام الخام المختار، مما يؤدي إلى إثراء درجة الذهب المختارة بمقدار 3-5 مرات، وتقليل عدد العمال في مصنع المعالجة بنسبة 15-20%، وزيادة بنسبة 25-30% في الصخور النفايات المهملة، وزيادة بنسبة 10-15% في إنتاج المعادن.
يمكن توفير تكلفة التكسير والطحن بأكثر من 50%، ويمكن تقليل حجم التعويم الكيميائي اللاحق بأكثر من 50%، وتتحسن كفاءة الإنتاج بشكل كبير، وتتحسن قيمة إعادة استخدام الصخور النفايات، ويقل الضرر البيئي، وتتحسن الفائدة الاقتصادية بشكل كبير.
يتراوح حجم الجسيمات في نظام الفرز الذكي باستخدام المستشعرات بين 1 مم و300 مم تقريبًا، ويستطيع المستشعر تحديد ما يصل إلى 40,000 قطعة من الخام في الثانية. يستغرق الأمر بضعة أجزاء من الثانية فقط لكل قطعة خام، بدءًا من لحظة اكتشافها بواسطة المستشعر وحتى وصول تعليمات الفرز إلى المشغل. كما يستغرق تنفيذ عملية واحدة في وحدة الحقن بضعة أجزاء من الثانية أيضًا. تصل الطاقة الإنتاجية القصوى للآلة الواحدة إلى 400 طن/ساعة، بينما تصل الطاقة الإنتاجية الإجمالية للمعدات إلى 3 ملايين طن سنويًا، وهو ما يعادل حجم منجم متوسط أو كبير.
تتميز معدات الفرز الذكية المزودة بمستشعرات بقدرتها على تغيير البرامج وضبط عتبات الفرز مسبقًا بسهولة عبر الإنترنت، والاستجابة الفورية لتقلبات جودة وكمية الخام، وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام معدات الفرز التقليدية. بمجرد وصول الخام إلى درجة معينة من التفكك في مرحلة التكسير، حتى لو اقتصر الأمر على درجة تفكك الصخور المحيطة أو الشوائب، أو عند إنتاج المركز النهائي مباشرةً، تُستخدم هذه المعدات في الغالب لخامات المعادن المختلفة (خام الحديد غير المغناطيسي أو ضعيف المغناطيسية، والنحاس، والرصاص، والزنك، والنيكل، والتنغستن، والموليبدينوم، والقصدير، والمعادن الأرضية النادرة، والذهب، وغيرها)، والفحم، والمعادن غير الفلزية مثل التلك، والفلوريت، وكربونات الكالسيوم، والدولوميت، والكالسيت، والأباتيت، وغيرها. يتم تقليل كمية المركز الخشن الداخل إلى العملية اللاحقة بشكل كبير، مع تحسين جودته، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة الطحن والمعالجة اللاحقة. تتفوق معالجة الخام باستخدام المستشعرات الذكية على المعالجة اليدوية التقليدية. تُعدّ عمليات الفرز والفصل المغناطيسي والفصل الكهروضوئي من بين العمليات التي تتميز بدقة التحديد وسرعة الاستجابة وكفاءة الفرز وقدرة المعالجة. ويُمثل الفرز الذكي بالاستشعار تجسيدًا شاملًا لتكنولوجيا الاستشعار الحديثة والتكنولوجيا الرقمية، وقد أصبح الاتجاه الرئيسي لتطوير الفرز الأولي للمعادن.
تتكون الموارد المعدنية الصينية بشكل رئيسي من خامات قليلة النقاوة، وتتمتع بسعة تخزينية كبيرة. لذا، فإن كيفية التخلص من النفايات مسبقًا، وتحسين كفاءة عمليات الطحن والمعالجة اللاحقة، وخفض تكلفة المعالجة، والاستجابة الفعّالة لمتطلبات الدولة العامة المتمثلة في "بناء مناجم ذكية ومناجم صديقة للبيئة"، باتت اتجاهًا حتميًا في تطور صناعة التعدين الصينية. وعليه، فإن تطوير معدات فرز ذكية مناسبة للمعادن المحلية بات وشيكًا، وستكون آفاق السوق واسعة للغاية.
تاريخ النشر: 25 فبراير 2022