In che misura una migliore misurazione della frammentazione può contribuire al miglioramento delle prestazioni delle attività minerarie e di estrazione?
Per decenni, ricercatori e operatori industriali hanno utilizzato WipFrag per valutare i risultati delle esplosioni, studiare le problematiche relative alla movimentazione dei materiali e comprendere come la granulometria influenzi le operazioni a valle.
Nel 1999, Tom Palangio e il Dr. Norbert Maerz di WipWare hanno presentato Casi di studio che utilizzano il sistema di analisi delle immagini WipFrag al sesto Simposio Internazionale sulla Frammentazione delle Rocce mediante Esplosioni (FRAGBLAST 6) a Johannesburg, in Sudafrica.
Il loro articolo riassumeva sette applicazioni della misurazione della frammentazione basata su immagini, attingendo a studi sul campo condotti negli anni '90. Gli esempi rimangono validi ancora oggi perché dimostrano come le misurazioni quantitative abbiano aiutato gli operatori a valutare problemi che in precedenza erano difficili da analizzare in modo sistematico.
La seguente analisi mette in evidenza i risultati della ricerca e le lezioni pratiche che se ne possono trarre.
1. Miniera di Selbaie: comprendere il costo della frammentazione
Joutel, Quebec, Canada
Verso la metà degli anni '90, la miniera di Selbaie ha utilizzato WipFrag per valutare le prestazioni degli esplosivi e studiare come la frammentazione causata dalle esplosioni influisse su altri costi di estrazione.
La ricerca ha esaminato le relazioni tra la dimensione delle particelle e diverse variabili operative, tra cui:
- Consumo energetico durante la frantumazione.
- Velocità di carico e capacità di carico degli autocarri.
- Requisiti secondari per le operazioni di brillamento.
- Costi di manutenzione e movimentazione dei materiali.
Quantificando la frammentazione, l'operazione potrebbe iniziare a valutare le implicazioni in termini di costi dei diversi risultati delle esplosioni, anziché basarsi esclusivamente su valutazioni visive.
Risultato principale: Le misurazioni della frammentazione possono aiutare a stabilire correlazioni tra le prestazioni delle esplosioni e i costi durante l'intero processo minerario.
2. Miniera Coleman di INCO: miglioramento della frammentazione e ampliamento dei modelli di brillamento.
Sudbury, Ontario, Canada
Uno studio condotto nel 1994 presso la miniera Coleman della INCO ha dimostrato che schemi di brillamento più ravvicinati non producono necessariamente una frammentazione migliore.
Il modello di brillamento originale misurava 5 × 10 piedi (circa 1,5 × 3,0 m), producendo una dimensione caratteristica dei frammenti (Xc) di 617 mm e una notevole sovradimensionamento che ha richiesto un brillamento secondario.
Dopo aver esaminato i risultati del WipFrag, l'operazione ha progressivamente ampliato il raggio d'azione dell'esplosione.
Con dimensioni di 6 × 10 piedi, la dimensione caratteristica si è ridotta a 509 mm. Un'ulteriore espansione a 7 × 10 piedi l'ha ridotta a 318 mm, eliminando in gran parte la sovradimensionamento.
I ricercatori hanno segnalato un'espansione del modello di brillamento pari a 40% e un risparmio sui costi fino a 80% nell'applicazione di brillamento studiata.
Questi risultati hanno illustrato come un confinamento eccessivo e condizioni di progettazione dell'esplosione possano produrre una distribuzione inaspettatamente ampia, comprendente sia particelle di dimensioni superiori alla norma che particelle fini.
Risultato principale: I risultati delle misurazioni di frammentazione possono mettere in discussione le ipotesi sulla progettazione delle esplosioni e contribuire a individuare opportunità per migliorare le prestazioni riducendo al contempo i costi.
3. Highland Valley Copper: collegamento tra frammentazione e prestazioni dell'impianto di lavorazione.
Logan Lake, Columbia Britannica, Canada
Highland Valley Copper ha studiato come le proprietà del minerale estratto influenzassero le prestazioni di macinazione.
La ricerca ha preso in considerazione sia la durezza del minerale che la granulometria, tracciando il materiale attraverso la rete di frantumazione, trasporto e stoccaggio della miniera fino ai circuiti di macinazione.
Le misurazioni WipFrag basate su telecamere hanno contribuito a caratterizzare la distribuzione granulometrica del materiale, mentre i sistemi di gestione e modellazione della miniera hanno supportato il monitoraggio delle proprietà del minerale.
I ricercatori hanno individuato differenze nella distribuzione granulometrica delle particelle che alimentano le linee di macinazione, inclusa la variabilità associata alla segregazione del materiale in cumulo.
Queste osservazioni hanno aiutato gli operatori a valutare le regolazioni degli alimentatori del cumulo e a comprendere meglio la relazione tra le caratteristiche del materiale in ingresso al mulino e la produttività.
Risultato principale: Collegare le misurazioni della frammentazione con i dati di tracciamento e lavorazione del materiale può aiutare a spiegare le variazioni nelle prestazioni di macinazione e a garantire un'alimentazione del mulino più uniforme.
4. Cava di materiali di riferimento — Valutazione della temporizzazione del detonatore
Ogdensburg, New York, Stati Uniti
Bartley e Trousselle hanno studiato gli effetti della precisione della temporizzazione del detonatore durante le prove di brillamento condotte presso la cava Benchmark Materials nel 1997.
Lo studio ha confrontato le prestazioni di detonazione utilizzando detonatori digitali programmabili, con WipFrag che ha fornito misurazioni quantitative delle dimensioni e dell'uniformità della frammentazione.
I ricercatori hanno segnalato una migliore frammentazione e livelli di vibrazione inferiori associati ai detonatori ad alta precisione.
WipFrag ha fornito un metodo pratico per valutare i cambiamenti nella distribuzione granulometrica risultante e confrontare i risultati delle esplosioni.
Risultato principale: Le misurazioni quantitative della frammentazione possono fornire prove utili per valutare gli effetti dei sistemi di innesco e delle regolazioni temporali.
5. Lafarge Exshaw — Miglioramento della produttività e del consumo energetico dei frantumatori
Exshaw, Alberta, Canada
Presso l'impianto di Lafarge a Exshaw, uno studio sulla frammentazione ha analizzato come le pratiche di brillamento influenzassero le prestazioni meccaniche e il consumo energetico a valle del processo.
I ricercatori hanno valutato diversi fattori, tra cui la deviazione del foro di brillamento, la perforazione preliminare, la progettazione dell'esplosione e l'uniformità della frammentazione.
Una riprogettazione dell'esplosione, con fori di 102 mm, ha prodotto una frammentazione più fine e uniforme.
Lo studio ha riportato:
- 16%: miglioramento della produttività del frantoio.
- 30%: riduzione del consumo energetico del frantoio.
- Riduzione dei tempi di inattività meccanica e miglioramento delle condizioni di carico.
La ricerca ha inoltre individuato miglioramenti relativi alle vibrazioni e ai danni finali alle pareti.
Risultato principale: Il miglioramento della frammentazione dovuta all'esplosione può favorire prestazioni migliori del frantumatore, ma per valutarne i benefici sono necessarie misurazioni sia durante l'esplosione che durante il processo di lavorazione.
6. Barkley e Carter — Valutazione della misurazione della frammentazione ottica
Ricerca sui metodi di dimensionamento ottico
Barkley e Carter hanno studiato l'idoneità dei metodi ottici per valutare la frammentazione delle rocce.
La loro ricerca ha preso in considerazione i limiti dei metodi di dimensionamento tradizionali e le difficoltà nell'ottenere misurazioni rappresentative da materiale sottoposto a brillamento.
Hanno concluso che WipFrag, se applicato con attenzione, potrebbe fornire informazioni utili per la modellazione delle esplosioni, la selezione delle attrezzature, i metodi di estrazione e la valutazione economica.
Lo studio ha inoltre evidenziato l'importanza della frequenza di campionamento e della variabilità del materiale.
Questa distinzione rimane importante: raccogliere più immagini non garantisce automaticamente risultati migliori. La qualità dell'immagine, la scala, la visibilità della superficie e la rappresentatività del campione devono essere tutti presi in considerazione.
Risultato principale: La misurazione della frammentazione ottica può rappresentare un'alternativa pratica o un complemento al campionamento fisico, a condizione che il metodo di misurazione sia appropriato per l'applicazione.
7. Canale di Panama: valutazione della frammentazione in condizioni difficili
Panama
Ricerche documentate negli anni '90 descrivevano l'uso di WipFrag per valutare la frammentazione e la consistenza del materiale di riempimento nelle operazioni di brillamento associate ai lavori di ampliamento del Canale di Panama.
Il progetto ha presentato condizioni impegnative, tra cui una geologia complessa, la saturazione dell'acqua, il traffico marittimo e tempistiche di costruzione stringenti.
Le misurazioni della frammentazione hanno aiutato gli ingegneri a valutare i risultati delle esplosioni e a valutare le modifiche da apportare alle procedure di brillamento.
Risultato principale: L'analisi della frammentazione basata su immagini può fornire dati di misurazione pratici in ambienti in cui il campionamento convenzionale è difficile, a condizione che si possano stabilire condizioni di acquisizione e campionamento adeguate.
Cosa dimostrano questi studi
Sebbene le tecnologie e le pratiche operative descritte in questi studi risalgano agli anni '90, diverse lezioni rimangono attuali.
Innanzitutto, la frammentazione causata dalle esplosioni ha ripercussioni che vanno oltre i risultati immediati dell'esplosione stessa. La dimensione e la distribuzione delle particelle possono influenzare le fasi di carico, trasporto, frantumazione, macinazione e movimentazione del materiale.
In secondo luogo, le misurazioni sono più utili quando supportano una specifica decisione operativa. Che l'obiettivo sia valutare uno schema di esplosione, confrontare detonatori o studiare la variabilità dell'alimentazione del mulino, la misurazione dovrebbe contribuire a rispondere a una domanda pratica.
Infine, i dati sulla frammentazione diventano più preziosi quando possono essere confrontati con altre informazioni operative. Le relazioni tra dimensione delle particelle, consumo energetico, produttività e prestazioni delle apparecchiature raramente vengono stabilite esclusivamente tramite misurazioni della frammentazione.
Le moderne tecnologie WipWare continuano a supportare questi obiettivi attraverso WipFrag per analisi su richiesta, Riflesso per le misurazioni automatizzate del carico dei veicoli e Assolo per il monitoraggio continuo dei nastri trasportatori.
Per una spiegazione più ampia di come queste misurazioni possono supportare le decisioni nell'ambito dell'attività mineraria e della lavorazione dei minerali, vedere Dalla frantumazione alla lavorazione: utilizzare i dati di frammentazione per migliorare le prestazioni minerarie..
Per ulteriori informazioni sui fattori geologici e di progettazione delle esplosioni che influenzano la frammentazione, vedere Comprendere l'esplosione e la frammentazione delle rocce.
Proseguimento della ricerca
Le applicazioni descritte in questi primi studi hanno contribuito a gettare le basi per i successivi sviluppi nel monitoraggio automatizzato della frammentazione e nel controllo dei processi industriali.
Esplorare Casi di studio WipWare: frammentazione e monitoraggio dei processi per ulteriori ricerche che spaziano dall'analisi dei nastri trasportatori all'ottimizzazione dei mulini SAG, dalle prestazioni dei frantumatori alla valutazione della frammentazione tramite UAV e alla misurazione integrata dall'esplosione al frantumatore.
Riferimenti
Fonte principale
Palangio, TC e Maerz, NH (1999). Casi di studio che utilizzano il sistema di analisi delle immagini WipFrag. Atti del sesto simposio internazionale sulla frammentazione delle rocce mediante esplosioni (FRAGBLAST 6), Johannesburg, Sudafrica, pp. 117–120.
Studi di base selezionati
Simkus, R., & Dance, A. (1998). Monitoraggio della durezza e delle dimensioni: Misurazione e monitoraggio delle proprietà del minerale grezzo presso Highland Valley Copper. Atti della conferenza "Dalla miniera al mulino" del 1998, pp. 113–119.
Bartley, DA, & Trousselle, R. (1998). Daveytronic, test di detonatori digitali in un ambiente sensibile alle vibrazioni. Atti della 24ª Conferenza annuale su esplosivi e tecniche di brillamento, pp. 247–261.
Elliott, R., Ethier, R., & Levaque, J. (1999). Studio sulla frammentazione più fine di Lafarge Exshaw. Atti della 25ª Conferenza annuale su esplosivi e tecniche di brillamento, Vol. II, pp. 333–354.
Barkley, T., & Carter, R. (1999). Valutazione dei metodi di dimensionamento ottico. Atti della 25ª Conferenza annuale su esplosivi e tecniche di brillamento, pp. 305–324.
I risultati storici riflettono le condizioni e le metodologie riportate nei rispettivi studi e non devono essere interpretati come miglioramenti garantiti delle prestazioni per altre operazioni.
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