10 فناوری که صنعت اکتشاف معدن را متحول می کند/ از کامیون خودران تا حفاری خودکار

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری اتاق زندگانی؛ صنایع با ظهور فناوری تحت تاثیر قرار گرفته اند که این موضوع در زندگی بشری به وضوح دیده می شود. برخی صنایع نمود دیگری در فناوری پیدا کرده اند و همین باعث شده مخاطبان بیشتری داشته باشند. یکی از صنایع؛ معدن است که در این گزارش قصد داریم نوآوری هایی که در این صنعت استفاده می شود را معرفی کنیم.

بدیهی است استفاده از این فناوری ها می تواند عملیات استخراج را ایمن تر؛ سازنده تر و مقرون به صرفه تر کند. استفاده معادن از فناوری های جدید برای افزایش بهره وری؛ موضوع جدیدی نیست. اکثر مشاغل برتر در حوزه اکتشاف و استخراج معدن سفر دیجیتالی خود را در برخی ظرفیت ها به ویژه با سرمایه گذاری در فناوری های مستقل و مبتنی بر اینترنت اشیا آغاز کرده اند؛ اما بازیگران بزرگ و آینده نگر که در مسیر نوآوری قرار دارند؛ تنها حدود 10 درصد از صنعت معدن را تشکیل می دهند؛ به این معنی که 90 درصد باقی مانده هنوز عقب هستند.

در این گزارش 10 فناوری که می تواند صنعت اکتشاف معدن را متحول کند معرفی می کنیم.

استفاده از ربات ها برای استخراج

اگرچه استفاده از فناوری رباتیک؛ در عملیات استخراج بسیار محدود است؛ اما قابلیت بسیار بالایی در صنعت معدن دارد. دستگاه های رباتیکی که با هوش مصنوعی کار می کنند می توانند طیف وسیعی از وظایف از جمله حفاری؛ انفجار؛ بارگیری؛ حمل و نقل؛ پیچ کردن سقف معادن و همچنین نمونه برداری سنگ معدن و نجات معدنچیان به دام افتاده را انجام دهند.

یکی از این فناوری های رباتیک؛ وسایل نقلیه خودکار بارگیری کمپرسی (LHD) هستند که با استفاده از فناوری رباتیک توسط چندین مرکز تحقیقاتی و شرکت های فناوری استفاده می شوند. ربات های بارگیر با فناوری بالا به شدت مورد علاقه شرکت های معدنی قرار گرفته اند.

ربات ها می توانند با انجام کار های دشوار در محیط های بسته؛ کار را برای انسان آسان کنند. مثلا ربات های سنگ آهن می توانند نمونه ها را به سرعت برای تعیین خواص و کیفیت نمونه حمل کنند. این ربات ها نمونه ها را به شکل لات های 80 کیلوگرمی در هر 40 دقیقه جابه جا می کنند.

استفاده از ربات ها در عملیات امداد و نجات نیز نشان دهندهک فناوری امیدوارکننده است. اولین ربات نجات معدن جهان به نام «اندروس وولورین» «ANDROS Wolverine» در انفجار معدن ساگو در سال 2006 به کار گرفته شد. اگرچه پس از چند قدم گیر کرد و ماموریتش ناموفق بود؛ با این وجود نشان داد می توان از ربات ها در مناطقی استفاده کرد که ورود انسان غیرممکن و خطرناک است.

تحول در معدن با اینترنت اشیا 

اینترنت اشیا؛ یک فناوری شبکه نوظهور مبتنی بر همگرایی فناوری های بی سیم؛ سیستم های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) و اینترنت؛ می تواند به طور بالقوه صنعت معدن را با ایجاد راه های جدید حفظ ایمنی و بهره وری معدن؛ متحول کند.

این فناوری شامل اتصال ماشین ها؛ ناوگان و افراد با شناسه های منحصر به فرد مبتنی بر دستگاه شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) و فناوری های حسگر است. در عین حال به آنها اجازه می دهد تا به طور خودکار داده ها را از طریق شبکه و بدون نیاز به تعامل انسان با انسان یا انسان با رایانه؛ انتقال دهند و دریافت کنند. پلتفرم اینترنت اشیا نه تنها می تواند قابلیت ردیابی و دید کل عملیات استخراج را بهبود بخشد؛ بلکه رایانه ها را قادر می سازد تا جنبه های مختلف عملیات استخراج را بدون دخالت انسان مشاهده؛ شناسایی و درک کنند و تعمیر و نگهداری و عملکرد ماشین ها را خودکار کرده و بهبود بخشند.

در حال حاضر شرکت های شبکه سازی مانند سیسکو با شرکای صنعتی برای ارایه راه حل های مبتنی بر اینترنت اشیا به طور خاص برای صنعت معدن کار می کنند.

فناوری گرادیومتر گرانشی هوابرد برای اکتشافات معدن

اکتشاف معدن کاری زمان بر و پرهزینه است و تلاش ناموفق هزینه های هنگفتی برای کارفرما دارد. دانشگاه استرالیای غربی با همکاری یک شرکت استخراج معدن؛ نوعی گرادیومتر پیشرفته به نام گرادیومتر گرانشی هوابرد ساخته است تا راه حلی برای چالش های اکتشافی بیابد. این دستگاه به افتخار فیزیکدان این دانشگاه؛ دکتر «فرانک ون کان» که این فناوری را اختراع کرده (VK1) نامگذاری شده است.

VK1 در هواپیما بکار گرفته می شود و از فناوری برای اندازه گیری تغییرات ظریف در میدان گرانشی زمین استفاده می کند. این دستگاه با بهره مندی از داده ها برای تهیه نقشه چگالی؛ سنگ معدن هایی را شناسایی می کند که در غیر این صورت تشخیص آنها دشوار است. این دستگاه طی 30 سال اخیر به کشف معادن الماس؛ سنگ آهن و مس در سراسر جهان کمک کرده است.

فناوری تصویربرداری سه بعدی برای اکتشاف

فناوری های تصویربرداری سه بعدی اکتشاف معادن بزرگ را متحول کرده است. بررسی های لرزه ای برای مطالعه زمین شناسی مناطق معدنی بالقوه؛ جدید نیستند؛ اما کاربرد فناوری های تصویربرداری سه بعدی کارایی این مطالعات را تا حد زیادی بهبود بخشیده است. فناوری جدیدی که در تصویربرداری سه بعدی پدید آمده؛ اسکن لیزری سه بعدی است که به کسب داده های مکانی با استفاده از نور لیزر کمک می کند و زمین شناسان را قادر می سازد تا نقشه های زمین شناسی سه بعدی را با ترکیب داده های نقشه برداری سطح بسازند.

اسکن لیزری سه بعدی علیرغم کاربرد سالیان متمادی آن در زمینه های دیگر مانند مهندسی عمران؛ طراحی معماری و تحقیقات پزشکی قانونی؛ یک فناوری نسبتا جدید برای صنعت معدن است. در استخراج معادن؛ این فناوری در دست مهندسان سنگ؛ مهندسان تهویه؛ افسران ایمنی و همچنین کسانی که در محیط های معدنی خطرناک یا غیرقابل دسترس نقشه برداری می کنند؛ کاربرد پیدا کرده است.

حفاری خودکار

راه حل های حفاری خودکار و از راه دور می توانند ایمنی کارکنان معدن را تضمین کنند و کارایی را در حین عملیات حفاری سطحی بهبود بخشند. یک راه حل حفاری از راه دور؛ شامل نصب آسان یک ایستگاه اپراتور روی طیف وسیعی از سکو های متحرک متصل به شبکه بی سیم دکل حفاری است.

این فناوری به اپراتور اجازه می دهد تا حفاری را از یک مکان دور بدون ورود به مناطق خطرناک انجام دهد. ارتباطات ویدیویی و داده های بلادرنگ شامل تمام کنترل های حفاری و وضعیت تجهیزات به طور مداوم بر روی یک صفحه گرافیکی نصب شده در مرکز اپراتور با استفاده از دوربین کنترل از راه دور قابل مشاهده و کنترل است.

 سیستم حفاری شفت و تونل کارآمد

استخراج معادن به طور فزاینده ای در زیر زمین صورت گرفته و سنگ معدن های جدید به طور فزاینده ای در اعماق زمین شناسایی می شوند. با این حال؛ ساخت معادن زیرزمینی با استفاده از ماشین های معمولی حفاری شفت و تونل؛ از نظر فنی چالش برانگیز؛ گران و کند بوده است.

ماشین های حفاری پیشرفته شفت و تونل؛ می توانند با خیال راحت؛ با سرعت بیشتر در زیر زمین حفاری کنند و این قابلیت را دارند که زمان و هزینه های دیگر برای ساخت معادن زیرزمینی را کاهش دهند.

دستگاه معدن ماژولار می تواند دیواره های سنگی بسیار سخت و تونل را تا بیش از 10 متر در روز برش دهد که تقریباً دو برابر سرعتی است که از طریق روش های معمول به دست می آید.

باربری خودکار و کامیون های خودران

سیستم های باربری خودکار طی سال های اخیر مورد استفاده قرار گرفته اند و شرکت ها استخراج معادن برای صرفه جویی در زمان و هزینه به این سیستم ها روی آورده اند. این سیستم های باربری شامل کامیون های خودران و همچنین قطار های بدون راننده می شوند. 

فناوری پلاسما برای افزایش بازدهی فلزات در معادن

استفاده ازفناوری پلاسما می تواند بازده فلزات گرانبها مانند طلا؛ نقره و پلاتین را از سنگ معدن های پیچیده تا بیش از هزار درصد در مقایسه با فرآیند های متالورژی معمولی افزایش دهد.

یک شرکت آمریکایی؛ فناوری پلاسما با فرکانس رادیویی (RF) توسعه داده است که به وسیله آن سنگ های معدنی پیچیده مانند روی؛ نیکل؛ مس و سرب با اعمال دمای بسیار بالا بین هشت هزار تا 12 هزار سانتیگراد گرم می شوند تا ساختار سنگ شکسته و مواد گرانبها نهفته موجود در آن برای بازیافت و خالص سازی با استفاده از روش های مرسوم آزاد شود.

این شرکت؛ فناوری پلاسمای فرکانس رادیویی خود را بر روی نمونه های سنگ معدن تنگستن میانمار آزمایش و اعلام کرد مقدار طلای به دست آمده حدود 1500 درصد بیشتر از آن چیزی بود که می توان از طریق روش های سنتی بازیافت کرد.

باکتری های مس خوار 

شرکت های معدنی معمولاً پسماند معدنی را به عنوان زباله دفع یا از آنها به عنوان جایگزینی برای سایر فرآیند های شیمیایی استفاده می کنند. با این حال برخی از مواد معدنی که بازیابی آن غیراقتصادی است؛ هنوز در پسماند باقی می ماند. 

مواد معدنی بسیار کمیاب مانند مس ارزش بالایی دارند و بازیافت مواد معدنی از پسماند ها می تواند در آینده از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود. یک شرکت معدنی برزیلی با همکاری دانشگاه سایوپایولو در حال توسعهک فناوری نوآورانه امیدوارکننده برای بازیابی معدنی مس از پسماند با استفاده از میکروارگانیسم هاست. آنها معتقدند اگر از این شیوه برای سایر مواد معدنی نیز استفاده شود؛ مدیریت پسماند متحول شده و تولید مواد معدنی را افزایش می دهد.

این فناوری پیشگام در تولید مواد معدنی کمیاب مانند مس که شکل خالص آن تنها در یک درصد از هر تن سنگ معدنی استخراج شده وجود دارد؛ بسیار مفید خواهد بود.

پژوهشگران در حال بررسی و مطالعه باکتری ها هستند تا میکرواورگانیسم های مناسب که مس را می خورند کشف کنند. در مرحله بعد مس از باکتری استخراج می شود و دوباره پیش از فروش؛ پردازش می شود.

مراکز عملیاتی و نظارتی از راه دور 

طی دهه های اخیر برخی از شرکت های استخراج معدن که در سطح جهانی فعالیت دارند؛ مراکز عملیاتی و نظارتی از راه دور را راه اندازی کردند. آنها داده های پردازشی چندین سایت عملیاتی در کشور های مختلف را با کمک صفحه نمایش های تعاملی بزرگ نظارت و بررسی می کنند. گروهی از متخصصان فرآوری مواد معدنی این شرکت ها راه حل های مختلفی را برای بهینه سازی فرآوری مواد معدنی پیشنهاد می کنند که بلافاصله در این سایت ها اجرا شود.