روش های اصلی استخراج فلز چیست؟

روش‌های استخراج فلز شامل مطالعه روش‌های استخراج سنگ معدن از توده‌های معدنی است. این شامل سه کار اصلی است: آماده‌سازی، برش و استخراج. مجموع این فعالیت‌های آماده‌سازی، برش و استخراج که در داخل توده معدنی برای تسهیل بازیابی بهتر سنگ معدن انجام می‌شود، روش استخراج نامیده می‌شود. در حال حاضر، روش‌های اصلی استخراج مورد استفاده عبارتند از: استخراج با دهانه باز، استخراج با پر کردن مجدد و استخراج با ریزش.

شماره 1 استخراج با دهانه باز

در استخراج با دهانه باز، توده معدنی در طول فرآیند استخراج به دهانه‌ها و ستون‌ها تقسیم می‌شود. ابتدا دهانه‌ها استخراج می‌شوند و پس از آن ستون‌ها. شرایط اساسی برای استفاده از استخراج با دهانه باز این است که سنگ معدن و سنگ‌های اطراف پایدار باشند و منطقه استخراج شده بتواند برای مدت معینی دارای سطح وسیعی باشد. روش‌های استخراج که به طور گسترده در این دسته استفاده می‌شوند عبارتند از: استخراج تمام‌رخ، استخراج اتاق و ستون، استخراج با جمع‌شدگی و استخراج اتاق و ستون مرحله‌ای.

01 استخراج تمام‌رخ
استخراج تمام‌رخ در توده‌های معدنی نازک و متوسط ضخامت، با شیب ملایم (زاویه شیب معمولاً کمتر از 30 درجه) که در آن سنگ معدن و سنگ‌های اطراف پایدار هستند، استفاده می‌شود. ویژگی‌های آن عبارتند از: جبهه کار به طور جامع در امتداد امتداد یا شیب توده معدنی پیش می‌رود و در طول فرآیند استخراج، سنگ‌های باطله بین‌لایه یا سنگ معدن کم‌عیار در توده معدنی به عنوان ستون‌های نامنظم برای پشتیبانی از منطقه استخراج شده باقی می‌مانند. این ستون‌ها عموماً یک ضرر دائمی در نظر گرفته می‌شوند و بازیابی نمی‌شوند.
02 استخراج اتاق و ستون
برای استخراج توده‌های معدنی افقی یا شیب‌دار استفاده می‌شود، که در آن دهانه‌ها و ستون‌ها به طور متناوب در توده معدنی یا منطقه استخراج شده چیده می‌شوند. هنگام استخراج دهانه‌ها، ستون‌های منظم پیوسته یا ناپیوسته برای پشتیبانی از سنگ سقف باقی می‌مانند. این روش کاربرد گسترده‌تری نسبت به استخراج تمام‌رخ دارد و می‌تواند نه تنها برای استخراج توده‌های معدنی نازک، بلکه برای توده‌های معدنی ضخیم و بسیار ضخیم نیز استفاده شود. سنگ معدن و سنگ‌های اطراف پایدار در توده‌های معدنی افقی و با شیب ملایم، شرایط اساسی برای استفاده از این روش استخراج هستند.
03 استخراج با جمع‌شدگی
کارگران مستقیماً روی توده سنگ معدن خرد شده زیر سطح در معرض دهانه کار می‌کنند و سنگ معدن را لایه به لایه از پایین به بالا استخراج می‌کنند. هر بار، حدود 1/3 از سنگ معدن استخراج شده با گرانش آزاد می‌شود و بقیه به طور موقت در دهانه به عنوان یک سکوی کار برای ادامه استخراج رو به بالا باقی می‌ماند. پس از استخراج تمام دهانه‌ها، سنگ معدن که به طور موقت در دهانه‌ها باقی مانده است، سپس به مقدار زیاد آزاد می‌شود که به آن استخراج انبوه سنگ معدن می‌گویند. این روش استخراج برای ذخایر سنگ معدن با شیب تند که در آن سنگ معدن و سنگ‌های اطراف پایدار هستند، سنگ معدن مستعد احتراق خود به خود نیست و سنگ معدن خرد شده به راحتی دوباره سیمان می‌شود، مناسب است.
04 روش دهانه مرحله‌ای
بلوک سنگ معدن در جهت عمودی به چندین بخش تقسیم می‌شود. دهانه‌ها و ستون‌ها به صورت افقی در هر بخش چیده می‌شوند و سنگ معدن استخراج شده از بخش میانی از طریق جاده‌های استخراج سنگ معدن هر بخش حمل می‌شود. پس از اتمام استخراج دهانه در یک بخش، ستون‌های آن بخش را می‌توان بلافاصله استخراج کرد و منطقه استخراج شده را می‌توان همزمان پردازش کرد.
05 روش دهانه مرحله‌ای
این یک روش استخراج با دهانه باز است که از استخراج با سوراخ عمیق استفاده می‌کند. بر اساس روش استخراج سنگ معدن، می‌توان آن را به روش دهانه مرحله‌ای با سوراخ عمیق افقی و روش دهانه مرحله‌ای با سوراخ عمیق عمودی تقسیم کرد. روش اول نیاز به زیربرش در پایین دهانه دارد، در حالی که روش دوم، علاوه بر زیربرش، نیاز به باز کردن یک شکاف برش عمودی در امتداد کل ارتفاع دهانه نیز دارد.

شماره 2 روش استخراج با ریزش

استخراج با ریزش یک روش استخراج است که از ریزش سنگ‌های اطراف برای مدیریت فشار زمین استفاده می‌کند. یعنی با فروریختن سنگ معدن، سنگ‌های اطراف به زور (یا به طور طبیعی) ریزش می‌کنند تا منطقه استخراج شده را پر کنند، در نتیجه فشار زمین را کنترل و مدیریت می‌کنند. این روش عمدتاً شامل روش ریزش تک لایه، روش ریزش لایه‌ای، روش ریزش مقطعی و روش ریزش مرحله‌ای است.
01 روش ریزش تک لایه
این روش عمدتاً برای استخراج درزهای سنگ معدن با شیب ملایم با سنگ سقف ناپایدار و ضخامت معمولاً کمتر از 3 متر استفاده می‌شود. درز سنگ معدن بین مراحل به بلوک‌های سنگ معدن تقسیم می‌شود و کار استخراج بلوک‌های سنگ معدن در امتداد امتداد توده معدنی پیش می‌رود. پس از اینکه جبهه کار مسافت معینی را طی کرد، به جز فضای مورد نیاز برای عملیات استخراج، تکیه‌گاه‌ها به طور سیستماتیک بازیابی می‌شوند و سقف منطقه استخراج شده ریزش می‌کند. سنگ سقف ریزش کرده منطقه استخراج شده را پر می‌کند تا فشار سقف را کنترل کند. با توجه به شکل جبهه کار، می‌توان آن را به روش ریزش دیواره طویل، روش ریزش دیواره کوتاه و روش ریزش ورودی تقسیم کرد.
02 روش ریزش لایه‌ای
بلوک‌های سنگ معدن از بالا به پایین به صورت لایه‌ای استخراج می‌شوند. پس از استخراج سنگ معدن در هر لایه، سنگ ریزش کرده بالایی به سمت پایین حرکت می‌کند تا منطقه استخراج را پر کند. استخراج لایه‌ای تحت حفاظت سقف مصنوعی انجام می‌شود، جایی که سقف مصنوعی سنگ معدن را از سنگ ریزش کرده جدا می‌کند، در نتیجه حداقل تلفات و رقیق‌سازی سنگ معدن را تضمین می‌کند.
03 روش ریزش زیرسطحی با ستون‌های پایین
این روش همچنین به عنوان روش ریزش زیرسطحی با ساختار پایین نیز نامیده می‌شود. ویژگی‌های اصلی آن عبارتند از: اولاً، استخراج بخش به بخش انجام می‌شود. ثانیاً، یک ساختار پایین اختصاصی برای استخراج سنگ معدن در پایین هر بخش ارائه می‌شود و استخراج بخش به ترتیب از بالا به پایین انجام می‌شود. این روش را می‌توان بیشتر به روش ریزش زیرسطحی انفجار سوراخ عمیق افقی با ستون‌های پایین و روش ریزش زیرسطحی انفجار سوراخ عمیق عمودی با ستون‌های پایین تقسیم کرد. 04 روش ریزش زیرسطحی بدون ستون‌های پایین
پایین بخش دارای یک ساختار پایین متشکل از جاده‌های اختصاصی استخراج سنگ معدن نیست. تمام عملیات مانند حفاری، انفجار و استخراج سنگ معدن در جاده استخراج انجام می‌شود. 05 روش ریزش مرحله‌ای
ارتفاع استخراج برابر با کل ارتفاع مرحله است. می‌توان آن را به روش ریزش اجباری مرحله‌ای و روش ریزش طبیعی مرحله‌ای تقسیم کرد. روش ریزش اجباری مرحله‌ای را می‌توان بیشتر به روش ریزش اجباری مرحله‌ای با فضای جبرانی و روش ریزش اجباری مرحله‌ای استخراج پیوسته تقسیم کرد.

شماره 3 روش استخراج با پر کردن مجدد

این یک روش استخراج است که با پیشرفت جبهه کار، منطقه استخراج شده را به تدریج با مواد پرکننده پر می‌کند. گاهی اوقات، از تکیه‌گاه‌ها همراه با مواد پرکننده برای حفظ منطقه استخراج شده استفاده می‌شود. هدف اصلی از پر کردن مجدد منطقه استخراج شده، استفاده از بدنه پرکننده تشکیل شده برای مدیریت فشار زمین برای کنترل فروریختن سنگ‌های اطراف و فرونشست سطح و ایجاد شرایط ایمن و راحت برای استخراج است. گاهی اوقات از آن برای جلوگیری از آتش‌سوزی‌های داخلی در سنگ معدن خودسوز نیز استفاده می‌شود. با توجه به ساختار بلوک سنگ معدن و جهت پیشرفت جبهه کار، می‌توان آن را به روش استخراج با پر کردن مجدد تک لایه، روش استخراج با پر کردن مجدد لایه‌ای رو به بالا، روش استخراج با پر کردن مجدد لایه‌ای رو به پایین و روش استخراج با پر کردن مجدد انتخابی تقسیم کرد. با توجه به مواد پرکننده و روش‌های خروجی مورد استفاده، می‌توان آن را به روش استخراج با پر کردن مجدد خشک، روش استخراج با پر کردن مجدد هیدرولیکی و روش استخراج با پر کردن مجدد سیمانی تقسیم کرد.

01 روش استخراج با پر کردن مجدد تک لایه
این روش برای توده‌های معدنی نازک با شیب ملایم مناسب است. از یک جبهه کار دیواری که کل طول بلوک سنگ معدن را گسترش می‌دهد، برای استخراج کل ضخامت توده معدنی در یک پاس در امتداد جهت امتداد استفاده می‌شود. با پیشرفت جبهه کار، منطقه استخراج شده به طور سیستماتیک با پرکننده هیدرولیکی یا سیمانی پر می‌شود تا سقف کنترل شود.
02 روش استخراج با پر کردن مجدد لایه‌ای افقی رو به بالا
این روش برای توده‌های معدنی نازک با شیب ملایم مناسب است. از یک جبهه کار دیواری که کل طول بلوک سنگ معدن را گسترش می‌دهد، برای استخراج کل ضخامت توده معدنی در یک پاس در امتداد جهت امتداد استفاده می‌شود. با پیشرفت جبهه کار، منطقه استخراج شده به طور سیستماتیک با پرکننده هیدرولیکی یا سیمانی پر می‌شود تا سقف کنترل شود.
03 روش استخراج با پر کردن مجدد لایه‌ای شیب‌دار رو به بالا
تفاوت بین این روش و روش استخراج با پر کردن مجدد لایه‌ای افقی رو به بالا این است که لایه‌های شیب‌دار استخراج می‌شوند. حمل و نقل سنگ معدن و مواد پرکننده در دهانه عمدتاً به گرانش متکی است. این روش فقط می‌تواند از پر کردن مجدد خشک استفاده کند.
04 روش استخراج با پر کردن مجدد لایه‌ای رو به پایین
این روش برای استخراج توده‌های معدنی بسیار ناپایدار یا توده‌هایی که در آن سنگ معدن و سنگ‌های اطراف بسیار ناپایدار هستند و عیار سنگ معدن بسیار بالا است یا توده معدنی فلزات غیرآهنی یا کمیاب بسیار با ارزش است، استفاده می‌شود. ماهیت این روش استخراج عبارت است از: استخراج لایه‌ای و پر کردن مجدد از بالا به پایین، با استخراج هر لایه تحت حفاظت یک سقف کاذب مصنوعی از لایه قبلی انجام می‌شود. لایه‌های استخراج افقی یا با زاویه 4 تا 10 درجه یا 10 تا 15 درجه نسبت به افق شیب‌دار هستند. لایه‌های شیب‌دار عمدتاً برای پر کردن مجدد سقف فوری هستند و همچنین حمل و نقل سنگ معدن را تسهیل می‌کنند، اما عملیات حفاری و پشتیبانی نسبت به لایه‌های افقی کمتر راحت است.
05 روش استخراج و پر کردن مجدد انتخابی
هنگامی که ضخامت رگه سنگ معدن کمتر از 0.3 تا 0.4 متر باشد، معدنچیان نمی‌توانند با استخراج فقط سنگ معدن در آن کار کنند. لازم است سنگ معدن و سنگ‌های اطراف را به طور انتخابی جداگانه استخراج کرد تا به حداقل ضخامت کار (0.8 تا 0.9 متر) در منطقه استخراج شده دست یافت. سنگ معدن استخراج شده از دهانه خارج می‌شود، در حالی که سنگ‌های اطراف حفاری شده برای پر کردن مجدد منطقه استخراج شده استفاده می‌شود و شرایط را برای ادامه استخراج رو به بالا ایجاد می‌کند. این روش استخراج، روش استخراج و پر کردن مجدد انتخابی نامیده می‌شود. 06 روش استخراج با قاب‌بندی مربع-مجموعه
در گذشته، رگه‌های سنگ معدن نازک بیشتر با استفاده از روش‌های پشتیبانی متقاطع یا قاب‌بندی چوبی استخراج می‌شدند. در شرایطی که توده معدنی ضخیم است، سنگ معدن و سنگ‌های اطراف بسیار ناپایدار هستند، شکل توده معدنی بسیار پیچیده است و سنگ معدن با ارزش است، این روش استخراج همچنان یک روش مؤثر است.