SUPERVISOR
Raheb Bagherpour
راحب باقرپور (استاد راهنما)
STUDENT
Ehsan Poorhamedani
احسان پورهمداني
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Investigation of energy consumption in unit operations of surface mining by emphasis on blasting impact on comminution energy consumption
Energy is one of the key pillars for the continuation of industry, economics and science in the world, and many activities in the world, such as continuation of life, construction, mining, and so on, face many problems without energy. According to the International Energy Agency, from today until 2040, energy consumption will increase by 30% worldwide. Worldwide industries currently consume 37% of all energy produced in the world. The second most energy-intensive industry in the world is the mining industry. Worldwide energy consumption in 2016 was 155 Exajoules and mining reportedly consumes 3% of world energy, so it can be said that total energy consumption in 2016 was 4.65 Exajoules (10.4%). Energy in different mining sectors has different amounts and energy consumption varies from one mine to another. However, the grinding sector is the largest energy consumer in the mines as in 2017, 37% of total energy consumed in the mines is attributed to the grinding sector. The tangible aspect of the pyrotechnics is fracturing and crushing the rock masses and the reduction of internal strength of rock fragments is an intangible aspect of pyrotechnics. The grain size distribution of rock masses due to rock crushing and the internal strength of rock fragments impact the energy consumption of downstream processes, particularly grinding which includes rock crushing and milling. While, the smaller the grain size distribution and the lower the internal strength of the rock fragments, the less energy is used in grinding section. The purpose of this thesis is to compare the impact of ANFO explosives, Emulite and Pentolites on the energy consumption of the grinding sector and milling. It also estimates the contribution of grinding energy consumption to the total energy consumption of a mining company. Finally, by the help of the share and rate of mineral production in the world, based on the information of the world's mining databases, it estimates the relative and probable reduction in grinding sector in the world. To this end, this thesis examines the energy consumption of the rock crusher section by establishing the relationship between the energy required for crushing the material and the crusher index and examines the energy consumption of the milling sector by establishing the relationship between the energy required for milling the material and the bond index. Finally, energy consumption is estimated in its grinding sector from above. The results of this study showed that each of the explosives of ANFO, Emulite and Pentolite in this section caused 4.47%, 6.45% and 7.1% decrease in total energy consumption of a mineral unit, respectively. Worldwide mineral production figures for the years 2010-2017 also showed that mineral production increased almost year by year and produced 80 billion tonnes of minerals during these eight years. Minimized amounts of grinding energy during the eight years of mineral production in the world showed that grinding energy consumption increased as well as mineral production, and if more powerful explosives were used in pyrotechnics, grinding energy could be significantly decreased. Comparative and probable review of energy consumption in the grinding sector of the world revealed that during the eight years if ANFO explosives, Emulite and Pentolite are used in the grinding sector, the energy consumption in grinding sector decreases 12.92 Trajoules, 18.64 Trajoules and 20.52 Trajoules MJ, respectively.
انرژي يکي از رکنهاي اساسي براي ادامهي حيات صنعت، اقتصاد و علم در دنيا ميباشد و بسياري از فعاليتها در دنيا همانند ادامهي زندگي، ساخت و ساز، معدنکاري و ... بدون آن با مشکلات فراواني مواجه ميشوند. بر اساس گزارش آژانس بين المللي انرژي، از امروز تا سال 2040 به ميزان 30 درصد مصرف انرژي در دنيا افزايش پيدا خواهد کرد. صنايع دنيا در حال حاضر 37 درصد از کل انرژي توليد شده در دنيا را مصرف ميکنند. دومين صنعت پر مصرف انرژي در دنيا، صنعت معدنکاري ميباشد. در سال 2016 ميزان مصرف انرژي در صنايع دنيا برابر با 155 اکساژول بوده است و بر اساس گزارشات معدنکاري 3 درصد از انرژي صنايع را در دنيا مصرف ميکند، بنابراين ميتوان گفت مقدار کل مصرف انرژي اين صنعت در سال 2016 برابر با 65/4 (4/10 درصد) اکساژول بوده است. انرژي در بخشهاي مختلف معدنکاري داراي مقداري متفاوت است و از يک معدن تا معدن ديگر ميزان مصرف انرژي متفاوت است. با اين وجود، بخش خردايش بزرگترين مصرف کنندهي انرژي در معادن ميباشد به طوريکه در سال 2017، 37 درصد از مصرف کل انرژي معادن را به خود اختصاص داد. آتشکاري تودههاي سنگي سبب خرد کردن آن تودهها (جنبهي ملموس آتشکاري) و کاهش مقاومت داخلي تکههاي سنگي (جنبهي ناملموس آتشکاري) ميشود. توزيع دانهبندي حاصل از خرد شدن تودههاي سنگي و مقاومت داخلي تکههاي سنگي بر مصرف انرژي فرآيندهاي پايين دست، بخصوص بخش خردايش (شامل سنگشکني و آسيا)، تأثير دارند و در صورتي که توزيع دانهبندي ريزتر و مقاومت داخلي تکههاي سنگي کمتر باشد، انرژي کمتري در بخش خردايش مصرف ميشود. هدف اين پايان نامه آن است که تأثير مواد منفجره آنفو، امولايت و پنتوليت را بر مصرف انرژي بخش سنگشکني و آسيا بررسي و مقايسه کند. همچنين، سهم کاهش مصرف انرژي خردايش از کل انرژي يک واحد معدنکاري را تخمين بزند و در نهايت به کمک اين سهم و ميزان توليد مواد معدني در دنيا، بر اساس اطلاعات پايگاه دادههاي معدنکاري دنيا، ميزان کاهش نسبي و احتمالي بخش خردايش را در دنيا برآورد کند. بدين منظور اين پايان نامه مصرف انرژي بخش سنگشکني را با برقراري رابطه بين انرژي مورد نياز براي سنگشکني مواد و انديس سنگشکني و مصرف انرژي بخش آسيا را با برقراري رابطه بين انرژي مورد نياز براي آسيا کردن مواد و انديس باند مورد بررسي قرار ميدهد و در نهايت مصرف انرژي در بخش خردايش برآورد ميشود. نتايج اين مطالعه نشان داد که هر يک از مواد منفجرهي آنفو، امولايت و پنتوليت در اين بخش، به ترتيب، 47/4 درصد، 45/6 و1/7 درصد کاهش در مصرف کل انرژي يک واحد معدني ايجاد ميکنند. همچنين مقادير توليد مواد معدني در دنيا بين سالهاي 2017-2010 نشان داد که تقريباً سال به سال ميزان توليد مواد معدني افزايش يافته است و در طي اين هشت سال حدود 80 ميليارد تن مادهي معدني توليد شده است. مقادير کمي سازي شده انرژي بخش خردايش طي هشت سال از توليد مواد معدني در دنيا نشان داد که مصرف انرژي بخش خردايش نيز همانند توليد مواد معدني افزايش يافته است و در صورتي که از مواد منفجرهي قوي در آتشکاري استفاده ميشد، انرژي بخش خردايش به طور قابل توجهي کاهش پيدا ميکرد، به طوريکه بررسي نسبي و احتمالي مصرف انرژي در بخش خردايش دنيا نشان داد که در طي اين هشت در صورت استفاده از مواد منفجرهي آنفو، امولايت و پنتوليت مصرف انرژي در بخش خردايش، به ترتيب، 92/12 تراژول، 64/18 تراژول و 52/20 تراژول مگاژول کاهش مييافت. کلمات کليدي: آتشکاري، خردايش، سنگشکني، آسيا، انرژي، مواد معدني، معدنکاري