SUPERVISOR
Raheb Bagherpour
راحب باقرپور (استاد راهنما)
STUDENT
Ehsan Poorhamedani
احسان پورهمدانی
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.
انرژی یکی از رکنهای اساسی برای ادامهی حیات صنعت، اقتصاد و علم در دنیا میباشد و بسیاری از فعالیتها در دنیا همانند ادامهی زندگی، ساخت و ساز، معدنکاری و ... بدون آن با مشکلات فراوانی مواجه میشوند. بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی، از امروز تا سال 2040 به میزان 30 درصد مصرف انرژی در دنیا افزایش پیدا خواهد کرد. صنایع دنیا در حال حاضر 37 درصد از کل انرژی تولید شده در دنیا را مصرف میکنند. دومین صنعت پر مصرف انرژی در دنیا، صنعت معدنکاری میباشد. در سال 2016 میزان مصرف انرژی در صنایع دنیا برابر با 155 اکساژول بوده است و بر اساس گزارشات معدنکاری 3 درصد از انرژی صنایع را در دنیا مصرف میکند، بنابراین میتوان گفت مقدار کل مصرف انرژی این صنعت در سال 2016 برابر با 65/4 (4/10 درصد) اکساژول بوده است. انرژی در بخشهای مختلف معدنکاری دارای مقداری متفاوت است و از یک معدن تا معدن دیگر میزان مصرف انرژی متفاوت است. با این وجود، بخش خردایش بزرگترین مصرف کنندهی انرژی در معادن میباشد به طوریکه در سال 2017، 37 درصد از مصرف کل انرژی معادن را به خود اختصاص داد. آتشکاری تودههای سنگی سبب خرد کردن آن تودهها (جنبهی ملموس آتشکاری) و کاهش مقاومت داخلی تکههای سنگی (جنبهی ناملموس آتشکاری) میشود. توزیع دانهبندی حاصل از خرد شدن تودههای سنگی و مقاومت داخلی تکههای سنگی بر مصرف انرژی فرآیندهای پایین دست، بخصوص بخش خردایش (شامل سنگشکنی و آسیا)، تأثیر دارند و در صورتی که توزیع دانهبندی ریزتر و مقاومت داخلی تکههای سنگی کمتر باشد، انرژی کمتری در بخش خردایش مصرف میشود. هدف این پایان نامه آن است که تأثیر مواد منفجره آنفو، امولایت و پنتولیت را بر مصرف انرژی بخش سنگشکنی و آسیا بررسی و مقایسه کند. همچنین، سهم کاهش مصرف انرژی خردایش از کل انرژی یک واحد معدنکاری را تخمین بزند و در نهایت به کمک این سهم و میزان تولید مواد معدنی در دنیا، بر اساس اطلاعات پایگاه دادههای معدنکاری دنیا، میزان کاهش نسبی و احتمالی بخش خردایش را در دنیا برآورد کند. بدین منظور این پایان نامه مصرف انرژی بخش سنگشکنی را با برقراری رابطه بین انرژی مورد نیاز برای سنگشکنی مواد و اندیس سنگشکنی و مصرف انرژی بخش آسیا را با برقراری رابطه بین انرژی مورد نیاز برای آسیا کردن مواد و اندیس باند مورد بررسی قرار میدهد و در نهایت مصرف انرژی در بخش خردایش برآورد میشود. نتایج این مطالعه نشان داد که هر یک از مواد منفجرهی آنفو، امولایت و پنتولیت در این بخش، به ترتیب، 47/4 درصد، 45/6 و1/7 درصد کاهش در مصرف کل انرژی یک واحد معدنی ایجاد میکنند. همچنین مقادیر تولید مواد معدنی در دنیا بین سالهای 2017-2010 نشان داد که تقریباً سال به سال میزان تولید مواد معدنی افزایش یافته است و در طی این هشت سال حدود 80 میلیارد تن مادهی معدنی تولید شده است. مقادیر کمی سازی شده انرژی بخش خردایش طی هشت سال از تولید مواد معدنی در دنیا نشان داد که مصرف انرژی بخش خردایش نیز همانند تولید مواد معدنی افزایش یافته است و در صورتی که از مواد منفجرهی قوی در آتشکاری استفاده میشد، انرژی بخش خردایش به طور قابل توجهی کاهش پیدا میکرد، به طوریکه بررسی نسبی و احتمالی مصرف انرژی در بخش خردایش دنیا نشان داد که در طی این هشت در صورت استفاده از مواد منفجرهی آنفو، امولایت و پنتولیت مصرف انرژی در بخش خردایش، به ترتیب، 92/12 تراژول، 64/18 تراژول و 52/20 تراژول مگاژول کاهش مییافت. کلمات کلیدی: آتشکاری، خردایش، سنگشکنی، آسیا، انرژی، مواد معدنی، معدنکاری