۱۰ فناوری که صنعت اکتشاف معدن را متحول می‌کند/ از کامیون خودران تا حفاری خودکار

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، صنایع با ظهور فناوری تحت تأثیر 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 فناوری‌ها می‌تواند عملیات استخراج را ایمن تر، سازنده‌تر و مقرون به صرفه‌تر کند. استفاده معادن از فناوری‌های جدید برای افزایش بهره‌وری، موضوع جدیدی نیست. اکثر مشاغل برتر در حوزه اکتشاف و استخراج معدن سفر دیجیتالی خود را در برخی ظرفیت‌ها به ویژه با سرمایه گذاری در فناوری‌های مستقل و مبتنی بر اینترنت اشیا آغاز کرده اند، اما بازیگران بزرگ و آینده نگر که در مسیر نوآوری قرار دارند، فقط حدود ۱۰ درصد از صنعت معدن را تشکیل می‌دهند، به این معنی که ۹۰ درصد باقی مانده هنوز عقب هستند.

در این گزارش ۱۰ فناوری که می‌تواند صنعت اکتشاف معدن را متحول کند معرفی می‌کنیم.

استفاده از ربات‌ها برای استخراج

اگرچه استفاده از فناوری رباتیک، در عملیات استخراج بسیار محدود است، اما قابلیت بسیار بالایی در صنعت معدن دارد. دستگاه‌های رباتیکی که با هوش مصنوعی کار می‌کنند می‌توانند 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 فناوری‌های رباتیک، وسایل نقلیه خودکار بارگیری کمپرسی (LHD) هستند که با استفاده از فناوری رباتیک توسط چندین مرکز تحقیقاتی و شرکت‌های فناوری استفاده می‌شوند. ربات‌های بارگیر با فناوری بالا به شدت مورد علاقه شرکت‌های معدنی قرار گرفته اند.

ربات‌ها می‌توانند با انجام کار‌های دشوار در محیط‌های بسته، کار را برای انسان آسان کنند. مثلا ربات‌های سنگ آهن می‌توانند نمونه‌ها را به سرعت برای تعیین خواص و کیفیت نمونه حمل کنند. این ربات‌ها نمونه‌ها را به شکل لات‌های ۸۰ کیلوگرمی در هر ۴۰ دقیقه جابه جا می‌کنند.

استفاده از ربات‌ها در عملیات امداد و نجات نیز نشان دهنده یک فناوری امیدوارکننده است. اولین ربات نجات معدن جهان به نام «اندروس وولورین» «ANDROS Wolverine» در انفجار معدن ساگو در سال ۲۰۰۶ به کار گرفته شد. اگرچه پس از چند قدم گیر کرد و ماموریتش ناموفق بود، با این وجود نشان داد می‌توان از ربات‌ها 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 فناوری‌های بی سیم، سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی (MEMS) و اینترنت، می‌تواند به طور بالقوه صنعت معدن را با ایجاد راه‌های جدید حفظ ایمنی و بهره وری معدن، متحول کند.

این فناوری شامل اتصال ماشین ها، ناوگان و افراد با شناسه‌های منحصر به فرد مبتنی بر دستگاه شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) و فناوری‌های حسگر است. در عین حال به آنها اجازه می‌دهد تا به طور خودکار داده‌ها 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 می‌تواند قابلیت ردیابی و دید کل عملیات استخراج را بهبود بخشد، بلکه رایانه‌ها را قادر می‌سازد تا جنبه‌های مختلف عملیات استخراج را بدون دخالت انسان مشاهده، شناسایی و درک کنند و تعمیر و نگهداری و عملکرد ماشین‌ها را خودکار کرده و بهبود بخشند.

اکنون شرکت‌های شبکه سازی مانند سیسکو با شرکای صنعتی برای ارائه راه حل‌های مبتنی بر اینترنت اشیا به طور خاص برای صنعت معدن کار می‌کنند.

فناوری گرادیومتر گرانشی هوابرد برای اکتشافات معدن

اکتشاف معدن کاری زمان بر و پرهزینه است و تلاش ناموفق هزینه‌های 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 چالش‌های اکتشافی بیابد. این دستگاه به افتخار فیزیکدان این دانشگاه، «فرانک ون کان» که این فناوری را اختراع کرده (VK۱) نامگذاری شده است.

VK۱ در هواپیما به کار گرفته می‌شود و از فناوری برای اندازه گیری تغییرات ظریف در میدان گرانشی زمین استفاده می‌کند. این دستگاه با بهره مندی از داده‌ها برای تهیه نقشه چگالی، سنگ معدن‌هایی را شناسایی می‌کند که در غیر این صورت تشخیص آنها دشوار است. این دستگاه طی ۳۰ سال اخیر به کشف معادن الماس، سنگ آهن و مس در سراسر جهان کمک کرده است.

فناوری تصویربرداری سه‌بعدی برای اکتشاف

فناوری‌های تصویربرداری سه بعدی اکتشاف معادن بزرگ را متحول کرده است. بررسی‌های لرزه‌ای برای مطالعه زمین شناسی مناطق معدنی بالقوه، جدید نیستند، اما کاربرد فناوری‌های 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 داده‌های مکانی با استفاده از نور لیزر کمک می‌کند و زمین شناسان را قادر می‌سازد تا نقشه‌های زمین شناسی سه بعدی را با ترکیب داده‌های نقشه برداری سطح بسازند.

اسکن لیزری سه بعدی به‌رغم کاربرد سالیان متمادی آن در زمینه‌های 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 محیط‌های معدنی خطرناک یا غیرقابل دسترس نقشه برداری می‌کنند، کاربرد پیدا کرده است.

حفاری خودکار

راه حل‌های حفاری خودکار و از راه دور می‌توانند 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 سکو‌های متحرک متصل به شبکه بی سیم دکل حفاری است.

این فناوری به اپراتور اجازه می‌دهد تا حفاری را از یک مکان دور بدون ورود به مناطق خطرناک انجام دهد. ارتباطات ویدیویی و داده‌های بلادرنگ شامل تمام کنترل‌های 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 فزاینده‌ای در زیر زمین صورت گرفته و سنگ معدن‌های جدید به طور فزاینده‌ای در اعماق زمین شناسایی می‌شوند. با این حال، ساخت معادن زیرزمینی با استفاده از ماشین‌های معمولی حفاری شفت و تونل، از نظر فنی چالش برانگیز، گران و کند بوده است.

ماشین‌های حفاری پیشرفته شفت و تونل، می‌توانند با خیال راحت، با سرعت بیشتر در زیر زمین حفاری کنند و این قابلیت را دارند که زمان و هزینه‌های دیگر برای ساخت معادن زیرزمینی را کاهش دهند.

دستگاه معدن ماژولار می‌تواند دیواره‌های سنگی بسیار سخت و تونل را تا بیش از ۱۰ متر در روز برش دهد که تقریباً دو برابر سرعتی است که از طریق روش‌های معمول به دست می‌آید.

باربری خودکار و کامیون های خودران

سیستم‌های باربری خودکار طی سال‌های اخیر مورد استفاده قرار گرفته اند و شرکت‌ها استخراج معادن برای صرفه جویی در زمان و هزینه به این سیستم‌ها روی آورده اند. این سیستم‌های باربری شامل کامیون‌های خودران و همچنین قطار‌های بدون راننده می‌شوند. 

فناوری پلاسما برای افزایش بازدهی فلزات در معادن

استفاده ازفناوری پلاسما می‌تواند بازده فلزات گرانبها مانند طلا، نقره و پلاتین را از سنگ معدن‌های پیچیده تا بیش از هزار درصد در مقایسه با فرآیند‌های متالورژی معمولی افزایش دهد.

یک شرکت آمریکایی، فناوری پلاسما با فرکانس رادیویی (RF) توسعه داده است که به وسیله آن سنگ‌های معدنی پیچیده مانند روی، نیکل، مس و سرب با اعمال دمای بسیار بالا بین هشت هزار تا ۱۲ هزار سانتیگراد گرم می‌شوند تا ساختار سنگ شکسته و مواد گرانبها نهفته موجود در آن برای بازیافت و خالص سازی با استفاده از روش‌های مرسوم آزاد شود.

این شرکت، فناوری پلاسمای فرکانس رادیویی خود را بر روی نمونه‌های سنگ معدن تنگستن میانمار آزمایش و اعلام کرد مقدار طلای به دست آمده حدود ۱۵۰۰ درصد بیشتر از آن چیزی بود که می‌توان از طریق روش‌های سنتی بازیافت کرد.

باکتری‌های مس خوار 

شرکت‌های معدنی معمولاً پسماند معدنی را به عنوان زباله دفع یا از آنها به عنوان جایگزینی برای سایر فرآیند‌های شیمیایی استفاده می‌کنند. با این حال برخی از مواد معدنی که بازیابی آن غیراقتصادی است، هنوز در پسماند باقی می‌ماند. 

مواد معدنی بسیار کمیاب مانند مس ارزش بالایی دارند و بازیافت مواد معدنی از پسماند‌ها می‌تواند در آینده از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود. یک شرکت معدنی برزیلی با همکاری دانشگاه سائوپائولو در حال توسعه یک 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 می‌دهد.

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 باکتری‌ها هستند تا میکرواورگانیسم‌های مناسب که مس را می‌خورند کشف کنند. در مرحله بعد مس از باکتری استخراج می‌شود و دوباره پیش از فروش، پردازش می‌شود.

مراکز عملیاتی و نظارتی از راه دور 

طی دهه‌های اخیر برخی از شرکت‌های استخراج معدن که در سطح جهانی فعالیت دارند، مراکز عملیاتی و نظارتی از راه دور را راه اندازی کردند. آنها داده‌های پردازشی چندین سایت عملیاتی در کشور‌های مختلف را با کمک صفحه نمایش‌های تعاملی بزرگ نظارت و بررسی می‌کنند. گروهی از متخصصان فرآوری مواد معدنی این شرکت‌ها راه حل‌های مختلفی را برای بهینه سازی فرآوری مواد معدنی پیشنهاد می‌کنند که بلافاصله در این سایت‌ها اجرا شود.