Ανάλυση Τεχνολογικών Συστημάτων Μεταλ/κων Τεχνικών Εργων

Transcript

1 Ανάλυση Τεχνολογικών Συστημάτων Μεταλ/κων Τεχνικών Εργων Γ. Εξαδάκτυλος, Καθηγητής Τμήματος Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, TUC Slide 1 of 34

2 Περιεχόμενα 1. Γενικά (ορολογία) 2. Εκτίμηση αποθεμάτων 3. Σχεδιασμός υπαιθρίων εκμεταλλεύσεων 4. Σχέση αποκάλυψης 5. Τελικά όρια εκμετάλλευσης 6. Μοναδιαίο κόστος εκμετάλλευσης 7. Ταμειακή ροή TUC Slide 2 of 34

3 Τα κυριώτερα προβλήματα που μας απασχολούν στις υπαίθριες & στις υπόγειες εκμεταλλεύσεις: -Eρευνα και εκτίμηση γεωλογικών αποθεμάτων (resource model) -Οικονομικός σχεδιασμός της εκμετάλλευσης (βέλτιστα όρια εκμετάλλευσης Εκτίμηση μεταλλευτικών αποθεμάτων (reserve model) -Επιλογή, διαστασιολόγηση και παραγωγικότητα του μηχανολογικού εξοπλισμού -Προγραμματισμός της παραγωγής -Μοναδιαίο κόστος & ανάλυση αγοράς (βιωσιμότητα (sustainability) (1)). Σχέση αποκάλυψης. -Ασφάλεια -Περιβαλλοντικές επιπτώσεις και αποκατάσταση (βιωσιμότητα (sustainability) (2)) TUC Slide 3 of 34

4 Μεταλλευτικό κοίτασμα (ore deposit) είναι ο καταλαμβανόμενος από το πέτρωμα γεωμετρικός χώρος. Μετάλλευμα (ore) είναι ειδικός τύπος πετρώματος στην σύνθεση του οποίου συμμετέχουν ωφέλιμα ορυκτά σε τέτοιο ποσοστό ώστε το εν λόγω πέτρωμα να αποκτά βιομηχανική σημασία κάτω από τις παρούσες ή τις μελλοντικές οικονομικές συνθήκες (εγχώριες και διεθνείς). Εξερχόμενο μετάλλευμα απ το μεταλλείο Run-of-mine είναι μίγμα πολύτιμου μεταλλεύματος και στείρου πετρώματος. Σχέση αποκάλυψης = όγκος (βάρος) στείρου/όγκος (βάρος) μεταλλεύματος Aποληψιμότητα (recovery) μετάλλου (μεταλλουργικός όρος) R = (αποληφθείς όγκος μετ/τος/συνολικό εξορυχθέντα όγκο) Kατώφλι περιεκτικότητας (Cut-off grade) = Κόστος /(Αξία x απόληψη) Grade at which the mineral resource can no longer be processed at a profit (definition by Davey 1979) TUC Slide 4 of 34

5 Σχέση αποκάλυψης = Stripping ratio is calculated as cubic meters of overburden rock removed to recover a unit tonne of sellable Ore. Since overburden does not has any sellable value,one is always concerned about the cost of removing per cubic meter overburden rock. Since mineral/ore is sold in terms of weight i.e $/tonnes therefore it is calculated in terms of tonnes. The SME Mining Engineering Handbook defines it (Vol. 2, p1277) as volume/volume, but indicates that using any combination of volume and mass is acceptable. It depends on the particular mine, commodity, marketing practices, costs, processing methods, and so on. It may just come down to personal preference. If SG varies within waste, and mining methods/costs don't have to change substantially to accommodate the differences, then it makes sense to use volume as the waste unit. You can make it as complicated as you want, but I think the final takeaway should be that if you are going to indicate a stripping ratio, ALWAYS indicate the units if a) they are different, and/or b) it is material. Stripping rations also varies on commodities you are mining. It also depends on the bulk density of waste and ore. For example: In iron ore mining, usually waste and ore are measured in t/t, whereas, in coal strip ratio is measured in m3/t. TUC Slide 5 of 34

6 TUC Slide 6 of 34

7 Οριακή περιεκτικότητα Cut- Off- Grade is based on various factors. Market price of the metal, mining method applicable and cost of mining and processing the ore. The operating company must make some profit by mining, processing and getting the finished metal. At times the non-availability of a particular metal in a country, may need imported metal from other countries. In such cases a lower cut- off- grade is applied, to produce as much as possible with in the country. TUC Slide 7 of 34

8 Εξόρυξη εμπλουτισμός εξαγωγική μεταλλουργία Θραύσηλειοτρίβιση Συμπύκνωμα (απόβλητα = ρευστά απόβλητα εμπλουτισμού) Mέταλλο (απόβλητα = σκωρία) TUC Slide 8 of 34

9 Σχήματα συνήθων μεθόδων εκμετάλλευσης Εσωτερική απόθεση αγόνων ή στείρων Εσωτερική απόθεση αγόνων ή στείρων? Backfilling! TUC Slide 9 of 34

10 TUC Slide 10 of 34

11 Μeasured = μετρηθέντα Indicated = ενδεικτικά Inferred = δυνατά Proved = Αποδεδειγμένα Probable = Πιθανά Σχ.1.1 Σχέση μεταξύ των Ορυκτών Πόρων (Γεωλογικών αποθεμάτων) και των Μεταλλευτικών Αποθεμάτων. W.S. ( Steve ) Vaughan et al., International Mineral Resource and Mineral Reserve Classification and Reporting Systems, the 48th Annual Rocky Mountain Mineral Law Institute Lake Tahoe, Nevada July 24-26, 2002 TUC Slide 11 of 34

12 JORC Code are transparency, materiality and competence. These terms are defined therein as follows: Transparency requires that the reader of a Public Report is provided with sufficient information, the presentation of which is clear and unambiguous, to understand the report and is not misled. Materiality requires that a Public Report contains all the relevant information which investors and their professional advisers would reasonably require, and reasonably expect to find in the report, for the purpose of making a reasoned and balanced judgement regarding the Exploration Results, Mineral Resources or Ore Reserves being reported. Competence requires that the Public Report be based on work that is the responsibility of suitably qualified and experienced persons who are subject to an enforceable professional code of ethics. TUC Slide 12 of 34

13 According to JORC Code the following definitions should be applied: A Mineral Resource is a concentration or occurrence of material of intrinsic economic interest in or on the Earth s crust in such form, quality and quantity that there are reasonable prospects for eventual economic extraction. The location, quantity, grade, geological characteristics and continuity of a Mineral Resource are known, estimated or interpreted from specific geological evidence and knowledge. Mineral Resources are sub-divided, in order of increasing geological confidence, into Inferred, Indicated and Measured categories. TUC Slide 13 of 34

14 Απ την άποψη του σχεδιασμού οι εκμεταλλεύσεις διακρίνονται σε: Yπαίθριες: χαρακτηρίζονται από την απλότητα τους και την έλλειψη περιορισμών όσον αφορά τον διατιθέμενο χώρο ο οποίος παρέχει τη δυνατότητα χρήσης ισχυρού μηχανολογικού εξοπλισμού (διατρητικά, φορτωτές, εκσκαφείς, φορτηγά κ.λπ.) Υπόγειες: Σε αντίθεση με τις παραπάνω παρουσιάζουν μεγάλη πολυμορφία και περιορισμένο διατιθέμενο χώρο. Η πολυμορφία οφείλεται στην προσπάθεια προσαρμογής προς τις εκάστοτε τοπικές συνθήκες με σκοπό το καλύτερο δυνατό οικονομικό αποτέλεσμα. TUC Slide 14 of 34

15 Υπαίθριες Εκμεταλλεύσεις Τα υπαίθρια μεταλλεία από τα οποία εξορύσσονται αδρανή, δομικοί λίθοι και διακοσμητικά πετρώματα αναφέρονται ως «λατομεία». Εκμετάλλευση ανοικτού τύπου TUC Slide 15 of 34 Εκμετάλλευση κλειστού τύπου The Udachnaya pipe in Russia.

16 Ονοματολογία TUC Slide 16 of 34

17 TUC Slide 17 of 34

18 TUC Slide 18 of 34

19 Αποψη μεταλλείου ΛΑΡΚΟ, Ορχομενός, κοντά στο χωριό Κόκκινο TUC Slide 19 of 34

20 1-εξορυχθέν πέτρωμα, 2,3- εσωτερικές και εξωτερικές αποθέσεις αγόνων, 4,5-βαθμίδες εργασίας και ανενεργές, 6-τελικά όρια εκμετάλλευσης, 7-δάπεδα τελικών ορίων εκμετάλλευσης, Ι,ΙΙ,...-ακολουθία εξόρυξης των βαθμίδων TUC Slide 20 of 34

21 Μεταβολή της κλίσεως της εκμεταλλεύσεως συναρτήσει του ύψους και του πλάτους της βαθμίδας TUC Slide 21 of 34

22 Επίδραση της τελικής κλίσεως του πρανούς μεταλλείου επί της ποσότητας του απολαμβανομένου κοιτάσματος για δεδομένη σχέση αποκάλυψης TUC Slide 22 of 34

23 TUC Slide 23 of 34

24 Σχέση αποκάλυψης στις επιφανειακές εκμεταλλεύσεις Μέση σχέση αποκάλυψης Στιγμιαία σχέση αποκάλυψης V SR = δsr ABEZI A V V = Θ V ZI K = ZEHK V BEZΓ IZ ZE BEZΓ TUC Slide 24 of 34

25 Περίπτωση σταθερού SR κατά την εκμετάλλευση α Διάταξη υπαίθριας εκμετάλλευσης οριζόντιου στρωματοειδούς κοιτάσματος σε επίπεδη μορφολογία εδάφους. Το SR παραμένει σταθερό (ο = μετ/μα, r = υπερκείμενα, s = φυτική γή, α = αποθέσεις) TUC Slide 25 of 34

26 Περίπτωση (1) σταθερώς αυξανόμενου SR κατά την εκμετάλλευση SR I SR II V = V V = V ε γ δ γβαδ ε δ γ ε γ γββ at at stage stage I II Διάταξη υπαίθριας εκμετάλλευσης οριζόντιου στρωματοειδούς κοιτάσματος σε λοφώδη μορφολογία εδάφους. Το SR αυξάνει συνεχώς (ο = μετ/μα, r = υπερκείμενα, s = φυτική γή) S R > S II R I TUC Slide 26 of 34

27 Περίπτωση (3) σταθερώς αυξανόμενου SR κατά την εκμετάλλευση a' b' d db' c' d ' Διάταξη υπαίθριας εκμετάλλευσης στρωματοειδούς κοιτάσματος μεγάλης κλίσης σε επίπεδη μορφολογία εδάφους. Το SR αυξάνει συνεχώς. SR SR SR I = II = III V V V V V = V aa' b' b b' c' cb abb a bcc b at depth at depth at depth h h S R > SR > III II 1 2 h 3 SR I TUC Slide 27 of 34

28 Οριακή σχέση αποκάλυψης Υπαίθριας Εκμετάλλευσης Eννοια του μοναδιαίου κέρδους P = S pνf SR a b c ( /t ore) P = κέρδος (profit) ανά μονάδα βάρους μετ/τος ( /t ore) S p = τιμή πώλησης του περιεχομένου μετάλλου στη μονάδα βάρους του μετ/τος ( /t) ν = περιεκτικότητα ή συγκέντρωση του μετ/τος σε μέταλλο (πχ gr/t ore = ppm) που μπορεί να μετρηθεί στο μεταλλείο με XRF. F = απολαμβανόμενη μετά τις διάφορες επεξεργασίες περιεκτικότητα σε χρήσιμο μέταλλο (%) SR = τρέχουσα σχέση αποκάλυψης (t (waste)/ t (ore)) α = μοναδιαίο κόστος απομάκρυνσης υπερκειμένων (εξόρυξη φόρτωση αποκομιδή απόθεση) ( /t waste) b = μοναδιαίο κόστος εκμετάλλευσης και μεταφοράς του μετ/τος μέχρι το εργοστάσιο ( /t ore) c = μοναδιαίο κόστος επεξεργασίας και λοιπές δαπάνες μετ/τος μέχρι την πώληση του περιεχόμενου σ αυτό μετάλλου ( /t ore). TUC Slide 28 of 34

29 (1) Οριακή σχέση αποκάλυψης για μηδενικό μοναδιαίο κέρδος P = 0 SR Limit,1 = S νf p a ( b + c) (2) Οριακή σχέση αποκάλυψης για ελάχιστο μοναδιαίο κέρδος P min P = SR P min Limit,2 S = νf p ( P + b + c) min a Μειώνεται σχετικά μ αυτήν του μηδενικού μοναδιαίου κέρδους! TUC Slide 29 of 34

30 (3) Οριακή σχέση αποκάλυψης για το μοναδιαίο κέρδος P und υπόγειας εκμετάλλευσης εφόσον το κοίτασμα μπορεί να εκμεταλλευθεί υπογείως στους κατώτερους ορίζοντες P SR = = = P Limit,3 S ( S νf P ) ( b + c) p und = ( b + c) ( b + c) und a νf p und a ( P + b + c) Παρατήρηση (1): H τελευταία σχέση (3) συγκρινόμενη με τη (2) δείχνει ότι τα όρια της υπαίθριας εκμετάλλευσης σταματούν γρηγορότερα όταν καθίσταται δυνατή η συνέχιση της εκμετάλλευσης υπογείως. und a = = TUC Slide 30 of 34

31 Παρατήρηση (2): Ολες οι προηγούμενες σχέσεις δείχνουν ότι η οριακή σχέση αποκάλυψης αυξάνει με την αύξηση της περιεκτικότητας του κοιτάσματος σε χρήσιμο μέταλλο και με την τιμή πώλησης του παραγομένου μετάλλου. TUC Slide 31 of 34

32 SR Μεταβολή της οριακής σχέσης αποκάλυψης με την περιεκτικότητα σε χρήσιμο μέταλλο και την τιμή πώλησης TUC Slide 32 of 34

33 Επιλογή μεταξύ Υπαίθριας και Υπόγειας Εκμετάλλευσης Οριακή σχέση αποκάλυψης από τη σχέση (3): SR Limit [ SR ] Limit = = ( euros t) ( euros / t) t waste t ore / ore, underground ore, surface ( euros / t) waste SR Limit = (280 /t 140 /t)/20 /t = 7 t waste/ 1 t ore R = ore/(ore+waste) = 1/(7+1)= 12.5 %! Αν α = 5 /t τότε R=3.4 %, TUC Slide 33 of 34

34 Υπαίθρια εκμετάλλευση στρωματοειδών ανθρακοφόρων κοιτασμάτων (Mining of soft deposits, i.e. lignite etc) Καδοφόρος εκσκαφέας TUC Slide 34 of 34 Εκσκαφέας συρόμενου κάδου

35 TUC Slide 35 of 34

36 TUC Slide 36 of 34

37 boreholes with overburden (red), lignite layer (green) and underburden (blue) TUC Slide 37 of 34

38 TUC Slide 38 of 34

39 TUC Slide 39 of 34

40 TUC Slide 40 of 34

41 TUC Slide 41 of 34

42 TUC Slide 42 of 34

43 Moisture (as is) = 24% Ash (in dry specimen) = 24.3% Calorific value (as is) = 4,211 kcal/kg Max coal = 57.4 % TUC Slide 43 of 34

44 Geological Model for lignite TUC Slide 44 of 34

45 Semi-variogram of the lignite ore net thickness from all drillholes. An exponential model has been fit on the experimental data with a sill equal to the variance of the sample and a range of approximately 660 m TUC Slide 45 of 34

46 Absolute elevation of the upper stratigraphic surface of the coal seam and drillhole collars TUC Slide 46 of 34

47 unit cost of production per tonne of lignite via the stripping ratio TUC Slide 47 of 34

48 The mining method may be that of open pit closed surface excavations with simultaneous back-filling TUC Slide 48 of 34

49 TUC Slide 49 of 34

50 TUC Slide 50 of 34

51 TUC Slide 51 of 34

52 TUC Slide 52 of 34

53 TUC Slide 53 of 34

54 TUC Slide 54 of 34

55 TUC Slide 55 of 34

56 TUC Slide 56 of 34

57 TUC Slide 57 of 34

58 TUC Slide 58 of 34

59 underground method applied in sensitive areas near the villages and under them or in areas with large stripping ratio. TUC Slide 59 of 34

60 Sensitivity unit cost analysis TUC Slide 60 of 34

61 In General data production phase Formulae for unit costs Depreciation ([ /year]): D y ( 1+ i) i ( 1+ i) 1 = C y i=rate of interest, y=years for depreciation C=capital cost Operating cost (Fuel) ([ /year]): OC = N ( lt / HP / hour) HP ( hours / day) ( days / year) CU ( euros / lt) N = No of equipment HP = mean used horsepower CU = Coefficient of use Operating cost (lubricating oil) ([ /year]): LC = OC Maintenance cost ([ /year]): M = N C MC MC = maint enance coefficient = 0.08 & 0.16 for used equipment for new equipment TUC Slide 61 of 34