As máquinas de mineração são o principal suporte da produção mineira moderna e a sua história de desenvolvimento reflete o salto na capacidade humana de transformar a natureza.
Desde escavadeiras gigantes em minas a céu aberto até perfuratrizes inteligentes no subsolo, esses equipamentos não apenas determinam a eficiência da mineração, mas também estão diretamente relacionados à segurança da mina e à utilização de recursos.
A seguir serão apresentados sistematicamente os principais tipos, princípios de funcionamento e características técnicas dos equipamentos de mineração.
1. Métodos de mineração e classificação de equipamentos
A mineração é dividida principalmente em duas formas básicas: mineração a céu aberto e mineração subterrânea. Existem diferenças significativas na seleção de equipamentos entre os dois. A mineração a céu aberto é adequada para situações onde os corpos de minério estão próximos à superfície. Possui características de alta eficiência de produção, baixo custo e boa segurança. Atualmente, cerca de 90% dos minérios de ferro globais e cerca de 62% das minas de cobre adotam a mineração a céu aberto.
A mineração subterrânea é usada para corpos de minério profundos e requer a construção de infraestruturas complexas, como poços e túneis. O equipamento precisa de se adaptar a espaços estreitos e condições geológicas complexas.
Com base na natureza do trabalho, as máquinas e equipamentos de mineração podem ser divididos em quatro grandes categorias: equipamentos de mineração (utilizados para mineração de minério), equipamentos de transporte (responsáveis pelo transporte de minério e rocha), equipamentos de processamento (britagem, moagem, peneiramento) e equipamentos auxiliares (ventilação, drenagem, fornecimento de energia, etc.).
2. Equipamento principal de minas a céu aberto
1. Equipamento de perfuração: plataforma de perfuração
As plataformas de perfuração são os principais equipamentos no processo de “perfuração e detonação” de minas a céu aberto. Eles são usados para fazer furos no maciço rochoso para carga e detonação.
As minas a céu aberto modernas usam principalmente plataformas de perfuração rotativas e plataformas de perfuração de fundo de poço.
As perfuratrizes rotativas cortam rochas girando a broca e são adequadas para formações rochosas abaixo da dureza média. A broca é equipada com uma estrutura dentária de três cones ou esférica, e ar de alta pressão é usado para soprar os cortes e resfriar a broca.
As plataformas de perfuração down-the-hole colocam o impactador no fundo do furo, e a energia do impacto atua diretamente na broca, evitando a perda de transmissão de energia no tubo de perfuração, e são adequadas para perfuração profunda.
As plataformas de perfuração cônica em grandes minas a céu aberto podem fazer furos com diâmetros de 250 a 440 mm e profundidades de mais de 20 metros.
2. Equipamento de mineração e carregamento: escavadeira
A escavadeira é a “força principal” da mina a céu aberto.
As escavadeiras elétricas mecânicas são mais comumente usadas em minas a céu aberto de grande escala devido à sua poderosa força de escavação e ampla adaptabilidade às formações rochosas; as escavadeiras hidráulicas são ágeis e altamente precisas e são adequadas para minas de pequeno e médio porte ou superfícies de trabalho que exigem precisão de mineração rigorosa.
A capacidade da caçamba da maior escavadeira de mineração do mundo atualmente ultrapassa 75 metros cúbicos, e uma escavadeira pode carregar centenas de toneladas de minério.
3. Equipamentos de transporte: caminhões de mineração e transportadores de correia
A seleção do equipamento no elo de transporte afeta diretamente os custos operacionais da mina.
Os caminhões basculantes pesados de mineração (geralmente com capacidade de carga de 100 a 400 toneladas) são altamente flexíveis e podem transportar minério diretamente do local de mineração para a estação de britagem ou local de despejo, adaptando-se a terrenos complexos.
A correia transportadora é o núcleo do processo de mineração contínua. Tem as vantagens de grande capacidade de transporte, longa distância e baixo consumo de energia. Em grandes minas de carvão a céu aberto, a largura de banda de um único transportador pode atingir mais de 2 metros e a capacidade de transporte excede 10.000 toneladas por hora.
4. Equipamento auxiliar e despejo de terra
Os tratores são usados para nivelamento de locais, construção de estradas e operações de despejo; as motoniveladoras fazem a manutenção das estradas;
os sprinklers suprimem a poeira.
Esses equipamentos auxiliares garantem a operação contínua e estável do sistema de produção da mina.
3. Equipamentos essenciais para minas subterrâneas
1. Plataformas de perfuração subterrânea As plataformas de perfuração subterrânea são divididas em plataformas de perfuração de rocha e plataformas de perfuração de âncora. As plataformas de perfuração de rocha são usadas para escavação de túneis e construção de buracos de explosão. Eles são acionados principalmente por sistemas hidráulicos e são equipados com martelos superiores ou impactores de fundo de poço.
Eles podem operar de forma flexível em túneis estreitos. Plataformas de perfuração de âncora são usadas para suporte de túneis.
Eles instalam hastes de ancoragem após fazer furos no telhado e nas paredes laterais para evitar o colapso da rocha circundante. São equipamentos fundamentais para garantir a segurança subterrânea.
2. Carregador (LHD)
O raspador é o principal equipamento de mineração e carregamento de minas subterrâneas, integrando funções de escavação, transporte e descarga.
A carregadeira subterrânea especial possui características de perfil baixo, raio de giro pequeno, acionamento elétrico ou diesel (equipado com dispositivo de purificação de gases de escape), etc., de modo a se adaptar ao espaço estreito do túnel.
Modernas carregadeiras automatizadas e controladas remotamente já podem operar sem tripulação em áreas perigosas.
3. Sistema de elevação e transporte
O minério subterrâneo precisa ser elevado à superfície através de poços.
O sistema de elevação inclui talhas, gaiolas ou caçambas, cabos de aço e torres, etc.
A mineração de poço inclinado usa transportadores de correia ou grupos de vagões de minas.
O equipamento de ventilação também é crítico, e as minas subterrâneas devem estabelecer sistemas de ventilação mecânica para fornecer continuamente ar fresco e remover a fumaça e a poeira das armas.
4. Equipamento de processamento mineral
O minério bruto extraído precisa ser triturado e moído antes de poder entrar no processo de processamento mineral.
O britador é usado para britagem grossa e média de minérios.
O britador de mandíbula possui estrutura simples e operação confiável, sendo a primeira escolha para britagem grosseira;
o britador de cone tem grande capacidade de processamento e tamanho uniforme de partícula do produto, e é adequado para britagem média e fina de minérios de dureza média e superiores; o britador de impacto usa impacto para esmagar o produto e tem bom formato de partícula e é adequado para materiais frágeis.
O moinho de bolas é o principal equipamento para operações de moagem fina.
Seu princípio de funcionamento é: esferas de aço são instaladas no cilindro como meio de moagem, e as esferas de aço são lançadas para baixo através da rotação do cilindro, e o minério é moído até a finura necessária por impacto e moagem.
Os moinhos de bolas são amplamente utilizados nas indústrias de minério metálico, minério não metálico e materiais de construção.
São os equipamentos com maior consumo de energia em plantas de processamento mineral.
5. Tendências de desenvolvimento tecnológico
Os equipamentos de mineração estão evoluindo em direção a direções verdes, inteligentes e de grande escala.
Equipamentos de grande escala podem reduzir significativamente os custos unitários de produção. Por exemplo, a capacidade de carga dos caminhões basculantes elétricos passou de 100 toneladas para 400 toneladas.
Em termos de inteligência, caminhões de mineração autônomos, plataformas de perfuração controladas remotamente e sistemas de britagem inteligentes foram aplicados em algumas minas avançadas, reduzindo significativamente o número de trabalhadores no local.
A ecologização reflete-se na substituição de equipamentos a diesel por equipamentos elétricos, no design de baixo ruído e baixa vibração e em sistemas eficientes de remoção de poeira para reduzir o impacto das minas no meio ambiente.
Os equipamentos de mineração são uma parte importante do sistema da indústria pesada e seu nível técnico reflete diretamente a capacidade de fabricação de equipamentos de um país.
Da mecanização bruta à inteligência sofisticada, os equipamentos mineiros modernos estão a redefinir os limites da eficiência e da segurança na produção mineira.
