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Schritt für Schritt zu einem nachhaltigeren Metall- und Bergbausektor

Eine EU-finanzierte Forschungsgruppe hat einen Prototyp eines bahnbrechenden Expertensystems enthüllt, das Schallbohrung, Analysegeräte und Informatik verbindet, um die Leistung von Bergwerksbetrieben zu optimieren.

Industrielle Technologien

Im Laufe der Jahre wurde die Bergbaubranche immer wieder für die negativen Auswirkungen kritisiert, die ihre Tätigkeiten auf die Umwelt und die Menschen haben. Bergbauaktivitäten können sich erheblich auf die Luft, das Wasser und den Boden von Gemeinschaften auswirken und Probleme verursachen, die Generationen überdauern. Weniger Aufmerksamkeit wurde jedoch den Bemühungen der EU zuteil, in die Erforschung von und Innovationen bei umweltfreundlichen Technologien zu investieren, um den Ruf der Branche von dem eines Umweltverschmutzers in den einer nachhaltigen energieeffizienten Branche zu wandeln.

Digitale Technologien ebnen einen klaren Weg zum Wandel

Digitale und technologische Innovationen könnten zentrale Aspekte des Bergbaus von Grund auf ändern. Sie ermöglichen detailliertere Erkenntnisse über die Konzentrationen wertvoller Mineralien oder geologischer Rohstoffe, beschleunigen die Prozesseffizienz durch Automatisierung, überwachen die Leistung in Echtzeit und optimieren die Materialführung. Das EU-finanzierte Projekt SOLSA hat ein belastbares Expertensystem entwickelt, das die drei wichtigsten Vorgänge beim Bergbau (Exploration, Abbau und Verarbeitung) beschleunigen und optimieren kann. Die neu entwickelte Technologie besteht aus verschiedenen Elementen, die gemeinsam das SOLSA-Expertensystem bilden. Dazu gehören der Schallbohrer, der gleichzeitig Proben nimmt und verschiedene Parameter in Echtzeit misst, und das Feldlabor, das die Zusammensetzung der Bohrkernerde direkt vor Ort analysiert. Der letzte Teil ist die Softwarelösung, die alle verfügbaren zu analysierenden Daten in einer Datenbank sammelt, welche sich automatisch aktualisiert.

Wie funktioniert eine Schallbohrung?

„Bei der Schallbohrung wird die Erde auf eine Weise durchdrungen, bei der es am Bohrstrang zu wesentlich weniger Reibung kommt, da eine Verflüssigung verursacht wird und Trägheitseffekte sowie eine temporäre Reduktion der Porosität des Bodens auftreten“, erklärt Projektkoordinatorin Monique Le Guen. Die verminderte Reibung am Bohrstrang bedeutet, dass Schallbohrungsvorgänge weniger Leistung erfordern als herkömmliche Bohrverfahren. Diese einzigartige Eigenschaft von Schallbohrungen beugt Torsionskräften vor, die auf den Bohrstrang einwirken. Ein weiterer Vorteil der Anwendung hoher Schallfrequenzen ist die Leichtigkeit, mit der der Bohrstrang selbst aus Böden, die sich schnell ausbreiten wie Ton oder Geröll, sowie unter schwierigen Bedingungen geborgen werden kann. Sämtliche Bohrstangen, Steigrohre und Ausstattung kann schneller und einfacher herausgezogen werden. Die zusätzlichen rotierenden und vibrierenden Elemente des Bohrkopfs unterstützen die Betreiber dabei, die benötigte Kraft zur optimalen Durchdringung der Erde und des Grundgesteins besser zu kontrollieren. Das SOLSA-System kombiniert zum ersten Mal – entlang dem Bohrkern angebrachte – zerstörungsfreie, auf Röntgenfluoreszenz basierende Sensoren, Röntgenbeugung, Schwingungsspektroskopie und 3D-Bildgebung. Es verbindet außerdem ein Profilometer und RGB- sowie Infrarot-Kameras zur Mineralkartierung. Automatische kombinierte Analysen stellen genaue Informationen über die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Bohrkerns bereit.

Das vielversprechende Potenzial des Systems

Im Augenblick befindet sich das SOLSA-System in der Erprobungsphase. Das Bohrgerät wurde nach Neukaledonien verschifft, um Feldtests in Nickellateriten durchzuführen, die für ihre Heterogenität und für die Schwierigkeit bekannt sind, sie zu durchbohren und den Bohrstrang intakt zu bergen. Das SOLSA-Instrument kann die Explorationseffizienz deutlich verbessern, indem das Datenfeld erweitert wird und gleichzeitig die Kosten und Bergungszeit gesenkt werden. „Das SOLSA-Instrument bietet innovative Technologien, die auf nachhaltige Weise die wachsende Nachfrage nach Mineralien und Metallen decken können. Sie sollten zur Optimierung der Metallproduktion beitragen und sicherstellen, dass der Bergwerksbetrieb energieeffizienter und weniger umweltschädlich wird“, schließt Le Guen.

Schlüsselbegriffe

SOLSA, Bergbau, Metall, Schallbohrung, Erde, Bohrstrang, Spektroskopie, Mineralogie, Chemie, Datenbank, Umwelt

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