كيف تقوم جرافة الذهب والماس ذات السلسلة الدلوية باستخراج الحصى؟
تقوم جرافة الذهب والماس ذات السلسلة الدلوية بحفر الحصى عن طريق إنزال سلم مزود بسلسلة مستمرة من الدلاء إلى رواسب مغمورة بالمياه. ومع تحرك السلسلة، تحفر الدلاء في قاع النهر أو البركة، وترفع المواد المحفورة فوق سطح الماء، ثم تفرغها في مصنع غسيل وفصل على متن الجرافة. بعد ذلك، تتقدم الجرافة أو تتحرك جانبياً عبر الرواسب للوصول إلى مناطق جديدة.
يجمع هذا التصميم بين الحفر واستعادة المعادن، لكن حفر الحصى ليس سوى الخطوة الأولى. وتعتمد كفاءة النظام على عمق الرواسب وخصائصها، وحجم المواد التي تستطيع الدلاء والمصنع التعامل معها، ومدى ملاءمة دائرة الاستعادة لاستخراج الذهب أو الماس الموجود.
كيف تحفر الدلاء في الحصى المغمور بالمياه؟
سلم الدلاء عبارة عن هيكل يمتد من الجرافة نحو الرواسب. وتتحرك مجموعة من الدلاء المترابطة حوله في حلقة مستمرة، تقودها آليات على متن السفينة. عند طرف السلم المخصص للحفر، يدخل كل دلو في الحصى ويمتلئ أثناء مروره عبر المواد، ثم يبدأ رحلته إلى الأعلى.
يضبط المشغّل موضع السلم للتحكم في مكان الحفر وعمقه. ووفقاً لتصميم الجرافة وطريقة تشغيلها، يمكن تثبيت السفينة وتحريكها باستخدام المراسي أو الروافع أو معدات أخرى لتحديد الموقع. ومن خلال التحكم في حركة السفينة وعمق السلم معاً، يستطيع الطاقم العمل عبر جزء مخطط له من الرواسب بدلاً من الحفر في نقطة ثابتة واحدة.
عند أعلى السلم، تنقلب الدلاء وتفرغ محتوياتها في قادوس استقبال أو مِزلق. وقد تدخل المياه والرمل والحصى والطين والحجارة إلى المصنع مع المواد الحاملة للمعادن. لذلك تعمل سلسلة الدلاء كحفارة وناقل ينقل المواد المغذية من الماء إلى سطح السفينة.
لا تكفي سعة الدلو وحدها لمعرفة كمية الحصى التي ستعالجها الجرافة. فقد لا يمتلئ الدلو بالكامل، كما لا يمكن دائماً تشغيل السلسلة بالسرعة المطلوبة إذا كانت التربة صعبة أو كان مصنع الغسيل ممتلئاً بالفعل. ويتغير تدفق المواد أيضاً عندما يصادف السلم طبقات أكثر ليونة أو حجارة خشنة أو مناطق متراصة.
ماذا يحدث بعد وصول الحصى إلى سطح السفينة؟
بعد تفريغ المواد، تُغسل وتُصنَّف كي تتلقى معدات الاستعادة مواد مغذية يمكنها التعامل معها. ويختلف الترتيب الدقيق باختلاف الرواسب والمعادن المستهدفة، لكن التسلسل المعتاد يشمل ما يلي:
- الغسيل: يساعد الماء على تفكيك المواد السائبة وإزالة الرواسب من الحصى. وقد تتطلب المواد الغنية بالطين فركاً أكثر كثافة لتحرير الجسيمات العالقة.
- الغربلة: تفصل الغرابيل أو الغربال الأسطواني الدوّار المواد حسب الحجم. وتُوجَّه الحجارة الأكبر من الحجم المطلوب بعيداً عن مراحل الاستعادة، وفقاً لتصميم المصنع والحجم المتوقع للمواد القيّمة.
- الاستعادة: تعالج المعدات المختارة للذهب أو الماس كسور الحجم المناسبة. وغالباً ما تستخدم دوائر معالجة الذهب الفصل بالجاذبية، بينما قد تستخدم دوائر معالجة الماس الفصل حسب الكثافة وطرق فرز أخرى.
- التعامل مع المخلفات: تُصرَّف المواد المتبقية بعد المعالجة أو تُنقل إلى منطقة محددة وفقاً لخطة التشغيل والمتطلبات المعمول بها.
لا يتصرف الذهب والماس بالطريقة نفسها داخل مصنع المعالجة. فقد يوجد الذهب على هيئة جسيمات دقيقة أو رقائق أو قطع أكبر، بينما يوجد الماس كأحجار منفردة، ويؤثر نطاق أحجامها في اختيار الغرابيل ومعدات الاستعادة. ولا ينبغي افتراض أن مصنعاً مهيأً لرواسب معينة سيستعيد كلا المعدنين بفاعلية من دون اختبار المواد المغذية ومراجعة دائرة المعالجة.
يستحق الغسيل اهتماماً خاصاً. فإذا كان الطين يربط الحصى ببعضه، فقد يرفض الغربال كتلةً قبل تحرير الجسيمات القيّمة الموجودة داخلها. وعلى العكس، قد يؤدي إدخال كمية مفرطة من المواد إلى وحدة الاستعادة إلى خفض كفاءة الفصل. ولا يكون تسريع الحفر مفيداً إلا إذا استطاع المصنع في المراحل اللاحقة غسل المواد المغذية الإضافية ومعالجتها.
أين تكون طريقة الحفر هذه فعّالة؟
يمكن أن يكون نظام سلسلة الدلاء مناسباً لرواسب مغمورة يسهل الوصول إليها، حيث يستطيع السلم بلوغ الطبقة الحاملة للمعادن ويمكن حفر التربة ميكانيكياً. ويكون هذا النظام مناسباً بشكل خاص عندما يلزم رفع المواد من القاع وتسليمها مباشرة إلى مصنع عائم.
ينبغي دراسة الرواسب على شكل طبقات. فقد يكون من السهل نسبياً إزالة الغطاء السطحي السائب، بينما قد تحتوي طبقة الخام على حصى خشن أو مواد متراصة أو طين. كما يمكن أن تتجمع المواد القيّمة بالقرب من صخر الأساس. وقد يكون الوصول إلى منطقة التماس هذه مهماً بقدر أهمية أقصى عمق حفر معلن للجرافة، لأن السلم يجب أن يعمل عند العمق المطلوب مع توفر مساحة تشغيل وتحكم كافيين.
يمثل الصخر الصلب تحدياً مختلفاً عن الحصى. فلا ينبغي افتراض أن سلسلة دلاء مصممة للرواسب غير المتماسكة قادرة على تكسير صخر الأساس الصلب. كما يمكن للصخور الكبيرة والحطام المدفون والتربة شديدة التراص أن تعيق الحفر أو تفرض أحمالاً كبيرة على الدلاء والوصلات والسلم. ويهم تواترها وحجمها، لا متوسط حجم الحصى فحسب.
يؤثر عمق المياه وحركة السفينة أيضاً في مساحة العمل الممكنة. إذ تحتاج الجرافة إلى عمق مياه كافٍ لتطفو وتناور، بينما يحتاج السلم إلى مدى كافٍ لحفر الطبقة المستهدفة. وقد تترك القيعان غير المنتظمة وحواف الرواسب شديدة الانحدار والعوائق مناطق يصعب الوصول إليها أو تنظيفها بالكامل.
لماذا لا تعادل قدرة الحفر معدل الاستعادة؟
قد تنقل الجرافة كمية كبيرة من الحصى، ومع ذلك تستعيد كمية من المواد القيّمة أقل مما هو متوقع. فالحفر يحدد ما يدخل إلى المصنع، أما الغسيل والتصنيف والفصل فتحدد مقدار المعدن المستهدف الذي يُحتفظ به بعد ذلك.
تربط عدة قيود عملية بين هذه المراحل. فقد تترك الدلاء مواد خلفها إذا لم يغطِّ نمط الحفر القاع على نحو كافٍ. وقد يحمل تفريغ المواد الأكبر من الحجم المطلوب مواد قيّمة معه إذا لم يتناسب ترتيب الغرابيل مع الرواسب. وقد يُفقد الذهب الدقيق إذا لم تكن دائرة الاستعادة ملائمة لحجم جسيماته. كما قد لا يُستعاد الماس إذا تم التخلص من كسر حجمي مناسب أو لم تتم معالجته جيداً.
لذلك، تُعد العينات الممثلة مهمة قبل اختيار المصنع أو تقييمه. وينبغي أن تساعد العينات في تحديد خصائص الحصى والطين في الرواسب، وعمق الطبقة المستهدفة، والنطاق المحتمل لأحجام الذهب أو الماس، ومدى سهولة غسل المواد. بعد ذلك، ينبغي تقييم أداء الاستعادة عبر العملية بأكملها، بما في ذلك المواد المتبقية في الأرض والمواد المصروفة ضمن المخلفات.
ويُعد التآكل اعتباراً تشغيلياً آخر. فالحصى الكاشط يؤثر في حواف الدلاء ومكونات السلسلة والمزالق والغرابيل. وقد تؤدي الحجارة التي تعلق في نظام الحفر أو الغربلة إلى توقف الإنتاج، بينما قد تغيّر المكونات المتآكلة مدى كفاءة الجرافة في الحفر والتعامل مع المواد المغذية. كما يؤثر توفر إمكانية الفحص والاستبدال في مدى انتظام تشغيل النظام.
كيف يتم التعامل مع المياه والمواد المهدرة؟
يُستخدم الماء لغسل المواد ونقلها عبر أجزاء من المصنع، لذا يجب أن تأخذ خطة الحفر في الحسبان إمداد المياه وتصريفها ومكان وضع المخلفات. ويعتمد الترتيب على الموقع والمصنع وظروف التشغيل المعمول بها. ولا ينبغي التعامل مع المخلفات كأمر ثانوي، إذ يمكن أن يؤثر موقع تصريفها في إمكانية وصول السفينة ووضوح المياه والقدرة على العمل في المناطق المجاورة.
ترفع سلسلة الدلاء الحصى المحفور ميكانيكياً؛ ولا تتطلب هذه الخطوة خط أنابيب عائماً لنقل الملاط. ومع ذلك، قد يُستخدم خط ضخ منفصل عندما يحتاج المشروع إلى نقل المياه أو الملاط عبر السطح. وفي مثل هذا الترتيب، يُعد خرطوم مطاطي عائم ذاتياً أحد مكونات خطوط الأنابيب الممكنة. وتعتمد ملاءمته على المواد المضخوخة والضغط وظروف التشغيل، ولا يحل محل سلم الدلاء أو مصنع استعادة المعادن.
لإجراء تقييم أولي، تتبّع حركة المواد من الرواسب إلى نقطة تصريف المخلفات: هل يستطيع السلم الوصول إلى الطبقة المستهدفة وحفرها؟ وهل يستطيع المصنع غسل وتصنيف المواد التي تنقلها الدلاء؟ وهل تستطيع دائرة الاستعادة الاحتفاظ بأحجام المعادن المتوقعة؟ توفر هذه الأسئلة المترابطة تصوراً أكثر فائدة لمدى ملاءمة الجرافة من قدرة الحفر وحدها.
