Hoe graaft een goud- en diamantbagger met emmerketting grind op?

Een goud- en diamantbaggeraar met emmerketting graaft grind op door een ladder met een doorlopende ketting van emmers in een onderwaterafzetting te laten zakken. Terwijl de ketting beweegt, graven de emmers zich in de rivier- of vijverbodem, tillen ze het opgegraven materiaal boven water en storten het in een was- en scheidingsinstallatie aan boord. Vervolgens verplaatst de baggeraar zich over de afzetting of draait hij eroverheen om nieuw terrein te bereiken.

Deze opstelling combineert de ontgraving met de terugwinning van mineralen, maar grind opgraven is slechts de eerste stap. De werking van het systeem hangt af van de diepte en eigenschappen van de afzetting, de grootte van het materiaal dat de emmers en de installatie kunnen verwerken, en de vraag of het terugwinningscircuit is ontworpen voor het aanwezige goud of de aanwezige diamanten.

Hoe de emmers onderwatergrind opgraven

De emmerladder is een constructieframe dat vanaf de baggeraar naar de afzetting reikt. Een reeks onderling verbonden emmers beweegt in een doorlopende lus eromheen, aangedreven door machines aan boord. Aan het graafuiteinde van de ladder dringt elke emmer het grind binnen, vult zich terwijl hij door het materiaal beweegt en begint vervolgens aan zijn weg omhoog.

De operator past de positie van de ladder aan om te bepalen waar en hoe diep de emmers graven. Afhankelijk van het ontwerp en de werkwijze van de baggeraar kan het vaartuig met ankers, lieren of andere positioneringsapparatuur op zijn plaats worden gehouden en verplaatst. Door de beweging van het vaartuig en de ladderdiepte samen te regelen, kan de bemanning een gepland deel van de afzetting bewerken in plaats van op één vaste plek te graven.

Boven aan de ladder draaien de emmers en storten ze hun inhoud in een ontvangsttrechter of stortkoker. Water, zand, grind, klei en stenen kunnen samen met eventueel mineraalhoudend materiaal de installatie binnenkomen. De emmerketting doet dus zowel dienst als graafwerktuig als transportband die het materiaal uit het water omhoogbrengt.

De capaciteit van de emmers alleen geeft de operator geen volledig beeld van de hoeveelheid grind die de baggeraar kan verwerken. Een emmer wordt mogelijk niet volledig gevuld en de ketting kan niet altijd met de gewenste snelheid draaien wanneer de bodem moeilijk te bewerken is of de wasinstallatie al vol zit. Ook verandert de materiaaltoevoer wanneer de ladder zachtere lagen, grove stenen of verdichte zones tegenkomt.

Wat gebeurt er nadat het grind aan dek is gebracht?

Na het lossen wordt het materiaal gewassen en geclassificeerd, zodat de terugwinningsapparatuur een verwerkbare toevoer krijgt. De precieze opstelling verschilt per afzetting en het beoogde mineraal, maar een gebruikelijke procesvolgorde omvat:

• Wassen: Water helpt los materiaal uiteen te laten vallen en sediment van het grind te verwijderen. Kleirijk materiaal kan intensiever moeten worden geschrobd om ingesloten deeltjes vrij te maken.
• Zeven: Zeven of een roterende trommel scheiden het materiaal op grootte. Te grote stenen worden buiten de terugwinningsfasen om geleid, afhankelijk van het installatieontwerp en de verwachte grootte van het waardevolle materiaal.
• Terugwinning: Voor goud of diamanten geselecteerde apparatuur verwerkt de relevante groottefracties. Goudcircuits maken vaak gebruik van zwaartekrachtscheiding; diamantcircuits kunnen dichtheidsscheiding en andere sorteermethoden toepassen.
• Afvoer van residuen: Het materiaal dat na de behandeling overblijft, wordt volgens het bedrijfsplan en de toepasselijke voorschriften afgevoerd of naar een aangewezen locatie getransporteerd.

Goud en diamanten gedragen zich niet hetzelfde in een verwerkingsinstallatie. Goud kan voorkomen als fijne deeltjes, schilfers of grotere stukken, terwijl diamanten afzonderlijke stenen zijn waarvan de grootteverdeling van belang is bij de keuze van zeven en terugwinningsapparatuur. Er mag niet zonder meer van worden uitgegaan dat een installatie die voor één afzetting is ingericht beide mineralen effectief terugwint; daarvoor moeten het toevoermateriaal worden getest en het circuit worden beoordeeld.

Wassen verdient bijzondere aandacht. Als klei het grind bijeenhoudt, kan een zeef een klomp afvoeren voordat de waardevolle deeltjes erin zijn vrijgekomen. Omgekeerd kan een te grote materiaaltoevoer naar een terugwinningseenheid de scheidingsprestaties verminderen. Sneller graven is alleen nuttig als de installatie verderop in het proces de extra toevoer kan wassen en verwerken.

Voor welke afzettingen is deze ontginningsmethode geschikt?

Een emmerkettingopstelling kan geschikt zijn voor een toegankelijke afzetting onder water, waar de ladder de mineraalhoudende laag kan bereiken en de bodem mechanisch kan worden ontgonnen. Deze methode is met name relevant wanneer materiaal van de bodem moet worden opgehaald en rechtstreeks naar een drijvende installatie moet worden gebracht.

De afzetting moet laag voor laag worden beoordeeld. Los deklaagmateriaal kan relatief eenvoudig worden verwijderd, terwijl de winbare laag grof grind, verdicht materiaal of klei kan bevatten. Waardevol materiaal kan zich ook ophopen nabij het onderliggende gesteente. Het bereiken van die overgang kan net zo belangrijk zijn als de opgegeven maximale graafdiepte van de baggeraar, omdat de ladder op de vereiste diepte moet kunnen werken met voldoende werkruimte en controle.

Vast gesteente vormt een ander probleem dan grind. Er mag niet van worden uitgegaan dat een emmerketting die is ontworpen voor los sediment intact vast gesteente kan breken. Grote zwerfkeien, begraven puin en sterk verdichte grond kunnen het graven eveneens hinderen of zware belasting veroorzaken op de emmers, kettingschakels en ladder. Niet alleen de gemiddelde grindgrootte is van belang, maar ook de frequentie en grootte van deze obstakels.

Ook de waterdiepte en de beweging van het vaartuig bepalen welk gebied kan worden bewerkt. De baggeraar heeft voldoende water nodig om te drijven en te manoeuvreren, terwijl de ladder voldoende bereik moet hebben om de doellaag te ontginnen. Onregelmatige bodems, steile randen van de afzetting en obstakels kunnen gebieden ontoegankelijk maken of volledige opruiming bemoeilijken.

Waarom ontginningscapaciteit niet hetzelfde is als terugwinning

Een baggeraar kan een groot volume grind verplaatsen en toch minder waardevol materiaal terugwinnen dan verwacht. De ontginning bepaalt wat de installatie binnenkomt; wassen, classificeren en scheiden bepalen hoeveel van het doelmineraal daarna behouden blijft.

Tussen deze processtappen bestaan verschillende praktische beperkingen. Emmers kunnen materiaal achterlaten als het graafpatroon de bodem niet voldoende bestrijkt. Bij een ongeschikte zeefopstelling kan de afvoer van te grote stukken waardevol materiaal meenemen. Fijn goud kan verloren gaan als het terugwinningscircuit niet is afgestemd op de deeltjesgrootte. Diamanten kunnen worden gemist als een relevante groottefractie wordt afgevoerd of onvoldoende wordt behandeld.

Representatieve bemonstering is daarom belangrijk voordat een installatie wordt gekozen of beoordeeld. Monsters moeten inzicht geven in de grind- en kleieigenschappen van de afzetting, de diepte van de doellaag, de waarschijnlijke grootteverdeling van goud of diamanten en de wasbaarheid van het materiaal. Vervolgens moet de terugwinningsprestatie voor het volledige proces worden beoordeeld, met inbegrip van materiaal dat in de bodem achterblijft en materiaal dat als residu wordt afgevoerd.

Slijtage is een ander operationeel aandachtspunt. Schurend grind slijt emmerlippen, kettingonderdelen, stortkokers en zeven. Stenen die het graaf- of zeefsysteem blokkeren, kunnen de productie onderbreken; versleten onderdelen kunnen de manier waarop de baggeraar graaft en materiaal verwerkt veranderen. De toegankelijkheid voor inspectie en vervanging is van invloed op de continuïteit van de werking.

Hoe worden water en afvalmateriaal verwerkt?

Water wordt gebruikt om materiaal te wassen en door delen van de installatie te transporteren. Daarom moet bij het ontginningsplan van de baggeraar rekening worden gehouden met de watertoevoer, de waterafvoer en de plaatsing van residuen. De opstelling is afhankelijk van de locatie, de installatie en de toepasselijke bedrijfsomstandigheden. De afvoer van residuen mag niet als bijzaak worden beschouwd: de afvoerlocatie kan van invloed zijn op de toegang voor het vaartuig, de helderheid van het water en de mogelijkheid om aangrenzende gebieden te bewerken.

Een emmerketting tilt het opgegraven grind mechanisch omhoog; voor deze graafstap is geen drijvende slurryleiding nodig. Als een project water of slurry over het terrein moet verplaatsen, kan er echter een afzonderlijke persleiding worden gebruikt. In zo’n opstelling is eenzelfdrijvende rubberen slang een mogelijke leidingcomponent. Of deze geschikt is, hangt af van het verpompte materiaal, de druk en de bedrijfsomstandigheden; de slang vervangt de emmerladder of de mineraalterugwinningsinstallatie niet.

Volg voor een eerste beoordeling het materiaal vanaf de afzetting tot aan de afvoer van de residuen: kan de ladder de doellaag bereiken en ontginnen, kan de installatie het materiaal van de emmers wassen en classificeren, en kan het terugwinningscircuit de verwachte mineraalgroottes behouden? Deze samenhangende vragen geven een bruikbaarder beeld van de geschiktheid van de baggeraar dan alleen de ontginningscapaciteit.