美国研制激光热压裂采矿技术

2020.09.25 全球地质矿产信息系统   

    据Mining.com网站报道，在美国的矿业重镇——爱达荷州的科达伦市，一支工程师组成的团队正在研制配有激光的采矿机。
    采矿业的核心是开挖岩石，这是一项非常艰巨的工作。
    参与这项研制任务的墨哲矿业公司（Merger Mines Corporation）表示，他们正在做采矿业从来没有人干过的事，从提出学术概念开始，到计算机模拟和激光技术研究，研发了一种具有开创性的“热压裂”设备原型。
    拟用于采矿的光学准直仪（GOC，Graduated Optical Colimator）包括1千瓦功率光纤激光器，能够选择性的破碎含有贵金属细脉的火成岩层。
    墨哲公司称，这个原型机器能够解决减少炸药、化学品使用以及废矿排放等问题。
    墨哲公司负责工程和技术的副总裁加里·姆拉德扬（Gary Mladjan）表示，他们经过长达5-6年的研究发现，私营行业和政府部门中已经有许多实验室开展了此项研究。芝加哥的阿贡国家实验室曾经首次示范证明利用压裂方法可以破碎岩石，不过其应用主要在油气行业。
    姆拉德扬表示，GOC设备只有3英尺高6英尺高，小到完全可以用直升机运抵采矿现场。


    曾服务于美国陆军工程兵团的姆拉德扬表示，过去在矿山进行测试的激光设备功率太大，造成岩石融化或气化，但每个岩石标本对功率的要求不同。
    “因为断裂或脉体比较窄小，要考虑激光功率和照射的时间，这样才能真正达到热压裂效果。阿贡实验室试验样品为砂岩和页岩，欧洲另一项试验采用了石墨，这与我们的试验类似“，他说。
    姆拉德扬透露，实验室试验计算的压裂的影响。当墨哲公司阅评了论文后，他们认识到阿贡已经证明可以做到这一点，因此墨哲公司经大量研究取得了上述发现。
    他认为，GOC可以在含有甲烷气体的煤矿开采中用作测量仪器。目前，GOC还是已构建概念模型的测试仪器，其生产单元是自主的。GOC可以区分控矿岩石和废石，能够直接将废石剥离而开采含矿岩石。这种技术不需采用破碎机，不会产生尾矿。
    姆拉德扬表示，研究工作的完成离不开许多在此行业方面有丰富经验专家的指导。研究团队找到了一种通过激光照射而对岩石进行压裂的方法。目前激光在采矿行业中主要用于测量距离，实际开采矿石中并没有用到激光。开发此类仪器的目的是用于一些已经关闭或废弃的老矿山，这些老矿山在1890年代或1920年代或1930年代进行过开采，其中的细脉用目前的传统采矿方法已经不经济的。
    墨哲公司曾考察过一些老矿山，比如银谷（Silver Valley）地区的幸运星期五（Lucky Friday）矿山，该矿有一些具备开采价值的细脉，但是不适合大规模开采。
    姆拉德扬称，一些矿山利用现有的采矿方法不能区分矿石与围岩，有些矿山已经被企业放弃，而采用激光采矿技术可以将一些亏损矿山转变为盈利矿山，也可以延长矿山寿命。    

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