광공업

Mining engineering
광산 지질학과 혼동하지 마십시오.
표면 금광과 견인차 전경

공학 분야에서 채굴은 아래, 오픈 피트, 위 또는 땅에서 광물을 추출하는 것입니다.광업 공학은 광물 가공, 탐사, 발굴, 지질학, 야금학, 지질 공학, 측량학과 같은 많은 다른 학문과 관련이 있습니다.광산 기술자는 광물 자원의 탐사 및 발견에서부터 타당성 조사, 광산 설계, 계획 개발, 생산 및 운영, 광산 폐쇄에 이르기까지 광산 운영의 모든 단계를 관리할 수 있습니다.

광물 추출 과정에서 폐기물과 비경제적 물질이 어느 정도 발생하는데, 이는 광산 주변의 주요 오염원입니다.광업 활동은 그 특성상 광물이 위치한 주변의 자연 환경을 교란합니다.따라서 광업 기술자는 광업 구역의 변화로 인한 광업 중 및 광업 후의 환경 훼손의 완화뿐만 아니라 광물 상품의 생산 및 가공에도 관심을 가져야 합니다.이러한 산업들은 환경에 미치는 오염과 피해를 통제하기 위해 엄격한 법들을 거치고 주기적으로 관련 부서들에 의해 관리됩니다.

광공업사

선사시대부터 현재에 이르기까지 광업은 인류의 존재에 중요한 역할을 해왔습니다.문명이 시작된 이래로, 사람들은 돌과 도자기를 사용해왔고, 나중에는 지구 표면 위나 그 근처에서 발견된 금속을 사용해왔습니다.이것들은 초기의 도구와 무기를 만드는 데 사용되었습니다.예를 들면, 프랑스 북부와 영국 남부에서 발견되는 고급 부싯돌은 불을 지르고 [1]바위를 부수는 데 사용되었습니다.부싯돌 광산은 돌의 솔기가 지하에 갱도와 갤러리가 따라붙은 분필 지역에서 발견되었습니다.고고학 기록상 가장 오래된 것으로 알려진 광산은 에스와티니에 있는 "라이언 동굴"입니다.방사성 탄소 연대 측정 결과 약 4만 3천 년 전의 것으로 추정되는 이곳에서 구석기 시대 인류는 철이 함유된 광물 헤마타이트를 채굴하고 갈아서 붉은 [2][3]황토를 만들었습니다.

고대 로마인들은 광산 기술의 혁신자들이었습니다.그들은 수압 채굴을 위해 수많은 수로들에 의해 광산의 머리로 가져온 많은 양의 물을 사용하는 것과 같은 대규모 채굴 방법을 개발했습니다.그 후, 노출된 바위는 불을 지피기 위해 불을 사용하여 바위를 가열했고, 물 줄기로 퀀칭을 했습니다.그 열 충격으로 바위가 갈라져서 그것이 제거될 수 있었습니다.일부 광산에서, 로마인들은 역방향 오버샷 물레방아와 같은 수력 기계를 사용했습니다.이것들은 스페인 리오 틴토(Rio Tinto)의 구리 광산에서 광범위하게 사용되었는데, 하나의 시퀀스는 한 쌍으로 배열된 16개의 바퀴로 구성되어 물을 약 80피트(24미터)[4] 들어 올렸습니다.

검은 가루는 1627년 [5]헝가리 왕국 (오늘날 슬로바키아)의 반스카 슈티아브니차에서 처음으로 채굴에 사용되었습니다.이것은 돌과 흙의 분출이 느슨해지고 광맥을 드러낼 수 있게 했고, 이것은 불을 지피는 것보다 훨씬 빨랐습니다.산업혁명은 광산 기술의 진보를 이루었는데, 여기에는 발전된 폭발물과 증기 동력 펌프, 리프트, 드릴 등이 포함되어 있습니다.

교육

콜로라도 광산학교

광산 기술자가 되기 위한 많은 방법들이 있지만, 모두 대학이나 대학 학위를 포함합니다.기본적으로 교육에는 공학 학사(B)가 포함됩니다.영어 또는 B.E.), 과학 학사(B.Sc. 또는 B.S.), 기술학 학사(B.기술) 또는 광업 공학 응용 과학 학사(B.A.Sc.).국가 및 관할구역에 따라 광업기사, 석사, 공학석사(M.Eng.), 과학석사(M.Scor M.S.) 또는 Master of Applied Science(M.A.Sc.)가 필요할 수 있습니다.기계 공학, 토목 공학, 전기 공학, 지리 공학, 환경 공학과 같은 공학 분야나 지질학, 지구 물리학, 지구 과학, 수학과 같은 과학 분야에서 온 광산 기술자들도 있습니다. 하지만,이 길은 M과 같은 대학원 학위를 받아야 합니다.광업공학과에서 Eng, M.S., M.Sc. 또는 M.A.Sc.는 광업기술자의 자격을 얻기 위해 다른 정량적 학부과정을 졸업한 후에.

광산 공학 연구의 기본 주제는 보통 다음과 같습니다.

미국에서는 약 14개 대학에서 광업과 광물 공학 학사 학위를 제공하고 있습니다.최고 등급의 대학으로는 미시간 공과대학, 사우스다코타 광산기술대학, 버지니아 공대, 켄터키 대학, 애리조나 대학, 펜실베이니아 주립대학, 콜로라도 광산대학 등이 있습니다.전체 목록은 smenet.org 에서 액세스할 수 있습니다.대부분의 이 대학들은 석사와 박사 학위도 제공합니다.

캐나다에는 광산 공학 또는 이에 [6]준하는 학부 과정이 19개 있습니다.맥길 대학교 공학부는 두 학부를 모두 제공합니다.Sc., B.Eng.) 및 광업 [7][8]공학 석사(M.Sc., Ph.D.) 학위와 밴쿠버에 있는 British Columbia 대학은 광업 공학[9] 학사(B.A.Sc.) 및 대학원 학위(M.A.Sc. 또는 M.A.Sc.)를 제공합니다.광업공학과의 [10]Eng and Ph.D.).

유럽에서는 볼로냐 프로세스 이후 대부분의 프로그램이 통합(B.S. + MS.를 하나로 통합)되며 완료하는 데 5년이 걸립니다.포르투갈에서 포르투 대학은 M을 제공합니다.광업 및 지오-환경 공학[11] 분야의 Eng.와 스페인의 마드리드 기술 대학교는 광업 기술, 광업 작업, 연료 및 폭발물, 야금학 [12]분야의 트랙을 갖춘 광업 공학 학위를 제공합니다.영국의 캠본 광산 학교는 광업 공학 및 기타 광업 관련 학문 분야에서 BENG 및 MENG 학위를 선택할 수 있습니다.이것은 엑서터 [13]대학을 통해 이루어집니다.루마니아에서는 Petroșani 대학교(이전에는 Petroşani Institute of Mines, 또는 드물게 Petroşani Institute of Coal)가 유일하게 광산 공학, 광산 측량 또는 지하 광산 건설 학위를 제공하는 대학이지만, 주밸리 탄광이 폐쇄된 후에는그 학위들은 대부분의 고등학교 [14]졸업생들의 관심 밖에 있었습니다.

남아프리카 공화국에서는 프리토리아 대학교를 비롯하여 4년제 공학 학사(B)를 제공하는 주요 기관이 있습니다.Engine Mining Engineering) 뿐만 아니라 암석 공학 및 수치 모델링, 폭발물 공학, 환기 공학, 지하 채광 방법 및 광산 [15]설계와 같은 다양한 전문 분야의 대학원 과정도 포함하고 있습니다. Witwatersrand 대학은 광산 E에서 4년제 공학 학사(B.Sc.(Eng.))를 제공합니다.광업공학과[16] [17]대학원 과정(M.Sc.(Eng.) 및 박사과정).

몇몇 광산 기술자들은 철학박사(박사, DPhil), 공학박사(D)Eng., Eng.D.).이 프로그램들은 상당한 독창적인 연구 구성 요소를 포함하고 있으며, 일반적으로 아카데미아로의 진입점으로 간주됩니다.

러시아 연방에는 모든 연방 지구의 85개 대학이 광물 자원 분야 전문가를 양성하고 있습니다.모든 연방 지구의 36개 대학에서 고형광물(광산) 추출 및 가공 전문가를 양성하고 있습니다.모든 연방 지역의 49개 대학에서 액체 및 가스 광물(석유 및 가스)의 추출, 1차 가공 및 운송을 위한 전문가를 양성하고 있습니다.모든 연방 지구의 37개 대학에서 지질 탐사(응용 지질학, 지질 탐사) 전문가를 양성하고 있습니다.광물자원 분야 전문가를 양성하는 대학 중 연방대학은 7개, 러시아 [18]국립연구대학은 13개입니다.러시아 대학의 광물자원분야 인력양성은 현재 다음과 같은 주요 전문교육(전문학위): 광업기사 자격을 갖춘 '응용지질학'(5년간 교육); 광업기사 자격을 갖춘 '지질탐구'(5년간 교육); M"광업기사 자격"(5.5년의 연수), "광업 또는 석유가스 생산의 물리적 공정"(5.5년의 연수), "석유가스 공학 및 기술"(5.5년의 연수).대학은 프로파일(프로그램명)을 형성하여 고등교육의 주요 전문교육 프로그램을 훈련의 방향과 전문화로 개발하고 실행합니다.예를 들어, "채굴"이라는 전문화의 틀 안에서, 대학들은 종종 프로그램의 고전적인 이름을 고수합니다. "광물 퇴적물의 지하 채굴", "조사", "광물 농축", "채굴 기계", "기술 안전 및 광산 구조", "광산 및 지하 건설", "폭파 작업", "전기".광공업의 가공" 등.최근 10년간 다양한 요인의 영향을 받아 '채굴 및 지질정보시스템', '채굴생태' 등 새로운 이름의 프로그램이 등장하기 시작했습니다.따라서, 대학들은 자유를 이용하여 전문가들을 위한 새로운 훈련 프로그램을 구성함으로써 미래를 내다보고 광산 기술자들의 새로운 직업을 예측할 수 있습니다.전문의 학위가 끝나면 곧바로 대학원(박사학위과정의 아날로그,[18] 4년간의 연수)에 등록할 수 있습니다.

급여 및 통계

채굴 급여는 보통 필요한 기술 수준, 직책 위치, 엔지니어가 어떤 조직에서 [citation needed]근무하는지에 따라 결정됩니다.한 지역에서 다른 지역으로 급여를 비교할 때 생활비 등을 고려해야 합니다.

인도의 광산 기술자들은 평균 15,250달러로 다른 많은 [19]직업들에 비해 상대적으로 높은 연봉을 받습니다.하지만 캐나다, 미국, 호주, 영국 등 다른 지역의 광산기사 급여에 비해 인도인 급여는 낮은 편입니다.미국에는 약 6,150명의 광산 기술자가 있으며, 연평균 임금은 103,[20]710달러입니다.

프리마이닝

프로스펙터 바이 엔씨. 와이어스, 1906

광물 탐사는 광석(광물의 상업적으로 실행 가능한 농축물)을 채굴하는 과정입니다.광물 탐사는 종종 서비스 탐사를 사용하지만 광물 탐사보다 훨씬 더 집약적이고 조직적이며 관련성이 있으며 전문적입니다.

채굴의 첫 단계는 광물 퇴적물을 찾고 탐사하는 과정으로 구성됩니다.광물 탐사의 다음 첫 번째 단계에서 지질학자와 조사관은 가능한 채굴 작업에 대한 필요한 사전 타당성 조사에 중요한 역할을 수행합니다.수익성 [citation needed]조건 외에 필요한 광업의 형태와 종류를 결정하기 위해 다양한 탐사 방법을 통한 광물 탐사 및 매장량 추정이 이루어지고 있습니다.

광물 발견

광물 발견이 이루어지고 채굴에 충분한 경제적 품질이 있다고 판단되면 광산 기술자들은 이를 효과적이고 효율적으로 채굴하기 위한 계획을 수립하기 위해 노력할 것입니다.

그 발견은 광물 지도, 학술 지질 보고서, 또는 지역, 주, 국가 지질 보고서의 연구로부터 이루어질 수 있습니다.다른 정보원으로는 부동산 에세이와 지역 구전 등이 있습니다.광물 연구는 보통 퇴적물, 토양, 그리고 드릴 코어를 표본 추출하고 분석하는 것을 포함합니다.토양 표본 추출 및 분석은 가장 인기 있는 광물 탐사 [21][22]도구 중 하나입니다.일반적인 도구에는 위성 및 공중 사진 또는 자기 측정 및 감마 분광 [23]지도를 포함한 공중 지구 물리학이 포함됩니다.공유재산에 대한 광물탐사가 이루어지지 않는 한 그 재산의 소유자는 탐사과정에서 중요한 역할을 할 수 있습니다.광물 퇴적물의 [24]최초 발견자일 수도 있습니다.

광량결정

광업 지질학자와 엔지니어는 광물이 발견된 후 광석 특성을 결정합니다.여기에는 광석의 화학적 분석을 통해 시료의 조성을 확인할 수 있습니다.광물의 특성이 확인되면 다음 단계는 광석의 양을 결정하는 것입니다.이것은 [25]광석의 퇴적 정도와 순도를 결정하는 것을 포함합니다.지질학자는 퇴적물 또는 이음매의 한계를 찾기 위해 추가적인 핵심 샘플을 드릴링하고 보증서에 존재하는 귀중한 재료의 양을 계산합니다.

타당성조사

주요 기사:광업타당성조사

광물의 확인과 매장량이 합리적으로 결정되면, 다음 단계는 광물 매장량의 회수 가능성을 결정하는 것입니다.매장량 발견 직후의 예비 조사에서는 광물의 수급, 일정량의 광물을 회수하기 위해 이동해야 하는 광석의 양, 운영과 관련된 비용 분석 등의 시장 상황을 조사합니다.이 사전 타당성 조사는 광업 사업의 수익성 가능성 여부를 결정하는 것으로, 만약 그렇다면, 보증금에 대한 보다 심도 있는 분석이 수행됩니다.광체의 전체 범위가 알려지고 기술자들에 의해 검토된 후, 타당성 조사는 초기 자본 투자 비용, 추출 방법, 운영 비용, 예상 상환 기간, 총 수익과 순이익 마진, 토지의 가능한 전매 가격, 리저버의 총 수명을 조사합니다.ve, 계정의 전체 가치, 향후 프로젝트에 대한 투자, 부동산 소유자 또는 소유자의 계약.또한 환경 영향, 매립, 법적 영향 가능성 및 정부가 허용하는 모든 것이 [26][27]고려됩니다.이러한 분석 단계는 광산 회사가 광물의 추출을 진행해야 하는지 아니면 프로젝트를 포기해야 하는지를 결정합니다.광업회사는 매장량에 대한 권리를 자체적으로 개발하기 보다는 제3자에게 매각하기로 결정할 수도 있습니다.또는 시장 상황이 양호해질 때까지 추출 진행 결정을 무기한 연기할 수도 있습니다.

채광작업

기존 광산에서 근무하는 광산 기술자는 광산 내에 장비와 인력을 추가할 위치를 결정함으로써 운영 개선, 광물 탐사 및 운영 자본화를 위한 기술자로 근무할 수 있습니다.엔지니어는 또한 감독 및 관리 업무를 수행하거나 장비 및 광물 판매원으로 근무할 수 있습니다.광업 엔지니어는 엔지니어링 및 운영 외에도 환경, 보건 및 안전 관리자 또는 설계 엔지니어로 근무할 수 있습니다.

채굴 행위는 광물학, 지질학, 자원의 위치에 따라 다른 채취 방법이 필요했습니다.추출 방법은 광물 경도, 광물 층화, 그리고 그 광물에 대한 접근성과 같은 특성에 따라 결정됩니다.

일반적으로 채굴은 지표면이나 지하에서 이루어집니다.채굴은 또한 동일한 보호 구역에서 표면 작업과 비밀 작업을 수행할 때도 발생할 수 있습니다.광업 활동은 광물을 제거하기 위해 어떤 방법을 사용하는지에 따라 다릅니다.

표층채굴

지표면 채굴은 전 세계 광물 톤수 생산량의 90%를 차지합니다.오픈 피트 마이닝(open pit mining)이라고도 불리는 표면 마이닝은 표면 근처에 형성된 광물을 제거합니다.광석 회수는 자연 상태의 땅에서 물질을 제거함으로써 이루어집니다.지표면 채굴은 종종 그 땅의 특징, 모양, 지형, 지질 구성을 바꿉니다.

지표면 채굴은 기계를 절단, 절단, 파괴하여 광물을 채석하고 발굴하는 것을 포함합니다.폭발물은 보통 파손을 용이하게 하기 위해 사용됩니다.석회암, 모래, 자갈, 슬레이트와 같은 단단한 바위들은 일반적으로 벤치로 채석됩니다.

기계식 삽, 트랙 도저 및 프론트 엔드 로더를 사용하여 스트립 마이닝은 점토 및 인산염 제거와 같은 더 부드러운 광물에 대해 수행됩니다.매끄러운 석탄 솔기도 이 방법으로 추출할 수 있습니다.

장소 채굴을 통해 준설 채굴은 호수, 강, 개울, 그리고 심지어 바다의 바닥에서 광물을 제거할 수도 있습니다.또한, 광체에 용해제를 사용하여 표면에서 인시츄잉(in-situing)을 수행하고 펌핑(pumping)을 통해 광석을 회수할 수 있습니다.그런 다음 펌핑된 물질은 추가 처리를 위해 침출되도록 설정됩니다.수압채광은 과부담이나 광석 [28]자체를 씻어내는 워터제트로 활용됩니다.

채광공정

발파
폭발물은 암석의 형성을 분해하고 발파라고 불리는 과정에서 광석의 채취를 돕는데 사용됩니다.폭발한 폭발물의 열과 엄청난 압력을 폭발시켜 암석 덩어리를 부수고 부서뜨립니다.채굴에 사용되는 폭약의 종류는 높은 폭약으로 구성과 성능 특성이 다양합니다.광산 기술자는 효율성과 안전성을 극대화하기 위해 이러한 폭발물을 선별하고 적절하게 배치할 책임이 있습니다.발파는 기반 시설의 개발과 광석의 생산과 같은 채굴 과정의 많은 단계에서 발생합니다.높은 폭발물의 대안은 [29]1931년에 발명된 카독스 발파 카트리지이며 1932년부터 탄광에서 광범위하게 사용됩니다.카트리지에는 액체 이산화탄소가 폭발하는 디스크를 파열시킬 때까지 가열하는 '에너자이저'가 들어 있습니다. 그런 다음 초임계 유체가 물리적으로 폭발합니다.
침출
침출은 담체에서 액체로(통상은 아니지만) 특정 물질이 손실되거나 추출되는 것입니다.희토류 금속 추출에 주로 사용됩니다.
플로테이션
부양(floating)은 광물의 상대적 부력과 관련된 현상을 포함합니다.이것은 가장 널리 사용되는 금속 분리 방법입니다.
정전기 분리
전기적 특성 차이에 의해 광물을 분리하는 것.
중력분리
중력 분리는 현탁액 또는 건식 과립 혼합물과 같은 두 구성 요소를 분리하는 산업적 방법이며, 구성 요소를 중력으로 분리하는 것이 충분히 실용적입니다.
자기분리
자기 분리는 자기력을 이용하여 혼합물에서 자기적으로 민감한 물질을 추출하는 과정입니다.
수압분리
수압분리는 밀도차를 이용해 광물을 분리하는 공정입니다.수압 분리 전에, 광물들은 균일한 크기로 분쇄되었습니다; 균일한 크기와 밀도를 가진 광물들은 물 속에서 다른 침강 속도를 갖게 되고, 이것은 표적 광물들을 분리하는 데 사용될 수 있습니다.

채광 건강 및 안전

주요 기사:광산안전보건국

광업 건강과 안전에 대한 법적인 관심은 19세기 후반에 시작되었습니다.그 후 20세기에 이르러, 그것은 포괄적이고 엄격한 법화와 의무적인 보건 안전 규정으로 발전했습니다.어떤 역할을 하던 간에, 광산 기술자는 모든 연방, 주 및 지역 광산 안전법을 따라야 합니다.

미국

주요 기사:1977년 광산안전보건법

광부법(Miner's Act)으로 알려진 1977년 연방광산안전보건법(Federal Mine Safety and Health Act of 1977)의 통과를 통해 미국 노동부 산하에 광산안전보건국(MSHA)이 설립되었습니다.

이 포괄법은 광부들에게 위반사항 신고에 대한 보복에 대한 권리를 제공하고, 석탄광산을 금속광산과 비금속광산으로 통합 규제하며, 독립적인 연방광산안전보건심의위원회를 만들어 MSHA의 [30]위반사항 신고내용을 검토하고 있습니다.

이 법은 Code of Federal Regulations § 30(CFR § 30)에 규정되어 있으며, 활동 중인 광산의 모든 광부들을 대상으로 합니다.광산 기술자가 활동 중인 광산에서 근무할 경우, 광산의 다른 근로자와 동일한 권리, 위반, 의무적인 보건 안전 규정 및 의무 교육을 받게 됩니다.광산 기술자는 법적으로 "광부"[31]로 확인될 수 있습니다.

그 법은 광부들의 권리를 확립합니다.광부는 언제든지 위험한 상태를 보고하고 검사를 요청할 수 있습니다.광부들은 검사, 사전 검사 회의, 사후 검사 회의에서 참여할 광부 대표를 선출할 수 있습니다.광부 및 광부 대표자는 모든 검사 [32]및 조사 기간 동안 시간에 대한 보수를 받습니다.

광업과 환경

미국

토지 매립은 1977년의 지표면 광산 관리 및 매립법에 따라 지표면과 지하 광산에 대해 규제되고 있습니다.이 법은 내무부 표면광산국(OSM)의 일부로 제정되었습니다. OSM은 웹사이트에 "OSM은 지속적인 국내 석탄 생산에 대한 국가의 필요와 환경 보호 사이의 균형을 맞추는 책임을 지고 있습니다."라고 명시하고 있습니다.

이 법은 각 주에서 자체 매립 부서를 설치하고 석탄 채굴 작업을 위한 매립과 관련된 법을 제정하도록 요구하고 있습니다.주 정부는 토지 [citation needed]개간을 위한 석탄 이외에 추가적인 규제를 부과하고 다른 광물을 규제할 수 있습니다.

참고 항목

각주

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추가열람

  • 에릭 C. 니스트롬, 지하를 보다: 미국의 지도, 모델, 그리고 광산 공학.리노, NV: 리노 대학교 출판부,[ISBN missing] 2014
  • 프랭클린 화이트.황금의 심장을 가진 광부: 광물 과학과 공학 교육자의 전기.프리슨 프레스, 빅토리아2020. ISBN 978-1-5255-7765-9 (하드커버) ISBN 978-1-5255-7766-6 (페이퍼백) ISBN 978-1-5255-7767-3 (이북)

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