74868 - MINIERE E CAVE M

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Imprese innovazione e infrastrutture Città e comunità sostenibili Consumo e produzione responsabili

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

L’insegnamento fornisce i principi fondamentali della progettazione, gestione e controllo di attività estrattive di minerali di 1ª e 2 ª categoria. La progettazione viene esaminata alla luce dell’interconnessione con la tutela della sicurezza e dell’ambiente, dei criteri economici, di mercato e delle normative vigenti.

Contenuti

Il corso intende fornire la consapevoleza del ruolo delle Materie Prime Minerali (MPM) nella nostra vita e nell'economia mondiale e la necessità di una produzione sostenibile. Per questo ci si concentra sulle conoscenze di base per il ciclo estrattivo delle MPM. Sono presentate o richiamate sinteticamente le attività propedeutiche e condizionanti l’attività estrattiva. Il corso, dopo una presentazione delle attività di preparazione dei siti minerari, si focalizza sulla presentazione delle attività di coltivazione e trasporto del minerale utile. Sono richiamate le principali caratteristiche della fase di trattamento dei minerali, in quanto parte integrante il processo produttivo di MPM e i cui impianti appartengono al complesso industriale “miniera”. Il corso si conclude con una breve analisi della sostenibilità tecnico-economico-ambientale delle attività produttive di MPM. Di seguito si riporta l'articolazione del corso e i contenuti.

  • LE ATTIVITÁ ESTRATTIVE DI MPM - Importanza delle MPM. Complessità del processo produttivo e delle necessarie competenzead alto livello (giacimentologia, idrogeologia, chimica, meccanica, fluidodinamica, esplosivi, meccanica delle rocce, etc.). Utilità di modelli e metodologie avanzate di progettazione per ogni fase dell’attività, ad es. un approccio probabilistico ai problemi ed un uso importante degli strumenti matematici di ottimizzazione. Suddivisione storica in attività minerarie e di cava.
  • LE COLTIVAZIONI IN SOTTERRANEO - Rassegna e analisi dei principali metodi di coltivazione in sotterraneo: a camere e pilastri, a sottolivelli, per block caving, con taglio lungo, per lisciviazione. Criteri per la scelta del metodo coltivazione, dei dimensionamenti delle strutture e delle unità di coltivazione. Revisione delle riserve coltivabili.
  • LE COLTIVAZIONI A CIELO APERTO - Rassegna e analisi dei principali metodi di coltivazione a cielo aperto. La progettazione dell’open pit come analisi complessa di caratteristiche del giacimento e dei dimensionamenti. L’ottimizzazione dello scavo finale in funzione delle caratteristiche meccaniche delle rocce e della distribuzione delle concentrazioni. Introduzione all’ottimizzazione del trasporto.
  • LE TECNOLOGIE DI SCAVO – Le attività e le opere che richiedono uno scavo: accesso al giacimento, pozzi e fornelli di ventilazione/getto/estrazione, gallerie di produzione e trasporto, coltivazioni. Rassegna delle tecnologie di abbattimento: meccanico, con esplosivo e altre. Rassegna delle tecniche e dei mezzi di perforazione meccanica. Cenni sulla perforazione idraulica. Rassegna delle tecniche e dei mezzi di abbattimento meccanico. L’abbattimento con esplosivo: principi, fasi elementari, attrezzature.
  • LE TECNOLOGIE DI TRASPORTO – Le attività di smarino e il trasporto. Il trasporto in continuo e i relativi metodi di coltivazione. Il trasporto discontinuo e le sue fasi: caricamento, trasporto e estrazione. Mezzi (pale, scoop-tram, dumper, pozzi, ...) e strutture (pozzi, discenderie, …).
  • USO DELL’ESPLOSIVO – Caratteristiche degli esplosivi. Onde elastiche e frammentazione. Tipologie di volata. Progettazione della volata e granulometrie ottenibili. Microritardi.
  • ALTRE TECNOLOGIE DEL SOTTERRANEO - Il sostegno dei vuoti. La ventilazione. L’eduzione.
  • LE PRINCIPALI FASI DEL TRATTAMENTO – Rassegna delle principali fasi del trattamento: la comminuzione, classificazione, la separazione, l’arricchimento. La messa in posto degli sterili e dei fanghi del trattamento. I bacini e le dighe sterili.
  • LE CAVE, SINONIMO DI PRODUZIONE DI MATERIALI DI II CATEGORIA – Distinzione storica e legale fra minerali di I e II categoria. Specificità delle attività di cava. L’esempio delle cave di rocce ornamentali: le specificità della prospezione e valutazione della risorsa roccia ornamentale; il progetto e le tecniche di coltivazione e trasporto; la trasformazione e valorizzazione dei blocchi.
  • IL DISEGNO DELL'ATTIVITÀ MINERARIA - Le fasi logiche e temporali del processo produttivo minerario. La caratterizzazione della geo-risorsa: ricostruzione geometrica e stima delle risorse selezionabili; caratterizzazione geomeccanica delle diverse formazioni interessate. Scelta del metodo di coltivazione. Progetto dell'attività estrattiva (preparazione, coltivazione, chiusura dei siti). Scelta del metodo di trattamento dei minerali, progetto del processo mineralurgico e di messa a discarica dei residui. Durata dell’attività mineraria.
  • LA SOSTENIBILITA' DELLA PRODUZIONE DI MPM - La sostenibilità tecnico-economica delle attività estrattive di MPM. L’evoluzione del mercato e della produzione. Il problema della rinnovabilità delle MPM, la limitazione delle risorse e il ruolo del riciclo da rifiuti e discariche. L’impatto dell’attività estrattiva di MPM e la sostenibilità ambientale

 

Testi/Bibliografia

  • Bruno, Roberto APPUNTI delle LEZIONI (power point)
  • Ratan Raj Tatiya Surface and underground excavations - Methods, Techniques and Equipment (Balkema Publishers, 2005)
  • Peter Darling SME MINING ENGINEERING HANDBOOK - III Edition, (Society of Mining, Metallurgy and Exploration, 2011)

 

Metodi didattici

Le lezioni sono presentate con proiezione di diapositive.

Le esercitazioni addestreranno gli studenti allo sviluppo su foglio elettronico di metodologie numeriche per la soluzione di problemi specifici

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste nella redazione e della discussione di una tesina concordata con lo studente, che affronta i criteri di progettazione di un caso specifico.

Strumenti a supporto della didattica

 

  • Le esercitazioni, svolte presso il Laboratorio Didattico-Informatico, si avvarranno dei programmi Microsoft Office (EXCEL) e di altro sw
  • E' prevista almeno una visita à un sito produttivo di MPM

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Roberto Bruno