Ontginning van minerale hulpbronne

Hoofstukoorsig

2 weke

In hierdie hoofstuk bou ons voort op wat in die vorige twee hoofstukke behandel is. Noudat jy geleer het dat rotse minerale bevat, gaan ons kyk hoe die minerale ontgin kan word sodat dit benut kan word. Mynbou speel 'n belangrike rol in die rykdom van 'n land. Die leerders sal dus van die mynbedryf in Suid-Afrika leer, en van die impak van mynbou op 'n land en die wêreld.

Die mynbedryf is 'n belangrike bedryf in Suid-Afrika. Dit betrek verskeie nywerhede wat saamwerk. Eksplorasie word gevolg deur uitgrawing, wat gevolg word deur vergruising en maal om die rotse te verklein. Dit word gevolg deur onttrekking(die verwydering van die waardevolle minerale uit die erts) en laastens affinering. Al hierdie prosesse word in die hoofstuk bespreek. Die idee is nie dat die leerders al die terme uit hul kop moet ken nie, maar eerder dat hulle die geheelbeeld moet snap. 'n Paar verskillende prosesse is nodig, en elkeen is afhanklik van die doeltreffendheid van die voorafgaande stap. Die doel van die vloeidiagram-oefening aan die einde van die hoofstuk is om die hoofstukinhoud te konsolideer en die leeders bewus te maak van die deurlopende aard van talle nywerheidsprosesse.

Die hoofstuk bevat ook 'n navorsingsprojek. Laat die leerders een bedryf kies en navorsing doen oor die verskillende aspekte van mybou wat in hierdie hoofstuk behandel word wat in hul gekose bedryf voorkom. Die volgende mynbedrywe kan nagevors word: goud, yster, koper, diamante, fosfaat, steenkool, mangaan, chroom of die platinumgroepmetale (PGM's). Die leerders kan ook hul eie een kies.

Die projekte moet aan die begin van die kwartaal/hoofstuk ingelewer word. Die leerders kan dan hul projekte aan die einde van die hoofstuk aanbied deur 'n plakkaat of 'n mondelinge aanbieding, of albei, te doen. Vir die mondeling stel ons voor dat jy saam met die taaldepartement werk sodat die leerders daar ook geassesseer kan word. As plakkate gemaak word, stel ons voor dat jy dit opplak waar die hele skool daarna kan kyk. Die leerders kan gedurende pouses by hul plakkate staan, en leerders van ander grade kan na hul plakkate kom kyk en vrae daaroor vra.

Die doel van die projek is tweeledig: eerstens sodat die leerders kan voortgaan om te leer om navorsing te doen, inligting in te win en dit vir ander aan te bied; en tweedens sodat die leerders loopbane in hierdie bedryf kan ondersoek. 'n Afdeling oor loopbane in mynbou moet by hul navorsing ingesluit word.

Ruim tyd aan die begin van hierdie hoofstuk in om die onderwerp en die navorsingsprojek bekend te stel, en aan die einde vir terugvoering oor die navorsingsprojekte.

3.1 Eksplorasie: die opspoor van minerale (0,5 uur)

Take

Vaardighede

Aanbevelings

Aktiwiteit:

Mynbou in Suid-Afrika

Soek van inligting,

aanbieding van inligting.

groepwerk, ontleding, sintese, toepassing

KABV-voorstel

Projek word aan die begin van die hoofstuk uitgedeel.

Aktiwiteit: Minerale en die reg om dit te besit

Debattering, bespreking

Opsioneel

3.2 Uithaal van erts (0,5 uur)

Take

Vaardighede

Aanbevelings

Aktiwiteit: Goudmynbou in Suid-Afrika

Herroeping, begrip, toepassing

Voorstel

3.3 Vergruising en maal (0,5 uur)

(Voer die demonstrasie met sjokoladebrokkie-koekies in die klas uit om vergruising en maal te demonstreer)

3.4 Skeiding van minerale van afval (1,5 uur)

Take

Vaardighede

Aanbevelings

Aktiwiteit: Skei kraletjies

Groepwerk, ontwerp, eksperimentering

KABV-voorstel

Aktiwiteit: Skei grondbone en rosyne

Voorspelling, ontdekking, waarneming, verduideliking

Voorstel

3.5 Affinering van minerale (1 uur)

Take

Vaardighede

Aanbevelings

Aktiwiteit: Skei lood van loodoksied

Waarneming, toepassing

KABV-voorstel

3.6 Mynbou in Suid-Afrika (2 uur)

Take

Vaardighede

Aanbevelings

Aktiwiteit: Skep jou eie mynboukaart

Oordra van inligting, toepassing

Voorstel

Aktiwiteit: Teken 'n mynbou-vloeidiagram

Oordra van inligting, ordening van inligting

Voorstel

Aktiwiteit: Wat sou ons sonder mynbou doen?

Formulering van 'n argument, groepwerk, aanbiedingsvaardighede, opsomming van inligting, sintese

Voorstel

Let wel: Ruim tyd aan die einde van hierdie hoofstuk in sodat die leerders hul navorsingsprojekte kan aanbied.

  • Hoe weet ons waar om te ontgin?
  • Hoe kry ons die waardevolle ertsryke rotse uit die grond?
  • Hoe kry ons die minerale of metale uit die erts?
  • Hoe skei ons minerale van afvalrots?
  • Hoe affineer ons minerale?
  • Waar in Suid-Afrika is die mineraalryke afsettings geskik vir mynbou?
  • Wat word in Suid-Afrika ontgin?
  • Wat is die impak van mynbou?
  • mineraal
  • erts
  • PGM

In die vorige twee hoofstukke het jy van die sfere van die Aarde geleer, veral van die litosfeer. Die litosfeer bestaan uit rotse wat minerale bevat. Minerale is natuurlike verbindings wat deur geologiese prosesse gevorm word. 'n Mineraal kan 'n suiwer element wees, maar gewoonlik bestaan minerale uit talle verskillende elemente wat gekombineer is. Minerale is nuttige chemiese verbindings waarmee nuwe materiale gemaak kan word wat ons daagliks kan gebruik. In hierdie hoofstuk kyk ons na hoe om die minerale uit die rotse te kry en dit in 'n vorm te kry wat ons kan gebruik. Dit is waaroor die mynbedryf gaan.

Mynbou is 'n baie belangrike bedryf in Suid-Afrika. Ons het baie minerale hulpbronne in ons land en baie mense is van die mynwese afhanklik vir hul bestaan.

Jy weet reeds dat minerale in rotse nie sonder verwerking gebruik kan word nie. Talle prosesse word gebruik om minerale beskikbaar te maak vir ons om te gebruik. Ons moet bepaal of hierdie konsentrasies ekonomies lewensvatbaar is om te ontgin. Rotse met groot konsentrasies minerale word erts genoem. Mynbou gaan oor die opspoor van erts van goeie gehalte, verkieslik in 'n klein gebied.

Die volgende stap is om die rots wat die mineraal bevat uit die grond te kry. As die erts eers op die oppervlak is, kan die proses begin om die mineraal uit die rots te haal. Sodra die mineraal van die res van die rots geskei is, moet dit skoongemaak word sodat dit gebruik kan word.

Hierdie proses word in die volgende vloeidiagram voorgestel:

In hierdie hoofstuk kyk ons na elke stap in meer detail. Jy gaan ook dit wat jy van mynbou geleer het op een spesifieke mynbedryf toepas. Dit word in die navorsingsprojek hieronder beskryf.

Mynbou in Suid-Afrika

Hierdie projek moet aan die begin van die hoofstuk uitgedeel word sodat die leerders tyd het om daaraan te werk. Inligting vir die projek word in die afdelings in die hoofstuk verskaf, maar leerders moet ook self inligting probeer kry. Leidende vrae word verskaf om hulle te help.

Jy kan Assesseringsrubriek 8 (Plakkaat), 9 (Mondelinge aanbieding) en 10 (Groepwerk) gebruik om hierdie projek te assesseer.

INSTRUKSIES:

  1. Werk in groepe van drie.
  2. Kies een mynbedryf in Suid-Afrika en soek inligting oor jou gekose bedryf.
  3. Kies uit die volgende lys: goud, yster, steenkool, fosfaat, mangaan, diamante, chroom, koper en die platinumgroepmetale (PGM's).
  4. Bied jul bevindinge as 'n mondelinge aanbieding of plakkaat vir die klas aan.
  5. Gebruik die volgende vrae om jou navorsing te rig:

    1. Hoe weet geoloë en ingenieurs waar om jul gekose mineraal te ontgin?
    2. Watter ontginningsmetode word in hierdie bedryf gebruik?
    3. Watter prosesse word gebruik om die rots uit die grond te kry?
    4. Watter prosesse word gebruik om die rotse te verklein?
    5. Hoe word die mineraal uit die erts gehaal?
    6. Hoe word die mineraal van sy verbinding geskei?
    7. Hoe word die mineraal geaffineer?
    8. Waar in Suid-Afrika word hierdie mineraal ontgin?
    9. Wat is die impak van hierdie mynbedryf op Suid-Afrika?
    10. Wat is die impak van hierdie mynbedryf op die omgewing?
    11. Watter loopbane is by hierdie mynbedryf betrokke?

Eksplorasie: Die opspoor van minerale

  • eksplorasie
  • afstandswaarneming
  • geofisiese metodes
  • geochemiese metodes

Een van die belangrikste stappe in mynbou is om minerale op te spoor. Die meeste minerale kom êrens in die litosfeer voor, maar in baie, baie lae konsentrasies ‒ te laag om mynbou winsgewend te maak. Erts van hoë gehalte moet in 'n klein gebied gevind word om mynbou winsgewend te maak. Mynbou-eksplorasie is die term wat ons gebruik wanneer bepaal word waar waardevolle minerale is.

Vandag help tegnologie mynbougeoloë om hoëgehalte-erts te vind sonder om enigsins te grawe. Eers wanneer die geoloë en landmeters seker is waar die regte minerale is, grawe hulle toetsskagte om te bevestig wat hul opmeettegnieke aangedui het.

Eksplorasiemetodes

In al hierdie metodes gebruik ons die eienskappe van minerale en ons kennis van die litosfeer om die minerale ondergronds op te spoor, sonder om self ondergronds te gaan. Yster is byvoorbeeld magneties, dus kan instrumente wat die veranderinge in die magnetiese veld meet vir ons leidrade gee oor waar goeie ysterafsettings kan wees.

Eksplorasiemetodes word gebruik om mineraalafsettings op te spoor en die gehalte daarvan te bepaal voordat ontginning begin. Gewoonlik word verskeie eksplorasietegnieke gebruik en die resultate vergelyk om te sien of 'n sekere plek geskik is vir ontginning.

Afstandswaarneming is die term wat gebruik word wanneer inligting van 'n afstand af verkry word. Deur byvoorbeeld radar-, sonar- en satellietbeelde te gebruik, kan ons beelde van die aardoppervlak verkry. Hierdie beelde help ons om moontlike mynbouterreine te identifiseer, en ook om bestaande terreine vir moontlike uitbreiding te bestudeer.

Hierdie beeld dek 'n oppervlakte van 15 x 19 km en is vanaf die NASA-navorsingsatelliet Terra geneem. Dit toon die myn by Baiyun Ebo,China, die terrein waar bykans die helfte van die wêreld se seldsame aardelemente ontgin word.

Seldsame aardelemente is 'n stel van 17 elemente in die periodieke tabel, wat die 15 lantaniede en skandium en yttrium insluit. Hierdie elemente met die vreemde name kom redelik oorvloedig in die Aarde se kors voor.

Vind uit waar die lantaniede op die periodieke tabel voorkom deur voor in jou werkboek te kyk.

Met geofisiese metodes word geologie en die fisiese eienskappe van die minerale gebruik om hulle ondergronds op te spoor. Diamante word byvoorbeeld diep in die Aarde teen baie hoë temperature in kimberlietpype van stollingsgesteentes gevorm. Die kimberlietpyp is in die vorm van 'n wortel. Die eerste kimberlietpyp is in Kimberley in Suid-Afrika opgespoor. Die pyp is ontgin, en uiteindelik is die Groot Gat geskep.

Kimberlietpype is die belangrikste bron van diamante ter wêreld. Dit is vernoem na die dorp Kimberley, waar 'n diamant van 16,7 kg in 1871 gevind is, wat tot die diamantstormloop gelei het.

Die Groot Gat van Kimberley was tot 1914 'n diamantmyn en is toe gesluit. Vandag is dit 'n toeriste-attraksie.

Die Groot Gat van Kimberley word beskou as die grootste hand-uitgrawing op die Aarde en is 463 m breed en 240 m diep. Ongeveer 22 miljoen ton grond is uitgegrawe, wat 3000 kg diamante opgelewer het.

Met geochemiese metodes word kennis van die chemie van die minerale met die geologie van 'n gebied gekombineer om verbindings te identifiseer wat in die erts voorkom, en om te bepaal hoeveel daarvan daar is. Wanneer 'n ertsliggaam byvoorbeeld geïdentifiseer is, word monsters geneem om die mineraalinhoud van die erts te ontleed.

Minerale en die reg om dit te besit

Hierdie is 'n opsionele aktiwiteit om as klasbespreking of as kleingroep-bespreking te doen.

Talle inheemse mense, soos die San, deel dieselfde kernoortuiging dat die grond en alles wat dit voortbring vir alle mense bedoel is om in gelyke mate te gebruik.

Die kolonialiste wat hier aangekom het, het met die ontdekking van goud en later diamante die potensiële minerale rykdom van Suid-Afrika besef. Hulle het genadeloos grond waar minerale gevind is van die plaaslike mense weggevat, en hul reg op eienaarskap en toegang totaal ontken.

De Beers het die mynregte gekoop en alle toegang tot diamantgebiede verbied. Enigeen wat die gebied betree het, is vervolg, en die verkoop van sogenaamde onwettige diamante is swaar gestraf. Ander groot mynmaatskappye het ook probeer om aanspraak te maak op die reg op die minerale wat hulle ontgin.

Bespreek die volgende in groepe of as 'n klas:

  1. Behoort 'n paar uitgekose mense die reg te hê op die grond en die minerale daarin?
  2. Wie besit die minerale?
  3. Moet groot korporasies hierdie regte hê?
  4. Watter rol moet die regering speel in die toewysing/administrasie van mynregte?

Gebruik die volgende ruimte om 'n paar van die hoofpunte van jul bespreking neer te skryf.






Uithaal van erts

  • bogrond
  • bolaag
  • uitgrawing
  • rehabilitasie
  • flodder

Nadat die ertsliggaam geïdentifiseer is, begin die proses om die erts uit die grond te kry. Die twee belangrikste ontginningsmetodes is oppervlakmynbou en ondergrondse mynbou. Op sommige plekke word 'n kombinasie van hierdie metodes gebruik.

Oppervlakmynbou

Oppervlakmynbou is presies wat die woord sê - om rotste uit die oppervlak uit te grawe en 'n gat of put te vorm. In Suid-Afrika word hierdie metode gebruik om yster, koper, chroom, mangaan, fosfaat en steenkool te ontgin.

Oppervlakmynbou staan ook as dagmynbou of oopgroefmynbou bekend.

'n Oopgroef-steenkoolmyn.

Suid-Afrika is een van die sewe grootste steenkoolproduserende lande in die wêreld. 'n Kwart van die steenkool wat in Suid-Afrika ontgin word, word uitgevoer, hoofsaaklik vanaf Richardsbaai.

Kom ons kyk na steenkool as 'n voorbeeld. Vir oppervlakmynbou moet die minerale naby aan die aardoppervlak wees. Die meeste van die steenkool wat in Suid-Afrika voorkom, is vlak genoeg vir oppervlakmynbou. Die rotse lê gewoonlik in lae. Om die steenkoollaag bloot te stel, moet die lae bo dit eers verwyder word. Die plantegroei en grond, wat die bogrond genoem word, word verwyder en eenkant gesit sodat dit ná die tyd weer in die grond geplaas kan word. As daar 'n laag rots, wat die bolaag genoem word, bo die blootgelegde steenkoollaag is, word dit ook verwyder voordat die steenkool uitgegrawe kan word. Nadat al die steenkool verwyder is, word die bolaag en bogrond teruggeplaas om te help om die natuurlike plantegroei van die gebied te herstel. Dit word rehabilitasie genoem.

Daar word toenemende klem gelê op die noodsaaklikheid om ou mynterreine wat nie meer gebruik word nie te rehabiliteer. As dit te moeilik is om die terrein tot die voormalige toestand te herstel, kan daar op nuwe grondgebruik vir die gebied besluit word.

Oppervlak-steenkoolontginning en mynrehabilitasie.

In Phalaborwa in die Limpopo-provinsie word kopererts deur oopgroefmynbou ontgin. Hierdie oopgroefmyn is een van die wêreld se grootste oopgroefmyne. Dit is 2 km breed en is die grootste mensgemaakte gat in Afrika.

Lees meer van die Phalaborwa-myn. http://www.palabora.com

Kopererts van die Phalaborwa-myn.

Wanneer 'n mens ontgin, grawe jy in soliede rots in. Die rots moet in kleiner stukkies opgebreek word voordat dit verwyder kan word. Gate word in die rots geboor en plofstowwe, soos dinamiet, word in die gate geplaas om die rots in stukke te skiet. Die stukke is steeds baie groot en baie swaar. Hulle word op baie groot trokke gelaai en verwyder. Soms word die rots (erts) by die mynterrein vergruis om die vervoer daarvan te vergemaklik.

Myntrokke is enorm. Hulle is tot 6 meter hoog, wat hoër as die meeste huise is. Hierdie trokke kan tot 300 ton materiaal vervoer, en hul enjins het 'n uitset wat 10 tot 20 keer sterker as 'n motorenjin s'n is.

Steenkool-oppervlakmynbou - kyk na 'n paar van die swaar masjiene in aksie.

Onthou jy nog hoe steenkool gevorm word? Waarvan is steenkool gemaak?



Hierdie is hersiening van wat die leerders in vorige grade geleer het. Steenkool word gevorm uit versteende plantmateriaal wat oor miljoene jare saamgepers en verhit word om uiteindelik steenkool te vorm.

Steenkool word op 'n myntrok gelaai.

Ondergrondse mynbou

Skagmynbou

Minerale kom dikwels nie naby die aardoppervlak voor nie, maar baie dieper. In sulke gevalle word ondergrondse mynbou, wat ook skagmynbou genoem word, gebruik. Voorbeelde van ondergrondse mynbou in Suid-Afrika is die ontginning van diamante, goud en soms die PGM's.

Die PGM's is ses oorgangsmetale wat gewoonlik in erts gevind word. Dit is rutenium (Ru), rodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir) en platinum (Pt). Suid-Afrika het die grootste hoeveelheid PGM-reserwes ter wêreld.

Uithaal van erts.

Stollings- en metamorfiese gesteentes word aangetref waar goud ontgin word.

Soms is die erts baie diep, wat dikwels die geval is met diamant- of gouderts. In hierdie gevalle loop die mynskagte vertikaal afwaarts en maak sytonnels dit vir die mynwerkers en hul toerusing moontlik om die erts te bereik. 'n Struktuur wat 'n skagtoring genoem word, word bo die skag gebou en beheer die hyserstelsel in die vertikale skag. Met die hyser kan dit die mynwerkers soms tot 'n uur neem om die onderkant van die skag te bereik.

Steekoolmynwerkers het in die ou dae 'n kanarie saam met hulle in die myne af geneem. As die kanarie doodgegaan het, het hulle geweet die suurstofvlakke is gevaarlik laag en dit is nie veilig om ondergronds te bly nie.

Ou skagtorings by die Kimberley-myn in die Noord-Kaap

Die TauTona-myn in Carletonville, Gauteng, is die wêreld se diepste myn. Dit is 3,9 km diep en het tonnels van altesaam 800 km. Dit is baie gevaarlik om so diep ondergronds te werk. Dit raak baie warm, tot 55°C. Om dit moontlik te maak om daar te werk, word die lug die heeltyd tot ongeveer 28 °C verkoel met gebruik van lugverkoelingsopeninge.

Suid-Afrika is die leier op die gebied van diep ondergrondse mynbou, aangesien ons verskeie myne het wat dieper as 3 km is.

Goudontginning in Suid-Afrika

Suid-Afrika is die wêreldleier in die ontginning van goud. Ons ontgin al vir meer as 'n eeu goud en ons myne is die diepste ter wêreld. Ons was tot in 2010 die grootste goudprodusent in die wêreld. Goud is 'n glansende edelmetaal met 'n baie hoë geleidingsvermoë.

VRAE:

Watter mynboumetode word gebruik om goud te ontgin?


Ondergrondse mynbou of skagmynbou.

Watter soort rots kom voor waar goud ontgin word?


Stollingsgesteentes of metamorfiese gesteentes.

Waarvoor word goud gebruik?



Juweliersware, ornamente en versierings, elektronika in rekenaars en selfone.

Dink jy goudontginning is gevaarlik? Hoekom sê jy so?




Ja dit is. Die myne is baie diep, van die diepstes ter wêreld. Mynbou diep ondergronds is moeilik en gevaarlik weens die hitte en gebrek aan suurstof. Rotswande kan ook ineenstort as gevolg van die druk.

Gee byskrifte vir nommer 1 tot 7 in die volgende diagram.








1. Lugtoevoer en lugversorging/hittebeheer

2. Hyser om mynwerkers in die myn of in die vertikale skag af te neem

3. Skagtoring

4. Horisontale tonnel

5. Verwydering van erts

6. Mynhoop

7. Ertsliggaam

Ondergrondse mynbou.

Pilaarafboumetode

Een van die metodes wat in ondergrondse mynbou gebruik word, word die pilaarafboumetode genoem. Dit word dikwels gebruik om steenkool te ontgin. 'n Deel van die myn is oop na buite en 'n deel is ondergronds. Die blootgelegde steenkoollaag word uitgegrawe, maar pilare steenkool word agtergelaat om die tonnels oop te hou en die dak te ondersteun. Masjiene wat kontinu-delwers genoem word, word gebruik om die steenkool te verwyder. Die steenkool word op vervoerbande gelaai en na die oppervlak geneem om verder vergruis te word.

'n Masjien wat kontinu-delwer genoem word, aan die werk by die steenkoollaag.
Pilaarafboumetode.

Wat gebeur nadat die erts deur ontginning uit die kors verwyder is?

Vergruising en maal

In hierdie afdeling kyk ons na metodes om baie groot rotse te vergruis en te maal totdat dit so fyn soos poeier is. Die eerste begrip wat verstaan moet word, is dat minerale binne rotse is en dat die minerale deur vergruising by die oppervlak van die rotsfragment blootgestel word. Eers dan kan chemikalieë gebruik word om die mineraal uit te haal. 'n Analogie met 'n sjokoladebrokkie-koekie word gebruik om hierdie beginsel te demonstreer. Die tweede begrip is dat baie energie gebruik word om die rotse te breek. Dit is 'n baie energie-intensiewe stap in die mynbedryf, en een van die redes waarom mynbou so duur is.

Die les kan ingelei word deur die beginsel wat hierbo verduidelik word aan die klas te demonstreer. Gebruik koekies met sjokoladebrokkies en maak dit met jou vingers fyn. Dit word gedoen om die minerale (sjokoladebrokkies) uit te kry. Die volgende stap is om die sjokoladebrokkies van die krummels te skei - nog 'n stap in die ontginningsproses.

Mineraalkristalle is deur die rotse versprei, net soos die sjokoladebrokkies deur die koekie versprei is. Soms kan ons die brokkies van buite af sien, maar meestal is die brokkies nie sigbaar nie omdat dit binne-in die koekie is.

Erts is soos sjokoladebrokkie-koekies, met die minerale deur die rots versprei.

Die enigste manier om uit te vind hoeveel sjokoladebrokkies daar is, is om die koekie fyn te maal. Net so kan ons soms mineraalkristalle van buite die rots sien, maar gewoonlik weet ons nie watter minerale daar is en in watter konsentrasies hulle voorkom nie. Die enigste manier om uit te vind, is om die rots in kleiner en kleiner stukkies te breek.

Die erts moet vergruis word, net soos die koekie, om die minerale uit te kry.

Nadat ons die koekie fyngemaak het, kan die sjokoladebrokkies van die krummels geskei word. Net so kan die waardevolle minerale tydens die mynbouproses van die ongewenste rots geskei word. Die ongewenste rots word afvalrots genoem.

Die sjokoladebrokkies is van die res van die koekie geskei, net soos die minerale uit die rots gehaal is.

Kom ons kyk na 'n voorbeeld. Jy het in vorige grade geleer dat die mineraal koper in rotse voorkom. In Suid-Afrika is die Bosveldstollingskompleks 'n gebied wat oor die Noordwes- en Limpopo-provinsie strek. Stollingsgesteentes met 'n hoë mineraalinhoud word hier aangetref. PGM's, chroom, yster, tin, titaan, vanadium en ander minerale in oopgroef- en ondergrondse myne word hier ontgin. Die rotse uit die myne word deur vervoerbande na vergruisers vervoer. Bekvergruisers en keëlvergruisers breek die groot rotse in kleiner rotse op.

Bekvergruiser by 'n myn. Die rotse word in die tregter gegooi en vergruis terwyl die twee kante vorentoe en agtertoe beweeg.

Kort video's wat wys hoe bekvergruisers werk en hoe 'n koeëlmeul draai

Die kleiner rotse word na meule geneem waar groot staafmeule en balmeule dit in nog kleiner stukkies maal totdat dit so fyn soos poeier is.

Jy kan dit vir die klas demonstreer deur 'n paar stukkies van die koekie en 'n paar albasters of koeëllaars in 'n plastiekhouer te plaas. Plaas die deksel op die houer en skud dit sodat die albasters help om die koekie nog verder te maal en te breek.

'n Balmeule.
In die balmeule beweeg die balle om en om terwyl die meul draai, en vergruis die erts tot 'n fyn poeier.

Die proses van verkleining van die rotse verg baie energie. Dink net hoe moeilik dit is om 'n rots te breek. Hoeveel meer energie dink jy is nodig om 'n rots te vergruis totdat dit so fyn soos sand is? Dit is een van die stappe in die mynbouproses wat baie duur is, omdat energie benodig word om die proses aan te dryf.

Die meeste minerale kom as verbindings in rotse voor. Net 'n paar minerale kom in hul suiwer vorm voor, met ander woorde hulle is nie in 'n verbinding met enige ander element nie. Voorbeelde van minerale wat in hul suiwer vorm voorkom, is goud en diamante (diamante bestaan uit die element koolstof).

'n Ongeslypte diamantkristal binne-in 'n rots.

Party rotse word gebruik net soos dit is, en hoef nie in poeier vergruis of aan mineraalonttrekking blootgestel te word nie. Fosfaatrots kan byvoorbeeld net so as bemestingstof gebruik word, of dit kan gebruik word om fosforsuur te maak. Sand, of die mineraal silikondioksied (SiO2), word in die boubedryf gebruik. Steenkool wat in sedimentêre gesteentes voorkom, word tot die geskikte grootte vergruis en as brandstof vir elektrisiteitsopwekking gebruik, of om yster te vervaardig.

Klonte steenkool kan direk as brandstof gebruik word. Party steenkool word egter eers gewas om dit 'n 'hoëgraad-steenkool' te maak. Dit kan in verskeie groottes gesorteer word na gelang van waarvoor die brandstof benodig word.

Die skeiding van minerale van afval

  • elektromagnete
  • panspoeling
  • samestelling
  • digtheidskeiding
  • grootteskeiding
  • magnetiese skeiding
  • flottering

Voordat die minerale gebruik kan word, moet dit van die afvalrots geskei word. 'n Aantal verskillende skeidingstegnieke word gebruik. Hierdie tegnieke is gegrond op die eienskappe van die minerale. Verskillende minerale word saam gevind, byvoorbeeld koper en sink, goud en silwer, of die PGM's. 'n Kombinasie van tegnieke word gebruik om die minerale van die afval te skei, en dan om die minerale van mekaar te skei.

Jy onthou dalk nog 'n paar van die verskillende metodes van fisiese skeiding uit vorige grade. Dit is in Materie en Materiale gedek.

Handsortering

Handsortering is nie 'n baie doeltreffende metode om minerale te skei nie. Dit kan slegs in uitsonderlike situasies of deur individue gedoen word, byvoorbeeld mense wat met die hand in riviere in Angola na spoeldiamante soek. Dit is 'n goedkoop en maklike proses om individueel te doen, maar is nie lewensvatbaar op nywerheidskaal nie.

Magnetiese skeiding

Yster is 'n metaal met magnetiese eienskappe. Ystererts kan met behulp van magnetiese skeidingstegnieke van afvalrots geskei word. Vervoerbande dra die erts verby sterk elektromagnete, wat die magnetiese stukkies (wat die yster bevat) uit die niemagnetiese afval verwyder. Hoe dink jy werk dit? Bestudeer die volgende diagram.

Soos jy in Energie en Verandering geleer het, is 'n elektromagneet 'n soort magneet waarin die magnetiese veld deur 'n elektriese stroom opgewek word.

Watter houer, die een aan die linker- of aan die regterkant, sal die magnetiese ystererts bevat en watter een die niemagnetiese afval? Skryf dit as 'n byskrif op die diagram en gee 'n rede vir jou antwoord hieronder.



Die diagram met byskrifte word hier verskaf:

Die magnetiese ystererts sal in die houer aan die regterkant val, aangesien dit na die magnetiese roller aangetrek word en vir 'n langer tydperk om die ronding van die magneet beweeg, terwyl swaartekrag veroorsaak dat die niemagnetiese afval reguit na onder val wanneer die magneet draai, en in die houer aan die linkerkant val.

Digtheidskeiding

Een van die eerste metodes vir die ontginning van goud was panspoeling, 'n tegniek waardeur erts met water gemeng is om 'n suspensie te vorm. Wanneer dit geskud word, sink die digte gouddeeltjies na die bodem en kan dit uitgehaal word.

Toe goud in die 1840's in Pelgrimsrus in Mpumalanga ontdek is, het hulle hoofsaaklik panspoeling gebruik om die goudklonte van die sand en klippe in riviere te skei.

Panspoeling

Skei kraletjies

Laat die leerders in groepe van drie werk. Die waarde van hierdie aktiwiteit lê in die uitvoer daavan, en nie soseer in die eindproduk nie. Die leerders sal elke enkele kraletjie in die proses wil skei, en dit is nie moontlik nie, en gebeur ook nie in die mynbedryf nie. Waardevolle materiale eindig wel as afval op.

Wanneer jy kraletjies kies om te skei, moet jy seker maak dat daar 'n verskeidenheid vorms en groottes is. Die meeste plastiekkraletjies sal op water dryf, maar metaalkraletjies sal sink. Die stuk mat word gebruik om die bak grof te maak, maar steeds glad genoeg dat die kraletjies kan afrol en dat plat kraletjies daaraan kan vassit. Kies die kleinste, platste kraletjies om die waardevolle materiale voor te stel. Hulle sal makliker op die mat in die bak agterbly.

Die leerders sal dalk die koppies wil gebruik om volgens grootte te sorteer. Dit is 'n goeie opsie. As daar ook magnetiese kraletjies is, kan jy vir die leerders 'n magneet gee.

Om volgens digtheid te skei, kan die leerders die kraletjies in die water gooi - sommige kraletjies sal dryf en ander sal sink. Om volgens grootte te skei, kan die leerders die gaas gebruik en die kleiner kraletjies daardeur in die koppie laat val, met die groter kraletjies wat agterbly.

As 'n uitbreidingaktiwiteit kan jy kraletjies byvoeg met dieselfde vorm en grootte, maar verskillende kleure. Die leerders sal dit met die hand wil sorteer. Sê vir hulle dat hoewel handsortering doeltreffend kan wees en deur individue gebruik word, dit baie tydrowend is en bykans nooit in die mynbedryf gedoen word nie. Vra hulle of hulle enige ander idees het. Dit is hier waar chemiese eienskappe ter sprake kom. Sê byvoorbeeld vir die leerders dat een kleur kraletjie met 'n suur reageer en die ander nie. Laat die leerders bespreek hoe hulle die kraletjies op grond van hierdie kennis sal skei. 'n Praktiese voorbeeld is dat silwer met chloor reageer, maar goud nie.

Hierdie aktiwiteit kan ook as 'n klasdemonstrasie gedoen word, en vloeidiagramme kan ontwerp word. Die leerders kan dan stem vir die een wat hulle dink die beste sal werk.

In hierdie aktiwiteit gaan jy kraletjies skei as 'n analogie vir die skeiding van minerale in die mynbedryf.

MATERIALE

  • verskeidenheid kraletjies met verskillende vorms, groottes, digthede en magnetiese eienskappe
  • verfbak
  • stuk mat
  • plastiekkoppie en gaas
  • magneet
  • water

'n Vel papier waarop die leerders kan beplan en waaarnemings kan neerskryf, kan ook ingesluit word.

Verskillende kraletjies van plastiek en metaal.
Materiale benodig vir hierdie aktiwiteit.

INSTRUKSIES:

  1. Werk in groepe van drie.
  2. Jul onderwyser sal vir julle wys watter kraletjie die waardevolle mineraal is. Julle moet 'n proses ontwerp om die waardevolle mineraal van die afvalrots te skei.
  3. Teken 'n vloeidiagram vir die proses wat julle ontwerp het. Oorweeg dit om 'n paar stappe in ander volgordes te gebruik. Julle kan dieselfde tegniek meer as een keer gebruik.
  4. Onthou ook dat die herhaling van 'n tegniek die doeltreffendheid daarvan verbeter. Oorweeg dit om die volgorde waarin julle die kraletjies skei, te verander, om te sien of julle 'n doeltreffender proses kan vind.
  5. Handsortering mag NIE gebruik word nie.

Alhoewel handsortering 'n doeltreffende metode is, is dit baie tydrowend, wat dit 'n duur proses maak. Daarom word dit bykans nooit in die mynbedryf gebruik nie, buiten vir diamantsortering.

Gebruik die volgende ruimte om 'n finale vloeidiagram te teken van die proses wat jou groep ontwerp het.














VRAE:

Hoe het julle die kraletjies op grond van grootte sorteer?



Leerder-afhanklike antwoord. Die leerders kon die gaas gebruik het en die kleiner kraletjies daardeur laat val het.

Hoe het julle die kraletjies op grond van vorm sorteer?



Leerder-afhanklike antwoord. Sommige kraletjies was byvoorbeeld plat en sou dus aan die mat vasgesit het, terwyl die ronde kraletjies sou afgerol het.

Hoe het julle die kraletjies op grond van digtheid sorteer?



Party kraletjies dryf en ander sink.

Hoe het julle die kraletjies op grond van magnetiese eienskappe sorteer?



Die magneet kan gebruik word om magnetiese kraletjies tussen die ander kraletjies uit te lig.

Hierdie aktiwiteit wys dat 'n mengsel geskei kan word deur gebruik te maak van verskillende eienskappe, afhangende van die verskillende eienskappe van die krale. Daar kan 'n aantal verskillende maniere wees om krale te skei en dit hang af van watter soort krale jy wil kies (beskou as die mees waardevolle krale).

Skeiding volgens grootte word dikwels in die mynbedryf gebruik om erts te klassifiseer. Wanneer ystererts byvoorbeeld uitgevoer word, moet dit 'n sekere grootte wees om aanvaarbaar op die wêreldmark te wees. Steenkool wat in kragstasies gebruik word, moet ook 'n sekere grootte wees sodat dit doeltreffend gebruik kan word om elektrisiteit op te wek.

Skeiding volgens digtheid word algemeen in mynbou gebruik, en jy gaan in die volgende afdeling sien hoekom.

Flottering

Met flottering word digtheidskeiding gebruik, maar op 'n spesiale manier. Chemikalieë word bygevoeg om die oppervlakeienskappe van die waardevolle minerale te verander sodat lugborrels daaraan kan vaskleef. Die minerale word met water gemeng om 'n flodder te maak, amper soos waterige modder. Lugborrels word deur die flodder geblaas en die minerale kleef aan die borrels vas. Die lugborrels is baie minder dig as die oplossing en styg na die oppervlak, waar die minerale maklik afgeskraap kan word.

Die skeiding van minerale deur flottering.

Skei grondbone en rosyne

Julle gaan in pare werk vir hierdie aktiwiteit. Julle moet goed waarneem en jul waarnemings verduidelik.

'n Video van hierdie aktiwiteit kan hier gevind word.

Die fokus van hierdie aktiwiteit is om die beginsel van flottering te demonstreer, en om die leerders toe te laat om hul waarnemings te verklaar. Hulle moet hul kennis oor digtheid toepas om te kan verklaar wat hulle sien. Hierdie aktiwiteit kan ook gewysig word deur die leerders te vra om te voorspel wat hulle dink gaan gebeur voordat hulle die grondbone en rosyne by die kraanwater voeg, en weer voor hulle dit by die sodawater voeg. Die uitkoms is dalk nie wat hulle verwag het nie, en die waarde van die aktiwiteit lê daarin dat hulle moet probeer verklaar wat hulle sien.

Die grondbone sal dryf omdat hulle olierig is en die borrels daaraan vaskleef. Dit verminder die digtheid van die grondbone, wat dit vir hulle moontlik maak om te dryf.

Hierdie aktiwiteit kan as 'n klaskamerdemonstrasie gedoen word, maar dit is doeltreffender as dit deur die leerders in pare gedoen word. Die een leerder kan die kraanwater gebruik en die ander een die sodawater. 'n Voorstel is om afsonderlike pakkies grondbone en rosyne te koop, omdat die olie van die grondbone die rosyne sal bedek, wat sal meebring dat party rosyne sal dryf. Die rosyne kan ook in aangesuurde water gespoel word omdat hulle dikwels met olie bedek word vir visuele aantreklikheid vir verkope.

MATERIALE:

  • grondbone
  • rosyne
  • sodawater
  • kraanwater
  • twee lang glase of bekers

INSTRUKSIES:

  1. Gooi kraanwater in die eerste glas tot dit ongeveer driekwart vol is.
  2. Voeg 'n hand vol van die mengsel van grondbone en rosyne by die water en kyk wat gebeur.
  3. Gooi sodawater in die tweede glas tot dit ongeveer driekwart vol is.
  4. Voeg 'n hand vol van die mengsel van grondbone en rosyne by die sodawater en kyk wat gebeur.
  5. Skryf jou waarnemings neer.
  6. Verklaar jou waarnemings.
Grondbone en rosyne.
Die skeiding van grondbone en rosyne.
Bo-aansig van die gevulde beker.

Gebruik die volgende ruimte om jou waarnemings op te teken en te verklaar.






Die leerders moet waarneem dat die grondbone en rosyne in die kraanwater tot op die bodem sink en daar bly, aangesien hulle digter as die water is. In die sodawater sink die grondbone en rosyne aanvanklik na die bodem, maar dan begin die grondbone styg. Borreltjies van die sodawater kleef aan die grondbone se olierige oppervlakke vas en veroorsaak dat hulle na die oppervlak styg.

Die metodes wat tot dusver genoem is, is almal fisiese skeidingsmetodes. Soms is hulle voldoende om minerale vir gebruik te skei, soos steenkool of ystererts. Maar dikwels kom die element waarna ons op soek is as 'n chemiese verbinding voor, en moet dit dus met verdere chemiese reaksies geskei word, byvoorbeeld koper in Cu2S of aluminium in Al2O3. Wat noem ons die krag wat atome in 'n verbinding bymekaarhou?


'n Chemiese binding.

Nadat die verbinding uit die erts verwyder is, moet die element wat ons wil hê met chemiese metodes van die ander atome geskei word. Hierdie proses vorm deel van die affinering van die mineraal, soos jy in die volgende afdeling sal sien.

Van erts tot meer: Kopermynbou.

Affinering van minerale

  • laagoond
  • blaasbalk
  • hoogoond
  • bros
  • slak

Daar is talle verskillende metodes waarmee minerale gekonsentreer en geaffineer word. Die keuse van metode hang van die samestelling van die erts af. Die meeste metodes gebruik egter chemie om die metaal uit die verbinding te verkry of onsuiwerhede uit die eindproduk te verwyder. Ons sal die onttrekking van yster uit ystererts as voorbeeld bespreek.

Ysteronttrekking

Ysteratome kom in die verbindings FeO, Fe2O3 en Fe3O4, en in gesteentes soos hematiet en magnetiet voor. Suid-Afrika is die sewende grootste produsent van ystererts ter wêreld. Yster word reeds vir duisende jare in Suid-Afrika ontgin. Suid-Afrikaanse argeologiese terreine in die provinsies van KwaZulu-Natal en Limpopo lewer bewyse hiervan. Bewyse van vroeë mynbou-aktiwiteite is in argeologiese terreine gevind wat mynbou en die smelt van yster na die Ystertydperk in ongeveer 770 n.C. dateer.

Dit blyk dat yster reeds so vroeg as 3000 v.C. in die Weste gesmelt is. Die aanbreek van die Ystertydperk in die grootste dele van die wêreld stem ooreen met die eerste wydverspreide gebruik van ysterlaagoonde.

Vir die vroegste ontginning van yster is houtskool met ystererts in 'n laagoond gemeng. Wanneer die mengsel verhit en lug (suurstof) met 'n blaasbalk daarin geblaas is, is die ystererts omgesit in die metaal yster. Die chemiese reaksie tussen ysteroksied en koolstof is hier gebruik om ystermetaal voort te bring. Die gebalanseerde vergelyking vir die reaksie is:

2 Fe2O3 + 3 C → 4 Fe + 3 CO2

'n Klein laagoond. http://en.wikipedia.org/wiki/File:%C5%9Awi%C4%99to_%C5%9Al%C4%85ska_piec_p.jpg

'n Hoogoond is 'n groot oond waarin ystererts met suurstof en steenkool gebrand word om die metaal yster voort te bring.

Eenvoudige animasie wat 'n hoogoond toon.

Hierdie onttrekkingsmetode word vandag steeds gebruik. Die laagoond is met 'n hoogoond vervang, maar die chemie is steeds dieselfde. Ystererts, 'n soort steenkool genaamd kooks (wat 85% koolstof bevat) en kalk word bo by die hoogoond ingegooi. Warm lug verskaf die suurstof vir die reaksie. Die temperatuur van 'n hoogoond kan tot 1200°C wees. Die reaksie vind in die oond plaas en gesmelte yster loop onder uit. Kalk (kalsiumkarbonaat of CaCO3) word bygevoeg om met die ongewenste materiale, soos sand (silikondioksied of SiO2), te reageer. Dit bring 'n afvalproduk genaamd slak voort. Die slak word van die bodem verwyder en gebruik om paaie te bou. Yster word gebruik om staal te maak. Warm gasse, hoofsaaklik koolstofdioksied, ontsnap bo uit die oond uit.

Hoogoond.

'n Interessante video wat wys hoe 'n tradisionele putoond gewerk het. 'n Groep argeoloë het 'n naweek bestee om 'n ysteroond te bou en het dit gebruik om yster te onttrek. Deel 1: Deel 2:

Skei lood van loodoksied

Onthou jy nog uit Materie en Materiale dat lood(II)oksied uit die reaksie tussen lood ('n metaal) en suurstof vorm?

Om veiligheidsredes moet hierdie eksperiment eerder gedemonstreer word. Maak seker jy gebruik 'n veiligheidsbril wanneer jy hierdie eksperiment uitvoer. Dit is nogal maklik om te doen, maar die reaksie neem lank om plaas te vind. Die blaaspyp moet die vlam na die gat in die blok rig. Blaas deur die bokant van die blou deel van die vlam. Gebruik 'n strootjie om die blaaspyp te verleng sodat jy 'n entjie verder weg van die vlam kan staan. Maak seker dat 'n egalige stroom hitte reg in die middel van die mengsel kom sodat dit vir 'n rukkie rooiwarm gloei. Die videoskakel in die besoekboksie toon ook hoe die eksperiment uitgevoer word (en die foute wat gemaak word). Die produk kan duidelik in die video gesien word.

In hierdie demonstrasie gaan jy lood(II)oksied met koolstof laat reageer. Dit is soortgelyk aan die proses wat in ystermynbou gebruik word waar ystererts met kooks (koolstof) reageer om ystermetaal te vorm.

Lood(II)oksied.

Maak lood van loodoksied.

MATERIALE:

  • lood(II)oksied (rooi)
  • houtskoolblok
  • Bunsenbrander
  • blaaspyp
  • spatel
  • veiligheidsbril

INSTRUKSIES:

  1. Gebruik 'n veiligheidsbril in hierdie eksperiment.
  2. Gebruik die spatel om 'n gat in die houtskoolblok te krap. Maak seker dat die losgekrapte koolstof in die gat bly.
  3. Voeg 'n gelyke hoeveelheid loodoksied by die koolstof in die gat.
  4. Voeg 'n druppel of twee water by om 'n pasta te vorm.
  5. Gebruik 'n blaaspyp om die vlam van die Bunsenbrander in die gat in te rig waarin die pasta van lood(II)oksied en koolstof is. Skep 'n egalige vloei van lug deur die vlam.
  6. Hou die vlam vir twee tot drie minute op die pasta gerig.
  7. Kyk of enige veranderinge plaasvind. Indien nie, blaas vir nog 'n minuut.

VRAE:

Wat het jy waargeneem? Was daar enige kleurveranderinge? Beskryf jou waarnemings.




Die mengsel word warm en begin gloei. Aan die einde van die reaksie het die rooi kleur van die loodoksied in 'n grys kleur verander, en 'n soliede balletjie lood het gevorm.

Skryf 'n gebalanseerde vergelyking vir die reaksie wat plaasgevind het.


2 PbO + C → 2 Pb + CO2

Koolstofdioksied word in hierdie reaksie gevorm. Wat sou die impak hiervan wees as die reaksie op 'n groot skaal plaasvind?



Koolstofdioksied is 'n kweekhuisgas en grootskaalse produksie sal die omgewing negatief beïnvloed en tot aardverwarming bydra.

In hierdie eksperiment is koolstof gebruik om die suurstof uit die lood(II)oksied te verwyder. Die koolstof en suurstof vorm koolstofdioksied, en die lood bly as 'n metaal agter. Dit is dieselfde proses wat in ysteronttrekking in die hoogoond gebruik word, soos hierbo bespreek. Kooks, wat hoofsaaklik koolstof is, verwyder die suurstof uit die yster(III)oksied om koolstofdioksied te vorm, en laat die ystermetaal agter.

Kyk na 'n eksperiment om koper uit kopererts te onttrek.

Affinering van yster

Die yster wat in die hoogoond gevorm is, bevat dikwels te veel koolstof - ongeveer 4% - waar dit nie meer as 2% behoort te bevat nie. Te veel koolstof maak die yster bros. Om die gehalte van die yster te verbeter, moet dit geaffineer word deur die hoeveelheid koolstof te verminder. Dit word gedoen deur die metaal te smelt en die koolstof met suiwer suurstof te laat reageer om koolstofdioksiedgas te vorm. Sodoende word die koolstof afgebrand en verbeter die gehalte van die yster. Die yster kan nou in die staalvervaardigingsproses gebruik word. Koolstof reageer met suurstof volgens die volgende chemiese vergelyking:

C + O2 → CO2

Staal is 'n baie belangrike materiaal in die moderne wêreld. 'n Reeks video's oor yster en staal kan hier gevind word http://science.howstuffworks.com/blast-furnace-videos-playlist.htm

Die meeste minerale gaan deur chemiese onttrekkings- en affineringsprosesse om hulle te suiwer vir gebruik in die vervaardiging van ander materiale en ander chemiese produkte. Dit word dan versprei na waar dit benodig word, byvoorbeeld steenkool word na steenkoolkragstasies versprei, en slak na konstruksiegroepe vir die bou van paaie. Die mynbedryf verskaf grondstowwe aan die vervaardigingsbedryf en die chemiese bedryf, byvoorbeeld yster word na staalvervaardigingsnywerhede versprei.

Mynbou in Suid-Afrika

Lank voor diamante in die Kimberley-gebied ontdek is en voor die goudstormloop in die gebiede van Pelgrimsrus en die Witwatersrand in die laat 1800's is minerale reeds in Suid-Afrika ontgin. By Mapungubwe in die Limpopo-provinsie is bewyse van goud- en ystermynbou en smeltery gevind wat uit die vroeë 11de eeu n.C. dateer. Dit was egter die grootskaalse mynbou-aktiwiteite wat ontwikkeling in die land versnel het.

Suid-Afrika het 'n rykdom aan minerale. Ons is die wêreld se grootste produsent van chroom, manganees, platinum, vanadium en andalusiet, en die tweede grootste produsent van ilmeniet, palladium, rutiel en sirkonium. Ons is die derde grootste uitvoerder van steenkool, die vyfde grootste produsent van diamante en die sewende grootste produsent van ystererts. Tot in 2010 was ons die wêreld se grootste goudprodusent, maar ons goudproduksie het oor 'n aantal jare geleidelik afgeneem. Ons is tans vyfde op die lys van goudprodusente.

Die Okiep-kopermyn in Suid-Afrika, wat in die 1850's begin is, is een van die rykste bronne van kopererts wat nog ooit gevind is.

Die wêreld se diepste myn in Suid-Afrika (video).

Minerale kom hoofsaaklik in die noordelike deel van die land voor. Hulle is dikwels in spesifieke gebiede gekonsentreer, wat aan die geologie van die gebied gekoppel word.

Minerale in Suid-Afrika.

Die Bosveldstollingskompleks het die wêreld se grootste primêre bron van PGM's, op die kaart in ligblou aangetoon. Dit is een van die belangrikste mynbougebiede in Suid-Afrika danksy die oorvloed minerale.

Die Cullinan Premier-diamantmyn naby Pretoria, Gauteng.

In Suid-Afrika het mynwerkers in 2012 gestaak weens gevaarlike werkstoestande en lae lone. 'n Reeks verwoestende en gewelddadige gebeure het gevolg, wat tot die sterfte van 44 mense gelei het.

Suid-Afrika se mynboukrisis.

Skep jou eie mynboukaart

Die leerders moet hul eie simbole ontwikkel vir elke mineraal wat ontgin word, en ook die kaart volgens kleur kodeer. Die kaart is leeg en hulle moet dus uitvind waar elke dorp geleë is en dit op die kaart invul. Laat hulle ook die naam van die stad/dorp/gebied waar hulle woon, invul. As daar mynbou-aktiwiteite in jul gebied is wat nie in hierdie tabel aangetoon is nie, kan die leerders dit by die lys voeg. Die lys is nie volledig nie, maar is steeds redelik lank. As jy hierdie aktiwiteit wil vereenvoudig, kan die leerders 'n paar minerale kies om uit te beeld.

INSTRUKSIES:

  1. Gebruik die kaart van Suid-Afrika en die data wat in die tabel hieronder verskaf is om jou eie kaart te teken van waar mynbou in Suid-Afrika plaasvind. Jy sal moet uitvind waar die dorpe in Suid-Afrika geleë is en dit op die kaart aantoon.
  2. Jou onderwyser sal aandui of jy al die plekke moet aantoon, of net 'n paar van dié wat verskaf word.
  3. Jy moet besluit op 'n sleutel vir jou kaart en geskikte byskrifte.
  4. Voltooi die tabel deur die chemiese simbole of fomules in te vul en beantwoord die vrae wat daarop volg.

Mineraal

Chemiese simbool/formule

Waar dit voorkom

Lood

Aggenys

Andalusiet

Al2SiO5

Namakwaland; noord van Lydenburg; Oostelike Bosveldkompleks

Sink

Aggenys; tussen Vryburg en Kuruman

Yster

Vredendal; Postmasburg; Sishen/Kathu, Thabazimbi

Sout

Port Elizabeth; Velddrif; tussen Prieska en De Aar; Douglas; Koffiefontein; Jakobsdal; Petrusburg; Upington

Kalksteen

Port Elizabeth; Port Shepstone; Saldanha; Lichtenburg; Mahikeng; Zeerust; tussen Christiana en Bloemhof; wes van Thabazimbi

Vermikuliet

(Mg,Fe2+,Al)3(Al,Si)4O10(OH)2•4(H2O)

Tussen Pietermaritzburg en Durban; oos van Musina; wes, suid en oos van Makhado, Phalaborwa

Diamante

Kimberley; noordwes van Kimberley; Alexanderbaai; Luderitz; Port Nolloth; aan die weskus noord van Vredendal; Mahikeng; noord van Ventersdorp; Cullinan; wes van Musina

Titaan

Weskus noord van Saldanhabaai; Richardsbaai

Mangaan

Noord van Kuruman; noordoos van Ventersdorp

Sirkonium

Weskus noord van Saldanhabaai; Richardsbaai

Goud

Virginia; Welkom; Stilfontein; Klerksdorp; Potchefstroom; Carletonville; Johannesburg, Vereeniging; Vryheid; Barberton; wes van Phalaborwa; Evander

Chroom

Westelike Bosveldkompleks; Oostelike Bosveldkompleks

PGM's

Westelike Bosveldkompleks; Oostelike Bosveldkompleks; Noordelike Bosveldkompleks

Fosfaat

Phalaborwa

Steenkool

Virginia; Welkom; Bothaville; Kroonstad; Vereeniging; Sasolburg; Vanderbijlpark; Dundee; Newcastle; Utrecht; Vryheid; Ermelo; Standerton; Secunda; Evander; Witbank; Middelburg; Carolina; Lephalale

Nikkel

Wes van Barberton

Koper

Aggenys/Springbok; Phalaborwa; Westelike Bosveldkompleks; Oostelike Bosveldkompleks

Antimoon

Wes van Phalaborwa

VRAE:

Watter mineraal/minerale word in of naby jou omgewing ontgin?


Leerder-afhanklike antwoord.

Wat merk jy omtrent die goudmyne in Suid-Afrika op?



Die meeste kom in een gebied in 'n boogvorm voor, hoofsaaklik in die Vrystaat.

Daar is twee soorte diamantmynbou, naamlik alluviaal (wat voorkom aan die kus of in binnelandse riviere wat deur kimberlietpype gespoel het) en kimberliet (wat in die binneland voorkom). Wat is die verband tussen hierdie twee soorte diamantmynbou?



Diamante van die binneland is deur riviere na die kus gespoel. Hierdie diamante word nou van aansliksels aan die kus ontgin.

Watter mynbedryf dink jy is die beste of belangrikste een in Suid-Afrika? Gee 'n rede vir jou antwoord.




Leerder-afhanklike antwoord. Aanvaar enige mynbedryf, mits 'n geskikte rede gegee word. Byvoorbeeld: Steenkoolbedryf, want dit verskaf vir ons energie.

Teken 'n mynbou-vloeidiagram

INSTRUKSIES:

  1. Kies een mynbedryf wat in hierdie hoofstuk genoem is. Dit kan die een wees waaroor jou navorsingsprojek handel.
  2. Teken 'n vloeidiagram om die verskillende stappe in die ontginning van die gekose mineraal aan te toon.
  3. Sluit jou vloeidiagram af met iets waarvoor of 'n plek waar hierdie mineraal in die werklike lewe gebruik word. Kyk aan die begin van die hoofstuk vir 'n generiese vloeidiagram vir mynbou.

Gebruik die volgende ruimte vir jou vloeidiagram.
















Die doel van hierdie aktiwiteit is om die kennis uit hierdie hoofstuk te konsolideer. Elke bedryf sal sy eie unieke vloeidiagram hê. Die idee is dat die leerders besef dat dit 'n deurlopende stelsel is waar die een proses in die volgende een voer om 'n nuttige eindproduk te skep. Hierdie aktiwiteit skakel in by die navorsingsprojek en behoort die leerders 'n goeie riglyn te gee vir die uitvoering en aanbieding van hul navorsingsprojek.

Die antwoord hang af van die mineraal wat gekies is. Hieronder is 'n voorbeeld:

Steenkoolmynbou: Soek steenkoollae deur eksplorasie in Mpumalanga, Vrystaat en KwaZulu-Natal → ontgin steenkool deur oopgroefmynbou → verwyder die steenkool deur skietwerk en boorwerk → laai op myntrokke en verwyder van myn → vergruis die steenkool → sorteer dit in verskillende groottes → versprei na kragstasies → elektrisiteitsopwekking

Die impak van mynbou

Die prys van goud: Chinese mynbou in Ghana.

Mynbou het 'n groot rol in die geskiedenis van Suid-Afrika gespeel. Dit het tegnologiese ontwikkeling versnel en infrastruktuur in afgeleë gebiede geskep. Talle dorpe in Suid-Afrika het ontstaan weens mynbou-aktiwiteite in die gebied. Dit het ook 'n vraag na paaie en spoorweë geskep. Die belangrikste is dat dit werksgeleenthede vir duisende mense geskep het. Selfs vandag is talle huishoudings van mynbou-aktiwiteite vir werk en 'n inkomste afhanklik. Mynbou is 'n belangrike deel van ons ekonomiese rykdom. Ons voer minerale en erts na talle ander lande in die wêreld uit.

Mynbou-aktiwiteite het egter 'n negatiewe impak op die omgewing. In talle gevalle word die landskap verander. Dit is spesifiek van toepassing op oppervlakmyne (oopgroefmyne), waar groot hoeveelhede grond en rots verwyder moet word om toegang tot die minerale te verkry. Die vorm van die landskap kan verander wanneer groot hoeveelhede rots uit die Aarde gegrawe word en op die oppervlak gestapel word. Dit word mynhope genoem. Oopgroefmyne skep ook groot onooglike en gevaarlike gate (putte) in die grond, wat die vorm van die landskap verander.

Lug- en waterbesoedeling kan plaasvind as die myn nie met sorg ontwerp en bedryf word nie. Stof van oopgroefmyne asook skadelike gasse soos swaeldioksied en stikstofdioksied kan tydens mynbouprosesse vrygestel word en dra tot lugbesoedeling by. Mynbou-aktiwiteite bring koolstofdioksied voort. Trokke en ander voertuie stel uitlaatgasse vry.

As die mynbouproses nie na behore gemonitor word nie, kan suur en ander chemikalieë wat weens chemiese verwerking ontstaan, in nabygeleë waterstelsels soos riviere loop. Dit is giftig vir diere en plante, asook vir mense wat moontlik van die water afhanklik is vir drinkwater.

'n Voorbeeld is besoedelende stowwe (gevaarlike chemikalieë) genaamd mynslyk, wat van goudmynbou oorbly en 'n bedreiging vir die omgewing en die gesondheid van nabygeleë gemeenskappe inhou. Gevaarlike afvalchemikalieë kan in die grondwater sypel en watervoorraad besoedel as daar nie behoorlik van die mynslyk ontslae geraak word nie.

'n Lugfoto van die Primrose-goudmyn. Kan jy die hope slyk aan die linkerkant van die foto sien?

Mynslyk is die materiale wat oorbly nadat die waardevolle minerale van die erts geskei is.

Wat sou ons sonder mynbou doen?

INSTRUKSIES:

  1. Stel jou voor al die myne in Suid-Afrika sluit. Wat dink jy sal die impak wees op die punte wat hieronder gelys word?

    1. Koolstofvrystellings
    2. Werksgeleenthede
    3. Die ekonomie
    4. Toekoms van dorpe
    5. Voeg een van jou eie kwessies hier by
  2. Bespreek die volgende aspekte met jou groep.
  3. Bied jul bespreking in 'n paar kort sinne oor elke kwessie vir die klas aan.

Daar is geen spesifieke antwoorde vir hierdie aktiwiteit nie. Dit is 'n oop bespreking. Ons stel voor jy bespreek die impak van mynbou in Suid-Afrika deur hierdie aktiwiteit. Die idee is dat die leerders met kwessies vorendag kom en nadink oor die impak van mense se dade. Die oplossing vir die kwessies is nie noodwendig om alle mynbou-aktiwiteite te staak nie.

As 'n alternatief kan jy die leerders vra om 'n paragraaf oor elke kwessie te skryf nadat hulle dit in groepe bespreek het, in plaas daarvan om dit in die klaskamer aan te bied.

  • Mense haal waardevolle materiale uit die litosfeer uit.
  • Rots wat hoë konsentrasies waardevolle minerale bevat word erts genoem.
  • Verskeie metodes word gebruik om moontlike terreine vir mynbou te vind.
  • Erts word deur mynbou uit die kors verwyder, hetsy op die oppervlak (oopgroefmynbou) of ondergronds (skagmynbou of pilaarafboumetode).
  • Party minerale kan in hul natuurlike vorm gebruik word, byvoorbeeld sand in die boubedryf, fosfaatrots as bemestingstof en diamante in juweliersware.
  • Party minerale benodig 'n fisiese en/of chemiese proses om dit uit die erts te onttrek.
  • Groot rotse wat minerale bevat, moet vergruis en gemaal word.
  • Die waardevolle minerale word dan met behulp van verskeie fisiese en chemiese skeidingsmetodes van die rots geskei.
  • Mense onttrek reeds vir duisende jare minerale soos yster en koper uit erts.
  • Voorbeelde van hoe minerale lank gelede ontgin is, kan by argeologiese terreine in Suid-Afrika, soos Mapungubwe, gevind word.
  • Vandag word yster onttrek deur kooks (koolstof) te gebruik om staal te maak.
  • Suid-Afrika het 'n groot mynbedryf.
  • Die bedryf skep werksgeleenthede en dra tot die ekonomie by.
  • Die mynbedryf het 'n beduidende impak op die omgewing.

Konsepkaart

Gebruik die volgende konsepkaart om op te som wat jy in hierdie hoofstuk oor die ontginning van minerale hulpbronne geleer het. Watter drie soorte ontginning word in hierdie hoofstuk bespreek? Vul dit op die konsepkaart in. Onthou dat jy jou eie aantekeninge by hierdie konsepkaarte kan voeg. Jy kan, byvoorbeeld, meer oor die omgewingsimpak van mynbou skryf.

Onderwyser se weergawe

Hersieningsvrae

Bauxiet is 'n aluminiumerts wat vier verskillende minerale bevat: Al2O3, SiO2, TiO2 en Fe2O3.

Bauxiet.

  1. Wat is die chemiese naam van elkeen van hierdie minerale? [4 punte]





  2. Bauxiet kom naby aan die aardoppervlak voor. Watter soort mynbou dink jy sal vir bauxietontginning gebruik word? [1 punt]


  3. Wat is die gewone naam vir SiO2? [1 punt]


  4. SiO2 is as 'n ongewenste materiaal in die ysterhoogoond teenwoordig en moet verwyder word. Hoe word dit verwyder en waarvoor word die afvalproduk gebruik? [2 punte]



  5. Bauxiet bevat ook yster(III)oksied. Skryf die gewone naam vir yster(III)oksied neer. [1 punt]


  6. Stel een manier voor om yster(III)oksied van die res van die minerale in bauxiet te skei. Gee 'n rede vir jou antwoord. [2 punte]



  1. Al2O3: Aluminiumoksied

    SiO2: Silikondioksied

    TiO2: Titaandioksied

    Fe2O3: Yster(III)oksied

  2. Oopgroefmynbou/oppervlakmynbou

  3. Sand. Die leerders kan ook kwartsiet of kwarts antwoord.

  4. Kalk word bygevoeg om met die sand (SiO2) te reageer om slak te vorm. Slak word gebruik om paaie te bou.

  5. Hematiet of magnetiet.

  6. Magnetiese skeiding, aangesien yster magneties is en die ander minerale nie.

Verduidelik hoe yster uit die ystererts onttrek word. [6 punte]






  1. Ystererts, kooks en kalk word bo in die oond ingegooi.
  2. Warm lug word van onder af ingeblaas.
  3. Die oond werk teen 'n hoë temperatuur (ongeveer 1200°C).

  4. Ystererts reageer met koolstof/kooks om ystermetaal en koolstofdioksied te vorm.
  5. Die yster word aan die bodem van die oond uitgetap.
  6. Slak is 'n neweproduk wat ook versamel word en gebruik kan word om paaie te bou.

Skryf 'n gebalanseerde vergelyking vir ysteronttrekking uit erts. [3 punte]


2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2

Wat is die omgewingsimpak van die ontginning van yster? [2 punte]



CO2, 'n kweekhuisgas, word in groot hoeveelheide vrygestel. Dit dra tot aardverwarming by.

Gevallestudie: Lees die volgende artikel en beantwoord die vrae wat daarop volg.

Die verhaal van Loolekop

Phalaborwa is die tuiste van een van die grootste oopgroefmyne in die wêreld. Die oorspronklike karbonaatdagsoom was 'n groot heuwel bekend as Loolekop. Argeologiese vondse by Loolekop het getoon dat kleinskaalse mynbou- en smeltaktiwiteite uitgevoer is deur mense wat lank gelede daar gewoon het. 'n Vroeë ondergrondse mynskag van 20 meter diep en slegs 38 sentimeter breed is ook gevind. Die skag het houtskoolbrokstukke bevat wat die aktiwiteite 1000 tot 1200 jaar gelede terugvoer het.

In 1934 het die eerste moderne mynbou begin met die onttrekking van apatiet vir gebruik as bemestingstof. In 1946 het 'n bekende Suid-Afrikaans geoloog, dr. Hans Merensky, ondersoeke by Loolekop begin doen en ekonomies lewensvatbare afsettings van apatiet in die foskorietrots gevind. In die vroeë 1950's is 'n baie groot laegraadse kopersulfied-ertsliggaam ontdek.

In 1964 het die bedrywighede van die Phalaborwa-myn, 'n oopgroefkopermyn, begin. Vandag is die myn 2 km breed. Loolekop, die groot heuwel, is met verloop van jare heeltemal weggemyn. 'n Totaal van 50 verskillende minerale is uit die myn ontgin. Die noordelike deel van die myn is ryk aan fosfate en die sentrale deel, waar Loolekop geleë is, is ryk aan koper. Koper met die neweprodukte silwer, goud, fosfaat, ystererts, vermikuleit, sirkonia en uraan is uit die rots onttrek.

Die bedrywighede by die oopgroeffasiliteit is in 2002 gestaak, en dit is in 'n ondergrondse myn omskep. Dit het die myn se leeftyd met 20 jaar verleng. Die myn bied werk aan ongeveer 2500 mense.

Hierdie gebied was 2000 miljoen jaar gelede 'n aktiewe vulkaan. Vandag is die keël van die vulkaan weg en net 'n pyp bly oor. Die pyp het 'n oppervlakte van 19 km2 en die diepte is onbekend. Dit bevat minerale soos koper, fosfate, sirkonium, vermikuliet, mika en goud.

Dié myn was die voorloper op die gebied van oppervlakmynboutegnologie met die eerste primêre putvergruisingsfasiliteit. Dit het beteken dat erts deur bekvergruisers vergruis is voordat dit uit die myn verwyder is. Hulle het ook die eerste trolliestelsel vir myntrokke wat uit die put kom, gebruik. Vandag het die myn sekondêre vergruisingsfasiliteite, konsentrators en 'n affinadery op die perseel.

In 1982 is 'n reeks holtes met goed gekristalliseerde minerale ontdek, byvoorbeeld kalsietkristalle tot 15 cm aan die rand, syagtige mesolietkristalle van tot 2 cm lank en agvlakkige magnetietkristalle van 1 tot 2 cm aan die rand.

Mesolietkristalle.

Hematietkristalle.

Groot rotse wat minerale bevat, moet vergruis en gemaal word.

  1. Watter soort rots kom in die Phalaborwa-myn voor? Gee 'n rede vir jou antwoord. [2 punte]


  2. Hoekom het die oopgroeffasiliteit in 2002 gesluit? [2 punte]



  3. Waarvoor word fosfaatrots gebruik? [1 punt]


  4. Watter impak het die Phalaborwa-myn op die landskap gehad? [1 punt]


  5. Hoe was dit moontlik vir baie groot kristalle om te vorm? [1 punt]


  6. Wat is die omgewingsimpak van oopgroefmynbou? Noem enige drie voorbeelde. [3 punte]




  1. Stollingsgesteente, dit was 'n vulkaan.

  2. Hulle kon nie dieper ontgin nie en het die minerale uitgeput wat van die oppervlak af bereik kon word.

  3. Bemestingstof.

  4. Dit het drasties verander omdat 'n hele koppie, genaamd Loolekop, weens die mynbou-aktiwiteit verdwyn het.

  5. Die stollingsgesteente in die pyp het stadig afgekoel, wat veroorsaak het dat groot kristalle met verloop van tyd gegroei het.

  6. Stofbesoedeling, geraasbesoedeling, verander die landskap, koolstofdioksiedvrystelling (enige drie).

Totaal [32 punte]