Το κόστος ενέργειας αντιπροσωπεύει σημαντικό μέρος των λειτουργικών δαπανών στη βιομηχανία εξόρυξης και ορυκτών, και η μείωση της κατανάλωσης βελτιώνει άμεσα την αποδοτικότητα, ενώ μειώνει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Οι σύγχρονες μονάδες επεξεργασίας ορυκτών αντιμετωπίζουν αυξανόμενη πίεση για την παραγωγή συμπυκνωμάτων υψηλότερης ποιότητας από κοιτάσματα μεταλλευμάτων χαμηλότερης ποιότητας, τάση που αυξάνει την ενεργειακή ένταση. \" εφαρμογή στρατηγικών ενεργειακής απόδοσης δεν είναι πλέον προαιρετική ⁇ είναι ανταγωνιστική αναγκαιότητα.

Κατανόηση της κατανάλωσης ενέργειας στην επεξεργασία ορυκτών

Η επεξεργασία ορυκτών είναι εγγενώς υψηλής έντασης ενέργειας. Η μείωση ⁇ κατακρήμνιση και λείανση ⁇ μόνο μπορεί να αντιστοιχεί στο 50 ⁇ 70% της συνολικής ενέργειας που χρησιμοποιείται σε μια μονάδα επεξεργασίας. Η τυπική κατανομή της κατανάλωσης ενέργειας στα κύρια στάδια της διεργασίας είναι η εξής:

  • Συντριβή και λείανση: 50 ⁇ 70% της ενέργειας των φυτών
  • Μεταφορά και άντληση υγρών: 10-20%
  • Διαχωρισμός (φλοτέρ, βαρύτητα, μαγνητική): 5,5%
  • Αποπότισμα και ξήρανση: 5 ⁇ 10%
  • Μεταφερόμενα και βοηθητικά συστήματα: 5 ⁇ 10%

Η ενέργεια που καταναλώνεται ανά τόνο μεταλλεύματος μπορεί να διαφέρει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με τη σκληρότητα του μεταλλεύματος, το μέγεθος των ζωοτροφών και τις προδιαγραφές του προϊόντος. Η κατανόηση του πού χρησιμοποιείται η ενέργεια ⁇ και σπαταλείται ⁇ είναι το πρώτο βήμα προς την αποτελεσματική βελτίωση.

Στρατηγικές για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης

1. Βελτιστοποιήστε την λειτουργία εξοπλισμού

Πολλές μονάδες επεξεργασίας λειτουργούν εξοπλισμό με σταθερές ταχύτητες ανεξάρτητα από το πραγματικό φορτίο, οδηγώντας σε σημαντικά ενεργειακά απόβλητα. [[LFT:0]]Variable strengs συχνοτήτων (VFDs)[[[LFT:1]] επιτρέπουν στους κινητήρες να λειτουργούν με την ταχύτητα που απαιτείται από τη διαδικασία, μειώνοντας την έλξη ρεύματος κατά 20 ⁇ 40% σε πολλές εφαρμογές.

Ο εξοπλισμός που συντηρείται με κακή συντήρηση καταναλώνει περισσότερη ενέργεια: τα φθαρμένα χιτώνια στους μύλους λείανσης αυξάνουν την κατανάλωση των μέσων άλεσης και απαιτούν υψηλότερη εισροή ενέργειας· οι ζώνες και οι κινητήρες που δεν ευθυγραμμίζονται παράγουν απώλειες τριβής· και τα βρώμικα φίλτρα στους συλλέκτες σκόνης αυξάνουν τη ζήτηση ισχύος των ανεμιστήρα.

2. Εφαρμογή προηγμένου ελέγχου διαδικασιών

Τα συστήματα ελέγχου προηγμένης διαδικασίας (APC) χρησιμοποιούν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο για να προσαρμόζουν συνεχώς τις παραμέτρους λειτουργίας, διατηρώντας τις διαδικασίες στο πιο αποδοτικό σημείο λειτουργίας τους. Στα κυκλώματα λείανσης, η APC μπορεί να βελτιστοποιήσει την ταχύτητα του μύλου, το ρυθμό τροφοδοσίας και την ταξινόμηση με τον έλεγχο της πυκνότητας και της πίεσης των ζωοτροφών κυκλώνα. Στην επίπλευση, μπορεί να προσαρμόσει τη δοσολογία του αντιδραστηρίου και τα ποσοστά αερισμού με βάση τη χημεία υδαρούς κοπριάς.

Σύγχρονες μόχλευση APC εκμάθηση και προγνωστικός έλεγχος μοντέλων [ για την πρόβλεψη διαταραχών πριν συμβούν. Για παράδειγμα, ένα προγνωστικό μοντέλο μπορεί να ανιχνεύσει επικείμενη υπερφόρτωση μύλου και να μειώσει το ποσοστό τροφοδοσίας πριν από τους πάγκους μύλων, αποφεύγοντας την ενέργεια που απαιτείται για την επανεκκίνηση ενός πλήρους μύλου. Πολλά τέτοια συστήματα είναι πλέον συνδεδεμένα με σύννεφα, επιτρέποντας απομακρυσμένη βελτιστοποίηση σε πολλαπλά σημεία. Το U.S. Department of Energy’s Advanced Manufacturing Office έχει τεκμηριώσει μελέτες περιπτώσεων όπου η APC στις εξορυκτικές εργασίες εξοικονομεί εκατομμύρια δολάρια ετησίως.

3. Αναβάθμιση σε ενεργειακά αποδοτικό εξοπλισμό

Αντικατάσταση του κληρονομικού εξοπλισμού με σύγχρονα, ενεργειακά αποδοτικά σχέδια μπορεί να μειώσει δραματικά τη χρήση ενέργειας. Σε comminution, [[LFT:0]] υψηλής πίεσης ρολά λείανσης (HPGR)[[LFT:1] καταναλώνουν 20 ⁇ 50% λιγότερη ενέργεια από τα συμβατικά μύλοι μπάλας για την ίδια αναλογία μείωσης.

Στα συστήματα άντλησης, με τη χρήση κινητήρων υψηλής απόδοσης (κατηγορίας IE4 ή IE5) και τις αντλίες λειτουργίας κοντά στο καλύτερο σημείο απόδοσης (BEP) μπορούν να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας κατά 15-30%. Η αντικατάσταση παλαιών κυττάρων επίπλευσης με σύγχρονα κύτταρα αναγκαστικού αέρα ή Jameson μπορεί να βελτιώσει τη διασπορά αέρα και το μέγεθος φυσαλίδων, μειώνοντας την ισχύ που απαιτείται για την ταραχή.

4. Ανάκτηση και επαναχρησιμοποίηση θερμότητας αποβλήτων

Οι εργασίες στεγνώματος και πυρόσβεσης συχνά απορρίπτουν αέρια υψηλής θερμοκρασίας που περιέχουν ανακτητέα θερμική ενέργεια. Τα συστήματα ανάκτησης θερμότητας από απόβλητα μπορούν να προθερμάνουν πρώτες ύλες ζωοτροφών, αέρα καύσης ή νερό για καθαρισμό και οικιακή χρήση. Οι εναλλάκτες θερμότητας μπορούν να συλλάβουν θερμότητα από εξάτμιση κλίβανου ή στεγνωτήρα εκτός των αερίων και να το μεταφέρουν σε υγρό μεταφοράς θερμότητας, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για προθέρμανση ή παραγωγή ατμού χαμηλής ποιότητας για άλλες διεργασίες. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να μειώσει τη συνολική ενέργεια που χρησιμοποιείται για ξήρανση κατά 20 ⁇ 40% σε ορισμένες εφαρμογές.

Σε ψυχρότερα κλίματα, η θερμότητα αποβλήτων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση κτιρίων, περιβλημάτων μεταφοράς και νερού για αφρού επίπλευση, μειώνοντας την ανάγκη για θερμαντήρες με καύση ορυκτών καυσίμων.

5. Βελτιστοποιήστε τα κυκλώματα λείανσης

Εφόσον το άλεσμα καταναλώνει το μεγαλύτερο μερίδιο ενέργειας, ακόμη και μικρές βελτιώσεις αποφέρουν σημαντική εξοικονόμηση.

  • Επανατοποθετώντας οθόνες με υδροκυκλώνες που παρέχουν πιο έντονη ταξινόμηση και μειώνουν την υπερήχους.
  • Σταδιακά μείωσης του μεγέθους για να μειωθεί το μέγεθος της τροφής στον πρωτογενή μύλο ⁇ μια μείωση 20% στο μέγεθος της τροφής μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά 10 ⁇ 5%.
  • Χρησιμοποιώντας μέσα λείανσης βέλτιστου μεγέθους και υλικού[ ⁇ για την χονδροειδή λείανση μπορεί να χρειαστούν μεγαλύτερα μέσα, ενώ τα μικρότερα μέσα βελτιώνουν την απόδοση λεπτής λείανσης· η χρήση σφυρηλάτων υψηλής σκληρότητας ή χυτών σφαιρών μπορεί να μειώσει τη φθορά και να διατηρήσει το σταθερό βάρος φόρτισης μύλου.
  • Βελτιστοποίηση της ταχύτητας και του όγκου φόρτισης του μύλου μέσω συνεχούς παρακολούθησης της έλξης ισχύος του μύλου.

Οι δοκιμές άλεσης και το λογισμικό προσομοίωσης (π.χ., JKSimMet, Bond Work Index analysis) βοηθούν τους μηχανικούς να σχεδιάσουν την πιο αποδοτική από άποψη ενέργειας διαμόρφωση κυκλώματος για ένα δεδομένο μεταλλεύματος. Η εφαρμογή ενός [[LFT:0]] συστήματος διαχείρισης της ενέργειας από τεμαχισμό και λείανση[[[LFT:1]]] μπορεί να παρέχει ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο για την ειδική κατανάλωση ενέργειας ανά τόνο προϊόντος, επιτρέποντας στους φορείς εκμετάλλευσης να προσαρμόζουν τις παραμέτρους για άμεσα κέρδη.

6. Βελτίωση της απόδοσης ταξινόμησης και διαχωρισμού

Η κακή ταξινόμηση και διαχωρισμός αναγκάζουν το κύκλωμα λείανσης να καταναλώνει επιπλέον ενέργεια για να επαναδιαπραγματευτεί υλικό που θα έπρεπε να είχε απορριφθεί ή σταλεί κατάντη. Στην επίπλευση, η βελτίωση της σταθερότητας του αφρού και της κατανομής του μεγέθους της φούσκας μπορεί να αυξήσει την ανάκτηση ενώ μειώνει την έλξη ισχύος στους κινητήρες των κυττάρων επίπλευσης. ]Οι διαχωριστές Hydrofloat και έξυπνοι κυκλώνες που προσαρμόζουν τα κομμένα σημεία σε πραγματικό χρόνο μειώνουν τα μη χρησιμοποιημένα υλικά και τα χαμηλότερα φορτία ανακυκλοφορίας.

Στο διαχωρισμό βαρύτητας, οι διαχωριστές πολλαπλής βαρύτητας και οι ενισχυμένοι συμπυκνωτές βαρύτητας προσφέρουν καλύτερη απόδοση με χαμηλότερη ενεργειακή εισροή ανά τόνο επεξεργασίας. Ο μαγνητικός διαχωρισμός με τη χρήση μαγνητών υψηλής έντασης σπανίων γαιών καταναλώνει πολύ μικρή ισχύ και μπορεί να αντικαταστήσει τα στάδια επίπλευσης που είναι πεινασμένα για ενέργεια σε ορισμένες εφαρμογές.

7. Ενσωματώστε τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας

Η ενσωμάτωση ηλιακών φωτοβολταϊκών, ανεμογεννητριών ή υβριδικών συστημάτων μπορεί να αντισταθμίσει ένα σημαντικό μέρος του ηλεκτρικού φορτίου του εργοστασίου. Για παράδειγμα, μια ηλιακή συστοιχία 5 MW σε έναν απομακρυσμένο συμπλέκτη χαλκού στη Χιλή παρέχει έως και 20% της ημερήσιας ζήτησης ενέργειας του εργοστασίου, μειώνοντας την κατανάλωση καυσίμου.

Συστήματα αποθήκευσης ενέργειας (αποθήκευση μπαταριών, άντληση υδροϋδρο) μπορούν να εξομαλύνουν την διαλείπουσα ισχύ των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, παρέχοντας παράλληλα αλλαγή φορτίου για να επωφεληθούν από την τιμολόγηση ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται. Σε ορισμένες περιοχές, τα κρατικά κίνητρα και το χαμηλότερο κόστος εξοπλισμού έχουν κάνει την περίοδο αποπληρωμής για τις επί τόπου ανανεώσιμες πηγές ενέργειας λιγότερο από πέντε έτη.

Συμπληρωματικές παρατηρήσεις

Η δημιουργία μιας κουλτούρας ενεργειακής ευαισθητοποίησης μεταξύ των εργαζομένων είναι απαραίτητη. [[LFT:0]]Προγράμματα εκπαίδευσης[[LPT:1]] που διδάσκουν στους φορείς εκμετάλλευσης πώς να αναγνωρίζουν τα ενεργειακά απόβλητα, χρησιμοποιούν ταμπλό και προσαρμόζουν διαδικασίες για την αποδοτικότητα μπορούν να αποφέρουν άμεσες βελτιώσεις.

Τακτικές ενεργειακοί έλεγχοι που διεξάγονται από πιστοποιημένους επαγγελματίες (π.χ. πιστοποιημένους ελεγκτές ISO 50001) βοηθούν στην αποκάλυψη κρυμμένων απωλειών. Οι έλεγχοι θα πρέπει να εκτελούνται τουλάχιστον κάθε δύο χρόνια και να περιλαμβάνουν ανάλυση συστημάτων πεπιεσμένου αέρα (συχνά σημαντική πηγή διαρροής), συστημάτων ατμού και συντελεστή ηλεκτρικής ισχύος.

Η εφαρμογή ενός συστήματος διαχείρισης ενέργειας (EnMS)[[LFT:1]] με βάση το ISO 50001 παρέχει ένα δομημένο πλαίσιο για τον καθορισμό δεικτών ενεργειακής απόδοσης (EnPIs), την παρακολούθηση προόδου και τη συνεχή βελτίωση. Πολλές εταιρείες εξόρυξης έχουν επιτύχει πιστοποίηση ISO 50001 και έχουν αναφέρει 10-20% μείωση της έντασης ενέργειας μέσα σε τρία χρόνια.

Συμπέρασμα

Η βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης στις μονάδες επεξεργασίας ορυκτών είναι μια πολύπλευρη προσπάθεια που συνδυάζει βελτιστοποίηση εξοπλισμού, αυτοματοποίηση διεργασιών, ανάκτηση αποβλήτων θερμότητας, επανασχεδιασμό κυκλωμάτων και υποστηρικτική οργανωτική κουλτούρα. Οι στρατηγικές που περιγράφονται σε αυτό το άρθρο προσφέρουν πρακτικές, αποδεδειγμένες οδούς για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά 15-30% ή περισσότερο, με αντίστοιχα οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη.

Καθώς οι βαθμοί μεταλλεύματος συνεχίζουν να μειώνονται και το ενεργειακό κόστος αυξάνεται, οι μονάδες που επενδύουν στην ενεργειακή απόδοση σήμερα θα είναι οι πιο ανθεκτικές και κερδοφόρες αύριο. Με τη συστηματική προσέγγιση ⁇ ξεκινώντας με έναν ενεργειακό έλεγχο, εφαρμόζοντας επιχειρησιακές αλλαγές χαμηλού κόστους, στη συνέχεια προχωρώντας σε αναβαθμίσεις έντασης κεφαλαίου και ανανεώσιμες ολοκληρωμένες επιχειρήσεις ⁇ οι φορείς εκμετάλλευσης μπορούν να επιτύχουν σημαντικές, διαρκείς βελτιώσεις. \" πορεία προς την ενεργειακή απόδοση δεν είναι ένα έργο μιας φοράς αλλά μια συνεχής διαδικασία μέτρησης, ανάλυσης και καινοτομίας.