Energiakustannukset ovat merkittävä osa kaivos- ja mineraaliteollisuuden toimintamenoista, ja kulutuksen vähentäminen suoraan parantaa kannattavuutta ja vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Nykyaikaisilla mineraalien käsittelylaitoksilla on yhä enemmän paineita tuottaa korkealaatuisia malmiesiintymiä, mikä lisää energiaintensiteettiä. Energiatehokkuusstrategioiden toteuttaminen ei ole enää valinnainen.

Energiankulutuksen ymmärtäminen mineraalien jalostuksen alalla

Mineraalien käsittely on luonnostaan energiaintensiivistä. Yksin käsittely- ja jauhaminen ja käsittely voi muodostaa 50.70% jalostuslaitoksessa käytetystä kokonaisenergiasta. Energiankulutuksen tyypillinen jakautuminen pääprosessivaiheissa on seuraava:

  • Murskaus ja jauhaminen: 50.70% kasvienergiasta
  • Liukoinen kuljetus ja pumppaus: 10..20%
  • Erilaisuus (flotaatio, painovoima, magneettinen):[ 5.155%
  • Vedentäminen ja kuivaus: 5...10%
  • Konventin ja liitännäisjärjestelmien käyttö: 5...10%

Energiaa kulutetaan tonnia kohti malmia jalostetun voi vaihdella suuresti riippuen malmin kovuus, rehun koko, ja jauhaa tuote-eritelmiä. Ymmärtäminen missä energiaa käytetään.Ja hukkaan on ensimmäinen askel kohti tehokasta parannusta. Yksityiskohtaiset energiakatselmukset usein osoittavat, että monet laitokset toimivat kaukana teoreettisesta optimaalista, jossa tappiot laitteiden tehottomuus, huono hallintastrategiat, ja alikäytetyt laitteet.

Energiatehokkuuden parantamista koskevat strategiat

1. Optimoi laitteiden käyttö

Monet käsittelylaitokset käyttävät laitteita kiinteillä nopeuksilla riippumatta todellisesta kuormituksesta, mikä johtaa merkittävään energiajätteeseen. [Värittävät taajuusasemat (VFD)[] mahdollistavat moottorien toiminnan prosessin edellyttämällä nopeudella, mikä vähentää tehonkulutusta 20.40% monissa sovelluksissa. VFD:ien asentaminen murskausreitteihin, myllymoihin, pumpunajoihin ja tuulettimiin voi tuottaa nopean takaisinmaksun.

Myös säännöllinen huolto on tärkeää. Huonosti ylläpidetyt laitteet kuluttavat enemmän energiaa: käytetyt vuoraukset hiontamyllyissä lisäävät hiontavälineiden kulutusta ja vaativat suuremman tehonsyötön; virheelliset vyöt ja koneistot aiheuttavat kitkahäviöitä; ja pölynkerääjien likaiset suodattimet lisäävät tuulettimien tehontarvetta. Rakenteellinen ennaltaehkäisevä huolto-ohjelma yhdistettynä kunnon seurantaan (tärinäanalyysi, lämpökuvaus, öljyanalyysi) takaa laitteiden toiminnan huipputehokkuudella.

2. Toteuta kehittynyt prosessinohjaus

Kehittyneet prosessinohjausjärjestelmät käyttävät reaaliaikaista tietoa jatkuvasti toimintaparametrien säätämiseen, prosessien pitämiseksi tehokkaimmassa käyttöpisteessään. Hiontapiireissä APC voi optimoida myllyn nopeutta, syöttönopeutta ja luokitusta ohjaamalla syklonin syöttötiheyttä ja painetta. Letkussa se voi säätää reagenssin annostusta ja ilmastusnopeutta lietteen kemian perusteella. Nämä järjestelmät vähentävät energiankulutusta tyypillisesti 5.155% samalla kun se kasvaa läpimenon ja palautuksen.

Moderni APC vipuvoima koneoppimisen ja mallin ennustava ohjaus[ ennakoida häiriöitä ennen kuin ne tapahtuvat. Esimerkiksi ennustava malli voi havaita lähestyvän tehtaan ylikuormitusta ja vähentää syöttönopeutta ennen tehtaan kojuja, välttäen piikkienergian tarvitaan uudelleen koko tehtaan. Monet tällaiset järjestelmät ovat nyt pilvi-liitoksia, jolloin etäoptimointi eri paikoissa. [U.S. Department of Energy. Advanced Manufacturing Office on dokumentoitu tapaustutkimuksia, joissa APC kaivostoiminnassa säästää miljoonia dollareita vuodessa.

3. Päivitys energiatehokkaisiin laitteisiin

Perinteisten laitteiden korvaaminen nykyaikaisilla, energiatehokkailla suunnitelmilla voi vähentää merkittävästi energian käyttöä. []korkeapainehiomarullat (HPPR)[ kuluttavat 20.50% vähemmän energiaa kuin perinteiset kuulamyllyt samalla vähennyssuhteella. Ommellut mediatehtaat, kuten Vertimill tai IsaMill, ovat myös huomattavasti energiatehokkaampia hienoissa ja erittäin hienoissa hiontasovelluksissa kuin pulmamyllyissä.

Pumppausjärjestelmissä, käyttämällä tehokkaita moottoreita (IE4- tai IE5-luokka) ja käyttöpumppuja lähellä parasta hyötysuhdettaan (BEP) voidaan vähentää energiankulutusta 15.30%. Vanhojen kelluntakennojen korvaaminen moderneilla pakote-ilma- tai Jameson-kennoilla voi parantaa ilman dispersiota ja kuplien kokoa, mikä vähentää kiihtymisen vaatimaa tehoa. Jopa yksinkertaiset päivitykset, kuten korkean hyötysuhteen valaistus ja liiketunnistimet varastoissa ja kävelyteillä, auttavat parantamaan laitosten kokonaissäästöjä.

4. Jätteiden takaisinkeräys ja uudelleenkäyttö

Kuivaus- ja kalsinointitoiminnot usein hylkäävät lämpöenergiaa sisältävät korkean lämpötilan kaasut. Jätteen lämmön talteenottojärjestelmät voivat esilämmittää rehuaineita, polttoilmaa tai vettä puhdistukseen ja kotikäyttöön. []Lämmönvaihtimet[] voivat ottaa lämpöä uunin pakokaasuista tai kuivaajasta pois kaasuista ja siirtää sen lämmönsiirtonesteeseen, jota voidaan sitten käyttää esilämmittämään malmia tai tuottamaan matalalaatuista höyryä muihin prosesseihin. Tämä lähestymistapa voi vähentää kuivaamiseen käytettävää kokonaisenergiaa 20.40% joissakin sovelluksissa.

Kylmämmässä ilmastossa hukkalämpöä voidaan käyttää rakennusten, kuljetinsuojien ja vaahdonkeräysveden lämmittämiseen, mikä vähentää fossiilisten polttoaineiden tarvetta. [CSIRO[] on osoittanut Australian mineraalien käsittelylaitoksissa integroidut lämmön talteenottojärjestelmät, jotka vähentävät kokonaisenergiantarvetta vaarantamatta tuotteiden laatua.

5. Optimoi jauhatuspiirit

Koska jauhaminen kuluttaa suurimman osan energiasta, pienetkin parannukset tuottavat merkittäviä säästöjä.

  • Näytöt korvataan hydrosykloneilla, jotka antavat tarkemman luokituksen ja vähentävät ylisietoa.
  • Kokon pienentämisvaiheiden asentaminen[ rehun koon pienentämiseksi alkutehtaalle20 prosentin väheneminen rehun koossa voi vähentää energiankulutusta 10..15 prosentilla.
  • Käyttämällä optimaalisen kokoisia ja materiaaliltaan []] suurempia materiaaleja voidaan tarvita karkeahionnassa, kun taas pienemmät tiedotusvälineet parantavat hienoja jauhamisen tehokkuutta; käyttämällä kovakovuutta taottuja tai valettuja palloja voidaan vähentää kulumista ja ylläpitää myllyn tasaista latauspainoa.
  • Valvon tehtaan nopeutta ja latausta seuraamalla jatkuvasti tehtaan voimanvetoa.

Erän jauhatustestit ja simulointiohjelmistot (esim. JKSimMet, Bond Work Index -analyysi) auttavat insinöörejä suunnittelemaan energiatehokkaimman piirin konfiguroinnin tietylle malmille. []-selaus- ja ja jauhatusenergian hallintajärjestelmän [ avulla voidaan tarjota reaaliaikaista palautetta tietystä energiankulutuksesta tuotetonnia kohti, jolloin toimijat voivat säätää parametreja välittömien hyötyjen saavuttamiseksi.

6. Paranna luokittelun ja erottelun tehokkuutta

Huono luokittelu ja erottelu voima jauhatuspiiri kuluttaa ylimääräistä energiaa uudelleenkäsittely materiaalia, joka olisi pitänyt hylätä tai lähettää alavirtaan. Lukossa, parantaa vaahdon vakaus ja kuplan kokojakauma voivat lisätä hyödyntämistä samalla vähentää teho veto kellukekenno moottoreille. []Hydrofloivat erottimet[] ja [] älykkäät pyörremyrskyt[], jotka säätävät leikkauspisteitä reaaliajassa vähentävät väärää materiaalia ja alemmat kiertokuormat.

Painovoimaerotuksessa monipainovoiman erottimet ja painovoiman keskittimet tarjoavat paremman tehokkuuden, kun energian syöttö on pienempi tonnia kohden käsiteltynä. Magneettierotus käyttäen korkea-intensiteettisiä harvinais-maallisia magneetteja kuluttaa hyvin vähän tehoa ja voi korvata energiaa nälkäisiä kelluntavaiheita joissakin sovelluksissa. Hyvin suunniteltu erotuspiiri, joka minimoi virheellisen sijoittamisen, vähentää suoraan myöhemmissä vaiheissa tarvittavaa energiaa.

7. Uusiutuvien energialähteiden integrointi

Monet mineraalien käsittelylaitokset, erityisesti syrjäisillä alueilla sijaitsevat, ovat riippuvaisia dieselgeneraattorista tai sähköverkosta, jonka hiiliintensiteetti on suuri. Aurinkosähkön, tuuliturbiinien tai hybridijärjestelmien integrointi voi kompensoida huomattavan osan laitoksen sähkökuormasta. Esimerkiksi Chilessä sijaitsevaan kuparin etäkeskittimeen sijoitettu 5 MW aurinkopaneeli tuottaa jopa 20%:n päiväenergian kysynnästä ja vähentää polttoaineen kulutusta.

Energian varastointijärjestelmät[ (akkuvarasto, pumppuvesi) voivat tasoittaa uusiutuvien energialähteiden käyttökelpoisuutta ja tarjota samalla kuormituksen siirtymiä, jotta voitaisiin hyödyntää aika-käyttöistä sähkön hinnoittelua. Joillakin alueilla valtion kannustimet ja alhaiset laitekustannukset ovat tehneet takaisinmaksuajasta alueella alle viisi vuotta. Kansainvälinen energiavirasto[ on julkaissut resursseja uusiutuvien energialähteiden sisällyttämiseksi kaivostoimintaan korostaen teknistä ja taloudellista toteutettavuutta.

Lisähuomioita

Teknologia ei yksin pysty saavuttamaan täyttä energiatehokkuutta. On olennaisen tärkeää luoda työntekijöiden keskuudessa energiatietoisuuden kulttuuri. [Koulutusohjelmat[], jotka opettavat toimijoita tunnistamaan energiajätteen, käyttämään kojelautaa ja mukauttamaan prosessit tehokkuuden parantamiseksi, voivat tuottaa välittömiä parannuksia. Jotkut laitokset pitävät hallussaan energiakaizen-tapahtumia, joissa eri toimintaryhmät tunnistavat ja poistavat energiajätteen tietyillä alueilla.

Säännölliset energiakatselmukset[, jotka on suorittanut sertifioitu ammattilainen (esim. ISO 50001 sertifioitu tilintarkastaja), auttavat paljastamaan piilottomuudet. Tarkastukset olisi tehtävä vähintään kahden vuoden välein ja niihin olisi sisällyttävä analyysi paineilmajärjestelmistä (usein suuri vuotolähde), höyryjärjestelmistä ja sähkövoimatekijästä. Tehokerroinkorjauskondensaattorit voivat vähentää hyödyllisyysseuraamuksia ja vapauttaa muuntajan kapasiteettia.

ISO 50001 -standardiin perustuvan energianhallintajärjestelmän (EnMS) toteuttaminen tarjoaa jäsennellyn kehyksen energiatehokkuutta mittaavien indikaattorien (EnPI) asettamiselle, edistymisen seuraamiselle ja jatkuvalle parantamiselle. Monet kaivosyhtiöt ovat saavuttaneet ISO 50001 -sertifioinnin ja ilmoittaneet 10..20 prosentin energiaintensiteetin vähentymisestä kolmen vuoden kuluessa.

Päätelmät

Energiatehokkuuden parantaminen mineraalien käsittelylaitoksissa on monipuolinen yritys, jossa yhdistyvät laitteiden optimointi, prosessiautomaatio, hukkalämmön talteenotto, piirin uudelleensuunnittelu ja tukeva organisaatiokulttuuri. Tässä artikkelissa kuvatut strategiat tarjoavat käytännöllisiä ja todistettuja tapoja vähentää energiankulutusta 15 .

Kun malmilaadut laskevat ja energiakustannukset nousevat, energiatehokkuuteen investoivat laitokset ovat nyt kaikkein kestävimpiä ja kannattavimpia huomenna. Kun otetaan käyttöön järjestelmällinen lähestymistapa. Aloittamalla energiakatselmuksella, toteuttamalla edullisia operatiivisia muutoksia, edistymällä pääomaintensiivisiin parannuksiin ja uusiutuvaan energiaan integroitumiseen.