אסטרטגיות ליישום מערכות מים ללא פליטת מינים במכרות

הקדמה: מערכות מים בתשלום Zero-Discharge ב Mining

מים הם משאב קריטי עבור פעולות כרייה, המשמש בכל דבר מדיכוי עיבוד ואבק כדי להצית תחבורה קירור וקירור.היסטורי, מכרות משכה כמויות גדולות של מים טריים ושחררו מים ללא טיפול או חלקית לתוך גופי מים סמוכים, גרימת זיהום מתכת כבד, ניקוי חומצה, ונזק סביבתי ארוך טווח, עלייה של מחסור במים, לחץ וממשקיעים וקהילות הם המניעים את כל מערכות ההפעלה של אפסיביות, אך ורקד (DIS) של פסולת.

מהו מערכת מים של Zero-Discharge במינון?

מערכת מים אפס-דיסקועה היא גישה סגורה לניהול מים המחזרת את כל המים המשמשים כרייה ועיבוד.אין מים משוחררים כעומענים; כל המים מטופלים ומשועבדים.המערכת כוללת בדרך כלל איסוף, טיפול (פיזי, כימי וביולוגי), וחלוקת מחדש של פסולת מוצקה.המטרה היא לחסל משיכת מים מתוקים ולהימנע מזיהום סביבתי, בעוד ששחרור מוחלט הוא מאתגר עבור פסולת קטנה או פסולת אמיתית, לעתים קרובות, כאשר היא רק פסולת.

(ב) ,0) מרכיבים של ZDWS כוללים: ⁇ 1

• לתפוס את כל המים, גשם מתפוגג, ולראות דף
• רכבות טיפול מתקדמות (filtration, osmosis לאחור, evaporation תרמי, קריסטלים)
• ניטור איכות מים ומערכות בקרה אוטומטיות
• ניהול שתן ופסולת מוצקה
• מערכות אחסון וגיבוי רדונדנט כדי להתמודד עם ספיגות

תכנון אסטרטגי ל- Zero-Discharge Implementation

איזון מים והערכה איכות

כל ZDWS מוצלח מתחיל בהבנה מעמיקה של מחזור המים של המכרה.אופרות חייבות למפות את כל קלטי המים (התחילה, מים זורמים, מים טריים שנרכשו), שימושים (מעבדים, קירור, בקרת אבק, מחנה), ופלטים (התאוששות, פריקה, אימוני pH חיוניים במוצר, בדיקת מים רציפה על פני שינויים עונתיים ומבצעיים, חושפת עומסים ופוטנציאליים: פיזור חומרים דומים לתאים לתאים, שינויים איכותיים, טיפול אורגניים, טיפוליים, טיפול אורגניים, או חומרים איכותיים, טיפול מוצקים, או מודלים איכותיים, טיפוליים, טיפוליים, טיפול מוצקים, טיפוליים, טיפול כולל איכותיים, טיפול כולל, טיפול כולל, טיפול כולל, טיפול תרופתי, טיפול כולל, שינויים איכותיים, טיפול כולל, טיפול כולל, שינויים).

סיקור ו-Stake'r Alignment

מערכות טעינה אפס הן לעתים קרובות דרישה רגולטורית, במיוחד באזורים עקשניים או ליד גופי מים מוגנים.אופרות חייבות לעסוק בסוכנויות סביבתיות מוקדם להבין תנאים, דרישות דיווח ושיטות ניתנות לפסולות מוצקות (למשל, גיחות, ריצוף), קהילה ומעורבות בעלי מניות ילידיים היא קריטית באותה מידה - להוכיח כי המכרה לא ישפיע על משאבים מקומיים בונה אמון ויכול להאיץ כמה אזורים כגון דמי אשראי מופחתים או יישום מוקדם יותר, כגון תשלומים מתקדמים, החלמי מס.

ניתוח מחזור חיים ומימון אסטרטגיה

הון גבוה עבור ZDWS יכול להיות גבוה 30-50% מאשר טיפול במים קונבנציונליים, בשל ציוד יקר (מברנס, evaporators, קריסטלים) ו piping נרחב. עם זאת, ניתוח מחזור חיים מלא לעתים קרובות מראה חיסכון ארוך טווח מקניית מים מופחת, עלויות טיפול פסולת נמוכות יותר, הימנעות קנסות, ופחות אחריות עבור contamination מורשת צריך להיות ערך מודל נוכחי (Vpri) כולל הוצאות תחזוקה תפעוליות, כולל תמיכה תפעולית, כולל אפשרויות תחזוקה תפעוליות.

טכנולוגיות ל- Zero-Discharge Water Systems

Membrane Filtration ו-Reverse Osmosis

טכנולוגיות Membrane - microfiltration, אולטרה-מדבקות, ננומטרה, ו-osmosis הפוכה (RO) - הם עמוד השדרה של ZDWS מודרני הם מסירים מוצקים, קולונואידים מושעה, וממסים ions. RO הוא יעיל במיוחד בצמצום TDS או ייצור איכות גבוהה permeate מתאים לשימוש במרבית תהליכי הכרייה.

הערכה תרמית ו Crystallization

כאשר תהליכי membrane אינם יכולים להשיג אפס פריקה בגלל מגבלות לרשות, טכנולוגיות תרמיות מתווספות. מכניות vapor recompression (MVR) evaporators להתרכז בכבדות ליד ריצוף, ו גבישים לייצר מלח מוצק או מוצקות מעורבות. גישה זו היא אנרגיה-intensive, צריכת 50–100 קילוואט למ"ק מים מטופלים, אבל היא מבטלת כמה פסולת או חומרים טרום-אווירה.

טיפול ביולוגי עבור אורגנים ו Nitrogen

במכרות שתהליך sulfide אוes או להשתמש ב reagents אורגני (flotation, cyanidation), טיפול ביולוגי כגון קידוד מופעל, כורים אצווה זרע, או רטובים בנוי יכול להסיר תרכובות אורגניות מחוספסות ביולוגית, אמוניה, ו nitrates. biocare משמש לעתים קרובות כמו pre-טיפול גדול לפני RO או תהליכים תרמיים כדי להפחית פוטנציאל רע.

Oxidation מתקדם ופולנית מיוחדת

עבור contaminants (cyanide, thiocyanates, מתכות מסוימות, משטחים אורגניים מתמשך), תהליכי חמצון מתקדמים (AOPs) כגון UV / H2O2O2O2O2, או או תגובה פנטון יכול לשבור אותם למטה. תהליכים אלה משמשים לעתים קרובות בצעד מלוטש לפני שימוש סופי או לטפל בזרימות.

אסטרטגיות מפתח ליישום

עיצוב מערכת מודולרית ו Scalable

במקום לבנות צמח בגודל אחד בגודל של מתאים-כל, מכרות מוצלחות עיצוב ZDWS ב רכבות מודולריות שניתן להוסיף כמו ייצור גדל או שינויים באיכות המים. יחידות מנברן נייד, מאצ'ורים מקוטבים, ו- Plug-and-play מאפשר טיפול ביולוגי בשלב זה להפחית הון ראשוני ומספק גמישות להסתגל לשינויים בגוף.

אינטגרטיבי מים וטאילינגס ניהול

הזדמנות גדולה עבור אפס פריקה טמונה בשילוב טיפול במים עם זנבות עבה וטכנולוגיה פסטה. על ידי שחזור מים מן זנבות באמצעות עבה מאוד או מסנן הודעות לעיתונות, מכרות יכול מחזור עד 85% של מים תהליך.הלחות הנותרים בלחות מסונן זנב להפחית את נפח של ציפוי מים.

גשם מים מתרסקים וגירוש

פריקה אפס הופכת להיות יותר נסבלת כאשר מים גשם נקיים נשמרים בנפרד ממים של תהליכים מזוהמים.משטח מים דיעות, ערוצים מעוגלים, ומכסים מחסנים מכוסים את נפח המים המחייבים טיפול.גשם שנאסף מגגות ואזורים לא מוטרדים ניתן לאחסן ולהשתמש בהם עבור יישומים נמוכים (אבק, כיבוי אש) ללא טיפול מתקדם.

מעקב בזמן אמת ובקרה אוטומטית

חיישנים מתקדמים עבור pH, מוליכות, זעזועים, ומושגים ספציפיים, הקשורים לשליטה פיקוח ורכישת נתונים (SCADA) מערכות, לאפשר ניהול איכות מים בזמן אמת. שסתום אוטומטיים יכול להסיט מים מדגימים כדי להחזיק בריכות או טיפול מחדש. אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לחזות אלגוריתמים מרעימים ואופטימיזציה של לוח זמנים.

אימון עובדים ותרבות תפעולית

טכנולוגיה לבדה אינה מספיקה.כל המפעילים, הטכנאים והמהנדסים חייבים להבין את הפילוסופיה אפס-טעון ואת תפקידם בשמירה על זה.אימון קבוע על תהליכי טיפול במים, פתרון בעיות, ומניעה לשפוך יוצר תרבות של ניהול מים. מכרות רבות ממנות "מנהל מים" ייעודי האחראי לביצועי מערכת ושיפור מתמשך. Metrics כמו קצב התאוששות מים, נפח, אנרגיה מעוקבים אחר מעוקבים וקשורים ל-KPI.

אתגרים ופתרונות ב- Zero-Discharge Implementation

אתגרים טכניים

(FLT:0) מנברן מרעיש ומדרג: ⁇ FLT:1 ריכוזים גבוהים של סידן, מגנזיום, סיליקה, וגורם ברזל לדרג ולצמצם את חיי קרום: שימוש באנטי-קלידים, רככים, החלפת יון לפני הטיפול, וניקוי כימי זמני.

(FLT:0) לרשות גרינארית: גם עם התגבשות, מלחים מוצקים חייבים להיות מפורקים במזומנים קוים או מוזרקים עמוק.במכרות מרוחקות, עלויות תחבורה גבוהות.

(FLT:0) צריכת האנרגיה: FLT:1 תהליכים ארסיים הם אנרגיה-intensive, לתרום פחמן טביעת רגל פתרון: לשלב אנרגיה מתחדשת (חום , photovoltaic) או לבזבז חום מגנים כדי להפחית את הביקוש לאנרגיה.

(FLT:0) עונות עונתיות ואקלים ריקיות: ibph:1 בעונות רטובות, ריצף מוגבר יכול להציף את יכולת הטיפול.פתרון: תכנון אגן שווה גדול לשקול הרחבה מודולרית.

אתגרים כלכליים

(FLT:0) גבוה מעל לון: 1FLT 1 A ZDWS מלא עבור מכרה בגודל בינוני יכול לעלות 50 $-200 מיליון.פתרון: יישום שלב, מענקים ממשלתיים לחדשנות מים, ושיתוף בעלות עם מכרות סמוכים עבור מתקני טיפול במים האזוריים.ניתוח עלות מחזור החיים צריך לכלול להימנע עלויות של רכישת מים ושיקום עתידי.

(FLT:0) עלויות תפעול ותחזוקה: FLT:1ir החלפת membranes, כימיקלים, אנרגיה ועבודה להוסיף.פתרון: לנהל משא ומתן על הסכמי שירות ארוכי טווח עם ספקים טכנולוגיים; להשקיע באוטומציה כדי להפחית את העבודה; אופטימיזציה של דום כימי באמצעות בדיקות באתר.

(FLT:0)כדאיות ארגונומית עבור מכרות קצרות חיים:FLT 1 עבור להפקיד עם פחות מ 5 שנים חיים, ההחזר עשוי להיות בלתי אפשרי: לחקור יחידות טיפול ניידות או חכירה שניתן להחזיר; לקבל הפרשות כמעט אפס ולא אפס מלא אם גבולות רגולטוריים מאפשרים.

סיקור ו- Permitting Challenges

הטמעת מערכות טעינה אפסית כרוכות לעתים קרובות להוכיח שהמערכת יכולה להתמודד עם תרחישים הגרועים (למשל, סופה של 100 שנים) , הרגולטורים עשויים לדרוש ניטור רציף וביקורת של צד שלישי. בחלק מהתחומים, אין סיווג ברור לפסולות מוצקות מגביג'יליזציה, סיבוך את הסילוק. מוקדם ותדירות עם הרגולטורים, בתוספת הדגמה בקנה מידה טייס, יכול להחליק את הנתיב שבו משתמשים כמה הסכמים מרצון 5 שנים.

גורמי אנוש ומבצע

רכבות מורכבות דורשות מפעילי מיומנים אשר לעתים קרובות בהיצע קצר באזורי כרייה מרחוק.פתרון: להשקיע באימון מבוסס סימולציה ותמיכה מומחה מרחוק באמצעות מערכות המחוברות לאינטרנט. מפעילי ניהול קרוס על פני יחידות טיפול שונות כדי להבטיח ריצוף.יש לתעד באופן קפדני ועודכן באופן קבוע.

תוצאות חיפוש: Zero-Discharge Mines

מכרת היהלומים הקנדית באנטארקטיקה

מכרה יהלום בשטחים הצפון-מערביים פועל מערכת טעינה של אפס-טעון בכל שנה בסביבה של permafrost.הם משתמשים בשילוב של ביולוגיים של membrane, אוסמוזה הפוכה, ומדפי מכניים לטיפול בכל מים בתהליך.מטופים מים לשימוש חוזר לעיבוד או למחנות ריכוזיים.

אחי במדבר צ'ילה

באחד האזורים הדחוחים ביותר עלי אדמות, מכרה נחושת השיגה אפס שחרור על ידי שילוב של מי הים עם טיפול במים שלי.ים מים ים הוא נדחה לשימוש ראשוני, וכל המים בתהליך ממוחזרים באמצעות RO והערכה תרמית.המערכת משתמשת בשקיות סולאריות כדי להחמם מראש ולהפחית את עלויות האנרגיה.

מגמות וחדשנות עתידיים

הדור הבא של מערכות מים ללא תשלום אפס יהיה יעיל יותר ופחות אנרגיה-רגישות.

• (FLT:0) osmosis (FO): irph:1 שימוש ⁇ osmotic כדי למשוך מים על פני קרום, הדורש פחות אנרגיה מאשר RO עבור מזון עתיר גבוה עדיין בשלב הטייס, אבל מראה עבור כרייה.
• (ב) ⁇ ופירוק של טיהור קיבולי: 1FLT:1 שיטות אלקטרוכימיות חלופיות להסרת מתכות ומלחים ללא מלמברנס.
• (FLT:0) evaporation תרמי עם אפס פריקה נוזלית: FLT:1 עיצובים חדשים באמצעות tbolic troughs או עדשות Fresnel יכול לרכז אנרגיה סולארית כדי להניע evaporation במחיר נמוך יותר.
• (FLT:0) תאומים ואופטימיזציה של בינה מלאכותית:FreaLT:1) העתקים וירטואליים של מערכת המים מאפשרים למפעילים לדמות תרחישים, לחזות ביצועים, ולייעל מחזורי מינון וניקוי כימי בזמן אמת.
• (FLT:0) שחזור מקור מלוט: FLT:1 במקום לפירוק של שאן, מכרות מתחילות להפיק מוצרים יקרי ערך - ליתיום, אלמנטים נדירים של אדמה, מגנזיום, ג'יפסום - להפוך את זרימת הפסולת למקור הכנסה.

תעשיית הכרייה נעה גם לעבר מושגים "מים מעגליים" שבהם מים מטופלים לרמות איכות מרובות ושקד על פני שימושים שונים (למשל, מים באיכות גבוהה לטיפול בתהליכים רגישים, איכות נמוכה יותר לשליטה אבק).

מסקנה

יישום מערכות מים אפס-דיסקוות במכרות אינו עוד תרגול נישה – הוא הופך לציפייה סטנדרטית לרישיון חברתי לפעול, במיוחד באזורים רגישים או מתוחים לסביבה, בעוד הנתיב תובעני מבחינה טכנית ומשמעותי מבחינה כלכלית, האסטרטגיות המפורטות במאמר זה מספקות מפת דרכים להצלחה: להתחיל עם מאזן מים יסודי, לבחור מוניטין של רכבת שמתאימה לכימיה מסוימת ולחיים שלי, עיצוב לדרגות סביבתיות נמוכה יותר, ולהגדיל את עצמם, כמו גם את עלויות התפעוליות לטווח ארוך יותר, למצוינות תפעוליות, ולהפחית את רמת סיכון לטווח ארוך יותר, ולהגדיל את רמת סיכון גבוהה יותר, כמו גם כן, ולהגדיל את רמת חיים נמוכה יותר, כמו גם את רמת יעילות גבוהה יותר, כמו גם את רמת יעילותן.