Енергоефективність – це значна частина операційних витрат у гірничодобувній та мінералській промисловості, а також зниження споживання безпосередньо покращує прибутковість при зниженні викидів парникових газів. Сучасні мінеральні переробні рослини, що мають підвищений тиск, щоб виробляти більш висококласні концентрати від нижчих рудних родовищ, тенденція, яка приводить до інтенсивності енергії. Реалізація стратегій енергоефективності не є більш необов’язковою, є конкурентоспроможною потребою.

Розуміння споживання енергії в мінеральній промисловості

Обробка мінеральних речовин властива енергетично-інтенсивна. Товарооо-здрібнювальні та шліфувальні — алоне можуть враховуватися на 50–70% від загальної енергії, що використовується в переробному заводі. Типовий поломка споживання енергії на основних стадіях процесу:

  • Крушування та шліфування: 50–70% енергії рослин
  • Slurry Transport and pumping: 10–20%
  • Сепарація (флотація, гравітатація, магнітна): 5–15%
  • Придбання та сушіння: 5–10%
  • Конвеєрні та допоміжні системи: 5–10%

Температурна енергія, що споживається на тон оброблюваних руд, може варіюватися в залежності від твердості руди, розміру корму та специфікації продукту, що шліфуються. Розуміння, де використовується енергія, і була приведена, є першим кроком до ефективного поліпшення. Детальні енергетичні перевірки часто показують, що багато рослин працюють далеко від їх теоретичного оптимального, з втратами обладнання, неефективності, бідні стратегії управління та недоторкане обладнання.

Стратегії підвищення енергоефективності

1. Оптимізуйте роботу обладнання

Багатопереробні заводи працюють на фіксованих швидкостях незалежно від фактичного навантаження, що веде до значних енерговідтрат. Варіабельні частотні приводи (VFDs) дозволяють двигунам працювати на швидкості, необхідну процесом, знижуючи потужність на 20–40% у багатьох додатках. Встановлення VFD на дробильних конвеєрах, фрезерних моторах, насосних приводах, вентиляторах вентиляційних вентиляторів може швидко окупатися.

Регулярне обслуговування є однаково критичним. Погано підтримується обладнання споживає більше енергії: поношені вкладники в шліфувальні млини підвищують споживання шліфувальних середовищ і вимагають більшого введення потужності; знежирені ремені і диски генерують втрату тертя; і брудні фільтри в пилозбірниках підвищують попит на вентилятора. Структурована профілактична програма, поєднана з моніторингом стану (збірний аналіз, термографія, аналіз нафти), забезпечує обладнання, що працює при піковій ефективності.

2. Впровадження розширеного управління процесом

Розширені системи керування процесом (APC) використовують дані в режимі реального часу для безперервного регулювання параметрів роботи, зберігаючи процеси на найбільш ефективній робочій точці. У шліфувальних схемах, APC може оптимізувати швидкість, швидкість подачі та класифікацію шляхом контролю щільності та тиску циклонів. У флотації вона може регулювати дозування реагентів та коефіцієнти аерації на основі хімії шламу. Ці системи зазвичай зменшують споживання енергії на 5–15% при збільшенні пропускної здатності та відновлення.

Сучасні важелі APC машинного навчання та моделювання прогнозування контролю для визначення порушень до їх виникнення. Наприклад, прогнозна модель може виявити перевантаження та зменшити витрати живлення до стиглих стійок, уникаючи енергії стрибків, необхідної для перезавантаження повного млина. Багато таких систем тепер хмарно-з'єднані, що дозволяє віддалену оптимізацію на декількох ділянках. U.S. Відділ представництва Енергозбереження має документальні дослідження, де APC у гірничодобувних операціях врятував мільйони доларів щорічно.

3. Оновлення енерго-ефективного обладнання

Заміна обладнання для схуднення з сучасними, енергоефективними конструкціями може різко порізати енергоспоживання. У співвідношенні високопресорні шліфувальні ролики (HPGR) споживати 20–50% менше енергії, ніж звичайні кулькові млини для того ж співвідношення. Стирчі медіа млини, такі як Vertimill або IsaMill, також значно ефективніші в тонких і ультрафіолетових шліфувальних програмах, порівняно з шліфуванням млинів.

У системах насосування, використовуючи високоефективні двигуни (IE4 або IE5 клас) і робочі насоси біля їх найкращої точки ефективності (BEP) можуть зменшити споживання енергії на 15–30%. Заміна старих флоттуючих клітин з сучасними вимушеними або Jameson-клітинами може покращити дисперсію повітря і розмір бульбашок, зменшуючи потужність, необхідну для агітації. Навіть прості оновлення, такі як установка високоефективного освітлення з датчиками руху на складах і прогулянках сприяють загальному збереженню рослин.

4. Відновлення та повторне використання тепла відходи

Висушування та калібрування операцій часто відхиляють високотемпературні гази, які містять відновлювану теплову енергію. Системи відведення тепла можуть попередньо подавати живильники, згортання повітря, або води для очищення та домашнього використання. Гідні обмінники можуть захоплення тепла від витяжки або сушарки відпрацьованих газів і перенести його на теплопередаючої рідини, яка потім може бути використана для попередньо нагрівання руди або утворення низькоградового пара для інших процесів. Цей підхід може зменшити загальну енергію, яка використовується для сушіння на 20–40% в деяких додатках.

У холодних кліматах відходи тепло можна використовувати для теплових будівель, конвеєрних застібок, води для розморожування, зменшення потреби викопного палива – вогнегасних обігрівачів. CSIRO продемонструвала інтегровані системи теплового відновлення в австралійських мінеральних переробних заводах, які знижують загальний попит енергії без компромації якості продукції.

5. Оптимальні схеми для подрібнення

З шліфування споживає найбільшу частку енергії, навіть незначні поліпшення врожайності значно економія. До послуг відносяться:

  • Ремонтування екранів з гідроциклонами, які забезпечують різку класифікацію і зменшення перегріву.
  • Сценції зменшення розмірів для зменшення розміру корму до основного млина — 20% зменшення розміру корму може скоротити споживання енергії на 10–15%.
  • Усування шліфувальних носіїв оптимального розміру та матеріалу—загальні медіа можуть знадобитися для грубого шліфування, а менші медіа покращують дрібну ефективність шліфування; з використанням високотвердості кованих або литих кульок може зменшити знос і підтримувати послідовну вагу заряду млина.
  • Оптимізаційний частотний діапазон заряду через безперервний моніторинг потужності млина.

Пакетне шліфувальне обладнання та імітаційне програмне забезпечення (наприклад, JKSimMet, Bond Work Index Analysis) допомагають інженерам розробити найбільш енергоефективну конфігурацію ланцюгів для даної руди. Реалізація системи управління активами та шліфування енергії може забезпечити зворотний зв'язок з певним споживанням енергії на тон продукту, що дозволяє операторам регулювати параметри для негайного отримання.

6. Підвищення класифікації та ефективності сепарації

Погана класифікація і поділу зусилля шліфувального контуру, щоб споживати додаткову енергію для репроцесного матеріалу, який повинен був відхилений або відправлений потоком. У флотації, поліпшення стійкості та розподілу розмірів бульбашок може збільшити відновлення при зменшенні потужності на флотаційні двигуни. Hydrofloat сепаратори і смарт циклони], які регулюють точки в режимі реального часу, зменшують неправильний матеріал і менші рециркуляційні навантаження.

У розподілі ваги багатогравітні сепаратори і посилені концентратори сили тяжіння пропонують краще ефективність з нижчим введенням енергії на тон оброблені тони. Магнітне поділу з використанням високоінтенсивних рідкоземних магнітів споживає дуже мало енергії і може замінити етапи флотації енергоблоків в деяких додатках. Добре розроблене розподільне контур, що мінімує переобладнання безпосередньо знижує енергію, необхідну в наступних стадіях.

7. Інтеграція відновлюваних джерел енергії

Багато мінеральних переробних заводів, особливо тих, в віддалених місцях, спираються на дизельні генератори або сітку електрику з високою інтенсивністю вуглецю. Інтеграція сонячної фотоелектричної, вітротурбін або гібридних систем може знижувати суттєву частину електрозавантаження рослин. Наприклад, сонячний масив 5 МВт на дистанційному мідному концентраторі в Чилі забезпечує до 20% від попиту на добу рослин, зниження споживання палива.

Системи зберігання енергії (накопичувачі, закачовані гідро) можуть розгладити міжмітентність відновлюваних джерел, а також забезпечити перемикання навантаження, щоб скористатися часовим споживанням електроенергії. У деяких регіонах державні стимули та витрати на обладнання зробили період окупності для на місці відновлюваних джерел менше п'яти років. Міжнародне енергетичне агентство] публікує ресурси на інтеграцію відновлюваних джерел у гірничодобувні операції, висвітлення технічної та економічної доцільності.

Додаткові характеристики

Технології не можуть досягти повної енергоефективності. Створення культури обізнаності про енергетику серед працівників є важливим. Проведення програм, які навчають операторів, як визначити енергетичні відходи, використовувати прилади, а також регулювати процеси для ефективності може призвести до негайного вдосконалення. Деякі рослини проводять «енергетичні кайзени», де кросфункціональні команди виявляють і усувають енергетичні відходи в конкретних областях.

Регулярні Енергетичні перевірки проводяться сертифікованими фахівцями (наприклад, сертифікованими аудиторами ISO 50001) допомагають розкрити приховані втрати. Аудит повинен виконуватися принаймні кожні два роки і включати аналіз компресованих повітряних систем (часто великий джерело витоку), паросистем і електричний фактор живлення. Коефіцієнти силового фактора можуть зменшити комунальні штрафи і вільно трансформерну потужність.

Впровадження системи енергоменеджменту на основі ISO 50001 забезпечує структуровану раму для встановлення показників енергетичної продуктивності (EnPI), прогрес відстеження та безперервно покращання. Багато гірничодобувних компаній досягали сертифікації ISO 50001 та повідомляють 10-20% зниження інтенсивності енергії протягом трьох років.

Висновок

Удосконалення енергоефективності в мінеральних переробних заводах є багатоцільовим кінцем, який поєднує в собі оптимізацію обладнання, автоматизації процесів, відновлення тепла, перепланування та допоміжну організаційну культуру. Стратегія, викладені в цій статті, пропонують практичні, перевірені шляхи для зменшення споживання енергії на 15–30% та більше, з відповідними фінансовими та екологічні переваги.

Як і руді сорти продовжують знепадати і підвищувати енергоносіїв, рослини, які інвестують в енергоефективність сьогодні, стануть найбільш стійким і прибутковим завтра. При прийнятті системного підходу — починаючи з енергоаудиту, впроваджуючи низькоконструкційні зміни, потім прогресуючи капітально-інтенсивних модернізацій і відновлюваної інтеграції — оператори можуть досягати суттєвих, тривалих поліпшень. Подорож до енергоефективності – це не один разовий проект, але безперервний процес вимірювання, аналізу та інновацій.