解決采礦業(yè)水資源管理危機(jī)，提高可持續(xù)性

水資源短缺是一項(xiàng)全球性的挑戰(zhàn)，具有高度地方性的影響 - 金屬和采礦業(yè)尤其容易受到影響。隨著全球人口膨脹和氣候變化影響加劇，現(xiàn)有淡水資源枯竭，水本身已成為一種珍貴的商品。盡管金屬和采礦業(yè)給其自身的可持續(xù)水資源管理施加了更大的壓力，但水資源短缺加劇了挑戰(zhàn)。隨著礦石品位的下降，該行業(yè)的用水量也在增加，能源轉(zhuǎn)型對(duì)生產(chǎn)提出了更高的要求。

在當(dāng)前的形勢(shì)下，圍繞水資源管理的對(duì)話(huà)已從運(yùn)營(yíng)費(fèi)用轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略投入。簡(jiǎn)單地說(shuō)，沒(méi)有水就意味著沒(méi)有生產(chǎn)。

隨著該行業(yè)尋求加強(qiáng)水資源管理，水資源再利用和提高整個(gè)礦井水循環(huán)的效率是明確的解決方案。然而，只有解決了根本問(wèn)題，這些解決方案才能充分發(fā)揮其潛力 - 優(yōu)化礦井水循環(huán)系統(tǒng)。

使用自動(dòng)化技術(shù)提高數(shù)據(jù)可見(jiàn)性

今天的礦井水循環(huán)幾乎沒(méi)有使用自動(dòng)化設(shè)備，還在采用手動(dòng)數(shù)據(jù)收集和操作員經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理設(shè)備控制的方法。唯一自動(dòng)化的流程是提供水循環(huán)輸入和輸出的總體情況 – 忽略了系統(tǒng)中更深層次的自動(dòng)化潛能，以幫助指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)和提高效率。

無(wú)線(xiàn)傳感器、流量計(jì)、閥門(mén)、軟件和分析儀表幫助礦山全面了解他們使用了多少水，以及損失或浪費(fèi)了多少水，同時(shí)簡(jiǎn)化和優(yōu)化了控制流程。鑒于采礦業(yè)使用了世界上1%的水，效率的提高意味著運(yùn)營(yíng)商成本的降低，并為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)帶來(lái)益處。

智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)啟更多節(jié)水機(jī)會(huì)

更高水平的可見(jiàn)性對(duì)于真正優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要，而經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備解決方案隨時(shí)可以使用。智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)不斷捕獲關(guān)鍵數(shù)據(jù)來(lái)幫助提高數(shù)據(jù)完整性，分析這些數(shù)據(jù)以識(shí)別優(yōu)化機(jī)會(huì)。

企業(yè)可以利用礦區(qū)偏遠(yuǎn)地區(qū)的無(wú)線(xiàn)儀表創(chuàng)建整個(gè)水利基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字快照。通過(guò)結(jié)合使用無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)儀表，自動(dòng)化技術(shù)的引入使操作人員能夠設(shè)計(jì)水管理程序，整合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以?xún)?yōu)化整個(gè)礦山水循環(huán)系統(tǒng)，準(zhǔn)確量化水的輸入、損失、消耗和回收。

自動(dòng)化數(shù)據(jù)收集也可以簡(jiǎn)化監(jiān)管報(bào)告。目前，礦商定期報(bào)告取水和排水量，并將其匯總到年度報(bào)告中。自動(dòng)化技術(shù)支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了流程，實(shí)現(xiàn)了更快、更透明的信息共享。

一家秘魯?shù)V業(yè)公司需要安裝一個(gè)新的流量計(jì)量系統(tǒng)，以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐挠盟?。為了增加適當(dāng)?shù)臏y(cè)量而停止測(cè)量過(guò)程的成本很高，需要測(cè)量的40英寸大管道，要求儀表具有寬量程的大范圍流量變化性以及由于管道兩端的平面外彎頭而導(dǎo)致的有限直管 (某些流量測(cè)量技術(shù)需要直徑30倍直徑長(zhǎng)度) ，這些都是他們面臨的挑戰(zhàn)。

礦業(yè)公司考慮過(guò)電磁流量計(jì)，但也有相當(dāng)大的缺點(diǎn)：它們可能不適合地下潮濕和污濁的環(huán)境，安裝需要新的技術(shù)知識(shí)，不適合帶有非粘結(jié)襯里的管道，體積精度為1%。此外，40英寸管道配套的電磁流量計(jì)很重，很難運(yùn)輸和安裝至如此偏遠(yuǎn)的礦區(qū)。在設(shè)備安裝時(shí)，作業(yè)必須停止，公司每天的花費(fèi)是50多萬(wàn)美元。

因此，該公司選擇了安裝在管道上的Flexim非侵入式超聲波流量計(jì)，該設(shè)備使用從一個(gè)傳感器交替發(fā)射到另一個(gè)傳感器的超聲波信號(hào)。物理量由超聲信號(hào)的傳輸時(shí)間決定；傳輸時(shí)間差與流速成正比。微處理器控制整個(gè)測(cè)量周期，并驗(yàn)證信號(hào)的測(cè)量可用性和可靠性。噪聲信號(hào)被消除。

非侵入式流量計(jì)的好處是顯著的：在流量計(jì)安裝后立即收到流量測(cè)量結(jié)果；儀表診斷顯示安裝正確；精確的零點(diǎn)穩(wěn)定性；正確計(jì)算高流速和低流速的流量總和；三年穩(wěn)定的儀表診斷；安裝后無(wú)需維護(hù)。

該礦業(yè)公司在安裝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了100%的工藝可用性，與其他儀表技術(shù)相比，安裝成本降低了60%，維護(hù)成本降低了90%，更換庫(kù)存減少了75%，在財(cái)務(wù)上，項(xiàng)目成本降低了50%。最終，該公司不僅解決了跟蹤其選礦廠(chǎng)用水量以向監(jiān)管機(jī)構(gòu)報(bào)告的問(wèn)題，而且在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面也取得了進(jìn)展。

加強(qiáng)可靠的水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行

水回收是采礦等資源密集型行業(yè)的重要杠桿，自動(dòng)化技術(shù)可以幫助提高效率。艾默生的DeltaV?控制系統(tǒng)和PACSystems?可以實(shí)現(xiàn)礦井水循環(huán)系統(tǒng)的自動(dòng)化，提供水管理操作的實(shí)時(shí)可見(jiàn)性，改善水回收的運(yùn)行和一致性。

先進(jìn)的過(guò)程控制(APC)系統(tǒng)正在優(yōu)化水循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，以提高水的效率和回收率。同時(shí)，這些技術(shù)解決方案在減少尾礦量方面具有巨大潛力。用于從漿料或固液混合物中分離水的增稠劑就是一個(gè)很好的例子。模型預(yù)估控制技術(shù)通過(guò)基于密度約束優(yōu)化底流速率和防止損壞來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。對(duì)于一次采礦作業(yè)，先進(jìn)的過(guò)程控制提高了產(chǎn)品回收率，并將尾礦的水分損失減少了75%。通過(guò)使用優(yōu)化性能模型和工程模擬，APC降低了生產(chǎn)可變性，使高效利用率具有高度可復(fù)制性。

對(duì)缺水國(guó)家來(lái)說(shuō)，更加注重水回收至關(guān)重要，因?yàn)椴傻V業(yè)已轉(zhuǎn)向大型海水淡化廠(chǎng)來(lái)維持運(yùn)營(yíng)。智利礦業(yè)公司Minera Los Pelambres需要建造一座新的海水淡化廠(chǎng)，以遵守用水限制。通過(guò)使用DeltaV控制系統(tǒng)，這些復(fù)雜的工廠(chǎng)完全集成到更廣泛的采礦生態(tài)系統(tǒng)中，并提供全天候的水管理可見(jiàn)性。

盡管海水淡化在保護(hù)淡水資源方面非常有效，但鹽水具有高度腐蝕性，這增加了對(duì)智能和預(yù)測(cè)性設(shè)備健康監(jiān)測(cè)的必要性，幫助操作人員預(yù)測(cè)和預(yù)防設(shè)備故障以及增加的維護(hù)成本。此外，艾默生的分析軟件提供關(guān)鍵的泵健康監(jiān)測(cè)，幫助工程師在機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助下檢測(cè)和避免泄漏或故障。在影響運(yùn)行之前，檢測(cè)到氣蝕、軸承磨損、軸錯(cuò)位、密封泄漏和其他損壞情況，并通知工作人員要采取什么糾正措施以及其緊急程度。

如今，采用自動(dòng)化水資源管理解決方案的礦業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者能夠很好地應(yīng)對(duì)未來(lái)的變革浪潮，降低成本，同時(shí)釋放關(guān)鍵的淡水資源，以支持全球更健康的社區(qū)。

礦企一直專(zhuān)注于從他們開(kāi)采的原材料中提取最大的價(jià)值。同樣的管理和優(yōu)化心態(tài)正越來(lái)越多地應(yīng)用于對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程至關(guān)重要的水等資源。

無(wú)論面臨何種運(yùn)營(yíng)或環(huán)境可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)，艾默生隨時(shí)準(zhǔn)備為客戶(hù)提供廣泛的自動(dòng)化和過(guò)程控制解決方案技術(shù)堆棧。欲了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)https://www.emerson.com/en-us/industries/automation/mining-minerals-metals.