前言

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 – 冶金和采礦業(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。盡管冶金和采礦業(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，企業(yè)不得不增加開(kāi)采量和加工量，從而導(dǎo)致水和能源需求的增加。在當(dāng)前的形勢(shì)下，圍繞水資源管理的對(duì)話已從運(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)，行業(yè)迫切需要加強(qiáng)水資源的管理，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。

01、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)線傳感器、流量計(jì)、閥門(mén)、軟件和分析儀表可幫助采礦企業(yè)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。

02、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，通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)化機(jī)會(huì)。

企業(yè)可以利用安裝在偏遠(yuǎn)礦區(qū)的無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)施整體的用水情況。通過(guò)結(jié)合使用無(wú)線和有線儀表，自動(dòng)化技術(shù)的引入使操作人員能夠設(shè)計(jì)水資源管理程序，整合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以優(yōu)化整個(gè)礦區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)，準(zhǔn)確量化水的輸入、流失、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)化流程，實(shí)現(xiàn)更快、更透明的信息共享。

一家秘魯采礦公司需要安裝一套新的流量計(jì)量系統(tǒng)，以滿足當(dāng)?shù)氐挠盟?。但這受到以下因素的挑戰(zhàn)：為了增加必要的測(cè)點(diǎn)而停止測(cè)量過(guò)程，成本高昂；被測(cè)管道管徑為40英寸，巨大的流量變化要求流量計(jì)具有寬范的量程；由于管道兩端都有彎頭從而限制了直管段的長(zhǎng)度（某些流量測(cè)量技術(shù)需要30倍管道直徑的直管段）。

公司考慮過(guò)使用電磁流量計(jì)，但它們可能不適合地下潮濕和污濁的環(huán)境，也不適用于帶有非粘結(jié)襯里的管道，體積流量測(cè)量精度為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，公司會(huì)每天損失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)。

該采礦公司在安裝過(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%，備品庫(kù)存減少了75%，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。

03、加強(qiáng)可靠的水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行

水回用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，提高水回用的運(yùn)行性能和一致性。

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，以提高水的利用率和回收率。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)使用性能優(yōu)化模塊和工程仿真，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)，應(yīng)該更加注重水的回收再利用，因?yàn)椴傻V業(yè)已轉(zhuǎn)向大型海水淡化廠來(lái)維持運(yùn)營(yíng)。智利采礦公司Minera Los Pelambres需要建造一座新的海水淡化廠，以應(yīng)對(duì)用水的限制。通過(guò)使用DeltaV控制系統(tǒng)，這些復(fù)雜的工廠可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)，讓工程師在機(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先進(jìn)采礦企業(yè)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，以維持更健康的社區(qū)。

一直以來(lái)礦企都專注于從開(kāi)采的原材料中獲取最大的價(jià)值?，F(xiàn)在他們也越來(lái)越重視對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程至關(guān)重要的水資源。

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)備為客戶提供廣泛的自動(dòng)化和過(guò)程控制解決方案組合。欲了解更多信息，請(qǐng)掃碼訪問(wèn):

本文轉(zhuǎn)載自美國(guó)Mining Engineering雜志