前言

水資源短缺是一項全球性的挑戰(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)前的形勢下，圍繞水資源管理的對話已從運營費用轉(zhuǎn)向戰(zhàn)略投入。簡單地說，沒有水就意味著沒有生產(chǎn)，行業(yè)迫切需要加強水資源的管理，水資源再利用和提高整個礦井水循環(huán)的效率是明確的解決方案。

01、使用自動化技術(shù)提高數(shù)據(jù)可見性

今天的礦井水循環(huán)幾乎沒有使用自動化設(shè)備，還在采用手動數(shù)據(jù)收集和操作員經(jīng)驗來管理設(shè)備的方法。唯一自動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)中更深層次的自動化潛能，以幫助指導(dǎo)運營和提高效率。

無線傳感器、流量計、閥門、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，以及損失或浪費了多少水，同時簡化和優(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營商成本的降低，并為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)帶來益處。

02、智能現(xiàn)場設(shè)備開啟更多節(jié)水機會

更高水平的可見性對于真正優(yōu)化的運營至關(guān)重要，而經(jīng)過驗證的智能現(xiàn)場設(shè)備解決方案隨時可以使用。智能現(xiàn)場設(shè)備通過不斷捕獲關(guān)鍵數(shù)據(jù)來幫助提高數(shù)據(jù)完整性，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)優(yōu)化機會。

企業(yè)可以利用安裝在偏遠礦區(qū)的無線物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)施整體的用水情況。通過結(jié)合使用無線和有線儀表，自動化技術(shù)的引入使操作人員能夠設(shè)計水資源管理程序，整合實時數(shù)據(jù)以優(yōu)化整個礦區(qū)水循環(huán)系統(tǒng)，準(zhǔn)確量化水的輸入、流失、消耗和回收。

自動化數(shù)據(jù)收集也可以簡化監(jiān)管報告。目前，礦商定期報告取水和排水量，并將其匯總到年度報告中。自動化技術(shù)支持實時數(shù)據(jù)，簡化流程，實現(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量系統(tǒng)，以滿足當(dāng)?shù)氐挠盟蟆５@受到以下因素的挑戰(zhàn)：為了增加必要的測點而停止測量過程，成本高昂；被測管道管徑為40英寸，巨大的流量變化要求流量計具有寬范的量程；由于管道兩端都有彎頭從而限制了直管段的長度（某些流量測量技術(shù)需要30倍管道直徑的直管段）。

公司考慮過使用電磁流量計，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，體積流量測量精度為1%。此外，40英寸管道配套的電磁流量計很重，很難運輸和安裝至如此偏遠的礦區(qū)。在設(shè)備安裝時，作業(yè)必須停止，公司會每天損失50多萬美元。

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，該設(shè)備使用從一個傳感器交替發(fā)射到另一個傳感器的超聲波信號。物理量由超聲信號的傳輸時間決定；傳輸時間差與流速成正比。微處理器控制整個測量周期，并驗證信號的測量可用性和可靠性。噪聲信號被消除。

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

該采礦公司在安裝過程中實現(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%，維護成本降低了90%，備品庫存減少了75%，項目成本降低了50%。最終，該公司不僅解決了跟蹤其選礦廠用水量以向監(jiān)管機構(gòu)報告的問題，而且在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)方面也取得了進展。

03、加強可靠的水循環(huán)系統(tǒng)運行

水回用是采礦等資源密集型行業(yè)的重要杠桿，自動化技術(shù)可以幫助提高效率。艾默生的DeltaV?控制系統(tǒng)和PACSystems?可以實現(xiàn)礦井水循環(huán)系統(tǒng)的自動化，提供水管理操作的實時可見性，提高水回用的運行性能和一致性。

先進的過程控制(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，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很好的例子。模型預(yù)估控制技術(shù)通過基于密度約束優(yōu)化底流速率和防止損壞來解決這個問題。對于一次采礦作業(yè)，先進的過程控制提高了產(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。

對缺水國家來說，應(yīng)該更加注重水的回收再利用，因為采礦業(yè)已轉(zhuǎn)向大型海水淡化廠來維持運營。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)對用水的限制。通過使用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性。

盡管海水淡化在保護淡水資源方面非常有效，但鹽水具有高度腐蝕性，這增加了對智能和預(yù)測性設(shè)備健康監(jiān)測的必要性，幫助操作人員預(yù)測和預(yù)防設(shè)備故障以及增加的維護成本。此外，艾默生的分析軟件提供關(guān)鍵的泵健康監(jiān)測，讓工程師在機器學(xué)習(xí)的幫助下檢測和避免泄漏或故障。在影響運行之前，檢測到氣蝕、軸承磨損、軸錯位、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，采用自動化水資源管理解決方案的先進采礦企業(yè)能夠很好地應(yīng)對未來的變革浪潮，降低成本，同時釋放關(guān)鍵的淡水資源，以維持更健康的社區(qū)。

一直以來礦企都專注于從開采的原材料中獲取最大的價值?，F(xiàn)在他們也越來越重視對其生產(chǎn)過程至關(guān)重要的水資源。

無論面臨何種運營或環(huán)境可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)，艾默生隨時準(zhǔn)備為客戶提供廣泛的自動化和過程控制解決方案組合。欲了解更多信息，請掃碼訪問:

本文轉(zhuǎn)載自美國Mining Engineering雜志