Потребни енергетски потреби во процесот на преработка на минерали
Преработката на минерали е низа процеси што се користат за одвојување на вредни минерали од нечистотии (ганге), зголемување на нивната состојка и производство на производи што ги исполнуваат индустриските спецификации. Зад овие цели, еден одлучувачки фактор често привлекува внимание: енергијата. Потребите за енергија во преработката на минерали не само што влијаат на оперативните трошоци, туку влијаат и на јаглеродниот отпечаток, дизајнот на постројките, сигурноста на производството и одржливоста на рудникот. Оваа статија дискутира за тоа каде се користи енергијата, факторите што влијаат на нејзините потреби и стратегиите за подобрување на енергетската ефикасност.
1. Зошто енергијата е голем проблем во преработката на минерали?
Повеќето операции за преработка на минерали работат со големи количини на материјал, честопати со ниски нивоа на вредни минерали. Ова значи дека големи количини карпи мора да се смачкаат, мелат, пумпаат, мешаат и одвојат за да се добие мала количина на концентрат. Секој чекор бара механичка, електрична, термичка и хемиска енергија. Во многу постројки, трошоците за енергија можат да бидат една од најголемите компоненти на оперативните трошоци, дури и да ги надминат трошоците за хемиски производи или труд, особено кога цените на електричната енергија и горивото растат.
Од еколошка перспектива, енергијата од електраните на фосилни горива ќе ги зголеми емисиите на стакленички гасови. Затоа, енергијата не е само прашање на „колку киловат-часови се користат“, туку и на стратегиите за декарбонизација за рударската индустрија.
2. Форми и извори на енергија во преработката на минерали
Енергијата во преработката на минерали може да се групира во неколку главни форми:
1. Електрична енергија: се користи за мотори за дробење, мелници, транспортери, пумпи за кашеста маса, флотациски мешалки, компресори за воздух и контролни инструменти.
2. Механичка енергија: во пракса таа доаѓа од електрична енергија/дизел која се претвора во механичка работа, на пример за намалување на големината.
3. Топлинска енергија (топлина): се користи за сушење, калцинација, загревање на раствори или процеси што бараат одредена температура.
4. Хемиска енергија: доаѓа од гориво (дизел, гас, јаглен), а исто така и од одредени реагенси во хидрометалуршките процеси.
Вообичаени извори на енергија вклучуваат електрична мрежа на PLN, дизел генератори, природен гас, јаглен и сè повеќе обновлива енергија како што се сончевата енергија, ветерот или обновувањето на отпадната топлина во одредени објекти.
3. Фази на процесот и точки на најголема потрошувачка на енергија
а. Мелење: дробење и мелење
Фурнатините - намалувањето на големината на рудата - обично е најголемиот потрошувач на енергија во многу постројки за преработка на минерали. Дробењето обично ги крши големите карпи од рудникот до големина што може да ја обработи мелница. Потоа, мелењето го рафинира материјалот сè додека вредните минерали не се ослободат од жлебот.
Зошто дробењето на карпата бара многу работа, а не целата енергија се претвора во „енергија на формирање на фрактури“; голем дел се губи како топлина, звук и вибрации. Изборот на тип на дробилка (челична, кружна, конусна) и мелница (SAG, топчеста мелница, HPGR) значително ќе ја одреди ефикасноста.
б. Класификација и транспорт на кашеста маса
По мелењето, материјалот обично се меша со вода за да се формира кашеста маса и се класифицира со помош на хидроциклон или сито. Оваа фаза бара енергија за:
– пумпа за кашеста маса со голем капацитет,
– систем за контрола на густината,
– циркулација на процесна вода.
Иако енергијата по единица работа може да биде помала од мелењето, вкупната потреба од енергија може да биде значителна поради континуираното работење и високите стапки на проток.
в. Концентрација: флотација, гравитација, магнетна
Методите за сепарација (концентрација) на минерали имаат различни енергетски профили:
– Флотацијата бара енергија за мешање, аерација (дувалка/компресор) и циркулациони пумпи. Потрошувачката на енергија е исто така под влијание на pH условите, употребата на реагенси и времето на задржување.
– Гравитациското раздвојување (спирала, маса за тресење, джиг) има тенденција да биде енергетски поефикасно, но зависи од разликите во големината и густината.
– Магнетното одвојување бара енергија за да генерира магнетно поле (особено кај магнетни сепаратори со висок интензитет).
г. Одводнување: згуснување, филтрација, сушење
Намалувањето на содржината на вода во концентратот и јаловината бара енергија во форма на:
– енергија на пумпата и миксер во згуснувачот,
– вакуумска енергија или притисок на филтер-пресата,
– топлинска енергија за сушење (доколку е потребно).
Одводнувањето станува сè поважно поради барањата за построго управување со водата и јаловината, на пример, имплементацијата на суво редење на јаловина што бара интензивна филтрација.
д. Хидрометалургија и пирометалургија (доколку се интегрирани)
Кај некои производи, преработката на минерали е поврзана со екстракција на метали:
– Хидрометалургијата (лужење, екстракција со растворувач, електродобивање) бара енергија за загревање на растворот, мешање, аерација/оксидација и големи количини на електрична енергија за електродобивање.
– Пирометалургијата (топење, печење) е многу термички енергетски интензивна, обично базирана на гориво или електрична енергија (електрична печка).
Ако постројката за преработка на минерали е во истиот синџир како и топилницата, вкупната потреба од енергија драстично ќе се зголеми и ќе бара посложено планирање на снабдувањето со енергија.
4. Фактори што влијаат на потребите од енергија
Потребите за енергија не се „фиксни“ за секоја фабрика. Некои клучни фактори се:
1. Карактеристики на рудата
Тврдината, абразивноста, минералната содржина, текстурата и големината на зрната одредуваат колку тешко е рудата да се смачка и ослободи. Потврдите руди ќе бараат поголема енергија за мелење.
2. Целна големина (големина на производот) и степен на ослободување
Колку е пофина целната големина, толку е поголема енергијата на мелење. Мелниците што се стремат кон висок клиренс за комплексна флотација честопати се соочуваат со компромис помеѓу трошоците за обновување и енергијата.
3. Сооднос на квалитет на добиточна храна и збогатување
Рудата со понизок квалитет ги принудува мелниците да преработуваат поголеми тонажи за да произведат иста количина на производ - вкупната потрошувачка на енергија се зголемува.
4. Ефикасност на опремата и оперативна стратегија
Состојбата на облогата на мелницата, дизајнот на колото, контролата на густината на кашестата маса и одржувањето на моторот/пумпата влијаат на енергетската ефикасност.
5. Достапност на вода и дизајн на циркулација на вода
Ограничената вода може да ги зголеми потребите од енергија за посложено пумпање, третман на вода или рециркулација.
5. Стратегии за зголемување на енергетската ефикасност
Енергетската ефикасност обично се постигнува преку комбинација од технолошки подобрувања, оперативна оптимизација и управување со енергијата.
1. Оптимизација на комминути
– Користењето HPGR (ролни за мелење под висок притисок) во одредени кола може да ја намали потрошувачката на енергија во споредба со конвенционалното мелење.
– Претходната концентрација (на пр. сортирање базирано на сензори) може порано да го отстрани гангжето, така што тонажата до мелницата се намалува.
– Соодветна големина на довод и поставки на колото за класификација за да се намали прекумерното мелење.
2. Контрола на процеси водена од податоци
Напредните системи за контрола на процесот можат да ги стабилизираат операциите на мелницата и флотацијата: одржувајќи ја густината, големината на честичките, протокот на воздух и дозата на реагенсот за да се минимизира потрошувачката на енергија.
3. Поправка и одржување на опрема
– Користење на високоефикасни мотори, погони со променлива брзина (VSD) за пумпи и вентилатори.
– Програма за одржување за да се спречи намалена ефикасност поради абење.
4. Управување со вода и циркулација
Минимизирањето на загубата на вода ги намалува потребите за пумпање. Оптимално работење на згуснувачите помага во рециклирањето на водата од процесот и ги намалува трошоците за енергија на системот за третман на вода.
5. Интеграција на обновлива енергија и обновување на енергијата
Примената на PLTS/PLTB за одредени оптоварувања, како и искористувањето на отпадната топлина (доколку постои термичка единица) може да ја намали зависноста од енергијата од фосилни горива.
6. Економско влијание и одржливост
Заштедата на енергија обично има директно финансиско влијание преку намалување на трошоците по тон преработена руда. Понатаму, енергетската ефикасност ја зголемува оперативната отпорност на флуктуациите на цените на електричната енергија/горивото. Од перспектива на одржливост, намалувањето на потрошувачката на енергија - или преминувањето кон извори со ниска емисија на јаглерод - им помага на компаниите да ги исполнат целите за намалување на емисиите, да ја зголемат својата социјална лиценца и да се усогласат со ESG стандардите.
Заклучок
Потребните енергетски потреби при преработката на минерали се клучен елемент што влијае на трошоците, производствените перформанси и влијанието врз животната средина. Фазата на дробење е често најголемиот потрошувач на енергија, проследена од транспортот на кашеста маса, концентрацијата и одводнувањето. Обемот на потребите за енергија е силно под влијание на карактеристиките на рудата, големината на целниот производ, ефикасноста на опремата и оперативните стратегии. Со оптимизација на дробењето, добра контрола на процесот, одржување на опремата, управување со водата и интеграција на обновлива енергија, индустријата за преработка на минерали може да ја намали потрошувачката на енергија без да се жртвува вредно обновување на минерали. На крајот на краиштата, интелигентното управување со енергијата не е само економски корисно, туку е и критична основа за поодржлива преработка на минерали.
Доколку сакате, можам да го прилагодам овој напис за да биде потехнички (на пр., додавање примери за пресметки на kWh/тон, индекси на обврзници или студии на случај за специфични стоки како што се никел, злато или бакар).
