Cách chọn hệ thống oxy PSA cho các địa điểm khai thác từ xa

Giới thiệu

Nhiều dự án khai thác vàng, đồng, chì{0}}kẽm, lithium và đất hiếm hoạt động cách xa các trung tâm sản xuất khí công nghiệp. Ở những vị trí này, oxy thường cần thiết cho các quá trình luyện kim, mạch lọc xyanua, hệ thống xử lý nước thải, hoạt động hỗ trợ luyện kim và các cơ sở ứng phó khẩn cấp.

Không giống như các mỏ nằm gần khu công nghiệp, các khu khai thác ở xa phải đối mặt với nhiều thách thức hơn khi tìm nguồn cung cấp oxy. Các tuyến đường vận chuyển dài, cơ sở hạ tầng hạn chế, đường đi theo mùa và chi phí hậu cần cao có thể ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy cung cấp oxy và chi phí vận hành.

Vì lý do này, nhiều nhà khai thác mỏ đang thay thế oxy được cung cấp bằng-hệ thống tạo oxy tại chỗ dựa trên công nghệ Hấp phụ xoay áp suất (PSA).

Tuy nhiên, việc lựa chọn nhà máy oxy PSA cho một mỏ ở xa đòi hỏi nhiều điều hơn là chỉ chọn công suất sản xuất. Các kỹ sư phải đánh giá nhu cầu quy trình, điều kiện địa điểm, nguồn điện sẵn có, mức độ tiếp xúc với môi trường, yêu cầu mở rộng, khả năng bảo trì và phương pháp triển khai trước khi lựa chọn thiết bị.

Bài viết này giải thích các yếu tố kỹ thuật chính liên quan đến việc lựa chọn hệ thống oxy PSA cho các dự án khai thác từ xa.

1. Xác định nhu cầu tiêu thụ oxy thực tế

Bắt đầu với nhu cầu oxy trong quá trình

Bước đầu tiên là tính toán mức tiêu thụ oxy ở cấp độ quy trình.
Các ứng dụng khai thác cần oxy có thể bao gồm:
· Thu hồi vàng CIL
· Thu hồi vàng CIP
· Lò phản ứng oxy hóa
· Hệ thống cấp liệu tạo ozone
· Xử lý nước thải
· Hoạt động hỗ trợ luyện kim
· Hệ thống khẩn cấp ngầm
Mỗi quá trình tiêu thụ oxy khác nhau.

Ví dụ, một nhà máy chế biến vàng có thể bơm oxy vào:
· Bể lọc trước{0}}
· Bể lọc
· Đường ống dẫn bùn
Lưu lượng oxy cần thiết phụ thuộc vào:
· Sản lượng quặng
· Mật độ bùn
· Nồng độ xyanua
· Mục tiêu mức oxy hòa tan
Việc lựa chọn thiết bị mà không xác định nhu cầu quy trình thực tế thường dẫn đến kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ.

Tính toán nhu cầu cao điểm thay vì nhu cầu trung bình

Hoạt động khai thác hiếm khi tiêu thụ oxy ở mức không đổi. Các kỹ sư nên đánh giá:
· Nhu cầu oxy trung bình
· Nhu cầu oxy tối đa
· Nhu cầu mở rộng trong tương lai

Ví dụ: Một mỏ tiêu thụ oxy trung bình 300 Nm³/h có thể đạt mức tiêu thụ cao nhất vượt quá 450 Nm³/h trong quá trình tăng sản lượng hoặc các chiến dịch tối ưu hóa sản xuất. Kích thước hệ thống phải phù hợp với mức hoạt động cao điểm thay vì chỉ điều chỉnh các điều kiện trung bình.

2. Xác định độ tinh khiết oxy cần thiết

Các quy trình khai thác khác nhau có yêu cầu về độ tinh khiết khác nhau

Không phải mọi ứng dụng khai thác đều yêu cầu độ tinh khiết oxy giống nhau. Các hệ thống oxy PSA điển hình tạo ra oxy có độ tinh khiết 90%, 93% hoặc 95%.

Đối với nhiều hoạt động lọc vàng, nồng độ oxy trong phạm vi này đủ để tăng mức oxy hòa tan trong bùn. Độ tinh khiết được lựa chọn phải dựa trên:
· Thiết kế quy trình
· Thử nghiệm luyện kim
· Hiệu suất chuyển oxy
· Mục tiêu phục hồi
Độ tinh khiết cao hơn thường đòi hỏi năng lực sản xuất thấp hơn từ cùng một hệ thống PSA. Các kỹ sư phải đánh giá đồng thời cả yêu cầu về độ tinh khiết và dòng chảy.

3. Đánh giá vị trí địa điểm và điều kiện hậu cần

Lựa chọn hệ thống ảnh hưởng của các tuyến đường vận chuyển

Các mỏ ở xa thường gặp những hạn chế về hậu cần. Ví dụ bao gồm: trại khai thác sa mạc, hoạt động trên núi, dự án thăm dò Bắc Cực và cơ sở khai thác trên đảo. Điều kiện vận chuyển ảnh hưởng đến kích thước thiết bị, phương pháp phân phối và chiến lược lắp đặt. Trước khi lựa chọn nhà máy PSA, các nhóm dự án nên đánh giá các hạn chế về chiều rộng đường, giới hạn tải trọng của cầu, cơ sở vật chất của cảng và tính sẵn có của cần cẩu. Những yếu tố này ảnh hưởng đến cấu hình thiết bị và lập kế hoạch vận chuyển.

Đánh giá khả năng tiếp cận theo mùa

Một số mỏ mất đường đi vào mùa tuyết rơi, thời kỳ gió mùa hoặc tình trạng lũ lụt. Nếu việc tiếp cận bảo trì trở nên khó khăn trong một khoảng thời gian trong năm, thì việc dự phòng hệ thống có thể trở nên quan trọng hơn chi phí vốn tối thiểu. Trong những tình huống này, các kỹ sư thường chỉ định máy nén dự phòng, dung lượng lưu trữ bổ sung, bộ van dự phòng và thiết bị dự phòng để giảm rủi ro vận hành.

4. Xem xét việc triển khai trong container

Tại sao hệ thống container lại phổ biến ở các mỏ từ xa

Các địa điểm ở xa thường thiếu cơ sở hạ tầng trong giai đoạn đầu của dự án. Việc xây dựng một tòa nhà tạo oxy thông thường có thể yêu cầu nền bê tông, kết cấu thép, hệ thống mái và phòng điện. Những yêu cầu này làm tăng độ phức tạp của việc xây dựng.

Giải pháp khí chứa trong container NEWTEK tích hợp thiết bị tạo oxy bên trong thùng chứa ISO trước khi vận chuyển. Thiết bị thường bao gồm: máy nén khí, máy thu khí, máy sấy khí, gói lọc, máy tạo oxy PSA và hệ thống điều khiển PLC. Thùng chứa đóng vai trò là vỏ bọc thiết bị, khung vận chuyển và cấu trúc bảo vệ thời tiết.

Yêu cầu cài đặt:Hầu hết các hệ thống container đều yêu cầu: 1. Nền bê tông, 2. Kết nối nguồn điện, 3. Kết nối đường ống oxy và 4. Vận hành thử. So với việc xây dựng nhà máy truyền thống, cần ít hoạt động lắp ráp tại hiện trường hơn. Điều này có thể đặc biệt quan trọng trong môi trường khai thác từ xa, nơi nguồn lực xây dựng bị hạn chế.

5. Đánh giá điều kiện môi trường

Khu vực khai thác nhiệt độ cao:Các dự án khai thác mỏ trong môi trường sa mạc thường có nhiệt độ xung quanh trên 40 độ, tích tụ bụi và tiếp xúc với nhiệt mặt trời. Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến khả năng làm mát của máy nén, hiệu suất của máy sấy và tuổi thọ của các bộ phận điện. Cần lựa chọn thiết bị có công suất làm mát và thiết kế thông gió phù hợp.

Hoạt động khai thác khí hậu lạnh:Các dự án khai thác mỏ ở các khu vực phía bắc có thể gặp phải nhiệt độ dưới{0}}0, tuyết tích tụ và rủi ro ngưng tụ đóng băng. Hệ thống xử lý không khí phải bảo vệ van xả, ống dụng cụ và mạch làm mát máy nén khỏi điều kiện đóng băng.

Các địa điểm khai thác ven biển:Các cơ sở khai thác gần cảng có thể gặp phải tình trạng phun muối, độ ẩm và không khí ăn mòn. Những điều kiện này có thể yêu cầu ống thép không gỉ, lớp phủ-chống ăn mòn và ốc vít cấp hàng hải-để giảm-sự xuống cấp của thiết bị về lâu dài.

6. Đánh giá cơ sở hạ tầng điện và bảo trì điện

Sự sẵn có của điện ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế hệ thống

Nhà máy oxy PSA chủ yếu dựa vào máy nén khí, hệ thống điều khiển và thiết bị xử lý không khí. Yêu cầu về năng lượng tăng theo khả năng sản xuất oxy. Các kỹ sư nên đánh giá nguồn điện sẵn có, công suất máy phát điện, độ ổn định điện áp và điều kiện hài hòa trước khi lựa chọn thiết bị.

Máy phát điện-Trại khai thác chạy bằng năng lượng:Nhiều dự án thăm dò dựa vào máy phát điện diesel. Trong những trường hợp này, thiết kế nhà máy oxy nên xem xét tải máy phát điện, dòng điện khởi động và mức tiêu thụ nhiên liệu để đảm bảo khả năng tương thích với cơ sở hạ tầng điện hiện có.

7. Đánh giá khả năng bảo trì & các thành phần quan trọng

Các mỏ từ xa thường có hỗ trợ kỹ thuật hạn chế. Đội bảo trì tại các địa điểm ở xa có thể không bao gồm các chuyên gia PSA. Do đó, việc lựa chọn thiết bị nên xem xét tính sẵn có của phụ tùng thay thế, khả năng tiếp cận chẩn đoán và tiêu chuẩn hóa thiết bị. Các hệ thống sử dụng các bộ phận công nghiệp thông thường có thể đơn giản hóa việc lập kế hoạch bảo trì. Các bộ phận quan trọng cần kiểm tra định kỳ bao gồm:

8. Kế hoạch mở rộng trong tương lai & Ưu điểm của NEWTEK

Thông lượng khai thác thường thay đổi:Các dự án khai thác mỏ thường xuyên tăng công suất xử lý sau khi vận hành thử. Các ví dụ bao gồm: mở rộng nhà máy, bổ sung bể lọc và tăng sản lượng quặng. Nếu nhu cầu oxy dự kiến ​​sẽ tăng, các kỹ sư nên đánh giá các phương án mở rộng trong giai đoạn thiết kế ban đầu.

Thiết kế PSA mô-đun đơn giản hóa việc mở rộng:Nhiều Nhà máy oxy NEWTEK PSA sử dụng kiến ​​trúc mô-đun. Việc mở rộng có thể bao gồm: bổ sung thêm tháp hấp phụ, bình chứa lớn hơn và bổ sung công suất máy nén. Cách tiếp cận này có thể tăng cường sản xuất oxy mà không cần thay thế toàn bộ hệ thống.

Tại sao nhiều mỏ từ xa chọn nhà máy oxy chứa trong thùng NEWTEK:Nhà máy sản xuất oxy trong container NEWTEK GROUP kết hợp thiết bị tạo oxy, hệ thống xử lý không khí, bình chứa và bộ điều khiển tự động trong một khu vực bao bọc có thể vận chuyển được. Đối với các dự án khai thác từ xa, cấu hình này mang lại một số lợi ích thiết thực:
· Giảm yêu cầu lắp ráp hiện trường
· Đơn giản hóa quy hoạch giao thông
· Bảo vệ chống bụi và thời tiết
· Tùy chọn mở rộng công suất mô-đun
· Tích hợp với hệ thống phun oxy CIL và CIP
Vì oxy được tạo ra trực tiếp từ không khí xung quanh nên các mỏ có thể giảm sự phụ thuộc vào việc cung cấp xi lanh định kỳ và vận chuyển oxy lỏng.

Câu hỏi thường gặp

Phần kết luận

Việc chọn hệ thống oxy PSA cho địa điểm khai thác từ xa đòi hỏi phải đánh giá chi tiết về nhu cầu oxy của quy trình, điều kiện môi trường, nguồn điện sẵn có, hạn chế về hậu cần, khả năng bảo trì và yêu cầu mở rộng trong tương lai. Nhà máy oxy NEWTEK PSA có kích thước phù hợp có thể cung cấp khả năng tạo oxy liên tục cho CIL, CIP, quá trình oxy hóa và các quá trình khai thác khác đồng thời giảm sự phụ thuộc vào việc cung cấp oxy bên ngoài. Đối với các dự án nằm ở sa mạc, núi non, hải đảo hoặc các môi trường xa xôi khác, Giải pháp khí đóng thùng NEWTEK cung cấp phương pháp triển khai kết hợp thiết bị tạo oxy và cơ sở hạ tầng bảo vệ trong một gói có thể vận chuyển duy nhất, đơn giản hóa việc lắp đặt và vận hành-lâu dài.