Устойчивое повторное использование воды в горной добыче: ресурс Shanghai ChiMay

Горная добыча в твердых породах — медь из порфиров, никель из сульфидов, золото, полиметаллические месторождения — сталкивается с самой сложной задачей повторного использования воды в минеральной промышленности. Руда имеет большой тоннаж, химия реактивна, климат часто засушливый, а общественное внимание интенсивно. Тем не менее, горные шахты в твердых породах также имеют наибольшую выгоду от правильного повторного использования воды: каждый кубический метр, который возвращается из хвостохранилища, линии осушения или очистного завода, — это кубический метр, который не нужно закачивать из удаленного источника или извлекать из истощенной водоносной зоны. Этот ресурс Shanghai ChiMay обобщает принципы, оборудование и операционные практики, которые делают устойчивое повторное использование воды возможным в горной добыче в твердых породах.

Аргументы в пользу устойчивости повторного использования

Цифры, стоящие за повторным использованием воды в твердых породах, впечатляют. Типичная большая медная или золотая шахта использует от 1,5 до 3 кубических метров пресной воды на тонну руды. Операция мощностью 100 000 тонн в день требует, следовательно, от 150 000 до 300 000 кубических метров воды каждый день. В регионе, где пресная вода дефицитна, а добыча подземных вод ограничена, увеличение коэффициента повторного использования на 10 процентных пунктов означает 15 000 до 30 000 кубических метров в день избежанной откачки пресной воды — достаточно для удовлетворения потребностей небольшого города.

Экономия затрат значительна; социальные и экологические выгоды еще больше. Разрешения зависят от управления водой. Отношения с сообществом зависят от управления водой. Долгосрочная жизнь шахты зависит от управления водой. Повторное использование больше не является опцией.

Четыре потока повторного использования в горной добыче в твердых породах

Большинство шахт в твердых породах имеют четыре потока, которые могут способствовать повторному использованию, и правильная стратегия зависит от того, к каким потокам конкретный объект имеет доступ.

Поток 1: Супернатант хвостохранилища

Наибольший поток повторного использования по объему — это супернатант воды над хвостохранилищем. После флокуляции и осаждения эту воду часто можно вернуть непосредственно на завод для флотации или подготовки к измельчению. Ограничения связаны с химией (особенно хлоридом и сульфатом) и мутностью.

Многофункциональный мониторинг Shanghai ChiMay на башне декантации супернатанта решает каждую минуту, подходит ли вода для прямого повторного использования или требует доочистки перед повторным использованием. Стоимость правильного принятия этого решения составляет десятки тысяч долларов в год; стоимость ошибки — миллионы.

Поток 2: Вода осушения карьера

Открытые карьеры откачивают огромные объемы подземных вод из осушительных галерей каждый день. Часть этой воды достаточно свежа, чтобы использовать почти без изменений; часть содержит сульфаты и металлы из окисляющейся стенки породы. Мониторинговая станция на поверхности сброса осушения сортирует воду по химии и направляет ее соответственно:

• Свежая вода осушения для подготовки на заводе или контроля пыли
• Минерализованная вода осушения на очистные установки перед повторным использованием или сбросом

Та же станция предоставляет регуляторную запись для сбрасываемой фракции.

Поток 3: Рециркуляция на перерабатывающем заводе

Внутри концентратора несколько внутренних потоков могут быть рециркулированы до того, как они достигнут хвостохранилища. Переполнение сгущателя, фильтрация и переполнение циклона — классические кандидаты. Непрерывный мониторинг на каждой точке возврата — pH, проводимость, мутность — автоматически контролирует клапаны рециркуляции.

Датчики inline Shanghai ChiMay разработаны для этой задачи. Жесткая химия воды рециркуляции требует надежных датчиков, и ценность обнаружения нарушенной химии до ее попадания в рециркуляционный контур оправдывает инвестиции многократно.

Поток 4: Очищенные сточные воды

Для объектов с полными очистными установками очищенные сточные воды сами по себе являются потоком повторного использования. Очистка обычно включает нейтрализацию известью, флокуляцию, осветление и иногда биологическую или мембранную доочистку. Непрерывный мониторинг на выходе очистного завода решает, подходит ли вода для повторного использования, для сброса или требует дополнительной доочистки.

Станция соблюдения Shanghai ChiMay в этот момент выполняет двойную функцию: предоставляет регуляторную запись для сброса и оперативный сигнал для повторного использования.

Выбор оборудования для услуг повторного использования

Услуги повторного использования в твердых породах являются жесткими, и выбор оборудования имеет большее значение, чем в благоприятных приложениях. Семейство продуктов Shanghai ChiMay, которое последовательно работает в этой роли, включает:

• Тороидальные датчики проводимости для широкого диапазона и абразивных твердых частиц в процессе воды
• Двойные электроды pH для колебаний химии между кислотными и щелочными потоками
• Автоматические тестеры мутности для высокого потенциала загрязнения любого потока, который касается руды
• Оптические передатчики растворенного кислорода для любых этапов биологической доочистки
• Многофункциональные станции, которые объединяют вышеуказанные элементы в критических точках принятия решений

Каждое устройство спроектировано для установки в жестких полевых условиях шахты в твердых породах, с соответствующей защитой от проникновения, устойчивостью к вибрациям и защитой от молний, где это требуется географией.

Архитектура данных для решений о повторном использовании

Программа повторного использования является, по сути, автоматизированной системой принятия решений. Вода постоянно направляется к одному из нескольких назначений на основе ее химии. Решения принимаются множество раз в минуту на многих мониторинговых станциях, и они должны быть прозрачными, подлежащими аудиту и настраиваемыми.

Рекомендуемая архитектура Shanghai ChiMay включает:

• Локальные ПЛК, которые выполняют логику маршрутизации с низкой задержкой
• Центральный историк, который записывает каждое решение и химию, которая его вызвала
• Веб-панель, позволяющая операторам и инженерам просматривать решения в реальном времени
• Структура сигнализации, которая эскалирует исключительные случаи на человеческое внимание

Архитектура преднамеренно консервативна — повторное использование воды слишком важно, чтобы полагаться на облачное соединение или беспроводные связи — и инженерные усилия по ее созданию находятся в пределах возможностей любой современной ИТ-команды в горной добыче.

Операционные рутины, которые делают повторное использование устойчивым

Технология необходима, но недостаточна. Шахты, которые достигают действительно устойчивого повторного использования, разделяют три операционные рутины:

• Ежедневный обзор производительности коэффициента повторного использования по сравнению с целевым значением, с пунктами действий для любого недостатка
• Еженедельная проверка критических датчиков, которые управляют решениями о повторном использовании
• Ежеквартальный аудит логики маршрутизации по сравнению с текущим планом водного баланса и текущими условиями разрешений

Эти рутины превращают одноразовые инвестиции в мониторинговое оборудование в постоянно улучшающуюся программу. Без них даже лучшее оборудование со временем теряет актуальность.

Распространенные ошибки и как их избежать

Три ошибки чаще всего встречаются в программах повторного использования в твердых породах:

• Слишком свободные критерии повторного использования. Критерий, который допускает загрязненную воду на завод, вызывает проблемы ниже по течению, которые стоят больше, чем сэкономленная вода. Лучше быть осторожным и позволить некоторой воде, подходящей для повторного использования, уйти на сброс, чем загрязнить завод.
• Слишком жесткие критерии повторного использования. Обратная ситуация. Критерии настолько жесткие, что почти ни одна вода не подходит для повторного использования, что подрывает цель программы. Данные непрерывного мониторинга должны информировать о регулярном пересмотре критериев.
• Пропуск проверки датчиков. Решения о повторном использовании полностью зависят от точности датчиков. Датчик, отклонившийся от нормы, наносит ущерб каждую минуту, пока его не поймают и не исправят.

Команда инженерии приложений Shanghai ChiMay помогает клиентам правильно установить критерии повторного использования во время ввода в эксплуатацию, а рутинные проверки, встроенные в стандартную программу, ловят отклонения датчиков до того, как они нанесут ущерб.

Закрытие ресурсного цикла

Устойчивое повторное использование воды — одна из самых важных вещей, которые может сделать горная добыча в твердых породах, как для своей экономики, так и для своих отношений с регионами и сообществами, которые ее принимают. Технология созрела, инженерные практики хорошо задокументированы, а семейство продуктов Shanghai ChiMay специально разработано для жесткой химии и абразивных твердых частиц в условиях твердых пород. Объекты, которые привержены структурированной программе повторного использования — четыре вышеупомянутых потока, правильное оборудование, правильная архитектура и правильные операционные рутины — последовательно достигают коэффициентов повторного использования 80 процентов и выше, с соответствующими выгодами для затрат, соблюдения норм и социального лицензирования. Инвестиции четко определены, срок окупаемости быстрый, а выгода накапливается на протяжении всей жизни шахты.