前言
水资源短缺是一项全球性的挑战，具有高度地方性的影响 – 冶金和采矿业尤其容易受到影响。随着全球人口膨胀和气候变化影响加剧，现有淡水资源枯竭，水本身已成为一种珍贵的商品。尽管冶金和采矿业给其自身的可持续水资源管理施加了更大的压力，但水资源短缺加剧了挑战。随着矿石品位的下降，企业不得不增加开采量和加工量，从而导致水和能源需求的增加。在当前的形势下，围绕水资源管理的对话已从运营费用转向战略投入。简单地说，没有水就意味着没有生产，行业迫切需要加强水资源的管理，水资源再利用和提高整个矿井水循环的效率是明确的解决方案。
01
使用自动化技术提高数据可见性
今天的矿井水循环几乎没有使用自动化设备，还在采用手动数据收集和操作员经验来管理设备的方法。唯一自动化的流程是提供水循环输入和输出的总体情况 – 忽略了系统中更深层次的自动化潜能，以帮助指导运营和提高效率。
无线传感器、流量计、阀门、软件和分析仪表可帮助采矿企业全面了解他们使用了多少水，以及损失或浪费了多少水，同时简化和优化控制流程。鉴于采矿业使用了世界上1%的水，效率的提高意味着运营商成本的降低，并为当地社区带来益处。
02
智能现场设备开启更多节水机会
更高水平的可见性对于真正优化的运营至关重要，而经过验证的智能现场设备解决方案随时可以使用。智能现场设备通过不断捕获关键数据来帮助提高数据完整性，通过数据分析发现优化机会。
企业可以利用安装在偏远矿区的无线物联网络监控设施整体的用水情况。通过结合使用无线和有线仪表，自动化技术的引入使操作人员能够设计水资源管理程序，整合实时数据以优化整个矿区水循环系统，准确量化水的输入、流失、消耗和回收。
自动化数据收集也可以简化监管报告。目前，矿商定期报告取水和排水量，并将其汇总到年度报告中。自动化技术支持实时数据，简化流程，实现更快、更透明的信息共享。
一家秘鲁采矿公司需要安装一套新的流量计量系统，以满足当地的用水要求。但这受到以下因素的挑战：为了增加必要的测点而停止测量过程，成本高昂；被测管道管径为40英寸，巨大的流量变化要求流量计具有宽范的量程；由于管道两端都有弯头从而限制了直管段的长度（某些流量测量技术需要30倍管道直径的直管段）。
公司考虑过使用电磁流量计，但它们可能不适合地下潮湿和污浊的环境，也不适用于带有非粘结衬里的管道，体积流量测量精度为1%。此外，40英寸管道配套的电磁流量计很重，很难运输和安装至如此偏远的矿区。在设备安装时，作业必须停止，公司会每天损失50多万美元。
因此，该公司选择了安装在管道上的Flexim非侵入式超声波流量计，该设备使用从一个传感器交替发射到另一个传感器的超声波信号。物理量由超声信号的传输时间决定；传输时间差与流速成正比。微处理器控制整个测量周期，并验证信号的测量可用性和可靠性。噪声信号被消除。
非侵入式流量计的好处是显著的：在流量计安装后立即收到流量测量结果；仪表诊断显示安装正确；精确的零点稳定性；正确计算高流速和低流速的流量总和；三年稳定的仪表诊断；安装后无需维护。
该采矿公司在安装过程中实现了100%的工艺可用性，与其他仪表技术相比，安装成本降低了60%，维护成本降低了90%，备品库存减少了75%，项目成本降低了50%。最终，该公司不仅解决了跟踪其选矿厂用水量以向监管机构报告的问题，而且在实现可持续发展目标方面也取得了进展。
03
加强可靠的水循环系统运行
水回用是采矿等资源密集型行业的重要杠杆，自动化技术可以帮助提高效率。艾默生的DeltaV™控制系统和PACSystems™可以实现矿井水循环系统的自动化，提供水管理操作的实时可见性，提高水回用的运行性能和一致性。
先进的过程控制(APC)系统正在优化水循环系统的关键部件，以提高水的利用率和回收率。同时，这些技术解决方案在减少尾矿量方面具有巨大潜力。用于从浆料或固液混合物中分离水的增稠剂就是一个很好的例子。模型预估控制技术通过基于密度约束优化底流速率和防止损坏来解决这个问题。对于一次采矿作业，先进的过程控制提高了产品回收率，并将尾矿的水分损失减少了75%。通过使用性能优化模块和工程仿真，APC降低了生产可变性，使高效利用率具有高度可复制性。
对缺水国家来说，应该更加注重水的回收再利用，因为采矿业已转向大型海水淡化厂来维持运营。智利采矿公司Minera Los Pelambres需要建造一座新的海水淡化厂，以应对用水的限制。通过使用DeltaV控制系统，这些复杂的工厂可集成到更广泛的采矿生态系统中，并提供全天候的水管理可见性。
尽管海水淡化在保护淡水资源方面非常有效，但盐水具有高度腐蚀性，这增加了对智能和预测性设备健康监测的必要性，帮助操作人员预测和预防设备故障以及增加的维护成本。此外，艾默生的分析软件提供关键的泵健康监测，让工程师在机器学习的帮助下检测和避免泄漏或故障。在影响运行之前，检测到气蚀、轴承磨损、轴错位、密封泄漏和其他损坏情况，并通知工作人员要采取什么纠正措施以及其紧急程度。
如今，采用自动化水资源管理解决方案的先进采矿企业能够很好地应对未来的变革浪潮，降低成本，同时释放关键的淡水资源，以维持更健康的社区。
一直以来矿企都专注于从开采的原材料中获取最大的价值。现在他们也越来越重视对其生产过程至关重要的水资源。
无论面临何种运营或环境可持续发展挑战，艾默生随时准备为客户提供广泛的自动化和过程控制解决方案组合。欲了解更多信息，请扫码访问:
本文转载自美国Mining Engineering杂志
