Reducering af vandforbrug i minedrift

Vand er en vital ressource, som mange industrier er afhængige af, og som bør bruges mere sparsomt. Et eksempel er udnyttelse af mineralske malme. Tager råvaren fluorit som deres eksempel, forskere ved Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology (HIF) har nu vist, hvordan vandforbruget kan optimeres. De har udviklet en ny procedure, der forlænger simuleringen af ​​fordelingsprocessen. Det angiver de omstændigheder, under hvilke det er fornuftigt at genbruge vand uden at påføre tab under malmberigelse. Forbruget af ferskvand kan derved reduceres betydeligt. Dette gavner ikke kun miljøet, men også mineselskaberne, fordi det gør udvinding af råvarer mere effektivt. Forskerne har præsenteret deres nye procedure i Journal of Environmental Management .

Findes i smartphones, moderne biler, klimavenlige solcelleanlæg og bruges i mange andre industrier, hi-tech materialer er blevet en uundværlig bestanddel af moderne teknologi. Selvom genanvendelse delvist kan dække efterspørgslen efter råvarer, de fleste stammer stadig fra minedrift. Miljøpåvirkningen er velkendt:arealanvendelse, generering af yderligere trafikinfrastruktur og industrialisering af ofte fjerntliggende områder. Minedrift kræver også store mængder vand og producerer tilsvarende store mængder spildevand. Arbejder i partnerskab med kolleger i Finland, et team af forskere på HIF ledet af procesingeniør Bruno Michaux har udviklet en metode til at gøre vandforbruget ved forarbejdning af mineralske råvarer mere bæredygtigt. Når man tager mineralet fluorit som et eksempel, de har vist, hvordan vandforbruget kan reduceres betydeligt ved hjælp af processimulering.

Fluorit - også kendt i mineralogi som fluorspar og ved dets kemiske navn calciumfluorid - er et vigtigt råmateriale til industrien. Det bruges, for eksempel, ved smeltning af jern, i aluminiumsekstraktion og i den kemiske sektor som råmateriale til produktion af fluor og flussyre. Sandsynligvis er det mest kendte produkt af fluorkemi PTFE, en fluorpolymer, der sælges i membranform under handelsnavnene Teflon og Gore-Tex.

Malmfrembringelse som vandmusiker

"Udvinding af fluorit forbruger meget vand, "forklarer Bruno Michaux." Afhængigt af det lokale klima, men endnu mere om designet af mineralforbedringsanlægget, det kan være op til 4, 000 liter pr. Ton malm. "Der er naturligvis ikke noget, HIF -forskerne kan gøre ved vejret, men de kan bestemt bidrage til at optimere selve behandlingen. I dette trin i processen, affaldssten adskilles fra den ekstraherede malm for at øge fluoritindholdet fra under 50 procent til omkring 98 procent -mærket.

For at opnå dette, ingeniørerne anvender flotationsprocessen. Enkelt sagt, den fungerer som følger:malmen formales og blandes med rigeligt vand; derefter tilsættes forskellige kemikalier til blandingen for at gøre fluoritoverfladen vandafvisende (hydrofob). Luft pumpes derefter ind i blandingen, skaber små bobler, der transporterer de hydrofobe partikler til overfladen. Fluoritten akkumuleres således i det resulterende skum, mens affaldsstenen efterlades. Inden sidstnævnte kan deponeres på en spilddam eller returneres under jorden som fyldemateriale, et afvandingstrin er nødvendigt. For at opnå den ønskede koncentration af fluorit, flotation gentages flere gange, hvilket derfor kræver meget vand.

"Mineselskaber forsøger at reducere deres forbrug af vand ved at bruge det flere gange, "siger Michaux." Dog, brugt vand indeholder stoffer, der kan forstyrre procesydelsen, og det er noget, man skal undgå. "Eksempler på sådanne stoffer ville være calcium- og magnesiumioner, som hæmmer hydrofobiseringen af ​​fluoritoverfladen. Styrken af ​​denne effekt afhænger af koncentrationen af ​​ionerne. Den nye metode tager nu højde for indflydelsen af ​​vandets kemiske sammensætning på flotationen. Som et resultat af omfattende laboratorieforsøg med en fluoritmalm, forskerne indhentede data, der afspejlede de opløste stoffers komplekse interaktion og integrerede dem i HSC Sim -simuleringssoftwaren. HSC Sim bruges allerede i minedriften til at kortlægge forarbejdningsanlægget og til at kontrollere mineralindvindingsprocessen.

Digital overvågning af vand og energiforbrug

"Med de ekstra funktioner, vi udviklede, softwaren er nu i stand til at tage hensyn til sammensætningen af ​​procesvandet, "forklarer Michaux." Dette gør det muligt at genbruge vandet uden at gå på kompromis med proceseffektiviteten. "Simuleringen giver også operatører mulighed for at optimere brugen af ​​forskellige vandreservoirer i nærheden af ​​minen, såsom søer, floder, akviferer eller havet. Yderligere procestrin, såsom maling og afvanding af malm, skal integreres i fremtiden. I et ideelt scenario, vandforbruget kan derefter falde til under 1, 000 liter pr. Ton malm.

Forskergruppen håber snart at kunne udsætte den nye metode for en praktisk test i en egentlig minedrift. "Da dette kræver en fuldt digitaliseret behandlingsproces, hvor sensorer løbende måler og rapporterer egenskaberne af vandløbene til processtyring, det er kun større miner, der vil vove en sådan investering på dette tidlige stadium, "tilføjer Michaux." Digitaliseringens potentiale er, imidlertid, enorm:overvågning i realtid og virkelig intelligent processimulering gør det muligt at udvinde flere råvarer, mens du bruger mindre energi og færre naturressourcer. "Dette gælder for alle malme og ikke kun for genanvendelse af vand i fluoritbehandling, hvortil simuleringsmetoden blev udviklet af HIF -teamet.