Giám sát nồng độ dòng chảy đáy của bể làm đặc trong các mỏ chì-kẽm

Ngăn ngừa kẹt cào, tắc nghẽn và quá tải

Các cơ chế gây ra hiện tượng kẹt và quá tải của rake

Trong các mỏ chì và kẽm đa kim loại, các thiết bị làm đặc công nghiệp dựa vào cơ cấu cào để tách và khử nước bùn một cách hiệu quả. Hiện tượng kẹt cào xảy ra khi các cánh cào gặp phải lực cản quá lớn—thường là do sự tích tụ vật liệu trên lớp bùn của thiết bị làm đặc hoặc gần khu vực xả. Hiện tượng quá tải cào đề cập đến lực vượt quá giới hạn thiết kế, có nguy cơ gây hỏng hóc các bộ phận.

Sự tích tụ vật liệu—do sự tăng đột ngột trong lượng chất rắn đầu vào, kiểm soát nồng độ dòng chảy đáy kém hoặc tính toán liều lượng chất keo tụ không chính xác—làm tăng mạnh cả lực cản thủy lực và ứng suất cơ học lên các cánh tay cào và bộ truyền động. Các mô hình Động lực học chất lỏng tính toán (CFD) và Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) xác nhận rằng đặc tính lưu biến của bùn, hình dạng bể làm đặc, tốc độ cấp liệu và tốc độ quay của cánh cào đều rất quan trọng: những thay đổi đột ngột làm tăng nguy cơ tắc nghẽn. Ví dụ, trong các bể làm đặc hình nón sâu dùng để tuyển quặng chì kẽm, việc tối ưu hóa lượng chất rắn đầu vào và sử dụng quá liều chất keo tụ đã được chứng minh là gây ra các sự cố tắc nghẽn và quá tải. Dữ liệu thực địa từ các hoạt động khai thác chì kẽm ở Trung Quốc xác nhận những rủi ro này và nhấn mạnh lợi ích của việc cải thiện thiết kế cánh cào bể làm đặc và các điểm đặt vận hành.

Các dấu hiệu cảnh báo sớm và giải pháp giám sát thời gian thực

Các dấu hiệu cảnh báo sớm về sự vượt quá mô-men xoắn của cào thường bao gồm sự gia tăng nhanh chóng mô-men xoắn truyền động, sự dao động thất thường của mực bùn trong lớp bùn và tốc độ cào giảm. Các giải pháp giám sát thời gian thực tận dụng các hệ thống đo mô-men xoắn và lực cản tự động, nhận dạng mẫu thống kê và mô hình vật lý với phân tích phần tử hữu hạn tự hiệu chỉnh. Các hệ thống cảm biến tiên tiến tích hợp, chẳng hạn như máy đo mật độ công nghiệp Lonnmeter, cung cấp phản hồi liên tục về mật độ dòng chảy đáy và đặc điểm của lớp bùn, có thể báo hiệu sự quá tải hoặc kẹt sắp xảy ra.

Các mô hình học máy xử lý dữ liệu rung động và vận hành trực tiếp để cảnh báo mô-men xoắn bất thường của cào trước khi xảy ra sự cố—lên đến vài phút trước đó. Người vận hành có thể phản hồi bằng cách điều chỉnh liều lượng chất điện phân, cân bằng lại điều kiện cấp liệu hoặc thực hiện bảo trì phòng ngừa. Các sơ đồ điều khiển tự động tích hợp đo mật độ trực tuyến với giám sát mô-men xoắn đã được chứng minh là giúp giảm thiểu việc dừng khẩn cấp và ngăn ngừa các tình huống tai nạn kẹt cào trong quá trình tối ưu hóa nhà máy chế biến khoáng sản.

Lịch trình bảo trì và quy trình vận hành

Để ngăn ngừa hư hỏng cơ khí và tối đa hóa thời gian hoạt động của thiết bị làm đặc, lịch trình bảo trì phải tập trung vào việc kiểm tra thường xuyên các tay gạt, hệ thống truyền động và thiết bị đo mô-men xoắn. ​​Việc ghi chép lại các biến thiên mô-men xoắn, chu kỳ bôi trơn và hiệu chuẩn máy đo mật độ trong ngành khai thác mỏ là rất quan trọng.

Các quy trình vận hành cần đảm bảo:

• Lấy mẫu bùn định kỳ và giám sát nồng độ chất rắn.
• Kiểm tra định kỳ mực nước giao diện và bùn để kiểm soát kịp thời mật độ dòng chảy đáy.
• Việc hiệu chuẩn định kỳ và kiểm tra chức năng của các hệ thống đo mật độ đường ống như Lonnmeter.

Tuân thủ các quy trình bảo trì thiết bị làm đặc tốt nhất—bao gồm ghi chép chi tiết các hành động phòng ngừa và phản hồi kịp thời các cảnh báo giám sát—đánh dấu một sự cải tiến đáng kể so với các mô hình bảo trì phản ứng tập trung vào các sự cố hỏng hóc. Những bước này trực tiếp hỗ trợ các biện pháp an toàn cho thiết bị làm đặc và giảm nguy cơ kẹt cào gây tốn kém.

Lợi ích của việc kiểm soát chủ động

Việc kiểm soát chủ động trong các mạch làm đặc giúp ngăn ngừa hiện tượng kẹt cào nghiêm trọng và thúc đẩy quá trình chế biến khoáng sản an toàn bằng cách liên tục tối ưu hóa các thông số vận hành. Phản hồi theo thời gian thực—đặc biệt khi kết hợp với các phương án kiểm soát chuyên nghiệp—giúp giữ các biến số quan trọng như mô-men xoắn cào, nồng độ dòng chảy đáy và mực bùn trong giới hạn an toàn.

Các ví dụ từ việc kiểm toán quy trình khoáng sản và hệ thống tự động hóa thiết bị làm đặc cho thấy:

• Giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch sau khi triển khai các khung điều khiển chuyên gia.
• Tăng cường tính ổn định của quy trình thông qua việc giám sát liên tục nồng độ chất rắn và điều chỉnh động liều lượng chất keo tụ và chất điện phân.
• Giảm tỷ lệ hao mòn cơ học và quá tải, hỗ trợ khoảng thời gian bảo dưỡng dài hơn và cải thiện hiệu quả hoạt động của thiết bị làm đặc.

Tóm lại, các phương pháp chủ động—từ tự động hóa tích hợp đến lịch bảo trì dự đoán—cung cấp khả năng bảo vệ quá tải mạnh mẽ cho cào đất đồng thời đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất của ngành.

Kiểm toán quy trình khoáng sản và tối ưu hóa hiệu suất thiết bị làm đặc

Kiểm toán quy trình khai thác khoáng sản có cấu trúc trong các mỏ chì và kẽm đa kim loại tập trung vào đánh giá toàn diện hiệu suất của thiết bị làm đặc công nghiệp, nhấn mạnh chất lượng dòng chảy đáy và hoạt động của cào. ​​Các cuộc kiểm toán này sử dụng phương pháp kiểm tra có hệ thống các thông số thủy lực—như lưu lượng cấp liệu, tốc độ dâng và độ sâu lớp vật liệu—đồng thời ưu tiên các chỉ số hiệu suất chính (KPI) như mật độ dòng chảy đáy, nồng độ chất rắn, mô-men xoắn của cào và hồ sơ lực. Kiểm soát chặt chẽ các biến số này là điều cần thiết để tránh hiện tượng tạo hố trong lớp bùn, tắc nghẽn và các hỏng hóc cơ học bao gồm kẹt hoặc bó cứng cào.

Kiểm toán có cấu trúc: Tập trung vào hệ thống thủy lực và cơ khí

Các cuộc kiểm toán thường bao gồm việc quan sát theo từng giai đoạn:

• Hiệu suất thủy lực được đánh giá thông qua việc cân bằng lưu lượng, giám sát độ trong của nước tràn và theo dõi tốc độ lắng đọng.
• Việc kiểm tra máy làm đặc bằng cào phân tích đường cong mô-men xoắn, mô hình ứng suất cơ học và hồ sơ mài mòn, thường sử dụng các mô hình tiên tiến như mô phỏng tương tác chất lỏng-cấu trúc (FSI) để dự đoán sự phân bố tải trọng và xác định các khu vực rủi ro để bảo vệ cào khỏi quá tải và tai nạn kẹt.
• Kiểm tra chất lượng dòng chảy đáy dựa vào phép đo mật độ trực tuyến bằng các thiết bị đo mật độ công nghiệp như Lonnmeter, cho phép đánh giá theo thời gian thực. Việc hiệu chuẩn thiết bị đo mật độ theo tiêu chuẩn ngành khai thác mỏ đảm bảo các chỉ số chất rắn trong dòng chảy đáy đáng tin cậy, hỗ trợ việc kiểm soát nồng độ dòng chảy đáy trong bể làm đặc.

Phân tích quy trình để đánh giá hiệu suất và phát hiện điểm nghẽn

Phân tích quy trình dựa trên dữ liệu đã trở thành nền tảng để đánh giá hiệu quả hoạt động của thiết bị làm đặc trong môi trường khai thác đa kim loại.

• Các luồng dữ liệu quy trình liên tục được phân tích để tìm ra xu hướng về nồng độ chất lắng, tính toán liều lượng chất keo tụ, lưu lượng bơm và tải trọng cơ học.
• Việc đánh giá hiệu suất bao gồm việc xác thực các mô hình Động lực học chất lỏng tính toán (CFD) so với tốc độ lắng và kết quả tách nước quan sát được, xác định các điểm nghẽn như mật độ nguyên liệu đầu vào dao động hoặc tiêu thụ thuốc thử quá mức.
• Các phương pháp khai thác quy trình lập bản đồ các hạn chế của quy trình làm việc, giám sát tốc độ thông lượng và liên hệ các vấn đề khai thác dòng chảy đáy với sự biến động quặng ở thượng nguồn.

Các ví dụ thực tế chứng minh rằng sau khi thực hiện các cuộc kiểm toán quy trình có mục tiêu, các nhà máy đã nhận thấy:

• Ổn định nồng độ chất rắn bất chấp sự biến động của nguyên liệu đầu vào.
• Giảm lượng chất keo tụ sử dụng—giảm hơn 16% trong nhiều đợt kiểm toán.
• Giảm mô-men xoắn trung bình của máy cào hơn 18%, dẫn đến giảm số lần dừng máy để bảo trì và tăng thời gian hoạt động liên tục.

Chiến lược cải tiến liên tục: Điều chỉnh liều lượng, cơ chế chiết xuất và cào

Cải tiến quy trình lặp đi lặp lại là yếu tố cơ bản để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho thiết bị làm đặc:

• Liều lượng chất keo tụ được tối ưu hóa thông qua các thử nghiệm theo mẻ trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm thực địa, cân bằng tốc độ lắng với mật độ keo tụ thông qua tối ưu hóa liều lượng chất điện phân phù hợp với quy trình làm giàu quặng chì kẽm.
• Tốc độ hút nước đáy được điều chỉnh linh hoạt bằng bộ chuyển đổi tần số bơm và hệ thống điều khiển dựa trên mô hình. Logic PID hoặc logic dự đoán mô hình tích hợp phản hồi từ cảm biến—như dữ liệu mật độ thời gian thực của Lonnmeter—để duy trì mật độ nước đáy tối ưu.
• Cơ cấu cào được cải tiến với hệ thống điều khiển thích ứng tận dụng phản hồi từ cảm biến. Ví dụ, mô hình FSI và CFD-FEA hướng dẫn lập kế hoạch bảo trì và cải tiến thiết kế cào của máy làm đặc. Điều này giúp ngăn ngừa tình trạng quá tải và kẹt cào, hỗ trợ hoạt động bền bỉ lâu dài.

Các khuôn khổ cải tiến liên tục cũng bao gồm các biện pháp thực hành tốt nhất về bảo trì chất làm đặc thường xuyên:

• Kiểm tra định kỳ các bộ phận cơ khí và hệ thống điều khiển.
• Hiệu chuẩn các thiết bị đo trực tuyến và máy đo mật độ để đảm bảo giám sát nồng độ chất rắn chính xác.
• Rà soát và cập nhật hệ thống tự động hóa thiết bị làm đặc, đồng bộ dữ liệu cảm biến với logic vận hành để giảm thiểu hơn nữa rủi ro tai nạn.

Phương pháp kết hợp – kiểm toán, phân tích và kiểm soát lặp đi lặp lại – cho phép tối ưu hóa nhà máy chế biến khoáng sản, nâng cao hiệu quả hoạt động của thiết bị làm đặc và giảm thiểu các tai nạn tốn kém. Giám sát thời gian thực và các cải tiến có cấu trúc hỗ trợ thu hồi tài nguyên và bảo tồn nước, giải quyết những thách thức đặc thù của các mỏ chì và kẽm đa kim loại.

Tối ưu hóa hiệu quả thoát nước và hiệu suất kinh tế

Cân bằng nồng độ chất rắn lắng đọng dưới đáy bể lắng với chi phí năng lượng và hóa chất là yếu tố then chốt trong các chiến lược khử nước mỏ. Trong các mỏ chì và kẽm đa kim loại, việc thiết lập mục tiêu nồng độ chất rắn lắng đọng dưới đáy bể lắng phù hợp là rất quan trọng vì nó trực tiếp quyết định mức tiêu thụ năng lượng bơm và lượng chất keo tụ tiêu thụ. Nồng độ quá cao sẽ làm tăng độ nhớt và ứng suất chảy dẻo của bùn, làm tăng yêu cầu về công suất bơm và hao mòn cơ học. Ngược lại, nồng độ không đạt hiệu quả sẽ dẫn đến việc xử lý nước quá mức, đòi hỏi tốc độ bơm cao hơn và lượng hóa chất bổ sung nhiều hơn để duy trì sự lắng đọng và ổn định của quá trình. Một phương pháp dựa trên dữ liệu, tích hợp các cuộc kiểm toán vận hành cụ thể của nhà máy và các mô hình tối ưu hóa, cho phép lựa chọn cẩn thận các mục tiêu phù hợp nhất với các hạn chế về vận chuyển chất thải và thiết bị, đồng thời giảm thiểu chi phí tổng thể.

Các quy trình vận hành trong thiết bị làm đặc công nghiệp phải thúc đẩy mạnh mẽ việc thu hồi nước, cân bằng giữa an toàn, năng suất và các phương pháp bảo trì thiết bị làm đặc tốt nhất. Đối với các thiết bị làm đặc có mật độ cao hoặc dạng sệt, việc kiểm soát cẩn thận các tính toán liều lượng chất keo tụ và tối ưu hóa chất điện phân là rất cần thiết. Liều lượng thuốc thử, được điều chỉnh theo thời gian thực để phù hợp với sự biến đổi của nguyên liệu đầu vào, đảm bảo sự hình thành bông cặn mạnh mẽ mà không bị quá liều, do đó tránh được việc tăng chi phí vận hành hoặc hiệu suất tách nước kém. Các hoạt động hiện đại dựa trên các hệ thống tự động hóa thiết bị làm đặc tiên tiến—sử dụng phép đo mật độ trực tuyến (với các thiết bị đáng tin cậy như...)Máy đo mật độ công nghiệp Lonnmetervà hiệu chuẩn liên tục máy đo mật độ cho các điều kiện của ngành khai thác mỏ. Việc kiểm soát quy trình chặt chẽ này đảm bảo tính nhất quán về mật độ dòng chảy đáy của thiết bị làm đặc và cho phép phản ứng nhanh chóng với các sự cố trong quá trình vận hành, giảm đáng kể nguy cơ quá tải cào, tai nạn kẹt cào và tắc nghẽn cào. ​​Thiết kế cào thiết bị làm đặc hiệu quả và bảo trì cơ cấu cũng rất cần thiết để tránh dừng hoạt động và các sự cố an toàn, đặc biệt là trong môi trường năng suất cao.

Lợi ích định lượng của việc tối ưu hóa điều khiển bể làm đặc là rất đáng kể đối với việc tối ưu hóa nhà máy chế biến khoáng sản và quy trình tuyển quặng chì-kẽm. Các nghiên cứu đã được chứng minh tại nhiều nhà máy tuyển quặng kẽm-chì cho thấy rằng việc giám sát liên tục nồng độ chất rắn và kiểm soát mật độ dòng chảy đáy bể làm đặc có mục tiêu giúp đạt được sự ổn định dòng chảy đáy trong phạm vi 2–3% so với thiết kế, tiết kiệm chất keo tụ từ 10–20% và giảm năng lượng sử dụng lên đến 15% cho việc bơm chất thải. Sự ổn định quy trình được cải thiện cho phép năng suất tổng thể của nhà máy cao hơn mà không ảnh hưởng đến mục tiêu an toàn hoặc thu hồi nước. Hệ thống đo mật độ trực tuyến và hệ thống điều khiển chuyên gia cung cấp phản hồi theo thời gian thực để tối ưu hóa liều lượng chất keo tụ trong khai thác mỏ, hỗ trợ quản lý thuốc thử chặt chẽ hơn và giảm thiểu gián đoạn quy trình. Việc tăng cường thu hồi nước góp phần trực tiếp vào việc giảm lượng nước ngọt sử dụng và giảm diện tích chất thải, tăng cường tuân thủ quy định và tính bền vững môi trường.

Việc giám sát nồng độ chất rắn trong chất làm đặc được tối ưu hóa không chỉ cải thiện độ tin cậy vận hành mà còn giảm tổng chi phí vận hành, từ đó tăng lợi nhuận cho nhà máy. Hệ thống điều khiển tự động đảm bảo giảm thiểu sự dao động về mật độ, dẫn đến tốc độ xả ổn định, ít phải bổ sung hóa chất hơn và tăng khả năng tái chế nước sử dụng trong quá trình sản xuất. Những lợi ích này trải rộng trên chi phí năng lượng, hóa chất và nước, trực tiếp củng cố hiệu quả kinh tế của các thiết bị làm đặc công nghiệp trong các mỏ đa kim loại chì-kẽm.