معدنکاری یکی از قدیمیترین صنایع جهان است که ریشههای آن به آن دوران ماقبل تاریخ بازمیگردد، زمانی که شخصی ابزار حفاری را برداشت و شروع به نقب زدن در زمین کرد. در هزارههای بسیاری از آن زمان، استخراج معدن به یکی از مهمترین و گستردهترین شرکتهای تجاری جهان تبدیل شده است، با عملیات استخراج معدن در سراسر جهان در حالی که وظیفه بازیابی فهرست تقریباً پایان ناپذیری از کالاهای با ارزش را بر عهده دارد.
در واقع، بر اساس گزارش دادههای معدنی جهانی 2020 کنگره جهانی معدن، 17.7 میلیارد تن محصولات معدنی در سال 2018 بازیافت شد که این رقم در سال 2000 11.3 میلیارد تن بود و تقریباً دو برابر 9.6 میلیارد تن در سال 1985 بود. 58 درصد از تولید سال 2018، با آمریکای شمالی با 15.1 درصد، پس از آن اروپا (8 درصد)، اقیانوسیه (6.8 درصد)، آمریکای لاتین (6.3 درصد) و آفریقا (5.3 درصد) در رتبه دوم قرار دارند. به طور جداگانه، چین (23٪)، ایالات متحده (12.1٪)، روسیه (9.2٪) و استرالیا (7.2٪) پرکارترین تولیدکنندگان بودند که در مجموع 51.1٪ از کل تولیدشان بیشتر از مجموع سایر کشورهای جهان بود.
این بدان معناست که صنعت معدن یک صنعت قوی است و انتظار میرود که رشد قابل توجهی در سالهای آینده در بسیاری از مناطق جهان ادامه یابد. همچنین به این معنی است که عملیات استخراج به فناوریهای پمپاژی که خدمات قوی، قابل اعتماد و ایمن را در تعدادی از عملیات مهم جابهجایی مایعات ارائه میدهند، ادامه خواهند داد. این مقاله نشان خواهد داد که چرا پمپهای دیافراگمی دوگانه با جابجایی مثبت (AODD) میتوانند بهترین انتخاب برای بسیاری از این کاربردها باشند.
چالش
در حالی که ممکن است استخراج معدن چیزی بیش از یک عملیات خشن و ناهموار به نظر برسد – سوراخ هایی با ماشین آلات سنگین یا مواد منفجره حفر می شوند و قصیده های پنهان را برای دسترسی از بالا باز می کنند – در واقع، بسیاری از عملیات پیچیده و گاهی ظریف وجود دارد که باید اگر قرار است عملیات استخراج در بالاترین سطح کارایی خود انجام شود، به درستی انجام شود.
از نقطه نظر کلان، این به یک فناوری پمپاژ نیاز دارد که بتواند به طور قابل اعتماد در مکانهای سخت و دورافتاده، حتی زمانی که در زیر آب است، کار کند، یا در هنگام کار با مایعات پر از ذرات یا محصولات سمی/خورنده، و همچنین فناوری قابل نگهداری و تعمیر باشد. به همین سادگی زمان از کار افتادگی کاهش می یابد. پمپ ها همچنین باید به اندازه کافی سبک باشند تا به صورت دستی از مکانی به مکان دیگر در خود معدن جابجا شوند.
برای سال های متمادی، یک انتخاب محبوب برای استفاده در این شرایط پمپ های گریز از مرکز بود. در حالی که پمپهای گریز از مرکز میتوانند دبیهای بالایی را ایجاد کنند که مورد نیاز است، اما دارای تعدادی «نقاط درد» عملیاتی هستند که استفاده از آنها را در کاربردهای استخراج مختل میکند: ناتوانی در خود پر کردن یا خشک شدن. مهر و موم های ویژه مورد نیاز برای جلوگیری از نشت؛ آسترهای ویژه مورد نیاز برای رسیدگی به مواد جامد؛ سرعت موتور بالا تا 1800 دور در دقیقه؛ و نیازمندیها و هزینههای نگهداری نسبتاً بالا، بهویژه زمانی که با انتقال مایعات جامد-سنگین شارژ میشوند.
یکی دیگر از گزینه های محبوب پمپ حفره ای پیشرونده بوده است، اما مانند پمپ های گریز از مرکز، تعدادی کاستی های عملیاتی دارند. اینها شامل ناتوانی در مدیریت مداوم مایعات با سطوح بالای مواد ساینده است که منجر به افزایش هزینه های نگهداری، سایش استاتورها و روتورهای گران قیمت می شود که در نهایت نیاز به تعویض دارند و به طور کلی هزینه های خرید، عملیات و تعمیر/تعویض بالاتر.
در اینجا برخی از عملیات انتقال مایع خاص که در یک معدن انجام میشود و راههایی که برخی از فناوریهای پمپ میتوانند در برآوردن آنها کوتاهی کنند، آورده شده است:
- آبگیری معدن : حذف آب اضافی تولید شده از معدن یک عملیات حیاتی 24/7/365 است و آبی که بازیافت می شود اغلب مملو از ذرات است که می تواند به اندازه 3-4 میلی متر (0.12-0.16 اینچ) باشد. پمپ های گریز از مرکز برای محافظت در برابر سایش پروانه ناشی از ذرات ساینده نیاز به مصالح ساختمانی خاصی دارند که می تواند مقرون به صرفه باشد. .
- خدمات عمومی : برای کاربردهای متداول جابجایی مایعات، به پمپی با کارکرد آسان نیاز دارید که به طور قابل اعتماد بتواند خطوط را خشک کند، با سرعت پایین کار کند و در عین حال نرخ جریان بالایی را ارائه دهد، و نگهداری و تعمیر آن آسان باشد. پمپ های گریز از مرکز به سادگی این قابلیت ها را ندارند.
- مایعات خورنده : مانند مایعات جامد، مایعات خورنده می توانند قسمت های خیس شده پمپ های گریز از مرکز و حفره مترقی را خراب کنند. این به طور معمول نیاز به استفاده از مهر و موم های مکانیکی خاص دارد که می تواند منجر به هزینه های گزاف نگهداری، تعمیر و تعویض شود.
- فیلتر پرس : فیلترهای پرس برای تمیز کردن مایعاتی که در معادن تولید می شوند استفاده می شود و مجدداً پمپ های گریز از مرکز ممکن است در این کاربرد کوتاه بیایند زیرا مایع جامد می تواند به قسمت داخلی پمپ آسیب برساند مگر اینکه مواد ساخت و ساز یا آسترهای خاص و گران قیمت تر باشند. استفاده می شود. همچنین، ماهیت عملکرد فیلتر پرس، یک تغییر فشار تخلیه قوی ایجاد میکند که میتواند پمپ گریز از مرکز را وادار کند تا از بهترین نقطه بازده خود (BEP) کار کند، و در نتیجه ارتعاش و بارهای شعاعی بالا ایجاد میکند که میتواند منجر به کاهش عمر مفید شود. یک راه حل برای این، ترکیب درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و کنترلرها است، اما اینها گران هستند و می توانند بر مقرون به صرفه بودن عملیات تأثیر منفی بگذارند.
- انتقال محصول : این به همه اشکال در عملیات معدن انجام می شود، از بارگیری و تخلیه از کامیون های حمل و نقل با روغن نو و مستعمل برای ماشین آلات سنگین، آب شیرین و آلوده و هر گونه مواد شیمیایی مورد نیاز. در هر مورد، این خطر وجود دارد که پمپ مجبور شود با تخلیه کامیون یا مخزن ذخیره، خشک شود، در حالی که تغییرات فشار تخلیه نیز میتواند باعث ایجاد ارتعاش و بارهای شعاعی بالا شود. همانطور که قبلا نشان داده شد، پمپ های سانتریفیوژ نمی توانند خشک شوند، بنابراین نیاز به محافظت در برابر این شرایط یا افزودن مهر و موم های ویژه دارند. با این حال، همه این ارتقاءها هنوز نمی توانند به طور کامل در برابر یک شکست فاجعه بار محافظت کنند.
راه حل
در حالی که پمپهای گریز از مرکز – علیرغم محبوبیتشان – ثابت کردهاند که مؤثرترین راهحل در بسیاری از کاربردهای جابهجایی مایعات در معدن نیستند، یکی از فناوریهای پمپ که ثابت شده بهترین انتخاب است AODD است – از نظر به حداکثر رساندن قابلیت اطمینان، مقرونبهصرفه بودن، سهولت بهره برداری و نگهداری و ایمنی برای پرسنل معدن و محیط زیست.
پمپهای AODD میتوانند به طور موثر در کاربردهای معدنی کار کنند، زیرا روش کار آنها به آنها اجازه میدهد تا به راحتی با دبیها و فشارهای متغیر کنار بیایند، در حالی که قادر به کارکرد خشک و خط کشی هستند و به اندازه کافی چابک برای انتقال مایعات حساس به برش یا بالا هستند. – ویسکوزیته، و همچنین دوغاب های مملو از سنگ، سنگریزه و سایر ذرات.
طراحی ساده پمپ AODD دارای قطعات متحرک کمی است و سرعت نسبتاً پایینتری نسبت به سایر فناوریهای پمپ دارد، که قابلیت اطمینان را بهبود میبخشد و تعمیر و نگهداری را ساده میکند، در حالی که ساختار بدون مهر و موم پمپ منجر به نشتی کمتر میشود، که در هنگام کار با بسیاری از تجهیزات سخت بسیار مهم است. برای آب بندی، مایعات خورنده یا خطرناک که در عملیات معدنی رایج هستند. پمپ های AODD در هر دو ساختار فلزی (معمولاً آلومینیوم، چدن داکتیل و چدن) و پلاستیک (پلی پروپیلن و PVDF) موجود هستند، در حالی که می توان از طیف وسیعی از الاستومرها در دیافراگم ها استفاده کرد که بسیاری از نگرانی های مربوط به سازگاری شیمیایی را از بین می برد.
طیف گستردهای از پیکربندیهای پمپ AODD انعطافپذیری عملیاتی را فراهم میکند که میتواند منجر به عملکرد بهینه در سطوح مختلف شود. قابلیت استفاده از پمپهای AODD در طیف وسیعی از کاربردها، از کاربردهای عمومی اولیه تا فرآیندهای حساس حمل و نقل شیمیایی، به اپراتورها این امکان را میدهد که معادن خود را با هزینهی کمتری تجهیز کنند. پمپهای AODD همچنین میتوانند هزینه کمتری برای کار کردن داشته باشند، بهویژه مدلهایی که مجهز به سیستم توزیع هوای فعال مکانیکی (ADS) هستند. در ابتدایی ترین حالت، پمپ های AODD در شرایط عملیاتی معمولی ناهموار و سختی که در معادن جهان وجود دارد، برتری دارند، که باعث کاهش حوادث خرابی همراه با زمان خرابی و هزینه های تعمیر می شود.
وایلدن، که بنیانگذارش، جیم وایلدن، اصل پمپاژ AODD را 65 سال پیش تصور کرد، به توسعه فناوری هایی اختصاص داده شده است که نیازهای عملیات معدن را برآورده می کند. امروزه، Wilden سه مدل پمپ AODD را ارائه میکند که برای برتری در کاربردهای استخراج ساخته شدهاند: پمپهای AODD سری Brahma، پمپهای AODD سری Stallion و سری Pro-Flo SHIFT. همه پمپهای Brahma، Stallion و Pro-Flo SHIFT میتوانند با طیف گستردهای از سبکهای دیافراگمی تجهیز شوند. این محدوده دیافراگم گسترده ترین انتخاب دیافراگم های موجود در بازار را در اختیار کاربران قرار می دهد که همگی قادر به ارائه میانگین زمان طولانی بین خرابی (MTBF) برای بهینه سازی زمان کار با کاهش هزینه های نگهداری، تعمیر و تعویض هستند.
همه این قابلیت ها پمپ های AODD را به گزینه ای ایده آل برای کاربردهای رایج در استخراج مایعات فوق الذکر تبدیل می کند: آبگیری، سرویس عمومی، جابجایی خورنده، فیلتر پرس و انتقال روزانه محصول.
نتیجه
به طور خلاصه، پمپ های AODD بهترین گزینه برای کاربردهای ماینینگ هستند، زیرا مزایای عملیاتی قابل توجهی مانند عملکرد قابل مقایسه با سرعت کم، عملکرد خشک، جداسازی خط، خود پرایمینگ و قابلیت سرکوب، همراه با افزایش ایمنی عملیاتی و کاهش در هزینه های نگهداری/تعمیری که می تواند توسط پمپ هایی که برای مدیریت مایعات ساینده/خورنده یا جامد طراحی نشده اند متحمل شوند.