NEWTEK PSA-zuurstoffabriek voor mijnbouwproces: betrouwbare zuurstofoplossingen voor CIL- en CIP-proces

Zuurstof is een procesreagens bij goudcyanidatie in plaats van een algemeen nutsgas. In Koolstof-in-Leach (CIL) en Koolstof-in-Pulp (CIP) fabrieken heeft opgeloste zuurstof rechtstreeks invloed op de oplossingskinetiek van goud, het gebruik van cyanide, de oxidatieomstandigheden van de slurry en de algehele herstelprestaties.

Naarmate de ertsdoorvoer toeneemt, stijgt ook de zuurstofbehoefte in het uitloogcircuit. Veel mijnbouwactiviteiten in afgelegen gebieden zijn traditioneel afhankelijk van de levering van vloeibare zuurstof of cilindertransport om de zuurstoftoevoer op peil te houden. De transportafstand, de bereikbaarheid van de weg, de weersomstandigheden en het voorraadbeheer kunnen echter de bedrijfskosten verhogen en leveringsrisico's met zich meebrengen.

Om de afhankelijkheid van externe zuurstoflogistiek te verminderen, zetten mijnbouwbedrijven steeds vaker PSA-zuurstofopwekkingssystemen op locatie in. Een NEWTEK PSA-zuurstoffabriek zet perslucht op de mijnlocatie om in zuurstof en levert continu zuurstof aan het uitlogingsproces zonder afhankelijk te zijn van routinematige zuurstofleveringen.

In dit artikel wordt uitgelegd hoe PSA-zuurstoftechnologie CIL- en CIP-operaties ondersteunt, hoe het systeem kan worden geïntegreerd met mijnbouwprocessen en waarom zuurstofinstallaties in containers een praktische oplossing worden voor afgelegen mijnbouwprojecten.

Waarom zuurstof nodig is bij CIL- en CIP-goudherstel

Zuurstof ondersteunt goudontbindingsreacties

Goudcyanidatie vereist zowel natriumcyanide als opgeloste zuurstof. De uitloogreactie kan worden weergegeven door de Elsner-vergelijking:

Deze reactie laat zien dat zuurstof direct deelneemt aan het oplossen van metallisch goud. Wanneer het niveau van opgeloste zuurstof afneemt, kan de reactiesnelheid afnemen, zelfs als de cyanideconcentratie onveranderd blijft. Om deze reden controleren goudverwerkingsfabrieken routinematig:
· Opgeloste zuurstofconcentratie
· Cyanideconcentratie
· pH van de mest
· Bewaartijd
· Drijfmestdichtheid
om stabiele uitloogomstandigheden te handhaven.

Luchtinjectie is vaak onvoldoende

Veel uitloogcircuits zijn aanvankelijk afhankelijk van persluchtinjectie. Atmosferische lucht bevat echter slechts: 21% zuurstof en 78% stikstof. Naarmate de slurrydichtheid toeneemt en de ertsdoorvoer toeneemt, wordt de zuurstofoverdracht uit de lucht minder effectief.

Typische uitdagingen zijn onder meer:
· Langzame zuurstofoplossing
· Beperkte zuurstofoverdrachtsefficiëntie
· Verhoogde bewaartijdvereisten
· Verminderde zuurstofconcentratie in stroomafwaartse tanks
Door PSA-gegenereerde zuurstof te injecteren, kunnen operators het opgeloste zuurstofniveau verhogen zonder het gasvolume aanzienlijk te vergroten.

De vraag naar zuurstof neemt toe met de doorvoer

Naarmate de maalcapaciteit toeneemt, neemt het zuurstofverbruik toe. Een goudfabriek die erts van 1.500 TPD verwerkt, kan bijvoorbeeld aanzienlijk minder zuurstof nodig hebben dan een fabriek die erts van 5.000 TPD verwerkt. De zuurstofbehoefte wordt beïnvloed door: ertsmineralogie, sulfidegehalte, verblijftijd bij uitloging en opgeloste zuurstofdoelen. Omdat het zuurstofverbruik afhankelijk is van het proces-, moet de zuurstofopwekkingscapaciteit altijd worden bepaald op basis van metallurgische ontwerpgegevens en niet alleen op basis van de fabrieksgrootte.

Hoe een NEWTEK PSA-zuurstoffabriek werkt

Luchtcompressiesectie

Het proces begint met een luchtcompressor. De compressor verhoogt de atmosferische luchtdruk tot ongeveer: 7–10 bar. Perslucht komt vervolgens in de behandelsectie terecht. Het compressorpakket omvat over het algemeen: lucht-eindmontage, koelsysteem, smeersysteem en luchtopvangtank. De perslucht dient als grondstof voor de zuurstofproductie.

Afdeling Luchtzuivering

Voordat de perslucht de adsorptievaten binnengaat, passeert hij: waterafscheider, koeldroger, coalescentiefilter en actiefkoolfilter. Deze componenten verwijderen: vocht, olieaerosolen en stofdeeltjes. De luchtkwaliteit heeft een directe invloed op de prestaties en levensduur van moleculaire zeven.

Dubbele-toren-PSA-zuurstofgenerator en continue productie

De kern van het systeem bestaat uit: Adsorptietoren A, Adsorptietoren B, pneumatische klepsamenstellen en moleculaire zeolietzeef. De adsorptievaten worden doorgaans vervaardigd uit drukvaten van koolstofstaal, ontworpen volgens de toepasselijke normen voor drukapparatuur. In de torens absorbeert een moleculaire zeef selectief stikstof terwijl zuurstof doorlaat.

Het dubbele-torenontwerp wisselt af tussen: adsorptie en regeneratie. Terwijl de ene toren zuurstof produceert, geeft de tweede toren geadsorbeerde stikstof vrij en bereidt zich voor op de volgende cyclus. De PLC-controller schakelt automatisch de klepposities op basis van geprogrammeerde timingsequenties. Typische zuurstofzuiverheid varieert tussen: 90% en 95%, afhankelijk van de productiestroomvereisten.

Integratie met CIL- en CIP-verwerkingscircuits

• Zuurstofinjectie vóór uitloging:Bij veel mijnbouwactiviteiten wordt zuurstof stroomopwaarts van uitloogtanks geïnjecteerd. Zuurstof kan de slurry binnendringen via: statische mengers, venturi-injectoren, zuurstofkegels of diffusorconstructies. Het doel is om de concentratie opgeloste zuurstof te verhogen voordat het oplossen van cyanide begint.
• Zuurstoftoevoer naar CIL-tanks:In CIL-circuits vinden actieve kool en uitloging gelijktijdig plaats. Een typische CIL-trein kan het volgende bevatten: 6 à 10 uitloogtanks, roerwerken, koolstofoverdrachtschermen en slurrypompen. De PSA-zuurstoffabriek levert continu zuurstof via het fabrieksdistributienetwerk. De gegenereerde zuurstof ondersteunt oxidatieomstandigheden gedurende de tankvolgorde.
• Zuurstoftoevoer naar CIP-activiteiten:In CIP-installaties vinden uitloging en koolstofadsorptie afzonderlijk plaats. Zuurstof kan worden geïntroduceerd in: uitloogreactoren, conditioneringstanks of pijpleidingen voor sliboverdracht. Het PSA-systeem functioneert als een gecentraliseerde zuurstofbron die meerdere proceslocaties bedient.

Waarom zuurstofinstallaties in containers steeds vaker worden gebruikt in de mijnbouw

Vereenvoudigde site-implementatie:Afgelegen mijnen worden vaak geconfronteerd met bouwproblemen. Voor het bouwen van een conventionele zuurstofinstallatie zijn mogelijk het volgende nodig: constructiestaalinstallatie, apparatuurschuilplaatsen, elektrische gebouwen en ventilatiesystemen. Een NEWTEK containerized gas-oplossing integreert grote apparatuur in een standaard ISO-container vóór verzending. De container kan het volgende bevatten: luchtcompressor, luchtdroger, filtersysteem, PSA-zuurstofgenerator en PLC-schakelkast. Deze configuratie vermindert installatieactiviteiten in het veld.

Transportvoordelen:Systemen in containers kunnen worden vervoerd met behulp van: diepladers, spoorvervoer of vrachtschepen. Dit is met name handig voor bergmijnen, woestijnprojecten, mijnbouwactiviteiten op eilanden en ontwikkelingslocaties in een vroeg- stadium. Dezelfde container die voor transport wordt gebruikt, wordt na installatie de bedieningsruimte.

Milieubescherming:Mijnbouwomgevingen stellen apparatuur vaak bloot aan stof, temperatuurschommelingen, regenval en corrosieve atmosferen. Containerstructuren helpen kritieke apparatuur te isoleren van externe verontreinigingen. Extra opties kunnen onder meer geïsoleerde wandpanelen, gefilterde ventilatiesystemen, epoxy-gecoate stalen oppervlakken en roestvrijstalen buizen zijn, afhankelijk van de omstandigheden ter plaatse.

Mijnbouwproject voorbeeld

Een goudmijnoperatie die ongeveer 3.000 TPD erts verwerkte, was afhankelijk van zuurstofinjectie om het CIL-herstelcircuit te ondersteunen. De mijn bevond zich op meer dan 350 km afstand van de dichtstbijzijnde industriële gasleverancier en was voorheen afhankelijk van de levering van vloeibare zuurstof die per tankwagen werd vervoerd.

De oorspronkelijke zuurstofinfrastructuur omvatte: cryogene opslagtank, omgevingsverdamper, zuurstofverdeelspruitstuk en procesinjectiesysteem. Het gemiddelde zuurstofverbruik varieerde tussen: 180–220 Nm³/u, afhankelijk van de doorvoer van de fabriek en de ertskenmerken. Om de logistieke afhankelijkheid te verminderen, installeerde het bedrijf een NEWTEK 200 Nm³/h containerized PSA Oxygen Plant.

De systeemconfiguratie omvatte: schroefluchtcompressor, koeldroger, meer-trapsfiltratiepakket, PSA-zuurstofgenerator met dubbele- toren, zuurstofbuffertank en PLC-besturingssysteem. De installatie genereerde zuurstof met een zuiverheid van ongeveer 93% en leverde zuurstof rechtstreeks aan het bestaande uitloogcircuit. Na de inbedrijfstelling elimineerde de mijn de routinematige vereisten voor het transport van vloeibare zuurstof en creëerde een continue zuurstofbron ter plaatse- voor de dagelijkse productieactiviteiten.

PSA-zuurstof versus vloeibare zuurstoftoevoer voor mijnbouw

Onderhoudsoverwegingen

Luchtbehandelingsapparatuur:Routinematige inspecties moeten het vervangen van filters, condensaatafvoer en verificatie van de prestaties van de droger omvatten. Verontreinigde lucht kan de levensduur van de moleculaire zeef verkorten.

Moleculaire zeefmonitoring:Operators moeten de zuurstofzuiverheid, het debiet en de drukverschillen controleren. Prestatieveranderingen kunnen duiden op degradatie van het adsorptiebed.

Klepinspectie:Het PSA-proces is afhankelijk van het continu schakelen van de kleppen. Onderhoudspersoneel moet pneumatische aandrijvingen, magneetkleppen en afdichtingsconstructies inspecteren. Kleplekkage kan de stabiliteit van de zuurstofproductie beïnvloeden.

Conclusie

Zuurstof is een cruciale procesinput voor CIL- en CIP-goudwinningsoperaties. Het handhaven van voldoende opgeloste zuurstofniveaus helpt bij het ondersteunen van cyanidatiereacties en stabiele uitloogprestaties. Een NEWTEK PSA-zuurstoffabriek genereert zuurstof rechtstreeks uit de atmosferische lucht door middel van drukwisseladsorptietechnologie en levert continu zuurstof aan mijnbouwprocessen. Door luchtcompressie, zuivering, adsorptie, opslag en geautomatiseerde controles te integreren, vermindert het systeem de afhankelijkheid van terugkerende vloeibare zuurstof- of cilinderleveringen.

Voor afgelegen mijnbouwprojecten combineert een NEWTEK Containerized Gas Solution apparatuur voor het opwekken van zuurstof en beschermende infrastructuur in een transporteerbaar pakket dat de implementatie vereenvoudigt en langdurig gebruik ondersteunt. Naarmate mijnbouwprojecten zich naar steeds meer afgelegen gebieden verplaatsen, wordt de infrastructuur voor het genereren van zuurstof onderdeel van de kernprocesfabriek in plaats van een op zichzelf staand nutsvoorzieningssysteem.

Voor veel exploitanten wordt een PSA-zuurstoffabriek in containers niet langer gezien als een eenvoudige aanschaf van apparatuur. Het wordt steeds meer een infrastructuurinvestering op de lange termijn- die de productiecontinuïteit ondersteunt, de logistieke afhankelijkheid vermindert en een stabiele zuurstofbron biedt voor toekomstige productie-uitbreiding.