鉱山プロジェクトは、恒久的なインフラが限られているか、まだ建設中の遠隔地にますます移行しています。探査キャンプ、仮設建設キャンプ、短期加工現場、拡張プロジェクトでは、恒久的なユーティリティ システムが利用可能になる前に、信頼できる酸素供給が必要になる場合があります。

このような環境では、遠く離れた産業用ガス供給業者から酸素ボンベを輸送すると、物流への依存がさらに高まる可能性があります。道路状況、長い輸送距離、天候、国境手続き、プロジェクトスケジュールの変更はすべて、補充に影響を与える可能性があります。コンテナ化された PSA 酸素プラントでは、別の方法で問題に対処します。酸素は採掘キャンプで周囲の空気から直接生成され、必要な使用場所に供給されます。

コンテナ化された構成では、酸素発生装置とサポート システムが可搬性の筐体に統合されています。用途に応じて、パッケージにはエアコンプレッサー、空気処理装置、PSA 吸着容器、酸素バッファー タンク、制御キャビネット、酸素ブースター、シリンダー充填マニホールドが含まれます。同様の統合構成は、遠隔の採掘現場や恒久的なインフラストラクチャが制限されているその他の場所ですでに使用されています。

重要な点は、一時的な採掘キャンプには必ずしも大規模な恒久的な酸素プラントが必要ではないということです。酸素システムが必要です。輸送、設置、運用、再配置、拡張、そして最終的には撤去プロジェクトのライフサイクルに従って。

一時的な採掘キャンプでは酸素要件が異なる理由

一時的な採掘キャンプは、常設の処理施設とは大きく異なります。

最終的な採掘インフラがまだ開発中である間、プロジェクトは数か月または数年間運営される可能性があります。採掘地域の変更に応じて機器が再配置される可能性があり、利用可能な電気、水道、道路、建物のインフラが制限される可能性があります。

同時に、酸素はさまざまな目的で必要になる場合があります。

採掘作業に応じて、酸素は次の目的で使用できます。

冶金処理;

金の浸出。

銅関連の加工​​。

廃水処理;

緊急酸素供給;

野外医療施設。

切断と溶接。

およびその他の酸素に依存する産業プロセス。

遠隔地採掘プロジェクトはこれまで、多くの現場が産業用ガス生産センターから遠く離れているため、酸素の供給という課題に直面してきました。採掘アプリケーションには、CIL/CIP 回路、浸出、廃水処理、その他のプロセスでの酸素の使用が含まれます。

したがって、酸素システムは次に従って評価する必要があります。酸素がどこで消費されるか、どれだけ継続的に酸素が必要か、そしてサイトの外から酸素を補充するのがどれだけ難しいか.

コンテナ型 PSA 酸素プラントとは何ですか?

コンテナ化された PSA 酸素プラントは、本質的には、改造された輸送コンテナの筐体内に設置された酸素生成システムです。

基本的なプロセスは次のとおりです。

周囲空気 → コンプレッサー → 空気処理 → PSA 酸素発生器 → 酸素バッファー → 使用時点

高圧酸素シリンダーを必要とするアプリケーションの場合、構成を拡張できます。

周囲空気 → コンプレッサー → 空気処理 → PSA → 酸素バッファー → 酸素ブースター → 充填マニホールド → シリンダー

一般的なコンテナ化システムでは、以下を統合できます。

スクリューエアコンプレッサー;

冷蔵式または乾燥剤式エアドライヤー。

微粒子および油除去フィルター。

エアレシーバー。

PSA吸着塔;

モレキュラーシーブ;

酸素バッファタンク。

酸素分析計;

PLC制御システム;

配電;

換気および冷却装置。

酸素ブースター;

シリンダー充填が必要な場合の充填マニホールド。

正確な構成は、酸素がプロセスに直接供給されるか、シリンダーに貯蔵されるかによって異なります。

コンテナ化は、これらのコンポーネントを鉱山現場に輸送する前に統合システムとして組み立ててテストできるため、便利です。

鉱山キャンプでの PSA 酸素生成の仕組み

PSAの略です圧力スイング吸着.

このプロセスでは、モレキュラーシーブ材料を使用して圧縮空気から窒素を選択的に吸着します。

吸着段階では、きれいな圧縮空気が PSA 容器に入ります。モレキュラーシーブは窒素を優先的に保持しますが、酸素富化ガスは生成ガスとして通過します。

吸着剤が飽和に近づくと、容器は減圧されます。吸着された窒素が放出され、モレキュラーシーブが再生されます。

2 つ以上の吸着容器が交互に作動します。

タワーA：吸着→再生

タワーB：再生→吸着

この交互サイクルにより、システムは酸素を継続的に生成できます。

多くの産業用 PSA システムでは、実際の仕様は発電機の設計と動作条件によって異なりますが、酸素濃度は通常約 90 ～ 95% の範囲にあります。リモート サイト システムも通常、この範囲を中心に構成されます。

酸素を外部の生産プラントから採掘キャンプに輸送する必要はありません。原料は単なる大気です。

直接酸素供給とシリンダー充填

重要な設計上の決定事項の 1 つは、採掘キャンプに必要なものがあるかどうかです。直接酸素供給または酸素ボンベ.

直接プロセス酸素

処理回路で酸素が継続的に使用されている場合、PSA 発生器はパイプラインを通じて酸素を供給できます。

例えば：

PSA → バッファタンク → 圧力調整 → プロセスパイプライン → 反応器

この配置は、酸素消費点がコンテナ化されたプラントに比較的近い場合に適しています。

シリンダー充填

採掘キャンプ周辺の複数の場所で酸素が必要な場合は、ボンベの方が実用的かもしれません。

この構成では、酸素ブースターが PSA 製品ガスをシリンダー充填に必要な圧力まで上昇させます。

システムは次のようになります。

PSA → バッファタンク → ブースター → 充填マニホールド → 酸素ボンベ

これにより、酸素が中央の場所で生成され、以下に分配されるようになります。

野外医療ステーション。

緊急対応チーム。

地下作戦。

サテライト作業エリア。

メンテナンスワークショップ。

または固定酸素パイプラインが実用的でないその他の場所。

したがって、移動式シリンダー供給が必要な場合、コンテナ化システムは PSA 生成とブースターおよび充填装置を組み合わせることができます。

応用 1: 採掘冶金プロセス用の酸素

技術的に最も重要な産業用途は、多くの場合、キャンプ宿泊施設ではなく鉱物加工です。

酸素は、鉱物処理回路で使用される酸化反応に関与する可能性があります。たとえば、金の処理では、CIL/CIP 関連の処理やその他の浸出用途で酸素を使用できます。

これらのシステムでは、酸素は単に周囲の大気に放出されるのではなく、プロセスタンクまたは溶液の流れに導入されます。

簡略化されたプロセスの配置は次のようになります。

PSA 酸素プラント → 酸素パイプライン → 流量制御 → 注入システム → 浸出/反応タンク

必要な酸素容量は、次のような変数によって異なります。

鉱石の処理量。

鉱物学。

プロセスの酸素要求量。

スラリーの特性。

反応器の容積。

作動圧力;

必要な溶存酸素濃度。

歴史的な鉱山文献には、特に遠隔地の鉱山では継続的な酸素供給の維持が困難になる可能性があるため、現場での PSA 酸素生産の使用が記録されています。

一時的なプロジェクトの場合、コンテナ化により別の利点が追加されます。恒久的な酸素製造建物を建設する必要がなく、酸素プラントを加工エリアの近くに設置できるということです。

応用例2: 僻地の医療施設向け酸素

最寄りの病院が遠くにある場合があるため、一時的な鉱山キャンプには診療所や応急処置施設が併設されていることがよくあります。

この場合の酸素要件はプロセス酸素とは根本的に異なります。

医療用酸素は次の場合に必要となる場合があります。

緊急呼吸補助。

患者の安定化。

トラウマ反応。

患者移送の準備。

およびその他の臨床応用。

したがって、システムは、適用される医療用酸素規制と、供給される医療機器の要件に基づいて設計する必要があります。

プラントが医療用酸素の製造を目的としている場合は、PSA 発生器、酸素分析装置、保管、分配、バックアップ源、および品質管理手順を、通常の産業用酸素として扱うのではなく、統合された医療用酸素システムとして設計する必要があります。

酸素発生装置の設置に関する WHO のガイダンスでは、計画上の考慮事項として、住宅、HVAC、安全対策、品質監視、バックアップ酸素供給、信頼性の高い電力が具体的に特定されています。

マイニングキャンプの場合、これはコンテナ自体がソリューションの一部にすぎないことを意味します。酸素が重要な医療サービスをサポートする場合、バックアップ酸素とバックアップ電源は同様に重要です。

応用例 3: 廃水処理用酸素

一時的な採掘キャンプでは、次のような生活排水が発生します。

宿泊施設。

キッチン。

シャワー。

ランドリー;

トイレ。

医療施設。

およびその他のキャンプサービス。

廃水は通常、排出または再利用する前に処理されます。

好気性の生物学的処理が使用される場合、微生物は生分解性有機物を分解するために酸素を必要とします。

コンテナ化された PSA システムは、酸素富化が必要な場合に生物学的処理段階に酸素を供給できます。

構成は次のようになります。

PSA 酸素 → バッファタンク → 流量制御 → ディフューザー/インジェクター → 生物反応器

これは次のような場合に役立ちます。

処理システムの設置面積はコンパクトです。

生物学的負荷は比較的高い。

廃水処理ユニットはモジュール式です。

敷地内の曝気インフラが限られている。

または、酸素要求量をより正確に制御する必要があります。

酸素発生器は、外部から供給される酸素ボンベに完全に依存するのではなく、実際の治療負荷に応じて動作できます。

アプリケーション 4: 緊急および安全システム用の酸素

緊急時の酸素必要量は、日常的な産業用酸素消費量とは区別される必要があります。

鉱山では、特に外部の医療サービスや救急サービスから遠く離れた場所で作業を行っている場合、緊急対応のために予備の酸素供給が必要になる場合があります。

アーキテクチャには次のものを含めることができます。

PSA発生器 → 酸素貯蔵 → バックアップ分配

または：

PSA ジェネレーター + バックアップ シリンダー → 自動/手動切り替え → 重要なユーザー

このアプローチにより、PSA 発生器の一時的な故障が直ちに酸素利用可能量の喪失につながるのを防ぎます。

したがって、重要な設置では、単に可能な限り最大の PSA ジェネレーターを選択するよりも冗長性の方が重要です。

実際の設計では、次のものを使用できます。

複数の PSA モジュール。

酸素緩衝液の貯蔵。

スタンバイシリンダー。

冗長コンプレッサー。

バックアップ電源。

そして自動アラーム。

正確な冗長レベルは、サイトのリスク評価とプロセスの重要度によって決定する必要があります。

一時的なプロジェクトにとってコンテナ化が重要な理由

コンテナ化の主な利点は、単に天候から保護されることだけではありません。

それは酸素システムの展開方法を変えます。

従来の常設酸素プラントには次のものが必要となる場合があります。

専用の建物。

機器の基礎。

独立した電気室。

配管の設置。

ローカル計測器。

換気システム。

そしてサイト構築。

コンテナ化されたシステムにより、この機器の多くを出荷前に統合できます。

コンテナは、現場へのアクセスのしやすさに応じて、トラック、鉄道、海上で輸送し、適切に準備された基礎の上に配置します。

これは、採掘キャンプの建設スケジュールが短い場合に特に便利です。

恒久的な建物が完成するのを待つ代わりに、酸素プラントを施設として扱うことができます。モジュラーユーティリティパッケージ.

コンテナ化された PSA 酸素と過酷な採掘環境

採掘現場では、機器が従来の工業用建物よりもはるかに厳しい条件にさらされる可能性があります。

潜在的な環境要因には次のようなものがあります。

浮遊粉塵。

周囲温度が高い。

周囲温度が低い。

湿度が高い。

降雨;

日射;

振動;

腐食性雰囲気;

そして標高が高い。

したがって、コンテナは実際のサイト環境に合わせて設計する必要があります。

たとえば、粉塵の負荷はエア フィルターやコンプレッサーの性能に影響を与える可能性があります。

周囲温度が高いと、コンプレッサーの吐出温度と冷却要件に影響を与える可能性があります。

高地では空気密度が減少します。これはコンプレッサーの性能と PSA 酸素生成に影響を与えるため、容量の計算に含める必要があります。技術参考文献には、高地の採掘現場では高度補正を行ってコンプレッサーと PSA の容量を再計算する必要があると特に記載されています。

これが、標準コンテナをそのまますべての鉱山に出荷できない理由の 1 つです。

高地採掘には特別な注意が必要

山岳採掘プロジェクトでは標高が特に重要です。

標高が高くなると、大気圧が低下します。

これにより、特定の体積流量に対してコンプレッサーに入る空気の質量が変化します。その結果、コンプレッサーと PSA システムは、海面での場合と同じ酸素生成能力を発揮できない可能性があります。

したがって、適切な設計には次のようなサイト固有の情報が必要です。

海抜高度。

最低および最高周囲温度。

大気圧;

湿度。

粉塵の状態。

利用可能な電力。

必要な酸素出力。

PSA ジェネレーターは、高度補正されたパフォーマンス データを使用して選択する必要があります。

高度を無視すると、紙の上では適切なサイズに見える酸素プラントであっても、実際の採掘現場では必要な生産量を実現できない可能性があります。

電源は重要な設計パラメータです

PSA 酸素プラントは、採掘キャンプの電力インフラから独立して稼働するわけではありません。

コンプレッサーは一般に主要な電気負荷の 1 つです。

他の電気消費者には以下が含まれる場合があります。

乾燥機。

制御システム。

冷却装置。

酸素ブースター;

換気扇。

ヒーター;

そして補助装備品。

一時的なキャンプの場合、電力システムは以下に依存する可能性があります。

ディーゼル発電機;

ハイブリッド電源システム。

グリッド電力。

太陽光発電と蓄電システム。

またはこれらの組み合わせ。

したがって、酸素システムは、最初に酸素容量を選択し、その後出力を確認するのではなく、利用可能な電源を中心に設計する必要があります。

酸素が重要な操作をサポートする場合は、バックアップ電源も考慮する必要があります。

酸素発生装置プラントに関する WHO の技術ガイダンスでは、信頼性の高い運転のための重要な計画上の考慮事項として、継続的品質の電力とバックアップ電源が特定されています。

空気前処理により PSA モレキュラーシーブを保護

PSA モレキュラー シーブは、酸素発生装置内の最も重要なコンポーネントの 1 つです。

その性能は圧縮供給空気の品質に大きく依存します。

圧縮空気には次のものが含まれる可能性があります。

水蒸気;

石油エアロゾル。

液体の水。

ほこり。

およびその他の汚染物質。

これらの汚染物質が吸着床に入ると、吸着剤の性能が低下し、メンテナンスの必要性が増加する可能性があります。

したがって、一般的なコンテナ化システムでは、次のようないくつかの段階の空気処理が使用されます。

コンプレッサー → アフタクーラー → 水分離器 → フィルター → ドライヤー → PSA

正確な構成は、コンプレッサーのテクノロジーと環境条件によって異なります。

鉱山環境では、浮遊粉塵濃度が高いとフィルターの負荷が増加する可能性があるため、濾過には特に注意が必要です。

以下の定期検査:

コンプレッサーフィルター。

空気処理フィルター。

乾燥機の性能。

圧力差。

および凝縮水の排水

したがって、メンテナンス プログラムの一部を構成する必要があります。

酸素バッファーストレージによるシステムの安定化

PSA 発生器は酸素を周期的に生成しますが、下流のプロセスは酸素を継続的に消費する可能性があります。

酸素バッファー タンクは、この違いを埋めるのに役立ちます。

その機能には次のものが含まれます。

圧力変動を軽減する。

酸素の流れを安定させる。

短期的な需要の変化を吸収する。

下流制御のサポート。

そして、PSA サイクル遷移中に限定されたバッファーを提供します。

例えば：

PSAの生産 → 酸素バッファー → プロセス消費

需要が一時的に増加すると、バッファーは追加の酸素の一部を供給できます。

需要が減少すると、過剰生産によってバッファが補充される可能性があります。

バッファ サイズは、PSA サイクル、酸素流量、圧力範囲、下流の需要プロファイル、および必要な動作安定性に基づいて決定する必要があります。

一時的なキャンプは変化する酸素需要にどのように対処できるか

マイニング プロジェクトが毎日まったく同じ生産率で稼働することはほとんどありません。

酸素要求量は次の場合に変化する可能性があります。

鉱石の処理量の変化。

処理回路が開始または停止します。

メンテナンスが行われます。

キャンプの人口が変化する。

新しい処理装置が試運転されます。

または、探査プロジェクトが別の運用フェーズに移行する場合。

モジュール式 PSA 構成は、単一の特大ユニットよりも効果的にこの変動に対応できます。

例えば：

モジュール 1 → 基本負荷

モジュール 2 → 追加のプロセス負荷

モジュール 3 → ピーク/スタンバイ容量

制御システムは、酸素要求量に応じて必要な数のモジュールを動作させることができます。

このアプローチにより、メンテナンスの柔軟性も得られます。

プラントの冗長設計に応じて、残りのモジュールが必要な酸素の一部を供給し続けている間、1 つのモジュールをメンテナンスのために分離できる可能性があります。

コンテナ化されたシステムは再配置可能

再配置は、一時的なマイニング プロジェクトにコンテナ化された構成を選択する最も強力な理由の 1 つです。

プロジェクトが探査から生産に移行するとき、または処理エリアが変更されるとき、酸素システムが切断され、別の場所に輸送される可能性があります。

コンテナ形式では、主要な機器が 1 つの標準化された筐体内に収まるため、このプロセスが簡素化されます。

ただし、移転は単にコンテナを移動するだけではありません。

エンジニアは移転前に以下を評価する必要があります。

電気的切断。

酸素パイプラインの切断。

圧縮空気接続。

排気と換気。

リフティングポイント。

輸送規制。

新しいサイトの基礎要件。

そして再稼働の手順。

利点は、コア酸素生成パッケージは引き続き再利用可能廃止された施設の恒久的な一部となるのではなく。

遠隔地マイニングキャンプにおける制御と監視

遠隔地では多くの場合、技術担当者が限られています。

したがって、PSA システムは明確な監視と自動保護を提供する必要があります。

重要なパラメータには次のものが含まれる場合があります。

酸素濃度;

酸素出口圧力;

酸素の流れ。

PSA 作動圧力;

コンプレッサー圧力;

圧縮空気の露点。

フィルター差圧;

コンプレッサーの温度。

設備の稼働状況。

およびアラーム条件。

PLC および HMI システムは、これらのパラメータを収集し、自動制御を提供できます。

大規模な採掘作業の場合、酸素プラントをサイト全体の SCADA システムに接続することもできます。

これにより、オペレータは、動作サイクルごとにコンテナを物理的にチェックするのではなく、中央制御室から酸素生成を監視できるようになります。

仮設採掘場の維持管理計画

リモートサイトのメンテナンスは、酸素プラントの出荷前に設計する必要があります。

通常、重要なメンテナンス項目には次のものが含まれます。

エアフィルター

鉱山環境では、大量の粉塵が発生する可能性があります。したがって、フィルターの検査と交換の間隔は、一般的なカレンダー間隔ではなく、実際の現場の状況に基づく必要があります。

ドライヤー

乾燥機は、PSA システムに必要な圧縮空気の品質を維持する必要があります。

コンプレッサー

潤滑、オイルの状態、温度、振動、フィルターの状態を監視する必要があります。

モレキュラーシーブ

吸着材の耐用年数には限りがあるため、汚染や過度の湿気から保護する必要があります。

バルブ

PSA システムには、吸着と再生サイクル中に繰り返し動作する切り替えバルブが含まれています。バルブの性能はサイクルの安定性に直接影響します。

酸素濃度計

分析装置は、システムの品質管理要件に従って保守および校正する必要があります。

遠隔鉱山の場合、スペアパーツと消耗品は、試運転後ではなく、機器と一緒に計画する必要があります。

コンテナ酸素プラントの安全性に関する考慮事項

酸素自体は可燃性ではありませんが、酸素濃度が上昇すると、周囲の物質の燃焼可能性が大幅に増加する可能性があります。

したがって、酸素装置は、混触しない発火源や汚染源から隔離する必要があります。

コンテナの設計では、次のことに対処する必要があります。

換気;

電気的保護。

必要に応じて酸素漏れの検出。

防火;

圧力解放;

機器の接地。

アクセス制御。

酸素適合性材料。

燃料や炭化水素の保管場所から安全に分離できます。

同じ採掘キャンプにディーゼル貯蔵所、燃料作業場、溶接作業、またはその他の発火源がある場合、酸素発生コンテナは現場の安全要件に従って配置および構成する必要があります。

したがって、コンテナ化された酸素プラントは、産業用ガスの設置単にパッケージ化された機械装置としてではありません。

コンテナ入りの PSA 酸素と配送された酸素の比較

一時的な採掘作業の場合、通常、比較は単に酸素純度に関するものではありません。

実際の比較にはサプライチェーン全体が関係します。

納品されたシリンダー

サイトは以下に依存します。

ガス供給業者 → 輸送 → 保管 → ボンベの配送 → 使用場所

これは、酸素需要が少なく、輸送が信頼できる場合にうまく機能します。

バルク液体酸素

サプライチェーンは次のようになります。

生産工場 → 極低温輸送 → 貯蔵タンク → 気化器 → 流通

これは、より多くの酸素消費者に適している可能性がありますが、適切なインフラストラクチャと信頼性の高い物流が必要です。

容器入りPSA

モデルは次のとおりです。

周囲空気 → PSA プラント → バッファ/保管庫 → 使用場所

したがって、外部のサプライチェーンはオンサイトの酸素生産に置き換えられます。

遠隔地での一時的なプロジェクトの場合、酸素の名目価格よりも道路へのアクセスと配送の信頼性の方が重要な場合があるため、この違いは重大になる可能性があります。

コンテナ化された PSA 酸素プラントを注文する前にエンジニアが指定すべきこと

鉱山会社は、機器のサプライヤーに実際の現場およびプロセスのデータを提供する必要があります。

設計パッケージでは少なくとも以下を識別する必要があります。

この情報は、単に特定の酸素容量の見積もりをリクエストするよりもはるかに役立ちます。

コンテナ化された PSA 酸素が一時的な採掘プロジェクトに適している理由

コンテナ化された PSA 酸素システムの基本的な利点は次のとおりです。モビリティとオンサイト生産の組み合わせ.

一時的な採掘プロジェクトでは、従来の酸素製造施設を建設することなくこのシステムを使用できます。

コンテナーには完全なプロセス チェーンを収容できます。

空気圧縮

↓

空気浄化

↓

PSAの分離

↓

酸素緩衝剤

↓

圧力調整/増圧

↓

プロセスまたはシリンダーの分布

これにより、この機器はインフラストラクチャを迅速に導入し、後で再配置する必要があるプロジェクトに適しています。

また、1 つの大きな常設プラントを必要とするのではなく、モジュラー装置を介して酸素生産をスケールすることもできます。

結論

一時的な鉱山ワークキャンプは、恒久的な産業施設とは非常に異なる条件で運営されます。プロジェクトは遠隔地にあり、インフラは一時的なもので、電力は限られており、採掘作業の進行に応じて酸素需要が変化する可能性があります。

容器入り PSA 酸素は、これらの条件を組み合わせることでこれらの条件に対処します。可搬型機器パッケージを使用したオンサイト酸素生成.

このシステムは、プラント構成に応じて、冶金処理、廃水処理、医療施設、緊急対応、その他の用途に酸素を供給できます。 PSA テクノロジーは、圧縮大気から酸素を分離し、コンテナ化された設計により、コンプレッサー、空気処理、吸着システム、制御、保管、およびオプションのブースティングまたはシリンダー充填装置を単一の展開可能なパッケージに統合します。

しかし、鉱山技術者にとって、正しい選択基準は酸素容量を超えています。高度、温度、塵埃、電力品質、酸素要求プロファイル、プロセス圧力、冗長性、メンテナンスアクセス、および再配置要件システム設計時にすべてを考慮する必要があります。

したがって、最も効果的なコンテナ化された PSA 酸素プラントは、単に輸送コンテナ内に設置された発電機ではありません。それは鉱山キャンプのプロセス、環境、電力システム、プロジェクトのライフサイクルに基づいて設計された、現場設計の酸素ユーティリティ パッケージ.