Technisches Problem durch Container-Sauerstoffanlagen gelöst
Viele Bergbauprojekte liegen Hunderte Kilometer von Industriegasproduktionsanlagen entfernt. Für den Transport von flüssigem Sauerstoff zu diesen Standorten sind Kryotanker, Lagerbehälter, Verdampfer, Entladestationen und eine Straßenanbindung erforderlich, die regelmäßige Lieferungen ermöglichen kann.
Ein Container-Sauerstoffgenerator macht die Abhängigkeit von externen Sauerstoffversorgungsketten überflüssig, indem er Sauerstoff direkt aus der atmosphärischen Luft am Bergbaustandort erzeugt.
Bei Projekten in Bergregionen, Wüstengebieten oder abgelegenen Explorationsgebieten kann die Sauerstoffproduktion fortgesetzt werden, solange Strom und Umgebungsluft verfügbar sind.
Das System wandelt atmosphärische Luft in Sauerstoff um, ohne dass kryogene Lagertanks oder routinemäßige Sauerstofflieferungen erforderlich sind.
Containerstruktur und mechanisches Layout
Die Sauerstoffanlage ist in einem Standard-ISO-Container untergebracht.
Zu den typischen Konfigurationen gehören:
Containerrahmen werden aus Baustahl hergestellt und gemäß ISO-Versandnormen geschweißt. Das Gehäuse schützt die Prozessausrüstung vor Staub, Niederschlag, direkter Sonneneinstrahlung und Salznebelerosion.
Interne Gerätelayouts unterteilen den Container in spezielle Betriebszonen.
Eine typische Vereinbarung umfasst:
Die Geräteabstände sollen den Zugang für Wartungspersonal und den Austausch von Komponenten ermöglichen.
Interne Gerätekonfiguration
Luftkompressionsmodul
Das Kompressionsmodul erhöht den atmosphärischen Luftdruck vor der Sauerstoffabtrennung.
Das Modul enthält im Allgemeinen:
Druckluft wird typischerweise mit 8–11 bar(g) zugeführt.
Der Kompressor saugt Umgebungsluft durch ein Filtersystem, das darauf ausgelegt ist, luftgetragene Partikel zu entfernen, die häufig in Bergbauumgebungen vorkommen, darunter Quarzstaub, Feinerz und Sprengrückstände.
Bei Bergbaubetrieben in der Wüste können mehrstufige Einlassfiltersysteme installiert werden, um die Staubbelastung der nachgeschalteten Ausrüstung zu reduzieren.
Luftaufbereitungsmodul
Druckluft enthält Feuchtigkeit, Ölaerosole und schwebende Verunreinigungen, die Adsorptionsmaterialien beschädigen können. Das Behandlungsmodul entfernt diese Verunreinigungen in mehreren Schritten.
Typische Komponenten sind:
Das Behandlungssystem reduziert die Feuchtigkeitskonzentration, bevor Luft in die PSA-Gefäße gelangt.
Abhängig von der Konfiguration können die Drucktaupunkte -40 bis -70 Grad erreichen.
Trockene Luft verhindert die Ansammlung von Wasser in den Adsorptionsbetten und verringert den Abbau von Molekularsieben.
PSA-Sauerstofferzeugungsmodul
Das Sauerstofferzeugungsmodul führt die Gastrennung durch.
Das Modul besteht aus:
Die Behälter bestehen aus druckfesten Zylindern aus Kohlenstoffstahl und enthalten Zeolith-Molekularsiebmaterial.
Wenn Druckluft in den Behälter gelangt, heften sich Stickstoffmoleküle an das Adsorptionsmedium, während Sauerstoffmoleküle durch das Bett strömen.
Das Steuersystem wechselt den Behälterbetrieb zwischen Adsorptions- und Regenerationsmodus und sorgt so für eine kontinuierliche Sauerstoffproduktion.
Abhängig von der Systemkapazität kann das Modul zwei, vier oder mehrere parallel arbeitende Adsorptionsbehälter enthalten.
Abschnitt zur Sauerstoffspeicherung
Der erzeugte Sauerstoff gelangt in einen Speicherbehälter, der sich innerhalb oder neben dem Behälter befindet.
Der Speicherbereich erfüllt drei Funktionen:
Lagerbehälter sind im Allgemeinen für Drücke von 8 bar(g) bis 16 bar(g) ausgelegt.
Bei großen Bergbauprojekten können externe Sauerstoffspeichertanks angeschlossen werden, um die verfügbare Reservekapazität zu erhöhen.
Elektrisches Verteilungssystem
Der Container verfügt über ein spezielles Elektrofach, in dem Folgendes untergebracht ist:
Schalttafeln sind von der Prozessausrüstung isoliert, um die Belastung durch Hitze, Vibration und Feuchtigkeit zu verringern.
Kabelrinnen führen Strom- und Signalkabel durch den gesamten Container und trennen gleichzeitig Hochspannungs- und Instrumentierungskreise.
Umweltkontrollsysteme
Bergbaubetriebe setzen die Ausrüstung oft extremen Umweltbedingungen aus. Daher sind in Container-Sauerstoffgeneratoren Umweltmanagementsysteme integriert.
Belüftungssystem
Lüftungsventilatoren übertragen die von Kompressoren und elektrischen Geräten erzeugte Wärme an die Außenumgebung. Die Luftstromraten werden entsprechend der Wärmebelastung der Ausrüstung und den Umgebungstemperaturbedingungen ausgewählt.
Isoliersystem
Installationen für kaltes Klima-können isolierte Wandpaneele umfassen, die die Wärmeübertragung durch Containeroberflächen reduzieren. Die Dämmstärke liegt üblicherweise zwischen 50 mm und 100 mm, abhängig von den Temperaturen vor Ort.
HVAC-Ausrüstung
An Standorten mit Temperaturen über 45 Grad oder unter -20 Grad können spezielle Heiz- und Kühlsysteme die internen Betriebstemperaturen regulieren. Die Aufrechterhaltung stabiler Gehäusetemperaturen trägt zum Schutz elektronischer Steuerungen und Instrumente bei.
Bergbauanwendungen
Goldverarbeitungsbetriebe
Goldgewinnungsanlagen benötigen häufig Sauerstoff für Zyanidlaugungskreisläufe. Containerisierte Sauerstoffgeneratoren können Sauerstoff liefern an:
Der Sauerstoff wird durch feste Prozessleitungen transportiert und in Lösungsströme injiziert, bevor er mit dem Erz in Kontakt kommt.
Kupferlaugungsbetriebe
Kupferextraktionskreisläufe können Sauerstoff nutzen, um Oxidationsreaktionen zu unterstützen und die Prozesschemie zu verbessern. Der Sauerstoffgenerator versorgt Reaktionstanks, Lösungsübertragungsleitungen oder Belüftungssysteme direkt mit Gas. Die erforderliche Durchflussrate hängt vom Erzdurchsatz und der Prozessgestaltung ab.
Untertägige Bergbaustandorte
Untertagebetriebe sind häufig mit Einschränkungen bei der Belüftung konfrontiert. Containerisierte Sauerstoffanlagen können Folgendes unterstützen:
Der modulare Aufbau ermöglicht die Installation in der Nähe der Schachtinfrastruktur, ohne dass dauerhafte Sauerstoffproduktionsgebäude errichtet werden müssen.
Transport und Einsatz
Ein Vorteil einer Containerkonfiguration ist die Transporteffizienz. Während des Transports bleibt die gesamte Sauerstoffanlage auf ihrem strukturellen Grundrahmen montiert.
Der Container kann bewegt werden mit:
Während des Transports ist keine Demontage wichtiger Prozessgeräte erforderlich. Bei der Ankunft positionieren Kräne den Container auf vorbereiteten Fundamenten oder Stahltragkonstruktionen. Dieser Ansatz reduziert den Montageaufwand vor Ort im Vergleich zum konventionellen Anlagenbau.
Installationsverfahren vor Ort
Vorbereitung der Stiftung
Der Installationsort umfasst normalerweise:
• Stahlbetonfundament • Plattform aus Baustahl • ErdungsnetzwerkDie Fundamentabmessungen hängen von der Behältergröße und dem Betriebsgewicht ab.
Versorgungsanschlüsse
Installationspersonal verbindet:
• Elektrische Stromversorgung • Sauerstoffauslassleitung • Kondensatablaufsystem • KommunikationskabelDie meisten Prozessleitungen bleiben vor dem Versand im Container installiert.
Inbetriebnahme
Zu den Inbetriebnahmeaktivitäten gehören:
• Druckprüfung • Dichtheitsprüfung • Überprüfung der Ventilsequenzierung • Überprüfung der Sauerstoffreinheit • Validierung des SteuerungssystemsSobald die Betriebsparameter die Auslegungsbedingungen erreichen, beginnt die Sauerstoffproduktion.
Überwachung und Kontrolle
Der Sauerstoffgenerator verwendet eine SPS-basierte Steuerungsarchitektur.
Das System überwacht:
Sensoren übertragen Betriebsdaten an die SPS, die die Ventilsequenz und den Gerätebetrieb anpasst.
Zu den Fernkommunikationsoptionen können gehören:
Bergbaubetreiber können die Leistung von zentralen Kontrollräumen aus überwachen, ohne den Container zu betreten.
Wartungszugangsdesign
Containersysteme sind so konzipiert, dass sie eine Wartung ermöglichen, ohne dass größere Geräte entfernt werden müssen. Große Zugangstüren und abnehmbare Wandpaneele ermöglichen den Zugang für Techniker.
Zu den routinemäßigen Wartungsaktivitäten gehören:
Gerätelayouts reservieren Zugangsraum um kritische Komponenten herum, um diese Aufgaben zu unterstützen.
Häufige Fehlermodi
Das Verständnis der Fehlermechanismen hilft Wartungsteams bei der Planung vorbeugender Inspektionen.
Reduzierte Sauerstoffreinheit
Mögliche Ursachen sind:Verunreinigung des Adsorptionsmittels, Ventilleckage, Fehlfunktion des Analysators
Hohe Kompressortemperatur
Mögliche Ursachen sind:Verschmutzte Ansaugfilter, Belüftungsfehler, erhöhte Umgebungstemperatur
Feuchtigkeitsübertragung
Mögliche Ursachen sind:Fehlfunktion des Trockners, gesättigtes Trockenmittel, Ausfall des Ablassventils
Sauerstoffdruckinstabilität
Mögliche Ursachen sind:Unterdimensionierung des Puffertanks, Fehlfunktion des Reglers, Undichtigkeit der Rohrleitung
Diese Bedingungen können im Allgemeinen anhand der vom Steuersystem aufgezeichneten Druck-, Temperatur- und Sauerstoffreinheitstrends identifiziert werden.
Vergleich mit konventionellem Sauerstoffanlagenbau
Eine herkömmliche Sauerstoffanlage erfordert typischerweise:
Ein Container-Sauerstoffgenerator integriert diese Systeme vor dem Versand in ein transportables Gehäuse. Daher beschränken sich die Installationsaktivitäten vor Ort in der Regel auf Versorgungsanschlüsse, Inbetriebnahmeverfahren und abschließende Betriebstests.
Diese Konfiguration wird häufig für Bergbauprojekte mit komprimierten Bauzeitplänen, vorübergehenden Betriebszeiten oder abgelegenen Standorten gewählt, an denen die Bauressourcen begrenzt sind.
Technische Spezifikationen
| Parameter | Typischer Bereich |
|---|---|
| Sauerstoffreinheit | 90–95% |
| Sauerstoffkapazität | 10–5.000 Nm³/h |
| Sauerstoffdruck | 4–10 bar(g) |
| Luftdruck | 7–10 bar(g) |
| Taupunkt | -40 Grad bis -70 Grad |
| Containertyp | 20 Fuß / 40 Fuß ISO-Container |
| Umgebungstemperatur | -30 Grad bis +50 Grad |
| Kontrollsystem | SPS + HMI |
| Stromversorgung | 380V–690V |
| Installationstyp | Containerisiertes modulares System |
Hauptmerkmale
Ausrüstung zur Sauerstoffproduktion, integriert in einen Standard-ISO-Container
Vor-installierte Rohrleitungen, Verkabelungen und Instrumente vor dem Versand
Geeignet für abgelegene Bergbaustandorte mit begrenzter Infrastruktur
Unterstützt Gold-, Kupfer-, Silber- und Untertagebergbauanwendungen
Erhältlich in Skid--montierten und Container-Konfigurationen
Konzipiert für den Transport per LKW, Bahn oder Seefracht
Kompatibel mit SCADA- und Anlagensteuerungssystemen
Erweiterbare Kapazität durch zusätzliche Containermodule
Der Containerized Mining Oxygen Generator bietet eine transportable Sauerstoffproduktionsplattform, die Luftkomprimierungs-, Reinigungs-, Sauerstofftrennungs-, Speicher- und Kontrollsysteme in einem einzigen Gehäuse vereint und es Bergbaubetrieben ermöglicht, Sauerstoff direkt am Einsatzort zu erzeugen.
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