矿业

压缩空气在采矿业中的应用

在地下深处开采地球上宝贵的自然资源对工人来说是一个严峻的挑战,即使现代技术日新月异。随着19世纪初第一台机动空气压缩机的出现,采矿业大大受益于压缩空气系统的改进,这为工人提供了价值,并发展了更有效的资源提取方法。由于在地下或水可能构成威胁的地区工作的需求和危险,压缩空气一直是能源和安全设备的宝贵来源,因为难以到达的地方,矿物和化石燃料所在的地方。

英国发明家乔治·梅德赫斯特首创电动空气压缩机系统1799年对采矿业有用。到了1852年,Isambard K. Brunel在这种压缩空气的使用基础上,增加了水下建筑中使用的加压箱或水密箱。这有助于防止水和泥浆进入工作空间时,在潮湿的工地建设桥梁。在这些早期进步的基础上,另一位英国工程师托马斯·科克伦在1857年发明了一种更好的压缩空气凿岩机,使工人们可以钻洞。

虽然科克伦的发明很成功,这种钻井方式最早是在1844年提出的另一位英国工程师发现传统的蒸汽钻机不太可靠,就给它起了个绰号叫“风锤”。这些在压缩空气驱动机械方面的成功促进了多年来为改进采矿技术而进行的研究和发展。压缩空气还有助于矿井早期的通风,因为它提供了可呼吸的空气,压缩空气钻头排出的废气也有助于冷却大气。

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压缩空气在矿业中的持续增长

随着采矿业的发展和对更多可消耗自然资源的持续需求,改善向地下扩展的采矿隧道的通风变得越来越普遍。在地表以下数英里的空间里工作需要大量的空气。此外,空气压缩机也成为地下传输能量的重要方式。

压缩空气在采矿过程中最著名的应用之一来自于塞尼山隧道的创建,它在19世纪末的报纸和科学期刊上引起了轰动。随着人们越来越关注如何更好地利用它,奥地利工程师Viktor Popp帮助开发了一种压缩空气网络,可以为各种行业提供能源。他的1,500千瓦压缩机工厂很快扩大到1891年超过18,000千瓦。

从那时起,压缩空气系统的普及程度呈指数级增长,许多工程师匆忙进行改进,并为新机器和工具申请专利。在20世纪的剩余时间里,压缩空气系统中的电力和气动能源的发展继续蓬勃发展,使其成为我们今天看到的宝贵工业资源。

在现代,一系列不同的、复杂的压缩机系统现在可用,专门为任务大小。设计也各不相同,包括便携式、车载和大型工业压缩机类型。采矿业中使用的空气压缩机根据其用途和任务所需的需求要求而有所不同。

在这个简短的指南中,我们将看一看一些常见的用途和考虑因素,选择压缩机系统,将最有利于您的采矿作业。根据您的需求选择合适的压缩机可以提高生产效率,降低能源成本。

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压缩空气在采矿中的使用-基础知识

采矿业是一个扩张的行业,遍布世界各地,专注于大量不同的自然资源。从美国阿巴拉契亚山脉(appalachian)的煤矿开采作业到南非盛产钻石的矿山,开采地球上最有价值、最有用、最美丽的自然资源伴随着一定程度的内在风险,包括经济风险和工人安全风险。

地下矿井可以延伸至地表以下数英里,这给高效开采资源和保护工作人员的安全带来了独特的挑战。现代采矿过程依赖于安全设备的改进,以及对减少对环境的负面影响的考虑。

矿业公司依靠高质量的设备来提供性能和可靠性的寿命。通过使用工业空压机系统,电动和气动工具被用于钻井、物料搬运、运输、矿物提取和复杂的通风系统。选择一种压缩机,是建立在承受磨损和采矿,以及经得起长期持续使用的要求是重要的,为您的底线。根据所需资源的不同,在采矿作业中对压缩空气的需求可能有所不同。

虽然一些采矿过程可能需要地下压缩机,这可以减少对复杂管道系统的需求,降低泄漏量,但更常见的是在地表找到压缩机,通过使用钢管将压缩空气网状分布。

压缩空气在采矿中经常被用作一种能源,因为它比在地下位置使用柴油和电力更灵活。然而,低容量的应用,如钻短孔,泵和气动工具,如扳手和锯子在现场更常用的压缩空气系统。在某些情况下,压缩空气可用于通风系统。通风在所有情况下都是重要的,特别是在甲烷可能产生的情况下,因为它很容易被静电火花点燃。

在这些情况下使用的所有压缩空气系统或设备必须经过专门设计,以防止静电积聚,并正确接地。这包括软管,可由防火和防静电材料制成。除了在可用性方面受到更多限制外,地下压缩机也可能成为火灾隐患,这就是为什么地面压缩机更经常使用的原因。

压缩空气的常见采矿应用

压缩空气特别有用的采矿应用包括:

  • 气动工具-压缩空气是电力工具的一种极好的能源,如钻头,扳手,锯和其他重要的采矿设备,需要使用在很深的地下延伸的矿井。
  • 爆破,压缩空气系统为爆破作业提供了更安全的介质。高速压缩气流在某些采矿情况下是至关重要的。
  • 材料处理- - - - - -当压缩空气混合,允许流态化时,像煤尘这样的材料可以更好地处理。此外,压缩空气也可用于矿山的物料输送。
  • 清洗- - - - - -压缩空气还可以用于清除过滤器和其他空间中不需要的颗粒,其中的污垢和灰尘的采矿作业。它是一种清洁的空气来源,可以有效地使用,而不需要额外的清洁材料。这可以帮助延长关键采矿设备的寿命,并减少维护所需的停机时间。
  • 通风系统- - - - - -如前所述,压缩空气为越来越深的矿井巷道提供通风已有很长的历史。它是一种安全、可呼吸的空气来源,可用于危险的采矿环境。此外,置换鼓风机还可以利用压缩空气系统进行通风。例如,在煤矿开采中,置换鼓风机被用来为矿区提供所需的空气流通。
  • 甲烷气体提取- - - - - -矿井中积聚的甲烷气体可能是致命的。静电火花点燃甲烷的风险和实际呼吸甲烷对矿工来说都是危险的。在危险环境中适当安装和设计的压缩空气系统可以通过煤矿开采作业中使用鼓风机和真空泵来帮助提取气体。

煤矿用压缩空气系统的能源效率

虽然压缩空气在采矿中确实是一种有价值的资源,但它也可能是昂贵的,特别是如果泄漏没有得到解决,并且没有对系统进行常规维护。高达地下开采总成本的20%可直接来自压缩空气。此外,压缩采矿的所有能源成本中,近20%至40%可以来自压缩空气的使用。

压缩空气的成本可能会很高,如果系统不能有效地运行,因为仅仅产生1马力的压缩空气所需的电力马力的数量。平均来说,介于两者之间7到8马力的电力只能产生1马力压缩空气的动力。此外,只有总用电量的19%在压缩空气系统中被转换成压缩空气流量。剩下的81%以热量的形式散失。

如果再加上采矿作业中的任何泄漏,成本可能会大幅上升,这就是为什么系统效率对于降低总体支出如此重要的原因。研究人员发现压缩空气使用量的70%被浪费在某些地下采矿作业的泄漏中。在某些情况下,一个半英寸直径的泄漏可能导致每年超过12800美元的损失,一个班次的作业。此外,一个三班倒作业的费用可能接近4.8万美元。即使整个系统中只有1/16英寸的微小泄漏,每年也可能造成750美元的损失。

对压缩空气系统的例行维护和适当检查有助于减少这些泄漏。在大多数被研究的典型操作中,每年浪费的能源成本近10万美元归因于压缩空气系统的低效。通过为您的采矿作业创建一个维护和泄漏管理程序,您可以有合格的专业人员检查和进行任何必要的维修,以帮助减少这些类型的长期费用。

此外,一个更高效的系统通过降低压力要求有利于空气压缩机的寿命,因为它对机器的部件施加更小的压力。保持正确的操作压力也会降低您的服务成本,因为它可能需要更少的维护。

压缩空气效率的问题区域

不幸的是,泄漏可能发生在压缩机系统的任何一点,但在采矿作业中有一些特殊的因素可能导致泄漏。暴露在外的空气管道遇到频繁的振动或冲击更容易发生泄漏。

使用沟槽连接的管道,如果没有正确组装,机械配件也可能发生泄漏。另一个因素可能是采矿地点的地理组成。重要的是管道能够适应矿井的不同变化。如果配件组装不正确安装,垫圈可能成为空气泄漏的来源。管道接头是最常见的空气泄漏来源之一,随着时间的推移,它们会导致严重的空气损失。幸运的是,解决这个问题相当容易,而且具有成本效益。常规更换连接件和联轴器有助于减少停机时间和减少能源损失。润滑垫圈也可以防止夹紧和使正确的安装。

另一个涉及垫圈的问题是它们会随着时间的推移而恶化。在某些情况下,垫片中使用的材料不是为采矿作业的要求而制造的。研究最佳使用等级有助于减少重要垫圈的退化,并防止管道系统泄漏造成的长期损失。

虽然考虑到这些问题可能会解决一些简单的问题,但它仍然不能保证管理采矿中使用的压缩空气系统的所有挑战。泄漏可能发生在系统的任何地方,因此必须通过日常泄漏预防管理对所有点进行适当的检查。

除了检查泄漏,简单的步骤也可以帮助每年节省资金。关闭压缩机时,系统不使用是一个简单,但有效的步骤,以减少能源支出。通过实施全面的维护计划和适当使用压缩空气,您可以看到立即节省投资成本。

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