Problème d'ingénierie résolu par les usines d'oxygène conteneurisées
De nombreux projets miniers sont situés à des centaines de kilomètres des installations de production de gaz industriel. Le transport de l'oxygène liquide vers ces sites nécessite des camions-citernes cryogéniques, des navires de stockage, des vaporisateurs, des stations de déchargement et un accès routier capable de prendre en charge les livraisons régulières.
Un générateur d'oxygène conteneurisé supprime la dépendance aux chaînes d'approvisionnement externes en oxygène en produisant de l'oxygène directement à partir de l'air atmosphérique du site minier.
Pour les projets opérant dans des régions montagneuses, des environnements désertiques ou des zones d'exploration isolées, la production d'oxygène peut se poursuivre tant que l'énergie électrique et l'air ambiant sont disponibles.
Le système convertit l’air atmosphérique en oxygène sans nécessiter de réservoirs de stockage cryogéniques ni de livraisons régulières d’oxygène.
Structure du conteneur et disposition mécanique
L’usine d’oxygène est logée dans un conteneur ISO standard.
Les configurations typiques incluent :
Les cadres de conteneurs sont fabriqués en acier de construction et soudés conformément aux normes d'expédition ISO. L'enceinte protège l'équipement de traitement de la poussière, des précipitations, de la lumière directe du soleil et de l'érosion par brouillard salin.
La disposition des équipements internes divise le conteneur en zones de fonctionnement dédiées.
Un arrangement typique comprend :
L'espacement des équipements est conçu pour permettre l'accès au personnel de maintenance et aux activités de remplacement de composants.
Configuration de l'équipement interne
Module de compression d'air
Le module de compression augmente la pression atmosphérique avant la séparation de l'oxygène.
Le module contient généralement :
L'air comprimé est généralement fourni à une pression de 8 à 11 bar(g).
Le compresseur aspire l'air ambiant à travers un système de filtration conçu pour éliminer les particules en suspension dans l'air que l'on trouve couramment dans les environnements miniers, notamment la poussière de silice, les fines de minerai et les résidus de dynamitage.
Dans les opérations minières du désert, des systèmes de filtration d'admission à plusieurs étages peuvent être installés pour réduire la charge de poussière sur les équipements en aval.
Module de traitement de l'air
L'air comprimé contient de l'humidité, des aérosols d'huile et des contaminants en suspension qui peuvent endommager les matériaux d'adsorption. Le module de traitement élimine ces contaminants en plusieurs étapes.
Les composants typiques incluent :
Le système de traitement réduit la concentration d'humidité avant que l'air ne pénètre dans les récipients PSA.
Selon la configuration, les points de rosée sous pression peuvent atteindre -40 degrés à -70 degrés.
L'air sec empêche l'accumulation d'eau à l'intérieur des lits d'adsorption et réduit la dégradation du tamis moléculaire.
Module de génération d'oxygène PSA
Le module de génération d'oxygène effectue la séparation des gaz.
Le module est composé de :
Les récipients sont fabriqués à partir de cylindres sous pression-en acier au carbone et contiennent un matériau de tamis moléculaire zéolitique.
Lorsque l'air comprimé pénètre dans le récipient, les molécules d'azote se fixent au support d'adsorption tandis que les molécules d'oxygène traversent le lit.
Le système de contrôle alterne le fonctionnement de la cuve entre les modes d'adsorption et de régénération, maintenant ainsi une production continue d'oxygène.
En fonction de la capacité du système, le module peut contenir deux, quatre ou plusieurs récipients d'adsorption fonctionnant en parallèle.
Section de stockage d'oxygène
L'oxygène généré pénètre dans un récipient de stockage situé à l'intérieur ou à côté du conteneur.
La section de stockage remplit trois fonctions :
Les réservoirs de stockage sont généralement conçus pour des pressions allant de 8 bar(g) à 16 bar(g).
Pour les grands projets miniers, des réservoirs externes de stockage d’oxygène peuvent être connectés pour augmenter la capacité de réserve disponible.
Système de distribution électrique
Le conteneur comprend un compartiment électrique dédié qui abrite :
Les panneaux électriques sont isolés des équipements de traitement pour réduire l'exposition à la chaleur, aux vibrations et à l'humidité.
Les chemins de câbles acheminent le câblage d'alimentation et de signal dans tout le conteneur tout en séparant les circuits haute tension-et d'instrumentation.
Systèmes de contrôle environnemental
Les opérations minières exposent souvent les équipements à des conditions environnementales extrêmes. Les générateurs d’oxygène conteneurisés intègrent donc des systèmes de gestion environnementale.
Système de ventilation
Les ventilateurs transfèrent la chaleur générée par les compresseurs et les équipements électriques vers l’environnement extérieur. Les débits d'air sont sélectionnés en fonction des charges thermiques de l'équipement et des conditions de température ambiante.
Système d'isolation
Les installations pour climat froid- peuvent inclure des panneaux muraux isolés qui réduisent le transfert de chaleur à travers les surfaces des conteneurs. L'épaisseur de l'isolation varie généralement de 50 mm à 100 mm en fonction des températures du site.
Équipement CVC
Pour les sites connaissant des températures supérieures à 45 degrés ou inférieures à -20 degrés, des systèmes de chauffage et de refroidissement dédiés peuvent réguler les températures de fonctionnement internes. Le maintien de températures stables dans le boîtier contribue à protéger les commandes électroniques et les instruments.
Applications minières
Usines de traitement de l'or
Les installations de récupération de l’or nécessitent fréquemment de l’oxygène pour les circuits de lixiviation du cyanure. Les générateurs d’oxygène conteneurisés peuvent fournir de l’oxygène à :
L'oxygène est transféré via des pipelines de traitement fixes et injecté dans des flux de solution avant d'entrer en contact avec le minerai.
Opérations de lixiviation du cuivre
Les circuits d’extraction du cuivre peuvent utiliser de l’oxygène pour soutenir les réactions d’oxydation et améliorer la chimie des processus. Le générateur d'oxygène fournit du gaz directement aux réservoirs de réaction, aux conduites de transfert de solution ou aux systèmes d'aération. Le débit requis dépend du débit de minerai et de la conception du procédé.
Sites miniers souterrains
Les opérations souterraines sont souvent confrontées à des limitations de ventilation. Les usines d’oxygène conteneurisées peuvent prendre en charge :
La conception modulaire permet une installation à proximité de l’infrastructure du puits sans construire de bâtiments permanents de production d’oxygène.
Transport et déploiement
L’un des avantages d’une configuration conteneurisée est l’efficacité du transport. L'ensemble de l'usine d'oxygène reste monté sur son châssis de base pendant le transport.
Le conteneur peut être déplacé en utilisant :
Aucun démontage des principaux équipements de traitement n’est requis pendant le transport. À l'arrivée, les grues positionnent le conteneur sur des fondations préparées ou des structures de support en acier. Cette approche réduit les activités d'assemblage sur le terrain par rapport à la construction d'usines conventionnelles.
Procédure d'installation sur site
Préparation des fondations
Le site d'installation comprend généralement :
• Fondation en béton armé • Plate-forme de construction en acier • Réseau de mise à la terreLes dimensions des fondations dépendent de la taille du conteneur et du poids opérationnel.
Connexions utilitaires
Le personnel d'installation se connecte :
• Alimentation électrique • Pipeline de sortie d'oxygène • Système d'évacuation des condensats • Câbles de communicationLa plupart des canalisations de procédé restent installées dans le conteneur avant expédition.
Mise en service
Les activités de mise en service comprennent :
• Tests de pression • Test de fuite • Vérification du séquençage des vannes • Vérification de la pureté de l'oxygène • Validation du système de contrôleUne fois que les paramètres de fonctionnement atteignent les conditions de conception, la production d’oxygène commence.
Surveillance et contrôle
Le générateur d'oxygène utilise une architecture de contrôle basée sur un API-.
Le système surveille :
Les capteurs transmettent les données de fonctionnement au PLC, qui ajuste le séquencement des vannes et le fonctionnement de l'équipement.
Les options de communication à distance peuvent inclure :
Les opérateurs miniers peuvent surveiller les performances depuis les salles de contrôle centrales sans entrer dans le conteneur.
Conception de l'accès pour la maintenance
Les systèmes conteneurisés sont conçus pour permettre la maintenance sans retirer les équipements majeurs. De grandes portes d'accès et des panneaux muraux amovibles permettent l'entrée des techniciens.
Les activités de maintenance de routine comprennent :
La disposition des équipements réserve un espace d'accès autour des composants critiques pour prendre en charge ces tâches.
Modes de défaillance courants
Comprendre les mécanismes de défaillance aide les équipes de maintenance à planifier des inspections préventives.
Pureté réduite de l'oxygène
Les causes potentielles comprennent :Contamination par l'adsorbant, fuite de la vanne, dysfonctionnement de l'analyseur
Température élevée du compresseur
Les causes potentielles comprennent :Filtres d'admission encrassés, panne de ventilation, température ambiante élevée
Rémanence d'humidité
Les causes potentielles comprennent :Dysfonctionnement du sèche-linge, déshydratant saturé, panne de la vanne de vidange
Instabilité de la pression d'oxygène
Les causes potentielles comprennent :Sous-dimensionnement du réservoir tampon, dysfonctionnement du régulateur, fuite du pipeline
Ces conditions peuvent généralement être identifiées grâce aux tendances de pression, de température et de pureté de l'oxygène enregistrées par le système de contrôle.
Comparaison avec la construction d'une usine d'oxygène conventionnelle
Une usine d’oxygène conventionnelle nécessite généralement :
Un générateur d'oxygène conteneurisé intègre ces systèmes dans une enceinte transportable avant expédition. En conséquence, les activités d'installation sur site se limitent généralement aux connexions aux services publics, aux procédures de mise en service et aux tests opérationnels finaux.
Cette configuration est fréquemment sélectionnée pour les projets miniers avec des calendriers de construction comprimés, des périodes d'exploitation temporaires ou des sites éloignés où les ressources de construction sont limitées.
Spécifications techniques
| Paramètre | Gamme typique |
|---|---|
| Pureté de l'oxygène | 90–95% |
| Capacité d'oxygène | 10 à 5 000 Nm³/h |
| Pression d'oxygène | 4 à 10 bars(g) |
| Pression atmosphérique | 7 à 10 bars(g) |
| Point de rosée | -40 degrés à -70 degrés |
| Type de conteneur | Conteneur ISO de 20 pieds / 40 pieds |
| Température ambiante | -30 degrés à +50 degrés |
| Système de contrôle | Automate + IHM |
| Alimentation | 380V–690V |
| Type d'installation | Système modulaire conteneurisé |
Principales fonctionnalités
Équipement de production d'oxygène intégré dans un conteneur standard ISO
-tuyauterie, câblage et instruments préinstallés avant expédition
Convient aux sites miniers éloignés avec une infrastructure limitée
Prend en charge les applications minières d'or, de cuivre, d'argent et souterraines
Disponible dans des configurations-montées sur châssis et conteneurisées
Conçu pour le transport par camion, train ou fret maritime
Compatible avec les systèmes SCADA et de contrôle d'usine
Capacité extensible grâce à des modules de conteneurs supplémentaires
Le générateur d'oxygène minier conteneurisé fournit une plate-forme de production d'oxygène transportable qui combine des systèmes de compression d'air, de purification, de séparation de l'oxygène, de stockage et de contrôle dans une seule enceinte, permettant aux opérations minières de générer de l'oxygène directement au point d'utilisation.
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