Il futuro delle attrezzature elettriche per l'estrazione sotterranea

L'industria mineraria è un settore secolare e mondiale che affonda le sue radici nelle fondamenta della civiltà e ha un effetto significativo su molte grandi economie. In termini di reddito e di articoli venduti, l'attività mineraria rappresenta quasi il 12% del PIL mondiale. L'attività mineraria è sempre stata e continuerà ad essere un'esigenza del pianeta.

Tradizionalmente basata sui combustibili fossili per far funzionare le macchine per l'estrazione sotterranea, l'industria mineraria è conosciuta come un'industria ad alta intensità di carbonio. Ora c'è una nuova tendenza e le apparecchiature elettriche per l'estrazione sotterranea sono un'innovazione relativamente nuova.

Sempre più persone chiedono alle società minerarie di prestare maggiore attenzione allo sviluppo sostenibile. Le compagnie minerarie sono anche sotto pressione da parte delle comunità locali, dei consumatori e dei governi. Persone di ogni estrazione chiedono loro di ridurre le emissioni di gas serra, di migliorare la qualità dell'aria e di proteggere la salute e la sicurezza delle persone che vivono nei pressi delle miniere.

In questo contesto, le attrezzature elettriche per l'estrazione sotterranea alimentate a batteria hanno iniziato a sostituire i veicoli con motori diesel e le attrezzature con motori elettrici hanno iniziato a sostituire le attrezzature idrauliche.

L'utilizzo di attrezzature elettriche per l'estrazione sotterranea presenta numerosi vantaggi rispetto alla tecnologia standard alimentata a diesel. Tuttavia, è anche un potenziale risparmio economico.

Batteria contro benzina

I veicoli elettrici per le miniere sotterranee possono superare le loro controparti alimentate a diesel in termini di potenza. D'altra parte, le batterie sono diventate più potenti negli ultimi dieci anni, consentendo ai motori di essere ancora più potenti.

Di conseguenza, le attuali attrezzature elettriche per miniere sotterranee alimentate a batteria sono in grado di produrre circa il doppio della potenza rispetto ai loro predecessori alimentati a diesel. Quando si tratta di trasportare merci ingombranti, le attrezzature elettriche per l'estrazione sotterranea sono in grado di muoversi 10% più velocemente dei camion a diesel. Per quanto riguarda i veicoli elettrici, "la coppia è assolutamente enorme".

Il risultato può essere una maggiore produttività. Si pensi, ad esempio, al caricamento più rapido dei materiali, al trasporto di pesi maggiori e a viaggi più veloci.

Apparecchiature elettriche per l'estrazione sotterranea più efficienti

Ciò significa che le apparecchiature elettriche per l'estrazione sotterranea più piccole possono trasportare carichi più pesanti di quanto sarebbe normalmente possibile con apparecchiature diesel più grandi. Se un autocarro con motore diesel può trasportare 40 tonnellate di materiale, un'apparecchiatura elettrica per l'estrazione sotterranea delle stesse dimensioni può trasportare 50 tonnellate, ad esempio una macchina da miniera LHD.

Grazie alla riduzione delle dimensioni delle attrezzature elettriche per l'estrazione sotterranea, anche le gallerie possono essere più piccole. È quindi meno necessario scavare nuove miniere destinate ai macchinari elettrici rispetto a quelle costruite per i pesanti macchinari diesel. Le gallerie più piccole consentono di trasportare meno roccia di scarto e di risparmiare energia e denaro.

La digitalizzazione nel settore minerario è spesso fraintesa da coloro che sono scettici o addirittura ostili alla sua idea. Essi ritengono che la digitalizzazione sia sinonimo di cambiamento e instabilità.

Quando si parla di vera e propria rivoluzione digitale dell'economia e della società in generale, si tratta di migliorare la qualità del lavoro. Le operazioni minerarie possono diventare "più intelligenti" grazie all'uso di tecnologie e procedure digitali che consentono di essere strumentate, collegate in rete e intelligenti grazie alla digitalizzazione.

Simulazione virtuale

Il monitoraggio continuo e le simulazioni virtuali sono solo due delle numerose funzionalità all'avanguardia che i moderni sistemi digitali di processo e controllo consentono. La correzione dei problemi nella lavorazione dei minerali, ad esempio, è tradizionalmente un processo reattivo piuttosto che proattivo. È possibile modificare rapidamente il percorso se si accede tempestivamente a informazioni dinamiche tramite sistemi digitali e software in rete.

Estrazione automatizzata

Una miniera a ingresso zero, completamente automatizzata e integrata potrebbe essere resa possibile grazie alla trasformazione digitale. Di conseguenza, le miniere saranno pianificate da zero con l'obiettivo dell'automazione, con processi adeguati al corpo minerario e con l'eliminazione delle variazioni nell'esecuzione. Saremo in grado di utilizzare appieno l'attuale flusso di informazioni, il che è un enorme vantaggio.

L'ottimizzazione dei tempi e delle frequenze di carico può contribuire a ridurre il consumo di carburante, la manutenzione dei veicoli e persino le distanze di trasporto utilizzando la tecnologia IIoT e l'analisi dei dati.

Rete cloud per l'estrazione mineraria

Ogni settore primario, compreso quello minerario, è già stato modificato dal passaggio al cloud. Utilizzando una piattaforma informatica integrata e il cloud, le attività di una miniera possono essere viste a livello aziendale in tempo reale. I dispositivi abilitati al cloud consentono ai lavoratori di collaborare in tempo reale, aumentando la sicurezza e l'efficienza in qualsiasi operazione mineraria, come ad esempio i caricatori sotterranei. Inoltre, i servizi di sicurezza e di infrastruttura basati sul cloud possono ridurre i costi e migliorare le capacità.

È importante notare che, sebbene la trasformazione digitale si concentri sul rendere più intelligenti le macchine sotterranee, le nuove tecnologie e gli strumenti per l'hardware, il trasporto e le attrezzature forniscono cervello e muscoli senza pari a tutte le operazioni critiche.

Estrazione mineraria con l'intelligenza artificiale

Inoltre, queste nuove tecnologie possono integrarsi senza problemi con le attività di trasformazione digitale, fondendo l'analisi dei dati, l'IA e l'apprendimento automatico con i sistemi unificati di una miniera intelligente.

La tecnologia dei droni viene già utilizzata nel settore minerario per vari scopi, tra cui l'aumento della sicurezza grazie al sorvolo di aree potenzialmente pericolose per i lavoratori. Freeport McMoRan, ad esempio, sta utilizzando i droni per aiutare a costruire angoli di pendenza più ripidi per ridurre i rapporti di stripping e la roccia di scarto prima di estrarre il minerale.

Drone al posto dell'uomo

L'analisi con i droni può essere utilizzata quando è necessario inviare un geologo o un ingegnere geotecnico in condizioni rischiose. L'uso dei droni per indagare sulle miniere è stato utilizzato anche per bonificare le zone di esplosione, impiegare immagini e scansioni 3D e fornire video in diretta e flussi di dati in tempo reale in regioni non sicure per l'ispezione umana.

Il settore minerario continuerà ad essere influenzato dalle apparecchiature elettriche per l'estrazione sotterranea. Secondo una nuova ricerca, nel 2028 il mercato dell'elettrificazione e dell'automazione avrà un valore di $15 miliardi. Le innovazioni in questo campo sono guidate dal risparmio di carburante, da una maggiore efficienza e da una maggiore produzione.

Miniere più produttive

Le operazioni minerarie possono aspettarsi un aumento della produttività del 30% solo grazie ai sistemi di traino autonomi. L'elettrificazione può ridurre del 20-25% le spese operative per la ventilazione e il raffreddamento dei macchinari.

Aziende come Rio Tinto e BHP Billiton stanno impiegando trasportatori autonomi e macchine perforatrici automatizzate per estrarre metalli con efficienza e produttività comprovate nell'industria mineraria.

L'estrazione mineraria robotizzata e automatizzata è affascinante perché si collega direttamente agli sviluppi della tecnologia AI e dell'apprendimento automatico. Oltre il 77% degli esperti minerari intervistati da MiningIQ ritiene che l'automazione sia il problema più critico. L'automazione sta diventando più critica che mai.

La crescente consapevolezza a livello mondiale del valore delle nostre risorse naturali sta esercitando una pressione sempre maggiore sulle società minerarie affinché migliorino le loro prestazioni ambientali. Fortunatamente, molti dei progressi tecnici che abbiamo descritto finora riducono il consumo di carburante, l'inquinamento, i rifiuti e l'utilizzo di acqua nelle operazioni minerarie, il che è una buona notizia.

Gestione dei rifiuti

Una gestione ecologica dei rifiuti e del drenaggio acido delle miniere, così come la riabilitazione dei siti minerari, possono aiutare gli ecosistemi a riprendersi.

Ma "diventare verdi" non è solo una campagna di marketing alla moda o un tentativo frammentario da parte delle aziende. Di conseguenza, le aziende minerarie dovranno ripensare la propria strategia commerciale e conformarsi al concetto di CSR in futuro (CSR).

Con l'attuale enfasi sulla CSR, idee minerarie come "miniere verdi" e "miniere a zero rifiuti" sono destinate a guadagnare terreno negli anni a venire. L'obiettivo principale del "greening mining" è quello di ridurre l'impatto ambientale dell'estrazione e della lavorazione dei minerali attraverso tecnologie innovative, operazioni minerarie più efficienti e pratiche sostenibili.

Miniere a zero rifiuti

Per le imprese minerarie, la buona notizia è che diventare "verdi" può essere vantaggioso dal punto di vista finanziario. Secondo la Green Mining Initiative, nell'Ontario, in Canada, si è registrata una riduzione del 40% nell'uso di energia e un risparmio annuale di $4 milioni.

La "miniera a rifiuti zero" può sembrare impossibile, visti i miliardi di tonnellate di rifiuti inorganici o sottoprodotti che i minatori producono ogni anno. Tuttavia, man mano che un numero maggiore di minatori esamina attentamente la produzione di rifiuti, adotta nuove tecnologie per contribuire a ridurne il volume.

L'estrazione di minerali preziosi e di ferro dal fango rosso è uno dei processi di estrazione che si stanno studiando.

Alcuni dei settori più promettenti per il futuro stanno emergendo man mano che l'industria guarda al futuro. Sebbene l'estrazione in acque profonde esista da tempo, la tecnologia subacquea sta solo iniziando a esplorare le possibilità di questo settore.

Il futuro dell'estrazione mineraria in acque profonde

Abbiamo esplorato appena il 5% dell'oceano profondo, quindi esistono enormi prospettive di estrazione direttamente sul fondo del mare. Nelle acque profonde ci sono metalli preziosi che possono essere estratti. Metalli come il nichel, il cobalto, il rame e il magnesio possono essere trovati in moduli polimetallici delle dimensioni di un pallone da calcio che si trovano sul fondo del mare. Le attrezzature utilizzate per l'estrazione sotterranea sono diverse, ma lo scopo dell'estrazione sotterranea rimane lo stesso.

È possibile creare formazioni a camino ricche di ferro, argento e oro combinando l'acqua calda della crosta terrestre con l'acqua fredda. La maggior parte dei metalli delle terre rare presenti nell'Oceano Pacifico si trova in formazioni di crosta e montagne sottomarine.

Tutte queste formazioni marine profonde hanno un enorme potenziale e altrettanto enormi ostacoli per l'esplorazione futura. Si discuterà anche se le nazioni e le organizzazioni hanno il diritto di estrarre determinate porzioni di oceano. A causa della natura delicata dell'ecosistema oceanico, gli ambientalisti sono giustamente preoccupati per gli effetti delle attività estrattive.

Questa nuova frontiera delle acque profonde può inaugurare una nuova era di produttività mineraria se queste difficoltà possono essere adeguatamente gestite e risolte. Le attrezzature in grado di resistere alle condizioni estreme delle acque profonde devono essere acquistate a costi elevati.

Sebbene alcune imprese di estrazione in acque profonde siano all'avanguardia, la tecnologia deve ancora essere testata su larga scala.

Gli ingegneri hanno iniziato eliminando i motori diesel e i serbatoi di benzina dalle apparecchiature elettriche per l'estrazione sotterranea esistenti, sostituendoli con batterie, ma ora la ricerca sta adottando un approccio più completo. Oggi, l'intera macchina è costruita attorno a batterie e motori elettrici, creando una macchina più efficiente Veicoli elettrici per l'estrazione sotterranea, perforatrici per l'estrazione sotterranea e macchine LHD per l'estrazione.