地下鉱山の電気機器の未来

鉱業は何世紀もの歴史を持つ世界的なセクターであり、文明の基礎に根ざし、多くの主要経済に大きな影響を及ぼしている。収入と販売品目で見ると、鉱業は世界のGDPのほぼ12％を占めている。鉱業はこれまでも、そしてこれからも地球上で必要とされ続けるだろう。

従来、坑内採掘機を動かすために化石燃料に頼ってきた鉱業は、炭素集約型産業として知られている。現在では新しいトレンドがあり、坑内採掘用電気機器は比較的新しいイノベーションです。

持続可能な開発にもっと注意を払うよう、鉱業会社に求める人々はますます増えている。鉱山会社はまた、地域社会や消費者、政府からも圧力を受けている。温室効果ガスの排出を削減し、大気の質を改善し、鉱山周辺に住む人々の健康と安全を守るよう、さまざまな立場の人々が求めているのだ。

このような状況の中で、バッテリー駆動の坑内電気機器がディーゼルエンジン車に取って代わり始め、電気モーターを備えた機器が油圧機器に取って代わり始めた。

坑内用電気機器

坑内採掘用の電気機器を使用することには、標準的なディーゼルエンジン駆動の技術と比べていくつかの利点がある。しかし、それはまた、お金を節約する可能性を秘めています。

バッテリーとガソリンの比較

地下採掘用の電気自動車は、パワー面でディーゼルエンジン車を上回る可能性がある。一方、バッテリーは過去10年間でより強力になり、エンジンはさらに強力になった。

その結果、今日のバッテリー駆動の坑内用電気機器は、ディーゼルエンジン駆動の以前の機器に比べて約2倍の電力を生み出すことができます。嵩張る荷物を運搬する場合、坑内用電気機器はディーゼルエンジンのトラックよりも10%速く移動できる。電気自動車に関しては、"トルクは絶対的に大きい"。

その結果、生産性が向上するかもしれない。一例として、資材の積み込みの迅速化、より重い重量の輸送、より速い移動を考えてみよう。

より効率的な坑内電気設備

このことは、小型の坑内採掘用電気機器は、通常大型のディーゼル機器では不可能な、より重い荷物の運搬が可能であることを意味する。ディーゼル・トラックが40トンの荷物を運べるとすれば、同じ大きさの坑内用電気機器は50トン、たとえばLHD採掘機なら50トンを運べる。

坑内電気設備の小型化の結果、坑道も小型化できる。そのため、ディーゼル重機用に建設された坑道を掘削するよりも、電気機械用に建設された坑道を新たに掘削する必要性が低くなる。坑道が小さくなれば、廃石の運搬量も減り、エネルギーと費用を大幅に節約できる。

スマートな地下採掘機

鉱業におけるデジタル化は、その考え方に懐疑的、あるいは敵対的な人々によって、しばしば誤解されている。彼らは、デジタル化は変化や不安定さと同義だと考えている。

経済や社会全体における実際のデジタル革命といえば、仕事の質を向上させることだ。採掘作業は、デジタル化のおかげで計装化、ネットワーク化、インテリジェント化を可能にするデジタル技術と手順の使用によって、「よりスマート」になるかもしれない。

バーチャル・シミュレーション

連続モニタリングとバーチャル・シミュレーションは、最新のデジタル・プロセス・コントロール・システムが可能にする数多くの最先端機能のうちの2つに過ぎない。例えば、鉱物処理における問題の解決は、従来、プロアクティブ・プロセスというよりもむしろリアクティブ・プロセスであった。ネットワーク化されたデジタル・システムやソフトウェアを介して動的な情報に早い段階でアクセスすれば、迅速に進路を調整することができる。

自動マイニング

デジタルトランスフォーメーションのおかげで、ゼロエントリー、完全自動化、統合化された鉱山が実現するかもしれない。その結果、鉱山は自動化を念頭に置いて一から計画され、プロセスは鉱体に適合し、実行のばらつきがなくなるだろう。現在の情報フローをフル活用できるようになり、これは大きなプラスだ。

IIoT技術とデータ分析を活用することで、積荷の時間や頻度を最適化することで、燃料消費量や車両のメンテナンス、さらには運搬距離の削減につながる可能性がある。

マイニング用クラウド・ネットワーク

鉱業を含むあらゆる一次産業は、クラウドへのシフトによってすでに変化している。統合されたITクラウド対応プラットフォームとクラウドを使えば、鉱山の活動を企業レベルでリアルタイムに見ることができる。クラウドに対応したデバイスを使えば、作業員がリアルタイムで共同作業を行えるようになり、坑内ローダーなどあらゆる採掘作業の安全性と効率が向上する。さらに、クラウドベースのセキュリティとインフラストラクチャー・サービスは、機能を向上させながらコストを削減することができる。

坑内掘削機用ドローンとロボット

デジタルトランスフォーメーションは地下の機械をよりスマートにすることに焦点が当てられているが、新しいハードウェア、輸送、設備のテクノロジーとツールは、すべての重要なオペレーションに比類ない頭脳と頭脳を提供することに注意することが重要である。

AIによるマイニング

さらに、これらの新技術は、データ分析、AI、機械学習をスマート鉱山の統一システムと融合させることで、デジタルトランスフォーメーション活動とスムーズに統合できるかもしれない。

ドローン技術は、作業員にとって潜在的に危険な地域の上空を飛行することで安全性を高めるなど、さまざまな目的で採掘分野ですでに活用されている。例えば、フリーポート・マクモランは、鉱石を採掘する前に、剥離率や廃石を減らすために、より急な斜面の角度を作るためにドローンを活用している。

人間の代わりにドローン

地質学者や地質工学エンジニアが危険な状況に派遣されなければならない場合、ドローン分析が代わりに使用されることがある。ドローンを使った地雷の調査は、爆破区域の除去、3Dイメージングとスキャンの採用、人間による検査が安全でない地域でのライブビデオとリアルタイムのデータフィードの提供などにも使われている。

鉱業セクターは、地下採掘用電気機器による影響を受け続けるだろう。新たな調査によると、2028年の電化・自動化市場は$150億ドル規模になるという。この分野の技術革新は、燃料の節約、効率の向上、生産量の増加によって推進されている。

より生産的な採掘

鉱業では、自律走行式運搬システムだけで30％の生産性向上が期待できる。電動化によって、機械の換気や冷却にかかる運転経費を20～25％削減できるかもしれない。

リオ・ティントやBHPビリトンのような企業は、鉱業で実証済みの効率性と生産性で金属を抽出するために、自律型運搬車や自動ジャンボ・ドリル・マシンを導入している。

ロボットや自動採掘は、AIや機械学習技術の発展に直結するため、魅力的だ。MiningIQが世論調査を行った鉱業専門家の77％以上が、自動化が最も重要な問題だと考えている。自動化はかつてないほど重要になってきている。

環境への配慮と持続可能性

天然資源の価値に対する世界的な認識がますます高まり、採掘企業に対する環境パフォーマンスの改善へのプレッシャーが高まっている。幸いなことに、これまで説明してきた技術的進歩の多くは、採掘作業における燃料の使用、汚染、廃棄物、水の使用を削減するものであり、これは朗報である。

廃棄物管理

環境に配慮した廃棄物管理や酸性坑廃液の排出、採掘場の修復は、生態系の回復に役立つ可能性がある。

しかし、「環境に優しくなる」ことは、単に流行のマーケティング・キャンペーンや、企業による断片的な試みではない。その結果、鉱山会社は事業戦略を見直し、将来的にはCSR（企業の社会的責任）という概念に適合することが求められるだろう。

CSRが重視される今日、「グリーン鉱山」や「廃棄物ゼロの採掘」といった採掘のアイデアは、今後数年で支持を集めるだろう。採掘のグリーン化」の主な目的は、革新的な技術、より効率的な採掘作業、持続可能な慣行によって、鉱物の採掘と加工による環境への影響を軽減することである。

廃棄物ゼロの採掘

鉱山業にとって朗報なのは、「グリーン」に転換することで、経済的な利益が得られるかもしれないということだ。グリーン・マイニング・イニシアティブによると、カナダのオンタリオ州では、エネルギー使用量が40％減少し、年間$4百万ドルの節約になったという。

採掘業者が毎年何十億トンもの無機廃棄物や副産物を出していることを考えると、「廃棄物ゼロの採掘」は不可能に思えるかもしれない。しかし、より多くの採掘業者が廃棄物の発生に目を向け、その量を削減するための新技術を採用している。

赤泥からの貴重な鉱物や鉄の抽出は、研究されている抽出プロセスのひとつである。

深海鉱業など

産業が将来を見据えるなか、将来的に最も有望な分野がいくつか浮上している。深海での採掘は以前から行われていたが、水中技術はこの分野で実現可能なことを探り始めたばかりだ。

深海鉱業の未来

我々は深海の5%をほとんど探査していないため、海底に直接、莫大な採掘の見込みが存在する。深海には採掘可能な貴重な金属がある。ニッケル、コバルト、銅、マグネシウムなどの金属は、海底に散在するソフトボール大の多金属モジュールに含まれている可能性がある。地下採掘で使用される機器は異なるが、地下採掘の目的は変わらない。

地殻の熱水と冷水を組み合わせることで、鉄、銀、金を豊富に含む煙突地層を作ることができる。太平洋で発見されるレアアースのほとんどは、海底地殻の地層や山の中にある。

これらすべての深海地層は、巨大な可能性を秘めると同時に、将来の探査にとって同様に巨大なハードルを持っている。また、国家や組織が海洋の特定部分を採掘する権利を有するかどうかについても議論が交わされるだろう。海洋生態系はデリケートな性質を持っているため、環境保護主義者が採掘の影響を心配するのは当然である。

この新たな深海フロンティアは、これらの困難に適切に対処し、ハードルを解決することができれば、採掘生産性の新時代を切り開くことができるかもしれない。過酷な深海条件に耐えられる機器を高額で購入しなければならない。

特定の深海採掘ビジネスが先導しているとはいえ、この技術はまだ広範囲でテストされていない。