在零排放的道路上:采矿业如何正致力于无气化表面挖掘

由Michael Bobotis.|5月7日,2021年

在最近的全球变暖的特别报告中,科学家认为我们的星球的温度可能会增加1.5°C以上预工业水平超过12年。我们已经看到了今天变暖的1°C的后果:更极端的天气活动,如洪水和干旱;增加北极雪融化升高海平面,威胁低洼的栖息地;和上升的海洋温度导致酸度和珊瑚漂白。

联合国'政府间气候变化专门委员会(IPCC)已表示将全球温度升至1.5°C的限制将需要社会各个方面的快速,深远和前所未有的变化。根据IPCC的模型预测特别报告:全球变暖为1.5°C,全球人类学(人造成的)CO2排放需达到2030年的45%,到2050年达到净零。

净零碳排放的途径是全球,多部门的挑战和发展道路地图,以实现该目标需要行业承诺,创新和新技术解决方案。在采矿业中实现脱碳路线图的挑战需要通过运行来定制,解决脱碳的关键支柱:能源效率,混合动力,微电网集成,替代车辆,矿井设计以及对替代能源的过程适应。具体而言,需要解决的危急之一是依赖柴油燃料。

采矿舰队是该行业的现场温室气体(GHG)排放的主要来源之一。地面矿井的移动采矿设备可占高达30%的内部温室气体排放 - 如果矿井没有连续冶炼或炼油厂,则高达80%。大型采矿搬运卡车可以代表总面积移动舰队的温室气体温室气体的温室气体队列的50%以上。

2018年,国际矿业和金属委员会(ICMM)发起了清洁更安全的车辆创新(ICSV)倡议,汇集了世界上矿业的二十七家领先的矿业公司和一九九原始设备制造商,以加速开发新一代采矿车辆的创新,并改善现有车辆。ICMM的目标是减少温室气体排放,柴油颗粒物质排放,以及用于改善安全的载体相互作用。ICSV倡议旨在达到2040年以上的无气化表面采矿车辆,解决占地面积1排放的主要来源,这是来自拥有或受控来源的直接排放(即,表面挖掘船队的排放)。

我们怎么去那里?

与ICSV工作组合作,我们最近完成了一项研究以帮助定义前进的方式。该研究的目的是确定实现途径,以实现ICMM的零排放表面牵引卡车的目标。为此,我们评估了七种类型的矿业应用,代表ICMM成员公司表面采矿业务/运输概况和分析的技术,可以支持减少温室气体排放。

多学科和跨部门团队方法至关重要为脱碳途径提供指导,因为采矿公司具有不同类型的地表业务的公司,继续加强其对气候行动的承诺。我们的方法组合了工程和挖掘知识,具有技术识别和评估,投资和商业规划机会,可持续融资,咨询和环境/社会影响最佳实践。

在该研究的第一阶段,开发了一种静态能量轮廓模拟模型。该型号使得在采矿运输卡车的全部占空比中的能耗和温室气体排放的分析,以实现以下七种表面挖掘应用:

  1. 长期拖运(长达30公里)
  2. 短平拖运(最多5公里)
  3. 下坡长拖拉
  4. 羽毛长拖拉
  5. 下坡短拖拉
  6. 上坡短暂拖拉
  7. 拖运(最多5公里)

一旦为每个应用程序开发了配置文件,重要的是要确定温室气体减排技术的现状和未来的活力,以支持新一代采矿卡车。该研究分析了当前可商购和新兴技术的景观,可以支持显着减少或完全消除地面牵引卡车的温室气体排放。

我们只研究了转型技术,并且,根据ICMM的任务,没有考虑材料处理的替代手段(例如,内坑破碎和输送或铁路veyor)。保留传统表面采矿卡车的所有优点将是至关重要的,确保可以尽可能多地实现成功的脱碳途径。

除了温室气体减排策略,资本支出和运营费用估计和碳保护计算的均衡成本是针对应用于表面采矿卡车的以下各项的各种转型技术开发:

  • 使用生物柴油B100
  • 具有生物柴油B100的混合动力电动车辆(HEV)
  • 电池电动车(BEV) - 非衔接
  • Catenary Bevs(即,与手推车辅助配对)
  • 氢燃料电池电动车(FCEV)
我们学到了什么?

虽然这些技术呈现出在没有温室气体排放的表面采矿卡车的占空比的最终途径,但在应用于不同的表面采矿应用时,每个途径都具有不同的优缺点,机会和挑战。与卡车配置,操作背景和卡车性能相关的许多方面直接影响了技术途径的可行性和估计温室气体减排成本所需的基线假设。考虑因素包括:

  • 生物柴油B100:生物柴油B100的可行性取决于优化发动机设计的整合;获得B100的可用性,供应链和物流;和B100 V.S的竞争单位成本柴油机。
  • 带生物柴油B100的HEV:具有B100的HEV需要如上所述的类似考虑因素,增加了更高的电池能量密度和更低的充电时间来减轻对卡车舰队生产率和站点基础设施要求的影响。
  • 非关联的兽人:除了较低的电池成本和更高的能量密度要求外,没有小车辅助的BEV可能需要更大的充电基础设施要求。在竞争力的电力成本和主要的下坡装载的运输概况(即再生制动)的背景下,该技术途径呈现出采矿业务的高经济潜力。
  • catenary bevs:除了类似的考虑因素外,带有手推车辅助的BEV还集成了成熟的技术,如果追逐基础设施经常被重新安置,可能是成本普及的。然而,对于加载覆盖的运输轮廓,追溯基础设施可以在最终持续时间到位,可以充分实现延迟脚下的优势(例如,降低充电要求和更高的速度性能与非云化BEVs)。
  • 氢气FCEV:与BEV相比,具有更清晰的途径,将氢燃料电池和电池整合到大型超级牵引车中的氢FCEV。与BEV相比,在栅格与栅格的较低的能量效率下降,而FCEV(根据动力总成配置)的距离比BEV更长,这减轻了卡车舰队生产率的影响。

While a great deal of uncertainty remains in the evolution of related mining truck technologies and in the implementation challenges for the different GHG abatement solution pathways, it’s uncontested that surface mining operation paradigms will need to be adjusted to accommodate the inclusion of GHG-free surface mining trucks and ensure high productivity and operational flexibility, and low total costs of ownership.

此博客基于演示文稿“鉴定零排放表面牵引车的实施途径,以减少范围1气体排放量”由Michael Bobotis at加拿大矿业研究所,冶金和石油2021年的大会和世博会

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