释放无齿轮技术的力量：提高采矿业的可持续性和运营效率

释放无齿轮技术的力量 提高采矿业的可持续性和运营效率 简介 随着矿石质量的下降和对贵金属需求的增加，采矿业面临着陷入需求危机的风险。加之要达到可持续发展新高度的压力（而这样做所需的大部分技术都进一步推动了需求），全球各地的矿业公司都发现自己处于一场具有挑战性的拉锯战的中心。 本白皮书将讨论GMD作为一个更可持续未来的驱动系统，如何带来令人信服的选择。文中将探讨: 合作在实现可持续性目标中的重要性数字化的关键作用GMD如何提供更安全、更可靠的解决方案与这些竞争技术有关的常见误区关键类型磨机驱动之间的差异从需求到脱碳，采矿组织所面临的挑战 越来越多将创新放在首位的人们开始转向无齿轮磨机驱动（GMD）技术。50多年来，GMD技术在各行各业中已证明了其价值，并展现出比替代技术更环保、高效和可靠的磨矿作业潜力。 概述 人类对技术不断增长的需求使采矿业处于一个很有趣的位置。 “如果我们想让世界变得更加可持续，就必须生产更多像铜这样的金属，而不是相反。” 构成世界各地许多绿色倡议基础的技术进步（例如电动汽车、大型电池储能、风能和太阳能）正在推动铜、镍、钴和锂1等贵金属需求的激增。 铜对于能源转型的各个方面尤为重要。正如国际铜业协会在2023年的出版物 《Copper –The Pathway to Net Zero》（铜——实现净零排放的途径）中所报告的那样，与2020年相比，2050年的精炼铜年需求量预计将翻一番2。 根据《Mining Journal》（矿业期刊）的《Copper Outlook 2024》（2024年铜展望）报道，世界上最大产铜国智利一直在艰难维持产量，其产量自2018年以来每年均报下降4。 Monteiro还指出了智利和秘鲁等其他主要产铜国的政治不稳定问题，以及世界上最大的铜消费国中国市场需求的不可预测性。 与此同时，来自监管机构和消费者要求减少工业过程环境影响和碳足迹的压力正在迅速增加，矿业公司预计将扛起很大一部分这样的责任。 中国开采的铜矿石仅占全球的6%，但全球近50%的精炼铜产量却来自中国的工厂2。 矿石品位低也是一个日益严峻的挑战，这迫使世界各地的矿山要处理更多的材料才能取得矿物回报。 Monteiro说：“中国的建筑施工市场占其铜使用量的30%左右，是铜未来最复杂的话题之一。目前，这是一个问号。” 根据最近的预测，到2030年，铜市场预计将出现近500万吨的缺口3。 ABB无齿轮磨机驱动系统业务全球负责人WilsonMonteiro表示，这是现代采矿业务面临的核心难题。 脱碳挑战 据估计，金属生产和相关采矿活动目前占全球温室气体排放总量的8-10%之间5。 都是建设可持续未来的重要组成部分。” Euromines（欧洲矿业协会）副总干事FlorianAnderhuber博士表示，对于这个行业来说，重要的是要将可持续性当作“一系列综合问题”来看待，并始终考虑其更广泛的影响。 减少这些排放量是这个行业在几个关键领域正在奋力应对的挑战：追求系统和设备的数字化；以及为挖掘机、装载机和运输卡车等设备转向替代燃料动力。 他说：“任何可持续解决方案的跨媒介影响有时都会被忘记。我可以让整个运营都使用可再生能源电力，但我仍然需要考虑建造风力涡轮机所需的稀土元素，以及它们来自哪里。探讨这些问题非常重要。” 《Global Mining Review》（全球矿业评论）编辑Will Owen表示，可持续性目前是采矿业最热门的流行语之一，而理由也很充分。 他说：“绿色转型正如火如荼。采矿业作为关键资源的供应商，同时也作为新技术的关键创新者，正在将可持续性作为重中之重。” “在让公众理解和接受矿业的实际概念以及矿业对社会的影响方面，我们还有大量的工作要做。采矿过程中使用的技术，以及随之而来的不同流程图，都是其中的重要组成部分。” “迈向一个更可持续的未来，需要的不仅仅是心态的简单转变。理念必须付诸行动。无论是短期还是长期，对于采矿业来说，通过技术实现创新 “迈向一个更可持续的未来，需要的不仅仅是心态的简单转变。理念必须付诸行动。” 询问行业专家： 您是如何定义“可持续矿业”的？ 欧洲矿业协会副总干事Florian Anderhuber博士 《国际矿业》编辑Daniel Gleeson 《全球矿业评论》编辑Will Owen Austmine战略发展主任Marianne Cummings ABB无齿轮磨机驱动系统业务全球负责人Wilson Monteiro 供应商视角 APRIMIN主席Dominique Vera 国际铜业协会的见解 国际铜业协会（ICA）欧洲分会的气候与可持续发展主任Anna-Maria Karjalainen 通往更清洁铜材的道路 不管是在任何矿场，磨机都是最耗能的设备之一，占到总能耗的近40%6。 Monteiro的评论与安永的说法相吻合：“巨额资本投资和漫长的准备周期表明，矿业公司需要立即做出大胆的资本决策，来构建关键矿物的供应”7。 这凸显了采用高效的磨机驱动技术来运行这些设备的重要性，特别是考虑到它们需要维持数十年几乎不间断的运行。 对于Monteiro来说，这种紧迫性不容低估。 Monteiro表示，考虑到预测中2031年铜的缺口、矿石质量下降以及矿业公司面临的日益严峻的可持续性压力，这个行业只有一个可用的解决方案：无齿轮磨机驱动系统（GMD）。 他说：“2031年离现在只有六年了——从采矿业的角度来看，六年可能就像明天一样。对于作为GMD领先生产商的ABB来说，我们担心的是，如果行业等待太久，将很难赶在一切都还来得及之前生产出足够的GMD来满足需求。” 他说：“要在增加铜产量的同时最大限度地减少采矿活动的环境影响，唯一的方法就是使用GMD。 “对于作为 GMD领先生产商的ABB来说，我们担心的是，如果行业等待太久，将很难赶在一切都还来得及 之前生产出足够的GMD来满足需求。” 我们现在面临的问题是，全球铜市场正在推迟关于新技术的决策。他们中的许多人不知道该何去何从，宁愿等到最后一刻才对新投资做出决定。” 选择合适的驱动解决方案 无齿轮磨机驱动（GMD）还是环齿磨机驱动（RMD）？这是全球矿业和工程公司都面临的问题。 要了解哪种技术更适合特定的磨矿应用，需要探索每种技术的基本原理。 对比GMD和RMD 作为一体化驱动解决方案，GMD提供了一台精确设计的设备，并在工厂层面集成了必要的技术，以确保性能和可靠性。 RMD提供了一个灵活的驱动解决方案，可针对采矿作业需求和预算限制量身定制提供多种配置，并运用各种辅助组件。 比较能耗 无论磨矿作业的配置如何，最高的运营成本始终是能耗——占到总成本的49%至63%。 根据ABB的测试，GMD的效率比传统的定速RMD高出3.6%。即使算上变速RMD，并考虑2%的保守效率差值，节省的能源也会迅速累积。鉴于磨机当前在任何工厂中都是最耗电的因素，因此节省的每个百分数的能源都非常重要。 根据目前装机GMD的年均能耗，估计ABB的GMD安装基数每年可避免10.6至19.5万吨的二氧化碳排放，相当于每年减少4.9万至8.9万辆汽车上路行驶。 3.6% GMD如何帮助企业为未来做好准备 GMD的制造始于1960年代。ABB于1969年将这项技术引入水泥生产，并于1985年引入采矿业。如今，ABB是这个领域的市场领先者。 Monteiro说：“目前，我认为对于中型和大型磨机而言，GMD技术具有使其在整个矿山生命周期中更高效、更可靠、更具竞争力的特点。” Monteiro将GMD技术的主要优势分解为以下几点： 能源效率： 可靠性和正常运行时间： 维护优化： 延长磨机寿命： 过程优化： 设计灵活： 消除误区 数十载可靠表现 磨矿进入数字时代 未来创新 ABB：进步中的合作伙伴 制造效率 130多年来， ABB一直是采矿业可靠的合作伙伴。在此期间，公司与行业一起成长，并建立了一套支持系统，以确保客户在需要时获得所需的后备支持。 ABB在西班牙毕尔巴鄂设有工厂，专门生产用于GMD的环形电机。Monteiro表示，选择这个地点是为了优化生产效率，最大限度地降低运输成本和排放。 无论采矿资产是GMD、提升系统还是电气设备，这些资产的长期服务协议（LTSA）都为企业保驾护航，确保他们的资产在需要时能够发挥作用。这些协议经过定制，以满足矿场的特定需求，根据需要结合了预测性、预防性和纠正性维护。 Monteiro说：“所有工程、制造和服务部门都共同处于一个中心位置，我们80%的供应商都在100公里的范围内。” 毗邻毕尔巴鄂港进一步有助于减少运输中的碳足迹，而可回收包装则减少了不必要的塑料和木材废物。 鉴于磨矿应用在采矿过程中的重要性，涵盖矿山GMD的长期服务协议是一个明智的选择。与生命周期服务、定期维护计划和远程服务的结合确保了ABB随时就绪，可通过电话或远程连接提供支持。 这是构建ABB的Real Progress（力行致远）行动所倡导方式的一个典型例子：展现出在不损害生产力的同时实现整个价值链减排的承诺。 现实世界中的进步 如果没有客户愿意前瞻性地思考并考虑其运营的长期需求，尖端技术就毫无意义。 在世界各地，许多这样的公司正在努力通过将可持续性作为重点来确立他们的长期未来。对于许多铜生产商来说，无齿轮驱动技术是这个等式的关键一环。 瑞典最大露天铜矿开创可持续发展 Boliden的艾蒂克矿位于瑞典北部耶利瓦勒镇以南，是该国最大的露天铜矿，也是欧洲最大的铜矿之一。 电动车线路8。这次测试非常成功，使艾蒂克矿在2019年将其无轨电动车线路延长到3公里，并改装了另外10辆卡车，减少了该矿对柴油燃料的依赖，并将这些路线的运输温室气体排放量减少达80%之多9。 Boliden的Simon Eriksson表示，这座矿可以追溯到1932年最初发现矿床，矿山生产则始于1968年。 这是Boliden前瞻性思维方法的体现，这种方法得到了与ABB长期合作关系的支持，这条无轨电动车线路就是ABB负责交付的。两家公司之间的合作伙伴关系现已持续了13年以上，其中包括自2010年以来的长期服务协议（LTSA）。 他说：“我们起初的年产量是200万吨，现已发展成为全球最高效的铜矿之一，年产超过4000万吨。2023年，我们的平均铜品位为0.172%；我们有一个直到2051年的矿山寿命计划。” ABB负责与Boliden集团对接的战略客户经理Lars Brannstrom表示：“艾蒂克矿的LTSA始终在为Boliden确保最佳产能、更低的能耗和更长的设备生命周期，使其以世界上最高效的露天铜矿之一而著称。我们经验丰富的工程师团队提供定期支持，并始终寻求在见解和行动方面为我们的客户提供更多助益，以优化设备和系统性能。” 十多年来，公司一直在通过技术创新积极实现脱碳，Eriksson将其称为公司价值观的核心。 他说：“我们的愿景很明确：成为世界上最环保、最受尊敬的金属供应商。我们一直努力走在技术和绿铜生产的最前沿。” 从2018年开始， Boliden艾蒂克矿开展了一个使其自卸车车队电动化的项目，为其四辆混合动力卡车配备了铁路式集电弓，用于700米长的无轨 引领无齿轮驱动潮流 Eriksson表示，对于技术供应商来说，持续关注每个客户的需求至关重要。 ABB和Boliden合作关系中的一项关键项目是2010年一座新铜精矿厂的完工，其配备了两台大型自磨（AG）磨机 ，每台均由22.5兆瓦的ABB GMD10提供动力。 他说：“所有设施看起来就不一样，而且通常在完全不同的条件下运行。“例如，Boliden艾蒂克矿位于北极圈以北，所以与巴西矿山所面临的条件截然不同。” Eriksson解释说：“2009年，当我们行动起来要将艾蒂克矿的产量翻番时，我们选择了安装ABB的GMD，因为这是最佳商业计算。GMD可以为我们提供高可