La décarbonation dans l'exploitation minière et la production de métaux

Les industries métallurgiques et minières représentent environ 8 % de l'empreinte carbone mondiale. 1L'industrie sidérurgique, en particulier, produit d'énormes quantités de CO2, car jusqu'à 70 % du charbon et du coke sont brûlés pour produire de l'acier dans les hauts fourneaux. 1,85 tonne de dioxyde de carbone est actuellement émise par tonne d'acier produite. L'utilisation de combustibles alternatifs dans les mines et les aciéries est un moyen de réduire les émissions. L'article suivant décrit comment cela fonctionne et quels sont les capteurs de SICK qui contribuent à ce processus.

Bienvenue dans la cinquième partie de notre série sur la décarbonation, consacrée à l'exploitation minière et à la production de métaux.

Mining companies are taking important steps to reduce their environmental impact.

La décarbonation de l'industrie minière sur la voie d'un avenir durable

Afin de garantir une extraction et un traitement des matières premières plus respectueux de l'environnement et plus durables, les sociétés minières prennent des mesures importantes pour réduire leur impact sur l'environnement.

Les stratégies les plus importantes sont les suivantes :

Améliorer l'efficacité énergétique
Électrification des véhicules et des machines
Utilisation de carburants alternatifs
Optimisation des processus
Utiliser des solutions d'automatisation
S'intégrer dans la chaîne d'approvisionnement en amont et en aval

Les sociétés minières adoptent une approche globale et mettent en œuvre des mesures visant à réduire les émissions à tous les stades de leurs activités. Cela comprend les émissions directes de leurs opérations minières, les émissions indirectes provenant de l'achat d'énergie et les émissions tout au long de la chaîne de valeur.

L'exploitation minière 4.0 joue un rôle important dans ce contexte, puisque 75 % des entreprises auront équipé leurs machines et véhicules importants de capteurs intelligents d'ici 2027. La transformation numérique dans le secteur minier signifie plus de sécurité, plus de productivité, plus d'efficacité et de rentabilité, ainsi qu'une exploitation plus durable.

Améliorer l'efficacité énergétique

L'efficacité énergétique est l'un des principaux moteurs de la décarbonation. Il est essentiel d'investir dans des technologies de pointe et de meilleures méthodes pour minimiser la consommation d'énergie et réduire les émissions de gaz à effet de serre. En optimisant les processus et en utilisant des équipements plus efficaces sur le plan énergétique, tels que des moteurs à haut rendement, des batteries et des systèmes de contrôle intelligents, les entreprises réalisent d'importantes économies d'énergie et réduisent leur empreinte carbone.

In large mines, for example, it is particularly important to pinpoint the exact position of each vehicle and tool.

Dans les grandes mines, par exemple, il est particulièrement important de déterminer la position exacte des véhicules et des outils. Les balises à bande ultra-large combinées à un système de passerelle TDC (Telematic Data Collector) offrent une solution idéale pour localiser les équipements dans les vastes installations minières. Le système envoie les coordonnées spatio-temporelles à une base de données centrale et transmet les données de surveillance en temps réel, que l'équipement soit situé en surface ou en sous-sol.

Produits d'intégration

Un réseau intelligent – exploiter les données et prendre des mesures actives

Telematic Data Collector

LiDAR technology is used to directly measure the volume of the load of dump trucks.

Les camions-bennes sont utilisés dans l'exploitation minière à ciel ouvert pour transporter de grands volumes de morts-terrains, de charbon ou de minerai. Le volume du plateau de chargement doit être maximisé sans surcharger le véhicule. Le plateau de chargement est également surveillé pour s'assurer qu'il a été entièrement vidé avant que le camion ne soit rechargé. La technologie LiDAR permet de mesurer directement le volume du chargement. Un système de mesure du volume de la charge, monté au-dessus du véhicule, scanne le plateau de chargement et détermine le volume sur la base du principe du temps de vol, sans que le camion à benne ne doive s'arrêter. La différence de temps entre l'émission et la réception d'un signal par le capteur LiDAR fournit les informations nécessaires à la mesure du volume. Les capteurs LiDAR de SICK sont robustes, fiables et précis et conviennent donc parfaitement aux conditions difficiles de l'exploitation minière.

Électrification et carburants alternatifs

L'électrification est une tendance qui transforme l'industrie minière. En remplaçant les machines fonctionnant au diesel par des machines électriques, les entreprises peuvent réduire considérablement leurs émissions. En outre, l'utilisation de carburants alternatifs tels que le gaz naturel et les sources d'énergie renouvelables gagne également en importance. Ces carburants propres contribuent à réduire les émissions de carbone tout en garantissant un approvisionnement énergétique fiable pour l'exploitation minière. L'automatisation joue également un rôle important dans cette transition.

Optimisation des processus pour une plus grande efficacité

L'efficacité des processus joue un rôle décisif dans la réduction des émissions. Les sociétés minières améliorent constamment leurs opérations en introduisant des technologies et des méthodes innovantes. Les solutions d'automatisation avancées, notamment les capteurs et les systèmes de maintenance prédictive, les dispositifs de surveillance des poussières et le contrôle de l'état des appareils, permettent de détecter les problèmes à un stade précoce, de réduire les temps d'arrêt et d'améliorer l'efficacité globale. Ces technologies améliorent la productivité tout en minimisant le gaspillage d'énergie et les émissions.

For security and productivity reasons, mining companies want to be able to localize their vehicles within the mining area.

Pour des raisons de sécurité et de productivité, les sociétés minières veulent pouvoir localiser leurs véhicules dans la zone minière. À cette fin, un lecteur RFID RFU630 robuste installé sur le toit des véhicules miniers recherche en permanence des étiquettes dans les environs. Celles-ci sont installées sur l'ensemble du site minier. Lorsqu'un véhicule passe devant une étiquette, le capteur enregistre la position exacte du véhicule.

The MINESIC700 GHG continuously records GHG emissions from underground coal mines.

Le MINESIC700 GHG enregistre en continu les émissions de gaz à effet de serre des mines de charbon souterraines à l'aide de l'analyseur de gaz extractif S715 et de la technologie de mesure du débit FLOWSIC100. Des capteurs de haute précision mesurent également la température et la pression. La mesure de l'humidité peut également être intégrée en option. Un logiciel de reporting personnalisé peut être utilisé pour créer des rapports d'émissions qui sont approuvés pour être soumis aux autorités fiscales.

LD-MRS and LMS LiDAR sensors are important prerequisites for autonomous transport vehicles.

Les capteurs LiDAR LD-MRS et LMS sont des conditions préalables importantes pour les véhicules de transport autonomes. Le capteur de position MAX® permet une surveillance en temps réel de l'état et une maintenance prédictive des cylindres hydrauliques des machines minières. Il peut résister à des charges mécaniques élevées telles que les chocs et les vibrations.

Capteurs LiDAR

Adapté à l’utilisation dans les environnements difficiles - capteur 3D-LiDAR avec technologie multi-couches

LD-MRS

Codeurs linéaires

Mesure intégrée de la position des cylindres pour les engins mobiles

MAX

Dispositifs de mesure de débit

Appareils de mesure du flux volumétrique pour le contrôle continu des émissions

FLOWSIC100

RFID

Identification de transpondeur UHF avec appareil de lecture/écriture RFID pour les longues portées

RFU63x

Intégration dans la chaîne d'approvisionnement en amont et en aval : production d'acier

De plus en plus de sociétés minières collaborent avec des partenaires en aval et en amont pour créer des chaînes d'approvisionnement plus durables et mieux interconnectées. Nous allons maintenant examiner de plus près l'industrie sidérurgique.

L'acier est le matériau industriel le plus polyvalent au monde. Il joue donc un rôle important dans la société. Les projets de transition énergétique et les infrastructures nécessaires à la production d'acier requièrent des milliers de tonnes de matières premières industrielles, de sorte que la demande d'acier continue d'augmenter. Un recyclage efficace de l'acier et la décarbonation sont donc essentiels.

The production process of high quality iron ore pellets has proven to be an environmentally friendly solution.

Le processus de production de boulettes de minerai de fer de haute qualité, par exemple, s'est avéré être une solution respectueuse de l'environnement. Ces pellets constituent une alternative supérieure au processus de réduction directe du fer (DRI) en réduisant les émissions et en augmentant l'efficacité de la production d'acier. En outre, en remplaçant le matériau fritté dans la production traditionnelle d'acier par du minerai en morceaux ou des pastilles, les émissions et la production de déchets peuvent être considérablement réduites.

Le passage du coke et du charbon brûlés dans les hauts fourneaux au processus de réduction directe (Direct Reduced Iron, "DRI") utilisant l'hydrogène comme agent de réduction est la plus grande tendance en ce qui concerne les plans de décarbonation de la fabrication du fer et de l'acier. Les énormes quantités d'hydrogène nécessaires sont produites par électrolyse. L'électricité nécessaire à cette fin est idéalement fournie par des sources d'énergie renouvelables.

Les capteurs de SICK aident les producteurs de fer et d'acier à optimiser leurs processus, à assurer la sécurité de la production et à respecter les exigences en matière d'émissions.

Sensors from SICK support iron and steel producers, for example, in optimizing their processes.

Cliquez sur l'image pour accéder à l'outil interactif pour les solutions de capteurs pour les aciéries vertes avec DRI.

Exemple 1 : Surveillance des gaz de procédé dans les installations de réduction directe

Analyzers with cold/dry extractive measurement technology measure, among other things, H2, CO and CO2.

Dans les usines de réduction directe, il est nécessaire de réduire l'oxygène dans les fours à cuve. Un mélange de gaz de réduction préchauffé est donc introduit dans les fours. Une combinaison de différents analyseurs de gaz extractifs certifiés ATEX mesure simultanément tous les composants gazeux pertinents pour ce processus. 2Les analyseurs dotés de la technologie de mesure extractive chaude/humide détectent jusqu'à six composants, y compris ceux tels que H2O qui se condensent à basse température. 22Les analyseurs dotés de la technologie de mesure extractive à froid/à sec sont en revanche reliés à différents capteurs pour mesurer, entre autres, l'H2 , le CO et le CO2 . Les analyseurs de gaz vérifient également la qualité des différents flux de gaz de traitement dans les fours à cuve. Ils vérifient également le rapport entre l'hydrogène et le monoxyde de carbone dans le mélange de gaz de synthèse final. SICK propose plusieurs variantes d'analyseurs pour répondre aux différentes exigences de la directive ATEX en matière de protection contre les explosions. Cela permet de répondre à de nombreuses applications dans de nombreux secteurs différents.

Exemple 2 : Mesure du débit de gaz dans les installations de réduction directe

FLOWSIC100 Flare-XT precisely and reliably measures the speed, volume and flow of the gas mixtures.

Une usine de réduction directe est remplie de boulettes de minerai de fer. Le gaz de réduction à forte concentration de monoxyde de carbone et d'hydrogène introduit simultanément dans le procédé élimine les atomes d'oxygène du minerai de fer. Cela permet de créer une éponge de fer solide. Grâce à leur technologie ultrasonique, les robustes instruments de mesure de débit de gaz FLOWSIC100 Flare-XT mesurent avec précision et fiabilité la vitesse, le volume et le débit des mélanges de gaz contaminés, humides et explosifs. Les vannes d'isolement permettent de nettoyer et d'entretenir l'appareil sans interrompre le flux de gaz. La surveillance intelligente du FLOWSIC100 Flare-XT permet également une maintenance prédictive. La disponibilité de l'installation s'en trouve améliorée.