Wie lässt sich mit WirelessHART und IIoT-Services eine höhere Sicherheit in Tailings-Dämmen erzielen?
Nach zahlreichen Unfällen mit Tailings-Dämmen, hat die Frage, wie sich die Sicherheit dieser Anwendung mit WirelessHART und IIoT-Servicelösungen verbessern lässt, oberste Priorität erhalten.
Wenn Sie noch nie etwas von Tailings-Dämmen gehört haben, dann sind Sie vermutlich nicht in der Grundstoffindustrie tätig. Bleiben Sie trotzdem dabei, denn Tailings-Dämme sind heutzutage ein kritisches Thema, insbesondere nach all den Problemen in Brasilien im letzten Jahr.
Heute möchte ich genauer auf eben diese Anwendung eingehen, Ihnen vermitteln, was Tailings-Dämme eigentlich sind, warum sie existieren und welche Lösungen es zu ihrer Überwachung gibt.
Selbstverständlich gibt es in dieser Anwendung verschiedene Einrichtungen zur Überwachung und die meisten davon werden miteinander kombiniert, um dem Bediener mehr Daten zu liefern.
In diesem Artikel möchte ich Ihnen eine dieser Möglichkeiten vorstellen und erläutern, weshalb es so entscheidend ist, in dieser Anwendung über eine Online-Überwachung zu verfügen. Und abschließend möchte ich Ihnen dann noch die Vorteile erläutern, die die Implementierung eines Überwachungssystems in Kombination mit einem IIoT Health Service mit sich bringt und wie dieser Service einen Mehrwert für Sie schaffen kann.
Lassen Sie uns nun, wie üblich, gemeinsam herausfinden, wie sich die Sicherheit von Tailings-Dämmen durch die Implementierung von drahtlosen und IIoT-Servicelösungen verbessern lässt.
Was ist eigentlich ein Tailings-Damm?
Wenn ich von einem Tailings-Damm spreche, dann beziehe ich mich auf den Bergbau und auf Bergbauunternehmen, die ein großes Becken anlegen müssen, um den gesamten anfallenden Abraum, also die Bergbauschlämme, zu lagern. Wie Sie anhand der Funktionsweise sehen können, sind Tailings-Dämme permanente Bauwerke, die die gesamten Schlammabfälle aufnehmen.
Wenn Sie also irgendwo einen Tailings-Damm sehen, dann schauen Sie auf ein ziemlich großes Bauwerk. Ich erinnere mich noch an das erste Mal, als ich einen Tailings-Damm besuchte. Das war vor langer Zeit in Brasilien. Zuerst sah ich ihn von Weitem und konnte da eigentlich nur erkennen, dass er unglaublich groß war. Doch als ich später schließlich die Stelle erreicht hatte, an der ich die Anwendung überprüfen sollte, über die ich heute sprechen möchte, konnte ich kaum glauben, welch enorme Ausmaße das Ganze aus der Nähe gesehen hatte. Wirklich sehr beeindruckend.
In der Regel finden Sie Tailings-Dämme in verschiedenen Bergbauprozessen, wie z. B. beim Abbau von Uran, Gold, Kupfer etc. Nach meinen Recherchen hat Kanada den größten Tailings-Damm der Welt. Ich kann mir die ungeheure Abraummenge, die dort gelagert wird, nicht mal annähernd vorstellen. Der Damm ist 18 km lang und zwischen 40 und 80 m hoch. Wirklich groß, hm?
Hinzu kommt, dass es laut einem Artikel, der im Economist erschienen ist, weltweit bereits rund 3500 Tailings-Dämme gibt. Nach den jüngsten Vorfällen mit zwei Tailings-Dämmen in Brasilien sind diese Bauwerke allerdings ins Blickfeld gerückt und derzeit allerorten in der Diskussion. In der Gesellschaft stellt man sich die Frage, wie sicher sie eigentlich sind. Was passiert, wenn ein solcher Damm bricht?
Da es sich um eine industrielle Anwendung handelt, ist sie natürlich mit einem gewissen Risiko verbunden, aber lässt sich mithilfe der Automatisierungstechnik die Sicherheit überwachen?
Wie funktioniert ein Tailings-Damm eigentlich?
In einem Bergbauprozess fallen während der Gewinnung der wertvollen Rohstoffe große Mengen von Abraum (meist in Form von Schlämmen) an. Diese Bergbauabfälle setzen sich aus einer Kombination unterschiedlicher Stoffe zusammen, dazu gehören u. a. Fels, Sand, chemische Reagenzien und das Wasser, das zur Gewinnung des Rohstoffs eingesetzt wird.
All diese Schlammabfälle werden zum Absetzen und Abscheiden in die Tailings-Dämme gepumpt. Um also die Sicherheit dieser Anwendung zu gewährleisten, ist es entscheidend, ein System zu implementieren, mit dem sich das Wasser und die Feuchte in der Wand des Tailings-Damms messen lassen und das Bauwerk – z. B. mit Extensometern und Kontraktometern – überwacht werden kann.
So weit, so gut. Aber es gibt verschiedene Arten von Tailings-Dämmen. Nachfolgend finden Sie eine Liste der verschiedenen Typen und wie sie aufgebaut sind.
Nach dem "Upstream"-Prinzip gebaute Tailings-Dämme:
Beim "Upstream"-Prinzip wird zunächst ein kleinerer Damm errichtet, hinder dem die Bergwerksschlämme gelagert werden. Dann werden auf diesem Damm und dem getrockneten Material nach und nach weitere Dämme errichtet, sodass die oberste, getrocknete Schicht der Schlammrückstände immer als Fundament für die nächst höhere Erdschüttung dient.
Nach dem "Downstream"-Prinzip gebaute Tailings-Dämme:
Beim "Downstream"-Prinzip erfolgt die Dammerweiterung nach außen, das heißt, vom ursprünglichen Damm weg.
Nach dem "Centerline"-Prinzip gebaute Tailings-Dämme:
Und schließlich gibt es den nach dem "Centerline" gebauten Tailings-Damm. Beim Centerline-Dammbauverfahren wird der Damm mittig aufgeschüttet, d. h. die Erweiterungen bauen auf dem ursprünglichen Damm auf.
Wie wird ein Tailings-Damm überwacht?
Heutzutage wird der Wasser- und Feuchtegehalt in der Dammwand üblicherweise manuell durch den Bediener überwacht. Das bedeutet, dass die Überwachung nur sporadisch erfolgt, da zahlreiche Punkte zu überprüfen sind.
Wenn Ihre Überwachung zudem von bestimmten Mess- und Ablesewerten abhängt, können Ihnen viele Probleme dadurch entstehen, wie die Messung vorgenommen wird. Das wiederum wirkt sich auf die Qualität der Informationen aus.
Jeder Bediener kann eine eigene Vorgehensweise zum Auslesen und Auslegen der Daten haben, bevor er das Ergebnis notiert und später an den Computer überträgt.
Wie Sie sehen, gibt es bei dieser Vorgehensweise viel Spielraum für Fehler. Hinzu kommt, dass Sie Ihnen keine ausreichenden Daten zum Wasser- oder Feuchtegehalt vorliegen, wenn ein Bediener die Messung nur von Zeit zu Zeit durchführt, beispielsweise alle 15 Tage oder, schlimmer noch, einmal im Monat.
In dieser Situation ist die Automatisierung der richtige Weg, um die Daten häufiger zu erfassen, z. B. alle 5 Minuten, und so eine wesentlich genauere Messung zu erhalten.
Wie erhöhen Sie die Sicherheit in Ihrem Tailings-Damm?
Wenn Sie von der manuellen Überwachung auf ein automatisches System umsteigen, erhöht sich die Sicherheit, denn Sie erhalten nicht nur bedeutend mehr Daten als je zuvor, sondern zudem auch genauere Daten. In einem Tailings-Damm können zahlreiche Arten von Messungen vorgenommen werden, z. B. Durchfluss, Füllstand, Verdrängung und Beanspruchung.
Intelligente Lösungen können dem Steuerungssystem Online-Daten bereitstellen, wodurch menschliche Fehler beim Ablesen und Notieren der Werte verhindert werden. Lassen Sie uns als Beispiel die Messung des Grundwasserspiegels mit WirelessHART-Lösungen heranziehen.
In dieser Anwendung benötigen Sie einen hydrostatischen Füllstandssensor, der in einem PVC- oder einer anderen Art von Rohr im Wasserbrunnen installiert ist. Der hydrostatische Füllstandssensor ist mit einem WirelessHART-Adapter, wie z. B. dem WirelessHART-Adapter SWA70, ausgestattet.
Der Adapter speist den Füllstandssensor und kann dafür eingerichtet werden, alle 10 oder 15 Minuten eine Messung vorzunehmen. Dadurch erhalten Sie wesentlich mehr Informationen als mit einer manuellen Messung alle 15 Tage.
Außerdem können Sie einen Ultraschall-Füllstandstransmitter verwenden, um den Füllstand im Tailings-Damm zu messen und auch diese Informationen wieder über einen WirelessHART-Adapter übertragen.
Die WirelessHART-Lösung trägt dazu bei, die Investitionskosten in die Automatisierungstechnik zu verringern und erfordert nicht viel Infrastruktur. Sie benötigen lediglich ein WirelessHART-Gateway, wie z. B. Fieldgate SWG70, um alle Daten zu erfassen.
Hinzu kommt, dass sich das Funknetzwerk spielend einfach einrichten lässt. Zudem können alle Informationen im Handumdrehen über offene Protokolle, wie OPC oder Modbus, in jedes beliebige Steuerungssystem integriert werden.
Wie kann IIoT die Anwendung verbessern?
Die drahtlose Lösung liefert nicht nur alle Messwerte, sondern auch die Diagnoseinformationen des Gerätes. Wenn Sie gerne auf einfache Art auf die Zustandsinformationen Ihrer Geräte zugreifen würden, dann können Sie dies mit einem IIoT-Service zur Zustandsüberwachung, wie beispielsweise Netilion Health, erreichen, der Ihnen diese Informationen jederzeit und überall zur Verfügung stellt.
Um die Zustandsüberwachung in Ihrem System zu implementieren und die Sicherheit der Anwendung zu erhöhen, brauchen Sie lediglich ein Edge Device an das Wireless Gateway anzuschließen. Das Edge Device übernimmt dann die Funktion einer Brücke zwischen dem Feld und der IIoT-Cloud-Lösung.
Nach einem aufwandlosen Setup stehen Ihnen sämtliche Health Informationen auf jedem beliebigen Gerät – Smartphone, Tablet oder Laptop – zur Verfügung. Sollte irgendetwas an der Messstelle passieren, sind Sie sofort informiert.
Hier können Sie einen Blick auf Netilion Health werfen. Schauen Sie es sich einmal an, und erleben Sie selbst, welche Informationen Sie erhalten, gleichgültig wo Sie sich gerade aufhalten. Und das war's auch schon! WirelessHART in Kombination mit Netilion Health ist eine der leistungsstärksten Lösungen, um die Sicherheit Ihres Tailings-Damms zu verbessern.
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Bis zum nächsten Mal!
