由Rick Meyerhoefer，Delta计算机系统
在打破岩石的采矿过程中，大约3％的产生电力消耗。在加拿大单独，矿山每年消耗超过150个Petajoules。对于透视，1个Petajoule可以推动卡尔加里市三周，因此采矿能源需求的任何显着下降都可能具有巨大有益的后果，都以成本和环境影响。加拿大自然资源讨论了这个问题值得探索并宣布加拿大粉碎它的影响！挑战，敦促申请人开发“一种新的清洁技术解决方案，这些解决方案改变了能量在采矿业中用于破碎和磨削岩石。”Envisioning Labs的Cliff Edwards拥有他的想法是一个获胜的想法;用高压和温度控制用超临界CO2粉碎岩石。
其核心思想是，通过压缩来打破岩石是很硬的;用紧张打破它们要容易得多。想想把密封的汽水罐挤压到爆和简单地把它放在冰箱里的效果有什么不同。20世纪30年代，美国矿务局(U.S. Bureau of Mines)就曾试验过用蒸汽来粉碎岩石(将某些东西分解成更小的颗粒)。然而，就像许多其他方法一样，这种方法可能已经被抛弃了，因为这个过程所需的能量相对于结果来说太大了。但爱德华兹想知道，是否有另一种流体可以采用低能量的方法。
CO2似乎是一个强有力的竞争者。以相对易于实现74巴和31℃下，从次临界到超临界流体中的物质转换。此时，在温度和压力的微小变化可引起密度大的变化，从而，体积。从理论上讲，岩石可以在超临界CO2沐浴，允许渗透岩石的物质毛孔后，进行减压的速度不够快，使CO2去亚临界和突然扩大，从内部破裂的岩石。Edwards的涉及所述方法在炸药爆破采矿用于从地面，在那里从岩石内气体的快速膨胀导致相对高效的破损解放岩石。
他对这项技术的应用有信心。不幸的是，当时还没有一个能将这一想法付诸实践的工具。
从协作到执行
爱德华兹伸手MistyWest，基于不列颠哥伦比亚温哥华，工程设计咨询公司，其窃听项目经理，机械工程师科尔克罗克是该项目的技术负责人。
“有很多学习，”克罗克说。“我会去寻求热力学，并决定是否使用液体CO2与气态CO2填充以达到超临界。在早期阶段，我们会做快速测试并学习一些东西，然后继续迭代。我们的整个第一阶段才达到最低可行的实验。“
第一台桌面器件仅为2英尺长而高度手动，基本上两个压力缸与中央破裂盘和手动阀门一起管道 - 但它起作用。在一个循环中，该装置大致100克岩石成较小的岩石和灰尘。一个循环一循环，除了微米尺寸的粉末。这支球队的成功令人震惊。挑战成了如何扩展它。
MistyWest联系了总部位于温哥华的运动控制解决方案专家PQ Systems寻求帮助。PQ系统公司推荐了一种新的设计方案，即双节缸，并与Westcoast cylinder公司合作进行设计。从本质上讲，有两个圆柱体，通过一个共用的中心头连接在一起，这个中心头上有一个共同的连杆，连杆两端各有一个活塞。一边是液压的，包含一个MTS SSI Temposonics传感器，用于确定活塞位置。另一边压缩二氧化碳，并有另一个传感器监测压力。PQ系统决定系统的最优运动控制器是Delta计算机系统的RMC75E。
在实践中粉碎
这个操作看似缓慢而简单，每分钟只能移动不到一加仑的二氧化碳。CO2侧的一个阀门控制CO2从供应罐流入第二腔(压力容器B，或“PVb，”上面)，并在压缩开始前关闭密封。当液压缸(HC-1)一侧的活塞延伸2-4分钟时，二氧化碳被压缩到超临界压力状态，通过关闭快速作用阀密封到主腔，并在那里保持10-30分钟。由于压缩气体会使其大幅升温，一个单独的测温探头可以确保系统保持在允许的范围内。Delta控制器将共享杆缩回到给定位置，最后释放阀门，允许气体膨胀回二次腔，完成循环。此外，RMC75E还负责在压力波动的情况下精细地控制压力水平，避免产生过多的热量。
第二代气缸的尺寸为80英寸。长度为6英寸。每个气缸侧面的孔，每个侧面允许30英寸。中风。整个组装有10英尺高。粉碎系统可以接受1-2公斤的岩石和1-2升的二氧化碳在它的主室。注意，主腔室在上图中没有显示。相反，它通过管道和阀门连接到二氧化碳瓶底部的孔上。岩石被装入主压力室。实际上，二氧化碳钢瓶是双重用途的，既是将二氧化碳压入主室的压缩装置，又是将主室的二氧化碳膨胀的收集罐。
运动控制器在该系统中的作用是键，因为压缩室的体积是管理粉碎过程的中心。有趣的是，Delta控制器基于CO2压力而不是液压，从反馈回路而不是非常规。系统流动液压流体直至达到所需的CO 2压力。减压级将CO2室重置回基于目标系统体积的设定点。
“三角洲正在做两件事，”米斯蒂韦斯特的科尔·克罗克说。“它将流体压缩到岩石的主腔，这将涉及压力反馈。我们关闭主腔阀，并使用位置反馈关闭二次CO2腔的活塞。我们缩回多远是很重要的，因为我们需要知道第二腔的体积，因为它决定了减压后产生的压力。所以，Delta控制着加压和收缩体积。我们需要能够在压缩过程中进行微调，同时知道我们已经缩回到正确的体积，为减压做准备。”
PQ系统技术销售代表罗伯特·罗特建议单轴三角洲RMC75E，它提供了一个USB链接传送到基于Windows的PC上运行三角洲的RMCTools软件和以太网与PLC和HMI通讯。PQ系统指出RMCTools起着粉碎机解决了重要的作用，因为“该软件是快速学习，提供了诸多功能，如双回路位置的压力控制和能力，从位置到压力控制都在一个快速转型一毫秒控制回路“，它可以大大有助于这种应用。控制环路可以进一步缩短，为0.5，0.25或甚至0.125毫秒如果需要更快的响应。该RMC75E使用的输入和输出Delta的AP2和D8扩展模块。所述AP2模块允许RMC75具有两个16位模拟输入和输出的控制信号给伺服穆格阀执行差分位置压力控制。D8的模块提供八个独立的I / O链路更大的灵活性单独配置，在概念的原型证明有用的，例如这一点。该RMC75最多可以接受这些扩展模块中的四个。
破碎的未来挑战
自然资源加拿大的影响加拿大粉碎它！挑战强调能量减少目标至少为20％。设想实验室估计，与传统的破碎系统相比，其CO2粉碎系统实现至少24％的能量降低，尽管微调继续找到将产生最佳岩石渗透和膨胀压裂的精确二氧化碳状态。一旦这些数字证明，Edwards希望采矿业得到参与。设想实验室已经取出了该方法的临时专利，这可以根据需要将其应用于从较小的岩石中产生任何东西，这取决于需要。系统架构将以更大的尺度更改，但底层过程将保留。
“这里的主要应用是在矿井粉碎电路中替换典型的球磨机或凹槽磨削，”克利夫爱德华兹说。“二级应用可能包括水泥行业，在那里他们必须粉碎和研磨石灰石。它也可能在汇总或回收行业中申请。“
爱德华兹希望在不久的将来展示出技术的规模将在未来两年内，那么这将为该行业提供了遵循模型中值得一试工厂。
三角洲的计算机系统
www.deltamotion.com
提交：控制器（未运动控制）那绿色工程
