Trong ngành khai khoáng, công nghệ làm kín ít được chú ý nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực cắt giảm phát thải, tiết kiệm nước và nâng cao độ tin cậy vận hành. Từ phớt cơ khí hiện đại đến hệ thống làm kín tuần hoàn kín, những cải tiến tưởng như nhỏ đang tạo ra thay đổi lớn cho khai thác bền vững.

Các hệ thống làm kín tuần hoàn kín và phớt cơ khí kép đang trở thành xu hướng trong các ngành công nghiệp đòi hỏi mức độ kiểm soát rò rỉ nghiêm ngặt.

Ngành khai khoáng đang bước vào một kỷ nguyên mới, nơi áp lực cân bằng giữa năng suất và trách nhiệm môi trường trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Trong bối cảnh tác động của biến đổi khí hậu ngày càng rõ rệt và các quy định về khí thải, sử dụng tài nguyên liên tục được siết chặt, các doanh nghiệp khai khoáng buộc phải chuyển đổi sang mô hình vận hành bền vững hơn. Sự gián đoạn sản xuất do thời tiết cực đoan ngày càng xảy ra thường xuyên, vì vậy, việc nâng cao năng lực phục hồi hoạt động đang trở thành ưu tiên hàng đầu của toàn ngành.

Dù không gây tiếng vang như tự động hóa hay chuyển đổi số, song nhiều bước tiến quan trọng của ngành khai khoáng lại đến từ những đổi mới thầm lặng. Trong số đó, công nghệ làm kín tiên tiến đang dần khẳng định vai trò then chốt khi đồng thời nâng cao độ tin cậy vận hành và giảm thiểu tác động môi trường.

Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động

Hoạt động khai thác mỏ phụ thuộc nhiều vào thiết bị quay, trong đó, hệ thống làm kín đóng vai trò quan trọng đối với sự ổn định của thiết bị. Tuy nhiên, các hệ thống làm kín bằng tết chèn và phớt cơ khí cũng là nguyên nhân hàng đầu gây sự cố cho bơm bùn, đặc biệt trong môi trường khai thác khắc nghiệt. Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ mài mòn thiết bị, trong khi thời tiết băng giá khiến vật liệu trở nên giòn và kém hiệu quả. Khi thiết bị làm kín hỏng hóc, hệ quả thường rất tốn kém. Thực tế, chỉ một phớt hỏng cũng có thể làm ngừng quá trình xử lý quặng từ 8 đến 24 giờ, kéo theo tổn thất sản lượng và chi phí sửa chữa lớn. Trong vòng 5 năm qua, các sự cố liên quan đến thiết bị làm kín đã gây thiệt hại cho ngành khai khoáng toàn cầu ước tính lên tới 67 tỷ USD.

Trước thực tế đó, phớt cơ khí đã có những bước tiến đáng kể. Các cải tiến như công nghệ rãnh tạo áp lực thủy động, bề mặt phủ kim cương chịu mài mòn và bảo trì dự đoán dựa trên Internet vạn vật (IoT) đang mang lại lựa chọn nâng cấp hiệu quả với chi phí hợp lý cho các mỏ muốn giảm tiêu thụ nước và phát thải. Theo tập đoàn tư vấn quản lý hàng đầu thế giới McKinsey, các đơn vị khai thác hàng đầu thế giới đã giảm được từ 3-6% chi phí đơn vị mỗi năm và tăng sản lượng tới 40% nhờ nâng cao độ tin cậy của thiết bị làm kín. Trong bức tranh đó, việc chuyển sang phớt cơ khí hiện đại được xem là một trong những giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả để tiết kiệm năng lượng và cải thiện hiệu suất tổng thể.

Quy định pháp lý và vật liệu mới định hình công nghệ làm kín

Bên cạnh yêu cầu vận hành, hành lang pháp lý ngày càng nghiêm ngặt cũng đang thúc đẩy sự đổi mới công nghệ làm kín. Các quy định như Đạo luật Không khí Sạch (Clean Air Act) của Mỹ và Chỉ thị về Khí thải Công nghiệp của EU buộc các doanh nghiệp áp dụng phớt cơ khí kép và các thiết kế bôi trơn bằng khí nhằm giảm tối đa rò rỉ chất lỏng và khí độc. Tại những khu vực khan hiếm nước, quy định về tài nguyên nước đã đẩy nhanh việc áp dụng các hệ thống làm kín tuần hoàn kín, giúp giảm đáng kể lượng nước tiêu thụ so với tết chèn truyền thống.

Về mặt vật liệu, những đổi mới gần đây tập trung vào các hợp kim chịu mài mòn như thép duplex, niken-crôm, kết hợp với các rãnh khắc laser để tối ưu hóa bôi trơn và lớp phủ kim cương tinh thể nano nhằm gia tăng độ bền. Nhờ đó, các phớt làm kín có thể vận hành bền bỉ trong môi trường bùn quặng nặng và điều kiện khí hậu khắc nghiệt, từ đó trở thành một trở thành yếu tố chiến lược trong khai khoáng bền vững.

Bảo tồn nước trong môi trường đầy thách thức

Tại nhiều khu mỏ trên thế giới, nước đang dần trở thành một nguồn tài nguyên chiến lược không kém gì quặng. Ở miền Nam Peru, nơi khí hậu khô hạn kéo dài, một mỏ đồng lớn phải vật lộn với bài toán nan giải: vừa cần lượng nước khổng lồ cho công đoạn tuyển khoáng, vừa chịu áp lực bảo tồn nguồn nước cho cộng đồng địa phương. Trong khi đó, các hệ thống tết chèn truyền thống có thể tiêu thụ tới 68 lít nước mỗi phút chỉ để làm mát và bôi trơn. Mức tiêu thụ này rõ ràng không bền vững, đặc biệt tại những khu vực khô hạn như Salar de Atacama (Chile), nơi hoạt động khai thác mỏ chiếm hơn 65% tổng nguồn nước địa phương.

Bước ngoặt xuất hiện khi mỏ đồng này chuyển sang sử dụng phớt bùn cơ khí tiên tiến với lớp phủ kim cương. Hệ thống làm kín mới cho phép vận hành hoàn toàn khô, loại bỏ nhu cầu cấp nước làm mát. Kể từ khi đưa vào sử dụng, phớt hoạt động ổn định, không ghi nhận sự cố đáng kể. Từ chỗ bị xem là không phù hợp với môi trường khai thác khắc nghiệt, phớt cơ khí giờ đây đã trở thành giải pháp chiến lược cho vận hành bền vững, đồng thời góp phần hiện thực hóa các mục tiêu giảm phát thải của ngành mỏ.

Câu chuyện tương tự cũng diễn ra tại lưu vực Bowen, bang Queensland - một trong những trung tâm khai thác than lớn nhất Australia. Một mỏ than quy mô lớn tại đây phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, bùn mài mòn mạnh và áp lực cắt giảm lượng nước tiêu thụ. Hệ thống bơm ba cấp xử lý bùn có hàm lượng chất rắn cao, áp suất lớn và nhiệt độ trên 30°C khiến phớt truyền thống nhanh chóng hư hỏng, làm tăng chi phí bảo trì và thời gian dừng máy.

Tuy nhiên, khi lắp đặt phớt cơ khí chuyên dụng cho bùn, hiệu suất cao, kết hợp đường nước áp lực thấp, mỏ khai thác này đã giảm mạnh lượng nước tiêu thụ và hệ thống ống dẫn được đơn giản hóa. Đáng chú ý, mức sử dụng nước chỉ còn khoảng 6,3 lít mỗi ngày - con số cực kỳ thấp trong môi trường vận hành khắc nghiệt như vậy. Tuổi thọ mỗi phớt kéo dài từ 12 đến 18 tháng giúp giảm đáng kể thời gian ngừng máy, tối ưu chi phí và nâng cao độ ổn định trong sản xuất. Tại các mỏ có điều kiện tương tự, doanh nghiệp cũng ghi nhận mức tiết kiệm lên tới 120 lít nước mỗi phút cho mỗi bơm, qua đó nâng cao hiệu quả vận hành toàn hệ thống.

Phớt cơ khí trong tiến trình chuyển đổi số ngành khai khoáng

Phớt cơ khí đang trở thành một phần của quá trình chuyển đổi số trong ngành khai khoáng. Khi được tích hợp cảm biến IoT - trên thiết bị mới hoặc lắp bổ sung cho hệ thống hiện hữu - các phớt thế hệ mới có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực về áp suất, nhiệt độ và độ rung. Dữ liệu này được truyền về trung tâm điều khiển, giúp người vận hành theo dõi tình trạng thiết bị liên tục và lập kế hoạch bảo trì chính xác hơn.

Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hơn 80% mỏ hiện thiếu công cụ đo lường đầy đủ chi phí do dừng máy. Việc số hóa máy bơm và động cơ cho phép phát hiện sớm các bất thường, hạn chế hỏng hóc đột ngột và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Nhờ bảo trì dự đoán, tuổi thọ phớt có thể vượt mức 12-18 tháng thông thường, đồng thời giảm việc kiểm tra thủ công và nâng cao mức độ kiểm soát vận hành.

Bền vững bắt đầu từ những thay đổi nhỏ

Để hướng tới một ngành khai khoáng linh hoạt và bền vững hơn, không phải lúc nào cũng cần đến những dự án đầu tư quy mô lớn hay các cuộc “cách mạng” công nghệ toàn diện. Trong nhiều trường hợp, sự chuyển mình bắt đầu từ chính những bộ phận tưởng chừng nhỏ bé nhưng đóng vai trò then chốt trong dây chuyền vận hành.

Những tiến bộ trong công nghệ làm kín - cho độ bền cao, hiệu suất vượt trội và khả năng tích hợp số - đang mang lại nhiều giá trị thực tế bao gồm tiết kiệm nước, cắt giảm phát thải và nâng cao độ tin cậy vận hành. Với các doanh nghiệp khai thác mỏ, đây không chỉ là cải tiến kỹ thuật mà còn là bước đi chiến lược hướng tới phát triển bền vững.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tài nguyên thiên nhiên ngày càng suy giảm, những đổi mới thông minh, có trọng tâm như công nghệ làm kín tiên tiến sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc định hình một tương lai xanh hơn và hiệu quả hơn cho ngành khai khoáng./.