安塔米納礦山通過(guò)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能增產(chǎn)

Compañía Minera Antamina與美卓的合作取得了巨大的成功，因此該公司持續(xù)上調(diào)了已經(jīng)非常具有挑戰(zhàn)性的生產(chǎn)目標(biāo)；同時(shí)，在硬質(zhì)銅及鋅礦的加工領(lǐng)域，公司取得了每噸產(chǎn)品最低耗能的佳績(jī)。

        美卓工藝技術(shù)革新部（PTI）幫助Compañía Minera Antamina公司對(duì)其爆破、破碎作業(yè)進(jìn)行整合優(yōu)化，從而大幅提高了該公司產(chǎn)能。雙方合作取得了巨大的成功，因此該公司持續(xù)上調(diào)了已經(jīng)非常具有挑戰(zhàn)性的生產(chǎn)目標(biāo)；同時(shí)，在硬質(zhì)銅及鋅礦的加工領(lǐng)域，公司取得了每噸產(chǎn)品最低耗能的佳績(jī)。

        隨著運(yùn)營(yíng)中處理堅(jiān)硬礦石問(wèn)題的出現(xiàn)，挑戰(zhàn)也隨之而來(lái)。美卓PTI與安塔米納的技術(shù)以及管理人員與通力協(xié)作，在礦區(qū)和選廠中采用優(yōu)化運(yùn)營(yíng)策略，使磨機(jī)段處理硬質(zhì)礦石的能力從2750噸/小時(shí)提高至3600噸/小時(shí)。繼續(xù)采用整合工藝與優(yōu)化（PIO）理念及方法可進(jìn)一步提升優(yōu)化空間，從而實(shí)現(xiàn)選廠處理硬質(zhì)礦石時(shí)能力超過(guò)4400噸/小時(shí)的目標(biāo)。

        生產(chǎn)系統(tǒng)整體優(yōu)化所帶來(lái)的產(chǎn)能顯著提高，使得運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的能源效率得到明顯改善，從而減少生產(chǎn)每噸產(chǎn)品的能源消耗。

硬質(zhì)礦石難題

        安塔米納礦山于2001年開始運(yùn)營(yíng)，經(jīng)過(guò)五個(gè)月的開采之后，日處理銅礦（M1/M2）能力達(dá)到70000噸。但是在處理更為堅(jiān)硬的銅礦石和鋅礦石（M4/M4A）過(guò)程中，礦石的硬度限制了產(chǎn)能的提升，僅為M1/M2礦石產(chǎn)能的一半。（M1/M2礦石產(chǎn)能為4000～5000噸/小時(shí)，而 M4/M4A硬質(zhì)礦石產(chǎn)能為2000～2500噸/小時(shí)）

        對(duì)于安塔米納礦區(qū)而言，處理兩種不同的礦石獲得相似的產(chǎn)能是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。安塔米納接洽美卓工藝技術(shù)革新部（PTI），通過(guò)實(shí)施工藝整合與優(yōu)化項(xiàng)目，從而提升處理不同礦石的產(chǎn)能。

        美卓的工藝整合與優(yōu)化(PIO)涉及從礦山到選廠的產(chǎn)出最大化、噸總成本最小化、能源消耗最小化，以及利潤(rùn)最大化等多方面。通過(guò)綜合運(yùn)營(yíng)和控制戰(zhàn)略，綜合利用地質(zhì)、土木工程、礦石物理量化信息，以及粉碎等諸多技術(shù)特點(diǎn)。

        礦石在從礦區(qū)到選廠的整個(gè)流程受到嚴(yán)密監(jiān)控。Metso PTI開發(fā)出一種叫做SmartTag™（智能標(biāo)簽）的礦石追蹤系統(tǒng)，可以對(duì)每批礦石從破碎機(jī)至磨碎機(jī)段的全過(guò)程進(jìn)行追蹤。

        SmartTags™（智能標(biāo)簽）以被動(dòng)無(wú)線射頻應(yīng)答器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。產(chǎn)品無(wú)內(nèi)部電源，因此可以將其保存在倉(cāng)庫(kù)或者礦區(qū)中很長(zhǎng)時(shí)間。

        在進(jìn)入磨礦流程之前的幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上裝有接收天線，會(huì)對(duì)SmartTags™（智能標(biāo)簽）進(jìn)行探測(cè)；標(biāo)簽信息將被數(shù)次收集，從而為物料傳送提供有價(jià)值的信息。其最令人稱道的是，這種技術(shù)將礦區(qū)中與礦石有關(guān)的空間數(shù)據(jù)與選礦廠中的瞬態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)。
        在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、歷史數(shù)據(jù)、審計(jì)調(diào)查、標(biāo)準(zhǔn)特定場(chǎng)地模型、數(shù)值模擬，以及現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的共同幫助下，針對(duì)不同種類礦石的特定場(chǎng)地綜合運(yùn)用，研發(fā)制定了控制戰(zhàn)略。

        工藝整合與優(yōu)化通過(guò)提升總體產(chǎn)能，減少能源消耗，提高金屬回收率，優(yōu)化整體運(yùn)營(yíng)狀況，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而為利潤(rùn)增長(zhǎng)提供了一條具有成本效益的捷徑。適于礦區(qū)環(huán)境的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)很多年；這些技術(shù)價(jià)格低廉，相關(guān)操作易于被礦區(qū)工作人員所掌握。明確的綜合運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略可以利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量保證與控制機(jī)制加以落實(shí)和監(jiān)督，從而保證從中長(zhǎng)期受益。

安塔米納礦區(qū)實(shí)施工藝整合與優(yōu)化

美卓與安塔米納礦區(qū)的員工對(duì)采礦和粉碎工藝中現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行了全面審查。礦石來(lái)源按照具有相同爆破性的巖石結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度，以及破碎屬性進(jìn)行分類。爆破的設(shè)計(jì)實(shí)施、鉆孔、爆炸質(zhì)量保證與監(jiān)控，以及最終的爆破破碎將在審查中進(jìn)行測(cè)量。這些審查為礦區(qū)現(xiàn)有的作業(yè)確定了基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)與礦壁穩(wěn)定性、控制性，礦石貧化，以及環(huán)境狀況有關(guān)的主要限制條件進(jìn)行了定義。

SmartTag™（智能標(biāo)簽）對(duì)爆破的礦石進(jìn)行全程跟蹤。安塔米納礦區(qū)裝有兩個(gè)接收天線，一個(gè)安裝在粗碎破碎機(jī)的端的排料皮帶上，另一個(gè)安裝在半自磨磨機(jī)的給料皮帶上——這就使得破碎與磨礦工藝與在爆炸審查中測(cè)量的礦石特性和爆破碎碎特性相關(guān)聯(lián)。

美卓工藝技術(shù)革新部和安塔米納礦區(qū)的員工們分析了歷史數(shù)據(jù)，評(píng)估了粗碎破碎機(jī)、半自磨磨機(jī)以及球磨機(jī)當(dāng)前的應(yīng)用狀況，并進(jìn)行了一系列審計(jì)和調(diào)查。此過(guò)程中獲得的數(shù)據(jù)用以開發(fā)鉆探、爆破、破碎，以及粉磨作業(yè)的數(shù)學(xué)模型。獲得的這些特定模型彼此建立聯(lián)系，進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，從而發(fā)掘整個(gè)工藝的最優(yōu)運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略。

在與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員一道對(duì)獲得的戰(zhàn)略細(xì)節(jié)進(jìn)行深入的探討與分析后，安塔米納的員工結(jié)牽頭實(shí)施包括礦區(qū)和選廠在內(nèi)的面向整個(gè)工藝優(yōu)化和綜合運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略。
 

 

利用綜合模型以及模擬

根據(jù)此前試驗(yàn)中收集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、以礦區(qū)和選廠樣本為基礎(chǔ)，研發(fā)出安塔米納礦區(qū)的爆破、破碎以及磨礦作業(yè)的特定場(chǎng)地模型。這些模型彼此聯(lián)系，用于對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行數(shù)值模擬。模型所錄入的數(shù)據(jù)包括巖石屬性（強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)）、爆炸設(shè)計(jì)參數(shù)（例如負(fù)荷、間隔、裝藥量，以及爆破類型、數(shù)量等）、粗碎設(shè)置、半自磨磨機(jī)操作情況，以及球磨機(jī)流程情況。

現(xiàn)場(chǎng)工作人員協(xié)助進(jìn)行安塔米納礦的數(shù)值模擬，對(duì)提升產(chǎn)出的可能性進(jìn)行量化，評(píng)估并確立優(yōu)化運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略。諸如不同的爆破設(shè)計(jì)、粗碎設(shè)置、半自磨機(jī)磨碎設(shè)置、半自磨磨機(jī)裝球量、球磨機(jī)操作條件、不同的水力旋流器分類變化，礫石破碎機(jī)操作條件均在模擬中加以考量和評(píng)估。

這些推導(dǎo)出的最具成本效益的戰(zhàn)略經(jīng)過(guò)安塔米納和美卓聯(lián)合團(tuán)隊(duì)分析并付諸實(shí)施。半自磨磨機(jī)處理硬質(zhì)銅礦石和鋅礦石產(chǎn)從2750噸/小時(shí)提升至3600噸/小時(shí)，對(duì)整體流程的優(yōu)化改善了能源效率，最終顯著減低了每噸產(chǎn)品的能源消耗。
“在項(xiàng)目的最后階段，產(chǎn)能達(dá)到4500噸/小時(shí)，能源消耗維持在10.5 千瓦時(shí)/噸”。

持續(xù)改進(jìn)以獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)效益

在工藝整合與優(yōu)化項(xiàng)目取得初步的成功之后，安塔米納和美卓簽署了技術(shù)服務(wù)支持合同，進(jìn)一步細(xì)化改善運(yùn)營(yíng)狀況。根據(jù)此合同部分內(nèi)容要求，對(duì)爆破碎片以及爆破損害、礦壁控制的影響進(jìn)行調(diào)查研究。

遵循此前描述的工藝整合與優(yōu)化方法，針對(duì)硬質(zhì)M4/M4A行三種更高的能量密度的爆炸性試驗(yàn)，從而評(píng)估磨礦工藝的性能表現(xiàn)。
這些更高能量密度爆破生產(chǎn)出更為細(xì)小的原礦碎片，在接下來(lái)以更細(xì)的碎片原料喂如半自磨磨機(jī)。半自磨磨機(jī)給料F80（80%的原料比以往更細(xì)）與此前的100mm-120mm相比，降至50mm-60mm，細(xì)料百分比（-10mm的原料）從25%升至45%。

粗碎破碎機(jī)峰值電量顯著下降。為了以更為細(xì)小的原礦碎片獲得下游流程的最佳操作，需要對(duì)破碎機(jī)、半自磨磨機(jī)，以及球磨及工藝進(jìn)行一系列的改變和調(diào)整。最終在這些實(shí)驗(yàn)中，三種爆破試驗(yàn)碎片的球磨產(chǎn)能達(dá)到4100噸/小時(shí)，選廠產(chǎn)能超過(guò)4500噸/小時(shí)。

針對(duì)每種礦石的爆破設(shè)計(jì)和下游流程優(yōu)化，確保工廠裝機(jī)功率的有效利用。通過(guò)破碎以及碎磨流程節(jié)省了大量的能量，彌補(bǔ)了附加的爆破能，因而減小了整個(gè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的單位能源消耗。

更多產(chǎn)出，更少說(shuō)能耗

項(xiàng)目的最初階段的產(chǎn)能為2600噸/小時(shí)，單位能源消耗為14千瓦時(shí)/噸。優(yōu)化實(shí)施后，運(yùn)營(yíng)產(chǎn)能達(dá)到4500噸/小時(shí)，而單位能量消耗保持在10.5噸/小時(shí)。

通過(guò)減少金屬選礦生產(chǎn)的整體環(huán)境影響，安塔米納顯著提高了資源利用效率，節(jié)能率高達(dá)25%。