安塔米納礦山通過優(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。

        美卓工藝技術(shù)革新部（PTI）幫助Compañía Minera Antamina公司對其爆破、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。

        隨著運(yùn)營中處理堅(jiān)硬礦石問題的出現(xiàn)，挑戰(zhàn)也隨之而來。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4400噸/小時(shí)的目標(biāo)。

        生產(chǎn)系統(tǒng)整體優(yōu)化所帶來的產(chǎn)能顯著提高，使得運(yùn)營過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，經(jīng)過五個(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，以及利潤最大化等多方面。通過綜合運(yùn)營和控制戰(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)，可以對每批礦石從破碎機(jī)至磨碎機(jī)段的全過程進(jìn)行追蹤。

        SmartTags™（智能標(biāo)簽）以被動無線射頻應(yīng)答器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。產(chǎn)品無內(nèi)部電源，因此可以將其保存在倉庫或者礦區(qū)中很長時(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，會對SmartTags™（智能標(biāo)簽）進(jìn)行探測；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。
        在現(xiàn)場測量、歷史數(shù)據(jù)、審計(jì)調(diào)查、標(biāo)準(zhǔn)特定場地模型、數(shù)值模擬，以及現(xiàn)場校準(zhǔn)的共同幫助下，針對不同種類礦石的特定場地綜合運(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)營狀況，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而為利潤增長提供了一條具有成本效益的捷徑。適于礦區(qū)環(huán)境的測量技術(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)的員工對采礦和粉碎工藝中現(xiàn)有的運(yùn)營情況進(jìn)行了全面審查。礦石來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)營戰(zhàn)略。

在與現(xiàn)場技術(shù)人員一道對獲得的戰(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)的特定場地模型。這些模型彼此聯(lián)系，用于對整個(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)場工作人員協(xié)助進(jìn)行安塔米納礦的數(shù)值模擬，對提升產(chǎn)出的可能性進(jìn)行量化，評估并確立優(yōu)化運(yùn)營戰(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估。

這些推導(dǎo)出的最具成本效益的戰(zhàn)略經(jīng)過安塔米納和美卓聯(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)營狀況。根據(jù)此合同部分內(nèi)容要求，對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4500噸/小時(shí)。

針對每種礦石的爆破設(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)營過程中的單位能源消耗。

更多產(chǎn)出，更少說能耗

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%。