安塔米納礦山通過優(yōu)化實現(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；同時，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；同時，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。

        隨著運營中處理堅硬礦石問題的出現(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)化運營策略，使磨機段處理硬質(zhì)礦石的能力從2750噸/小時提高至3600噸/小時。繼續(xù)采用整合工藝與優(yōu)化（PIO）理念及方法可進一步提升優(yōu)化空間，從而實現(xiàn)選廠處理硬質(zhì)礦石時能力超過4400噸/小時的目標。

        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年開始運營，經(jīng)過五個月的開采之后，日處理銅礦（M1/M2）能力達到70000噸。但是在處理更為堅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，而 M4/M4A硬質(zhì)礦石產(chǎn)能為2000～2500噸/小時）

        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)能是一項挑戰(zhàn)。安塔米納接洽美卓工藝技術(shù)革新部（PTI），通過實施工藝整合與優(yōu)化項目，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。

        礦石在從礦區(qū)到選廠的整個流程受到嚴密監(jiān)控。Metso PTI開發(fā)出一種叫做SmartTag™（智能標簽）的礦石追蹤系統(tǒng)，可以對每批礦石從破碎機至磨碎機段的全過程進行追蹤。

        SmartTags™（智能標簽）以被動無線射頻應(yīng)答器為基礎(chǔ)設(shè)計。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)中很長時間。

        在進入磨礦流程之前的幾個關(guān)鍵節(jié)點上裝有接收天線，會對SmartTags™（智能標簽）進行探測；標簽信息將被數(shù)次收集，從而為物料傳送提供有價值的信息。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)、審計調(diào)查、標準特定場地模型、數(shù)值模擬，以及現(xiàn)場校準的共同幫助下，針對不同種類礦石的特定場地綜合運用，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)化整體運營狀況，增強系統(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。明確的綜合運營戰(zhàn)略可以利用現(xiàn)有的標準、質(zhì)量保證與控制機制加以落實和監(jiān)督，從而保證從中長期受益。

安塔米納礦區(qū)實施工藝整合與優(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)有的運營情況進行了全面審查。礦石來源按照具有相同爆破性的巖石結(jié)構(gòu)、強度，以及破碎屬性進行分類。爆破的設(shè)計實施、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行測量。這些審查為礦區(qū)現(xiàn)有的作業(yè)確定了基準點，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)的主要限制條件進行了定義。

SmartTag™（智能標簽）對爆破的礦石進行全程跟蹤。安塔米納礦區(qū)裝有兩個接收天線，一個安裝在粗碎破碎機的端的排料皮帶上，另一個安裝在半自磨磨機的給料皮帶上——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、半自磨磨機以及球磨機當前的應(yīng)用狀況，并進行了一系列審計和調(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，進行數(shù)值模擬計算，從而發(fā)掘整個工藝的最優(yōu)運營戰(zhàn)略。

在與現(xiàn)場技術(shù)人員一道對獲得的戰(zhàn)略細節(jié)進行深入的探討與分析后，安塔米納的員工結(jié)牽頭實施包括礦區(qū)和選廠在內(nèi)的面向整個工藝優(yōu)化和綜合運營戰(zhàn)略。
 

 

利用綜合模型以及模擬

根據(jù)此前試驗中收集的現(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，用于對整個工藝流程進行數(shù)值模擬。模型所錄入的數(shù)據(jù)包括巖石屬性（強度以及結(jié)構(gòu)）、爆炸設(shè)計參數(shù)（例如負荷、間隔、裝藥量，以及爆破類型、數(shù)量等）、粗碎設(shè)置、半自磨磨機操作情況，以及球磨機流程情況。

現(xiàn)場工作人員協(xié)助進行安塔米納礦的數(shù)值模擬，對提升產(chǎn)出的可能性進行量化，評估并確立優(yōu)化運營戰(zhàn)略。諸如不同的爆破設(shè)計、粗碎設(shè)置、半自磨機磨碎設(shè)置、半自磨磨機裝球量、球磨機操作條件、不同的水力旋流器分類變化，礫石破碎機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)合團隊分析并付諸實施。半自磨磨機處理硬質(zhì)銅礦石和鋅礦石產(chǎn)從2750噸/小時提升至3600噸/小時，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。
“在項目的最后階段，產(chǎn)能達到4500噸/小時，能源消耗維持在10.5 千瓦時/噸”。

持續(xù)改進以獲得長遠效益

在工藝整合與優(yōu)化項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，進一步細化改善運營狀況。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，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)出更為細小的原礦碎片，在接下來以更細的碎片原料喂如半自磨磨機。半自磨磨機給料F80（80%的原料比以往更細）與此前的100mm-120mm相比，降至50mm-60mm，細料百分比（-10mm的原料）從25%升至45%。

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

針對每種礦石的爆破設(shè)計和下游流程優(yōu)化，確保工廠裝機功率的有效利用。通過破碎以及碎磨流程節(jié)省了大量的能量，彌補了附加的爆破能，因而減小了整個運營過程中的單位能源消耗。

更多產(chǎn)出，更少說能耗

項目的最初階段的產(chǎn)能為2600噸/小時，單位能源消耗為14千瓦時/噸。優(yōu)化實施后，運營產(chǎn)能達到4500噸/小時，而單位能量消耗保持在10.5噸/小時。

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25%。