安塔米納礦山通過優化實現節能增產

Compañía Minera Antamina與美卓的合作取得了巨大的成功，因此該公司持續上調了已經非常具有挑戰性的生產目標；同時，在硬質銅及鋅礦的加工領域，公司取得了每噸產品最低耗能的佳績。

        美卓工藝技術革新部（PTI）幫助Compañía Minera Antamina公司對其爆破、破碎作業進行整合優化，從而大幅提高了該公司產能。雙方合作取得了巨大的成功，因此該公司持續上調了已經非常具有挑戰性的生產目標；同時，在硬質銅及鋅礦的加工領域，公司取得了每噸產品最低耗能的佳績。

        隨著運營中處理堅硬礦石問題的出現，挑戰也隨之而來。美卓PTI與安塔米納的技術以及管理人員與通力協作，在礦區和選廠中采用優化運營策略，使磨機段處理硬質礦石的能力從2750噸/小時提高至3600噸/小時。繼續采用整合工藝與優化（PIO）理念及方法可進一步提升優化空間，從而實現選廠處理硬質礦石時能力超過4400噸/小時的目標。

        生產系統整體優化所帶來的產能顯著提高，使得運營過程中的能源效率得到明顯改善，從而減少生產每噸產品的能源消耗。

硬質礦石難題

        安塔米納礦山于2001年開始運營，經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能的提升，僅為M1/M2礦石產能的一半。（M1/M2礦石產能為4000～5000噸/小時，而 M4/M4A硬質礦石產能為2000～2500噸/小時）

        對于安塔米納礦區而言，處理兩種不同的礦石獲得相似的產能是一項挑戰。安塔米納接洽美卓工藝技術革新部（PTI），通過實施工藝整合與優化項目，從而提升處理不同礦石的產能。

        美卓的工藝整合與優化(PIO)涉及從礦山到選廠的產出最大化、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略，綜合利用地質、土木工程、礦石物理量化信息，以及粉碎等諸多技術特點。

        礦石在從礦區到選廠的整個流程受到嚴密監控。Metso PTI開發出一種叫做SmartTag™（智能標簽）的礦石追蹤系統，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）以被動無線射頻應答器為基礎設計。產品無內部電源，因此可以將其保存在倉庫或者礦區中很長時間。

        在進入磨礦流程之前的幾個關鍵節點上裝有接收天線，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，這種技術將礦區中與礦石有關的空間數據與選礦廠中的瞬態數據聯系起來。
        在現場測量、歷史數據、審計調查、標準特定場地模型、數值模擬，以及現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，研發制定了控制戰略。

        工藝整合與優化通過提升總體產能，減少能源消耗，提高金屬回收率，優化整體運營狀況，增強系統穩定性，從而為利潤增長提供了一條具有成本效益的捷徑。適于礦區環境的測量技術已經被開發很多年；這些技術價格低廉，相關操作易于被礦區工作人員所掌握。明確的綜合運營戰略可以利用現有的標準、質量保證與控制機制加以落實和監督，從而保證從中長期受益。

安塔米納礦區實施工藝整合與優化

美卓與安塔米納礦區的員工對采礦和粉碎工藝中現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構、強度，以及破碎屬性進行分類。爆破的設計實施、鉆孔、爆炸質量保證與監控，以及最終的爆破破碎將在審查中進行測量。這些審查為礦區現有的作業確定了基準點，對與礦壁穩定性、控制性，礦石貧化，以及環境狀況有關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聯。

美卓工藝技術革新部和安塔米納礦區的員工們分析了歷史數據，評估了粗碎破碎機、半自磨磨機以及球磨機當前的應用狀況，并進行了一系列審計和調查。此過程中獲得的數據用以開發鉆探、爆破、破碎，以及粉磨作業的數學模型。獲得的這些特定模型彼此建立聯系，進行數值模擬計算，從而發掘整個工藝的最優運營戰略。

在與現場技術人員一道對獲得的戰略細節進行深入的探討與分析后，安塔米納的員工結牽頭實施包括礦區和選廠在內的面向整個工藝優化和綜合運營戰略。
 

 

利用綜合模型以及模擬

根據此前試驗中收集的現場數據、以礦區和選廠樣本為基礎，研發出安塔米納礦區的爆破、破碎以及磨礦作業的特定場地模型。這些模型彼此聯系，用于對整個工藝流程進行數值模擬。模型所錄入的數據包括巖石屬性（強度以及結構）、爆炸設計參數（例如負荷、間隔、裝藥量，以及爆破類型、數量等）、粗碎設置、半自磨磨機操作情況，以及球磨機流程情況。

現場工作人員協助進行安塔米納礦的數值模擬，對提升產出的可能性進行量化，評估并確立優化運營戰略。諸如不同的爆破設計、粗碎設置、半自磨機磨碎設置、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。

這些推導出的最具成本效益的戰略經過安塔米納和美卓聯合團隊分析并付諸實施。半自磨磨機處理硬質銅礦石和鋅礦石產從2750噸/小時提升至3600噸/小時，對整體流程的優化改善了能源效率，最終顯著減低了每噸產品的能源消耗。
“在項目的最后階段，產能達到4500噸/小時，能源消耗維持在10.5 千瓦時/噸”。

持續改進以獲得長遠效益

在工藝整合與優化項目取得初步的成功之后，安塔米納和美卓簽署了技術服務支持合同，進一步細化改善運營狀況。根據此合同部分內容要求，對爆破碎片以及爆破損害、礦壁控制的影響進行調查研究。

遵循此前描述的工藝整合與優化方法，針對硬質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。
這些更高能量密度爆破生產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整。最終在這些實驗中，三種爆破試驗碎片的球磨產能達到4100噸/小時，選廠產能超過4500噸/小時。

針對每種礦石的爆破設計和下游流程優化，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。

更多產出，更少說能耗

項目的最初階段的產能為2600噸/小時，單位能源消耗為14千瓦時/噸。優化實施后，運營產能達到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的整體環境影響，安塔米納顯著提高了資源利用效率，節能率高達25%。