安塔米纳矿山通过优化实现节能增产

Compañía Minera Antamina与美卓的合作取得了巨大的成功，因此该公司持续上调了已经非常具有挑战性的生产目标；同时，在硬质铜及锌矿的加工领域，公司取得了每吨产品最低耗能的佳绩。

        美卓工艺技术革新部（PTI）帮助Compañía Minera Antamina公司对其爆破、破碎作业进行整合优化，从而大幅提高了该公司产能。双方合作取得了巨大的成功，因此该公司持续上调了已经非常具有挑战性的生产目标；同时，在硬质铜及锌矿的加工领域，公司取得了每吨产品最低耗能的佳绩。

        随着运营中处理坚硬矿石问题的出现，挑战也随之而来。美卓PTI与安塔米纳的技术以及管理人员与通力协作，在矿区和选厂中采用优化运营策略，使磨机段处理硬质矿石的能力从2750吨/小时提高至3600吨/小时。继续采用整合工艺与优化（PIO）理念及方法可进一步提升优化空间，从而实现选厂处理硬质矿石时能力超过4400吨/小时的目标。

        生产系统整体优化所带来的产能显著提高，使得运营过程中的能源效率得到明显改善，从而减少生产每吨产品的能源消耗。

硬质矿石难题

        安塔米纳矿山于2001年开始运营，经过五个月的开采之后，日处理铜矿（M1/M2）能力达到70000吨。但是在处理更为坚硬的铜矿石和锌矿石（M4/M4A）过程中，矿石的硬度限制了产能的提升，仅为M1/M2矿石产能的一半。（M1/M2矿石产能为4000～5000吨/小时，而 M4/M4A硬质矿石产能为2000～2500吨/小时）

        对于安塔米纳矿区而言，处理两种不同的矿石获得相似的产能是一项挑战。安塔米纳接洽美卓工艺技术革新部（PTI），通过实施工艺整合与优化项目，从而提升处理不同矿石的产能。

        美卓的工艺整合与优化(PIO)涉及从矿山到选厂的产出最大化、吨总成本最小化、能源消耗最小化，以及利润最大化等多方面。通过综合运营和控制战略，综合利用地质、土木工程、矿石物理量化信息，以及粉碎等诸多技术特点。

        矿石在从矿区到选厂的整个流程受到严密监控。Metso PTI开发出一种叫做SmartTag™（智能标签）的矿石追踪系统，可以对每批矿石从破碎机至磨碎机段的全过程进行追踪。

        SmartTags™（智能标签）以被动无线射频应答器为基础设计。产品无内部电源，因此可以将其保存在仓库或者矿区中很长时间。

        在进入磨矿流程之前的几个关键节点上装有接收天线，会对SmartTags™（智能标签）进行探测；标签信息将被数次收集，从而为物料传送提供有价值的信息。其最令人称道的是，这种技术将矿区中与矿石有关的空间数据与选矿厂中的瞬态数据联系起来。
        在现场测量、历史数据、审计调查、标准特定场地模型、数值模拟，以及现场校准的共同帮助下，针对不同种类矿石的特定场地综合运用，研发制定了控制战略。

        工艺整合与优化通过提升总体产能，减少能源消耗，提高金属回收率，优化整体运营状况，增强系统稳定性，从而为利润增长提供了一条具有成本效益的捷径。适于矿区环境的测量技术已经被开发很多年；这些技术价格低廉，相关操作易于被矿区工作人员所掌握。明确的综合运营战略可以利用现有的标准、质量保证与控制机制加以落实和监督，从而保证从中长期受益。

安塔米纳矿区实施工艺整合与优化

美卓与安塔米纳矿区的员工对采矿和粉碎工艺中现有的运营情况进行了全面审查。矿石来源按照具有相同爆破性的岩石结构、强度，以及破碎属性进行分类。爆破的设计实施、钻孔、爆炸质量保证与监控，以及最终的爆破破碎将在审查中进行测量。这些审查为矿区现有的作业确定了基准点，对与矿壁稳定性、控制性，矿石贫化，以及环境状况有关的主要限制条件进行了定义。

SmartTag™（智能标签）对爆破的矿石进行全程跟踪。安塔米纳矿区装有两个接收天线，一个安装在粗碎破碎机的端的排料皮带上，另一个安装在半自磨磨机的给料皮带上——这就使得破碎与磨矿工艺与在爆炸审查中测量的矿石特性和爆破碎碎特性相关联。

美卓工艺技术革新部和安塔米纳矿区的员工们分析了历史数据，评估了粗碎破碎机、半自磨磨机以及球磨机当前的应用状况，并进行了一系列审计和调查。此过程中获得的数据用以开发钻探、爆破、破碎，以及粉磨作业的数学模型。获得的这些特定模型彼此建立联系，进行数值模拟计算，从而发掘整个工艺的最优运营战略。

在与现场技术人员一道对获得的战略细节进行深入的探讨与分析后，安塔米纳的员工结牵头实施包括矿区和选厂在内的面向整个工艺优化和综合运营战略。
 

 

利用综合模型以及模拟

根据此前试验中收集的现场数据、以矿区和选厂样本为基础，研发出安塔米纳矿区的爆破、破碎以及磨矿作业的特定场地模型。这些模型彼此联系，用于对整个工艺流程进行数值模拟。模型所录入的数据包括岩石属性（强度以及结构）、爆炸设计参数（例如负荷、间隔、装药量，以及爆破类型、数量等）、粗碎设置、半自磨磨机操作情况，以及球磨机流程情况。

现场工作人员协助进行安塔米纳矿的数值模拟，对提升产出的可能性进行量化，评估并确立优化运营战略。诸如不同的爆破设计、粗碎设置、半自磨机磨碎设置、半自磨磨机装球量、球磨机操作条件、不同的水力旋流器分类变化，砾石破碎机操作条件均在模拟中加以考量和评估。

这些推导出的最具成本效益的战略经过安塔米纳和美卓联合团队分析并付诸实施。半自磨磨机处理硬质铜矿石和锌矿石产从2750吨/小时提升至3600吨/小时，对整体流程的优化改善了能源效率，最终显著减低了每吨产品的能源消耗。
“在项目的最后阶段，产能达到4500吨/小时，能源消耗维持在10.5 千瓦时/吨”。

持续改进以获得长远效益

在工艺整合与优化项目取得初步的成功之后，安塔米纳和美卓签署了技术服务支持合同，进一步细化改善运营状况。根据此合同部分内容要求，对爆破碎片以及爆破损害、矿壁控制的影响进行调查研究。

遵循此前描述的工艺整合与优化方法，针对硬质M4/M4A行三种更高的能量密度的爆炸性试验，从而评估磨矿工艺的性能表现。
这些更高能量密度爆破生产出更为细小的原矿碎片，在接下来以更细的碎片原料喂如半自磨磨机。半自磨磨机给料F80（80%的原料比以往更细）与此前的100mm-120mm相比，降至50mm-60mm，细料百分比（-10mm的原料）从25%升至45%。

粗碎破碎机峰值电量显著下降。为了以更为细小的原矿碎片获得下游流程的最佳操作，需要对破碎机、半自磨磨机，以及球磨及工艺进行一系列的改变和调整。最终在这些实验中，三种爆破试验碎片的球磨产能达到4100吨/小时，选厂产能超过4500吨/小时。

针对每种矿石的爆破设计和下游流程优化，确保工厂装机功率的有效利用。通过破碎以及碎磨流程节省了大量的能量，弥补了附加的爆破能，因而减小了整个运营过程中的单位能源消耗。

更多产出，更少说能耗

项目的最初阶段的产能为2600吨/小时，单位能源消耗为14千瓦时/吨。优化实施后，运营产能达到4500吨/小时，而单位能量消耗保持在10.5吨/小时。

通过减少金属选矿生产的整体环境影响，安塔米纳显著提高了资源利用效率，节能率高达25%。