選礦廠磨礦回路的預測與優化

選礦廠磨礦回路的模擬與優化

近年來選礦廠處理規模的增大和礦石品位的降低對選礦廠的流程設計與日常運行水平提出了越來越高的要求。目前選礦廠的工藝流程設計(尤其是磨礦回路)多直接采用或借鑒處理量近似的同類礦石的流程設計。盡管降低了流程設計的成本與風險,但是由于礦石性質變化多樣且磨礦粒度不一,這種設計模式并不能保證預期處理效果的實現和設備性能的充分發揮。


另一方面,在日常運行過程中,入料粒度、性質和品位發生的改變總是會引起磨礦回路的能耗、處理量或產品粒度的改變,進而影響最終產品的回收率和品位。當這種情況發生時就需要通過中試試驗或數學建模對磨礦回路的運行進行預測和優化,從而指導實際生產。然而,中試試驗不僅需要消耗大量時間和成本,往往也無法保證其測試結果與實際生產的一致性。此外,傳統的采用數值擬合方式建立的磨礦回路“黑盒子”模型,往往只適用于模擬特定的回路和礦石組合,不能將其預測結果外推到其他回路和礦石的組合上。


浩特利用在選礦領域的多年經驗,掌握了各種磨礦設備的運行機理模型,并將其整合開發為一整套選礦廠磨礦回路的模擬與優化方法。配合細致深入的數據采集和采樣試驗,這一方法可以用于模擬磨礦回路的運行及優化系統關鍵設計參數的設置。


在實踐操作中,這一方法的應用能夠有效的預測磨礦回路的運行、提高處理量、降低磨礦單位能耗及改善產品粒度。結合浩特公司多年積累的數據庫,這一方法可以幫助選礦廠完成以下工作:

  • (1)通過預測設備的處理能力、循環倍率及其他回路關鍵操作參數來改進磨礦回路的工藝流程設計;
  • (2)通過預測不同操作條件、工藝流程下磨礦回路的運行結果,幫助選礦廠確定工藝流程改造的最佳方案;
  • (3)通過模擬與優化現有工藝流程的操作參數,幫助選礦廠確定最佳作業條件,提高生產效率。

浩特公司可以對由以下設備組成的選礦廠磨礦回路進行模擬與優化:

  • (1)自磨機、半自磨機
  • (2)棒磨機、球磨機
  • (3)旋回破碎機等各種破碎機
  • (4)高壓輥磨機
  • (5)單層或雙層振動篩
  • (6)DSM篩
  • (7)水力旋流器
  • (8)其他設備

磨礦回路模擬與優化的益處

浩特的磨礦回路模擬與優化服務可以幫助選礦廠在不增加或很少增加投資的情況下提高磨礦回路生產效率。提高的幅度一般可達5-20%,從而為選礦廠帶來可觀的利潤增長。具體而言浩特公司可以幫助選礦廠提高生產能力(處理量和金屬回收率)、降低電費和其他成本及提高選礦廠的總體生產效率。為了提供并實施解決方案及保證選礦廠磨礦回路生產效率的長久改善,浩特公司能夠與選礦廠展開全面而緊密的合作。


浩特的服務能夠為選礦廠提供以下參數在不同工藝、操作條件下的預測結果:

  • (1)磨礦回路內所有節點礦石和水的流量;
  • (2)磨礦回路內所有節點礦石的粒度分布;
  • (3)破礦和磨礦設備的功率;
  • (4)水力旋流器的操作壓力;
  • (5)自磨機和半自磨機的載荷;
  • (6)及其他必要參數

項目實施的步驟

浩特可以根據客戶的要求提供定制化的服務。但是通常來說相關項目可以通過以下四個步驟來完成:


1.界定項目范圍

通過收集歷史數據和信息,分析選礦廠磨礦回路存在的現有問題、及提升空間。然后用這些數據和信息進行詳細分析,向客戶提供一個項目建議書。


2.回路模擬與優化

通過選礦廠入料礦石破磨性質的實驗室測試、實際生產狀況的調查和現場采樣,我們的專家團隊可以利用數學模型、歷史數據庫及豐富經驗完成磨礦回路的模擬與預測,并給出不同入料、工藝設計及操作條件下磨礦回路的優化方案。


3.項目成果的驗證與實施

根據客戶的礦山開采及選礦流程的具體情況,通過成本效益分析和模擬優化結果提供一份詳細的關于如何應用模擬優化成果的計劃書。通過對選礦廠運行關鍵指標的測量,定量測量模擬優化成果的應用對選礦效率的提高,并進一步精細調整模擬優化成果的應用方案。


4.選礦效率提高的長久保持

將模擬優化成果的應用方案融合到現場的管理和作業程序當中,并對操作員和一線工程師進行培訓,從而長久保持模擬優化成果的應用帶來的選礦效率提高。


案例介紹

項目對象是一家生產銅和鋅精礦為主要產品的多金屬選礦廠。由于選礦廠的入料礦石硬度偏大,限制了半自磨機的小時處理量。項目的目標是在不增加或少量增加投資的前提下提高選礦廠的處理能力。


針對這一項目進行的工作包括:詳細調查礦山及磨礦回路的操作運行狀況、測試入料礦石的破碎性質、調查粗碎機、半自磨機和球磨機組成的磨礦回路現有的操作方式、深入分析歷史數據、建立破碎和磨礦操作的數學模型,以及進行用于最終指導現場生產的回路模擬與優化。


根據模擬與優化結果,首先建議礦山通過優化爆破方案的設計,降低了選礦廠的入料粒度。然后針對破碎機、半自磨機和球磨機進行了一系列優化以充分利用設備性能,優化的范圍包括以下內容:

  • (1)粗破破碎機的設置;
  • (2)半自磨機柵格設計;
  • (3)半自磨機負荷比例;
  • (4)球磨機的操作;
  • (5)水力旋流器的操作;
  • (6)循環/卵石破碎機的應用與操作;

通過采用以上優化成果,該選礦廠半自磨機的小時處理量從2750噸提高到了3600噸。此后,通過持續不斷的進行磨礦回路的模擬與優化,盡管入料礦石的硬度變得更大,該選礦廠在2010年仍然達到了4400噸的小時處理量。


在一次作為對比基準的全廠調查中,該選礦廠的處理量為2600t/h,磨礦單位能耗為14kWh/t(采用兩臺10.75MW的球磨機)。通過應有優化成果,該選礦廠的處理量提高到了4400t/h,磨礦單位能耗卻降低到了10.7kWh/t(采用三臺球磨機)。對比優化前后,該選礦廠的處理量增加了69.2%,磨礦單位能耗降低了23.6%。


假定當地電價為0.18美分/kWh。假如當該選礦廠的處理量增加到4400t/h(年處理量3.47千萬噸)、磨礦單位能耗仍保持14kWh/t時,每年的電費支出為8.74千萬美元。當處理量增加到4400t/h而磨礦單位能耗降低到10.7kWh/t時,每年的電費支出為6.68千萬美元,相當于每年節省了2.06千萬美元的電費支出。


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