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老挝Phu Kham铜金矿:产能预测助其从容应对矿石类型变化

美卓工艺技术与创新团队协助Phu BIA矿业有限公司提高其产量预测能力,并为未来做好充分准备。该矿山已做好准备,在产量不受影响的情况下,从容应对矿石类型的变化。

复杂地质条件的露天矿

Phu Kham露天铜金矿位于老挝首都万象东北约100公里处。由于风化、蚀变、断裂、褶皱等原因,矿床地质条件十分多变。地质构成为金铜网状脉和矽卡岩矿化的复杂异构矿物层。风化和地下水位接触形成了软浸出区以及带有以表生辉铜矿为主的次生铜矿化和富粘土煤矸石的上覆过渡带。整个矿床的岩体强度和风化程度差异很大,且在矿体深层发现坚硬岩石。

该矿山拥有大量常规露天矿给设备,以及由破碎、磨矿和浮选工艺组成的工艺装置,以回收铜和贵重金属。目前年产量为19.5公吨。破碎段为由1台旋回破碎机组成的单级破碎。磨矿回路包括1台半自磨机和2台并联的球磨机,每个闭路回路1台并配备有旋流器。接下来的浮选回路包括粗选、再磨和数个精选段。产品为22-25%的铜金精粉,7g/t金和60g/t银。

位于老挝的Phu Kham铜金矿床是一个极不均质的矿体。矿床具有复杂多变的矿物学、地质和岩土性质,会影响矿山产量和冶金性能。随着开采深度的增加,情形将进一步复杂化。因此,潜在的产能限制将给长期盈利能力带来风险。

2012年,在美卓工艺技术与创新团队的帮助下,Phu BIA矿业有限公司开始实施产能预测和优化项目,以评估如何在矿山寿命期(LOM)内保持目标产量和利润。目标是找到在处理坚硬矿石的情况下增加产量的途径、开发产能预测模型、确定是否需要以及何时改变中碎破碎和其他工艺,从而在矿山寿命期内保持目标产量。

项目涉及矿石定性;利用美卓SmartTag™矿石跟踪系统,详细评估与矿石特性数据相关的爆破和碎磨操作;以及开发爆破与碎磨工艺的特定现场模型。整合这些模型,从而获得整个生产工艺和产能预测的优化工具。

有效爆破的“良方”

优化工艺从矿石定性开始,以确定在整个爆破和碎磨工艺中的相同矿域。通过给定爆破设计,域中矿石形成相似的原矿(ROM)碎片。通过控制原矿碎片,可实现矿山增产。

主要目标之一是制定策略,以最大限度地提高磨机产量,从而在处理坚硬矿石的情况下仍保持矿山寿命期(LOM)内的目标产量。正如预期的那样,爆破模型和模拟表明:密集爆破孔,增大炸药有效系数,可大幅提高爆破所产生的细颗粒量。此外,减小炮眼封泥长度也可产生更多的爆破细颗粒和降低矿石最大粒度。原因是增大了炮眼封泥位置的爆破能量。这些模拟表明,通过优化爆破参数,可提高细粉量和降低原矿碎片的最大粒度,从而提高产量。

对每个矿域均进行了模拟和特定爆破设计,从而形成针对每个矿域的优化爆破设计“良方”。利用这些“良方”,达到更一致和优化的下游工艺给料粒度分布,并提高产量、工艺稳定性和效率。遵循这些方法,还可避免软质矿域的过量爆破,从而降低能耗和成本以及防止产生大量超细颗粒,以免对某些下游工艺造成不利影响。

进一步提高产量的综合方法

爆破模拟研究获得的原矿粒度分布被用作碎磨模型的输入数据。这样,可以针对整个工艺改进爆破模式和碎磨回路。利用这种综合方法,确定有效操作策略,以提高坚硬矿石加工生产能力。

除所推荐爆破设计的优点外,研究结果表明:通过减小粗碎破碎机紧边排料口(CSS),可以进一步提高产量。爆破设计改进可提高半自磨机的给料物料量和降低原矿粒度分布的最大粒度,同时减小破碎机排料口,以降低影响半自磨机给料的粗颗粒量。所以,这些是提高产量的互补策略。

利用SmartTag™和GeoMetso™管理矿石类型

将工艺性能与矿石特性和爆破结果相联系,利用美卓SmartTag™系统从开采到工艺全过程对矿石进行跟踪。在Phu Kham铜矿,SmartTag™接收天线安装在破碎机产品皮带和半自磨机给料皮带下方。当SmartTag™和相关矿石经过天线时,系统自动记录时间和识别标签,从而了解特定时间内所加工的矿石。在研究项目实施期间,这确保了爆破试验的矿石被送入选矿厂,以确定矿石来源与工艺性能之间的相互关系。

此外,Phu Kham铜矿还使用了GeoMetso™系统。其利用SmartTag™矿石跟踪技术,持续收集工厂性能数据并实时自动更新预测模型。这消除了进一步实施高成本矿石特性试验的需要,并提高了所开发冶金模型的精确性和预测        能力。此外,还可优化每种类型矿石的整个操作,以最大限度地提高产量并降低成本。在充分了解矿石类型对性能所产生之影响的情况下,可以修改长期开采规划和良好预测固定设备采购。从短期来看,可提前预知所加工矿石类型的变化,以调整操作条件,从而优化工艺性能。

未来规划

本项目的主要目标之一是,根据长期规划和优化的冶金模型开发产量预测模型。利用爆破和碎磨的综合特定现场模型,再结合Phu Kham矿山寿命(LOM)规划,可以实现此目标。

根据Phu Kham提供的LOM矿石输送计划和岩土力学模型,来确定每个阶段的矿石特性。在再次急剧下降和浅层回掏之前,结构和强度随矿坑深度的增加而提高,直至达到矿山寿命期。综合模型应用于此数据,以进行产量预测,从而指示坚硬矿石是否或何时会影响目标产量。

是否需要中碎破碎或顽石破碎?

项目的进一步目标是,评估是否需要中碎破碎回路或其他工艺改进,以在矿山寿命期内保持产量目标。产量预测结果表明,直至2018年均可达到年产量目标。但是,当2019年处理最坚硬块状矿石时,预测年产量将大幅下降。

中碎破碎回路投资巨大。所以,在项目初期就明确了对爆破方法和碎磨回路的改进调查(增大炮眼直径、密集炮眼、增大炸药有效系数,和减小粗碎破碎机紧边排料口),以确定这些措施是否足以提高产量。这些措施可以弥补大部分产量下降(提高产量8%以上),但可能不足以保持2019年的目标产量。根据矿山规划和产量预测,仅在2019年出现坚硬块状矿石和低于目标产量的情况。所以,无需增加中碎破碎或顽石破碎回路。特别是,在实施了所建议的其他改进后,可缓解矿石特性变化导致的产量下降。

共同寻找解决方案

美卓会同Phu Kham制定了未来规划,以最大限度地提高产量和应对未来预期的坚硬矿石。利用诸如SmartTag™和GeoMetso™等专家知识和专业工具,确保在前进道路上做出明智的决策,以最大限度地提高盈利能力和防止不必要的投资。 

该文章最初发表在2014年第12届AusIMM 矿业经营者研讨会。作者感谢Phu Bia和PanAust公司在本文发表过程中所给予的大力支持。

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