Share to Facebook Share to Twitter Share to Twitter More...

Повышение производительности и энергоэффективности на медно-цинковой фабрике в Перу

Подразделение Metso, Process Technology and Innovation (PTI), помогло компании Compañía Minera Antamina увеличить пропускную способность ее мельниц, интегрировав и оптимизировав буровзрывные работы, а также операции дробления и измельчения. Сотрудничество было настолько успешным, что Antamina последовательно ставит все более серьезные производственные задачи, при этом минимизируя удельные энергозатраты при переработке медных и цинковых руд.

Compañía Minera Antamina – горно-обогатительный комплекс, производящий концетраты меди и цинка в качестве основных продуктов , а также концентраты молибдена, свинца/висмута/серебра в качестве побочных продуктов. Antamina расположена в центре перуанских Анд приблизительно на высоте 4 300 метров над уровнем моря и является одним из главных горнодобывающих комплексов Перу.

Начало добычи более твердых руд представляло проблему для эксплуатации, но технический и административный персонал фабрики обратился к Metso PTI, и после первичной оптимизации операционных стратегий на руднике и фабрике производительность комплекса при работе с твердыми рудами повысилась в среднем с 2 750 до 3 600 тонн в час. Благодаря дальнейшему применению подхода и методологии Технологической интеграции и оптимизации (ТИО) были достигнуты новые улучшения, а производительность фабрики при переработке твердых руд превысила изначально намеченный показатель в 4 400 тонн в час.

Значительное повышение производительности и оптимизация всей производственной цепочки улучшили также энергоэффективность работы, что привело к меньшим затратам энергии в расчете на тонну продукции.

 

Твердые руды осложняют процесс добычи

Фабрика Antamina, начавшая свою работу в 2001 году, через пять месяцев вышла на запланированную ежедневную переработку в 70 000 тонн медных руд (M1/M2). Однако, в отношении переработки твердых медных/цинковых руд (M4/M4A) существовало несколько проблем, снижавших производительность по этим рудам практически вдвое относительно выработки M1/M2 (например, 2 000–2 500 т/ч против 4 000–5000 т/ч).

Выравнивание производительности для обоих типов руд стало вызовом для фабрики Antamina, в связи с чем она обратилась к Metso Process Technology & Innovation (PTI), поставив задачу повышения производительности переработки разных руд посредством реализации проекта Технологической интеграции и оптимизации (ТИО).

Технологическая интеграция и оптимизация Metso включает разработку интегрированных операционных и управленческих стратегий на участках карьер - фабрика. Стратегии призваны обеспечить максимальную выработку и рентабельность, а также минимизировать общие затраты на производство одной тонны продукта и энергопотребление. Методология опирается на массив геологических, геотехнических и количественных данных физико-механических и литологических характеристик руд и параметров их измельчения.

Разные типы руд характеризуются и отслеживаются на протяжении всего процесса ( карьер – фабрика ). Принципиально, чтобы параметры руд, подаваемых в мельницу, фиксировались еще в карьере и затем отслеживались по ходу технологического процесса. В Metso PTI разработали систему маркировки руды SmartTag, которая позволяет отслеживать партии руды по ходу их движения от карьера через стадию дробления на мельницы.

Система построена на основе надежных пассивных радиочастотных транспондеров. У маркеров нет внутренних элементов питания, а значит, они могут оставаться на отвалах и площадках горной массы на протяжении значительных периодов времени.

Антенны обнаружения SmartTag устанавливаются в критических точках по пути карьер – фабрика, маркеры могут быть обнаружены и передать разноплановую информацию о движении материала. В частности, они позволяют связать пространственные данные, связанные с рудой на руднике и временные данные фабрики.

Специфичные и интегрированные для объекта операционно-управленческие стратегии, разработанные для разных типов руды, базируются на полевых наблюдениях, исторических данных, ревизиях и осмотрах, калиброванных моделях для конкретного объекта, имитациях и проверках объекта.

Методология ТИО предлагает быстрый и экономически эффективный путь для повышения рентабельности благодаря увеличению общего производства, снижению энергопотребления, усовершенствованию извлечения металла, управлению процессом и его стабилизации. Технологии измерения разрабатывались на протяжении многих лет. Они учитывают условия добычи, не требуют больших расходов и могут легко применяться персоналом фабрики. Указанные интегрированные операционные стратегии реализуются и контролируются с учетом принятых стандартов, механизмов контроля и менеджмента качества, что должно гарантировать, что их преимуиества будут сохраняться на протяжении долгого времени.

 

Реализация проекта на фабрике

Персонал компаний Metso и фабрики Antamina провел всесторонний анализ работы рудника и операций рудоподготовки. Источники руды были сгруппированы по структуре и крепости, параметрам взрываемости и фрагментирования. Проектирование взрыва, контроль и менеджмент качества бурения и взрыва, а также вибрация и итоговое фрагментирование были оценены в ходе проверок взрывов. Эти данные позволили провести контрольные испытания применяемых в карьере практик и определить главные сдерживающие факторы в отношении устойчивости бортов, контроля, разубоживания руды и экологических аспектов.

Взорванная руда была промаркирована начиная с карьера через весь процесс с использованием SmartTagTM маркеров. В карьере Antamina было установлено две антенны: одна – на продуктовом конвейере первой стадии дробления, другая – на конвейере питания мельницы полусамоизмельчения. Это позволило связать рабочие характеристики циклов дробления и измельчения с характеристиками руды и взрывного фрагментирования, замеренными во время контрольных взрывов.

Сотрудники Metso PTI и Antamina также проанализировали исторические данные, практику эксплуатации дробилки первой стадии, циклов полусамоизмельчения и шарового измельчения. Также ими было проведен ряд ревизий и осмотров. Эти данные использовались для разработки математического моделирования буровзрывных работ, дробления и измельчения. Эти результирующие и специфические для данного объекта модели и симуляции были использованы для нахождения оптимальных операционных стратегий всего процесса.

Они подробно обсуждались и анализировались с техническим персоналом фабрики. Затем была реализована оптимальная и наиболее экономически эффективная интегрированная операционная стратегия для всего производственного процесса, включая рудник и фабрику в сочетании с другими инициативами, проводимыми персоналом Antamina.

 

Использование интегрированных моделей и имитаций

Специфические модели для операций взрывания, дробления и измельчения на фабрике Antamina разрабатывались на основе собранных на объекте данных и образцов, взятых из карьера и фабрики до и во время промышленных испытаний. Данные модели были сведены вместе для имитации процесса в целом. Среди вводимых параметров – свойства руды (структура и крепость), параметры проектирования взрыва ( пустая порода, замедление, тип забивочной колонны и взрывчатого вещества, его количество и т. д.), настройки дробилки первой первой стадии, условия работы мельницы полусамоизмельчения и шаровой мельницы.

Имитации для фабрики Antamina помогли ее персоналу обозначить и утвердить оптимальные операционные стратегии и количественно оценить возможный прирост выработки. Такие условия как различные проекты взрыва, настройки дробилки, конструкция решетки мельницы, уровень загрузки мельницы полусамоизмельчения, условия работы шаровой мельницы, изменения в классификации гидроциклонами, применение рециркуляционных галечных дробилок, а также их эксплуатация были согласованы и оценены в имитациях.

Наиболее экономически эффективные из выведенных стратегий были проанализированы командой специалистов Antamina и Metso и реализованы на объекте. Вслед за реализацией данных стратегий средняя производительность мельницы полусамоизмельчения при переаботке твердых медных/цинковых руд повысилась с 2 750 т/ч до 3 600 т/ч, а общая оптимизация процесса повысила энергоэффективность, что снизило потребление энергии в расчете на тонну продукта.

 

Непрерывное совершенствование приносит новые результаты

После первоначального успеха проекта ТИО компании Antamina и Metso PTI заключили договор на поставку услуг технической поддержки, направленных на дальнейшее совершенствование операций. Частью этого договора были работы по дополнительному улучшению взрывного фрагментирования и оценка его влияния на взрывные разрушения и контроль бортов.

Следуя описанной выше методологии ТИО, было произведено три испытательных взрыва с большей энергоемкостью для твердой руды M4/M4A; затем руда сопровождалась через всю цепочку, что позволило оценить эксплуатационные характеристики цикла измельчения.

Эти три взрыва с большей энергоемкостью вызвали более тонкое фрагментирование горной массы и в итоге на мельницу полусамоизмельчения было подано более мелкое питание. F80 для мельницы полусамоизмельчения (размер, меньше которого оказывается 80% подаваемого материала) сократился до приблизительно 50–60 мм в сравнении с прежними 100–120 мм, а процент мелочи (материал – 10мм ) увеличился с 25 до 45%.

Во время прохода руды по цепочке значительно сократились скачки мощности на дробилке первой стадии. Для достижения оптимальных рабочих характеристик последующих процессов с более мелкой рудой был внесен ряд изменений и настроек в конструкцию дробилки, цикл мельницы полусамоизмельчения и шаровой мельницы. В итоге средняя выработка мельниц после трех взрывов достигла 4 100 т/ч, а выработка фабрики на протяжении нескольких часов во время этих испытаний превысила 4 500 т/ч.

Оптимизация проектирования взрыва и последующих процессов для каждого типа руды гарантировала эффективное использование установленной мощности фабрики. Дополнительная энергия взрыва была с лихвой компенсирована значительной экономией энергии при дроблении и измельчении. Таким образом, удельное энергопотребление всех операций в целом было минимизировано.

 

Больше выхода, меньше энергопотребления

На начальной стадии проекта переработка достигала 2 600 т/ч при удельном энергопотреблении в 14 кВт/т. К концу работы над проектом переработка достигла и поддерживалась на уровне 4 500 т/ч при удельном энергопотреблении в 10,5 кВт/т.

Это демонстрирует существенное повышение ресурсоэффективности благодаря снижению общего воздействия на окружающую среду при производстве металлического концентрата. Экономия энергии для фабрики Antamina достигла 25%.

Статьи