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    选矿厂磨矿回路的预测与优化

    选矿厂磨矿回路的模拟与优化

    近年来选矿厂处理规模的增大和矿石品位的降低对选矿厂的流程设计与日常运行水平提出了越来越高的要求。目前选矿厂的工艺流程设计(尤其是磨矿回路)多直接采用或借鉴处理量近似的同类矿石的流程设计。尽管降低了流程设计的成本与风险,但是由于矿石性质变化多样且磨矿粒度不一,这种设计模式并不能保证预期处理效果的实现和设备性能的充分发挥。


    另一方面,在日常运行过程中,入料粒度、性质和品位发生的改变总是会引起磨矿回路的能耗、处理量或产品粒度的改变,进而影响最终产品的回收率和品位。当这种情况发生时就需要通过中试试验或数学建模对磨矿回路的运行进行预测和优化,从而指导实际生产。然而,中试试验不仅需要消耗大量时间和成本,往往也无法保证其测试结果与实际生产的一致性。此外,传统的采用数值拟合方式建立的磨矿回路“黑盒子”模型,往往只适用于模拟特定的回路和矿石组合,不能将其预测结果外推到其他回路和矿石的组合上。


    浩特利用在选矿领域的多年经验,掌握了各种磨矿设备的运行机理模型,并将其整合开发为一整套选矿厂磨矿回路的模拟与优化方法。配合细致深入的数据采集和采样试验,这一方法可以用于模拟磨矿回路的运行及优化系统关键设计参数的设置。


    在实践操作中,这一方法的应用能够有效的预测磨矿回路的运行、提高处理量、降低磨矿单位能耗及改善产品粒度。结合浩特公司多年积累的数据库,这一方法可以帮助选矿厂完成以下工作:

    • (1)通过预测设备的处理能力、循环倍率及其他回路关键操作参数来改进磨矿回路的工艺流程设计;
    • (2)通过预测不同操作条件、工艺流程下磨矿回路的运行结果,帮助选矿厂确定工艺流程改造的最佳方案;
    • (3)通过模拟与优化现有工艺流程的操作参数,帮助选矿厂确定最佳作业条件,提高生产效率。

    浩特公司可以对由以下设备组成的选矿厂磨矿回路进行模拟与优化:

    • (1)自磨机、半自磨机
    • (2)棒磨机、球磨机
    • (3)旋回破碎机等各种破碎机
    • (4)高压辊磨机
    • (5)单层或双层振动筛
    • (6)DSM筛
    • (7)水力旋流器
    • (8)其他设备

    磨矿回路模拟与优化的益处

    浩特的磨矿回路模拟与优化服务可以帮助选矿厂在不增加或很少增加投资的情况下提高磨矿回路生产效率。提高的幅度一般可达5-20%,从而为选矿厂带来可观的利润增长。具体而言浩特公司可以帮助选矿厂提高生产能力(处理量和金属回收率)、降低电费和其他成本及提高选矿厂的总体生产效率。为了提供并实施解决方案及保证选矿厂磨矿回路生产效率的长久改善,浩特公司能够与选矿厂展开全面而紧密的合作。


    浩特的服务能够为选矿厂提供以下参数在不同工艺、操作条件下的预测结果:

    • (1)磨矿回路内所有节点矿石和水的流量;
    • (2)磨矿回路内所有节点矿石的粒度分布;
    • (3)破矿和磨矿设备的功率;
    • (4)水力旋流器的操作压力;
    • (5)自磨机和半自磨机的载荷;
    • (6)及其他必要参数

    项目实施的步骤

    浩特可以根据客户的要求提供定制化的服务。但是通常来说相关项目可以通过以下四个步骤来完成:


    1.界定项目范围

    通过收集历史数据和信息,分析选矿厂磨矿回路存在的现有问题、及提升空间。然后用这些数据和信息进行详细分析,向客户提供一个项目建议书。


    2.回路模拟与优化

    通过选矿厂入料矿石破磨性质的实验室测试、实际生产状况的调查和现场采样,我们的专家团队可以利用数学模型、历史数据库及丰富经验完成磨矿回路的模拟与预测,并给出不同入料、工艺设计及操作条件下磨矿回路的优化方案。


    3.项目成果的验证与实施

    根据客户的矿山开采及选矿流程的具体情况,通过成本效益分析和模拟优化结果提供一份详细的关于如何应用模拟优化成果的计划书。通过对选矿厂运行关键指标的测量,定量测量模拟优化成果的应用对选矿效率的提高,并进一步精细调整模拟优化成果的应用方案。


    4.选矿效率提高的长久保持

    将模拟优化成果的应用方案融合到现场的管理和作业程序当中,并对操作员和一线工程师进行培训,从而长久保持模拟优化成果的应用带来的选矿效率提高。


    案例介绍

    项目对象是一家生产铜和锌精矿为主要产品的多金属选矿厂。由于选矿厂的入料矿石硬度偏大,限制了半自磨机的小时处理量。项目的目标是在不增加或少量增加投资的前提下提高选矿厂的处理能力。


    针对这一项目进行的工作包括:详细调查矿山及磨矿回路的操作运行状况、测试入料矿石的破碎性质、调查粗碎机、半自磨机和球磨机组成的磨矿回路现有的操作方式、深入分析历史数据、建立破碎和磨矿操作的数学模型,以及进行用于最终指导现场生产的回路模拟与优化。


    根据模拟与优化结果,首先建议矿山通过优化爆破方案的设计,降低了选矿厂的入料粒度。然后针对破碎机、半自磨机和球磨机进行了一系列优化以充分利用设备性能,优化的范围包括以下内容:

    • (1)粗破破碎机的设置;
    • (2)半自磨机栅格设计;
    • (3)半自磨机负荷比例;
    • (4)球磨机的操作;
    • (5)水力旋流器的操作;
    • (6)循环/卵石破碎机的应用与操作;

    通过采用以上优化成果,该选矿厂半自磨机的小时处理量从2750吨提高到了3600吨。此后,通过持续不断的进行磨矿回路的模拟与优化,尽管入料矿石的硬度变得更大,该选矿厂在2010年仍然达到了4400吨的小时处理量。


    在一次作为对比基准的全厂调查中,该选矿厂的处理量为2600t/h,磨矿单位能耗为14kWh/t(采用两台10.75MW的球磨机)。通过应有优化成果,该选矿厂的处理量提高到了4400t/h,磨矿单位能耗却降低到了10.7kWh/t(采用三台球磨机)。对比优化前后,该选矿厂的处理量增加了69.2%,磨矿单位能耗降低了23.6%。


    假定当地电价为0.18美分/kWh。假如当该选矿厂的处理量增加到4400t/h(年处理量3.47千万吨)、磨矿单位能耗仍保持14kWh/t时,每年的电费支出为8.74千万美元。当处理量增加到4400t/h而磨矿单位能耗降低到10.7kWh/t时,每年的电费支出为6.68千万美元,相当于每年节省了2.06千万美元的电费支出。


    联系人:张静

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