Quá trình nghiền khoáng: Từ quặng đến giải phóng

Quá trình nghiền khoáng là gì?

Trong chế biến khoáng sản, quá trình nghiền khoáng diễn ra sau giai đoạn nghiền. Nó tiếp tục giảm kích thước quặng xuống kích thước hạt mục tiêu cụ thể. Việc giảm kích thước này cho phép các khoáng chất có giá trị được giải phóng khỏi gangue xung quanh.

Sự giải phóng này tạo nên sự tách biệt về phía hạ lưu - bằng cách tuyển nổi, trọng lực, từ tính, hoặc các phương pháp khác - khả thi về mặt kỹ thuật và hấp dẫn về mặt kinh tế.

Quá trình mài nằm dưới cái ô rộng hơn của sự nghiền nát, bao gồm cả quá trình nghiền và nghiền như các hoạt động giảm kích thước hạt.

Tay cầm nghiền giảm kích thước thô hơn bằng hàm, hình nón, hoặc máy nghiền hồi chuyển. Quá trình nghiền khoáng sau đó sử dụng các máy nghiền như bi, SAG, gậy, hoặc máy nghiền khuấy. Những nhà máy này sản xuất cỡ hạt mịn và đôi khi siêu mịn để xử lý tiếp theo.

Tại sao việc mài lại quan trọng đến vậy?

Một số yếu tố giải thích tại sao quá trình nghiền nhận được nhiều sự quan tâm từ các kỹ sư nhà máy và nhà đầu tư:

• Giải phóng và phục hồi – Khoáng sản có giá trị thường được phân tán tinh vi; chúng phải được giải phóng đến một phạm vi kích thước nhất định trước khi việc phân tách có hiệu lực.
• Chia sẻ năng lượng – Giao tiếp có thể tiêu thụ nhiều hơn 50% tổng năng lượng của nhà máy, và mài thường là phần lớn nhất trong số đó.
• Kinh tế thực vật tổng thể – Nghiền quá mức sẽ gây lãng phí năng lượng và tạo ra chất nhớt làm ảnh hưởng đến quá trình phục hồi; nghiền dưới lá khoáng chất có giá trị bị nhốt trong gangue, giảm năng suất.

Nhiều nhà máy hiện nay đi theo mô hình “nghiền nát hơn, cách tiếp cận ít mài mòn hơn trong thiết kế của họ. Họ cũng tập trung vào tối ưu hóa mạch và hệ thống điều khiển tiên tiến. Cùng nhau, những chiến lược này giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng cụ thể trên mỗi tấn trong quá trình nghiền khoáng sản.

Các giai đoạn chính của quá trình nghiền khoáng sản

Mặc dù mỗi thân quặng đều khác nhau, hầu hết các quá trình nghiền khoáng đều tuân theo trình tự cấp cao tương tự.

Ướt vs. Quá trình nghiền khoáng khô

Máy mài có thể được vận hành ở chế độ ướt hoặc khô, và sự lựa chọn có ý nghĩa quan trọng đối với việc lựa chọn thiết bị, kiểm soát bụi, và xử lý xuôi dòng.

• Nghiền ướt đình chỉ các hạt trong nước, làm giảm ma sát, cải thiện tản nhiệt, và giúp phân loại bằng lốc xoáy hoặc màn hình.
  Nó được sử dụng rộng rãi cho các loại quặng như đồng, vàng, sắt, nơi các quá trình xuôi dòng dựa trên bùn (tuyển nổi, tách từ ướt) được áp dụng.
• Mài khô dựa vào không khí làm chất mang và được sử dụng ở những nơi không mong muốn có nước - ví dụ như trong xi măng, đá vôi, một số ứng dụng của than, hoặc khi các quy trình tiếp theo yêu cầu sản phẩm khô.
  Mạch nghiền khô phải xử lý khí thải bụi và có thể yêu cầu bộ phân loại không khí và hệ thống thu gom bụi.

Từ góc độ quá trình, mài ướt thường mang lại sự giải phóng khoáng chất tốt hơn và kiểm soát phân loại chặt chẽ hơn. Nghiền khô giúp đơn giản hóa việc quản lý nước và xử lý bụi trong quá trình nghiền khoáng sản. Nó thường thích hợp hơn ở những vùng khan hiếm nước hoặc một số dự án khoáng sản công nghiệp.

Cấu hình mạch trong nghiền khoáng sản

Bố trí mạch khác nhau được sử dụng tùy thuộc vào tính chất quặng, Kích thước sản phẩm cần thiết, và công suất nhà máy. Cấu hình điển hình bao gồm:

• Mài mạch hở – Quặng đi qua nhà máy một lần; đơn giản nhưng ít kiểm soát kích thước cuối cùng, được sử dụng khi dung sai kích thước sản phẩm rộng.
• Mài mạch kín – Mill làm việc với một bộ phân loại; tiền phạt được loại bỏ và hàng quá khổ được trả lại cho nhà máy, cải thiện việc sử dụng năng lượng và tính nhất quán của sản phẩm.
• Mài một giai đoạn – Một nhà máy xử lý việc giảm kích thước tối đa xuống kích thước mục tiêu; thích hợp cho quặng mềm hơn và độ mịn vừa phải.
• Mài hai giai đoạn – Các nhà máy sơ cấp và thứ cấp nối tiếp, thường với các phương tiện và tốc độ khác nhau, cho quặng cứng hơn hoặc mục tiêu mịn hơn.

Đối với một số quặng và thực vật, cuộn mài áp suất cao (HPGR) được tích hợp trước máy nghiền hoặc là một phần của mạch nghiền hỗn hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

Các yếu tố thiết kế chính trong quy trình nghiền khoáng sản

Thiết kế một quy trình nghiền khoáng mạnh mẽ đòi hỏi phải hiểu rõ cả quặng và mục tiêu kinh doanh. Trong công việc dự án của chúng tôi, chúng tôi thường xem xét ít nhất các khía cạnh sau:

1. Độ cứng và khả năng nghiền của quặng – Đo lường thông qua các bài kiểm tra như Chỉ số công việc trái phiếu, Thử nghiệm nghiền nhỏ của máy nghiền SAG, hoặc những người khác, điều này quyết định công suất và kích thước của nhà máy.
2. Kích thước giải phóng – Kích thước hạt mà tại đó các khoáng chất có giá trị được loại bỏ khỏi gangue để có thể thu hồi một cách kinh tế.
3. Phân bổ kích thước nguồn cấp dữ liệu – Đến từ mạch nghiền; kiểm soát kém ở đây thường dẫn đến mất ổn định và tiêu thụ năng lượng cao hơn trong nhà máy.
4. Thông lượng cần thiết – Mục tiêu tấn/giờ hoặc tấn/ngày xác định công suất lắp đặt và số lượng dây chuyền nghiền.
5. Yêu cầu quy trình hạ nguồn – Tuyển nổi, trọng lực, hoặc các bước lọc có thể chỉ định phạm vi kích thước hạt hẹp hoặc giới hạn về hàm lượng hạt mịn.
6. Cân bằng nước và hạn chế môi trường – Sự sẵn có của nước, quản lý chất thải, giới hạn bụi và tiếng ồn, và chi phí năng lượng đều ảnh hưởng đến việc lựa chọn mạch.

Mạch hiệu quả nhất hiếm khi là mạch có nhà máy lớn nhất, nhưng là loại đạt được mức giải phóng cần thiết ở năng lượng riêng thấp nhất và CAPEX/OPEX chấp nhận được.

Hiệu quả năng lượng và “nghiền nhiều hơn, Ít mài hơn”

Bởi vì quá trình nghiền có thể tiêu tốn 40–60% năng lượng của máy cô đặc trở lên, ngay cả những cải tiến nhỏ về hiệu quả cũng có tác động lớn về kinh tế và môi trường.

Một số xu hướng của ngành hỗ trợ mục tiêu này:

• nghiền nát hơn, ít mài hơn – Tích hợp thêm công đoạn nghiền hoặc HPGR để tạo ra thức ăn mịn hơn, giúp giảm công việc cần thiết ở các nhà máy ở hạ lưu.
• Máy nghiền hiệu suất cao – Áp dụng máy nghiền khuấy và cường độ cao nhà máy ngang để mài mịn và siêu mịn, cải thiện việc truyền năng lượng và chất lượng sản phẩm.
• Phân loại tốt hơn – Tối ưu hóa thiết kế lốc xoáy, khẩu độ màn hình, và kiểm soát kích thước cắt để giảm tải mài quá mức và tải tuần hoàn.
• Kiểm soát quá trình và tự động hóa – Kiểm soát quy định nâng cao của SAG và máy nghiền bi có thể ổn định tải, giảm năng lượng riêng, và tăng thông lượng.

Các nghiên cứu trường hợp công nghiệp cho thấy HPGR kết hợp với mạch mài được tối ưu hóa có thể cắt giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng. Trong nhiều dự án, mức giảm khoảng một phần ba được báo cáo so với các mạch SABC thông thường ở kích thước sản phẩm tương tự.

Kiểm soát quy trình và số hóa trong quá trình mài

Các quy trình nghiền khoáng sản hiện đại ngày càng dựa vào các công cụ tự động hóa và kỹ thuật số để xử lý sự thay đổi về quặng và điều kiện vận hành. Các yếu tố điển hình bao gồm:

• Đo kích thước hạt trực tuyến – Nhiễu xạ laser hoặc các cảm biến khác theo dõi kích thước sản phẩm trong thời gian thực và điều chỉnh các thông số bổ sung nước hoặc máy nghiền.
• Kiểm soát dựa trên mô hình và kiểm soát quy định nâng cao – Hệ thống ổn định tải máy nghiền, tối ưu hóa tốc độ nạp, và duy trì mức tiêu thụ điện năng mong muốn.
• Bảo trì dự đoán – Giám sát độ rung, nhiệt độ mang, và dữ liệu truyền động máy nghiền để lên lịch bảo trì trước khi xảy ra lỗi.

Những công cụ này giúp người vận hành duy trì quá trình nghiền gần với điều kiện tối ưu bất chấp sự biến động về độ cứng của quặng, kích thước thức ăn, hoặc rối loạn thực vật.

Các vấn đề thường gặp trong nghiền khoáng sản (và cách tiếp cận họ)

Từ kiểm toán nhà máy và phản hồi của khách hàng, một số vấn đề tái diễn xuất hiện nhiều lần trong mạch mài:

• Tải trọng máy nghiền không ổn định và các chuyến đi thường xuyên – Thường được liên kết với kích thước nguồn cấp dữ liệu thay đổi, Kiểm soát việc bổ sung nước kém, hoặc tự động hóa không đầy đủ.
• Tải tuần hoàn cao với công suất thấp – Có thể cho thấy hoạt động lốc xoáy không đúng cách, nghiền nát tiền phạt quá mức, hoặc kích thước cắt phân loại không phù hợp.
• Tiêu thụ năng lượng quá mức – Thường gặp khi sản phẩm mục tiêu mịn hơn mức cần thiết, hoặc khi sự biến đổi của quặng không phù hợp với các chiến lược vận hành linh hoạt.
• Khả năng phục hồi ở hạ lưu kém – Đôi khi do giải phóng không đủ (quá thô) hoặc quá nhiều hạt siêu mịn (quá nhiều slime) từ việc nghiền quá mức.

Chẩn đoán có hệ thống - kết hợp dữ liệu thực vật, chiến dịch lấy mẫu, và mô phỏng - thường là con đường nhanh nhất để xác định phần nào của quá trình nghiền mang lại tiềm năng cải tiến tốt nhất.

Chúng tôi như thế nào (SBM) Tiếp cận giải pháp quy trình nghiền khoáng sản?

Từ quan điểm của chúng tôi với tư cách là nhà cung cấp thiết bị và giải pháp, thành công trong dự án nghiền khoáng sản bắt đầu từ quan điểm quy trình, không phải từ việc đẩy một mô hình máy duy nhất. Cách tiếp cận điển hình của chúng tôi với khách hàng bao gồm:

1. Phân tích quặng và yêu cầu – Tìm hiểu loại quặng, độ cứng, kích thước sản phẩm mục tiêu, sơ đồ dòng chảy xuôi dòng, và những hạn chế của địa phương như nước và điện.
2. Sơ đồ khái niệm và lựa chọn mạch – Lựa chọn giữa bóng SAG, bóng HPGR, máy nghiền bi nhiều tầng, hoặc các tuyến đường dựa trên nhà máy dọc tùy thuộc vào dự án.
3. Kích thước và lựa chọn thiết bị – Phù hợp với các loại máy nghiền cụ thể, ổ điện, lớp lót, và thiết bị phân loại vào bảng quy trình.
4. Chiến lược kiểm soát và tối ưu hóa – Lập kế hoạch cho thiết bị đo, vòng điều khiển cơ bản, và có thể tích hợp kiểm soát tiên tiến khi sản xuất tăng lên.
5. Những cân nhắc về vòng đời – Đánh giá chiến lược bộ phận hao mòn, quỹ đạo năng lượng, và tính linh hoạt để xử lý những thay đổi về quặng trong tương lai hoặc tăng công suất.

Mục tiêu không chỉ là cung cấp thiết bị nghiền, nhưng để thiết kế một quy trình nghiền khoáng sản vẫn mạnh mẽ và tiết kiệm chi phí trong suốt thời gian hoạt động của mỏ.

Khi nào bạn nên đánh giá lại quá trình mài của mình?

Ngay cả một nhà máy hiện tại cũng thường có thể được hưởng lợi từ cái nhìn mới mẻ về quy trình nghiền khoáng sản của nó. Các điểm kích hoạt điển hình bao gồm:

• Những thay đổi đáng kể về độ cứng hoặc cấp độ quặng theo thời gian.
• Những tắc nghẽn dai dẳng trong quy trình nghiền đã hạn chế năng suất tổng thể của nhà máy.
• Chi phí năng lượng hoặc phương tiện truyền thông tăng làm xói mòn lợi nhuận.
• Yêu cầu về môi trường hoặc ESG đòi hỏi năng lượng cụ thể thấp hơn hoặc giảm lượng khí thải.

Vào những khoảnh khắc đó, các tùy chọn như thêm nghiền trước, trang bị thêm HPGR, nâng cấp bộ phân loại, hoặc nên cân nhắc áp dụng các nhà máy và hệ thống điều khiển hiệu quả hơn.

Cách làm việc với chúng tôi trong một dự án nghiền khoáng sản?

Nếu bạn đang có kế hoạch xây dựng một nhà máy mới hoặc nâng cấp dây chuyền hiện có, chất lượng dữ liệu đầu vào của bạn sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bất kỳ thiết kế quy trình nghiền nào. Để có được kết quả tốt nhất, chúng tôi thường yêu cầu khách hàng làm rõ ít nhất:

• Loại quặng(S) và khoáng vật học cơ bản.
• Kích thước thức ăn dự kiến ​​​​từ mạch nghiền.
• Thông lượng mục tiêu (t/h hoặc t/d).
• Kích thước sản phẩm cần thiết (Ví dụ, P80 tính bằng micron) và quá trình xuôi dòng.
• Điện nước sẵn có, và mọi hạn chế về môi trường.

Với thông tin đó, chúng tôi có thể đánh giá các tùy chọn quy trình nghiền khoáng sản khác nhau cho dự án của bạn. Chúng ta cũng có thể ước tính mức tiêu thụ năng lượng dự kiến ​​cho từng phương án. Sau đó, chúng tôi giúp bạn lựa chọn thiết bị và chiến lược điều khiển phù hợp với mục tiêu kỹ thuật và tài chính của bạn.

Câu hỏi thường gặp về quá trình nghiền khoáng sản