硬矿石给生产带来了难题。该矿山技术和管理人员与美卓工艺技术与创新(PTI)团队合作，经过对矿山和选厂操作策略的初步优化，磨机的硬矿石通过量从2,750 tph提高到平均3,600 tph。随着工艺整合与优化理念和方法的持续实施，改进得以深化，确保选矿厂硬矿石产量能够持续超过4,400 tph的目标。
产量的大幅增加和整个生产系统的优化也大大提高了运行的能源效率，从而降低了吨产品能耗。
坚硬矿石是一项挑战
Antamina矿山于2001年投入运行，五个月后就达到了70,000tpd的铜矿石(M1/M2)设计产能。然而，硬铜锌矿石(M4/M4A)的加工遇到了多个难题，只能达到M1/M2产量的一半（指标误差：实际2,000–2,500tph与预计4,000–5,000tph）。
Antamina矿山的挑战在于，要将两种矿石的产量达到近似水平。他们找到美卓PTI团队，要求通过实施工艺整合与优化(PIO)项目，帮助矿山提高难选矿石的产量。
美卓工艺整合与优化(PIO)项目包括制定从矿山到选厂的综合操作与控制策略，以最大化提高产量和效益、降低吨总成本和能耗。该方法综合利用有关矿石岩石物理特性和碎磨特性的地质、岩土与定量信息。
不同矿石类型在从矿山到选厂的整个工艺过程中会被分类和跟踪。最重要的是，磨机的给料已在采矿阶段确定了矿石特性，并会在下游工艺中持续被跟踪。美卓PTI开发了一款SmartTag™矿石跟踪系统，可以从采矿到破碎机直至最终给入磨机，全程跟踪矿石。
SmartTags™是一个坚固的无源射频发射器。它没有内部电源，因此可以在料堆和原矿堆中停留很长时间。
探测天线安装在磨机回路前的几个关键工艺点上，可以探测到SmartTags™，并获取有价值的物料运动信息，尤其可以将矿山中的矿石所在空间数据与选矿厂中的时间或时序数据联系起来。
针对不同矿石类型，通过现场测量、历史数据、审核与调查、特定现场模型校准、模拟和现场验证，可以制定出整合的、针对特定现场的操作和控制策略。
这种PIO方法通过提高整体产量、降低能耗、提高金属回收率、改善整体工艺流程和稳定性，能够以最低成本和最快速度提高矿山的盈利能力。测量技术为适应矿山环境而历经多年发展，价格便宜、使用简便。既定的综合运行策略借助现有标准、质量保证和控制机制加以落实和监测，从而确保长期获益。
Antamina矿山实施的PIO
美卓和Antamina技术人员全面审查了矿山和碎磨回路的现有作业。矿源按照矿石的结构、强度、可爆性和碎裂属性的相似程度划分为不同区域。通过爆破检查衡量爆破方案实施、钻孔与爆破质检、矿石碎裂情况和震动情况。通过这些检查，可以对矿山的现有操作方式进行基准测试，并确定有关边坡稳定性、控制、矿石贫化和环境的主要制约因素。
爆破下来的矿石由SmartTag™矿石跟踪系统从矿山到选矿工艺全程跟踪。Antamina共安装了两个天线，一个在粗碎破碎机排料皮带上，另一个则在半自磨机给矿皮带上，因此，可将破碎和磨矿回路的性能与爆破检测时测量的矿石属性和爆破碎裂相关联。
美卓PTI和Antamina矿山人员还分析了历史数据，评估了粗碎破碎机、半自磨机和球磨机的当前操作方法，并进行了大量检查与调查。这些数据被用于开发钻孔和爆破、破碎和磨矿作业的数学模型。按特定现场建成的这些模型集成在一起，模拟实际运行，以确定整体工艺的最佳操作策略。
针对提议的操作策略，美卓和现场技术人员进行了细致的探讨与分析。然后，结合Antamina主导的其它计划，实施了覆盖矿山和选厂整个工艺流程的最优化和最具成本效益的综合操作策略。
使用集成模型和模拟
Antamina矿山特定现场的爆破、破碎和磨矿操作模型是基于此前工业试验中收集的现场数据，以及从矿山和选厂采集的样品而开发的。这些模型集成在一起，模拟整个工艺流程。这些模型的输入数据包括矿石特性（强度和结构）、爆破设计参数（例如配料、间距、装药量、炸药类型、数量等）、粗碎破碎机排料口、半自磨机操作条件和球磨机回路条件。
在Antamina进行的模拟，可以帮助现场人员评估和制定最佳操作策略，以量化可能增加的产量。诸如不同的爆破设计、粗碎破碎机排料口、半自磨机格子板的设计、半自磨充球率、球磨机操作条件、水力旋流器的分级变化、使用循环/砾磨机等条件，均在模拟中进行了考量和评估。
Antamina和美卓联合小组分析了这些策略中最具成本效益的策略，并在现场进行了实施。通过实施这些策略，半自磨机的硬铜锌矿石产量从2,750 tph增加到3,600tph，且整体工艺优化提高了能源效率，降低了吨产品能耗。
“ 在项目的最后阶段，产能达到4,500吨/小时，能源消耗维持在10.5千瓦时/吨。”
持续改进带来更多效益
在PIO项目初步成功后，Antamina和美卓PTI签订了一份技术服务支持合同，以进一步改进操作。该合同还包括研究爆破碎裂改进，及其对爆破损伤和边坡控制的影响。
继前述PIO方法，又对坚硬的M4/M4A矿石进行了三次高强度试验爆破，以评估碎磨回路性能。
这些高强度爆破使原矿(ROM)碎裂更细，进而使半自磨机的给矿粒度更细。与之前的100–120 mm相比，半自磨机给料F80（给料中80%的物料粒度小于）减小了约50-60mm，且细粒（-10mm物料）百分比从25%增加到45%。
在此期间，粗碎破碎机的功率峰值显著降低。为了使下游工艺的性能达到最佳，对破碎机、半自磨机和球磨机回路进行了一些修改和调整。三次试验爆破对应的的磨机平均产量为4,100 tph，且试验过程中有数小时产量超过4,500tph。
针对每种矿石类型，爆破设计和下游工艺优化确保了装机功率的有效利用。增加的爆破能量实则减少了大量碎磨工艺的能源，从而使整个运行能耗降至最低。
更高产量、更低能耗
项目初期，磨机产量达到2600 tph，比能耗14 kWh/t。在项目结束时，产量达到并保持在4500tph，比能耗10.5 kWh/t。
这意味着通过减少金属矿山生产对环境的总体影响，大大提高了资源效率，Antamina节能高达25%。
感谢Antamina矿业公司在本文发表过程中给予的支持和帮助。
*美卓奥图泰公司于2020年7月1日正式成立，本文是在此之前，以原公司名称而撰写的。