
Во-первых, проанализируйте области применения процессов полностью аутогенного (AG) и полуаутогенного (SAG) измельчения, используя классический индекс производительности шаровой мельницы по Бонду в качестве ориентировочного показателя для предварительной оценки.
(1) Если показатель производительности шаровой мельницы типа “Бонд” составляет менее 5–8 кВт·ч/т, это означает, что руда слишком мягкая, чтобы служить эффективным измельчающим телом. В принципе, ни измельчение методом AG, ни методом SAG в данном случае не подходит. Подходящим процессом измельчения должна быть схема измельчения с использованием стержней или традиционное шаровое измельчение. Однако следует отметить, что если компоненты руды значительно различаются по твердости — то есть если небольшая часть руды очень твердая и может выступать в качестве измельчающего тела — это следует рассматривать как исключение. Кроме того, мельницы SAG могут эксплуатироваться в режиме «шаровой мельницы для сырой руды (ROM)». На практике измельчение в мельницах SAG по-прежнему часто применяется, но в условиях эксплуатации, отличных от стандартных, таких как меньшие размеры ячеек решетки и меньший диаметр шаров.
(2) Когда облигация шаровая мельница Если индекс производительности превышает 20 кВт·ч/т, руда считается слишком твёрдой. В схемах AG/SAG возникают серьёзные проблемы, такие как накопление критических частиц, низкая скорость измельчения и чрезмерно мелкая фракция продукта. Наиболее подходящей схемой является измельчение с помощью вальцов высокого давления (HPGR), за которой следует традиционная схема дробления и шарового измельчения.
(3) Подходящий диапазон для цепей SAG: Бонд шаровая мельница показатель трудоемкости с 8–10 кВт·ч/т до 20–22 кВт·ч/т.
(4) Цепочки AG, как правило, подходят только для руд средней твёрдости, например, с рабочим индексом шаровой мельницы по Бонду 12–20 кВт·ч/т.
Выше приведены принципы выбора технологического процесса при проектировании обогатительной фабрики. Однако на промышленной практике область применения измельчения по методу AG несколько более ограничена, в то время как измельчение по методу SAG охватывает практически все диапазоны твердости руды. Схемы AG и SAG применяются в широком диапазоне значений рабочего индекса шаровой мельницы по Бонду, что иллюстрируется следующими примерами:
(1) Серебряно-свинцово-цинковый рудник «Каннингтон»: одноступенчатая цепь агломерации, индекс производительности шаровой мельницы по Бонду — 17–19 кВт·ч/т.
(2) Sino Iron (китайско-австралийский железорудный рудник): одноступенчатая схема AG, показатель производительности шаровой мельницы по Бонду — 14–19 кВт·ч/т.
(3) Медеплавильный комбинат «Палабора»: одноступенчатая цепь AG, показатель производительности шаровой мельницы «Бонд» — 12–14 кВт·ч/т.
(4) Магнетитовый рудник LKAB: схема измельчения с использованием гальки AG; руда имеет показатель A×b около 100 (очень мягкая), тогда как кварцит — около 37 (относительно твёрдый).
(5) Золоторудный рудник «Поргера»: классическая схема SABC (SAG — шаровая дробилка), индекс производительности шаровой мельницы «Бонд» — 18–20 кВт·ч/т.
(6) Концентратор «Similco»: измельчение методом SAG; руда имеет индекс производительности шаровой мельницы по Бонду, достигающий 22 кВт·ч/т, а показатель A×b составляет около 22, что позволяет отнести её к категории чрезвычайно твёрдой руды.
(7) Рудник «Палабора»: измельчение по методу SAG; руда имеет индекс производительности шаровой мельницы по Бонду 12,1 кВт·ч/т и показатель A×b около 110, что относит её к руде средней твёрдости, легко поддающейся ударному дроблению.
(8) Золотой рудник «Кадия-Хилл»: Классическая схема SABC, но в ходе расширения были добавлены преддробление (вторичное) и HPGR; руда имеет индекс производительности шаровой мельницы по Бонду на уровне 19–23 кВт·ч/т и показатель A×b около 35, что позволяет отнести её к категории сверхтвердой руды, которую трудно раздробить ударным способом.
Многие новые обогатительные фабрики в ходе ввода в эксплуатацию сначала пробуют измельчение методом AG; в случае неудачи они переходят на метод SAG. Это наглядно демонстрирует, что методы AG и SAG в определенной степени взаимозаменяемы. Поэтому приведённый выше анализ, основанный на свойствах измельчения руды, должен служить лишь ориентиром при выборе технологической схемы. При выборе схемы с мельницей AG необходимо также учитывать наличие опытных операторов мельниц AG и технического персонала. Ещё одним фактором является чувствительность последующих технологических операций к колебаниям размера частиц и т. п.
По сравнению со схемами AG преимущества схем SAG заключаются в следующем:
(1) Более высокая адаптивность к различным типам руды.
(2) Более стабильная и удобная работа.
(3) Более высокая производительность при одинаковом размере мельницы.
(4) Незначительно меньший объем капиталовложений.
К недостаткам относятся:
(1) Износ металлических шлифовальных тел.
(2) Сокращение срока службы футеровки мельницы.
(3) Иногда — несколько более высокие эксплуатационные расходы.
(4) Увеличение расхода металлических материалов (в том числе шариков и вкладышей).
Как уже упоминалось ранее, схемы AG особенно чувствительны к следующим двум факторам:
(1) Твёрдость руды.
(2) Размер корма.
Колебания этих двух факторов существенно влияют на стабильность измельчающих тел и накопление критических частиц, что приводит к нестабильной работе мельницы AG и изменению эффективности измельчения. С производственной точки зрения это вызывает колебания производительности мельницы AG и размера продукта, причем колебания производительности могут достигать 25%–50%. Например, на руднике Sino Iron производительность мельницы AG может колебаться от примерно 1000 т/ч до примерно 1600 т/ч, а размер частиц после первичного измельчения P80 — от 150 мкм до примерно 60 мкм. Для традиционных флотационных фабрик колебания производительности и размера измельчения оказывают решающее влияние на эффективность флотации.
Для Фрезерование AG, основные моменты следующие:
(1) Взаимосвязь между двумя вышеуказанными факторами и эффективностью измельчения не является монотонной ни в одну, ни в другую сторону. При применении смешивания нельзя сказать, что более твёрдая руда лучше, равно как и то, что более мягкая руда лучше. В то же время твердость руды невозможно измерить быстро, поэтому её можно только оценить эмпирически и оптимизировать соответствующим образом. Аналогичные соображения применимы к размеру подаваемого сырья: он не должен быть ни слишком крупным, ни слишком мелким. На практике существует лишь приблизительный диапазон — например, размер частиц P80 сырья обычно составляет около 200 мм, но в конкретном случае он может варьироваться от 150 до 250 мм и изменяться в зависимости от состояния футеровок мельницы AG и галечной дробилки. Поэтому оптимальные параметры можно определить лишь качественно или полуколичественно, причем это также зависит от опыта и квалификации производственного персонала и инженеров.
(2) Оптимальные значения двух вышеупомянутых факторов не являются независимыми, а взаимодействуют друг с другом. В целом, чем тверже руда, тем мельче должен быть размер подаваемого материала, особенно за счет уменьшения количества фракций промежуточного размера (критического диапазона размеров частиц). И наоборот, если руда мягкая и хрупкая, предпочтительнее использовать более крупный размер подаваемого материала.
По этой причине на некоторых горнодобывающих предприятиях, стремясь устранить нестабильность работы цепей AG или удовлетворить требования по увеличению объемов добычи, в мельницы AG добавляют стальные шары для повышения эффективности измельчения. Это значительно снижает нестабильность работы, вызванную использованием исключительно руды в качестве измельчающего материала, что и привело к появлению концепции и технологии измельчения SAG.
Хотя мельницы SAG являются модификацией мельниц AG, в которые добавлено соответствующее количество стальных шаров, схемы SAG отличаются от схем AG по следующим аспектам:
(1) Конструкция мельницы. Конструкция мельниц типа AG (механическая конструкция, расчет прочности, конфигурация силовой установки и т. д.) определяется исключительно исходя из свойств измельчаемой руды (твердость, плотность, максимальный размер подаваемого материала, нагрузка и т. д.). При проектировании мельниц типа SAG, помимо свойств руды, необходимо также учитывать максимальный диаметр шаров и максимальную загрузку шаров. Поэтому мельницы SAG проектируются с более высокими показателями механической прочности и мощности. В результате при одинаковом номинальном размере мельницы SAG обладают гораздо большей механической прочностью и приводной мощностью, чем мельницы AG.
(2) Подготовка руды. Когда требуется более высокая производительность, в схемах SAG, как правило, применяется более мелкозернистая дробление и более мелкозернистая первичная/вторичная дробление или предварительная дробление, тогда как в схемах AG обычно требуется более крупнозернистая исходная сырье.
(3) Работа. Ежедневная эксплуатация мельниц SAG в большей степени схожа с эксплуатацией шаровых мельниц, особенно когда загрузка шаров превышает 8%–10%. Эксплуатация мельниц AG более сложна, что является одной из причин меньшей распространенности схем AG. Проще говоря, суть работы мельниц SAG заключается в удалении критических частиц из новой подаваемой сырьевой смеси и из контура, тогда как ключевым моментом в работе мельниц AG является поддержание состояния измельчающих тел (примечание: не только крупных, но иногда и средних по размеру, в зависимости от контура измельчения).
2.2 Выбор между схемами AG и SAG
Исходя из приведённого выше анализа, при выборе схемы AG следует учитывать следующие факторы:
(1) Насколько последующие технологические операции чувствительны к производительности и размеру частиц. Чтобы снизить влияние колебаний производительности на последующие технологические операции, перед ними можно установить большие буферные бункеры — например, в флотационной схеме по переработке меди и урана на руднике «Олимпик-Дэм» имеется очень большой подготовительный резервуар, способный удерживать запас сырья в течение нескольких часов. Некоторые методы разделения нечувствительны к размеру сырья, например магнитное разделение, гравитационная концентрация и некоторые схемы массовой флотации.
(2) Измельчаемость руды относительно стабильна или может быть стабилизирована путем смешивания.
(3) В результате добычи и первичного дробления может образовываться крупнозернистая руда (потенциально P80 = 200–250 мм), и конвейерная система (ленточная) обеспечивает её прохождение. Из-за ограничений, связанных с настройками «закрытой стороны» первичной дробилки и необходимости перегрузочной подачи, гирационные дробилки могут оказаться неспособными эффективно производить достаточное количество крупного материала, одновременно избегая образования частиц превышающих допустимый размер (>350–400 мм). В то же время более крупнозернистая руда (значительно) ускорит износ конвейерных лент и желобов, что негативно скажется на эксплуатационной готовности оборудования.
(4) Требования к размеру новой шихты P80 для эффективного измельчения в агрегатном дробильном агрегате. Исследования и отчеты показывают, что для руды Olympic Dam оптимальный размер новой подаваемой руды P80 составляет 140–160 мм, в то время как производственная практика на предприятии Sino Iron свидетельствует о том, что при P80 равном 180 мм пропускная способность все еще не достигает оптимального уровня, и существует возможность увеличить пропускную способность за счет дальнейшего увеличения размера новой подаваемой руды.
(5) Схемы AG характеризуются высоким энергопотреблением, поэтому необходимо учитывать мощность местного источника питания.
(6) В схемах AG наблюдается низкий расход стальных шариков и вкладышей, что делает их хорошим выбором для районов, удаленных от рынков стальных шариков и вкладышей или с затрудненной транспортной доступностью.
(7) Поскольку работа с AG требует более высокой квалификации и опыта, при выборе схемы AG следует учитывать уровень подготовки производственного и технического персонала.
(8) Если для вторичного измельчения используется галечная мельница, то первичная цепь AG должна производить больше гальки.
2.3 Экономическое сравнение
В горнодобывающей промышленности в настоящее время широко используются стальные (или легированные стальные) измельчающие тела. За исключением мельниц типа AG, во всех остальных барабанных мельницах, применяемых для первичного измельчения, используются стальные измельчающие тела. В мельницах типа AG вместо стальных измельчающих тел используется сама руда, что не влечет за собой дополнительных затрат. Для сравнения: при типичном измельчении в мельницах SAG до размера частиц P80 = 105–150 мкм затраты на стальные измельчающие тела составляют около 1 австралийского доллара за тонну (данные за 2002 год). Измельчение в мельницах AG очень популярно на предприятиях по переработке железной руды в Северной Америке, а также широко распространено в Европе и Африке, где его иногда применяют для руд золота, меди и других цветных металлов. На многих из этих предприятий, использующих мельницы AG, для вторичного измельчения применяется галечное измельчение. Экономическая эффективность измельчения методом AG в горнодобывающей промышленности также зависит от конфигурации технологической схемы, включая размер мельницы, соотношение сторон, размер зерен руды, а также схему просеивания, дробления и тонкой классификации.
По сравнению с мельницами SAG или более традиционными 2–3-ступенчатыми схемами дробления и шарового измельчения схемы с мельницами AG, несомненно, представляют больше технических сложностей как при проектировании, так и при эксплуатации. Было зарегистрировано несколько случаев сбоев в работе мельниц AG в прошлом, что ограничило внедрение схем с мельницами AG в качестве окончательного проектного решения. Это явление когда-то наблюдалось в большинстве крупных горнодобывающих компаний Северной Америки и продолжает оказывать влияние по сей день. Некоторые обогатительные фабрики в Северной Америке были построены с использованием схем с мельницами AG, а позже переоборудованы на схемы с мельницами SAG, что вызвало сомнения относительно функциональности измельчения на мельницах AG. Основные опасения связаны с тем, сможет ли измельчение в мельницах AG обеспечить проектную производительность обогатительной фабрики, можно ли контролировать размер частиц (что особенно важно для последующих флотационных установок), а также с эксплуатационными сложностями (например, поддержание нагрузки и мощности мельницы, а также размера и количества дробильных шаров). При использовании мельниц SAG или шаровых мельниц стальные мелющие тела внутри мельницы стабилизируют процесс измельчения и компенсируют колебания, вызванные изменениями в составе руды, помогая операторам достигать производственных целей.
С экономической точки зрения преимущества фрезерования с использованием аддитивных технологий заключаются в следующем:
(1) Нет необходимости приобретать и транспортировать стальные измельчающие элементы.
(2) Может поставлять гальку в качестве измельчающего материала для вторичного измельчения — например, на предприятия Aitik Boliden и LKAB в Швеции. Как правило, затраты на измельчающий материал составляют значительную долю от общих затрат на переработку — до 25%.
(3) Увеличение срока службы футеровки мельниц, что также повышает общую эксплуатационную готовность технологической цепи. Поскольку в качестве измельчающих тел используется руда, можно применять более твердые материалы для футеровки. Для мельниц SAG, шаровых мельниц или штанговых мельниц, в которых используются стальные измельчающие тела, применение твёрдых футеровок ограничено, поскольку они более подвержены ударным повреждениям от стальных шаров. Срок службы футеровки мельниц AG обычно составляет 4–6 месяцев или даже больше, тогда как срок службы футеровки мельниц SAG, как правило, составляет всего около 3 месяцев.
(4) По сравнению с схемами SAG схемы AG позволяют получать более мелкую продукцию. При этом даже возможно достичь одноступенчатого измельчения до конечного размера, необходимого для сепарации, либо значительно снизить мощность, требуемую для вторичного измельчения (снизить нагрузку на вторичное измельчение), а также быстро регулировать мощность мельницы. Когда мощность мельницы регулируется с помощью стальных измельчающих элементов, снижение мощности мельницы может занять дни или даже недели из-за длительного срока службы стальных элементов. Это особенно важно для отдалённых районов с ограниченными возможностями энергоснабжения.
(5) По сравнению с традиционными технологическими схемами с шаровой мельницей в данной схеме отсутствует вторичная или третичная стадия дробления.
(6) В процессе измельчения практически не образуется загрязнений, что иногда имеет чрезвычайно важное значение для флотации сульфидов. Железо, окисляющееся из стальных измельчающих тел, может переноситься на поверхности минералов. Оксиды или гидроксиды железа, загрязняющие поверхности минералов, как правило, снижают флотационную способность и кинетику флотации сульфидных минералов, что приводит к снижению коэффициента извлечения. Для компенсации этого эффекта часто требуются дополнительные реагенты.
К недостаткам фрезерования с использованием AG относятся:
(1) При одинаковой производительности контура мельницы типа AG имеют большие размеры, чем мельницы типа SAG. Чтобы обеспечить производительность, эквивалентную мельнице типа SAG с загрузкой шаров 15%, мощности 20 МВт и диаметром 40 футов (12,19 м), мельница типа AG должна иметь диаметр 44 фута (13,41 м), а также большую длину и более высокую степень заполнения [8]. Это связано с тем, что рудные измельчающие тела легче стальных (обычно удельный вес руды составляет 2,7–3,5, тогда как удельный вес стальных тел — 7,5–7,8). Поэтому для выработки той же мощности требуется более крупная мельница, что приводит к увеличению капиталовложений. Сообщается, что во многих случаях разница составляет от 10% до 15% [7].
(2) Чувствительность к характеристикам ударного дробления руды. Сюда входят как размер частиц, так и сопротивление ударному дроблению компонентов в новой подаваемой руде. Это создает сложности как для краткосрочного, так и для долгосрочного планирования и организации добычи и может вызвать ряд проблем для систем первичного дробления и последующей транспортировки руды, таких как ударные повреждения конвейерных лент и желобов из-за крупных камней. Это требует более глубокого понимания геолого-металлургических свойств месторождения, а также контроля за смешиванием или сбалансированностью типов и свойств подаваемой руды на протяжении всего срока эксплуатации рудника.
(3) Ограниченные возможности регулировки для увеличения производительности мельницы. Это связано с тем, что крупные камни должны оставаться в мельнице в качестве измельчающих тел, что ограничивает размер отверстий для гальки и снижает производительность мельницы.
(4) В некоторых отраслях промышленности применение вторичных галечных мельниц вместо шаровых мельниц привело к некоторому увеличению затрат.
(5) Для компенсации колебаний нагрузки, создаваемой рециркулирующим гальковым сырьем, требуется высокопроизводительная система дробления гальки. Эти колебания обусловлены изменениями размера новой подаваемой руды и её измельчаемости. В противном случае необходимо увеличить настройку разгрузки дробилки для повышения её производительности с целью обработки большого объёма возвращаемого гальки, однако это снижает эффективность дробления гальки, что, в свою очередь, снижает производительность мельницы AG и ещё больше увеличивает рециркуляцию гальки. В производственных условиях наблюдались показатели рециркуляции гальки на уровне 100%–150% (по отношению к свежей подаваемой руде).
(6) Цепи AG обладают низкой способностью к автоматическому управлению. Особенно в современных условиях автоматическое управление широко признается в качестве важного средства снижения производственных затрат, повышения стабильности производства и поддержания качества продукции. Другими словами, эксплуатация схем AG требует или в большей степени зависит от опытных и квалифицированных операторов производства, способных поддерживать и оптимизировать производительность и мощность мельницы. Когда требуется постоянное улучшение показателей помола (производительность, размер частиц, энергопотребление и т. д.), необходимо проводить исследования по определению рациональных уровней заполнения мельницы.
Подводя итог, можно сказать, что, хотя измельчение методом AG позволяет отказаться от стальных измельчающих тел, а использование мельниц AG на этапе первичного измельчения может снизить затраты на этом этапе на 30%–40% [9], свойства руды должны быть подходящими для измельчения методом AG. На практике схемы AG часто оснащаются дробилками для измельчения гальки, что повышает энергоэффективность схемы. Галька также является идеальным измельчающим средством для вторичного измельчения, и существует множество успешных промышленных примеров. Однако из-за низкой эффективности управления производством, низкой энергоэффективности или требований к увеличению производительности некоторые схемы AG были переоборудованы в схемы SAG со стальными измельчающими элементами.
Анализ конкретного примера: выбор технологической схемы промышленного измельчения
На ежегодном собрании SME в 2001 году Леванахо и др. [7] опубликовали статью под названием “Экономика автогенного измельчения”, в которой приводились сравнения капитальных вложений и эксплуатационных расходов для нескольких технологических цепов дробления и измельчения в промышленных проектах. Авторы привели следующие примеры из практики.
Пример № 1: Добыча на руднике Пюхясалми. Первоначально в 1962 году рудник был спроектирован с использованием технологической схемы «штанговая мельница — шаровая мельница», но в 1992 году был переоборудован на схему AG. Эксплуатационные затраты на схему с AG были на US$1.95/t ниже, чем на первоначальной схеме со штифтовой и шаровой мельницами, включая экономические выгоды от увеличения пропускной способности обогатительной фабрики.
Пример 2: Указанные выше авторы также представили результаты экономического анализа другого проекта, данные по которому приведены в таблице 2‑1. По сравнению с технологической схемой SAG общий объем капиталовложений в схему AG увеличился примерно на 1,51 TP3T, в то время как эксплуатационные расходы сократились на 4,41 TP3T. Срок окупаемости схемы AG составил всего около 2,5 лет.
Таблица 2-1. Сравнение затрат на процессы полуавтогенного измельчения, полностью автогенного измельчения и измельчения по методу OG (7
| проект | единица | Процесс полуавтогенного измельчения | Полностью автогенный процесс шлифования | Процесс O G | |||||||
| шлифовальный станок | Модель первоначальной мельницы | мм | 6097×3049 | 6710×2440 | 4878×6097 | ||||||
| фут | 20×10 | 22×8 | 16×20 | ||||||||
| Начальная мощность мельницы | кВт | 1100 | 1100 | 1000 | |||||||
| Модель вторичной мельницы | мм | 4268×7165 | 6097×8536 | 6097×7012 | |||||||
| фут | 14×23.5 | 20×28 | 20×23 | ||||||||
| Мощность мельницы второй ступени | кВт | 1860 | 1860 | 2000 | |||||||
| проект | единица | Процесс полуавтогенного измельчения | Полностью автогенный процесс шлифования | Процесс OG | |||||||
| стоимость шлифовального станка | Первичная дробилка | доллар | 1263620 | 1621400 | 1262950 | ||||||
| Мельница второй ступени | доллар | 1061280 | 3027730 | 2839460 | |||||||
| Прочие расходы | доллар | 2540066 | 2314802 | ||||||||
| разница | доллар | 4864296 | 4092312 | ||||||||
| общий объем инвестиций | доллар | 336000000 | 340900000 | 340100000 | |||||||
| Общее отклонение по инвестициям | % | 1.5 | 1.2 | ||||||||
| “Полуавтогенное измельчение” ”По сравнению с традиционным методом” «Снижение себестоимости» «Небольшой объем производства» | измельчающие тела | долл. США | 1.03 | ||||||||
| вкладыш | 0.14 | ||||||||||
| Транспортировка измельчающих тел | 0.94 | ||||||||||
| Стоимость транспортировки | 0.027 | ||||||||||
| Общая экономия затрат | 2.13 | ||||||||||
| %/ обогатительная фабрика | 13 | ||||||||||
| Себестоимость проекта | долл. США | 50.9 | 48.8 | 18.8 | |||||||
| Отклонение от плана по себестоимости проекта | % | 4.4 | 4.4 | ||||||||
| По сравнению с процессом полуавтогенного измельчения (срок эксплуатации рудника — 12 лет) | Разница в инвестициях | доллар | 4864296 | 4092312 | |||||||
| NPV @6% | доллар | 9754000 | 10482000 | ||||||||
| IRR | % | 38 | 45 | ||||||||
| Срок погашения | год | 2.6 | 2.2 | ||||||||
В 2006 году компания Putland10 представила экономический анализ технологических процессов дробления и измельчения для трёх проектов на конференции по полуавтогенному измельчению, состоявшейся в том же году. Результаты экономического анализа этих процессов можно резюмировать следующим образом. Характеристики руды для этих трёх проектов приведены в таблице 2-2.
Таблица 2-2 Испытания измельчаемости руды и критерии проектирования
| Показатель(и) | проект | |||||
| A | B | C | ||||
| Основные параметры дробления руды | Годовая производственная мощность | Мт | 3.65 | 12.00 | 7.00 | |
| Характеристики руды | CWi | кВт·ч/т | 18.4 | 18.6 | один | |
| RWi | кВт·ч/т | 12.6 | 26.3 | 29.5 | ||
| BWi | кВт·ч/т | 15.5 | 23.3 | 24.9 | ||
| Ай | g | 0.46 | 0.44 | 0.07 | ||
| Удельный вес руды | 2.68 | 2.77 | 2.7 | |||
| Среднее значение от A, умноженное на b | 60 | 27 | 45 | |||
| кардинальные изменения | Мелочь | Незначительные изменения | ||||
| 35~108 | ||||||
| Показатель(и) | проект | ||||
| A | B | C | |||
| Другие факторы | Размер частиц продукта P80 | мкм | 100 | 280 | 150 |
| Жизнь в шахте | год | 9 | +20 | один | |
| геология | Метаморфический гранит + зона окисления | Первичный мафический базальт + фельзический дацит | Ультрамафическая порода, частично выветренная | ||
| Метод добычи | под открытым небом | под открытым небом | под открытым небом | ||
| Последующий этап процесса | Флотационно-выщелачивающий процесс | флотация | флотация | ||
Пример 3: Проект А связан с метаморфической гранитной рудой, причем верхняя часть месторождения представляет собой зону окисления. Основная руда характеризуется средней ударной вязкостью, средним показателем трудоемкости измельчения, но высокой стойкостью к истиранию. При переработке руды из верхней зоны окисления, хотя индекс трудоемкости измельчения в шаровой мельнице остается относительно стабильным, а производительность переработки несколько ниже, размер частиц после измельчения оказывается мелким. В таблице 2-3 приведены данные о выбранном основном оборудовании и финансовый анализ. Финансовый анализ различных технологических процессов сравнивается на основе процесса полуавтогенного измельчения (SABC).
Таблица 2-3 Экономическое сравнение различных технологических схем [10]
| Показатель(и) | единица | Процесс (или процедура) | |||||
| SABC | ABC | Шлифовальный валок высокого давления — шаровое измельчение | Мелющий валок высокого давления — галечная мельница | ||||
| Удельное энергопотребление | кВт·ч/т | 18.4 | 19.2 | 12.7 | 14.7 | ||
| Основные расходные материалы | Австралийский доллар/т | 1.77 | 1.12 | 1.47 | 0.84 | ||
| Основное оборудование | Первичная дробилка | 42/65 гирационная дробилка | |||||
| Вторичная дробилка | вид | конусная дробилка | конусная дробилка | ||||
| количество | 1 | 1 | |||||
| мощность | кВт | 375 | 375 | ||||
| Вторичный скрининг | вид | Сито для бананов DD | Сито для бананов DD | ||||
| количество | 2 | 2 | |||||
| Размер (Ш×Д) | m | 2.1×4.9 | 2.1×4.9 | ||||
| дробилка для камня | вид | конусная дробилка | конусная дробилка | ||||
| количество | 1 | 1 | |||||
| мощность | кВт | 375 | 375 | ||||
| Первичная дробилка | вид | Полуавтогенное измельчение | Полностью автоматическая шлифовка | Шлифовальный валок высокого давления | Шлифовальный валок высокого давления | ||
| количество | 1 | 1 | 1 | 1 | |||
| Размер (Ш×Д) | m | 8.53×4.35 | 9.75×4.95 | 1.85×1.3 | 1.85×1.3 | ||
| мощность | МВ | 6.0 | 8.0 | 2.0 | 2.0 | ||
| Показатель/метрика | единица | процесс | |||||
| SABC | ABC | Шлифовальный валок высокого давления — шаровое измельчение | Мелющий валок высокого давления — галечная мельница | ||||
| Основное оборудование | Роликовое сито высокого давления | вид | Сито для бананов DD | Сито для бананов DD | |||
| количество | 1 | 1 | |||||
| Размер (Ш×Д) | m | 3.0×7.3 | 3.0×7.3 | ||||
| Шариковое измельчение/измельчение твердых пород | количество | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| Размер (Ш×Д) | m | 5.5×9.5 | 5.2×9.3 | 5.5×9.5 | 7.92×11.25 | ||
| мощность | МВ | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 7.0 | ||
| Экономика | Разница в сумме инвестиций | Один миллион австралийских долларов | +1.7 | +5.6 | +15.5 | ||
| % | +2.3 | +7.5 | +20.7 | ||||
| Отклонение в себестоимости продукции | Австралийский доллар/т | -0.53 | -0.81 | -1.08 | |||
| % | -11 | -17 | -22 | ||||
| Разница во внутренней норме доходности | % | 107 | 42 | 17 | |||
| Разница в чистой приведенной стоимости (10%) | Один миллион австралийских долларов | +8.2 | +7.8 | +4.0 | |||
На рисунке 2-1 показаны различия в инвестиционных и производственных затратах различных технологических процессов по сравнению с процессом SABC. Процесс с использованием вальцовой мельницы высокого давления и гравийной мельницы характеризуется самыми низкими эксплуатационными затратами, за ним следуют, в указанном порядке, процесс с использованием вальцовой мельницы высокого давления и шаровой мельницы, а также процесс ABC. Технология SABC характеризуется самыми высокими производственными затратами, однако ситуация с объемом инвестиций прямо противоположна. При комплексном анализе влияния инвестиционных и производственных затрат наилучшие экономические показатели проекта демонстрируют технологии ABC и «высоконапорный валковый дробилка — шаровая мельница». Технология ABC имеет самую высокую внутреннюю норму доходности и самый короткий срок окупаемости. Однако разница по сравнению с технологией «валиковые дробилки высокого давления — шаровые мельницы» не является значительной. В случае технологии ABC следует учитывать колебания свойств руды, поскольку этот процесс относительно сложен в эксплуатации и оптимизации.

Анализ конкретного примера: выбор технологической схемы промышленного измельчения (продолжение)
В отношении проектов B и C авторы сочли, что сопротивление руды ударному измельчению слишком высоко для измельчения в агломерационных мельницах (AG). Поэтому варианты технологической схемы были ограничены измельчением в мельницах SAG, шаровых мельницах или на валковых дробилках HPGR.
На концентрационном заводе «Бонг» в Либерии изначально магнетитовая руда перерабатывалась с использованием мокрых мельниц AG и спиральных классификаторов. Позже, в связи с уменьшением размера освобождаемой фракции руды, производительность мельницы AG снизилась на 10%–15%. Затем были проведены промышленные испытания мельницы SAG со стальными шариками диаметром 100 мм и твёрдостью по шкале Роквелла 43–60 при загрузке шариков 5%. Результаты промышленных испытаний показали, что после перехода на мельницы SAG производительность увеличилась на 32,4%, а потребление электроэнергии снизилось на 27,5%. Однако из-за того, что фракция, получаемая на мельнице SAG, стала более крупной, содержание в концентрате снизилось на 3,5%. Основной причиной более низких удельных эксплуатационных затрат контура SAG стало то, что его более высокая пропускная способность — достигнутая за счет добавления соответствующей доли стальных шаров — привела к снижению эксплуатационных затрат на тонну руды.
В 1989 году Койвистойнен и др. представили на конференции SAG 1989 года экономическое сравнение традиционных технологических схем измельчения и схем AG/SAG; результаты приведены на рисунке 2‑2. Авторы пришли к следующему выводу:
(1) С точки зрения капиталовложений решающим фактором является то, входит ли в технологическую схему мелкое дробление.
(2) Капитальные затраты составляют от 30% до 50% от общей себестоимости продукции.
(3) Удельные производственные затраты снижаются по мере увеличения пропускной способности завода, однако это снижение становится весьма незначительным, когда годовая пропускная способность превышает 5–10 миллионов тонн.
(4) Одноступенчатое шаровое измельчение характеризуется самыми высокими эксплуатационными затратами, тогда как измельчение с использованием агломерата и гальки — самыми низкими.
(5) Причиной самой низкой стоимости измельчения методом AG + галечного измельчения являются измельчающие тела.
Однако следует отметить, что этот пример для сравнения относится к периоду почти 30-летней давности, и с тех пор соотношение различных видов затрат, возможно, изменилось.
