能量曲线增强博客9 -将矿物解放纳入能量曲线

2019年7月26日

凯瑟琳埃文斯博士

矿产行业在粉碎过程中投入了大量的能源，无论是资本成本还是运营成本。许多人已经公布了在粉碎过程中消耗多少能源的估计，包括Ballantyne和他的同事(2012)估计，在2008-2009年，澳大利亚1.3%的能源消耗在黄金和铜业务的粉碎电路中。Ballantyne等人(2012)估计了矿物工业消耗的能源中有多少用于粉碎，数据显示在图1下面显示了其中一些估计的范围。虽然在估计中有一些变化，但很明显，粉碎过程中消耗的能量是很大的，能源曲线方法的发展是由于矿物工业希望量化和减少这种能源消耗。

^{图1 -已公布的矿山粉碎能耗比例数据(Ballantyne et al. 2012)}

在大多数采矿作业中，粉碎的目的是通过在分离阶段之前将矿物释放出来，将矿石准备为分离过程的原料。例外情况包括骨料生产和铁矿石行业，其中粉碎到产品尺寸规格可能是唯一需要的加工步骤。但是，对于贱金属和贵金属作业来说，矿石通常在一个或多个浓缩阶段之前经过破碎和研磨，以便生产出可销售的产品，这些作业将受益于将矿物解放列入能源曲线。

虽然工艺流程中大多数矿物解离测量的重点是有价值矿物的解离状态，但当我们研究初级粉碎产品时，更符合逻辑的是关注脉石解离。其原因是，初始粉碎阶段通常被设计为矸石解离阶段，因为根据矿石的水头品位，矸石可占给料质量的99%。实际上，一次粉碎的目的是产生两种类型的颗粒——在最初的分离阶段(例如更粗的/清除剂浮选)可被最终尾矿拒绝的解放脉石和在分离步骤中可回收的含有目标矿物的颗粒。请注意，含有目标矿物的颗粒不需要被释放，只需要在颗粒中含有足够的目标矿物以便回收即可。例如，CSIRO在20世纪80年代的研究(Sutherland, 1989)表明，颗粒表面只需10%的黄铜矿就可以在浮选中回收。这些低品位的颗粒在粗浮选中回收，然后含有这些颗粒的吨位小得多的精矿进行再磨。再磨的目的是从低品位的颗粒中释放出更多的脉石，并产生足够高品位的颗粒，以形成所需质量的精矿。的示意图图2展示了该过程的简化视图，强调了一次磨矿粒度的策略，该粒度要足够细，以释放脉石，并生产出可回收的含目标矿物颗粒。

^{图2 -一次粉碎/分离中典型解离策略的简化示意图}

在能量曲线中纳入释放数据的方法是考虑在一次粉碎阶段的能量用于释放矸石，并在此基础上估计在粉碎产品中产生的每单位质量释放矸石所消耗的能量。所需的矿物解离数据可以从最常见的自动化矿物学系统中得到标准输出。磨削产品的粒度分布没有明确地包含在计算中，但其影响在能量数据中是隐性的，因为更细的磨削产品将需要更多的粉碎能量。为了说明这种方法的使用，其中的数据表1将能量曲线中的解放数据与两个基本金属操作的数据进行了比较。

^{表1 -计算两种贱金属矿石的矸石解离能的例子}

	贱金属矿A	B母金属矿
水头品位(%目标矿物(s))	15%	5.5%
电路类型	球磨机-旋风分离器	南非广播公司
浮选给料量P80	70µm	170µm
单位质量解放矸石的粉碎能(千瓦时/吨解放矸石)	70	22

与矿石B相比，矿石A的粒度更细，因此浮选给料更细，每单位质量的解放脉石的粉碎能量更高，反映了矿石特性的差异，这支撑了这些选矿厂的工艺设计和操作策略。

将解放数据纳入能源曲线的挑战之一是，尽管所有的矿物加工作业都会测量它们的吞吐量和能源消耗，但很少有企业会定期对浮选原料和产品进行矿物学分析，公布这一信息的就更少了。这使得在开发的早期阶段构建一个包含解放的广泛的、多地点的能量曲线变得困难，但随着更多地点向机密的能量曲线计划提供数据，解放能量曲线的覆盖范围将会增加，以匹配现有的曲线套件。

除了有关矿物解放的信息外，将恢复纳入曲线组将是有用的。但是，金属回收率(以及与之相关的精矿品位)受到许多因素的影响，包括在许多情况下是浮选的浓缩过程的操作参数。虽然浮选给料粒度和单体解离状况确实会对回收率产生影响，但分离过程受到矿石类型、浮选化学和操作约束等其他因素的强烈控制。因此，在粉碎能量和后续浮选阶段的回收之间建立一致的联系更具挑战性。从矿物学分析中获得的矿物学限定品位回收率曲线可能替代已测量的植物回收率数据，一旦能源曲线数据库中提供了足够大的所需矿物学数据，就可以在未来研究这一潜在途径，以衡量回收潜力。

参考文献

Ballantyne, g.r.， Powell, Ms.和Tiang, M.， 2012，可归因于粉碎的能量比例，会议论文集11^thAusIMM轧机操作员大会，p23-30

萨瑟兰,D.N 1989。复合颗粒的间歇浮选行为。矿业工程2 (3) pp.351 - 367。

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