铝土矿配矿管理技术应用及思考.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 12 日 作者简介：杨军忠（1980），男，壮族，广西德保人，本科，采矿工程师，研究方向为露天铝土矿开采。-198-铝土矿配矿管理技术应用及思考 杨军忠 广西华银铝业有限公司，广西 百色 533700 摘要：摘要：氧化铝厂需要铝土矿混合，以获得品位稳定均衡的矿石产品，确保高质量的矿物含量,进而提高了氧化铝的提取率并显著降低了能源消耗。供矿 A/S 的稳定性，对氧化铝碱消耗量的降低有直接影响。矿石质量的管理和控制是一个综合系统，是矿山企业的基础。它也是成本控制的核心要素。基本目标是确保生产，同时满足采矿作业所需的矿石成分的质量标准和波动范围。这涉及到以有计划的方式系统地、有目的地混合相同类型但不同品位（或品位）的矿石，以实现符合特定矿石质量标准的均匀混合物。有助于提高选（冶）工作效率和效果.有计划搭配部分低品位矿石，有助于充分利用矿产资源.相应提高部分低质量矿石的等级，有助于增加矿山经济收入、降低成本，延长矿山服务年限。关键词：关键词：矿石质量；配矿方法；配矿管理技术 中图分类号：中图分类号：TD76 1 均化配矿管理的意义 1.1 研究的意义 铝土矿是我国桂西北大型沉积型铝土矿，具有地形复杂、采点多、分布广等特点。储量巨大，质量优良。特点：面积广、埋藏浅、厚度薄、质量变化大。矿石中 Al2O3、SiO2 含量变化大，Al2O3 含量为 55%72%，铝硅比 335。含矿率从 200kg/m3 到 1400kg/m3，而氧化铝拜尔法生产工艺对供矿要求非常苛刻，供矿要求 10 天铝硅比加权波动0.5 的范围内，因而配矿难度大。从矿场运来的原矿到生产合格的铝土矿，整个生产过程都采用连续作业。与传统的现场配矿方法相比，通过洗矿、破碎和筛分等工艺，可以节省大量的基础设施投资。氧化铝厂受益于获得品位稳定平衡的铝土矿产品，从而提高了氧化铝提取率，并大幅降低了能源消耗。供矿 A/S 的稳定性，对氧化铝碱消耗量的降低有直接影响。某公司矿区有大量低品位铝土矿，贫富合理搭配开采，可延长企业服务年限。某公司的入磨铝硅比日波动较大，入磨铝硅比的合格率仅为 40%，有较大的优化空间。采矿场配矿合格率波动较大。根据现有开采计划情况，月度配矿 A/S 保持 6.5 正负 0.5 有一定的难度，加上雨季影响，困难更大，通过加强采场配矿，提高铝硅比合格率有较大的优化空间。高质量的矿石因其具有高提取率、少废料的特点而得名，由此可见,矿石质量能够影响矿山生产的效率和成本。在金属冶炼等过程中，原材料的纯度和成分会影响最终产品的性能和质量标准。因此，通过配矿和合理的矿石选择，不仅能够更好利用有限的矿产资源,延长矿山的寿命，更有助于地球资源的可持续利用。配矿即矿石质量中和，通过有计划、有目的搭配不同品级或品位的矿石，使其质量满足规定要求的标准,同时达到混合均匀。是矿业生产过程中的一项关键活动，不同的矿石成分和品位会直接影响提取率、产品质量和生产效率。通过配矿，可以降低矿石的波动性，使其更加稳定，生产效能得到提高,由此可见,矿石质量对整个冶炼或加工过程至关重要。配矿通常涉及矿石的洗选、破碎、筛分等多个环节，先进的技术和设备能够满足整个过程达到最佳的混合效果,先进的设备通常包括自动化控制系统、先进的筛选设备等。配矿是通过科学的方法，基于矿石的产地、类型、成分等因素,进行详细的分析和选择，确保混合后的矿石质量符合生产要求。总体而言，科学合理的配矿过程，矿山企业不仅增加了应对矿石质量的变化的能力，还实现了可持续发展。1.2 研究的内容 （1）中长期配矿及合理开采顺序技术研究 公司生产勘探报告显示，区域内铝土矿铝 硅比波动较大，公司目前编制中长期采剥计划难度很大，缺中国科技期刊数据库 工业 A-199-乏必要的技术和数据支撑。本课题将采用多目标规划优化技术，优化区域资源配置，实现资源优化开采，确定合理采矿顺序，均衡出矿铝硅比，满足公司氧化铝生产要求，为公司编制采剥计划提供依据，同时充分利用低品位资源，延长矿山服务年限。（2）均化配矿技术研究 均化配矿技术研究涉及包括去区域资源中长期配矿（宏观控制）、采场配矿、选矿堆场配矿和均化配矿等多个方面，通常以这四部分内容为主.去区域资源中长期配矿（宏观控制）的研究目的旨在建立宏观控制的配矿策略，以适应不同地区、不同类型矿石资源的长期供需变化。去区域资源中长期配矿通过分析矿石资源的地域分布、储量状况，制定长期配矿计划，优化整个矿山企业的资源利用结构。在和过程中,会运用到勘探、数学模型、评估等手段，借助信息技术和大数据分析进行宏观控制。然后是对选矿堆场配矿的研究,着眼于选矿堆场，通过研究不同来源的矿石，制定堆场配矿方案，以满足冶炼或加工的要求。过程中会分析不同矿石的物理性质、化学成分等，设计堆场结构和矿石堆放方式，实现对选矿堆场内矿石的有效管理和均衡利用。当前较为流行的矿石分析技术、计算机模拟、智能控制系统等现代技术，实现了对选矿堆场的智能配矿。通过分析采场中各个矿石点的品位、成分等信息，制定合理的配矿方案，实现采场内的均衡混合。第三个是采场配矿,关注采场内矿石的混合与搭配，以保证在局部范围内的质量均衡。使用现代化的勘探技术、自动化挖掘和运输技术，实现采场内的智能化配矿。最后是均化配矿,通过合理搭配各来源的矿石，达到整个矿山生产流程中矿石质量的整体均衡。运用数学模型、数据分析、先进的矿石处理技术，结合自动化控制系统，实现整个生产流程中的均化配矿。总体而言，均化配矿技术通过全面考虑矿石的来源、性质等因素，制定科学的搭配方案，以提高矿石利用率、优化资源利用结构，从而实现更加高效、可持续的矿业生产。2 实现方法和思考 2.1 堆积型铝土矿配矿特点 堆积型铝土矿是一种广泛存在的铝矿石类型，具有品位和成分差异的特点,不同地区的堆积型铝土矿矿床存在品位和成分的差异,因此,在配矿过程中要仔细分析和调整各个矿石来源的品位和成分，使其满足混合矿石的生产要求。积型铝土矿还有矿床地质分布广泛的特点，在进行配矿时，涉及到多个矿床的矿石来源，需要考虑不同地质条件下的矿石特性。堆积型铝土矿的矿石颗粒大小和形状会在矿床内有一定的变化。在配矿时，充分考虑这些变化，才能确保混合后的矿石颗粒大小和形状均匀。堆积型铝土矿中存在包括软土、硬土、矾土等多种类型的矿石，在配矿过程中需要处理不同类型矿石的特性差异。除此之外,堆积型铝土矿含有一定量的有机质,在配矿过程中，需要考虑有机质对矿石性质的影响，采取适当措施进行处理，以确保最终混合矿石的质量。综合而言，在进行配矿工作时，需要根据具体矿床的特点采取合适的配矿策略，以确保混合矿石符合生产要求。2.2 矿山生产配矿存在的问题 矿山生产中的配矿过程中 A/S（铝的含量与硅的含量的比值）是衡量铝土矿品质的重要指标,由于 A/S 的波动较大，控制二者波动是当前企业的一大难题。在配矿中，A/S 比例不合理,导致混合矿石的品质无法满足冶炼或加工的要求，影响产品质量。(1)入磨矿石的品位波动影响冶炼过程的稳定性，使冶炼工艺难以优化，增加了生产过程的复杂性。(2)矿山生产中气候变化、矿床质量波动等.客观条件可能使得配矿过程更加复杂，需要灵活应对。(3)由于设备故障、操作不当等原因,使卸矿过程中的随意性大,导致矿石混合不均匀。(4)出车分配不合理,导致某些区域的矿石储量过高或过低，影响整个矿山的生产均衡。(5)缺乏有效的矿石质量监测手段，难以及时发现和纠正配矿中的问题。(6)公司区域内铝土矿铝硅比波动较大，公司目前编制中长期采剥计划难度很大，缺乏必要的技术支撑。(7)装载机运行不正常，高中低品位无法协调装载。(8)布料小车故障频率高，定点布矿多，影响平铺直取设计效果。(9)取料机故障，走短路流程，跳过均化流程的非正常操作问题突出。(10)自动取样装置不完善或不工作，取样代表性中国科技期刊数据库 工业 A-200-不高，监测结果误导决策。2.3 主要配矿方法简介 堆积型铝土矿主要配矿方法涉及包括采矿、矿石破碎、筛分、洗选等多个环节。需要结合矿床的地质特征和矿石的物理化学性质，通过合理的配矿工作，确保混合矿石的品质符合生产要求，从而提高生产效率和产品质量。（1）中长期配矿 堆积型铝土矿中长期配矿是一个复杂的过程，需要考虑矿床地质、矿石品位、生产需求等。根据铝冶炼或其他加工的需求，分析未来一段时间内包括对铝的产量、品质要求等方面的生产计划，确定长期配矿的目标和策略。然后是技术可行性分析,考虑配矿过程中包括矿石的处理工艺、设备的性能等的技术可行性。分析现有技术和设备的适用性，之后,决定有无引入新的技术得必要性。针对堆积型铝土矿中长期配矿进行矿床地质分析,了解铝土矿的分布、厚度、成分差异等情况。长期配矿还需要充分了解矿石的品位分布情况,对不同矿点、不同层次的铝土矿进行品位测试和分析，确定各品位的矿石储量和产量。除了上述分析,还应对考虑经济效益，包括成本、利润等因素,综合考虑矿石采购、处理、运输等成本，制定经济合理的长期配矿计划。进行环境影响评估，确保符合环保法规和可持续发展的要求。长期配矿分析需要综合考虑以上多个方面的因素，有助于提高生产效益、降低成本，并确保矿山的可持续经营。（2）采场配矿 堆积型铝土矿采场配矿涉及多个方面，首先是采场布局规划,在配矿前，对矿体进行勘探，获取矿床的地质信息、矿石分布、品位等数据。根据矿石的品位和成分差异，合理划分采场为多个区域，便于有针对性地采集和混合矿石。然后是应用如智能化输送带、自动化采矿机械等自动化设备，提高采场操作的精确性和效率。利用在线监测系统监测矿石的颗粒分布、品位等参数，实时调整采场操作。进入采矿过程,注意避免混入大量杂质，保持采场地面平整，有利于机械设备的正常运作。对采集到的矿石进行颗粒分析，了解矿石的颗粒大小分布情况。根据颗粒分布，将不同颗粒大小的矿石存放在不同区域，以方便后续的配矿操作。一切操作的前提是按照不同品位、颗粒大小等特征制定科学合理的混合原则，运用均衡配矿技术，确保混合后的矿石在整个采场范围内的品位相对均匀。在这样的原则性进行数据管理和分析,记录采场操作中的生产数据，用于后续的数据分析和优化。基于这些采集的数据，定期进行采场操作流程的优化，以提高效率和质量。（3）矿仓配矿 堆积型铝土矿矿仓配矿是在矿石储存阶段进行的操作，目的是合理搭配不同矿仓中的铝土矿，首先是对矿仓进行布局规划,将堆积型铝土矿矿仓划分为不同区域，根据矿石的品位、颗粒大小等特性，有目的地存放不同类型的矿石。对每个矿仓中的矿石进行品位检测，了解不同矿仓内矿石的品位分布情况。进行颗粒分析，使用混合设备对不同矿仓中的矿石进行搅拌混合，掌握不同矿仓中矿石的颗粒大小分布情况。在输送带上进行控制，按照预定的比例将不同矿仓的矿石混合。矿仓配矿应全过程在线监测与调整,建立在线监测系统，实时监测混合矿石的品位、颗粒分布等参数,根据在线监测结果，及时调整混合过程中的参数，保持混合过程的稳定性。（4）堆场配矿 堆积型铝土矿堆场配矿是在铝土矿储存堆场进行的一项工作，通过混合搭配来满足冶炼或其他生产环节对矿石品位、成分等方面的要求。具体通用步骤如上,例如堆场布局和划分、在线监测和调整、数据记录和分析等.从矿石品位和颗粒分布分析说开去,对堆场中的矿石进行品位检测，了解不同区域的矿石品位分布情况。制定混合原则，根据品位、颗粒大小等特性，有计划地混合不同区域的矿石,然后,是混合操作和输送控制,使用混合设备对不同区域的矿石进行搅拌混合，按照预定的比例将不同区域的矿石混合在输送带上进行控制。建立在线监测系统，实时监测混合矿石的品位、颗粒分布等参数。根据在线监测结果，及时调整混合过程中的参数，保持混合过程的稳定性。（5）联合法配矿 这种配矿方法又称为“二级配矿”，在矿石储存、采场以及其他生产环节中采用综合的、协同的方法进行配矿，确保生产过程中的稳定性和高效性。根据铝土矿的来源、品位、颗粒大小等特性，将矿石储存在不同的堆场中,对储存的矿石进行分类管理，确保每个堆场中的矿石有明确的品位和颗粒分布。采用科学合中国科技期刊数据库 工业 A-201-理的采矿方法，在采场进行分类筛选，按照品位和颗粒大小将矿石进行初步分类。过程中矿石的品位和颗粒分布。根据采矿和堆场储存环节的实时数据，有计划地混合不同来源、不同品位的矿石。使用混合设备对不同来源的矿石进行搅拌混合，确保混合的均匀性。在输送带上进行控制，按照预定的混合比例将不同来源的矿石混合。对采集的数据进行分析，评估联合法配矿的效果，发现问题并进行改进。2.4 联合配矿管理流程 从某公司目前的配矿流程来看，矿山配矿分为采矿配矿、选矿配矿和均化配矿,其实质是定点定量采矿。它是根据最初的矿石品位信息计算所得的配矿结果，然后从各采场采出所需的矿石量，使之既能保证完成产量，又能满足质量要求。矿石在经过洗矿及破碎后，送往指定的堆场。显然，采矿配矿时洗矿配矿的基础，如果采矿配矿与配矿目标偏离过大，必定会对洗矿配矿造成很大的影响，并影响最后的配矿结果。选矿配矿（堆场配矿）是对矿石进行洗矿、破碎后，通过配矿计算（即搭配计算），按照计算结果将一定数量的矿石运送到相应的矿仓（堆场）进行均化处理。从原理上看，它与采矿配矿的过程相同，都需要配矿计算，并且出矿的顺序应尽量满足实际生产的需要，以避免整个矿石运输流程的混乱，增加管理的难度。均化配矿是配矿的最后阶段，其过程涉及使用布料机在均化库的纵向来回布料，不同品位的矿石均匀地分布在均化库内的矿堆中。然后，取料机在矿堆内沿横断面截取矿石，通过皮带输送到氧化铝厂，用于制造矿浆，供给溶出过程使用。该过程实质上是通过纵向布料和横向取料来实现矿石的均匀分布。从目前的情况来看，均化配矿其实并没有实际的配矿计算，它更多的是一种对矿石的均匀混合，现在采用的方法是纵铺横取。均化配矿的目的在于减少入磨 A/S 的波动，从而减少氧化铝的生产成本，增加企业的效益。通过以往的生产状况来看，均化配矿时目前急需解决的关键问题。2.5 配矿技术思考 因此，随着生产流程和工艺的不断变化，如多矿区多矿种联合供矿、转运和皮带运输等变化，其生产数据建立和关键核心配矿计算等功能都已不能满足矿山配矿所需。为了能够降低供矿及入磨 A/S 的波动，提高某公司的生产效益，除了要将现有配矿管理优势保留下来，在此基础上，更需要将其核心功能的计算机自动配矿进行研究与开发，真正达到一个智能化均化联合配矿的目的是一个重点研究方向，从公司的要求来看，由于矿石整个生产流程较长，配矿系统应建立完整的信息录入模块，保证配矿信息之间调用关系清晰；从计算机自动配矿方面来看，应保证计算机所得结果满足矿石的“质”与“量”的要求，同时也应满足其出矿顺序的要求，这样才能够稳定供矿 A/S 和入磨 A/S 的波动，才能够保证铝土矿 A/S 的波动范围，构建科学合理的洗矿配矿模型，保证装载车从各矿堆进行有序的工作，简化运输过程，进而保证入仓矿石的均匀性，最终使均化配矿达到生产所需。参考文献 1陈述云.某矿非线性优化模型的优化配矿J.金属矿山,2017(09):56-59.2成煜涛.铝土矿分层匀矿配矿方法的设计和实施J.能源与节能,2012(02):74-75.3黄三江.铝土矿采场配矿技术探讨J.湖南有色金属,2000(04):54-55.