máy nghiền khai thác vàng Nam Phi

Ngành khai thác vàng của Nam Phi là xương sống của nền kinh tế đất nước trong hơn một thế kỷ, và thiết bị nghiền được sử dụng trong lĩnh vực này ngày nay cũng quan trọng như trong cơn sốt vàng Witwatersrand. Thuật ngữ “máy nghiền khai thác vàng Nam Phi” không đề cập đến một máy duy nhất, mà còn đến một chuỗi giải pháp giảm kích thước hoàn chỉnh—từ máy nghiền hàm sơ cấp dưới lòng đất đến máy nghiền hình nón thứ cấp và trục nghiền cao áp cấp ba (HPGR) Trên bề mặt. Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan thực tế về bối cảnh nghiền hiện tại trong các hoạt động khai thác vàng ở Nam Phi, so sánh các loại máy nghiền chiếm ưu thế được sử dụng trong lĩnh vực này, phác thảo các giải pháp xử lý trong thế giới thực từ các mỏ đang hoạt động, và trả lời các câu hỏi vận hành phổ biến nhất.

Vai trò của máy nghiền trong chế biến vàng ở Nam Phi

ở Nam Phi, quặng vàng thường đến từ hai nguồn: đá cứng ở rạn san hô hẹp (VÍ DỤ., lưu vực Witwatersrand) và rút lui chất thải bề mặt (VÍ DỤ., bãi thải từ các hoạt động lịch sử). Giai đoạn nghiền là bước vật lý đầu tiên trong quá trình giải phóng vàng khỏi đá chủ. Một cuộc chạy trốn điển hình của tôi (rom) quặng có thể có kích thước tối đa 600–800 mm, và mạch máy nghiền phải giảm mức này xuống P80 là 75–100 µm để lọc ở hạ lưu hoặc tập trung trọng lực.

Các chức năng chính của mạch máy nghiền là:

• Giảm kích thước – để lộ các hạt vàng để xyanua hóa hoặc thu hồi trọng lực.
• Kiểm soát thông lượng – cấp nguồn cho mạch phay với tốc độ phù hợp (thường là 50.000–200.000 tấn mỗi tháng).
• hiệu quả năng lượng – nghiền tiết kiệm năng lượng gấp 3–5 lần so với xay xát, do đó việc chuyển đổi kích thước từ máy nghiền sang máy nghiền giúp tiết kiệm điện năng đáng kể.

So sánh các loại máy nghiền được sử dụng ở các mỏ vàng ở Nam Phi

Lựa chọn máy nghiền phụ thuộc vào độ cứng của quặng (thường là 15–20 MPa UCS đối với thạch anh Witwatersrand), độ ẩm, và tỷ lệ giảm yêu cầu. Dưới đây là so sánh thực tế của bốn loại máy nghiền chính hiện đang hoạt động tại các nhà máy vàng ở Nam Phi.

Loại máy nghiền	Ứng dụng điển hình	Tỷ lệ giảm	Tiêu thụ điện năng (kWh/t)	Phù hợp nhất cho	Các ví dụ phổ biến ở Nam Phi
lời nguyền hàm	Sơ đẳng (dưới lòng đất hoặc bề mặt)	4:1 ĐẾN 6:1	0.5 – 1.0	Cứng, thạch anh mài mòn; Nguồn cấp dữ liệu ROM	Metso C160 tại Driefontein; Sandvik CJ615 tại Kloof
Máy nghiền hồi chuyển	Sơ đẳng (hoạt động bề mặt lớn)	5:1 ĐẾN 8:1	0.4 – 0.8	thông lượng rất cao (>6,000 th)	Fuller-Traylor 54-74 ở Nam sâu (Về mặt lịch sử)
Máy nghiền hình nón	sơ trung / cấp ba	3:1 ĐẾN 5:1 (sơ trung), 2:1 ĐẾN 3:1 (cấp ba)	1.0 – 2.5	Quặng có độ cứng trung bình; Kích thước mạch kín	Metso HP800 tại Mponeng; Sandvik CH880 tại TauTona
HPGR (cuộn mài áp suất cao)	cấp ba / Đệ tứ (nghiền trước)	2:1 ĐẾN 3:1	1.5 – 3.0	thế hệ tiền phạt; tiết kiệm năng lượng so với. nhà máy SAY	KHD HPGR tại Burnstone của Sibanye-Stillwater (phi công)

Quan sát chính: Trong thập kỷ qua, nhiều mỏ vàng ở Nam Phi đã thay thế các nhà máy SAG truyền thống bằng người mình thích + HPGR + máy nghiền bi mạch điện. Điều này là do quặng Witwatersrand có chất lượng tốt nhưng không quá cứng., và HPGR tạo ra sản phẩm có vết nứt vi mô giúp cải thiện động học của quá trình lọc ở hạ lưu thêm 5–10%.

Giải pháp nghiền trong thế giới thực: Nghiên cứu trường hợp từ hoạt động tích cực

Nghiên cứu điển hình 1: Mỏ vàng sống cho tôi (AngloVàng Ashanti) – Nghiền ở mức độ sâu

Gặp tôi, mỏ vàng sâu nhất thế giới (4 km dưới bề mặt), đối mặt với một thử thách độc đáo: quặng được nâng lên bề mặt đã được nghiền dưới lòng đất đến kích thước tối đa 150 mm để giảm trọng lượng bỏ qua tải. Nhà máy bề mặt sử dụng một mạch máy nghiền hình nón hai giai đoạn:

• Sơ đẳng: Metso HP800 (Nhiệm vụ phụ) – giảm 150 mm đến 45 mm.
• sơ trung: Hai máy Sandvik CH880 hoạt động trong mạch kín với màn hình hai tầng – tạo ra P80 12 mm.
• Hạ lưu: các 12 sản phẩm mm cung cấp cho máy nghiền bi một tầng (7.3 MW), đạt được P80 là 75 ừm.

Kết quả: Mạch nghiền hoạt động ở 72% sẵn có, với sản lượng hàng tháng là 210,000 tấn. Năng lượng riêng để nghiền là 1.8 kWh/t, đó là 40% thấp hơn mức trung bình của khu vực đối với các loại quặng tương tự. Bài học quan trọng là việc sử dụng máy nghiền hình nón choke với khả năng giám sát mức độ liên tục để xử lý độ ẩm thay đổi (2–4%) từ dưới lòng đất.

Nghiên cứu điển hình 2: Driefontein (Chúng tôi là Stillwater) – Xử lý chất thải bằng HPGR

Hoạt động bề mặt của Driefontein xử lý các bãi thải chất thải cũ (trong lịch sử 0,3–0,5 g/t Au) bên cạnh quặng ngầm hiện tại. Chất thải vẫn ổn (P80 = 200 ừm) nhưng chứa các hạt đất sét kết tụ làm tắc nghẽn máy nghiền hình nón thông thường. Giải pháp là một mạch HPGR bậc ba:

• cho ăn: 25 chất thải mm từ màn hình rung.
• HPGR: Một KHD HPGR (2.4 m x 1.65 tôi) với một 2 x 2.2 Ổ đĩa MW, hoạt động tại 5.5 Áp suất N/mm2.
• sản phẩm: P80 của 3 mm, với 30% của sản phẩm đã có bên dưới 75 ừm (tiền phạt vi mô).

Kết quả: HPGR tăng khả năng thu hồi dịch rửa trôi bằng 6% (từ 82% ĐẾN 88%) bởi vì các vết nứt nhỏ cho phép dung dịch xyanua thấm vào các hạt thạch anh. Mạch cũng làm giảm kích thước cấp liệu của máy nghiền bi, cắt tổng năng lượng nghiền bằng 22%. Thời gian hoàn vốn cho khoản đầu tư HPGR là 18 tháng, dựa trên số vàng thu hồi được.

Nghiên cứu điển hình 3: Nam sâu (Cánh đồng vàng) – Máy nghiền sơ cấp hiện đại hóa

Nam sâu, mỏ vàng lớn nhất còn sót lại ở Nam Phi, vận hành một nhà máy nghiền bề mặt hoàn toàn tự động đã thay thế một máy nghiền hồi chuyển đã cũ. Hệ thống mới sử dụng:

• Sơ đẳng: Con quay hồi chuyển Sandvik CG810 (đánh giá ở mức 4,500 th) – nhưng hoạt động tại 60% khả năng giảm mài mòn.
• sơ trung: Hai Metso GP500 song song.
• cấp ba: Bốn chiếc HP300 khép kín với màn hình chuối.

Kết quả: Nhà máy đã đạt được 15% tăng tuổi thọ của máy nghiền (từ 6 tháng tới 7 tháng) bằng cách điều chỉnh cài đặt mặt đóng (CSS) từ 25 mm đến 28 mm, chấp nhận sản phẩm thô hơn một chút nhưng giảm tải tuần hoàn từ 180% ĐẾN 140%. Sự đánh đổi này là hợp lý vì máy nghiền bi ở hạ nguồn có công suất dự phòng. Chi phí bảo trì hàng năm giảm ZAR 12 triệu (khoảng. USD 650,000).

Những thách thức hoạt động chung và giải pháp thực tế

Thử thách	sự va chạm	Giải pháp được sử dụng ở Nam Phi
Đất sét và quặng dính (từ rạn san hô phong hóa)	Xả máy nghiền hàm; giảm thông lượng máy nghiền hình nón	Sử dụng máy cấp liệu rung phía trước máy nghiền chính với 40 khẩu độ mm; nước phun vào máng thức ăn
Độ mài mòn cao trên lớp lót (thạch anh với 85% SiO₂)	Tuổi thọ của lớp lót trong hình nón là 4–6 tuần	Sử dụng thép mangan (18% Mn) với chèn mạ crôm; vòng quay hàng tuần của lớp lõm và lớp phủ
Mất điện (giảm tải)	Máy nghiền ngừng hoạt động gây nghẹt thở	Cài đặt một 500 hệ thống lưu trữ năng lượng bánh đà kW trên động cơ máy nghiền sơ cấp; giao thức điều chỉnh CSS thủ công
Tạo tiền phạt ở cấp tiểu học	Nghiền quá mức dẫn đến bụi và thêm tiền phạt	Đặt CSS máy nghiền hàm thành 100 mm (không 75 mm) cho phép máy nghiền thứ cấp xử lý tiền phạt

Phần câu hỏi thường gặp

1. Mạch nghiền điển hình cho mỏ vàng Nam Phi hiện đại là gì?

Hầu hết các hoạt động hiện đại đều sử dụng một mạch ba giai đoạn: một máy nghiền hàm hoặc máy nghiền sơ cấp (giảm ROM xuống 150–200 mm), một máy nghiền hình nón thứ cấp (giảm xuống còn 40–50 mm), và máy nghiền HPGR cấp ba hoặc máy nghiền hình nón đầu ngắn (giảm xuống còn 5–12 mm). Sản phẩm cuối cùng cung cấp cho máy nghiền bi. Một số nhà máy cũ vẫn sử dụng máy nghiền SAG, nhưng việc trang bị thêm HPGR ngày càng phổ biến do tiết kiệm năng lượng.

2. Tại sao HPGR được ưu tiên hơn nhà máy SAG đối với quặng vàng Witwatersrand?

Quặng Witwatersrand là một loại đá thạch anh có năng lực với Chỉ số công việc liên kết là 15–18 kWh/t. Một nhà máy SAG tiêu thụ 8–12 kWh/t để giảm kích thước tương tự, trong khi HPGR chỉ tiêu thụ 2–4 kWh/t. Ngoài ra, HPGR tạo ra các vết nứt vi mô trong hạt quặng, giúp cải thiện khả năng thu hồi quá trình lọc vàng từ 3–7% vì dung dịch xyanua xuyên qua các vết nứt. Chi phí vốn của một nhà máy HPGR tương tự như một nhà máy SAG, nhưng chi phí vận hành thấp hơn đáng kể.

3. Làm thế nào để các mỏ ở Nam Phi xử lý độ ẩm cao trong quặng dưới lòng đất?

Quặng ngầm ở Nam Phi thường có độ ẩm 3–5% do phun nước để kiểm soát bụi và làm mát. Độ ẩm này gây tắc nghẽn trong máy nghiền hình nón. Giải pháp tiêu chuẩn là cài đặt một màn hình rung với một 10 khẩu độ mm trước máy nghiền thứ cấp, chuyển trực tiếp các hạt mịn ướt sang nguyên liệu của máy nghiền bi. Ngoài ra, máng xả của máy nghiền được lót bằng polyurethane để chống dính vật liệu.

4. Tuổi thọ lớp lót trung bình của máy nghiền hình nón trong quặng vàng Nam Phi là bao nhiêu?

Đối với máy nghiền hình nón thứ cấp (VÍ DỤ., Metso HP800) chế biến thạch anh Witwatersrand, lớp phủ và phần lõm thường kéo dài 4–6 tuần (khoảng 200.000–300.000 tấn). Đối với máy nghiền hàm sơ cấp, hàm cố định và hàm di động cuối cùng 8–12 tuần. Để kéo dài cuộc sống, mỏ sử dụng sắt trắng có hàm lượng crôm cao cho tấm hàm và thép mangan có đặc tính làm cứng cho hình nón. Sự luân chuyển thường xuyên của lớp phủ (180 độ) có thể tăng thêm 10–15% tuổi thọ của lớp lót.

5. Nên nghiền nát dưới lòng đất hay trên bề mặt ở các mỏ vàng ở Nam Phi?

Nó phụ thuộc vào độ sâu. Đối với các mỏ trên 2 độ sâu km (VÍ DỤ., Driefontein), nghiền trên bề mặt được ưu tiên vì chi phí cẩu thấp hơn chi phí bảo trì thiết bị nghiền dưới lòng đất. Đối với mỏ siêu sâu (VÍ DỤ., Mponeng và 4 km), Một máy nghiền hàm chính dưới lòng đất được sử dụng để khử quặng thành 150 mm trước khi nâng. Điều này làm giảm trọng lượng bỏ qua tải trọng bằng cách 30% và cho phép nhỏ hơn, Palăng rẻ hơn. Sự đánh đổi là khó khăn trong việc duy trì máy nghiền ở 4 độ sâu km, nhiệt độ ở đâu (50°C) và độ ẩm (90%) tăng tốc độ mài mòn.

---

Ghi chú cuối cùng: Thiết bị nghiền ở các mỏ vàng ở Nam Phi không phải là giải pháp chung cho tất cả. Sự lựa chọn giữa hàm, con quay hồi chuyển, hình nón, và HPGR được điều khiển bởi độ cứng của quặng, độ sâu, độ ẩm, và chi phí năng lượng. Ngành công nghiệp đã chuyển hướng dứt khoát sang các mạch dựa trên HPGR cho các hoạt động bề mặt, trong khi việc nghiền sơ cấp dưới lòng đất vẫn cần thiết cho các mỏ sâu nhất. Bất kỳ dự án mới hoặc mở rộng nào cũng nên bắt đầu bằng việc mô tả đặc tính quặng một cách toàn diện (Chỉ số công việc trái phiếu, chỉ số mài mòn, hồ sơ độ ẩm) trước khi chọn loại máy nghiền.