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      基于METSIM軟件的某金礦炭漿工藝流程模擬

      2023-12-16 09:18:22王振銀段帥康張志兵沈金靈李相良
      現(xiàn)代礦業(yè) 2023年9期
      關鍵詞:氰化礦漿尾礦

      王振銀 段帥康 李 賀 張志兵 沈金靈 李相良

      (北方礦業(yè)有限責任公司)

      METSIM 是一款工藝模擬軟件,目前廣泛應用于濕法冶金、火法冶金及選礦等領域[1-3]。該軟件中含有豐富的元素數(shù)據(jù)庫、工藝設備模塊及運算邏輯方式等,具有較強的計算仿真功能,通過對輸入物料、設備反應過程、物質流走向和邏輯控制器等的編輯,進行穩(wěn)動態(tài)模擬、物料平衡以及熱平衡等計算,以實現(xiàn)全流程工藝的模擬仿真,便于進行工程設計、工藝診斷、生產(chǎn)優(yōu)化等工作[4-5]。蘇丹東北部某金礦根據(jù)開發(fā)生產(chǎn)需求,使用Metsim 軟件對其工藝流程進行模擬計算,以期為合理性設計和生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供參考依據(jù)。

      1 礦石性質

      某金礦金品位為2.60 g/t,金為唯一有價元素。將礦石磨至P80=75 μm 進行診斷浸出試驗,以確定金的被包裹狀態(tài),其診斷浸出試驗結果見表1。

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      該金礦的有機碳含量低于0.04%,炭劫金現(xiàn)象不顯著。在礦石粒度P80=75 μm、礦漿濃度45%、室溫25 ℃、NaCN用量0.60 kg/t、pH值10.5~11.0和浸出時間36 h 的條件下,對該礦石進行全泥氰化浸出試驗,金浸出率為92.92%,表明該礦石具有較好的可浸性。

      2 工藝簡介

      2.1 工藝選擇

      根據(jù)礦石性質擬采用炭漿工藝[6]對該金礦進行開發(fā)生產(chǎn),設計處理礦量110 萬t/a,生產(chǎn)工藝流程見圖1。

      2.2 工藝參數(shù)設置

      根據(jù)試驗確定各工序工藝參數(shù),并作為METSIM軟件對炭漿工藝各工序建立工藝模型的依據(jù)。設計工藝參數(shù)見表2。

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      3 METSIM 模型建立

      3.1 建立化合物數(shù)據(jù)庫

      METSIM 數(shù)據(jù)庫中自帶許多元素和化合物的物理化學及熱量數(shù)據(jù),可為模型計算提供基礎數(shù)據(jù),但往往缺少一些不常見或復雜化合物的數(shù)據(jù),例如金礦炭漿工藝中涉及的氰化浸出產(chǎn)物NaAu(CN)2等,需要手動將其分子式、摩爾質量、相態(tài)等輸入到數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)庫中選擇或手動輸入相關化合物數(shù)據(jù)后,建立該模型的化合物數(shù)據(jù)庫(圖2)。

      3.2 搭建模塊和物質流

      選擇METSIM 軟件中破碎、半自磨、球磨、濃密機、氰化浸出槽、炭漿吸附槽、活性炭解吸柱、電積槽等模塊,添加相應的物質流和邏輯控制器,構建工藝流程模型(圖3)。原礦經(jīng)破碎后進入半自磨和球磨工序,產(chǎn)出磨礦細度P80為75 μm 的原礦漿,經(jīng)濃密機濃縮成45%的礦漿,進入五級氰化浸出槽,每級浸出槽均通入富氧,將濃度25%的NaCN 溶液加入第一級浸出槽。氰化浸出后礦漿進入炭漿吸附工序,浸出礦漿進入第一級吸附槽,活性炭從最后一級吸附槽加入,浸出礦漿與活性炭逆向流動,充分混合,尾礦從吸附槽最后一級排出,經(jīng)濃縮后使用Na2S2O5破氰處理排入尾礦庫。載金炭從第一級吸附槽提出進入洗脫和電積工序,產(chǎn)出金泥。

      3.3 控制邏輯編輯

      根據(jù)設計的工藝參數(shù),對各操作反應模塊進行編輯,設定其反應方程及程度、物料停留時間、溫度和pH值等參數(shù),并對進料物質流的成分、流量、溫度等進行編輯。根據(jù)設計的物質流量大小和反應產(chǎn)物量、成分等情況,在相應物質流或反應單元的邏輯控制器中輸入控制函數(shù)命令,完成模型邏輯控制和計算準備工作。炭漿工藝模型控制邏輯的編輯設置過程見圖4、圖5。

      4 運算結果輸出

      輸入物料為原礦漿,過程產(chǎn)物為浸出和碳吸附后的礦漿、載金炭、洗脫液,最終產(chǎn)物為破氰尾礦、貧炭、電積后液和金泥。對模型進行運算后,原料、過程產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的金屬量平衡輸出結果見表3。輸入的金的金屬量為656.53 g,輸出最終產(chǎn)物的破氰尾礦金屬量為51.83 g,貧炭金屬量為1.55 g,金泥中金屬量為599.83 g,電積后液中金屬量為3.32 g,金屬量平衡,金的回收率為91.36%。破氰尾礦中的NaCN 含量為0.31 mg/L,可滿足國內含氰化物尾礦排放標準。

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      5 結 論

      (1)利用METSIM 軟件對某金礦炭漿工藝流程進行了模擬,得出了全過程金屬量平衡運算結果。該金礦年處理礦量110 萬t,原礦金品位2.60 g/t,采用氰化浸出—炭漿吸附—載金炭解吸—電積工藝,獲得的金回收率為91.36%,尾礦經(jīng)破氰處理后的NaCN 含量為0.31 mg/L,具有較可觀的經(jīng)濟開發(fā)價值,且尾礦滿足國內排放環(huán)保標準。

      (2)METSIM 模型的建立,使得工藝過程的物料平衡等計算更加直觀便利,但建模的工況條件比較單一理想化,實際生產(chǎn)中例如浸出工序、浸出率往往受礦石性質、浸出溫度、浸出劑濃度、反應時間和磨礦粒度等多種因素耦合影響。

      (3)新建立的METSIM 模型如用于生產(chǎn)工藝優(yōu)化,還需大量的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比修正,后期需采集實時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)并建立不同工況和不同礦石性質下的反應率和生產(chǎn)指標數(shù)據(jù)庫。模型計算時,調用數(shù)據(jù)庫中對應工況下的指標參數(shù),計算得出各工序的物料走向情況和在設備中的反應程度等,可為生產(chǎn)工藝診斷和優(yōu)化提供支持。

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