选矿工艺设计优化程序包介绍.pdf

选矿工艺设计优化程序包介绍 北京有色 冶金设计 研究总院邓朝 安 提要；北京有色冶盒设计研究总院研制的进矿工艺设计优化程牟包于l 9 9 0 年8 月通过 了中国有色 尘 属 工业 总公 司的鐾定 ．本文 对谈程 序 包的结构 ．功能 及宴际应 用 等方 面 作摘 要介绍 。 一 、简要说 明 根据国家计委设计 管 理 局 七 五”规 划，指定我院负责矿山开发与选 矿软件包的 研 铺任务。选矿工艺设计优化程序包是其中 主要任务之一。 编制选矿工艺设 计优化程 序包 的意 义t 1 ． 推广计算机在工程设计中的应用。提 高设计水平，保证设计质量’ 2 ． 提高工作效率，减轻设计工作强度J 3 ． 促进工程设计的找术 进步 。在 以往的 设计中，有些计算问题人工难以完成，如多 金属 、多 产品的复杂选矿流程物 料平衡 ，大 型复杂矿堆有效窖积计算等。通过建立翔学 模型，利用计算机运算速度快的特点，使得 这些工程计算得以准确、快速地进行 。 编制选矿 工艺 设计优 化程序 包是一项工 作量大 、技术 难度很高的 工作 它所 包括的 内容很多，有 些计算 问题又没有 解决 。一方 面需要研髓其计算数学模型，另一方面还得 找到能在计算机上完成的麴学模型的求解方 法 。在研 制过程 中，我们 利用最优化 原理 、 数值计算方法等先进手段，圆满地解决了技 术上 的难题 。 程序 包从 1 9 8 7 年便 开始在 工程设计 中应 用 ，到 l 9 9 0 年 7月， 已在国 内外2 3 个大 、 中、 小型工程 中采用该程 序包 进行 工艺设 计，如 巴基斯坦 山达克铜 矿、 德兴 铜矿、 金川 镍矿、 金 堆城铝矿改扩建等 。应用效果很 好，受到 了使用者韵好评。 二 、 程序包 结构 程 序 包采 用模 块绪构， 由 8个基本模块 组成，其关 系如 图l 所 示 。 熏墅匪囹 匿 圈I 优 化程序包结 构简固 在每一基本模块中，又有许多子模块组 成，便于 今后 进行功能 扩充 、程 序 包 维 护 等。 三、 程序包功能 程序 包的 8个 基本 模块，覆盖 了选 矿工 艺设计 的大部分 计算 。下 面分别介绍这 8个 模 块的 功能 1 ． 破 碎筛分模 块 I 可 以进行 破碎设备多方案 计算及方 案优化 。根 据输入的处理 矿量 、工 作制度 、 原矿及 最终 碎矿产品 粒度 、矿石普 氏硬度、 松散密度 、含水量 及碎 矿流程 等原始数据， 计算机便 自动分配 各段破碎 比，确定各段破 碎机排矿口，确定筛孔尺寸并选 取 筛 分 效 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 3 一 一 警 维普资讯 率 ，对于闭路破碎，还将自动调整其循环负 荷 率，使 其出较适宜 。随后 ，计 算机便把 所 有可能 被采用 的方案 计算 出来，并根 据设备 总功率 、总重量及 总价格 ，从 中选 择一个最 佳方案 } 2 可进行破 碎及筛分 设备 生产 能力 、 所需台数的计算，并在计算机提示下 ，对设 备 负荷 率进行 调整， 3 可对 破碎 筛分流 程的各产物产率 、 矿量、粒度分布进行计算。各产 物粒度分布 以表 格及 曲线形式 输 出’ 4 可用于破 碎筛分 生产的 计 算 机 模 拟 ，以指导 生产 实践 。 2 ． 磨矿 分搬模 块 1 可进行磨矿分级流程计算，计算出 各l产 品的浓度 和产率 、找 出补加水 点及补加 水量 ，并可计 算 出闭路磨矿 的循 环负荷率 } 2 可 进行不 同磨矿流程 和不同规格 的 设 备的方案计算 及方案优 化 } c 3 可计算 与磨矿机相 配套 的分级 机规 格、台数 } 4 可进行 再磨设备选择 计算 。 3 ． 潭选模 块 1 可选择 计算 浮选 设备， ． 并配置适宜 的风机’ 2 可计 算搅拌槽 规格 和台数 ’ 3 可进行设备多方案优化。 4 ． 脱水模 块 1 可进行穰缩机 的选择 计算及方 案比 较 ， 2 哥进行过滤设备选择计算及多方案 比较，并选取 真空泵或 水喷射泵 、鼓风 机的 规格和台数 。 5 ． 物 料平衡模块 1 可根 据各元素品位数 据进行选 矿流 程物料平衡计算，选矿流程可以是多金属、 多产品 如重选流程流程j 2 可进行矿浆量流程计算，求出未知 科流 浓度 、提 出补加水点并计算 出 补 加 水 有 色矿 山一 1 9 9 1 3 量 } 3 可进行磨 矿分 级流 程平 衡计 算。根 据各料流的 粒度分 布，i 虱过平衡 调整，使 产 率及各粒级含量 均达 到平衡， 4 可 自动绘 制选 矿工艺数质量及 矿浆 量 流 程 图 。 6 ． 带式输送机模块 可根 据输入的矿量 、矿石松散密度 、输 送机倾 角、水 平投影长、提升 高度 、拉 紧方 式等原始 数据 ，计 算／ T D7 5 型 带 式 输 送机 带宽、胶带层戥、电机轴功率、选用电机功 率，并计算出最大张力、胶带允许张力、拉 紧 重锤 重量 等参数 。 7 ． 砂泵及 渣浆泵模块 可选择计 算砂 泵、渣浆泵 、灰渣泵 、泥 浆泵 、胶泵 、长轴 泵的规格和 台数 。 8 ． 矿 仓 殛矿 堆模 块 1 可计算 方仓 、圆仓 、矩形仓及槽 形 仓 的有 效容 积、有 效贮量， 2 可计算 圆锥形 矿堆及 长 槽 形 矿 堆 有效容积 。矿堆底部的 排矿点分 布及数量没 有任 何 限制。 四、 程序包特点 选矿工艺设计优化程序包有下列特点 1 ． 内容丰富，功能齐全，可以进行选矿 工艺设计 的大部分 计算，并可绘 制工艺流 程 图 数质量及矿浆量j 2 ． 具有优化 功能 。可 以对 主要 工艺 和设 备，辅助设备等方面进行多方案计算 ，并 从 中选 取最佳方案’ 3 ． 程序 包既可 自动计算 ，使 用者也 可根 据 自己的设计经验 在计算 过程 中进行 干预， 灵活方便 ， 4 ． 计算结果 准确 、可靠。通 过许多工程 设计实践证明，程序包计算结果在准确性、 可靠性方面，完全可以满足要求，如矿堆有 效容积计算值相对误差不超过1 ， 5 ． 程序包采 用模 块结构，组合灵活 ，各 维普资讯 ‘ 模 块既可 以总体运行 ，也可 以单个运 行 } 6 ． 程序包全部 汉化 ，采用人一 机对 话方 式 输入数 据，操作 简 单， 易学 、易 掌握 。 五 、 程序包关键 技术极创造点 1 ． 根据 部分筛分效率模型 ，建立 了破碎 筛分流程的离散型粒度模拟计算数学模型， 可较准确地计算出各产 品的产率 及 粒 度 分 布 。根据粒度分布数据 ，建立 了粒度分 布曲 线 的绘制模型 ， 使粒度分布 曲线准确 ， 圆滑。 2 ． 建立了选矿流程物料平衡计算的模块 一 线性优化法数学模 型， 可以完成复杂的多 金属、多产品选矿流程物料平衡计算。对于 物料平衡计算 ，较好的办法是将它用一个带 约 束条件 的非线性 规划 模型 表示 。但 这一非 线 性规划十分 复杂 、难 以求解 ，现通 常采用 构计算方法均为迭代法，计算速度慢，且初 始点若选取不好，迭代可能不收敛或求得的 解 不是 非线性 规划 的真正解 。在 本 程 序 包 中 ，对 这一 非线性 规划 问魉 ，建立了用一组 线性方程组表示的求解模型，计算速度快， 可 求 出非线 性规划的真正解 。 3 ． 建立 了矿堆 有散窑积计 算 的 数 学模 型 ，解决了大型、复杂矿堆有效容积不能准 确计算的问题，使计算精度锵 汪在 1 以内， 该模型根据数值积分法而建立。 4 ． 建立 了再磨设备选择计 算 的 数 学 模 型 。目前，还投有一个针对再磨设备选择计 算 的模螫。我们梧据大量的再磨设备实际生 产麴据，建立这套再磨设备选择计算的数学 模型，其计算结果与实际十分吻合。 5 ． 建立 了选矿工艺数质量 及矿浆量流程 图的绘制方法。在选矿流程物料 平 衡 计 算 后 ，根据关 联矩 阵，可计算 出绘图所需 的各 线条的座标、标注的数据k文字及其位置， 并在 绘图仪上 绘 出，供设计 施工圈等采用。 六、 适用范 围 本程序包 适用于有 色及 黑色 行业的 各种 一 5 8一 金属的大、中、小型选矿工艺设计。其中的 的破 碎筛分模块 、磨矿分 级模块、物料平衡 模 块、带式输送机模 块、砂泵 及 渣浆 泵 模 块 、矿仓 及矿堆模 块，也适 用于煤炭 、 化 工 、 建 材及黄金行 业的设计 。但不能 进 行 自 磨 机 、砾磨机的选择计算 及重选 、 电磁选 的选 别设备选择计 算。 七、 程序包中采用的数学模型 程序 包涉及 的内容很 多 ，计算 的数 学模 型亦很多 ，因篇 幅所 限，这里 仅做 一个简要 介 绍。 在程序 包的研 制中，我们 花了很大精力 去建立一些计算问题的数学模型。比如，破 碎筛分流程产率及粒度分布计算，磨矿分级 流程 中各参数 的选 取及磨矿 机生产能1 力的计 算，选矿流程物料平衡计算及数质量、矿浆 量流程 图的 绘制，矩 形矿仓 一点给料 、 圆锥形 矿堆及 长槽形矿堆有 效容积的计算等 等。其中有些魏学模型及参数的选取，是来 自于我 院选矿 室 三十 多年的工 程设计实践经 验 。 对于 计算 方法 和公式较 成熟的，我们 取 自于 选矿设计手 册 。 八 、 输入／输 出格 式 在 程序 包中，对于各 种型 式规 格 的设 备 参数、常用数 据等，均 以数据文件形式存入 了磁盘，计算机按程序的要求 自动调用。 输入／输 出采用人一机对 话方式，在计 算机的汉字提示下 进行 。对 于输入的不正确 的数据，计算机给出错误信号，要求重新输 入 。 铡如破碎筛菏模辕墙格式 带下线的为操作 者输 工 程名称 盒川二 攒工程 原 始数据 的输 日处理 量 t ／ d 每 日工作 班数 一 每班工 作时 间 h 6 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 3 维普资讯 氰 矿粒 度 ram l z 产 品粒 度 mⅢ 输出 的为汉 字表格 ．图殛文 字形 式 ．如 上面 的工 程 输 出 的计 算诂 果 困篇 幅较多 ，仅 矾 了前面 的一 部分 工 程名称 盘 I j j 期工 程 计算 日期0 - -- 2 7 -- I 9 9 0 时 间 l 4 0 0l 2 1 ． 破碎工艺耳蛤铀 1 破 碎生 产能 力 度产 品要求 日处 理 量 6 o o o t ／ d 日工作 班教 3 每 班 工作小 时数 6 h 屎矿粒 度 1 2 o o mm 产品粒度 l 6 mm 2 贰矿性质 矿石普氏硬度l 3 矿 石古 球量5嘶 矿 石松 散密度 1 ． 7 2 t l m 3 2 ． 破碎澶翟前进择 圈2 瞳2 破碎流 程囝 计 算机 制囝 5 ． 破碎机各方寨计算 裹1 破碎机选择厦规 格明细 表 方案 1 襄t 型 式 毫 ， 式 标 准 短 头 规 格 PJ I 5 0 02 l O O PB2 2 0 o PD2 2 0 0 台 数 排矿日 mm 他力 V 台 5 4 4 ． 7 2 5 8 6 ． 3 I 2 9 3 ． 1 5 负 荷 率 嘶 3 7 ． 4 8 5 9 ． 6 1 重 量t 价 格 万元 功 率 kW 2 6 0 电机型号 J Rl 5 8 一l 2 J S Q I 5 1 0 一l 2 J s Q I 5 l 0 一1 0 总重量4 7 8 t 总功率1 l o 0 k w 总价格j 3 8 万元 本方案闭路穰碎的循环负荷辜 l 0 4 ． 8 4 嘶 筛分 ； 筛孔 尺寸B O mm ．筛分 效率8 0 嘶．筛子型 式为 振动筛 筛 分2 筛 孔尺 寸l B mm，筛分效率 8 5 嘶．筛子型 式为 振动筛 九、 工程设计中的实际应用 本程序包 已在金川 、德 兴、 巴基斯坦 山 达 克铜矿 等 国内外2 3 个工 程设计中应用 。实 残 证 明， 程序 包运行 可靠、计 算准确、效益 突 出。这2 3 个工程 名称及规模如表2 。 采用程序 包所带来 的经 济效益和社会效 益 非常显 著， 表现在 。 1 ． 可 太幅度 地提高设计工效 ，极大 地强 化 设计单 位的 承载能 力，并使工 程 早 日 投 有 色矿 山一 1 9 9 I ． 3 产。 以铅 峒山工程 为例，该 选厂设计 规模为 1 2 0 0 t ／d ，处理含铅 、锌矿 石。采用优化程 序 包，较 人工设计提 高工 效3 0 多倍，可使设 计周 期缩短两 个多月 。在 其它条件相 同的情 况下 ，可使 工程早 日投产 。 2 ． 提 高工程设 计质量 和水平 ，降低工 程 造 价，效 益显著 。 程序包可全面 地进行方 案化，并 且计 算 方法 科学 、准 确， 可 以避免 由于方 案考虑不 全面 、选 择的 方案不恰 当及 某些 复 杂 计 算 赣 维普资讯 实 际应用实 饲一 赞表 表2 工程名称 1 规模 t ／ d 锦西 钼矿 盒 川高 锿 大连 水泥 厂 “ 六 一 硫 铁矿 末柏树 } 旮金矿 盘堆 城钼矿 改扩 建 四平银矿 贵 州戈塘盒 矿 白乃庙扩建 ， 南京 铅锌镊 矿 盒 j l j 工 程 德 铜矿 德 西破碎 站 辽宁盖县卧龙泉金矿 白银护渣 浮选 广东河 台金矿 湖 北鸡笼 山盘铜 矿 中条山铜矿略扩建 内蒙小南 山铜镶 矿 安 庆铜矿 】 0 0 0 2 0 0 2 O o t ／ h 1 O 00 3 00 1 0 O 0 0 50 300．5 0 0 1OOO 6 5 0 2 00 0 0 60 0 0 0 60 0 0 0 】 O 0 5O 0 5 0 0 1 O 0 0 1 2O 0 0 2O0 35 0 0 如选 矿流程 物料平衡 、大型 复杂矿堆 有效 容积计算等人工难以完成等原因造成的基 建投 资增加 、投产 后经营费及能 耗较 高等 问 题 ，从而大 大提 高工 程设计质量 与水 平， 并 为工 程投产 后达 到低能耗、经营费用少 等 目 标奠定 坚实 的基础， 带来显著的直接 和间接 的经济效益 。 3 ． 程序包的 应用，可达到一 、两 个人 短 时间 内就能完成 以前 许多人长 时间才能 完成 的工 作量，节省 大量人 力，具有很 大的社会 效益 。 目前，在 我国， 选矿工艺设计大 都还 停 留在人 工计算 、人 工进行 方案 比较 的初级 阶段 。孩程 序 包是 我国第一个通过部级 鉴定 的选矿工艺设计软件，并经过了大量工程设 计 实践的检验 。它的研 制成功，必 将改变 我 国选矿工艺设计 的落后局面，在 技术 水平上 提 高一大步，可 以保 证工 程设计 质量 。该 程 序 包的推广应用 ，所产 生的直接及 间接的经 济 效益 将非常突 出，社会效益也十分显著 J 有些效益 已突 出地表 现 出来，有 些效益在工 程投产 后将得 到表现 。 王 家骧 编 辑 上接封三 到0 ． O 1 p p m。各 吸附阶段积贮的树脂 总量为 2 5 o o L ， 仅及 炭浆 法厂炭积量 的三分 之 一。 李 怀先 摘 自 Mi n． Ma g ． ， De c ． 1 9 9 0 ， 45 0～ 45 1 印度尼西亚扩建 Gr a s b e r g 铜金矿 该矿是 露天矿 ，原来矿石 总储量为2 ． B 7 亿t ， 其中可靠储量 i ． 0 7 亿 t ， 平 均 品 位 为 1 ． 4 7 c u 、1 ． o s g ／ t A u和 2 ． o 4 g ／ t A g 。据 1 9 9 0 年 6月3 日的数据，总储 量 已达 3 ． 5 3 5 亿t ，平均品位 为 1 ． 5 5 c u 、1 ． 4 3 g ／ t A u和 4 ． 3 7 g ／ t A g 。 现在矿山的生产能力是1 ． 2 万／ d ， 将来要增至5 ． 2 万t ／ d 。建 厂如今的 处 理 量 为3 万 t ／ d ，比1 9 8 9 年第 2季度 高2 4 。矿 山 扩建工作 从1 9 9 0 年第2 季度 开始 ， 新建 一条坑 内矿石运 输机 系统，预定 1 9 9 1 年中期竣工 ， 到时能将矿 石直接送到地面选厂 区。然后扩 建破 碎与磨矿 设施。还将新铺设 2条 l l O k m 的铜 精矿 输送 管， 以将精矿 进到码 头装 船。 再磨机也将更换，还要增装若干台球磨机， 其 中的第一台将在 1 9 9 1 年装 妥，浮选能 力亦 要扩充 。 第一期工程投资额为3 ． 3 7 亿美元，选另 哇 能 力将达3 ． 2 万t ／ d ，另 一座选 厂 已处于试生 产阶段 。其处理能 力为2 万r i d 。 李怀先摘 自 Mi n i n g E n g i n e e r i n g ， Oc t ， 1 9 9 0， 11 3 9～ 11 4 1 有 色矿 山一 1 9 9 1 ． 3 ∞∞ ∞ 一 舳 矿 克 一 矿 锕 达 一 锌 山 山 一 铅锕巴 ．．． 一 ●，．．． 维普资讯