Применение моделирования при проектировании и оптимизации технологии флотации

Кинетическая модель флотации: на основе данных испытаний

В кинетической модели флотации извлечение минералов рассчитывается на основе времени пребывания во флотокамере и констант скорости флотации частиц. Например, программное обеспечение моделирования технологических схем Outotec HSC Chemistry® Sim использует уникальную методику моделирования на основе свойств, в которой твердые частицы сырьевого материала, содержащего минералы, всегда моделируются как частицы, которые имеют такие свойства, как крупность фракции, плотность твердых частиц, флотируемость и т.д. Таким образом, материал в модели соответствует реальным потокам пульпы, а химический состав рассчитывается на основе частиц и их минерального состава.

Параметры кинетической модели флотации рассчитываются по данным непрерывного пробоотбора на предприятии или испытаний на лабораторных установках. На Рисунке 1 показана лабораторная флотомашина периодического действия Outotec GTK LabCell.

В результате кинетических испытаний на флотационной установке периодического действия получены данные общего извлечения анализируемых элементов по времени. Далее извлечения элементов были преобразованы в извлечения минералов. Данное преобразование позволяет произвести расчет кинетики пустой породы и рассчитать общее массовое извлечение из извлечений минералов. На основе общих кинетических данных выполняется подгонка модели для формирования уравнений, основанных на кинетических константах скорости флотации k min-1. Программное обеспечение HSC Chemistry^® включает инструменты для преобразования извлечений элементов в извлечения минералов и подгонки кинетических моделей.

Масштабирование модели флотации и результаты моделирования

Модели установок непрерывного действия, основанные на кинетических уравнениях извлечения, полученных подгонкой моделей по данным испытаний на флотационных установках периодического действия, зачастую необходимо масштабировать. Программа моделирования HSC Sim автоматически рассчитывает время пребывания во флотомашинах на основе смоделированных объемных расходов и заданных размеров флотокамер. В программе моделирования технологической схемы флотационного комплекса моделируется извлечение в каждой флотокамере непрерывного действия с использованием параметров кинетики минералов, полученных при испытаниях на установке периодического действия, с применением коэффициентов масштабирования. Коэффициент масштабирования рассчитывается как отношение времени пребывания в установке непрерывного действия ко времени пребывания в установке периодического действия для достижения равного целевого извлечения. Кроме того, программная модель может учитывать извлечение в пену, а также различные параметры работы флотомашин, такие как мощность пены, скорость подачи воздуха, объем удерживаемого воздуха и размер пузырьков воздуха.

На Рисунке 3 показано содержание меди и извлечение по результатам анализа проб линии основной флотации фабрики Buenavista del Cobre II по сравнению с расчетными значениями программной модели HSC Sim. Модель была построена на основе испытаний на лабораторной установке периодического действия (Рис. 2) и откалибрована с помощью коэффициента масштабирования и параметров извлечения в пену для каждой флотокамеры. Таким образом, может быть достигнута очень высокая точность моделирования работы действующей флотационной установки (Рис. 3). Если при моделировании использовался бы только коэффициент масштабирования (без установки параметров извлечения в пену) и была допущена ошибка коэффициента масштабирования ±20%, результирующая относительная погрешность моделирования составила бы для общего извлечения основной флотации 2% (1,9 процентного пункта) и для содержания металла менее 7% (1,1 процентного пункта). Таким образом, при таких параметрах программная модель показала хорошие и устойчивые результаты.

При проектировании новых комплексов используются модели флотации, основанные, как правило, на кинетических лабораторных испытаниях, как стадии основной флотации, так и стадии перечистки. Также широко применяются лабораторные испытания на закрытом контуре с замкнутым циклом и пилотных установках для подгонки и калибровки программной модели устройства установки. Помимо типоразмеров оборудования программные модели позволяют исследовать зависимость содержания и извлечения от различных составов питания и производительности оборудования при различных параметрах работы флотокамер. Также имеется возможность анализировать и конструировать различные варианты технологических схем.

Резюме

Программные модели технологических схем флотационных комплексов позволяют эффективно анализировать работу действующих контуров, оптимизировать технологические режимы и оценивать различные варианты изменения технологических схем. При проектировании новой флотационного комплекса программные модели могут использоваться для конструирования технологической схемы контура и подбора типоразмеров флотокамер. В обоих случаях используются модели, основанные на экспериментальных данных по кинетике флотации минералов. Программный модуль Outotec HSC Chemistry^® 9 Sim включает инструменты высшего класса для подгонки моделей извлечения под данные испытаний и моделирования полномасштабных флотационных комплексов

Дополнительная информация (на английском языке)

• Программное обеспечение HSC Chemistry