Построение математических моделей технологических схем действующих обогатительных предприятий

Специалисты "Caspeo" уже 30 лет разрабатывают собственные и адаптируют лучшие из существующих математических моделей операций обогащения минерального сырья, постоянно совершенствуют их с целью соответствия современным рудам и компонуют в форме программного пакета USIM PAC. А также выполняют с его помощью проекты по оптимизации технологических схем действующих обогатительных предприятий.

На сегодняшний день программный пакет позволяет:
  • строить технологические схемы действующих фабрик с использованием большинства типовых операций от рудоподготовки до гидрометаллургии;
  • калибровать операции, используемые в таких схемах, на основе данных опробования соответствующих узлов;
  • создавать таким образом комплексные реалистичные математические модели (симуляторы), представляющие собой "снимки" действующих фабрик на момент проведения опробования.
Такие симуляторы предприятий затем используются для целей:
  • прогнозирования поведения фабрик при долгосрочных изменениях в питании (например, гранулометрический состав, содержание в голове схемы) - восстановления и/или оптимизации параметров извлечения и содержания;
  • оптимизации параметров обогащения на одном из переделов (например, измельчение, гравитационное обогащение, флотация, сорбция) и моделирования влияния такой оптимизации на последующие переделы;
  • комплексной оптимизации операционных параметров фабрики в целом и прогнозирования параметров обогащения на такой фабрике.
Проект построения симулятора обогатительной фабрики в программном пакете USIM PAC обычно делится на следующие этапы:
  • сбор исторических данных и измерение дополнительных параметров;
  • расчет согласованного материального баланса;
  • калибровка математических моделей операций;
  • проверка симулятора;
  • обучение и передача компетенции.
Сбор исторических данных и измерение дополнительных параметров

Перечень данных, необходимых для построения симулятора, обычно зависит от технологической схемы предприятия и может включать:
  • подробную схему цепи аппаратов;
  • описание руды в части химических и минералогических характеристик, удельной плотности, раскрытия минералов и изменчивости;
  • типы основного технологического оборудования, размеры, текущие операционные параметры;
  • исторические данные по показателям потоков, такие, как количественные показатели, гранулометрическое распределение, данные химического и/или минералогического анализа;
  • данные типовых исследований на измельчение и обогатимость, такие, как Индекс Бонда, матрицы дробления, кинетика флотации, кинетика выщелачивания, кинетика или изотермы адсорбции;
  • и др.
На основе такого предварительного перечня, может быть рекомендовано измерение дополнительных параметров для некоторых секций. В этом случае обсуждается практическая выполнимость опробования, измерений, лабораторных исследований, необходимых для получения таких параметров. Затем перечень дополняется при наличии возможности измерения. Лабораторные измерения, дополнительные опробования и все соответствующие анализы выполняются производственной командой заказчика. При этом команде могут быть даны рекомендации по измерительным процедурам для получения максимально достоверных результатов.

Расчет согласованного материального баланса

На основе всех данных, собранных на предыдущем этапе, в программном пакете USIM PAC строится схема, определяется модель (перечень параметров) материала и вводится подробный материальный баланс полного производственного цикла ОФ по всем потокам, по которым есть данные, от дробления исходной руды до итогового продукта.

Затем на основе составленного баланса, с помощью встроенного в пакет USIM PAC статистического алгоритма согласования данных BILCO, будет посчитан согласованный (нулевой) баланс. Это позволит определить наиболее точные значения производительности по каждой секции и, возможно, по каждой операции.

В частности, согласованный баланс позволит более точно определить такие параметры, как циркуляционные нагрузки, содержания, извлечения, плотности пульпы, в том числе для тех потоков, которые не могут быть измерены.

Калибровка математических моделей операций

Далее с каждым узлом технологического оборудования, представленным на схеме USIM PAC, ассоциируется математическая модель соответствующей операции (например, модель измельчения в шаровой мельнице, модель флотации, сорбции и др.).

Математические модели операций калибруются с целью воспроизведения текущей производительности таких операций на предприятии. Наиболее точные значения производительности определяются в рамках статистического согласования баланса схемы на предыдущем этапе.

Как правило последовательно готовятся симуляторы каждой секции, после чего такие симуляторы объединяют в общий симулятор фабрики.

В общем случае, чем более подробно описаны потоки и материал, тем точнее итоговый симулятор сможет прогнозировать результаты тех или иных изменений в схеме.

Проверка симулятора

После построения симулятор подвергается всестороннему тестированию на воспроизведение нескольких других состояний фабрики (характеристики питания, отличные от исходных, или другие значения операционных параметров оборудования). Такое тестирование может привести к дополнительным корректировкам модели.

Для этого этапа могут потребоваться дополнительные данные, вместе с тем, объем таких данных будет значительно меньше, чем было необходимо для построения симулятора. Например, дополнительные производственные показатели (при отличных операционных условиях), возможно, дополнительные данные по гранулометрическому составу и содержанию металлов.

Обучение и передача компетенции

В рамках выполнения проекта проводится учебный курс, в рамках которого специалистам заказчика представляют общие функциональные возможности симуляторов и методологию работы с ними, объясняют, как использовать построенный симулятор для анализа «что, если…», оптимизации предприятия, планирования производственных показателей и др., как изменять симулятор (изменение схемы, повторная калибровка моделей операций, и др.).

Примеры решения оптимизационных задач представлены в соответствующих статьях раздела Публикации.

Если Вас интересует построение математической модели Вашего предприятия с целью прогнозирования поведения схемы при изменениях в процессах, планирования производства, оптимизации ключевых показателей, свяжитесь с нами по адресу: sales@procsim.ru.