《武汉工程大学学报》 2013年08期
23-26
出版日期：2013-08-31
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
露天磷矿数字配矿模型
0引言 磷资源是不可再生资源，它是社会和经济发展的重要基础.磷矿资源品位分布很不均匀，为了充分利用磷矿资源，必须坚持“大小、贫富、厚薄、难易”兼采的原则，用以降低贫化损失率.在采矿生产过程中进行合理配矿，这是确保磷矿石品位稳定、提高磷矿石利用率的关键［1\|2］. 配矿是为了提高被开采矿物及其加工产品的均匀性和稳定性而采用的规划和管理矿石质量的工艺方法［3］.因而配矿也就成为了矿山生产组织、管理的一个重要环节.特别是对于露天磷矿山而言，由于磷矿品位变化较大，必须采用合理的配矿方法才可以稳定矿石的品位，提高选矿厂和下游加工企业的产品产出率，降低单位产品的能耗，提高矿产资源的有效利用，因此，研究分析采矿及出矿过程中的配矿问题极为重要［4］. 配矿通常在采矿场、粗破碎前堆场上或在精矿仓中进行；混匀则在破碎、筛分和运输过程中进行.从国内外公开报道的文献来看，由于采矿生产环节中，原矿品位检测存在较大误差，导致无法精确得知某一堆矿石的平均品位，故已有的配矿工作研究仅仅停留在采矿生产阶段或堆场配矿阶段，针对以入选磷矿品位为目标的从采矿场配矿到精矿仓配矿的整个生产环节的配矿方法还未见公开报道［5\|8］.合理的配矿方案，对稳定入选磷矿的品位，增加选矿产率，降低生产成本有着重要的意义.1配矿数学模型 露天磷矿的生产过程分为：采矿、运输、破碎等过程，在这些生产过程中，原矿在露天采场、选矿厂粗破碎堆场和精矿仓中按检测品位分堆存放，在破碎、筛分和运输过程中进行混匀.为了方便建立线性规划模型，特将采场内原矿、选矿厂原矿矿堆和选矿厂精矿仓均定义为矿堆H（X，P，M，T，Xo，Po，Mo，To，Hin，D），其中:X为矿堆当前矿量；P，M为矿堆中磷、镁的平均品位；T为矿堆日运出矿量；X0为矿堆的最大存贮量；P0为矿堆中正常磷品位的范围，M0为矿堆正常镁品位的范围，Po=［Po min，Po max］，Mo=［Mo min，Mo max］；D为上级矿堆到本矿堆之间的运输距离,用以核算运输成本；Hin为可以将原矿运输进本矿堆的上一级矿堆；Hin=null表示采场内的原矿矿堆，Hin<>null表示选矿厂粗破碎前堆场和精矿仓.所述模型中：目标函数（1）是使采矿场的开采原矿量最大；∑Ni=1xi=最大值（Hin=null），i=1…N(1) 约束条件（2）是使采矿场的开采原矿量要保证选矿厂正常生产，即每日采出的原矿量要小于或等于所有矿堆最大存贮量减去矿堆的实际存贮量和日消耗量的差值之和；∑Ni=1xi（Hin=null）≤∑Lj=1(xoj-(xj-tj))，(Hin<>null)，i=1…N，j=1…L.(2) 目标函数（3）是使配矿方案总的运输距离最小，运输成本最低；D表示上一级矿堆Hin和当前矿堆H的运输距离.∑Ni=1D(Hinj-H)=最小值，j=1…K.(3) 约束条件（4）是使每一矿堆的品位达到目标要求，同时矿量要满足生产要求.xin为表示上一级矿堆Hin运进矿堆H的矿量，Pin为 表示上一级矿堆Hin运进矿堆H的矿石中磷的品位，Min为表示上一级矿堆Hin运进矿堆H的矿石中镁的品位.N为所有采场内原矿矿堆数量，L为所有选矿厂粗破碎前堆场和精矿仓数量之和，K为矿堆H的上一级矿堆Hin的数量之和.∑Kj=1xinjpinj∑Tj=1xinj=Po∑Kj=1xinjMinj∑Tj=1xinj=Moj=1…K.(4)∑Kj=1xinj≤xoj-xj+tj第8期刘伟，等：露天磷矿数字配矿模型武汉工程大学学报第35卷2系统处理流程 所述的输出原矿配矿方案是根据目标函数（1）、 （3）和约束条件（2）、（4）， 计算出原矿在各矿堆之间的运输方案，如不满足条件，重新进行步骤（3）. 根据以上描述，系统流程图如图1所示.图1配矿系统流程图Fig.1Ore blending system flow chart3工程实例 根据云南磷化集团公司某选矿厂生产现场的实际数据，依次以运距最短，低品位矿使用率最大，采矿量最大为生产目标，通过对选矿厂选矿工艺分析，确定选矿厂的入选原矿品位为：磷品位为20%~22%，镁品位为4%~5%.选矿厂日处理能力为1 000 t.考虑资源可持续利用因素，优先使用低品位矿石. 该磷矿共有三个采区在工作，其储量和勘探品位如表1、表2.表1采区原矿存量及品位Table 1The stock and grade of crude ore in mine二采区（中部）二采区（西部）三采区（中部）三采区（西部）四采区（东部）四采区（西部）矿量/t408451286135426105磷品位/%20.4722.9223.2520.4222.4319.12镁品位/%5.215.224.014.385.125.34到选矿厂运距/km 2.52.54.04.03.33.3表2选矿厂矿堆现有储量及品位，目标品位Table 2The stock，grade and quality requirement of crude ore in stockyard of concentrator矿堆K1矿堆K2矿堆K3精矿仓J1精矿仓J2矿量/t758530723330260磷品位/%21.319.823.621.320.8镁品位/%5.214.334.694.334.28目标磷品位/%20～2220～2220～2220～2220～22目标镁品位/%4～54～54～54～54～5最大矿量/t800800800500500通过模型计算，可得各矿堆配矿矿量方案如表3.其中品位计算结果：精矿仓J1中原矿磷品位为21.05%，镁品位为4.47%，精矿仓J2中原矿磷品位为21%，镁品位为4.5%.四采区（西部）的低品位磷矿全部用完，在保证入选磷矿品位的前提下，尽量使用四采区的原矿，降低了运输成本.表3 配矿方案Table 3The results of ore blending model二采区（中部）/t二采区（西部）/t三采区（中部）/t三采区（西部）/t四采区（东部）/t四采区（西部）/t矿堆K1/t矿堆K2/t矿堆K3/t矿堆K1/t0000042矿堆K2/t5500015263矿堆K3/t0000770精矿仓J1/t191492精矿仓J2/t14271274结语a.以入选磷矿品位为目标，设计从采矿场配矿到精矿仓配矿的整个生产环节的配矿方法.b.根据云南磷化集团公司某选矿厂生产现场的实际数据，以运距最短，低品位矿使用率最大，采矿量最大为生产目标，通过配矿模型的仿真，验证了模型的有效性.致谢： 感谢云南磷化集团有限公司提供相关资料和武汉工程大学国家磷资源开发利用工程技术中心相关老师在研究过程中给予的支持和帮助.