Наталья Демшина
Как обеспечить обогатительную фабрику рудой нужного содержания металлов и минералогического состава? Сколько в денежном выражении принесет тот или иной блок руды определенного месторождения с теми или другими технологическими сортами руды? На этот вопрос способна ответить «Геометаллургия», которой будет посвящена отдельная сессия на «МАЙНЕКС Россия — 2023» в начале октября. Представители «Норильского никеля» и ученые из СФУ расскажут о своих наработках в этой теме. Поделятся тем, какие шаги к внедрению геометаллургической операционной модели производства уже сделаны в компании «Норникель». И вместе с участниками встречи обсудят перспективы и сложности внедрения подходов «Геометаллургии» на российских предприятиях.
«Геометаллургия» — уже не просто модный тренд, а жизненная необходимость для многих компаний со сложными характеристиками сырья.
В том числе для таких крупных предприятий, как «Норильский никель». «Геометаллургия» — возможное будущее «Норникеля», будущее производственной цепочки компании», — говорит Андрей Гриценко, директор программы трансформации системы управления производством Заполярного филиала компании «Норникель».
Количество технологических сортов руды, добываемых в Заполярном филиале предприятия, достигает 12 условных сортов по итогам геолого-технологического картирования месторождений. Физико-механические свойства руд на разных участках отличаются. Только по показателю измельчаемости разница достигает двух раз. При этом общее содержание металлов в рудах снижается, объем только отдельных богатых руд уменьшается.
Состав руды, подаваемой на переработку, варьируется. И пока на фабрике настраивают технологические параметры оборудования под один состав, он уже может измениться. При этом алгоритмы цифровых советчиков на базе инструментов искусственного интеллекта не смогут помочь операторам до конца 8-часовой смены. Результат — снижение производительности металлургического передела.
При создании новых производств некорректное определение качественной изменчивости руд может вести к ошибкам в проектировании технологических процессов обогатительной фабрики (ОФ). К примеру, если закладывать в проект цикла измельчения усредненные показатели крепости руды, можно переоценить объемы капвложений. Если в реальности крепость руды окажется ниже, в первые годы осуществления проекта упадет чистая прибыль. Если выше, в дальнейшем предприятие рискует не выполнить производственные показатели как в течение года, так и годовые.
Справиться с проблемой можно, если организовать процесс так, чтобы руда на фабрику поступала нужного качества и состава. Регулярно — на еженедельной, ежесуточной или почасовой основе. Тогда металлургический передел, конечный в цепочке «рудник — фабрика — завод», сможет получать сырье заданного качества — концентраты.
Эта идея лежит в основе геометаллургической операционной модели организации производства, о которой пойдет речь на сессии в рамках форума «МАЙНЕКС Россия — 2023».
Многоуровневая модель
«Сейчас идея внедрения операционной модели производства «Геометаллургия» в «Норильском никеле» становится проектом», — говорит Вадим Божко, руководитель проектного офиса реорганизации системы управления производством Заполярного филиала «Норникеля».
Предполагается создать сложную многослойную модель, где базовым слоем выступят научные идеи, перерастающие в новые технологии. На него наложится новая система управления производством, которая потребует новых компетенций от сотрудников. Вершиной станет производственно-экономическая модель. А вишенкой на торте «Геометаллургии» Вадим Божко называет искусственный интеллект и автоматизацию там, где без ИТ-инструментов человеку не обойтись 24/7.
По сути, главная задача, которую призвана решить «Геометаллургия», — повышение эффективности работы ОФ и металлургического передела за счет снижения рисков потерь продукта и улучшения процесса принятия стратегических решений на уровне годовых планов горных работ.
Прогноз качества концентрата
«Геометаллургическая операционная модель производства позволяет сформировать заказ от фабрики в сторону горы. Увеличить производительность печи можно, лишь обеспечивая фабрику концентратом повышенного качества. А это возможно, только если наладить новую систему управления рудопотоком», — объясняет Виталий Иванов, главный обогатитель «Норникеля».
Для этого необходимо обеспечить сквозное прослеживание качества продукции в производственной цепочке комбината «рудник — фабрика — завод». В геометаллургической модели объединяются данные геохимического и гиперспектрального анализа, значения плотности минералов и результаты геотехнического анализа. На их основе оценивается каждый блок руды. Для каждого определяется стоимость отработки и переработки на каждом этапе производственной цепочки.
Тогда перед началом добычи конкретного блока можно знать, какую финансовую выгоду и чистый денежный поток он принесет в конечном итоге, пройдя все этапы: от рудника до фабрики, а затем ГМК. Сумма складывается из затрат на добычу, транспортировку, дробление и другие операции. Учитываются дополнительные доходы, если качество конечного продукта высокое. Или издержки, когда оно снижается.
«Создание системы управления рудопотоком поможет составить прогноз качественных параметров руды и концентрата. Получить понимание о свойствах каждого блока руды, поставляемого на фабрику», — подчеркивает Андрей Гриценко.
Первый шаг
Задачу создания новой, более эффективной системы управления рудопотоками «Норильский никель» решает вместе с учеными — горняками, обогатителями, математиками из СФУ. В 2022 году коллектив сотрудников института цветных металлов и материаловедения СФУ разработал концепцию управления рудопотоком в Заполярном филиале.
«В основе нашей концепции — глубокое понимание и знание строения месторождения. Сюда входят картирование содержания элементов и модель распределения технологических сортов. Формируя рудопоток на ОФ, мы учитываем и содержание металлов в руде, и технологические сорта самой руды. Если скомбинировать сорта оптимально, на стадии обогащения можно получить максимальный экономический эффект. И обеспечить стабильный выход концентрата, что напрямую влияет на качество продукта металлургического передела», — объясняет Владимир Макаров, руководитель проекта, заведующий кафедрой геологии месторождений и методики разведки ФГАОУ ВО «СФУ».
Технологические сорта руды будут определяться прямо в забое. Эти данные будут учитываться в вагонетках, на конвейерных лентах — во всей транспортной цепочке. Руда станет накапливаться в буферных узлах на трактах выдачи сырья из рудников. Руды разных сортов будут смешиваться на поверхности так, чтобы получать оптимальные для обогащения смеси. И на фабрику будет поступать сырье нужного качества в заданное время.
В 2022-м коллектив института цветных металлов и материаловедения СФУ провел аудит минерально-сырьевого комплекса Заполярного филиала. Теперь предстоит сформировать годовой календарный график горных работ с учетом технологической сортности руд.
Экономика «Геометаллургии»
«Внедрение геометаллургического подхода способно обеспечить создание производственной экономики компании нового уровня, которую мы называем «Норильск 3.0», — объясняет Андрей Гриценко. — «Геометаллургия» позволяет с несколько другим графиком выполнять нашу производственную программу и обеспечить новые возможности роста. Для нас это может стать прорывом в части экономической эффективности и производства металлов». Компания планирует за ближайшие несколько лет, до ввода третьего пускового комплекса на Талнахской обогатительной фабрике, проработать данные гипотезы, проверить их эффекты комплексом научных исследований.
И, убедившись, что они достижимы, перестроить логистическую цепочку между рудниками и фабриками.
«Горизонт достижения поставленных задач в части горно-обогатительного комплекса — 2026 год, — сообщает Андрей Гриценко. — Работа с СФУ и ведущими институтами России позволяет нам оценить и проверить потенциальные экономические эффекты до стадии инвестиций в строительство».
Чистый доход при реализации мероприятий по управлению качеством рудопотока может увеличиваться за счет нескольких источников.
1. Увеличение дохода за счет снижения безвозвратных потерь металла и соответствующего увеличения выпуска товарного продукта. В том числе:
а) непосредственного снижения безвозвратных потерь на ТОФ, вне зависимости от мероприятий по совершенствованию технологии обогащения — 0,6 % Ni и 0,15 % Cu, за счет стабилизации рудопотока;
б) снижения безвозвратных потерь металлов в хвостах при обогащении за счет последующего совершенствования технологической схемы и режима — 2 % Ni и 0,3 % Cu; за счет снижения потерь в сульфидных хвостах.
2. Снижение себестоимости продуктов металлургического передела за счет уменьшения разассигнования металла по разноименным концентратам и соответствующего снижения циркуляции материалов в металлургическом переделе при совершенствовании технологической схемы и режима. По предварительным оценкам, разассигнование может быть снижено в 2 раза.
3. Снижение себестоимости продуктов металлургического передела за счет стабилизации нагрузок и повышения производительности металлургических агрегатов при стабилизации производительности ОФ по массе металла в концентратах.
4. Увеличение дохода за счет возможного снижения безвозвратных потерь со шлаками металлургического передела при стабилизации технологического режима на усредненном сырье и снижении количества оборотных продуктов.
5. Снижение себестоимости переработки руды за счет повышения производительности фабрики при отделении безрудной части рудной гали в сепарационном комплексе и большей нагрузке при стабильной производительности мельниц.
Приглашаем к обсуждению
Проблема «Геометаллургии» — сложнейшая. И пока она не решена в мире в принципе. Есть российские теоретические наработки, отечественная аппаратная база.
«Норильский никель», СФУ и журнал «Глобус» приглашают специалистов горной отрасли, производителей систем автоматизации и ИТ-решений в горнодобывающей отрасли обсудить перспективы и проблемы внедрения «Геометаллургии» в России на «МАЙНЕКС Россия — 2023».
