Оптимизация технологического опробования и геометаллургическое моделирование

Иан Липтон, главный геолог и руководитель направления «Геометаллургия», AMC Consultants

При поставке руды с устойчивыми качественными характеристиками на должным образом спроектированную обогатительную фабрику можно ожидать получения высоких показателей извлечения и производительности фабрики. Но в реальности горно-обогатительные комбинаты сталкиваются с природной изменчивостью руд и их неустойчивыми технологическими характеристиками в процессе добычи, измельчения и обогащения (рис. 1).

Рисунок 1. Характерная изменчивость руды должна быть отражена в геометаллургической блочной модели

Неравномерное качество руды приводит к несоответствию характеристик перерабатываемой руды заданным эксплуатационным параметрам фабрики. Настройка эксплуатационных параметров фабрики может постоянно запаздывать относительно изменения характеристик подаваемой на переработку руды. К моменту изменения параметров переработки характеристики руды также могут меняться, и подобные потери невозможно компенсировать. Данное утверждение касается всех параметров: производительности, расхода реагентов, потребления электроэнергии и коэффициентов извлечения.

Результаты технологических испытаний являются важной основой для проектирования обогатительной фабрики и расчета коэффициентов извлечения и операционных расходов. В отличие от стандартного геологического опробования для целей разведки или оценки запасов технологические испытания являются дорогостоящими, требуют много времени и отбора крупнообъемных проб. Поэтому неудивительно, что для технологических испытаний отбирается относительно небольшое количество проб.

На этапе проектирования фабрики и определения типоразмера оборудования для выбора основной технологической схемы важен отбор композитных проб, соответствующих некоторым усредненным характеристикам перерабатываемой руды. В такие крупнообъемные пробы, как правило, отбирается керн из нескольких скважин. Композитные пробы позволяют протестировать различные методы переработки и разработать стандартную программу испытаний. Также в ходе испытаний производятся товарная продукция и хвосты, которые можно использовать для последующих технологических испытаний.

Использование композитных технологических проб имеет некоторые серьезные ограничения. Во-первых, довольно сложно интерпретировать неудовлетворительные результаты, полученные по композитным пробам в ходе испытаний в тестовом режиме. Не всегда очевидно, распространяется ли неудовлетворительная реакция на все пробы, или она вызвана одной индивидуальной пробой, входящей в состав композита. Каким образом можно определить местоположение и объем проблемного материала или его влияние на производительность и экономические показатели фабрики, не имея информации по пространственному или геологическому происхождению проблемы?

Во-вторых, композитные пробы, продемонстрировавшие хорошие показатели по итогам испытаний, также могут нести в себе скрытые проблемы. Например, наличие в составе композита одной пробы с высоким содержанием глины может не повлиять на показатели при флотации в целом, поскольку концентрация глины в объединенном материале композита может оказаться ниже критического уровня, при котором частицы глины вытесняют содержащиеся в флотационной пене сульфидные частицы или негативным образом влияют на вязкость шлама. Таким образом, в ходе испытаний композитных проб проблемные компоненты могут остаться незамеченными, что может серьезно повлиять на технологические характеристики при подаче на фабрику руды с проблемными компонентами в неожиданно высоких концентрациях.

Более того, во многих случаях особенности пространственного распределения руд приводят к тому, что в долгосрочной перспективе фабрика не будет получать необходимую шихту на еженедельной, ежесуточной или почасовой основе. В течение всего срока эксплуатации рудника качество руды обычно варьируется.

Для того чтобы понять, каким образом будет меняться качество руд, необходимо выполнить опробование технологической изменчивости по всему рудному телу. Пробы на тестирование изменчивости необходимо отбирать из керна отдельных скважин непрерывными интервалами. Таким образом, будет известно пространственное положение каждой пробы, что является первым шагом воплощения в жизнь картирования технологических характеристик руд в пределах рудного тела.

По возможности каждая технологическая проба должна состоять из одного типа руды, выделенного c учетом всех имеющихся в наличии литологических, минералогических, геохимических, физико-механических и структурных данных. Даже в пределах одного типа микроскопические минералогические или структурные характеристики, влияющие на высвобождение и извлечение полезных компонентов, могут проявиться только после технологических испытаний. Следовательно, чтобы перекрыть весь диапазон наблюдаемых характеристик руды, необходимо собрать достаточный объем технологических проб. При отборе проб следует также учитывать разубоживание.

По завершении опробования технологической изменчивости руд полученные результаты можно использовать для моделирования производственных показателей обогатительной фабрики. Это важный этап, который позволяет обосновать проект фабрики и определить соответствие заданных эксплуатационных параметров фабрики ожидаемому диапазону качества руды. Однако моделирование работы обогатительной фабрики не решает вопрос изменчивости характеристик планируемых к переработке руд.

Для контроля качества подаваемой на переработку руды требуется создание геометаллургической блочной модели. Трехмерная модель послужит основой для расчета технологических показателей руд, которые можно в дальнейшем использовать при планировании горных работ и переработки. В планах будет указано качество руды, подаваемой на переработку в краткосрочной, среднесрочной или долгосрочной перспективе. И самое главное, геометаллургическая блочная модель позволяет нивелировать влияние изменчивости руд посредством детального планирования подачи и шихтовки руды.

Лишь небольшая часть рудного тела будет опробована на технологические свойства до того, как начнется разработка месторождения. Традиционные методы использования усредненных характеристик типов руд для целей планирования недооценивают фактор изменчивости руд, что приводит к проблеме недостижения прогнозных показателей производительности и извлечения.

С помощью геометаллургии специалисты AMC могут использовать низкозатратные геологоразведочные данные, имеющие плотную сеть опробования по всему рудному телу, совместно с данными опробования технологической изменчивости. С помощью современных методов анализа данных и машинного обучения разрабатываются прогностические модели, которые позволяют получить оценку технологических показателей руды для каждой ячейки блочной модели. Повышенная детализация таких оценок по сравнению с использованием усредненных значений позволяет в значительной степени улучшить контроль за изменчивостью технологических характеристик руд, облегчить оптимизацию процесса извлечения и снизить затраты (рис. 2).

Рисунок 2. Вертикальный разрез геометаллургической блочной модели с цветовой кодировкой по типам пород (слева), типам руд (в центре) и извлечением меди (справа)

Кроме того, расширенный комплексный анализ данных позволит ответить на вопрос о представительности технологических проб. Простой отбор проб по классам «высоких» и «низких» содержаний не всегда в полной мере отражает комплексные и многокомпонентные характеристики рудного тела (например, содержание золота, меди, мышьяка, тип горной породы, минеральный состав, твердость и т. д.). Для визуализации характеристик руды в каждой ячейке геометаллургической модели в многомерном пространстве месторождения можно применить метод уменьшения размерности ячеек модели (рис. 3). В результате мы получим возможность сравнить характеристики технологических проб со значениями в ячейках, чтобы определить, насколько представительны отобранные пробы относительно важнейших характеристик руды.

Рисунок 3. Уменьшение размерности ячеек модели для визуализации многомерных данных. Цветные точки представляют собой ресурсные блоки, а крестики — технологические пробы

Если вы хотите узнать больше или вас интересует проведение технологического опробования или аспекты геометаллургии, пожалуйста, свяжитесь с Ианом Липтоном, главным геологом АМС Consultants, руководителем направления «Геометаллургия».

https://amcconsultants.com/ru/

moscow@amcconsultants.com

Поделиться статьёй