露天磷礦數(shù)字配礦模型

劉 偉,田 斌

(1.云南磷化集團有限公司，云南 昆明 650600；2.國家磷資源開發(fā)利用工程技術中心，湖北 武漢 430074)

0 引 言

磷資源是不可再生資源，它是社會和經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎.磷礦資源品位分布很不均勻，為了充分利用磷礦資源，必須堅持“大小、貧富、厚薄、難易”兼采的原則，用以降低貧化損失率.在采礦生產(chǎn)過程中進行合理配礦，這是確保磷礦石品位穩(wěn)定、提高磷礦石利用率的關鍵[1-2].

配礦是為了提高被開采礦物及其加工產(chǎn)品的均勻性和穩(wěn)定性而采用的規(guī)劃和管理礦石質(zhì)量的工藝方法[3].因而配礦也就成為了礦山生產(chǎn)組織、管理的一個重要環(huán)節(jié).特別是對于露天磷礦山而言，由于磷礦品位變化較大，必須采用合理的配礦方法才可以穩(wěn)定礦石的品位，提高選礦廠和下游加工企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)出率，降低單位產(chǎn)品的能耗，提高礦產(chǎn)資源的有效利用，因此，研究分析采礦及出礦過程中的配礦問題極為重要[4].

配礦通常在采礦場、粗破碎前堆場上或在精礦倉中進行；混勻則在破碎、篩分和運輸過程中進行.從國內(nèi)外公開報道的文獻來看，由于采礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，原礦品位檢測存在較大誤差，導致無法精確得知某一堆礦石的平均品位，故已有的配礦工作研究僅僅停留在采礦生產(chǎn)階段或堆場配礦階段，針對以入選磷礦品位為目標的從采礦場配礦到精礦倉配礦的整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的配礦方法還未見公開報道[5-8].合理的配礦方案，對穩(wěn)定入選磷礦的品位，增加選礦產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本有著重要的意義.

1 配礦數(shù)學模型

露天磷礦的生產(chǎn)過程分為：采礦、運輸、破碎等過程，在這些生產(chǎn)過程中，原礦在露天采場、選礦廠粗破碎堆場和精礦倉中按檢測品位分堆存放，在破碎、篩分和運輸過程中進行混勻.為了方便建立線性規(guī)劃模型，特將采場內(nèi)原礦、選礦廠原礦礦堆和選礦廠精礦倉均定義為礦堆H(X，P，M，T，Xo，Po，Mo，To，Hin，D)，其中:X為礦堆當前礦量；P，M為礦堆中磷、鎂的平均品位；T為礦堆日運出礦量；X0為礦堆的最大存貯量；P0為礦堆中正常磷品位的范圍，M0為礦堆正常鎂品位的范圍，Po=[Po min，Po max]，Mo=[Mo min，Mo max]；D為上級礦堆到本礦堆之間的運輸距離,用以核算運輸成本；Hin為可以將原礦運輸進本礦堆的上一級礦堆；Hin=null表示采場內(nèi)的原礦礦堆，Hin<>null表示選礦廠粗破碎前堆場和精礦倉.所述模型中：目標函數(shù)(1)是使采礦場的開采原礦量最大；

(1)

約束條件(2)是使采礦場的開采原礦量要保證選礦廠正常生產(chǎn)，即每日采出的原礦量要小于或等于所有礦堆最大存貯量減去礦堆的實際存貯量和日消耗量的差值之和；

(Hin<>null)，i=1…N，j=1…L.

(2)

目標函數(shù)(3)是使配礦方案總的運輸距離最小，運輸成本最低；D表示上一級礦堆Hin和當前礦堆H的運輸距離.

(3)

約束條件(4)是使每一礦堆的品位達到目標要求，同時礦量要滿足生產(chǎn)要求.xin為表示上一級礦堆Hin運進礦堆H的礦量，Pin為 表示上一級礦堆Hin運進礦堆H的礦石中磷的品位，Min為表示上一級礦堆Hin運進礦堆H的礦石中鎂的品位.N為所有采場內(nèi)原礦礦堆數(shù)量，L為所有選礦廠粗破碎前堆場和精礦倉數(shù)量之和，K為礦堆H的上一級礦堆Hin的數(shù)量之和.

(4)

2 系統(tǒng)處理流程

所述的輸出原礦配礦方案是根據(jù)目標函數(shù)(1)、 (3)和約束條件(2)、(4)， 計算出原礦在各礦堆之間的運輸方案，如不滿足條件，重新進行步驟(3).

根據(jù)以上描述，系統(tǒng)流程圖如圖1所示.

圖1 配礦系統(tǒng)流程圖Fig.1 Ore blending system flow chart

3 工程實例

根據(jù)云南磷化集團公司某選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)場的實際數(shù)據(jù)，依次以運距最短，低品位礦使用率最大，采礦量最大為生產(chǎn)目標，通過對選礦廠選礦工藝分析，確定選礦廠的入選原礦品位為：磷品位為20%～22%，鎂品位為4%～5%.選礦廠日處理能力為1 000 t.考慮資源可持續(xù)利用因素，優(yōu)先使用低品位礦石.

該磷礦共有三個采區(qū)在工作，其儲量和勘探品位如表1、表2.

表1 采區(qū)原礦存量及品位

表2 選礦廠礦堆現(xiàn)有儲量及品位，目標品位

通過模型計算，可得各礦堆配礦礦量方案如表3.其中品位計算結(jié)果：精礦倉J1中原礦磷品位為21.05%，鎂品位為4.47%，精礦倉J2中原礦磷品位為21%，鎂品位為4.5%.四采區(qū)(西部)的低品位磷礦全部用完，在保證入選磷礦品位的前提下，盡量使用四采區(qū)的原礦，降低了運輸成本.

表3 配礦方案

4 結(jié) 語

a.以入選磷礦品位為目標，設計從采礦場配礦到精礦倉配礦的整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的配礦方法.

b.根據(jù)云南磷化集團公司某選礦廠生產(chǎn)現(xiàn)場的實際數(shù)據(jù)，以運距最短，低品位礦使用率最大，采礦量最大為生產(chǎn)目標，通過配礦模型的仿真，驗證了模型的有效性.

致謝：

感謝云南磷化集團有限公司提供相關資料和武漢工程大學國家磷資源開發(fā)利用工程技術中心相關老師在研究過程中給予的支持和幫助.

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