基于METSIM軟件的某金礦炭漿工藝流程模擬

王振銀 段帥康 李 賀 張志兵 沈金靈 李相良

（北方礦業(yè)有限責任公司）

METSIM 是一款工藝模擬軟件，目前廣泛應用于濕法冶金、火法冶金及選礦等領域［1-3］。該軟件中含有豐富的元素數(shù)據(jù)庫、工藝設備模塊及運算邏輯方式等，具有較強的計算仿真功能，通過對輸入物料、設備反應過程、物質流走向和邏輯控制器等的編輯，進行穩(wěn)動態(tài)模擬、物料平衡以及熱平衡等計算，以實現(xiàn)全流程工藝的模擬仿真，便于進行工程設計、工藝診斷、生產(chǎn)優(yōu)化等工作［4-5］。蘇丹東北部某金礦根據(jù)開發(fā)生產(chǎn)需求，使用Metsim 軟件對其工藝流程進行模擬計算，以期為合理性設計和生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供參考依據(jù)。

1 礦石性質

某金礦金品位為2.60 g/t，金為唯一有價元素。將礦石磨至P80=75 μm 進行診斷浸出試驗，以確定金的被包裹狀態(tài)，其診斷浸出試驗結果見表1。

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該金礦的有機碳含量低于0.04%，炭劫金現(xiàn)象不顯著。在礦石粒度P80=75 μm、礦漿濃度45%、室溫25 ℃、NaCN用量0.60 kg/t、pH值10.5～11.0和浸出時間36 h 的條件下，對該礦石進行全泥氰化浸出試驗，金浸出率為92.92%，表明該礦石具有較好的可浸性。

2 工藝簡介

2.1 工藝選擇

根據(jù)礦石性質擬采用炭漿工藝［6］對該金礦進行開發(fā)生產(chǎn)，設計處理礦量110 萬t/a，生產(chǎn)工藝流程見圖1。

2.2 工藝參數(shù)設置

根據(jù)試驗確定各工序工藝參數(shù)，并作為METSIM軟件對炭漿工藝各工序建立工藝模型的依據(jù)。設計工藝參數(shù)見表2。

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3 METSIM 模型建立

3.1 建立化合物數(shù)據(jù)庫

METSIM 數(shù)據(jù)庫中自帶許多元素和化合物的物理化學及熱量數(shù)據(jù)，可為模型計算提供基礎數(shù)據(jù)，但往往缺少一些不常見或復雜化合物的數(shù)據(jù)，例如金礦炭漿工藝中涉及的氰化浸出產(chǎn)物NaAu（CN）2等，需要手動將其分子式、摩爾質量、相態(tài)等輸入到數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)庫中選擇或手動輸入相關化合物數(shù)據(jù)后，建立該模型的化合物數(shù)據(jù)庫（圖2）。

3.2 搭建模塊和物質流

選擇METSIM 軟件中破碎、半自磨、球磨、濃密機、氰化浸出槽、炭漿吸附槽、活性炭解吸柱、電積槽等模塊，添加相應的物質流和邏輯控制器，構建工藝流程模型（圖3）。原礦經(jīng)破碎后進入半自磨和球磨工序，產(chǎn)出磨礦細度P80為75 μm 的原礦漿，經(jīng)濃密機濃縮成45%的礦漿，進入五級氰化浸出槽，每級浸出槽均通入富氧，將濃度25%的NaCN 溶液加入第一級浸出槽。氰化浸出后礦漿進入炭漿吸附工序，浸出礦漿進入第一級吸附槽，活性炭從最后一級吸附槽加入，浸出礦漿與活性炭逆向流動，充分混合，尾礦從吸附槽最后一級排出，經(jīng)濃縮后使用Na2S2O5破氰處理排入尾礦庫。載金炭從第一級吸附槽提出進入洗脫和電積工序，產(chǎn)出金泥。

3.3 控制邏輯編輯

根據(jù)設計的工藝參數(shù)，對各操作反應模塊進行編輯，設定其反應方程及程度、物料停留時間、溫度和pH值等參數(shù)，并對進料物質流的成分、流量、溫度等進行編輯。根據(jù)設計的物質流量大小和反應產(chǎn)物量、成分等情況，在相應物質流或反應單元的邏輯控制器中輸入控制函數(shù)命令，完成模型邏輯控制和計算準備工作。炭漿工藝模型控制邏輯的編輯設置過程見圖4、圖5。

4 運算結果輸出

輸入物料為原礦漿，過程產(chǎn)物為浸出和碳吸附后的礦漿、載金炭、洗脫液，最終產(chǎn)物為破氰尾礦、貧炭、電積后液和金泥。對模型進行運算后，原料、過程產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的金屬量平衡輸出結果見表3。輸入的金的金屬量為656.53 g，輸出最終產(chǎn)物的破氰尾礦金屬量為51.83 g，貧炭金屬量為1.55 g，金泥中金屬量為599.83 g，電積后液中金屬量為3.32 g，金屬量平衡，金的回收率為91.36%。破氰尾礦中的NaCN 含量為0.31 mg/L，可滿足國內含氰化物尾礦排放標準。

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5 結 論

（1）利用METSIM 軟件對某金礦炭漿工藝流程進行了模擬，得出了全過程金屬量平衡運算結果。該金礦年處理礦量110 萬t，原礦金品位2.60 g/t，采用氰化浸出—炭漿吸附—載金炭解吸—電積工藝，獲得的金回收率為91.36%，尾礦經(jīng)破氰處理后的NaCN 含量為0.31 mg/L，具有較可觀的經(jīng)濟開發(fā)價值，且尾礦滿足國內排放環(huán)保標準。

（2）METSIM 模型的建立，使得工藝過程的物料平衡等計算更加直觀便利，但建模的工況條件比較單一理想化，實際生產(chǎn)中例如浸出工序、浸出率往往受礦石性質、浸出溫度、浸出劑濃度、反應時間和磨礦粒度等多種因素耦合影響。

（3）新建立的METSIM 模型如用于生產(chǎn)工藝優(yōu)化，還需大量的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行對比修正，后期需采集實時監(jiān)測生產(chǎn)數(shù)據(jù)并建立不同工況和不同礦石性質下的反應率和生產(chǎn)指標數(shù)據(jù)庫。模型計算時，調用數(shù)據(jù)庫中對應工況下的指標參數(shù)，計算得出各工序的物料走向情況和在設備中的反應程度等，可為生產(chǎn)工藝診斷和優(yōu)化提供支持。