Whittle 軟件在烏努格吐山銅鉬礦境界優化中的應用

楊春雨

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021400）

Whittle 軟件是全球頂級的露天礦山境界優化軟件，在境界優化方面享譽世界的軟件，這款軟件是由澳大利亞GENCOM 公司開發[1]。該軟件將L-G 圖論法和生產規劃方法結合，提出了境界優化的4D 算法，其最大的特點是不僅從三維可視化結果輸出，而且資金的時間價值也會得到體現，根據優化出來的境界所確定的NPV（凈現值）最大化為準，綜合考慮采礦經濟技術參數、選礦經濟技術參數、品位控制、邊坡角、價格變動因子等參數。烏努格吐山銅鉬礦位于內蒙古自治區滿洲里市南西22km，礦區面積9.8 平方公里，銅金屬儲量300 萬噸，鉬金屬儲量60 萬噸，為我國第四大銅鉬伴生礦床。采用露天開采的方式進行采剝生產，采選能力已達8 萬噸/日，年處理礦量約2800 萬噸，年產金屬銅7 萬噸鉬6 千噸，產值31.4 億元。利用Surpac 與Whittle 軟件實現境界優化主要步驟如圖1 所示。

圖1 應用Surpac 與Whittle 軟件對境界進行優化流程圖

1 地質模型參數

境界優化使用地質資源模型。模型包含礦巖種類、銅品位、鉬品位、比重等屬性數據，地質塊體模型包括4560409個塊，用戶塊尺寸10＊10＊7.5，最小塊5＊5＊3.75。由于地質模型中還缺少一部分用于境界優化的屬性，所以境界優化前需要在塊體模型中增加邊坡穩定、采剝成本調整屬性、選礦成本調整屬性等數據。模型在Surpac 中設置步驟由于篇幅限制不在贅述。

2 輸出模型

Surpac 礦體模型輸出Whittle 模型時如果改變了模型塊尺寸會導致礦塊品位稀釋等變化，所以導出模型尺寸應與原模型相同，同時需要導出塊體模型中礦石類型、品位、比重、采剝調整系數、選礦調整系數、區域屬性。

操作步驟：塊體模型＞＞塊體模型＞＞導出＞＞至Whittle，彈出“輸出到Whittle”對話框在，對話框中完成：導出快尺寸“10＊10＊7.5”、比重屬性“sg”、模型及參數文件名“任意取”、巖石代碼屬性“cass”、MCAF 屬性“mcaf”、PCAF 屬性“pcaf”、區域屬性“slope”、空氣屬性“air”、品級屬性“cu”“mo”。

3 境界圈定

地質資源模型轉成Whittle 模型后，利用Whittle 軟件結合資源模型，結合整理收集的銅鉬露天礦山完整的經營成本、采選技術指標、巖體力學性質、生產能力、市場行情等指標，優化生成礦山境界坑殼組，在其中選擇出動態最優境界坑殼。

4 地質模型錄入

打開Whittle 軟件，選擇新建工作項目，點擊執行。wihttle 模型導入：

（1）新建一個項目名稱，默認情況下，項目目錄設置為任何在首選項中指定菜單。

（3）選擇Whittle block model。

（4）選擇不合并塊體。

（5）最大凈現值。

（6）確定選礦方式。

（7）核對塊體尺寸。

注意：Whittle 軟件對一些三維礦山軟件生產的塊體文件是兼容的，但是不推薦直接使用兼容文件，因為在使用兼容塊體文件直接導入Whittle 過程中會發生塊體合并的現象，導致整體礦塊資源模型儲量的變化。

Whittle 塊體模型導入過程中，必須要保證不調整塊體大小、礦塊最小坐標。

（1）Whittle 在使用塊體模型時，塊體尺寸要和Surpac導出塊體模型的塊體尺寸一致，不然導入的塊體尺寸大小會發生比例變化（例如z 值變成15 那么導入后的塊體增加兩倍），導致優化出的境界坑殼比例發生改變；

（2）最小左邊x 坐標和y 坐標與Surpac 順序不同，要填寫正確。

（3）在Whittle 軟件Block Modle 中填寫說明、塊體參數、塊體框架規格、主要參數格式單位。

（4）核對導入資源模型塊體尺寸、框架參數、坐標信息。

（5）統一設置質量、貨幣、品位單位。在格式選項卡中，改變礦巖質量單位為噸、改變貨幣種類為人民幣、改變元素品位單位為%。

操作步驟：單擊“Formats”，在Units 中選擇“tonne”，Units of currency 中 選 擇“RMB”，Element data 下Units 選擇“%”。

點擊“跑”礦體模型并核對導入塊體參數。

5 優化指標錄入

優化指標錄入主要分為成本構成和技術指標兩個方面。

成本構成：根據礦山的實際生產情況及未來幾年降本增效計劃由財務部門確定經營周期內完整的廢石成本、礦石成本、管理費用、稅費等成本的數據。

技術指標：根據選礦廠、采礦場實際生產指標及選礦試驗報告的結果，結合公司未來幾年科研技改計劃目標確定增值稅、金屬回收率、金屬價格、損失率、貧化率等技術經濟指標。

坡度設置：

（1）新建Slope set 項目文件，對Slope set 項目命名。

（2）選擇根據模型中分區數字，設定角度參數。

（3）選擇根據模型中分區數字，錄入對應角度限制數字。單擊配置文件選項卡，頂部的數據窗格中，選擇Add Profile，變化斜率38，按回車，繼續添加配置文件，直到五個角度區域全部完成定義。本操作步驟可以使用巖性約束，巖性約束是根據礦山每個區域巖性的不同而賦值不同，在創建地質塊體模型時添加并定義巖性識別屬性；本步驟直接引用本礦山初步設計中的邊坡角參數，不使用巖性約束。

坑殼設置：

注意：如果采礦損失率是3%，在采礦損失率（Mining Recovery Fraction）輸入為0.97 倍。如果貧化率是3%，在采礦貧化率（Mining Dilution Fraction）輸入為1.03 倍。

（2）在ore selection method(礦巖判斷方式)選項卡中選擇cash flow（現金流）；由于烏山選礦方式為單一浮選選礦工藝，在Processing Paths（選礦方式）確定為FX(浮選)，在Processing cost 選項卡中根據不同礦石類型錄入選礦成本數值、回收率值；Block Processing Cost Adjustment factors（選礦調整系數）選項卡中選著“Model”（模型中提取）。

（3）在Selling 選項卡下，錄入不同有價金屬元素的selling price（銷售價格）、sell cost(銷售成本)。

注意：銅銷售價格=銅金屬價格＊銷售系數/稅費系數；鉬銷售價格=鉬金屬價格/稅費系數。

（4）Optimization 選 項 卡 下，Settings、Optimization Control、Optimization Control 等選項卡使用默認選擇。Output（輸出選項卡）選擇Produce nested pit shells，點擊Add Range，在彈出對話框Start Factor 中錄入數字“0.3”，End Factor中錄入數字“1.9”Step Size中錄入數字“0.2”。

執行“跑”，查看結果選擇最優境界，最優境界選擇體現礦山經營思路，各礦山經營規劃不同，所以的本文不對如何選擇最優境界進行闡述。

運用方案設置：

（1）新建Scenario。

操作步驟：New pit shells＞＞ADD＞＞Scenario。

（2）Scenario 項 目 文 件 下 的Mining、Processing、Selling、Stockpiles、Expressions、User Element 選 項卡都是用默認選項，其中Mining、Processing、Selling 選項卡是自動提取Pit Shells 節點信息。

（3）點擊Time Costs，在Discount Rate per period選項卡中寫入10。其余的選擇默認值。

（4）點擊Limits，在Mining Limit、Throughput Factors、Processing Method Limits等選項卡中根據礦山實際情況錄入數字。

6 化坑殼組輸出

（1）菜單中選擇Other（其他），然后Export DXF（導出DXF），彈出對話框“Export DXF file”。

（2）在Export file（導出文件）框中，鍵入dxf 文件的名稱。在選擇Selected pitshells 框中，鍵入4(第四個使用成本倍數最接近1 倍數字)。

（3）使用Surpac 軟件打開輸出坑殼，以最大凈現值坑殼為例（如圖2所示），根據坑殼下一步可以進行露天礦坑設計。

圖2 露天礦的礦坑圖

本文應用Whittle 軟件，對露天礦進行礦坑境界優化應用研究，對比Whittle 軟件輸出的每組坑殼，通過凈現值、抗風險參數、根據資金的時間價值、為公司選出最需要的坑殼類型及制定相應生產經營方案提供決策依據。