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據庫、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，進行穩動態模擬、物料平衡以及熱平衡等計算，以實現全流程工藝的模擬仿真，便于進行工程設計、工藝診斷、生產優化等工作［4-5］。蘇丹東北部某金礦根據開發生產需求，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工藝優化提供參考依據。

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，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

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

2.2 工藝參數設置

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

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3 METSIM 模型建立

3.1 建立化合物數據庫

METSIM 數據庫中自帶許多元素和化合物的物理化學及熱量數據，可為模型計算提供基礎數據，但往往缺少一些不常見或復雜化合物的數據，例如金礦炭漿工藝中涉及的氰化浸出產物NaAu（CN）2等，需要手動將其分子式、摩爾質量、相態等輸入到數據庫中。在數據庫中選擇或手動輸入相關化合物數據后，建立該模型的化合物數據庫（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）。原礦經破碎后進入半自磨和球磨工序，產出磨礦細度P80為75 μm 的原礦漿，經濃密機濃縮成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，產出金泥。

3.3 控制邏輯編輯

根據設計的工藝參數，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，并對進料物質流的成分、流量、溫度等進行編輯。根據設計的物質流量大小和反應產物量、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，過程產物為浸出和碳吸附后的礦漿、載金炭、洗脫液，最終產物為破氰尾礦、貧炭、電積后液和金泥。對模型進行運算后，原料、過程產物和最終產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%，尾礦經破氰處理后的NaCN 含量為0.31 mg/L，具有較可觀的經濟開發價值，且尾礦滿足國內排放環保標準。

（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 模型如用于生產工藝優化，還需大量的實際生產數據進行對比修正，后期需采集實時監測生產數據并建立不同工況和不同礦石性質下的反應率和生產指標數據庫。模型計算時，調用數據庫中對應工況下的指標參數，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，可為生產工藝診斷和優化提供支持。