基于METSIM软件的某金矿炭浆工艺流程模拟

王振银 段帅康 李 贺 张志兵 沈金灵 李相良

（北方矿业有限责任公司）

METSIM 是一款工艺模拟软件，目前广泛应用于湿法冶金、火法冶金及选矿等领域［1-3］。该软件中含有丰富的元素数据库、工艺设备模块及运算逻辑方式等，具有较强的计算仿真功能，通过对输入物料、设备反应过程、物质流走向和逻辑控制器等的编辑，进行稳动态模拟、物料平衡以及热平衡等计算，以实现全流程工艺的模拟仿真，便于进行工程设计、工艺诊断、生产优化等工作［4-5］。苏丹东北部某金矿根据开发生产需求，使用Metsim 软件对其工艺流程进行模拟计算，以期为合理性设计和生产工艺优化提供参考依据。

1 矿石性质

某金矿金品位为2.60 g/t，金为唯一有价元素。将矿石磨至P80=75 μm 进行诊断浸出试验，以确定金的被包裹状态，其诊断浸出试验结果见表1。

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该金矿的有机碳含量低于0.04%，炭劫金现象不显著。在矿石粒度P80=75 μm、矿浆浓度45%、室温25 ℃、NaCN用量0.60 kg/t、pH值10.5～11.0和浸出时间36 h 的条件下，对该矿石进行全泥氰化浸出试验，金浸出率为92.92%，表明该矿石具有较好的可浸性。

2 工艺简介

2.1 工艺选择

根据矿石性质拟采用炭浆工艺［6］对该金矿进行开发生产，设计处理矿量110 万t/a，生产工艺流程见图1。

2.2 工艺参数设置

根据试验确定各工序工艺参数，并作为METSIM软件对炭浆工艺各工序建立工艺模型的依据。设计工艺参数见表2。

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3 METSIM 模型建立

3.1 建立化合物数据库

METSIM 数据库中自带许多元素和化合物的物理化学及热量数据，可为模型计算提供基础数据，但往往缺少一些不常见或复杂化合物的数据，例如金矿炭浆工艺中涉及的氰化浸出产物NaAu（CN）2等，需要手动将其分子式、摩尔质量、相态等输入到数据库中。在数据库中选择或手动输入相关化合物数据后，建立该模型的化合物数据库（图2）。

3.2 搭建模块和物质流

选择METSIM 软件中破碎、半自磨、球磨、浓密机、氰化浸出槽、炭浆吸附槽、活性炭解吸柱、电积槽等模块，添加相应的物质流和逻辑控制器，构建工艺流程模型（图3）。原矿经破碎后进入半自磨和球磨工序，产出磨矿细度P80为75 μm 的原矿浆，经浓密机浓缩成45%的矿浆，进入五级氰化浸出槽，每级浸出槽均通入富氧，将浓度25%的NaCN 溶液加入第一级浸出槽。氰化浸出后矿浆进入炭浆吸附工序，浸出矿浆进入第一级吸附槽，活性炭从最后一级吸附槽加入，浸出矿浆与活性炭逆向流动，充分混合，尾矿从吸附槽最后一级排出，经浓缩后使用Na2S2O5破氰处理排入尾矿库。载金炭从第一级吸附槽提出进入洗脱和电积工序，产出金泥。

3.3 控制逻辑编辑

根据设计的工艺参数，对各操作反应模块进行编辑，设定其反应方程及程度、物料停留时间、温度和pH值等参数，并对进料物质流的成分、流量、温度等进行编辑。根据设计的物质流量大小和反应产物量、成分等情况，在相应物质流或反应单元的逻辑控制器中输入控制函数命令，完成模型逻辑控制和计算准备工作。炭浆工艺模型控制逻辑的编辑设置过程见图4、图5。

4 运算结果输出

输入物料为原矿浆，过程产物为浸出和碳吸附后的矿浆、载金炭、洗脱液，最终产物为破氰尾矿、贫炭、电积后液和金泥。对模型进行运算后，原料、过程产物和最终产物的金属量平衡输出结果见表3。输入的金的金属量为656.53 g，输出最终产物的破氰尾矿金属量为51.83 g，贫炭金属量为1.55 g，金泥中金属量为599.83 g，电积后液中金属量为3.32 g，金属量平衡，金的回收率为91.36%。破氰尾矿中的NaCN 含量为0.31 mg/L，可满足国内含氰化物尾矿排放标准。

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5 结 论

（1）利用METSIM 软件对某金矿炭浆工艺流程进行了模拟，得出了全过程金属量平衡运算结果。该金矿年处理矿量110 万t，原矿金品位2.60 g/t，采用氰化浸出—炭浆吸附—载金炭解吸—电积工艺，获得的金回收率为91.36%，尾矿经破氰处理后的NaCN 含量为0.31 mg/L，具有较可观的经济开发价值，且尾矿满足国内排放环保标准。

（2）METSIM 模型的建立，使得工艺过程的物料平衡等计算更加直观便利，但建模的工况条件比较单一理想化，实际生产中例如浸出工序、浸出率往往受矿石性质、浸出温度、浸出剂浓度、反应时间和磨矿粒度等多种因素耦合影响。

（3）新建立的METSIM 模型如用于生产工艺优化，还需大量的实际生产数据进行对比修正，后期需采集实时监测生产数据并建立不同工况和不同矿石性质下的反应率和生产指标数据库。模型计算时，调用数据库中对应工况下的指标参数，计算得出各工序的物料走向情况和在设备中的反应程度等，可为生产工艺诊断和优化提供支持。