افزایش کارآیی آسیاهای نیمه خودشکن سنگ آهن گل گهر و مس سرچشمه از طریق اصلاح طرح آستر با روش اجزای گسسته

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر کرمان- بخش مهندسی معدن- مرکز تحقیقات فرآوری مواد کاشی گر

2 دانشگاه ولی عصر رفسنجان

3 دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

در شرکت سنگ آهن گل‌گهر و مجتمع مس سرچشمه از آسیاهای نیمه‌خودشکنی به ترتیب با قطر 9 و 10 متر و طول 2 و 9/4 متر برای خردایش سنگ معدن استفاده می شود. پایش عملیات در این دو کارخانه نشان داد که تناژ آسیای گل‌گهر کمتر از حد انتظار و دارای نوسان زیاد و آسیای سرچشمه همواره متحمل شکستگی آستر و توقفات خارج از برنامه بود. جهت رفع این مشکلات و افزایش کارایی عملیات، مسیر حرکت بار که عامل مهمی در فرایند خردایش است، مورد بررسی قرار گرفت. جهت شبیه سازی مسیر حرکت ذرات در آسیا، از نرم افزار KMPCDEM که برمبنای روش اجزای گسسته کدنویسی شده است، استفاده گردید. نتایج شبیه سازی مسیر بار با دو طرح آستر مختلف، با اندازه گیری مسیر واقعی در آسیایی با رویه قابل مشاهده با قطر یک متر و طول 22 سانتی متر اعتبارسنجی شدند. بررسی نتایج شبیه سازی نشان داد که موادی که در آبشاری بزرگ قرار دارند مستقیما به آستر برخورد می‌کنند. برای حل این مشکل، با طرح‌های مختلف با شرایط آسیای کارخانه ها مسیر بار برای رسیدن به حالتی که محل برخورد بار روی پاشنه باشد، شبیه سازی شد. برای دستیابی به این هدف مشخص شد که برای آسیای گل‌گهر زاویه‌ی بالابرها باید از 7 به 30 درجه افزایش یابد و برای آسیای سرچشمه علاوه بر کاهش تعداد بالابرها از 60 به 40، زاویه آنها از 15 به 30 درجه باید تغییر کند. این طرح آستر ها برای دو کارخانه ساخته و نصب شدند و کارآیی این آسیاها مورد پایش دقیق قرار گرفتند. در آسیای گل‌گهر ، تناژ ورودی به آسیا 17 درصد افزایش یافت و نوسان آن نشان از پایداری فرآیند داشت 31% کاهش نشان داد. در آسیای سرچشمه تعداد متوسط آستر شکسته شده از 2/4 قطعه به یک قطعه و نوسان تناژ آسیا 30% کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Increasing the efficiency of grinding operation through liner design change by discrete element method (DEM) - Case sudies: Gol-E-Gohar iron ore and Sarcheshmeh copper complex SAG mills

نویسندگان [English]

  • Alireza Ghasemi 1
  • Mostafa Maleki Moghadam 2
  • Erfan Razi 3
  • Samad Banisi 3
1 Shahid Bahonar University of Kerman
2 Vali-Asr University of Rafsanjan
3 Shahid Bahonar University of Kerman
چکیده [English]

At the Gol-E-Gohar iron ore concentration plant and the Sarcheshmeh copper complex SAG mills with the diameter of 9 and 10 m and length of 2 and 4.9 m, respectively, are used to reduce the size of the ore. Monitoring of the operation in these two plants indicated that the tonnage of the Gol-E-Gohar mill was lower than the nominal value with large variations and the Sarcheshmeh mill experienced liner breakages which in turn increased the non-scheduled shutdowns. To simulate the charge trajectory KMPCDEM software which has been developed based on discrete element method (DEM) was used. The results of simulations using two different liner designs were verified with a 1-m diameter and 22-cm length model mill. The comparison indicated that at the worst case the difference between the shoulder and toe positions of the simulated and measured charges was found to be less than 4 degrees which was not significant. The simulations showed that cataracting particles do not impact toe rather they hit shell liners. In order to solve this problem, various liner designs at the plant operating conditions were simulated with the objective of reaching a state where the falling charge impact the toe region. To arrive at such a condition, for the Gol-E-Gohar SAG mill the release angle was increased from 7 to 30 degrees and for the Sarcheshmeh case the number of lifters was decreased from 60 to 40 and the release angle increased from 15 to 30 degrees. The proposed liner designs were constructed and installed in the industrial SAG mills. At Gole-E-Gohar, the feed rate increased by 17% and its variation reduced by 31% which indicated more stable operation. At Sarcheshmeh, on average the number of broken liners decreased from 4.2 to 1 and the variation of feed rate decreased by 30%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Terajectory
  • SAG mill
  • Discrete Element Method (DEM)
  • Model mill
  • KMPCDEM
، کمال تقدیر و تشکر به عمل می‌آید.
مراجع
R. D. Morrison and P. W. Cleary, "Using DEM to compare the energy efficiency of pilot scale ball and tower mills," Minerals Engineering, vol. 22, pp. 665–672, 2009.
[2]        M. Maleki-Moghaddam, M. Yahyaei, and S. Banisi, "Converting AG to SAG mills: The Gol-E-Gohar Iron Ore Company case," Powder Technologyvol. 217, pp. 100–106, 2012.
[3]        M. Maleki-Moghaddam, M. Yahyaei, and S. Banisi, "A method to predict shape and trajectory of charge in industrial mills," Minerals Engineering,vol. 46-47, pp. 157–166, 2013.
[4]        M. Yahyaei and S. Banisi, "Spreadsheet-based modeling of liner wear impact on charge motion in tumbling mills," Minerals Engineering, vol. 23, pp. 1213-1219, 2010.
[5]        S. Morrell, "The prediction of power draw in wet tumbling mills," PhD Thesis, The University of Queensland, School of Engineering, 1993.
[6]        S. Martins, W. Li, P. Radziszewski, A. Faucher, and S. Makni, "Experimental and simulated instrumented ball in a tumbling mill—A comparison," Minerals Engineering, vol. 43–44, pp. 79-84, 2013.
[7]        P. A. Cundall, "A discrete numerical model for granular assemblies," Geotechnique,vol. 29, pp. 47-65, 1979.
[8]        B. K. Mishra and R. K. Rajamani, "The discrete element method for the simulation of ball mills," Applied Mathematical Modelling,vol. 16, no. 11, pp. 598-604, 1992.
[9]        P. W. Cleary, "Predicting charge motion, power draw, segregation and wear in ball mills using discrete element methods," Minerals Engineering,vol. 11, pp. 1061-1080, 1998.
[10]      N. Djordjevic, R. Morrison, and B. Loveday, "Modelling comminution patterns within a pilot scale AG/SAG mill," Minerals Engineering,vol. 19, pp. 1505–1516, 2006.
[11]      A. Refahi, J. Aghazadeh Mohandesi, and B. Rezai, "Discrete element modeling for predicting breakage behavior and fracture energy of a single particle in a jaw crusher," International Journal of Mineral Processing,vol. 94, no. 1–2, pp. 83-91, 2010.
[12]      M. Rezaeizadeh, M. Fooladi, M. S. Powell, and S. H. Mansouri, "Experimental observations of lifter parameters and mill operation on power draw and liner impact loading," Minerals Engineering,vol. 23, no. 15, pp. 1182-1191, 2010.
[13]      M. Jahani, A. Farzanegan, and M. Noaparast, "Investigation of screening performance of banana screens using LIGGGHTS DEM solver," Powder Technology,vol. 283, pp. 32-47, 2015.
[14]      L. Xu, K. Luo, and Y. Zhao, "Numerical prediction of wear in SAG mills based on DEM simulations," Powder Technology,vol. 329, pp. 353-363, 2018.
[15]      X. Bian, G. Wang, H. Wang, S. Wang, and W. Lv, "Effect of lifters and mill speed on particle behaviour, torque, and power consumption of a tumbling ball mill: Experimental study and DEM simulation," Minerals Engineering,vol. 105, pp. 22-35, 2017.
[16]      P. Gy, "Sampling of particulate materials: Theory and Practice," Elsevier, 1979.
[17]      قاسمی، علیرضا؛ موسوی، سیدامید؛ بنیسی، صمد؛ 1392؛ "تأثیر گام زمانی بر دقت نتایج در شبیه‌سازی حرکت ذرات به روش اجزای گسسته (راگ)," روش های عددی و تحلیلی در مهندسی معدن، جلد شش، صفحات 23 تا 32.
[18]      P. Cleary, "Discrete element modeling of industrial granular flow applications," Task quarterly 2 no 3, vol. 2, pp. 385-416, 1998.
[19]      M. Maleki-Moghaddam, A. R. Ghasemi, M. Yahyaei, and S. Banisi, "The impact of end-wall effect on the charge trajectory in tumbling model mills," International Journal of Mineral Processing,vol. 144, pp. 75-80, 2015.
[20]      S. Lommen, D. Schott, and G. Lodewijks, "DEM speedup: Stiffness effects on behavior of bulk material," Particuology, vol. 12, pp. 107-112, 2014.