Блог №8. Флотацийн процессийн загварчлал

METSIM программ хангамж нь хэрэглэгчийн оруулж байгаа өгөгдөл, контроллеруудын логик тохиргоонууд болон технологийн хэлхээнд өгөгдсөн тоног төхөөрөмжийн техникийн параметрүүд дээр үндэслэн FEED IN = FEED OUT зарчмаар процессийн масс болон энергийн балансыг тооцдог. Иймд дурын тоног төхөөрөмжийн эргэн тойронд масс-энергийн балансыг тооцоход X, Y, Z гэсэн 3 үл мэдэгдэгчийн 2 нь өгөгдсөн байх ёстой ба тэдгээр дээр үндэслэн 3 дахь үл мэдэгдэгчийг олох явдал юм. Жишээ нь: X-тэжээл урсгалын өгөгдөл, Y-тоног төхөөрөмжийн техникийн үзүүлэлт, Z-гарах бүтээгдэхүүний өгөгдөл гэж үзвэл тооцоог дараах хувилбаруудаар хийж болно.

Өгөгдсөн          Олох нь              Тайлбар

1.   X, Y                 Z                   - Орж байгаа бүтээгэдхүүн болон тоног төхөөрөмжийн
                                                      техникийн үзүүлэлт мэдэгдэж байгаа, бүтээгдэхүүнийг олох.
2.   X, Z                 Y                   - Орж, гарч байгаа бүгээгдэхүүнүүд мэдэгдэж байгаа, тоног
                                                     төхөөрөмжийн техникийн үзүүлэлтийг олох
3.   Y, Z                 X                   - Гарч байгаа бүтээгдэхүүн болон тоног төхөөрөмжийн
                                                     техникийн үзүүлэлт мэдэгдэж байгаа, орох бүтээгдэхүүнийг олох

Флотацийн процесст орж байгаа пульп (FEED IN) дахь хатуугийн эрдэс болон элементийн агуулга Блог №6-д бичигдсэнтэй ижил гэж үзье. Баяжмалд гарах эрдсүүдийн агуулгыг зөвхөн лабораторын туршилт, эрдэс-химийн шинжилгээгээр гарган авч металл авалтыг тооцон флотацийн нэгж операци (FLT)-д оруулж өгснөөр гарах баяжмал, хаягдлын урсгалын үр дүнг янз бүрийн цагийн ачааллын үед загварчлан тооцох боломжтой болдог. Нэгээс гарч байгаа бүтээгдэхүүн нөгөөгийн тэжээл болон орж байгаа тохиолдолд мэдээллийг нэмж оруулах эсвэл өөрчлөх шаардлагагүй.

 Жишээ нь:   0.56% ийн зэсийн агуулгатай хүдэр (Зураг 1) агуулсан тэжээл пульп үндсэн флотацид орж гэж саная.

Зураг 1. Пульп дахь хатуугийн агуулга

Лабораторын туршилтаар гарган авсан баяжмал дахь эрдсийн агуулгыг  шинжилгээгээр тооцон эрдэс болон элементийн авалт (recovery) тус бүрд нь хэд байгааг тооцож, флотацийн нэгж операци буюу FLT unit operation доторх RECOVERIES хуудсанд оруулна (Зураг 2).

Зураг 2. Баяжуулалтын процесст эрдэсийн авалтыг (recovery) оруулах.

Option - Тооцоолох аргачилал    Components - Эрдсүүд       Extent - Авалтын хэмжээ
    
    1- Эрдсийн авалтаар нь                            1 - Цахиур                                             0.2%
    1- Эрдсийн авалтаар нь                            2 - Халькозин                                       85%
    1- Эрдсийн авалтаар нь                            3 - Kовалин                                          80%
                                                                        4 - Халькопирит                                   85%
                                                                        5 - Борнит                                             85%
                                                                        6 - Исэлдсэн зэс (II)                             30%
                                                                        7 - Исэлдсэн зэс (I)                              30%
                                                                        8 - Пирит                                              55%
                                                                        9 - Молибденит                                   50%

гэх мэтчилэн процесст оролцож байгаа флотацийн бүх үе шат дээр металл авалтуудыг оруулж өгснөөр баяжуулалтын секцийн бүрэн хэмжээний балансыг гарган авах боломжтой.

Дээрх тооцоог энгийн аргаар хялбархан хийж болох боловч олон үе шат, эргэх урсгал (recycle stream) бүхий том хэмжээний модель байгуулах үед нэлээд хүндрэлтэй байдаг.

...

Блог №7. METSIM-ийн хэрэглээ Монголд

Энэхүү дугаарыг өмнөх блогт үлдээсэн уншигчийн сэтгэгдэлд хариу болгох үүднээс бичлээ.

METSIM программыг эрхлэгч компанийн веб сайтууд дээр бичснээр Монгол улсаас Эрдэнэт Үйлдвэр, Монголын Алт Корпораци (MAK) хоёр л хэрэглэж байгаа. Гэхдээ энэ программыг жинхэнэ утгаар нь хэрэглэнэ гэдэг нь бас харьцангуй ойлголт юм. Тухайн байгууллагын үйл ажиллагаа, хэрэглээний чиглэл, тус программ дээрх ямар модиулуудыг нь идэвхижүүлсэн, мөн түүнийг ажиллуулж буй хүний мэргэжлийн чиглэл, мэдлэг, чадвар зэргээс хамаараад программын хэрэглээний цар хүрээ өөр юм. Дашрамд дурьдахад программын инженерингийн тооцооны модуль (Mass Balance, Heat Balance, Comminution, Dynamic Simulation, Operating Cost, Contouring, Engineering)-уудын алийг идэвхижүүлж худалдаж авахаас хамаараад программын үнэ өөрчлөгддөг. Иймд хэн бүрэн утгаар нь хэрэглэж байна гэдгийг хэлэх боломжгүй. Харин уул уурхайн үйлдвэрийн төсөл тооцоо эсвэл одоо ажиллаж байгаа үйлдвэрлэлийн үзүүлэлтийг сайжруулах, оптимизаци хийх зэрэгт энэхүү программыг хэрэглэх шаардлага манайд маш их байгаа. MS Excel зэрэг программыг ашиглан хийсэн тооцоо нь масс-энергийн балансын зөвхөн нэг хувилбарыг тооцох ба комплекс процессийн хувьд эргэлтийн урсгалыг олон давтамжтай нэмж оруулах шаардлага гардаг. Энэ нь тийм ч амархан шийдэх асуудал биш юм.

Аль ч программ хангамж тоног төхөөрөмжийн загварчилалыг түүний инженерингийн тооцоонд хэрэглэдэг математик загварчилал дээр үндэслэдэг. Иймээс LIMN, SysCAD, METSIM гэх мэт программууд бүгд л цаанаа нэгэн ижил томъёог ашиглаж байгаа. Харин METSIM программ нь эргэлтийн урсгал буюу recycle stream -ыг аль ч шатанд, хэдэн ч удаа давтагдсан хамаагүй тооцоог хэрэглэгчийн хүссэн тоогоор давтуулан (recycle stream iteration) хийх боломжтойгоор программчлалынхаа кодыг шийдэж чадсан гэдгээрээ илүү гэгддэг.


...

Блог №6. Урсгалын мэдээллийг унших

METSIM программыг хаанаас татаж авах, хэрхэн суулгах, жишээ модель нээж тэдгээрийн мэдээллийг харах талаар өмнөх блогуудад танилцуулсан. Энэ удаа "EDIT" товчны тусламжтай моделийн урсгалын мэдээллийг унших талаар авч үзье.

 

Цонх үндсэн 3 багананд хуваагдах ба 1-р баганаас материалын төлөв байдал тэдгээрийн цагийн ачаалал, 2-р баганаас эрдэс, нийлмэл бодисийн агуулга, 3-р баганаас элементийн агуулгыг тус тус харж болно.
Жишээ нь. дээрх урсгал нь 97%-ийн хатуугийн агуулгатай (3%-ийн чийгтэй) 3200 т/ц -ийн цагийн ачаалалтай (3104 т/ц хатуу + 96 т/ц ус) Зэс-Молибденийн хүдрийн мэдээлэл байна.

2 болон 3-р баганууд нь % жингээр, молийн %-оор, т/ц -цагийн ачааллаар харуулах ба %-ийн жингээр өгөгдсөн утгыг дараах байдлаар уншина.

• Цахиур = 94.99%
• Халькозин = 0.13%
• Ковалин = 0.18%
• Халькопирит = 0.78%
• Борнит = 0.05%
• Исэлдсэн зэс = 0.04%
• Пирит = 3.80%
• Молибденит = 0.03%

Дээрх эрдсийн агуулгаас тооцогдсон элементийн агуулгыг баруун гар талын баганаас харж болно.

• Зэс = 0.56%
• Төмөр = 2.01%
• Хүхэр = 2.41%
• Молибдень = 0.018% гэх мэт

Моделийг бүрэн зөв оруулж программыг ажиллуулан схемийн массын балансыг тооцоолсны дараа схем дээрх бүх урсгалуудын мэдээллийг дээрх байдлаар дурын тоног төхөөрөмжид орохын өмнө буюу дараах байдлаар харьцуулан харж болох юм. Бусад жишээнүүдийгч мөн адил нээж бас үзүүштэй.  

Өмнө хэлсэнчилэн METSIM программ нь нийт 8 төрлийн төлөв байдалд байгаа материалтай ажиллах боломжтой. Харин энэ моделоос сонгосон дээрх урсгалд зөвхөн органик бус хатуу (SI), органик бус шингэн (LI) фазууд оролцсон тул бусад фазуудын утгууд бүгд "0" болж SI, LI хоёр товчоос бусад нь идэвхижээгүй байна. Харин SI, LI товчнуудын дэргэд байгаа SSA (Sieve Size Analysis) буюу шигшүүрийн шинжилгээний утга оруулах товч нь модельд ширхэгийн анализ хийх модулийг идэвхижүүлсэн тохиолдолд идэвхижиж утга оруулах боломжийг олгоно. 

Хэн нэгэн, ямар нэгэн сонирхосон асуулт байвал дараагийн блогт тодорхой хариулж болох л юм.

...

Блог №5. Жишээ модельтой ажиллах.

METSIM программ нь нэлээд хэдэн төрлийн жишээ моделийг өөр дээрээ агуулсан байгаа. Нэгэнт бидэнд бүрэн хэмжээний хувилбар нь байхгүй учраас эхний ээлжинд урд өмнө хийгдсэн моделийн тоон өгөгдлүүд, тооцоолсон утгуудыг тоног төхөөрөмж, тэдгээрийн хоорондох урсгал бүхэн дээр хэрхэн нээж үзэж болохыг үзье. Жишээ моделийг нээхийн тулд программаа нээж дэлгэцийн дээд хэсэгт байрлах модель ачааллах шар хавтсыг дарж (эсвэл Files>Open) орснын дараа программ суулгасан хавтаснаасаа C:\...\METSIM\mex\*.sfw файлуудаас сонгож нээнэ.

Жишээлбэл: C:\...\METSIM\mex\MwxCC.sfw -баяжуулалтын бутлалт нунтаглалтын моделийг үзье. 

Модель нээсний дараа дэлгэцийн дээр байрлах товчийг дарснаар Хуудас 1, 2, 3-д шилжинэ.

Хуудас 1:

Хуудас 2:

Хуудас 3:

Дэлгэцийн дээд хэсэгт байрлахтовчийг дарж идэвхижүүлээд хулганы заалтуурыг дурын тоног төхөөрөмж, тэдгээрийн хоорондын урсгалын дугаар дээр дарснаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг нээн үзэж болно. За ингээд моделийн мэдээлэлтэй үргэлжлүүлэн танилцаж юу юуг үзэх боломжтойг өөрсдөө сонирхоорой. 

Нэмж хэлэхэд METSIM программ хангамж нь өгөгдлийн бааз, термодинамикийн бааз, график, модуль зэргээ SysCAD, Surpac гэх мэт бусад программууд шиг тус тусад нь жижиг файл болгон хадгалдаггүй зөвхөн нэг файлд бүгдийг агуулдгаараа онцлогтой. Түүнээс гадна хэрэглэгчийн өгөгдөл, тоон утгын функц зэргээ APL (A Programming Language) хэл дээр оруулах боломжтой учраас ямар нэгэн программчлалын хэлний мэдлэг шаардахгүй, хэрэглэхэд хялбар байдаг.


Дараагийн блогт дээрхийг үргэлжлүүлнэ.



...

Блог №4. Интерфэйс буюу нүүр хуудас.

За энэ бол мэдээж METSIM программын интерфэйс буюу нүүр хуудас. Нүүр хуудас нь үндсэн 3 хэсгээс бүрдэнэ. Үүнд:

1. Коммандын цэс - дэлгэцийн дээд хэсэгт орших ба модель байгуулахад шаардлагатай бүх төрлийн коммандыг агуулна.
2. Тоног төхөөрөмжийн жагсаалт - Энэ нь дэлгэцийн баруун гар талд байрлах бөгөөд үйл ажиллагааны чиглэлээр нь бүлгүүдэд хуваасан байгаа. Өөрийн хүссэн бүлэг дээр дарахад тус бүлэгт агуулагдах тоног төхөөрөмжийн жагсаалт гарч ирнэ.
3. Ажлын талбар - Энэ бол дэлгэцийн төв хэсэгт байрлах том хар хэсэг. Технологийн схемийн дагуу тоног төхөөрөмжөө жагсаалтаас сонгон оруулж өөрийн хүссэн байдлаар энэ талбарт дарааллуулан өрж хооронд нь холбоно.

Тоног төхөөрөмжийн жагсаалтаас дараах үндсэн бүлгүүдийг дэлгэрэнгүй авч үзье.

1. GEN (general) - Ерөнхий
2. MIN (mining) - Уул уурхай
3. MTL (material handling) - Тээвэрлэлт
4. COM (comminution) - Бутлалт нунтаглалт
5. BEN (beneficiation) - Баяжуулалт
6. HYD (hydrometallurgy) - Гидрометаллург
7. HBS (pyrometallurgy) - Пирометаллург
8. CTL (controls) - Бүх төрлийн контроллёрууд

              1                   2                   3                   4                 5                   6                   7                   8

тоол доо... 1, 2, 3, 4 . . . 98, 99, 100 . . . 180, 181  . . . за бүр тоогоо алдчихлаа, гэх мэт ийм олон төрлийн уул уурхайн тоног төхөөрөмжийг бутлалт нунтаглалт, баяжуулалт, металлургийн үйлдвэрлэлд загварчлах боломжтой хүчтэй эд байгаа юм даа. Тоног төхөөрөмжөө хүссэн схемийнхээ дагуу оруулж хооронд нь холбосны дараа тус бүрийн өгөгдлийг сайтар нягталж оруулах шаардлагатай. Оруулж буй түүхий эд, урвалж, бүтээгэхүүнүүд нь нийт 8 янзын төлөв байдалд байж болно. Үүнд:

1. Органик хатуу
2. Органик бус хатуу
3. Органик шингэн
4. Органик бус шингэн
5. Хий
6. Хайлмал металл
7. Хайлмал шлаг (оксид)
8. Хайлмал матт (сульфид)  

За ингээд дараагийн блогд жишээ модельтой хэрхэн ажиллахыг танилцуулна.

...

Блог №3. Татаж авах болон суулгах.

METSIM программыг татаж авах линкийг тус компанийн Австрали дахь төлөөлөгчийн веб сайт дээр zip өргөтгөлтэйгээр тавьсан байгаа ба та түүнийг өөрийн компьютер дээр татан авч winzip гэх мэт zip файл задлагч  программуудаар задлан суулгаж болох юм. Zip форматаас задарсан METSIM.exe файлыг 2 клик хийснээр программыг суулгах процесс эхэлнэ. Суулгах явцад танаас программын үндсэн файлуудыг C:\METSIM гэсэн хавтас руу хуулахыг санал болгох ба хэрэв хүсвэл C:\Program Files\METSIM гэх мэт өөрийнхөө программуудыг суулгадаг хавтсынхаа замыг зааж өгч болно. Суулгаж дууссаны дараа компьютераа унтрааж дахин ачааллахыг шаардана. За ингээд та METSIM v17.09 программтай боллоо.

Баярлаж болохгүй шүү!!! Та тийм хүчтэй программыг ийм амархан олоод авчихлаа гэж бүү бодоорой. Мэдээж энэ бол демо верс. Яг ч бас демо верс бас биш юм, уг нь бол яг бүтэн верс нь гэхдээ бүрэн ажиллахын тулд тусгай хамгаалалтын USB dongle түлхүүр хэрэгтэй. Түүнийг худалдан авахад харин ч нэг үнэтэй дээ. Гэхдээ энэхүү демо верс нь бүрэн ажиллагаатай моделийн файлыг нээж процессийн хэлхээний бүх үе шат, нэгж операци, тэдгээрийн хоорондын урсгалын өгөгдөл, үр дүнг бүгдийг харж болохоос гадна энэ программтай танилцах, өөрөө зураг схем зохиох, тоо өгөгдөл оруулах зэргийг хийж болно. Харамсалтай нь хийсэн моделио тооцоолох, хадгалах, хэвлэх гэх мэт үйлдлийг хийж чадахгүй. За тэрийг нь больё гэхэд хамгийн наад зах нь энэ программыг нэг бүрчлэн ухаж үзээд ямар хүчтэй эд болохыг бишрэн суухад ядаж гоё байхгүй юу.


Дараагийн блогт интерфэйс болон коммандын цэстэй хэрхэн ажиллах тухай нийтэлнэ.


...

Блог №2. Танилцуулга.

Химийн болон металлургийн процессийн тооцоо хийх хамгийн чухал хэсэг нь масс-энергийн балансыг тодорхойлох явдал юм. Масс-энергийн балансын тооцоонд тусгагдсан процесст оролцож байгаа түүхий эд, урвалжийн тоо хэмжээ, үнэ өртөг, зарцуулагдах энерги, үйлдвэрийн хүчин чадал зэрэг дээр үндэслэн хөрөнгө оруулалт, ашиглалтын зардал, тоног төхөөрөмжийн хүчин чадал, үйлдвэрийн дезайныг уламжлан тооцоолдог. Энэ зорилгоор METSIM программ хангамжийг ихэнх инженерингийн компаниуд түгээмэл хэрэглэдэг ба энэ нь энгийнээс эхлээд нарийн төвөгтэй ямарч төрлийн технологийн процессийг загварчлах чадвартай цогц программ юм.

METSIM программ нь анх металлургийн процессийн үндсэн тоног төхөөрөмжийн массын баланс бодох зорилгоор хийгдэж эхэлсэнч маш үр дүнтэй найдвартай ажилласан тул түүнийг өргөтгөн энерги дулааны баланс, тоног төхөөрөмжийн хүчин чадал тогтоох, үйлдвэрийн эргэн тойронд процессийн болон өртөг зардлын анализ хийх чадвартай болтол хөгжүүлсэн байна. Бутлалт, нунтаглалт, баяжуулт, уусгалт, хайлах, усгүйжүүлэх гэх мэт үйлдвэрлэлд байж болох бүх төрлийн процессуудыг нэгж операци хэлбэрээр нэг бүрчлэн программд багтаасан ба тэдгээр нэгж операцийн модулиуд нь бүгд инженерийн тооцоонд хэрэглэгддэг математик загварчлал дээр үндэслэгдсэн байдаг. Мөн бүх төрлийн нийлмэл бодисийн термодинамикийн өгөгдлийн баазыг багтааснаас гадна хүдрийн бүхэллэгийн болон нүүрсний угаагдах чанрын анализыг хийх функцуудыг давхар суулгасан байна.

Лабораторын туршилтын үр дүн, мэдэгдэж байгаа бусад өгөгдүүдийг судалгаа тооцооны явцад улам нарийсган METSIM программаар хийгдэх модельд оруулж өгснөөр үйлдвэрлэлийн оптимал үзүүлэлтүүдийг илүү бодитойгоор тооцож болох тул өндөр зардал гаргаж эрсдэлтэй алхам хийлгүйгээр технологийн схем болон процесст гарах өөрчлөлтийг урьдчилан харах боломжтой болох юм.

Дэлгэрэнгүй мэдээллийг Proware компанийн вэб сайт эсвэл тэдний Австрали дахь төлөөлөгчийн вэб сайтуудаас уншаарай.


Дараагийн блогт METSIM программыг татаж авах болон суулгах талаар нийтэлнэ.


...

Блог №1. Энэхүү блогийг нээхүйн учир.

Үйлдвэрийн төсөл тооцоог олон хүний оролцоотой маш том аппарат ажиллаж хийдэг байсан нь саяхан. Энэ нь компьютер техник хөгжихийн хэрээр хүний оролцоо багасаж цөөхөн хэдэн хүн компьютер хэрэгсэл, программ хангамж ашиглан асар богино хугацаанд хийдэг цаг үе болжээ.

Уул уурхай, тэр дундаа металлургийн үйлдвэрийн нарийн төвөгтэй процессийн төсөл зохиох, масс-энергийн балансын тооцоог хийхэд дэлхийн ихэнх инженерингийн компаниуд тодорхой хэдэн төрлийн программ хангамжуудыг ашиглаж байна. Одоогоор голлон хэрэглэгдэж байгаагаас нэрлэвэл Aspen Plus (HYSYS), HSC, JKSIMMet, JKSIMFloat, LIMN, METSIM, MODSIM, Simulus, SysCAD зэрэг программууд юм.

Эдгээр программууд нь анх ямар процесст зориулагдан хийгдсэнээсээ шалтгаалаад тодорхой чиглэлүүдэд маш сайн хөгжсөн байдаг. Жишээлбэл: Aspen Plus программын хувьд химийн үйлдвэрлэл, байгалийн хий нефть боловсруулах үйлдвэр загварчилах талруугаа маш сайн хөгжсөн байхад METSIM, SysCAD программууд нь баяжуулалт, металлургийн процессуудын масс болон энергийн балансын тооцоог хийхэд маш хүчтэй байдаг. Харин эдгээр дотроос Финляндын OUTOTEC компаниас гаргасан HSC (H-enthalpy, S-entropy, C-heat capacity) программ нь нийт 21 мянга орчим нийлмэл бодисын  бүх өгөгдлийг агуулсан термодинамикийн маш хүчтэй бааз юм. Энэ программын сүүлийн верс болох HSC6 нь мөн загварчлал хийх модуль агуулсан байдаг ба бусад программ хангамжуудтай хоршин ажиллах эсвэл энэ программаас шаардлагатай өгөгдлүүдээ авч хэрэглэх боломжтой.

Манай оронд уул уурхайн баяжуулалт, металлурги, нүүрсний үйлдвэрлэл ид хөгжиж эхлэлж байгаа энэ цаг үед дээр нэрлэгдсэн программууд дотроос хамгийн тохиромжтой байж болох нь METSIM, SysCAD программ хангамжууд юм. Учир гэвэл эдгээр программууд нь баяжуулах болон металлургийн үйлдвэрийн бүх тоног төхөөрөмжийг загварчилах модиулуудыг агуулсан байдаг тул төсөл хийж байгаа компани, хувь хүнд үндсэн багаж нь болж чадна.

Миний хувьд METSIM программ хангамжийг 2002 оноос хойш, SysCAD программыг 2009 оноос хойш тус тус хэрэглэж байгаа ба энэ чиглэлээр ажилладаг, төсөл тооцоо хийдэг залуучууддаа зориулан энэ удаад METSIM программын талаар тодорхой мэдээллийг  өөрийн туршлага дээрээ үндэслэн хүргэе хэмээн бодмой.

METSIM программыг АНУ-ын Аризона Мужид байдаг Proware компаниас эрхлэн гаргадаг ба 1991 онд Microsoft DOS оператинг систем дээр анх эхэлсэн бөгөөд 6 жилийн дараа буюу 1997 онд Windows ийн орчинд хийгдэж эхэлсэн. Proware компанийг эзэмшдэг John Bartlett хэмээгч эрхэм анх металлургийн процессийн орчинд масс болон энергийн балансын тооцоо хийж эхэлснээр тус программын суурь тавигдсан. Сүүлдээ энэ нь улам өргөжин бутлалт, нунтаглалтаас эхлээд баяжуулах, уусгах, хайлах...  гээд таны нэрлэж чадах бүхий л төрлийн процессуудын загварчилалыг хийж чадах том нэмжээний software package болон өргөжисөн байна. Өнөөдрийн байдлаар уг программын хамгийн сүүлийн хувилбар болох METSIM18.06 ажиллаж байгаа ба версийн нэршлийн хувьд анх гаргасан оноосоо хойшхи хугацаагаар нэрлэгддэг. Өөрөөр хэлбэл одоогоор 18 нас 6 сартай METSIM18.06 хэрэглэгдэж байна гэсэн үг юм.

Дараагийн блогдоо тус программын танилцуулгыг нийтэлнэ.

...