Carbon Scout: система измерения концентрации угля Gekko Systems

Верхозин С. С., канд. филол. наук,
вед. аналитик, АО «Иргиредмет»
Золотодобыча, №276, Ноябрь, 2021

Мировая золотодобывающая промышленность уверенно движется по пути к автоматизации производства. На ЗИФ появляется все больше современных и эффективных автоматических средств технологического контроля. Среди них определенно выделяется Carbon Scout — система измерения концентрации угля в циклах «уголь в растворе выщелачивания» (CIL) и «уголь в пульпе» (CIP) от компании Gekko Systems. Ее использование обеспечивает максимальное сокращение потерь растворимого золота, оптимальное распределение сорбента по циклу. Система выгодно отличается от ручного опробования по качеству, точности (по данным Gekko Systems, система работает с точностью до ±0,5 г угля/л пульпы), скорости и безопасности.

Система Carbon Scout создана сотрудниками Университета Кёртин (Австралия) Терезой Макграф и Биллом Стаунтоном. В процессе разработки перед ними стояли четыре задачи: снизить потери растворимого золота; сократить эксплуатационные расходы; оптимизировать использование угля; создать платформу для автоматизации распределения сорбента. В сентябре 2016 года, благодаря тесному многолетнему сотрудничеству, Университет Кёртин заключил соглашение с компанией Gekko Systems о выводе системы Carbon Scout на рынок.

 

Принцип действия и особенности использования

 

Процесс опробования и измерения концентрации угля системой Carbon Scout (рис. 1) довольно прост и состоит из трех основных этапов: отбора пробы пульпы из емкости; классификации пробы для отделения пульпы от частиц активного угля; определения массы частиц активного угля.

 

Рис. 1. Общий вид системы измерения концентрации угля Carbon Scout
Рис. 1. Общий вид системы измерения концентрации угля Carbon Scout

 

В Carbon Scout используется уникальная система доставки представительных проб в устройство. Тем самым снижается опасность контакта с цианистым раствором, повышается безопасность, точность и однородность измерений концентрации угля в циклах CIL и CIP.

Система монтируется на уровне поверхности, то есть ее эксплуатация не несет в себе рисков, обусловленных, например, работой на высоте. Carbon Scout функционирует автоматически, поэтому сотрудники подвергаются меньшей опасности в связи с необходимостью взаимодействия с цианистой пульпой; упрощается выполнение расчетов золота в цикле; повышается точность металлургического баланса.

Система Carbon Scout способна измерять не только концентрацию угля, но также уровень растворенного кислорода и pH. Замеры осуществляются каждый час по каждой емкости, что позволяет получать непрерывные данные, которые впоследствии используются в автоматизации процесса.

С момента заключения соглашения с Университетом Кёртин специалисты Gekko Systems вложили много сил и средств в усовершенствование системы, расширение ее функционала, улучшение эксплуатационных качеств, повышение надежности. Как итог, весной 2019 года свет увидела модель Carbon Scout Mark 5, а осенью 2021 года — Carbon Scout Mark 6.

Необходимость выпуска обновленной, более эффективной и надежной версии системы была обусловлена ростом поставок Carbon Scout на золотодобывающие предприятия мира и обратной связью с заказчиками, которые с готовностью делятся с компанией своими пожеланиями и замечаниями.

К особенностям обновленной версии, Carbon Scout Mark 6, можно отнести вспомогательный рентгенофлуоресцентный модуль для анализа золота на угле в режиме реального времени и подсчета драгоценного металла в цикле (приобретается отдельно по желанию заказчика), улучшенные средства диагностики, новые запорные клапаны, подробные оповещения о состоянии системы, новый узел управления для отслеживания и контроля функционирования системы из любой точки и т.д.

Также были разработаны новые контрольные панели, которые дают оператору возможность дистанционно отслеживать перемещение и концентрацию угля с помощью специального приложения, построенного на разработанной Gekko Systems аналитической платформе Neon.

 

Моделирование процессов CIL/CIP

 

Дополнительно Gekko Systems оказывает услуги по CIP-моделированию (англ. Simulated CIP Modelling, SIMCIL). Смоделированные показатели оптимального распределения угля сравниваются с фактическими данными, полученными Carbon Scout, обрабатываются, передаются в автоматизированную систему управления технологическим процессом (типа SCADA) и используются для автоматического контроля оборудования и распределения сорбента в емкостях (рис. 2).

 

Рис. 2. Схема моделирования и контроля оптимального распределения активированного угля в цикле CIL/CIP
Рис. 2. Схема моделирования и контроля оптимального распределения активированного угля в цикле CIL/CIP

 

О преимуществах

 

Возможность систематического получения фактических данных по концентрации активного угля в цикле CIL/CIP с помощью системы Carbon Scout и специализированного программного обеспечения обеспечивает максимальное снижение потерь растворимого золота, рост доходов предприятия, освобождает персонал фабрики для выполнения дополнительных задач, автоматизирует распределение угля (рис. 3).

 

Рис. 3. Сравнение концентрации угля при ручном (сверху) и автоматическом (снизу) контроле распределения угля по емкостям цикла CIL/CIP
Рис. 3. Сравнение концентрации угля при ручном (сверху) и автоматическом (снизу) контроле распределения угля по емкостям цикла CIL/CIP

 

Многочисленные преимущества системы Carbon Scout можно обобщить следующим образом:

- Измерение концентрации угля в режиме реального времени.

- Объем анализа пульпы на предмет определения концентрации угля в десять раз превышает объем анализа при ручном опробовании.

- Одна точка измерений способна обслуживать до 16 емкостей CIL/CIP.

- Возможность дополнительного измерения уровня растворенного кислорода, pH и золота на угле.

- Возможность комбинирования с системами технологического контроля, например, SCADA.

- Монтаж на уровне поверхности облегчает эксплуатацию, обслуживание и при необходимости отбор дополнительных проб (например, для анализа золота в цикле).

- Программируемая частота опробования.

- Высокая рентабельность инвестиций благодаря возможности приобретения комплекса услуг и аренды системы.

 

Автоматизация процесса анализа концентрации угля с помощью Carbon Scout выполняется за четыре простых шага:

1. Установка системы Carbon Scout на ЗИФ.

2. Подключение Carbon Scout к системе технологического контроля, программирование.

3. Определение расчетного значения концентрации угля в каждой емкости.

4. Запуск контрольных средств и автоматики для регулирования необходимой концентрации угля в цикле CIL/CIP и добавки сорбента при необходимости.

 

Финансовые выгоды внедрения Carbon Scout высоки — размер дополнительного дохода может колебаться в пределах от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов долларов США.

В таблице приведены примерные расчеты дохода предприятия при сокращении потерь растворимого золота, выполненные для следующих условий:

- Средние потери растворимого золота на протяжении 12 месяцев до установки Carbon Scout — 0,0113 г/т.

- Средние потери растворимого золота на протяжении 12 месяцев после установки Carbon Scout — 0,0098 г/т.

- Сокращение потерь — 13%.

- Производительность ЗИФ — до 10 млн т/год.

 

Примерная экономическая выгода от сокращения потерь
растворимого золота

Производительность, т/год

Потери, г Au/т раствора

0,001

0,002

0,005

0,01

1 млн

Масса, г

995

1 991

5 008

10 015

Стоимость, долл. США

48 232

96 463

241 158

482 315

2 млн

Масса, г

1 991

4 012

10 015

20 000

Стоимость, долл. США

96 463

192 926

482 315

964 630

5 млн

Масса, г

5 008

10 015

25 007

50 014

Стоимость, долл. США

241 158

482 315

1 205 788

2 411 576

10 млн

Масса, г

10 015

20 000

50 014

99 998

Стоимость, долл. США

482 315

964 630

411 576

4 823 151

 

Стоить заметить, что приведенный в таблице расчет сделан относительно стоимости унции золота 1500 долл. США, или 48 долл. США/г (около 3 450 руб./г). Сегодня цена золота существенно выше расчетной и составляет около 1790 долл. США за унцию, или 57 долл. США/г (на 14 октября 2021 года). То есть в текущих условиях прибыль от использования Carbon Scout еще выше.

 

Опыт эксплуатации

 

Начальные испытания Carbon Scout на руднике Sunrise Dam компании AngloGold Ashanti показали весьма многообещающие результаты по точности и однородности измерений концентраций угля в цикле CIL.

Вслед за этим Carbon Scout была поставлена на еще одно предприятие AngloGold Ashanti в Австралии — Tropicana — для обеспечения равномерного распределения угля в цикле CIL и ограничения концентрации золота в хвостах на уровне 0,01 г/т. Со временем применение системы было расширено, проведена автоматизация распределения сорбента таким образом, чтобы сократить время наполнения колонны кислотной обработки, увеличить количество процедур десорбции и снизить тем самым количество золота в цикле.

В 2018 году AngloGold Ashanti подписала контракт с Gekko Systems на поставку второй системы Carbon Scout на Sunrise Dam. При этом прототип, который проходил испытания на объекте ранее, специалисты компании успешно доработали и получили полноценную производственную единицу.

С тех пор устройства Carbon Scout были развернуты на целом ряде объектов, в том числе на предприятиях Cowal (Evolution Mining), Gruyere (Gold Fields и Gold Road Resources) и Stawell (Arete Capital) в Австралии; Haile (OceanaGold) в США; Ity (Endeavour Mining) в Кот-д\\\' Ивуаре (первая система Carbon Scout в Африке).

 

Золотодобывающее предприятие Stawell

Золотодобывающее предприятие Stawell расположено в 240 км к северо-западу от г. Мельбурна (Австралия). Месторождение разрабатывается открытым и подземным способом с 1981 года. На объекте действует ЗИФ с отделениями измельчения руды (производительностью 100 т/ч), гравитационного обогащения, флотации и извлечения золота по методу CIL.

В 2016 году рудник был переведен в ремонтно-эксплуатационный режим, однако уже через год контрольный пакет акций предприятия приобрела компания Arete Capital Partners, которая планировала возобновить производство на объекте, расширить геологоразведочную программу для наращивания минерально-сырьевой базы месторождения, а также модернизировать фабрику.

В процессе проработки проекта модернизации ЗИФ было принято решение укомплектовать ее системой интенсивного цианирования Gekko Systems (ILR1000BA), обусловленное тем, что крупные реакторы с мешалками, использовавшиеся ранее, расходовали очень большое количество электроэнергии.

В переработку на ЗИФ Stawell зачастую поступает руда с природной сорбционной активностью, что делает контроль расхода и дозировки угля очень важной частью процесса. В связи с этим в 2019 году на предприятии была реализована система Carbon Scout (рис. 4). В 2021 году она была дополнена рентгенофлуоресцентным анализатором, обеспечивающим автоматический подсчет золота в цикле (в настоящее время испытывается и оптимизируется).

 

Рис. 4. Система измерения концентрации угля Carbon Scout производства Gekko Systems на золотодобывающем предприятии Stawell
Рис. 4. Система измерения концентрации угля Carbon Scout производства Gekko Systems на золотодобывающем предприятии Stawell

 

На рис. 5 показаны результаты измерения концентрации угля в технологическом цикле ЗИФ Stawell, выполненные системой Carbon Scout и вручную, за двое суток. График показывает, что Carbon Scout позволяет получать более точные и устойчивые к колебаниям и искажениям данные, существенно сокращая потери растворимого золота.

 

Рис. 5. График указывает на наличие выраженной корреляции между данными, полученными при ручном опробовании, и с помощью Carbon Scout
Рис. 5. График указывает на наличие выраженной корреляции между данными, полученными при ручном опробовании, и с помощью Carbon Scout

 

Золотодобывающее предприятие Gruyere

В 2021 году система Carbon Scout была установлена (в комплексе с анализатором OLGA /1/) на золотодобывающем предприятии Gruyere в Западной Австралии в рамках совместного проекта METS Ignited, в котором принимают участие Gold Fields, Orway IQ, CSIRO, Университет Кёртин и Gekko Systems.

Целью проекта является проверка технологических решений, способных внести кардинальные изменения в измерение количества золота в цикле и извлечения драгоценного металла в режиме реального времени, с возможностью полной автоматизации. Проект был запущен в октябре 2020 года, а его окончание запланировано на декабрь 2021 года.

Предварительные данные по эксплуатации Carbon Scout на руднике Gruyere положительные. На рис. 6 указано сравнение данных Carbon Scout и ручного опробования за месяц.

 

Рис. 6. Средняя концентрация угля в емкости с 22.03.2021 по 28.04.2021, по данным системы Carbon Scout и ручного опробования. Средняя разница между данными — 1,5 г/л
Рис. 6. Средняя концентрация угля в емкости с 22.03.2021 по 28.04.2021, по данным системы Carbon Scout и ручного опробования. Средняя разница между данными — 1,5 г/л

 

Комбинация OLGA и Carbon Scout обеспечивает эффективное и безопасное опробование циклов CIL/CIP. Опробование каждой емкости осуществляется с использованием специализированной системы отбора проб Gekko Systems, которая позволит сократить потребность в проведении дорогостоящих анализов и будет способствовать снижению потерь золота.

 

В случае приобретения полного комплекса услуг опытные и высококвалифицированные специалисты Gekko Systems окажут поддержку в монтаже, вводе в эксплуатацию, программировании, автоматизации и эксплуатации Carbon Scout.

 

Список источников

- Gekko Systems, https://www.gekkos.com/.

- OLGA: поточный анализатор золота Gekko Systems. Зoлотодобыча, август №8 (274), 2021 

 

По материалам www.gekkos.com, фото Gekko Systems

 ----------------------

Обсудить возможность применения оборудования в российских условиях можно с представителем Gekko Systems в Москве Павлом Смирновым:

pavels@gekkos.com


-0+1
Просмотров статьи: 349, комментариев: 7       

Комментарии, отзывы, предложения

Константин, 11.12.21 13:56:05 — автору

С учетом неравномерного распределения угля по высоте в CIP аппаратах, что ручной, что автоматический прогонный отбор профиля угля следует производить по определенной программе, с учетом плотности пульпы)))

И всегда будет +-5-10% от истинного.

Для больших фабрик автоматический контроль возможно сбережет 30 -60 минут человеческого рабочего времени. Для небольших фабрик эта автоматика возможно будет излишней.

Барченков, 11.12.21 19:19:19 — Всем

Контроль и измерение концентрации угля в аппаратах процессов CIP и CIL вручную - операция грязная и недостоверная, к тому же действует человеческий фактор, т.к. делают это аппаратчики (уж я то знаю, как это делается в натуре). Появление Carbon Scout решает проблему не только ручного отбора проб пульпы с углем, но и поднимает на новый уровень автоматизацию контроля угля и всего процесса в целом, что выражается в стабилизации процесса и уменьшения потерь золота в жидкой фазе хвостов процесса.

Неравномерность распределения угля в пульпе по высоте имеет место, однако, это общее для ручного и автоматического отбора проб пульпы с углем обстоятельство. Тем не менее, система создана и это уже хорошо. И дело не в сбережении 30-60 минут человеческого труда, система исключает этот фактор и уже само по себе это повышает объективность измерения концентрации угля.

Да, я согласен, что система стоит дорого и оно под силу только крупным компаниям и на больших по производительности фабриках. Жаль, что у нас не занимаются созданием автоматических систем измерения и регулирования технологических параметров гидрометаллургического процесса извлечения золота. Но, как говорил небезызвестный Остап "Лед тронулся, господа присяжные заседатели!" https://zolotodb.ru/article/12523

Магадан, 12.12.21 01:59:54 — Барченкову

Сокращение численности пробщиков, понятно, никакой экономии не даст. Стоимость системы больше, чем зарплата наших пробщиков за всю жизнь. Но если контроль концентрации угля снижает потери и повышает извлечение золота, то тут цена агрегата скорее всего роли не играет.

Этот вопрос интересно бы изучить более тщательно, то есть: "как влияют колебания концентрации угля на извлечение золота". А может, уже изучено и кто-нибудь диссертацию на эту тему написал? Есть на эту тему литература?

Николай, 13.12.21 11:10:21 — Магадану

Усугублю Ваш комментарий: в стоимость владения системой войдёт ещё и грамотный и аккратный КИПовец, который будет её холить и лелеять, чтобы та выдавала адекватный результат.

Влияние колебаний концентрации угля по каскаду на извлечение проще всего посмотреть по какой-нибудь модели, их на сегодняшний день уже довольно много, и по некоторым разработан софт. В сети выложено немало статей, анализирующих влияние профиля загрузки сорбента на результаты сорбции с технико-экономической точки зрения. В каком-то смысле они полезнее диссертации, да и найти их проще.

Магадан, 14.12.21 03:59:51 — Николай

Порекомендуйте, пожалуйста, не слишком мудреную статью в интернете, название или автора. Спасибо.

Николай, 21.12.21 16:58:55 — Магадану

Уж не знаю почему, но ни ссылка, ни названия статей с их авторами сюда не добавляются. Такой комментарий просто не публикуется. Сайт явно против распространения информации между коллегами на его территории.

Админ, 21.12.21 18:33:02 — Николай

Пропадает комментарий, в котором есть ссылка на посторонний сайт. Название статьи и автора, пожалуйста, пишите.

Уважаемые посетители сайта! Пожалуйста, будьте как дома, но не забывайте, что в гостях. Будьте вежливы, уважайте родной язык и следите за темой: «Carbon Scout: система измерения концентрации угля Gekko Systems »


Имя:   Кому:


Введите ответ на вопрос (ответ цифрами) "два прибавить 1":