Simulation-based model optimization for a center launder retrofit

Abstract

Effective froth management is crucial to ensure high recovery of metals and operational profitability. In recent decades the size of the operational flotation cells has increased significantly, with cell volumes exceeding 600 m^3. This significant increase in flotation cell volumes has increased the flotation surface parameters, which have been seen to negatively affect sufficient froth management by destabilizing the froth layer and decreasing the probability of particles to be collected. These challenges led to the need for different launder and crowder arrangements to improve froth collection and movement towards the launder lip.

One of the leading flotation launder configurations, the center launder, has enabled significant improvements in the recovery of valuable metals by enhancing froth management in many operations worldwide. This thesis aims to model how consistently the simulation can reproduce results, and how accurately the observed recovery improvements after the center launder upgrade can be simulated using HSC software. Additionally, a center launder upgrade has been observed to positively impact electricity and water consumption as well as CO_2 emissions. To further quantify these impacts and assess the overall environmental benefits, HSC was applied to carry out a Life Cycle Assessment (LCA), alongside metallurgical performance modelling.

The methodology for the research work was created to replicate real-world process conditions as closely as possible, using previous case studies as a reference. The simulation results indicate a clear correlation between the changes in simulated and measured recoveries as the feed characteristics vary. Moreover, the estimated overall recovery improvements after the center launder installation follow a similar trend to the calculated improvements, although with certain limitations.

Overall, drawing final conclusions about the reliability of the results is difficult, as it would require further testing of the methodology in practice. However, this thesis provides a very good foundation for the future development of the model, helping to understand its limitations and approach to modelling.

Tehokas vaahdonhallinta on ratkaisevan tärkeää metallien korkean talteenoton ja prosessin kannattavuuden varmistamiseksi. Viime vuosikymmeninä vaahdotuskennojen koko on kasvanut merkittävästi, ja niiden tilavuudet ylittävät nykyään jopa 600 m³. Tämä on johtanut vaahdotuskennojen pinta-alaparametrien kasvuun, minkä on havaittu vaikeuttavan vaahdonhallintaa heikentämällä vaahtokerroksen vakautta ja pienentämällä partikkelien talteenoton todennäköisyyttä. Näiden haasteiden seurauksena on kehitetty erilaisia vaahdonhallinnan ratkaisuja, joiden avulla vaahtoa voidaan kerätä ja ohjata tehokkaammin.

Yksi johtavista vaahdonhallinan ratkaisuista, center launder, on mahdollistanut merkittäviä arvometallien talteenoton parannuksia monissa prosesseissa ympäri maailman. Tämän työn tavoitteena on arvioida kuinka johdonmukaisesti simulointi pystyy toistamaan havaittuja parannuksia, sekä analysoida sitä, kuinka tarkasti center launderin asennuksen jälkeen havaitut talteenoton parannukset voidaan mallintaa HSC-ohjelmistolla. Lisäksi, center launderin on havaittu vaikuttavan positiivisesti niin sähkön- ja vedenkulutukseen kuin CO_2-päästöihinkin. Näin ollen, metallurgisen suorituskyvyn arvioimisen lisäksi, HSC-ohjelmistoa käytettiin elinkaarianalyysin suorittamiseen ympäristöhyötyjen tarkemmaksi arvioimiseksi.

Metodologia tutkimukselle luotiin jäljittelemään todellisia prosessiolosuhteita mahdollisimman tarkasti aiempia tutkimuksia hyödyntäen. Toteutettujen simulointien perusteella tulokset osoittavat selkeää korrelaatiota simuloitujen talteenottoprosenttien ja mitattujen tulosten välillä syötteen ominaisuuksien vaihdellessa. Lisäksi arvioidut kokonaisparannukset talteenotossa asennuksen jälkeen noudattavat samankaltaista trendiä kuin lasketut parannukset, joskin tietyin rajoittein.

Kaiken kaikkiaan lopullisten johtopäätösten tekeminen tulosten luotettavuudesta on kuitenkin haastavaa, sillä käytetty metodologia vaatisi vielä lisää käytännön testausta. Tämä diplomityö tarjoaa kuitenkin erittäin hyvän perustan mallin jatkokehitykselle, auttaen ymmärtämään sen rajoituksia ja mallinnuslähestymistapaa.