Whittle 軟件在烏努格吐山銅鉬礦境界優(yōu)化中的應(yīng)用

楊春雨

（中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021400）

Whittle 軟件是全球頂級的露天礦山境界優(yōu)化軟件，在境界優(yōu)化方面享譽(yù)世界的軟件，這款軟件是由澳大利亞GENCOM 公司開發(fā)[1]。該軟件將L-G 圖論法和生產(chǎn)規(guī)劃方法結(jié)合，提出了境界優(yōu)化的4D 算法，其最大的特點(diǎn)是不僅從三維可視化結(jié)果輸出，而且資金的時(shí)間價(jià)值也會得到體現(xiàn)，根據(jù)優(yōu)化出來的境界所確定的NPV（凈現(xiàn)值）最大化為準(zhǔn)，綜合考慮采礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)、選礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)、品位控制、邊坡角、價(jià)格變動因子等參數(shù)。烏努格吐山銅鉬礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)滿洲里市南西22km，礦區(qū)面積9.8 平方公里，銅金屬儲量300 萬噸，鉬金屬儲量60 萬噸，為我國第四大銅鉬伴生礦床。采用露天開采的方式進(jìn)行采剝生產(chǎn)，采選能力已達(dá)8 萬噸/日，年處理礦量約2800 萬噸，年產(chǎn)金屬銅7 萬噸鉬6 千噸，產(chǎn)值31.4 億元。利用Surpac 與Whittle 軟件實(shí)現(xiàn)境界優(yōu)化主要步驟如圖1 所示。

圖1 應(yīng)用Surpac 與Whittle 軟件對境界進(jìn)行優(yōu)化流程圖

1 地質(zhì)模型參數(shù)

境界優(yōu)化使用地質(zhì)資源模型。模型包含礦巖種類、銅品位、鉬品位、比重等屬性數(shù)據(jù)，地質(zhì)塊體模型包括4560409個(gè)塊，用戶塊尺寸10＊10＊7.5，最小塊5＊5＊3.75。由于地質(zhì)模型中還缺少一部分用于境界優(yōu)化的屬性，所以境界優(yōu)化前需要在塊體模型中增加邊坡穩(wěn)定、采剝成本調(diào)整屬性、選礦成本調(diào)整屬性等數(shù)據(jù)。模型在Surpac 中設(shè)置步驟由于篇幅限制不在贅述。

2 輸出模型

Surpac 礦體模型輸出Whittle 模型時(shí)如果改變了模型塊尺寸會導(dǎo)致礦塊品位稀釋等變化，所以導(dǎo)出模型尺寸應(yīng)與原模型相同，同時(shí)需要導(dǎo)出塊體模型中礦石類型、品位、比重、采剝調(diào)整系數(shù)、選礦調(diào)整系數(shù)、區(qū)域?qū)傩浴?/p>

操作步驟：塊體模型＞＞塊體模型＞＞導(dǎo)出＞＞至Whittle，彈出“輸出到Whittle”對話框在，對話框中完成：導(dǎo)出快尺寸“10＊10＊7.5”、比重屬性“sg”、模型及參數(shù)文件名“任意取”、巖石代碼屬性“cass”、MCAF 屬性“mcaf”、PCAF 屬性“pcaf”、區(qū)域?qū)傩浴皊lope”、空氣屬性“air”、品級屬性“cu”“mo”。

3 境界圈定

地質(zhì)資源模型轉(zhuǎn)成Whittle 模型后，利用Whittle 軟件結(jié)合資源模型，結(jié)合整理收集的銅鉬露天礦山完整的經(jīng)營成本、采選技術(shù)指標(biāo)、巖體力學(xué)性質(zhì)、生產(chǎn)能力、市場行情等指標(biāo)，優(yōu)化生成礦山境界坑殼組，在其中選擇出動態(tài)最優(yōu)境界坑殼。

4 地質(zhì)模型錄入

打開Whittle 軟件，選擇新建工作項(xiàng)目，點(diǎn)擊執(zhí)行。wihttle 模型導(dǎo)入：

（1）新建一個(gè)項(xiàng)目名稱，默認(rèn)情況下，項(xiàng)目目錄設(shè)置為任何在首選項(xiàng)中指定菜單。

（3）選擇Whittle block model。

（4）選擇不合并塊體。

（5）最大凈現(xiàn)值。

（6）確定選礦方式。

（7）核對塊體尺寸。

注意：Whittle 軟件對一些三維礦山軟件生產(chǎn)的塊體文件是兼容的，但是不推薦直接使用兼容文件，因?yàn)樵谑褂眉嫒輭K體文件直接導(dǎo)入Whittle 過程中會發(fā)生塊體合并的現(xiàn)象，導(dǎo)致整體礦塊資源模型儲量的變化。

Whittle 塊體模型導(dǎo)入過程中，必須要保證不調(diào)整塊體大小、礦塊最小坐標(biāo)。

（1）Whittle 在使用塊體模型時(shí)，塊體尺寸要和Surpac導(dǎo)出塊體模型的塊體尺寸一致，不然導(dǎo)入的塊體尺寸大小會發(fā)生比例變化（例如z 值變成15 那么導(dǎo)入后的塊體增加兩倍），導(dǎo)致優(yōu)化出的境界坑殼比例發(fā)生改變；

（2）最小左邊x 坐標(biāo)和y 坐標(biāo)與Surpac 順序不同，要填寫正確。

（3）在Whittle 軟件Block Modle 中填寫說明、塊體參數(shù)、塊體框架規(guī)格、主要參數(shù)格式單位。

（4）核對導(dǎo)入資源模型塊體尺寸、框架參數(shù)、坐標(biāo)信息。

（5）統(tǒng)一設(shè)置質(zhì)量、貨幣、品位單位。在格式選項(xiàng)卡中，改變礦巖質(zhì)量單位為噸、改變貨幣種類為人民幣、改變元素品位單位為%。

操作步驟：單擊“Formats”，在Units 中選擇“tonne”，Units of currency 中 選 擇“RMB”，Element data 下Units 選擇“%”。

點(diǎn)擊“跑”礦體模型并核對導(dǎo)入塊體參數(shù)。

5 優(yōu)化指標(biāo)錄入

優(yōu)化指標(biāo)錄入主要分為成本構(gòu)成和技術(shù)指標(biāo)兩個(gè)方面。

成本構(gòu)成：根據(jù)礦山的實(shí)際生產(chǎn)情況及未來幾年降本增效計(jì)劃由財(cái)務(wù)部門確定經(jīng)營周期內(nèi)完整的廢石成本、礦石成本、管理費(fèi)用、稅費(fèi)等成本的數(shù)據(jù)。

技術(shù)指標(biāo)：根據(jù)選礦廠、采礦場實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)及選礦試驗(yàn)報(bào)告的結(jié)果，結(jié)合公司未來幾年科研技改計(jì)劃目標(biāo)確定增值稅、金屬回收率、金屬價(jià)格、損失率、貧化率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

坡度設(shè)置：

（1）新建Slope set 項(xiàng)目文件，對Slope set 項(xiàng)目命名。

（2）選擇根據(jù)模型中分區(qū)數(shù)字，設(shè)定角度參數(shù)。

（3）選擇根據(jù)模型中分區(qū)數(shù)字，錄入對應(yīng)角度限制數(shù)字。單擊配置文件選項(xiàng)卡，頂部的數(shù)據(jù)窗格中，選擇Add Profile，變化斜率38，按回車，繼續(xù)添加配置文件，直到五個(gè)角度區(qū)域全部完成定義。本操作步驟可以使用巖性約束，巖性約束是根據(jù)礦山每個(gè)區(qū)域巖性的不同而賦值不同，在創(chuàng)建地質(zhì)塊體模型時(shí)添加并定義巖性識別屬性；本步驟直接引用本礦山初步設(shè)計(jì)中的邊坡角參數(shù)，不使用巖性約束。

坑殼設(shè)置：

注意：如果采礦損失率是3%，在采礦損失率（Mining Recovery Fraction）輸入為0.97 倍。如果貧化率是3%，在采礦貧化率（Mining Dilution Fraction）輸入為1.03 倍。

（2）在ore selection method(礦巖判斷方式)選項(xiàng)卡中選擇cash flow（現(xiàn)金流）；由于烏山選礦方式為單一浮選選礦工藝，在Processing Paths（選礦方式）確定為FX(浮選)，在Processing cost 選項(xiàng)卡中根據(jù)不同礦石類型錄入選礦成本數(shù)值、回收率值；Block Processing Cost Adjustment factors（選礦調(diào)整系數(shù)）選項(xiàng)卡中選著“Model”（模型中提取）。

（3）在Selling 選項(xiàng)卡下，錄入不同有價(jià)金屬元素的selling price（銷售價(jià)格）、sell cost(銷售成本)。

注意：銅銷售價(jià)格=銅金屬價(jià)格＊銷售系數(shù)/稅費(fèi)系數(shù)；鉬銷售價(jià)格=鉬金屬價(jià)格/稅費(fèi)系數(shù)。

（4）Optimization 選 項(xiàng) 卡 下，Settings、Optimization Control、Optimization Control 等選項(xiàng)卡使用默認(rèn)選擇。Output（輸出選項(xiàng)卡）選擇Produce nested pit shells，點(diǎn)擊Add Range，在彈出對話框Start Factor 中錄入數(shù)字“0.3”，End Factor中錄入數(shù)字“1.9”Step Size中錄入數(shù)字“0.2”。

執(zhí)行“跑”，查看結(jié)果選擇最優(yōu)境界，最優(yōu)境界選擇體現(xiàn)礦山經(jīng)營思路，各礦山經(jīng)營規(guī)劃不同，所以的本文不對如何選擇最優(yōu)境界進(jìn)行闡述。

運(yùn)用方案設(shè)置：

（1）新建Scenario。

操作步驟：New pit shells＞＞ADD＞＞Scenario。

（2）Scenario 項(xiàng) 目 文 件 下 的Mining、Processing、Selling、Stockpiles、Expressions、User Element 選 項(xiàng)卡都是用默認(rèn)選項(xiàng)，其中Mining、Processing、Selling 選項(xiàng)卡是自動提取Pit Shells 節(jié)點(diǎn)信息。

（3）點(diǎn)擊Time Costs，在Discount Rate per period選項(xiàng)卡中寫入10。其余的選擇默認(rèn)值。

（4）點(diǎn)擊Limits，在Mining Limit、Throughput Factors、Processing Method Limits等選項(xiàng)卡中根據(jù)礦山實(shí)際情況錄入數(shù)字。

6 化坑殼組輸出

（1）菜單中選擇Other（其他），然后Export DXF（導(dǎo)出DXF），彈出對話框“Export DXF file”。

（2）在Export file（導(dǎo)出文件）框中，鍵入dxf 文件的名稱。在選擇Selected pitshells 框中，鍵入4(第四個(gè)使用成本倍數(shù)最接近1 倍數(shù)字)。

（3）使用Surpac 軟件打開輸出坑殼，以最大凈現(xiàn)值坑殼為例（如圖2所示），根據(jù)坑殼下一步可以進(jìn)行露天礦坑設(shè)計(jì)。

圖2 露天礦的礦坑圖

本文應(yīng)用Whittle 軟件，對露天礦進(jìn)行礦坑境界優(yōu)化應(yīng)用研究，對比Whittle 軟件輸出的每組坑殼，通過凈現(xiàn)值、抗風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)、根據(jù)資金的時(shí)間價(jià)值、為公司選出最需要的坑殼類型及制定相應(yīng)生產(chǎn)經(jīng)營方案提供決策依據(jù)。