Kapacitetsberäkningar

Ett ytterligare motiv för att installera en HPGR, utöver eventuella energibesparingar, är att undersöka om HPGR bidrar till en kapacitetsökning i efterföljande malningssteg. Det lägre Bond Work index och den finare storleken på det utgående materialet är några av de faktorer som påverkar malningskapaciteten i de efterföljande kulkvarnsstegen.

Tre tänkbara alternativ har satts upp i ett enkelt Excel-ark från rapporten Förutsättningar för B2-rågods i sektion 6 [20].

Alt 0: Nuvarande krets simuleras i excel-arket.

Alt 1: Den finare produkten från HPGR antas ge ökad kapacitet

Alt 2: Den finare produkten från HPGR kombinerat med lägre Bond Work Index i primärmalningssteget antas ge högre kapacitet.

Alt 3: Den finare produkten från HPGR kombinerat med lägre Bond Work Index i samtliga efterföljande malningssteg antas ge högre kapacitet.

Beräkningarna utgår från en provtagning utförd 2003-03-13 på sektion 5 i LKAB:s anläggning i Malmberget. I en första beräkningsomgång relateras beräkningarna till förändring i d80. Nedan visas det fullständiga resultatet för Alt 0.

Tabell 14 Resultattabell över simulering av Alt 0.

PAR_S5_2003-03-13 Alt 0

Sektion 5

d80

ing d80

utg Effekt Matning Kond Wi Kal.faktor Anmärkning

[µm] [µm] [kW] [ton/h] [kWh/ton] malbarhet

337 114 2 550 235,78 27,7

Kulkvarn

∅ 4.77 x 5.4 nc 0.76 ν 0.42

114 63 2 450 230,54 32,2

Från tabell 14 kan en övre provtagningsdel samt en nedre simuleringsdel ses.

Provtagningsdelen av tabellen utgör de faktiska insamlade data från kretsen med tillhörande uppgifter om effekt och matning vid provtagningstillfället. Den nedre simuleringsdelen är det beräknade utfallet vid inmatningsstorleken d80 = 2400 µm. Utgående d80 beräknas från konditionella Bond Work Index, effekten samt matningen. Konditionellt Bond Work Index är beräknat från provtagningen i den övre delen av tabellen. Genom kalibreringsfaktorn kan en ökad malbarhet simuleras. I detta fall antas samma malbarhet för att visa likheten mellan simulerade värden och verkliga värden. Efter primärkvarnen följer ett magnetsepareringssteg vilket beräknas ge en storleksökning på omkring 20 µm. Matningen har också satts till samma värde som provtagningsvärdet.

Resultaten från denna simulering visar att de provtagna värdena i stor grad motsvarar den gjorda simuleringen. Ett utgående d80 = 59 µm i provtagningen har simulerats till ett d80 = 63 µm vilket är en acceptabel skillnad.

Alternativet 1 (Alt 1) har också simulerats på motsvarande sätt som nollalternativet (Alt 0).

Denna simulering framgår i tabellen nedan.

Tabell 15 Resultattabell över simulering av Alt 1.

Från tabell 15 kan simuleringen för Alt 1 ses. I tabellen framgår att slutprodukten är finare än den simulerade kretsen (Från tabell 14). Istället för att mala produkten finare än nödvändigt undersöks om det är möjligt att öka kapaciteten på bekostnad av produktstorleken. Detta innebär att ett d80 = 63 µm (Från tabell 14) eftersträvas och att så hög kapacitet som möjligt söks. I tabellen nedan är detta gjort för Alt 1.

Tabell 16 Resultattabell över kapacitetsoptimering för Alt 1.

PAR_S5_2003-03-13 Alt 1 kapacitetsoptimering

Från tabell 16 framgår en kapacitetsoptimering för Alt 1. Med en produkt på d80 = 63 µm kan en matning på 274 ton/h klaras. Då den provtagna kretsen hade en matning på ca 252 ton/h innebär detta en möjlig ökning av kapaciteten om 9 %.

Liknande simuleringar har gjorts för Alt 2 och Alt 3. Skillnaden dem emellan är att kalibrerfaktorn för malbarhet har justerats i enlighet med uppmätt förbättrat Bond Work Index. Alla simuleringar redovisas i bilaga 5.

Utöver beräkningar utförda med d80 värdet genomförs även beräkningar med storleksmåttet

%<45µm. Detta är ett mått på finandelen i materialet. På samma sätt som för beräkningar med

d80 har fyra alternativ satts upp Alt 0, Alt 1, Alt 2 och Alt 3. De olika alternativen representerar samma antaganden som i tidigare beräkningar. Resultaten från dessa beräkningar redovisas nedan.

Tabell 17 Reultattabell över alternativ 0.

PAR_S5_2003-03-13 Alt 0

Sektion 5 Fint ing Fint utg d80

ing d80

utg Effekt Matning Malbarhet Kond Wi Kal.faktor Anmärkning [% <45 µm] [% <45 µm] [µm] [µm] [kW] [ton/h]

[kg <45

µm/kWh] [kWh/ton] malbarhet Kulkvarn

utg Effekt Matning Malbarhet Kond Wi Anmärkning [% <45 µm] [% <45 µm] [µm] [µm] [kW] [ton/h]

Från tabell 17 kan en övre provtagningsdel samt en nedre simuleringsdel ses. På samma sätt som i tidigare beräkningar innehåller provtagningsdelen insamlat data. Den simulerade utgående storleken på materialet (mätt i %<45µm) är 70,1 % < 45µm medan det i insamlat material är 71,2 %<45µm.

Tabell 18 Resultattabell över alternativ 1.

PAR_S5_2003-03-13 Alt 1

Sektion 5 Fint ing Fint utg d80

ing d80

utg Effekt Matning Malbarhet Kond Wi Kal.faktor Anmärkning [% <45 µm] [% <45 µm] [µm] [µm] [kW] [ton/h]

[kg <45

µm/kWh] [kWh/ton] malbarhet Kulkvarn

utg Effekt Matning Malbarhet Kond Wi Anmärkning [% <45 µm] [% <45 µm] [µm] [µm] [kW] [ton/h]

Från tabell 18 kan simuleringen för alternativ 1 ses. Ingående material har 6,40 %<45µm vilket framgår i figur 10. I tabellen framgår att slutprodukten är finare än simuleringen i alternativ 0 (tabell 17). Istället för att mala produkten finare än nödvändigt kan en kapacitetsökning simuleras. Detta innebär att kapaciteten bör sättas så att %<45µm når 70,1.

Tabell 19 Resultattabell över kapacitetsoptimering för alternativ 1.

PAR_S5_2003-03-13 Alt 1 kapacitetsoptimering

Sektion 5 Fint ing Fint utg d80

ing d80

utg Effekt Matning Malbarhet Kond Wi Kal.faktor Anmärkning [% <45 µm] [% <45 µm] [µm] [µm] [kW] [ton/h]

[kg <45

µm/kWh] [kWh/ton] malbarhet

Kulkvarn

utg Effekt Matning Malbarhet Kond Wi Anmärkning [% <45 µm] [% <45 µm] [µm] [µm] [kW] [ton/h]

Från tabell 19 framgår att en kapacitetsökning till 258,23 ton/h kan göras. Då den provtagna kretsen hade en kapacitet på 251,58 ton/h medför detta att en kapacitetsökning på ca 3 % är möjlig för kretsen, under förutsättning att antagandet i alternativ 1 stämmer.

Beräkningar är även gjorda för alternativ 2 samt 3 och dessa finns redovisade i bilaga 5.

Resultaten för de olika alternativen, med avseende på energianvändning och kapacitetsökning framgår i nedanstående tabell.

Tabell 20 Potentiell kapacitetsökning och energibesparing för en krets med HPGR.

Kapacitet (ton/h)

Simulerad kapacitet utifrån d80 (ton/h) 251,6 274,0 283,3 304,2 Kapacitetsökning (utifrån d80) 0% 9% 13% 21%

Simulerad kapacitet utifrån <45 µm

(ton/h) 251,6 258,2 265,2 286,6

Kapacitetsökning (utifrån <45µm) 0% 3% 5% 14%

Kapacitetshöjningen beräknad med d80 Specifik energi (kWh/t) Enhet

Primärkvarn 5,2 4,8 4,6 4,3

Sekundärkvarn 9,1 8,4 8,1 7,6

Tertiärkvarn 8,8 8,1 7,8 7,3

Totalt (kWh/t) 23,7 22,7 22,0 20,6

Energiförändring (%) 0% -4% -7% -13%

Kapacitetshöjningen beräknad med

%<45 µm Specifik energi (kWh/t)

Primärkvarn 5,2 5,1 4,9 4,6

Sekundärkvarn 9,1 8,9 8,7 8,0

Tertiärkvarn 8,8 8,6 8,3 7,7

Totalt (kWh/t) 23,7 24,0 23,4 21,8

Energiförändring (%) 0% 1% -1% -8%

Från tabell 20 framgår energibesparing och kapacitetsvinter för de aktuella simulerings-alternativen.

De tre olika simuleringsalternativen bygger på tre olika resonemang för hur den förbättrade malbarheten (lägre Bond Work Index) påverkar efterföljande krets. Att den inte skulle ha någon betydelse alls, eller försumbar betydelse är möjligt även om det inte är det mest sannolika. Det mest sannolika alternativet bedöms vara Alt 2 då det lägre Bond Work index och en finare ingående produkt innebär en förbättrad malning i primärkvarnen. Att det lägre Bond Work Index skulle ge förbättrad malbarhet även på sekundärkvarn och tertiärkvarn är en möjlighet men denna är inte lika sannolik som Alt 2. Kapacitetsökningen ger upphov till en minskad specifik energi, vilket framgår i tabellen. I kapacitetsberäkningarna har alternativ 0 en kapacitet på 251,6 ton/h medan det i energiberäkningarna har använts 279 ton/h. Detta antas ha en minimal inverkan på resultatet eftersom den procentuella förändringen har

använts. Anledningen till de skilda ton/h-värdena är att data är hämtade vid olika tillfällen.

Beräkningarna av den specifika energin finns redovisade i bilaga 6.

För Alt 2 kan en kapacitetsökning på mellan 5 - 13 % göras. Den specifika energin sjunker med mellan 1 – 7 % för kretsen. Dock ökar den totala energiinsatsen i kretsen eftersom HPGR i sig drar energi och i beräkningen inte ersätter något av de energikrävande kvarnarna. Detta visas i nedanstående tabell.

Tabell 21 Sammanställning av effekter för olika enheter i de fyra olika alternativen Effekt (kW)

Primärkvarn 1450 1450 1450 1450

Sekundärkvarn 2550 2550 2550 2550

Tertiärkvarn 2450 2450 2450 2450

Totalt (kW) 6650 6900 6900 6900

Effektförändring (%) 0% 4% 4% 4%

Från tabell 21 framgår effekterna för de olika enheterna. Effekterna på de olika kvarnarna framgår i tabell 14 - tabell 19. För Duopactorn och HPGR har effekten beräknats som

Effekt (kW) = Specifik energi (kWh/t)*279 ton/h, där effekten har avrundats uppåt till närmaste tal jämt delbart med 50. Från tabellen kan sammanfattas att den totala effekten i kretsen ökas med ca 4 % efter en HPGR-installation.