Preliminary optimisation study on integrating mining with gravity separation

ABSTRACT

Optimisation studies on integrating different procedures in mining and mineral processing have an increasing popularity in recent years, and most of them focus on the mine-mill or mine-flotation integration. However, few optimisation studies on integrating mining with gravity separation are found. The gravity separation plays a vital role in coal preparation, which also makes the related integration study necessary. In this work, an optimisation study on integrating mining with gravity separation is first carried out, which contributes to proposing the optimal cut point (the density at which 50% of the feed report to underflow) for gravity separation and the coal seam mass ratio for mining. Specifically, a simplified optimisation model includes separations in dense medium cyclones, dense medium shallow grooves, and spiral separators is developed. Then the Differential Evolution algorithm is employed to obtain the solution that has the maximum economic profit. Finally, the organic efficiency is utilised to evaluate this optimisation. The validation results indicate that the developed optimisation model and the adopted algorithm are applicable. Even though it is a simplified model, it is supposed to provide a preliminary optimisation scheme for integrating mining with gravity separation.

RÉSUMÉ

Les études d’optimisation sur l’intégration de différentes procédures dans les mines et le traitement des minerais montrent une popularité grandissante ces dernières années et la plupart d’entre elles se concentrent sur l’intégration mine et broyeur ou mine et flottation. Cependant on trouve peu d’études d’optimisation visant l’intégration de l’exploitation minière et de la séparation par gravité. La séparation par gravité joue un rôle essentiel dans la préparation du charbon, ce qui rend également nécessaire l’étude d’intégration associée. Dans ce travail, on a d’abord effectué une étude d’optimisation de l’intégration de l’exploitation minière avec séparation par gravité, laquelle contribue à proposer le point optimal de coupure (la densité à laquelle 50% de la charge se retrouve dans la sousverse) pour la séparation par gravité et le rapport de masse de la veine de charbon pour l’exploitation minière. Spécifiquement, on développe un modèle d’optimisation simplifié incluant la séparation dans les cyclones à milieu dense, dans les rainures de milieu dense, et dans les séparateurs en spirale. Ensuite, on utilise l’algorithme d’évolution différentielle pour obtenir la solution montrant le maximum de profit économique. Finalement, on utilise l’efficacité organique pour évaluer cette optimisation. Les résultats de la validation indiquent que le modèle d’optimisation développé et l’algorithme adopté sont applicables. Bien que ce soit un modèle simplifié, il est censé fournir un schéma d’optimisation préliminaire pour intégrer l’exploitation minière à la séparation par gravité.

KEYWORDS:

• Integration
• gravity separation
• mining
• modelling
• optimisation

Acknowledgements

We gratefully acknowledge the financial support provided by them.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.

Notes on contributor

Dr. Li Ji: A research assistant in Department of Chemical Engineering, Monash University, Australia. Research interest: prediction, and optimisation of particle separation, modelling the multiphase flow.

Professor Yali Kuang: an expert in prediction, optimisation, and control of particle separation in coal preparation.

Dr. Li Ji: A research assistant in Department of Chemical Engineering, Monash University, Australia. Research interest: prediction, and optimisation of particle separation, modelling the multiphase flow.

Mr. Yuanhe Yue: Phd candidate at School of Chemical Engineering, University of New South Wales, Australia. Research interest: process control in mining engineering.

Mr. Yuanhe Yue: Phd candidate at School of Chemical Engineering, University of New South Wales, Australia. Research interest: process control in mining engineering.

Additional information

Funding

The Project was supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities [grant number 2012LWB26]. This work was supported by National Natural Science Foundation of China [grant number 51304195].