بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق با هدف تعیین ظرفیت استخراج سالانه - شامل کانسنگ و باطله - و برنامه ریزی تولید برای آنومالیهای غربی معدن سنگ آهن سنگان انجام شده است. معیارهایی که در روند تعیین ظرفیت استخراج در نظر گرفته شده شامل بیشینه سازی ارزش خالص فعلی NPV، استخراج کانسنگ به میزان مورد نیاز جهت خوراکدهی به کارخانجات تغلیظ در طول عمر معدن و به تعویق انداختن باطلهبرداری تا حد امکان، میباشد. بهمنظور بررسی سناریوهای مختلف، انتخاب ظرفیت استخراج و برنامهریزی تولید از نرمافزار ویتل استفاده شده است.
بدین منظور در ابتدا با استفاده از پارامترهای فنی و اقتصادی پیت نهایی کاربردی مشخص شده است. سپس با استفاده از الگوریتمهای میلاوای NPV و میلاوای تعادلی، برای ظرفیتهای استخراج مختلف، برنامه ریزی تولید انجام شده است. برای هر ظرفیت استخراج، مجموعه پوشبکها ی مختلف بررسی شده و بهترین گزینه انتخاب شده است.
مقایسه نتایج برنامهریزیهای تولید در حالتهای مختلف، نشان میدهد که با استفاده از الگوریتم میلاوای تعادلی و در نظر گرفتن ظرفیت استخراج دینامیک، امکان دستیابی به یک برنامهریزی تولید عملیاتی به نحوی که معیارهای تعیین شده را تامین نماید، فراهم می گردد. مقدار NPV حاصل از برنامهریزی تولید با استفاده از الگوریتم میلاوای تعادلی و ظرفیت استخراج دینامیک برای مجموع آنومالیهای غربی 630،440،496،6 دلار است.
-1 مقدمه
مسئله طراحی معدن به دو بخش تقسیم میشود، مسائل مربوط به پیت نهایی و مسائل مربوط به برنامهریزی تولید که مشخص میکند کدام بلوکها و در چه زمانی باید استخراج شوند. از جمله متداولترین روشهای بهینهسازی برنامهریزی تولید مدلهای تحقیق در عملیاتی است که از کارآمد ترین آنها مدلLP - جانسون - johnson و MIP - گرشون - Gershon میباشد. دگدلان - Dagdelen - برنامهریزی تولید را بهصورت یک مدل MIP فرموله کرد و از روشهایی از جمله روشهای لاگرانژی برای حل آن استفاده کرد.
رمضان - Ramazan - روش جدیدی را بر اساس مفهوم درخت بنیادی - Fundamental Tree - پیشنهاد داد . تولوینیسکی و آندروود - - Tolwinski and Underwood رویکرد برنامهریزی پویا را ارائه دادند. از دیگر روشهای بهینهسازی، الگورتیمهای ابتکاری و فراابتکاری هستند که از یکی از مهمترین آنها الگورتیم ژنتیک - دنبی و اسکوفیلد - - Schofiled Denb است. هدف از برنامهریزی تولید در معادن سطحی، تعیین الگوی استخراج بهینه از معدن به گونهای است که بالاترین سود اقتصادی بدست آید و محدودیتهای فیزیکی و عملیاتی رعایت شوند.
یکی از این محدودیتها، محدودیت ظرفیت استخراج است. گام اول در طراحی معدن، تعیین پیت نهایی بهینه میباشد. پیت نهایی بهینه برای آنومالیهای غربی معدن سنگان، بوسیله نرمافزار ویتل1 مشخص شده است. سپس بهمنظور بررسی سناریوهای مختلف و انتخاب ظرفیت استخراج، با استفاده از الگوریتم میلاوا2 که الگوریتم اختصاصی نرمافزار ویتل میباشد، برنامهریزی تولید انجام شده است. الگوریتم میلاوا به دو صورت شامل میلاوای NPV و میلاوای تعادلی عمل میکند .[3] معیارهای مورد استفاده در انتخاب بهترین برنامه زمانی شامل، بیشینه سازی ارزش خالص فعلی NPV، استخراج کانسنگ به میزان مورد نیاز جهت خوراکدهی به کارخانجات تغلیظ در طول عمر معدن و به تعویق انداختن باطلهبرداری تا حد امکان، میباشد.
-2 معرفی کانسار
کانسار سنگ آهن سنگان در استان خراسان رضوی در فاصله 300 کیلومتری جنوب شرقی مشهد و 18 کیلومتری شمال شرق شهر سنگان واقع شده است. کانسار سنگان بهطور کلی شامل سه محدوده غربی، مرکزی و شرقی است. در این تحقیق تعیین ظرفیت استخراج و برنامهریزی تولید برای محدوده غربی شامل آنومالیهای A، B، CN و CS بررسی شده است.
جدول : - 1 - کانسنگ برجای مورد نیاز سالانه از هر آنومالی
-3 تعیین ظرفیت استخراج
گام اول تحقیق، تعیین پیت نهایی بهینه با NPV بیشنه است. برای این منظور ابتدا مدل بلوکی زمین شناسی بهوسیله نرمافزار سورپک3 تهیه شد و به نرمافزار ویتل وارد شد. با اعمال شیبهای پایدار برای مناطق مختلف و پارامترهای فنی و اقتصادی، پیت بهینه نظری مشخص شد. پیت نهایی نظری، شامل جادههای باربری، پله ایمنی، پله گیرانداز4 و همچنین حداقل عرض کف پیت برای معدنکاری واقعی نمیباشد. با اعمال این موارد، پیت نهایی نظری به پیت نهایی کاربردی تبدیل می شود.
این کار با استفاده از نرمافزار دیتاماین5 انجام شده است. برای تعیین ظرفیت استخراج، ابتدا باید ظرفیت تولید سالانه مشخص شود. هدف از طرح آنومالیهای غربی معدن سنگان، تولید 12,5 میلیون تن کنسانتره آهن در سال است. میزان ذخیره، تولید کنسانتره سالانه، و پارامترهای مورد استفاده برای محاسبه تناژ خوراک کارخانههای فرآوری و میزان استخراج مورد نیاز کانسنگ برجا از هریک از آنومالیهای غربی به شرح جدول - 1 - میباشد. بازیابی وزنی استخراج برای کلیه آنومالیهای غربی سنگان معادل 95 درصد میباشد
با مشخص شدن ظرفیت استخراج سالانه کانسنگ، گام بعدی، تعیین ظرفیت استخراج سالانه باطله میباشد. برای تعیین میزان باطلهبرداری، ابتدا با توجه به نسبت باطلهبرداری برای هر آنومالی، میانگین تناژ باطلهبرداری سالانه مشخص شده است، سپس با در نظر گرفتن ملاحظات و محدودیتهای اجرایی، حداکثر نسبت باطلهبرداری قابل قبول، مشخص شده است. در جدول - 2 - میانگین و حداکثر ظرفیت استخراج سالانه - شامل کانسگ و باطله - برای هر یک از آنومالیها بیان شده است.
جدول : - 2 - میانگین و حداکثر ظرفیت استخراج سالانه برای هر آنومالی
یکی از ملاحظات مهمی که در تعیین ظرفیت استخراج باید در نظر گرفته شود، طراحی پوشبکهااست .[2] بر اساس دامنه مشخص شده برای ظرفیت استخراج هر یک از آنومالیها، مجموعه پوشبکهای مختلف در نظر گرفته شده و برای هر حالت با استفاده از الگوریتم میلاوا برنامهریزی تولید انجام شده است. با ترسیم نمودار تناژ تجمعی کانسنگ - باطله، و مقایسه نتایج در حالتهای مختلف و در نظر گرفتن کلیه معیارها و محدودیتهای تعیین شده، ظرفیت استخراج برای هر یک از آنومالیها تعیین شده است.
-1-3 تعیین ظرفیت استخراج برای آنومالی A
با توجه به حدود ظرفیت استخراج برآورد شده برای آنومالی A، ابتدا با استفاده از میلاوای NPV، برای میانگین و حداکثر ظرفیت استخراج، برنامهریزی تولید انجام شده است. برای میانگین ظرفیت استخراج، میلاوای NPV، تولید کانسنگ مورد نیاز را در طول عمر معدن فراهم نمی کند. به ازاء حداکثر ظرفیت استخراج، در تمام سالهای عمر معدن، کانسنگ ثابت به میزان تعیین شده برای آنومالی A، تامین خواهد شد. اما نحوه تغییر نسبت باطلهبرداری در سالهای مختلف از نظر عملی با مشکلات اجرایی مواجه خواهدشد. به همین دلیل در مرحله بعد، از الگوریتم میلاوای تعادلی استفاده شده است. در شکل - 1 - نمودار برنامهریزی تولید با الگوریتم میلاوای NPV برای میانگین و حداکثر ظرفیت تولید نشان داده شده است.
شکل - : - 1 نمودار برنامهریزی میلاوای NPV الف: برای میانگین ظرفیت استخراج، ب: برای حداکثر ظرفیت استخراج
برای تعیین ظرفیت استخراج، بین میانگین و حداکثر ظرفیت استخراج برآورد شده، ظرفیتهای مختلفی در نظر گرفته شد و برای هر ظرفیت ترتیب پوشبکهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. چنانچه یک ظرفیت استخراج ثابت در تمام طول عمر معدن در نظر گرفته شود، برنامهریزی حاصل از میلاوای تعادلی نسبت باطلهبرداری زیادی را به همراه خواهد داشت و این امر موجب کاهش بیشتر NPV خواهد شد.
در نتیجه با هدف افزایش NPV و نزدیکتر شدن به بهترین حالت برنامه ریزی، برای بازههای زمانی مختلف در طول عمر معدن، ظرفیتهای استخراج متفاوت در نظر گرفته شده است. معیار ارزیابی نتایج، تامین کانسنگ ثابت، کاهش نسبت باطلهبرداری و تاخیر باطلهبرداری تا حد امکان و افزایش NPV میباشد. مبنای سنجش نتایج، نمودار تناژ تجمعی کانسنگ - باطله، برای بهترین و بدترین حالت برنامهریزی تولید میباشد
از بین حالتهای مختلف مورد بررسی، ظرفیت استخراج و مجموعه پوشبکهایی، بهینه هستند که نمودار حاصل از برنامهریزی تولید آن به نمودار بهترین حالت نزدیکتر باشد. در نهایت ظرفیت استخراج متغیر، به شرح جدول - 3 - برای آنومالی A در نظر گرفته شده است. در شکل - 2 - نمودار برنامهریزی تولید با الگوریتم میلاوای تعادلی برای میانگین و حداکثر ظرفیت تولید نشان داده شده است.
جدول : - 3 - ظرفیتهای استخراج تعیین شده برای آنومالی A
در شکل - 3 - نمودار تناژ تجمعی کانسنگ - باطله برای چهار ظرفیت مورد بررسی، نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود، حالت چهارم به نمودار بهترین حالت نزدیک تر است. در شکل - 4 - نمودار تناژ تجمعی کانسنگ - باطله برای ظرفیت استخراج انتخاب شده و سری های مختلف پوشبک، نشان داده شده است. در جدول - 4 - مقدار NPV بدست آمده برای حالتهای مختلف برنامهریزی تولید با یکدیگر مقایسه شده است.
