Optimal Production of Electrolytic Copper Determined by the Concentration and Distribution of Copper Concentrates to Smelters on the Example of KGHM

Abstract

The issues of copper production strategy for the Polish copper industry are presented in the article. The problem is considered within the scope of the ore extraction, ore concentration and metallurgical processing of the copper concentrate and the main aim is to produce the specific amount of copper, which generates maximum technological and economic benefits. In order to determine the strategy of production for a company an optimisation approach may be applied with the target function defined as either the maximization of metal recovery or the maximization of profit. The real operating conditions are implemented into the model, together with existing limitation resulting from the concentration technology and metallurgical treatment. The problem verification was possible with using of non-linear programming theory. Two variants were considered: the first for lower production costs, and the second for low stock market prices. The presented optimal strategies determine the copper grades of concentrates as well as the system of concentrates distribution between three smelters. Generally smelters should receive concentrates with higher copper grades for low stock market metal prices and for low processing costs the mass of concentrates delivered to smelters should be higher together with decreased the copper grades.Keywords: optimization, copper production strategy, non-linear programming, process control, modelling W pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące strategii produkcji miedzi elektrolitycznej dla polskich warunków produkcji miedzi w układzie kopalnia-zakład przeróbczy-huta miedzi. Problem jest rozpatrywany głównie z punktu widzenia hut miedzi, ale determinowany jest jakością i ilością koncentratów miedziowych wyprodukowanych przez zakłady przeróbcze. Celem jest osiągniecie maksymalnych efektów technologicznych i ekonomicznych. Podejście optymalizacyjne zakłada zbudowanie odpowiedniego modelu ekonometrycznego z funkcja celu zdefiniowaną jako maksymalny odzysk metalu oraz uwzględnieniem istniejących realnych ograniczeń technologicznych Weryfikacja modelu jest możliwa z wykorzystaniem oprogramowania działającego w oparciu o teorię programowania nielinowego. W artykule przedstawiono analizę dla dwóch wariantów produkcji miedzi: niskich kosztów produkcyjnych oraz niskich cen giełdowych miedzi. Aby maksymalizować funkcję celu w zaprezentowanym modelu, w okresie niskich cen produkcji huty powinny otrzymywać mniej koncentratów o wyższej zawartości miedzi, natomiast przy niskich giełdowych cenach miedzi, huty powinny przerabiać większe ilości koncentratu o zmniejszonej zawartości miedzi.

Modelling copper smelting – the flash smelting plant, process and equipment

“…It is benefitted from feed-forward and feed-backward information of the product streams as well as from the state and performances of the unit processes [7][8], such as off-gas train and its gas handling capacity, or solution purification of the tank house and its limits in, e.g., arsenic elimination from the electrolyte. Sometimes, this approach can be applied from ore mining to refining, and even linked with metal prices [9].…”

“…arsenic elimination from the electrolyte. Sometimes, this approach can be applied from ore mining to refining, and even linked with metal prices (Saramak 2011).…”

“…This enables use of computation intensive models and algorithms (Tripathi et al 2011; Cardona et al 2012; Navarra et al 2017) for process control and on-line optimisation. This approach can, thus, be extended over the whole copper production chain from raw materials to cathode copper (Saramak 2011). An active control of fluxing based on feed mixture analysis, automatically as an off-line system as a process advisor and the use of thermodynamic (enthalpy, slag & fluxing chemistry) data is possible even today (Jansson et al 2019).…”