Digitalização no processamento de minérios

A busca por produtividade na mineração

A otimização de ativos já está em curso como parte da cadeia de valor na mineração. Uma vez que o transporte de material no local de mineração pode representar até 40% da energia total utilizada em toda a operação (sem adicionar nenhum valor real ao produto final), o gerenciamento de frota e a otimização de caminhões de transporte é o lugar mais óbvio para se começar. Um foco semelhante na otimização e na programação também é visto em operações de mineração, onde transportar material para o porto, por exemplo, de trem, é um grande gargalo. Centros de operação como o de Rio Tinto em Perth são dedicados à essa tarefa.

Na planta de processamento de minérios há um enorme potencial de otimização. Com Eficiência Global dos Equipamentos (OEE) quase sempre na faixa de 60% a 70% e taxas de recuperação flutuante.

Identificar as barreiras em relação ao aumento da produção é o primeiro passo para alcançar os planos de produção. No entanto, as variações nas características do minério, nas taxas de produção das minas, no tempo e no desgaste dinâmico dos britadores e revestimentos de moinhos são fontes de flutuações grandes e imprevisíveis em muitas partes do processo. Isso pode resultar em uma mudança contínua na localização do gargalo da planta. Além disso, o inconveniente tempo de inatividade não planejado das máquinas deixa os gerentes e operadores da planta, que procuram maximizar o rendimento, de cabelos brancos. Ainda, ao passo que as melhorias no tempo de atividade e OEE de uma única máquina podem deixar os gerentes de manutenção e confiabilidade mais felizes, a menos que isso seja um recurso que cause o gargalo, podendo haver pouca ou nenhuma melhoria na produtividade geral da planta. Devido a estas questões, as operações em muitas minas são projetadas com preparo para acomodar a variabilidade de processos com capacidade redundante.

Assim, apesar do potencial de melhoria aparentemente grande, fazer mudanças verdadeiras na produtividade de plantas de processamento de minérios acaba por ser difícil na prática.

A planta de processamento de minérios do futuro: revisão completa ou otimização da existente?

Contudo, as novas tecnologias estão permitindo agora duas novas formas possíveis de se repensar como a planta de processamento de minérios do futuro deve se parecer:

A primeira abordagem seria uma revisão completa do fluxograma. As técnicas emergentes de desmonte e pré-concentração, tais como mineração seletiva, desmonte de alta intensidade (UHIB), in-pit crushing e transportadores (IPCC) e classificação de minério, poderiam ser usadas para alterar radicalmente todo o papel da planta de processamento de minérios. Ao mover a cominuição a montante, ou selecionando apenas uma parte do material para processamento, essas tecnologias têm a promessa de impactar todo o fluxo de material da mina para a usina, melhorar a eficiência energética e do uso de água e alterar toda a estrutura de custos do processamento de minérios.

Uma revisão tão importante requer um investimento significativo e, muitas vezes, pode ser justificada praticamente apenas na expansão de um grande “brownfield” ou um "greenfield”. Isso não é de grande ajuda para o pobre GM tentando maximizar a produtividade de seus ativos existentes com um orçamento de investimento muito rígido.

Outra opção é começar a controlar e otimizar digitalmente a planta de processamento de minérios existente. O benefício óbvio dessa abordagem vem de não ter que cancelar todos os investimentos já feitos em equipamento e operações existentes, mas sim construir sobre eles.

Claro, a ideia de controle e otimização digital não é completamente nova para o processamento de minérios. No entanto, as abordagens anteriores de otimização de processos, como o controle avançado de processos, forneceram apenas uma solução parcial. Sustentar resultados foi difícil, principalmente devido ao alto grau de manutenção e treinamento necessário para manter o motor de otimização constantemente sintonizado.

As minas modernas têm um formidável recurso: os dados históricos coletados são abundantes. No entanto, esses dados raramente são usados ou analisados além da tendência óbvia e dos relatórios diários ou mensais. Na maioria das vezes, as minas não possuem analistas qualificados e as principais informações secundárias são perdidas devido à natureza compacta dos dados históricos. Do mesmo modo, os mineiros muitas vezes não possuem conhecimento profundo do processo e do equipamento necessário para entender todas os milhares identificadores de dados e alarmes registrados. Qualquer operador que tenha passado por uma avalanche de alarmes pode atestar que a consciência e a compreensão situacional podem ser humanamente impossível durante um processo desordenado.

No entanto, hoje, as novas soluções baseadas em nuvem, análise avançada, tecnologias de sensores, automação e conectividade segura permitem abordagens anteriormente impensáveis com apenas sistemas de controle regulatório ou supervisão. Com a capacidade de coletar, armazenar e analisar grandes quantidades de dados de máquinas e processos na nuvem, o processo e as máquinas podem ser supervisionados remotamente por especialistas experientes tanto em máquinas quanto em processos. Além disso, algoritmos de aprendizado de máquina podem ser construídos para auxiliar o operador da planta, da manutenção e o pessoal da área de confiabilidade na compreensão da verdadeira saúde e desempenho de cada máquina, bem como do processo em geral. Os fabricantes de equipamentos, com seu conhecimento íntimo das máquinas, podem fornecer informações detalhadas sobre o desempenho, a confiabilidade e a operação.

IoT para permitir uma mudança gradual no processamento de minérios

Um primeiro passo prático na digitalização da planta de processamento de minérios é ampliar os sistemas de controle atuais com uma solução Internet das Coisas (IoT). Isso significa coletar dados de recursos de processamento de minérios individuais na nuvem e criar processos baseados tanto em pessoas quanto algoritmos feitos em computador para monitorar o desempenho e a saúde das máquinas remotamente. Isso não é muito diferente do que algumas empresas de mineração avançadas já estão fazendo com seus caminhões e trens de transporte, conforme descrito anteriormente.

Os benefícios de uma estratégia IoT corretamente executada no processamento de minérios são visíveis como o aumento de confiabilidade, produção, segurança, qualidade e disponibilidade da máquina. Além disso, a IoT permite a otimização dos processos de manutenção, passando de manutenção corretiva para manutenção condicionada e preditiva. A parada programada com base nos dados coletados ajuda a minimizar o tempo de inatividade planejado ao sincronizar os horários de desgaste, gerenciando o pedido de peças e minimizando o caminho crítico para a parada. Essencialmente, as soluções de IoT fornecem uma espinha dorsal para se criar e executar uma verdadeira estratégia de manutenção centrada na confiabilidade.

Começando primeiro a partir de unidades individuais de equipamentos principais, ao longo do tempo, os dados coletados dessa máquina tornarão-se úteis também para fins de otimização de processos. Com as novas tecnologias de sensores, as informações de processo não medidas anteriormente, como a taxa de desgaste do revestimento da usina e a distribuição do tamanho das partículas das cargas circulantes, ou, mesmo coisas mais simples, como a desigualdade de alimentação para uma tela, podem ser medidas e controladas. A identificação e otimização de recursos onde temos gargalos tornam-se mais fácéis com a análise de restrições em tempo real - essa prática sozinha poderia levar a um aumento médio de 21% no volume de produção anual, de acordo com um estudo da Bain & Company. A informação granular sobre a eficácia geral do equipamento em toda a planta ajudará a tornar a programação e o planejamento da produção mais confiáveis. Além disso, algoritmos MPC e sistemas experientes poderiam ser ajustados remotamente por um especialista para compensar o desvio do processo. Eventualmente, a IoT e os sistemas de controle começarão a convergir para atender a otimização holística do processo.

Dado esse pano de fundo, implementar a IoT em suas operações de processamento de minérios existentes torna-se um primeiro passo importante na jornada de digitalização e na busca por melhorias radicais na produtividade. Para obter dicas sobre como você pode fazer isso, consulte as postagens anteriores