NEUE BILDGEBUNGSTECHNIK VERBESSERT DIE STEUERUNG VON FLOTATIONSPROZESSEN IN AUFBEREITUNGSANLANGEN
Auf Impedanztomografie basierende Messgeräte ermöglichen jetzt die Erstellung von dreidimensionalen Bildern in Echtzeit vom Inneren von Rohren und Behältern in der Prozessindustrie. Aufbereitungsanlagen im Bergbau gehören zu den wichtigsten Anwendungsgebieten dieser Technik, in der das finnische Unternehmen Numcore Oy zur Entwicklungsspitze gehört.
Die Technik eröffnet neue Möglichkeiten zur Steuerung des Flotationsprozesses, der einen wichtigen Teil der Mineralienaufbereitung darstellt. Flotation beruht vereinfacht gesagt darauf, dass in die Suspension aus Erz, Wasser und Chemikalien Luft eingeblasen wird. Die Erzpartikel binden sich an die Luftblasen und steigen mit ihnen an die Oberfläche, wo sich ein mineralhaltiger Schaum bildet, der abgeschöpft wird.
„Probleme entstehen, wenn der Schaum die anhaftende Mineralpartikel-Last nicht tragen kann, oder wenn im Betrieb andere Störungen auftreten. In diesem Fall verschwindet die Schaumschicht, und durch den Neustart des Prozesses geht wertvolle Zeit verloren“, sagt Jukka Hakola, Verkaufsleiter bei Numcore.
Die Messgeräte des Unternehmens ermöglichen dem Bediener der Aufbereitungsanlage sowohl die Größe und Menge der Luftblasen als auch den Feststoffgehalt in der Schaumdecke aufgrund der Variation der elektrischen Leitfähigkeit zu beobachten.
Falls der Feststoffgehalt im Schaum oder die Größe der Luftblasen sich ändert und der Feststoff sich unter dem Schaum anzusammeln beginnt, kann das zum Versteifen oder Kollabieren des Schaumes führen. Wenn diese Situation früh genug erkannt wird, kann sie durch Änderung von Betriebsparametern korrigiert werden.
„Echtzeit“ gehört zu den Schlüsselwörtern dieser Technik, das heißt, das System liefert dem Bediener kontinuierlich in Echtzeit Daten darüber, was in den Flotationszellen vor sich geht, zum Beispiel, wo sich die Mineralteilchen gerade bewegen und wo sich der untere Rand der Schaumdecke befindet.
„Da es früher nicht möglich war, in die Behälter hineinzusehen, beruhte die Steuerung des Aufbereitungsprozesses weitgehend auf Erfahrungswissen. Wenn der Bediener in den Prozess hineinsehen kann, ist es ihm möglich, die Zusammensetzung der Mischung stets optimal zu halten“, sagt Hakola.
Zusammenarbeit mit der Industrie
Laut Hakola bringt die Messung an sich keinen Mehrwert, vielmehr sollen die Messergebnisse der Prozesssteuerung dienen. Darum hat das Unternehmen in enger Zusammenarbeit mit einigen Schlüsselkunden die Messtechnologie dahingehend entwickelt, dass sie möglichst gut der alltäglichen Arbeit dient.
Enger Kooperationspartner von Numcore ist u. a. die Mineralienaufbereitungs- und metallurgische Anlagen weltweit liefernde Outotec und, hauptsächlich in der Anfangsphase der Entwicklungsarbeit, das Laboratorium für Mineraltechnik des Geologischen Forschungszentrums in Outokumpu, Finnland.
„Gegenwärtig sind die Sensoren in zwei Aufbereitungsanlagen in Einsatz, was uns erlaubt hat, in der Praxis festzustellen, welche Aspekte gesteuert werden müssen und wie wir den wahrgenommenen Kundennutzen auch numerisch bestätigen können. Wir wollen zur frühzeitigen Erkennung von Störungen beitragen, damit der Prozess reibungslos läuft.“
Die Messtechnologie von Numcore wird u.a. im Kupfer- und Zinkbergwerk von Inmet Pyhäsalmi Mine Oy (Finnland) getestet. Laut dem Leiter der Aufbereitungsanlage des Bergwerks, Seppo Lähteenmäki, hat das System genaue Daten über den Zustand der Schaumschicht übermittelt und technisch zuverlässig funktioniert.
„Wir testen das Gerät schon seit einigen Monaten und es hat den Bedienern einen klaren Nutzen gebracht, die nach entsprechender Schulung die vom System erzeugten Daten aktiv verfolgt haben. Das Gerät bringt offensichtlich so viele Vorteile, dass wir ernsthaft erwägen, es nach der Testperiode zu kaufen“, sagt er.
Bildgebung mithilfe mathematischer Modellierung
Das von Numcore entwickelte Messgerät wird abhängig vom Durchmesser des Rohres oder Behälters entweder als Durchfluss-Sensor oder bei größeren Rohren und Behältern als separat zu installierender stabförmiger Sensor ausgeführt.
Wenn den Sensorelektroden schwacher Wechselstrom zugeführt wird, können die Unterschiede in der elektrischen Leitfähigkeit der im Rohr oder Behälter befindlichen Phasen (z.B. von Flüssigkeiten) gemessen werden, weil unterschiedliche Stoffe unterschiedliche Stromleitfähigkeit besitzen. Das eigentliche Bild bekommt man jedoch erst durch Inversionsrechnung, was die eigentliche Kernkompetenz von Numcore ist.
„Von unseren Produkten ist CoreApus für die Analyse von Materialien vorgesehen, die in Rohren mit einem Durchmesser von unter einem Meter fließen. Da die Behälter in der Mineralienaufbereitung normalerweise größer sind, haben wir dafür den stabförmigen CoreHydra-Sensor entwickelt, der einen größeren Bereich im Behälter analysiert. Mit mehreren Hydra-Sensoren können sehr großer Behälter oder Zellen analysiert werden“, sagt Hakola.
Mit beiden Techniken können die Grenzflächen zwischen Flüssigkeiten und festeren Stoffen genau gemessen werden, wobei sich CoreApus auch für die Bildgebung bei schnell fließenden Flüssigkeiten, zum Beispiel in Anlagen der Zellstoff- und Papierindustrie eignet.
„Der größte Unterschied zu früher ist, dass es jetzt möglich ist zu analysieren, wie und warum etwas Nachteiliges im Prozess geschieht und wie man das zukünftig vermeiden kann. Wir haben uns auf die Benutzerfreundlichkeit konzentriert, also darauf, dass die korrigierenden Maßnahmen in Echtzeit vor Ort vorgenommen werden können und nicht zum Beispiel anhand von Labormustern.“
Numcore im Überblick
Numcore Oy entwickelt auf Impedanztomografie basierende Messgeräte der neuen Generation für die dreidimensionale Bildgebung sowie die dazugehörigen Berechnungen und Protokollierung der Messergebnisse. Die Produkte des Unternehmens eignen sich für die Lösung von Problemen und Optimierung von Prozessen in der Papier-, Bergbau-, Chemie- und Lebensmittelindustrie.
Von den Anwendungsbereichen kann auch die Analyse verschiedener Mischungen und die Ermittlung von Differenzen genannt werden. Anhand der Sensordaten kann man die Mischung in Echtzeit überprüfen und bei Bedarf sofort eingreifen, so dass die Mischung jederzeit perfekt ist. Das trägt zur Verkürzung der Mischzeit bei, was wiederum Einsparung von Energie und Chemikalien bedeutet.
Das Unternehmen hat die zweite Finanzierungsphase des Wachstums- und Internationalisierungsprogramms des Zentrums für Entwicklung von Technologie und Innovationen, Tekes, erreicht. Das Programm zielt auf die schnelle Entwicklung der Geschäftstätigkeit und ihre Erweiterung auf die internationalen Märkte. Neulich wurde dem Unternehmen die französische ATIP 2010 Innovation Trophy verliehen als das innovativste Unternehmen im Bereich der Papiertechnologie./ins
Bildunterschrift 1:
Numcores CoreHydra-Sensor mit der Einspeiseeinheit funktioniert unter den schwierigsten Bedingungen. Mit dem abgebildeten Gerät werden Grenzflächen im Fällungstank analysiert.
© Numcore Ltd
Bildunterschrift 2:
Das auf Impedanztomografie beruhende System von Numcore produziert eine Index-Kurve für Leitfähigkeit, die es ermöglicht in einer Aufbereitungsanlage den Zustand der Schaumdecke in Echtzeit zu verfolgen. Große Schwankungen der Kurve deuten auf Kollabieren der Schaumschicht. Das Resultat kann mit Hilfe von Farben auch dreidimensional betrachtet werden. In der Abbildung zeigt die blaue Farbe den Zustand der Schaumdecke und die rote Farbe, wo sich der Feststoff befindet.
© Numcore Ltd
Bildunterschrift 3:
Mit einem Numcore-Sensor kann die Dicke der Schaumschicht in der Grobflotationszelle bei der Zinkgewinnung analysiert werden und eventuelle Kollabierung oder Hautbildung vorausgesagt werden.
© Numcore Ltd
Weitere Informationen:
Numcore Ltd
Jukka Hakola
VP, Verkauf und Marketing
Microkatu 1
FIN-70211 Kuopio
Tel. +358 40 500 1123
Fax: +358 17 441 2051
E-mail: jukka.hakola@numcore.com
www.numcore.com
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