Impedanssitomografiaan perustuvilla mittalaitteilla on nyt mahdollista muodostaa reaaliajassa kolmiulotteisia kuvia prosessiteollisuuden putkien ja säiliöiden sisäpuolelta. Kaivosteollisuuden rikastamot on yksi merkittävä sovellusala tälle tekniikalle, jonka kehityksen kärjessä on suomalainen Numcore Oy.

Tekniikka antaa aivan uudet mahdollisuudet hallita vaahdotusprosessia, joka on tärkeä osa mineraalien rikastusprosessia. Vaahdotus perustuu yksinkertaistaen siihen, että rikastettavan malmin, veden ja kemikaalien seokseen puhalletaan ilmakuplia, joihin mineraalit tarttuvat. Kuplien noustessa pintaan siihen syntyy mineraalipitoinen vaahto, joka kuoritaan talteen.

– Ongelmia syntyy, jos vaahto ei pysty kannattamaan siihen kiinnittynyttä mineraalipartikkelikuormaa tai toiminta muuten häiriintyy. Silloin vaahtopatja häviää ja prosessin uudelleenkäynnistäminen vie kallista aikaa, Numcoren myyntijohtaja Jukka Hakola sanoo.

Yrityksen mittalaitteiden avulla ilmakuplien kokoa ja määrää sekä kiintoaineen määrää vaahtopatjassa voi tarkastella sähkönjohtavuuden vaihteluiden avulla.

– Jos vaahdon kiintoainepitoisuus tai kuplakoko muuttuu ja vaahdon alle alkaa kertyä kiintoainetta, se voi johtaa vaahdon jäykistämiseen tai romahtamiseen. Kun tämän tilanteen voi nähdä ennakolta, ongelman voi korjata muuttamalla toimintaparametreja.

Reaaliaikaisuus on tämän tekniikan avainsanoja, eli järjestelmä antaa operaattorille koko ajan ajantasaista faktatietoa siitä, mitä vaahdotuskennoissa tapahtuu, esimerkiksi missä kohtaa mineraalit kulkevat ja missä vaahtopatjan alareuna on.

– Koska säiliöiden sisään ei aiemmin ole voitu nähdä, on rikastamoprosessin säätö pitkälti perustunut kokemuspohjaiseen osaamiseen. Kun operaattori nyt pääsee katsomaan prosessin sisään, voi hän pitää seoksen koostumuksen koko ajan optimaalisena, Hakola sanoo.

Yhteistyössä teollisuuden kanssa

Pelkkä mittaaminen ei Hakolan mukaan sinänsä tuo lisäarvoa, vaan tulosten pitää ohjata toimintaa. Siksi yritys on läheisessä yhteistyössä muutaman avainasiakkaan kanssa kehittänyt mittateknologiaa niin, että se palvelee jokapäiväistä työtä mahdollisimman hyvin.

Numcoren läheisiä yhteistyökumppaneita ovat esimerkiksi maailmanlaajuisesti toimiva mineraalirikastamoja ja metallurgisia laitoksia toimittava Outotec sekä varsinkin kehitystyön alkuvaiheessa Geologian tutkimuskeskuksen mineraalitekniikan laboratorio Outokummussa.

– Tällä hetkellä sensorit ovat käytössä kahdella rikastamolla, joissa käytännössä olemme päässeet näkemään mitä asioita pitää ohjata sekä miten pystymme myös todentamaan saatavat asiakashyödyt numeerisesti. Päämäärämme on, että tuleviin ongelmiin voi puuttua niin aikaisessa vaiheessa, että prosessi jatkuu ilman häiriöitä.

Numcoren mittateknologia on testikäytössä mm. Inmet Pyhäsalmi Mine Oy:n kupari- ja sinkkikaivoksessa Pyhäsalmella. Kaivoksen rikastamon päällikön Seppo Lähteenmäen mukaan järjestelmä on antanut tarkkaa tietoa vaahtopatjan tilasta ja se on toiminut teknisesti luotettavasti.

– Laite on ollut meillä testattavana muutaman kuukauden ja siitä on ollut selvää hyötyä niiden käyttäjien kohdalla, jotka ovat saaneet järjestelmän käyttökoulutusta ja aktiivisesti seuranneet järjestelmän tuottamaa tietoa. Laitteesta näyttää olevan niin paljon hyötyä, että harkitsemme vakavasti sen ostamista testijakson jälkeen, hän sanoo.

Matemaattinen mallinnus avuksi

Numcoren kehittämä mittalaite toteutetaan putken tai säiliön läpimitasta riippuen joko läpivirtaussensorina tai isompien putkien tai säiliöiden sisään erikseen asennettavana sauvamaisena sensorina.

Syöttämällä heikkoa vaihtovirtaa sensorin elektrodeihin, putkien ja säiliöiden sisällä olevien faasien, esimerkiksi nesteiden, sähkönjohtavuuseroja voi mitata, koska eri aineilla on erilainen sähkönjohtavuus. Varsinainen kuva muodostuu kuitenkin vasta inversiolaskentaan perustuen, mikä onkin Numcoren varsinainen ydinosaaminen.

– Läpivirtaussensori CoreApus soveltuu alle metrin halkaisijaltaan olevien putkien sisällä virtaavan materiaalin analysointiin. Koska rikastamoiden säiliöt ovat yleensä tätä suurempia, olemme niihin kehittäneet sauvamaisen CoreHydra-sensorin, joka analysoi isomman alan säiliöstä. Useamman sensorin avulla voidaan analysoida isokin säiliö tai kenno, Hakola sanoo.

Molemmalla tekniikalla nesteen ja kiinteämmän aineen rajapintoja voidaan tarkasti mitata, mutta CoreApus soveltuu myös nopeasti virtaavien nesteiden kuvantamiseen esimerkiksi massa- ja paperiteollisuuden laitoksissa.

– Suurin ero entiseen on se, että nyt on mahdollista analysoida miksi ja miten jotain tapahtuu prosessissa ja miten tapahtuman voi tarvittaessa estää. Olemme panostaneet laitteiston helppokäyttöisyyteen ja sitä kautta siihen, että korjaavat toimenpiteet voidaan tehdä reaaliaikaisesti paikanpäällä eikä esimerkiksi laboratorionäytteiden perusteella.

Numcore lyhyesti

Numcore Oy kehittää uuden sukupolven kolmiulotteisesti kuvantavia impedanssitomografiaan perustuvia mittalaitteita ja niiden kannalta välttämätöntä laskentaa sekä tulosten raportointia. Yrityksen tuotteet soveltuvat paperi-, kaivos-, kemian- ja elintarviketeollisuuden prosessien ongelmien ratkaisemiseen ja tehostamiseen

Käyttökohteista voidaan myös mainita erilaisten sekoitusten analysointi sekä erotusten todentaminen. Sensoreiden tuottaman tiedon avulla voi reaaliaikaisesti todentaa ja samalla varmistaa, että sekoitus on täydellinen. Se auttaa lyhentämään sekoitusaikaa ja sitä kautta säästämään energian ja kemikaalien käyttöä.

Yritys on suoriutunut teknologian ja innovaatioiden kehittämiskeskuksen, Tekesin, kasvu- ja kansainvälistymisohjelman rahoituksen toiseen vaiheeseen, tavoitteena liiketoiminnan nopeaa kehittämistä ja laajentamista kansainvälisille markkinoille. Yritykselle on vastikään myönnetty ranskalainen ATIP 2010 Innovation Trophy -palkinto innovatiivisimpana paperiteknologia-alan yrityksenä. /ins

Kuvateksti 1:

Numcoren CoreHydra-sensori virransyöttö-yksikköineen toimii rankimmissakin olosuhteissa. Kuvassa olevalla laitteella analysoidaan sakeutinaltaan rajapintoja.
© Numcore Ltd

Kuvateksti 2:

Numcoren impedanssitomografiaan perustuvan järjestelmän tuottaman johtavuusindeksikäyrän avulla rikastamon vaahtopatjan tilaa on mahdollista seurata reaaliajassa. Käyrän voimakkaat vaihtelut ennustavat vaahtopatjan romahtamista. Tulosta voidaan myös katsoa värien avulla moniulotteisesti. Kuvassa sininen väri kertoo vaahtopatjan tilasta ja punainen väri missä kiintoainetta on.
© Numcore Ltd

Kuvateksti 3:

Numcoren sensorin avulla voidaan analysoida vaahtopatjan paksuutta sinkin esivaahdotuskennossa ja ennustaa tulevat romahdukset tai nahkoittumiset.
© Numcore Ltd

Lisätietoja antaa:

Numcore Ltd
Jukka Hakola
VP, Sales and marketing

Microkatu 1
70211 Kuopio

Puh. +358 40 500 1123
Fax: +358 17 441 2051

Sähköposti: jukka.hakola@numcore.com
www.numcore.com

Press release images

Numcore’s CoreHydra sensor and its power supply unit can operate even in the harshest of environments. The device pictured analyses interfaces inside a thickening basin. © Numcore Ltd

Based on impedance tomography, the Numcore system produces a conductivity index curve for monitoring the condition of the froth bed in a mineral concentration plant in real time. Strong fluctuations in the curve predict a collapse of the froth bed. The re

With a Numcore sensor, the thickness of the froth bed in a zinc pre-flotation cell can be analysed and any upcoming collapses or skin formations can be predicted. © Numcore Ltd