novembre 2013

L'innovation dans la fosse

Les progrès en matière de concassage et transport dans la fosse minière permettent de réellement exploiter une meilleure maniabilité et une surveillance renforcée de l'équipement.

Par Eavan Moore

Avec la technologie éprouvée dont on dispose aujourd'hui, expliquent les experts en concassage et transport dans la fosse minière (IPCC, de l'anglais In-pit crushing and conveying), la difficulté réside maintenant dans l'intégration des systèmes dans les plans des mines qui reconnaissent et mettent à profit les contraintes spécifiques qu'impose l'IPCC, et ce de manière unique sur chaque site, conférant ainsi une certaine variété aux solutions exigées aux fournisseurs.

Les économies en carburant ainsi que la réduction du trafic, des coûts d'entretien des routes et des émissions de diesel qu'offre la technique de concassage et transport dans la fosse minière sont des arguments convaincants pour les planificateurs des mines de surface envisageant son adoption. Cependant, qu'elle ne repose réellement sur aucun camion ou qu'elle utilise un modèle hybride de camion et de transport, la technique de l'IPCC est encore rare par rapport aux environnements basés sur des camions, surtout dans les mines à roches dures.

L'équipement de base de l'IPCC (à savoir une pelle, un concasseur et un transporteur) existe depuis longtemps, fait remarquer David Tutton, ingénieur-conseil en exploitation minière, mais les spécifications et les capacités techniques ont évolué au fil des ans. Déplacer des concasseurs semi-mobiles traditionnels peut s'avérer très onéreux, avec des coûts de déplacement atteignant souvent des centaines de millions de dollars. Ceci a poussé les fournisseurs à s'éloigner des systèmes semi-mobiles qui nécessitent du béton et à adopter à la place des structures en acier.

Glenn Davis, directeur des solutions systèmes du service de manipulation à l'échelle mondiale chez FLSmidth, explique que les clients de FLSmidth exigent un équipement plus petit, léger et plus facilement transportable. En outre, M. Davis explique que dans certains pays, les mines requièrent un équipement léger, par exemple en Indonésie, en Malaisie ou dans d'autres régions où les équipements de construction de routes sont limités. Ainsi, les calibreurs de petite taille à vitesse réduite tels que le calibreur à faible vitesse ABON de FLSmidth ont élargi leur champ d'action. « Ces calibreurs à vitesse réduite servent généralement à des applications sur roches tendres », explique-t-il. « Aujourd'hui, ils deviennent plus imposants et solides et l'on peut désormais les utiliser pour des applications sur roches dures. »

D'après Karl Ingmarsson, directeur de la gamme de produits chez Sandvik en charge de l'exploitation minière continue et de l'IPCC, la maniabilité, l'élimination de la charge d'impact en porte-à-faux et les besoins en stabilité ont également mené au développement de la station de concassage entièrement mobile PF300 des systèmes d'exploitation minière de Sandvik. « La principale différence est que le bras de déchargement a été totalement éliminé pour faire désormais partie du pont transporteur ou du convoyeur intermédiaire, ce qui a considérablement amélioré la maniabilité de la station de concassage. »

Des voies de développement divergentes

D'après David Morrison, directeur des systèmes miniers intégrés chez Sinclair Knight Merz, on observera bientôt à l'échelle industrielle une tendance à adopter un équipement de concassage de petite taille offrant un rendement de l'ordre des 4 000 à 5 000 tonnes par heure qui égaleront les grands excavateurs hydrauliques. « Le paradigme actuel des coûts dans les mines est que les grosses pelles à câbles qui servent aux plus gros tombereaux que l'on peut acquérir ont le plus faible coût unitaire d'exploitation », explique-t-il. « C'est du moins le cas dans le monde occidental, mais pas véritablement dans des régions telles que l'Afrique du Sud, où les sociétés ont commencé à se pencher davantage sur la productivité des unités étant donné que la main-d'œuvre ne constitue pas la partie la plus coûteuse de la structure. En outre, l'industrie du minerai de fer utilise généralement un équipement plus petit. Les exploitations minières moins importantes produisant entre 20 et 30 millions de tonnes par an seront probablement à l'origine de la définition de l'équipement IPCC dans les 10 à 15 années à venir. »

Mais ce que suggère M. Morrisson est encore trop gros par rapport à ce que certaines mines préfèrent. Jorma Kempas, directeur des opérations à Metso au département Solutions de concassage dans la fosse, exploitation minière et construction, explique que la société a ajouté un concasseur totalement mobile permettant un rendement de 3 000 tonnes par heure à sa série Lokotrack l'année dernière. Il explique que la plateforme du concasseur à mâchoires LT200, qui peut être déplacée jusqu'à deux fois par poste, pourrait être améliorée de manière à traiter 5 000 tonnes sur des minerais de fer plus tendres. Pour les minerais de fer plus durs, cependant, il faudra envisager d'utiliser un concasseur giratoire primaire de grande taille, ce qui réduira la mobilité. Metso développera tout ce qui se révèle être faisable, mais comme affirme M. Kempas, « notre devise est 'amenez le concasseur à la roche' », ajoutant que « jusqu'ici, on nous demande davantage plusieurs petites unités ».

À l'autre extrémité, John McCarthy, directeur de projet, département Systèmes IPCC chez Joy Global, déclare que ses clients veulent des équipements plus gros. « Les exploitants miniers souhaitent réduire le nombre de véhicules et de personnes dans la fosse », explique-t-il. « Pour déplacer 10 000 ou 20 000 tonnes par heure, voire plus, un équipement plus petit n'est pas rentable car il requiert des gradins plus actifs et le système de transport devient alors plus complexe. »

Joy Global travaille sur une station de concassage mobile d'une capacité de 9 000 à 11 000 tonnes par heure qui pourrait être intégrée avec une pelle électrique à l'aide d'une séquence automatisée permettant de balancer le godet rempli dans la trémie fonctionnant sur son système de contrôle Centurion. « Ceci permet d'exploiter au maximum la production car le cycle d'oscillation est optimisé », explique-t-il. « Si vous êtes consciencieux et avancez doucement, votre production ne sera pas optimale. Outre l'amélioration de la durée des cycles, ce système permet également d'éviter les impacts entre la benne creusante et le concasseur, et de minimiser les débordements, ce qui réduit le temps et les efforts nécessaires pour la remise en état entre le déplacement du concasseur. »

M. McCarthy explique que l'ingénierie de base sur le 4107C est terminée, mais la société est encore à la recherche d'un client auquel s'associer. Malgré une vague d'intérêt envers le concassage entièrement mobile il y a quatre ans, « très peu d'offres ont été faites concernant les concasseurs miniers entièrement mobiles ».

Indépendamment du fabricant, il faudra surmonter l'ombre laissée par les erreurs passées, déclare Scot Szalanski, directeur des solutions IPCC chez Peck Tech Consulting Ltd.

« L'un des problèmes historiques des concasseurs mobiles à tonnage élevé est qu'ils sont souvent construits à l'aide de trains de roulement basés sur des palonniers ou des excavateurs à roue-pelle qui ne sont pas soumis aux mêmes charges en porte-à-faux que les concasseurs mobiles à tonnage élevé. Un concasseur mobile utilisant un train de roulement conçu pour les besoins d'excavation d'une pelle électrique s'est révélé plus durable et constitue un modèle important pour les nouvelles conceptions de concasseurs mobiles à tonnage élevé. » L'autre problème réside dans les attentes en termes de rendement. « Les mines effectueront leur analyse du coût total des opérations en comparant l'IPCC et un parc de camions, puis sélectionneront l'option IPCC », fait remarquer M. Szalanski. « Mais ce que l'on oublie, c'est que l'IPCC consiste en une exploitation en série, et si l'une des pièces n'est pas disponible ou ne fonctionne pas à pleine capacité, le processus intégral en sera affecté. »

Le contrôle à distance de l'état des systèmes fait son chemin dans toute l'industrie, fait remarquer M. Szalanski. Il permettra d'améliorer la disponibilité de l'IPCC et fournira aux exploitants miniers les informations dont ils ont besoin pour optimiser au mieux la technologie. M. McCarthy reconnaît que l'intégration de capteurs qui pourraient prévoir les défaillances à l'avance serait extrêmement utile. « C'est ce que nous faisons actuellement sur nos pelles et nous tentons d'appliquer cette méthode à d'autres produits, dont les concasseurs et les convoyeurs. » L'équipement de Lokotrack de Metso permet également de consigner et de transmettre les données relatives à la performance.

Évolution future

Mais ni M. Szalanski ni personne ne pense que l'on puisse attribuer cette adoption lente à la technologie. Doug Turnbull, vice-président en charge de l'exploitation minière continue et de l'IPCC chez Sandvik Mining Systems, commente : « Le rythme des changements dans la technologie n'est pas la question. Le véritable problème concerne la capacité des techniques de planification minière à évoluer afin de satisfaire à une méthodologie minière différente qui est acceptée par l'industrie en général. Le fait que la technique d'IPCC en tant que méthodologie minière ne soit pas enseignée dans des universités spécialisées en exploitation minière à l'échelle mondiale n'aide certes pas, et c'est l'une des raisons pour laquelle Sandvik a décidé de mettre en œuvre un programme dédié à ce thème qui devrait être en place pour le début de l'année universitaire 2014. Il a fallu plus de 30 ans à l'industrie pour accepter la méthode d'exploitation souterraine par longue taille. L'IPCC peut soit attendre 30 ans pour obtenir des niveaux d'acceptation similaires, soit tirer des leçons du programme de mise en œuvre de l'exploitation souterraine du charbon ou, mieux encore, s'appuyer sur les quelque 200 sites d'IPCC opérationnels existants dans le monde. »

Les mineurs doivent éviter de considérer l'IPCC comme un camion commercial qu'il remplace potentiellement, suggère M. Turnbull. « La planification minière est différente, le schéma d'installation des mines est différent, le développement de terrils est différent, le déplacement des convoyeurs est différent, il faut se conformer à la planification, ce que certains qualifient de rigidité », dit-il. « Aujourd'hui, certaines mines dans le monde utilisent l'IPCC et affichent d'excellents résultats dans le déplacement peu coûteux, rapide et simple ; et pourtant, certains membres du personnel de l'industrie refusent d'accepter que cela est possible. » Une partie du problème réside dans le fait que le terme « semi‑mobile » est trop vaste pour se révéler utile lorsque l'on compare les systèmes actuels aux anciens.

MM. Tutton et Morrison reconnaissent que les provisions spécifiques d'un plan minier feront pencher la balance en faveur ou contre l'IPCC. « La plupart des fournisseurs étudient les avantages de l'IPCC du point de vue du coût unitaire d'exploitation, alors que ce qui permet l'exploitation des mines n'est pas la valeur actualisée nette, et ceci est réellement dicté par le plan minier », affirme M. Tutton, faisant remarquer que le système de convoyeur ne peut suivre le taux de développement vertical généralement dicté dans les mines de cuivre et d'or.

M. Morrison suggère qu'une façon de penser prudente et originale, ainsi que des logiciels mieux adaptés à l'IPCC, seront utiles. « Dans le cas de l'IPCC, le coût d'investissements est un élément très important du coût total inhérent à la durée de vie de la mine, et étant donné qu'une grande partie du flux de trésorerie total de la durée de vie de la mine est en général dépensé avant même que les opérations ne commencent, il s'agit d'un problème majeur. La plupart des logiciels d'analyse proposés actuellement pour ce genre d'étude en phase initiale ne donne pas de réponse qui reflète la situation », affirme-t-il. « En réalité, ils donnent souvent la mauvaise réponse. Jusqu'à ce que la situation soit clarifiée, il va être difficile de gagner du terrain. Une base de connaissances complète va devoir être créée dans le secteur des services. »

Traduit par Karen Rolland

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