mai 2014

Les convoyeurs font leur chemin

De nouvelles conceptions de convoyeurs qui sortent du lot dans un domaine traditionnel

Par Eavan Moore

Quand les sociétés minières cherchent à assembler un convoyeur, la plupart se tournent vers un système qui a fait ses preuves. Pour des projets qui doivent déplacer des tonnages considérables, les convoyeurs ouvrent de tous nouveaux horizons en devenant plus grands et plus puissants. Pour les exploitations se trouvant sur des terrains abrupts et difficiles, et pour les sociétés minières qui requièrent des moyens de transport plus performants, certaines évolutions au niveau de la conception pourraient bien faire concurrence aux systèmes traditionnels.

Lorsqu'il s'agit de satisfaire les besoins prioritaires de ses clients, Derek Lawrence, directeur des ventes chez B.I.D. Bulk Material Handling Systems, explique que la technologie moderne de convoyeur à courroie est la plus demandée. « Souvent, leur plus grande préoccupation concerne le coût en capital et la livraison. Les systèmes traditionnels ont fait leurs preuves, aussi c'est souvent ceux que l'on choisit », déclare M. Lawrence.

Comme l'explique Steve Davis, directeur technique en charge de la manutention chez WorleyParsons Canada, la technologie de l'information a eu, ces 20 dernières années, une influence considérable sur la conception de base des convoyeurs. La puissance de traitement et les logiciels de modélisation, ajoutés au fait que l'on comprend désormais mieux les propriétés des matériaux, ont permis aux ingénieurs, par exemple, de concevoir des convoyeurs plus précis, plus légers et plus rentables ayant des capacités supérieures. Ce sont aussi ces progrès qui ont permis de concevoir des systèmes gérant mieux les problèmes pratiques et pouvant, par exemple, contrôler l'acheminement des matières sur les courroies ou minimiser la création de poussière ou la chute accidentelle de matériaux.

« Les chutes pendant le transfert ont augmenté de façon phénoménale au cours des 20 dernières années », explique M. Davis. « Notre capacité à gérer les matériaux et le débit d'air pendant les chutes, la résistance accrue à l'usure et le nettoyage plus simple des courroies ainsi que les améliorations apportées aux systèmes de jupes nous permettent d'aligner une série de convoyeurs et de plus ou moins garantir que le transfert entre ces convoyeurs fonctionnera à 100 % du temps. »

Des courroies lourdes

Plus récemment, ce sont les mégaprojets miniers en cours de développement qui ont incité au développement de nouvelles capacités pour les pièces des convoyeurs. Des niveaux de production plus élevés ainsi que des rapports stérile/minerai plus importants ont imposé des exigences plus strictes sur les convoyeurs, explique Patrick Dronsky, directeur du département de manutention chez AMEC. Un convoyeur dans l'une des plus grandes mines en cours de développement pourrait avoir à déplacer 20 000 tonnes par heure, ce qui a mené à adopter des entraînements plus puissants, des courroies plus solides et des systèmes globaux plus grands.

Les entraînements directs des convoyeurs deviennent économiquement compétitifs avec des entraînements classiques de convoyeurs (avec boîtes de vitesses) à partir d'environ 2,5 mégawatts (MW). Quelques grandes mines d'Amérique du Sud ont commandé des entraînements directs pour leurs nouveaux convoyeurs. Glencore a installé deux entraînements directs Siemens de 3,8 MW sur le convoyeur de 6,5 kilomètres de sa mine de cuivre Antapaccay au Pérou. Le résultat serait le même avec des entraînements traditionnels, mais les coûts seraient plus élevés et les exigences en matière d'entretien supérieures. En éliminant le boîtier de vitesse et en reliant directement un moteur synchrone à la poulie d'entraînement, les entraînements directs se révèlent être plus efficaces.

Les entraînements ne soulèvent pas à eux seuls les charges lourdes ; à mesure que les systèmes augmentent leur capacité, la courroie doit aussi devenir plus solide. M. Davis indique que des sociétés comme ContiTech et Veyance ont développé des courroies à câbles d'acier dont l'indice de solidité est de ST10 000. Cette solidité permettrait à une courroie de transporter une charge qui, jusqu'à présent, nécessitait trois transferts par courroies moins robustes. « Il s'agit d'un point important étant donné les coûts d'installation et d'exploitation de chaque transfert et entraînement ; ainsi, on pourra réaliser de grandes économies si l'on peut utiliser une seule courroie plus longue plutôt que trois plus courtes alignées », explique M. Davis. Il y a encore quelques années, la courroie la plus résistante avait un indice évalué et prouvé de ST7 800.

Bien que les plus grands convoyeurs résolvent la question de la capacité, ils se heurtent à certaines limitations. Par exemple, même les plus grandes courroies de convoyeurs ne peuvent transporter de minerai brut d'un mètre ou plus. Ceci pourrait être un problème si plus de mines, comme le suspecte M. Davis, adoptent un système de transport sur site. Les convoyeurs requièrent également des terrains déblayés sur leur passage et des pentes modérées. Quelques nouvelles conceptions qui s'éloignent des modèles classiques pourraient apporter des solutions à ces niches.

Rail-Veyor : repenser la mine

Rail-Veyor représente une option fondamentalement différente pour la manutention de matériaux en vrac. Il s'agit d'un système à trémie tout électrique et léger qui s'intègre ou remplace les camions et les convoyeurs par un système continu de roulage. Rail-Veyor peut porter les débris issus du développement ou le minerai brut, n'émet pas de particules diesel et a moins de résistance au roulement que les convoyeurs électriques. D'après Pat Fantin, vice-président du département technique, les coûts d'exploitation de ce système sont 20 % plus faibles que ceux des convoyeurs, et il possède également moins de pièces d'usure mobiles.

Le système peut également transporter des blocs de minerai non calibrés et gérer les problèmes associés aux points de transfert. « Une fois que le système Rail-Veyor est chargé, il n'y a pas de points de transfert et la charge est transportée sans interruption jusqu'à sa destination finale », explique M. Fantin.

Sa première installation canadienne, qui sert au transport de corps minéralisés proches de la surface à l'exploitation de Copper Cliff de Vale, montrait comment intégrer la technologie dans un processus minier remanié. Après avoir constaté que le système doublait ses performances en termes de développement et d'avancement, Vale prévoit de l'installer dans deux autres mines au Brésil. Rail-Veyor compare ses systèmes à des Lego®, dont les composants s'assemblent pour créer des solutions personnalisables. En s'appuyant sur l'expérience déployée lors du projet de Vale, Rail-Veyor a changé certains composants afin de parvenir à un système modulaire plus léger et plus simple à fabriquer et à installer.

Rail-Veyor a intrigué les exploitants et attiré l'intérêt de la presse du monde entier depuis son lancement et, pourtant, seulement quelques modèles sont actuellement utilisés. « L'utilisation d'un système Rail-Veyor peut fondamentalement changer le processus minier », déclare M. Fantin, ajoutant qu'il peut réduire les coûts d'exploitation et en capital si « les planificateurs miniers intègrent le système dans leur conception initiale de la mine ».

C'est souvent trop tard dans le processus que l'on fait appel à Rail-Veyor. Un client, qui avait déjà bien avancé dans la construction d'une mine souterraine en Afrique à l'aide de convoyeurs et de camions, a proposé de transférer le minerai des camions à une cheminée à minerai au système Rail-Veyor. Quand un représentant de Vale a suggéré à la société de placer un nœud de manière à ce que le train soit envoyé directement au niveau où a lieu l'extraction, le client a écarquillé les yeux à l'idée de cette possibilité, mais il était déjà trop tard, explique M. Fantin.

Ceci ne signifie pas pour autant que cette technologie est uniquement adaptée aux nouvelles mines. L'expérience de Vale dans le bassin de Sudbury a montré qu'il est possible pour une mine en exploitation d'adopter le système Rail-Veyor en identifiant le point de transition adapté, à savoir quand les avantages à long terme dépassent les coûts du nouvel équipement, ou quand la mine avance naturellement vers une nouvelle zone minéralisée.

RopeCon : pentes abruptes et prix bas

Pour les mines se trouvant sur un terrain plus accidenté, ou qui extraient le minerai d'un puits dont la géométrie est adaptée, les convoyeurs à câble peuvent prendre la relève. Le système RopeCon de Doppelmayr, par exemple, suspend sa charge à un système structural à câbles.

Les roues en polyamide de RopeCon sont montées le long de câbles en acier qui soutiennent la courroie du convoyeur équipée de rebords ondulés sur jusqu'à 20 kilomètres. Un chariot d'inspection se déplace de part et d'autre du convoyeur sur une troisième série de câbles. « Il survole sans efforts les vallées et les obstacles, ce qui permet de suivre le trajet le plus court et le plus direct entre deux points », explique Stefanie Reis, qui fait partie de l'équipe internationale des ventes chez Doppelmayr. « Ce système surélevé permet aussi de minimiser l'espace requis le long de la ligne. »

BeMo Tunnelling GmbH a utilisé avec succès le premier RopeCon sur un site de travaux de génie civil de 2002 à 2004 dans la région du Tyrol, en Autriche. Pour transporter les matériaux de déblai du tunnel jusqu'à la décharge, il fallait traverser une route, un ruisseau et une ligne de chemin de fer. Un convoyeur à courroie traditionnel aurait été coûteux et difficile à installer, étant donné qu'il aurait fallu placer des étais de soutènement sur une grande étendue. RopeCon, quant à lui, ne requiert qu'un étai de soutènement tous les 250 mètres. Le coût d'utilisation de camions aurait été similaire, mais BeMo a opté pour la solution RopeCon car elle lui semblait plus rapide et plus fiable, notamment en hiver. Le système installé permettait de transporter environ 600 tonnes par heure. L'entretien (principalement un graissage régulier) ne prenait que quelques heures par jour du préposé à l'entretien sur le site.

Le système RopeCon a également été adopté par l'industrie minière. Jamalco, une entreprise commune réunissant Alcoa et le gouvernement jamaïcain, utilise le système RopeCon sur le site de son exploitation de bauxite de Mount Oliphant. Le système, équipé d'une courroie de ContiTech qui mesure 6,8 kilomètres de long, s'étend sur 3,4 kilomètres jusqu'à la station de chargement de St Jago. Le transport par camion par voie de terre et les convoyeurs traditionnels ont tous deux été envisagés, mais RopeCon offrait une empreinte écologique moindre. Les économies réalisées en termes de coûts liés à l'énergie (pas moins de 1,5 million $ US au cours des quatre premières années) constituaient un avantage supplémentaire. Chargé de bauxite, le système RopeCon génère à la descente environ 1 200 kilowatts d'énergie de freinage par heure, laquelle est réutilisée pour faire fonctionner le système et est également réinjectée dans le réseau électrique jamaïcain.

Cependant, ce système reste unique parmi les exploitations d'Alcoa ; en effet, aucune autre de ses mines ne présente le même terrain abrupt que celle de Mount Oliphant. Un autre client du secteur minier utilise RopeCon en Papouasie - Nouvelle-Guinée, mais globalement, le marché pour les convoyeurs suspendus met du temps à se développer. Le coût total d'installation et d'exploitation de RopeCon devient compétitif par rapport à d'autres systèmes de transport à partir du moment où le terrain est accidenté ou difficile, lorsqu'il convient de minimiser l'empreinte pour des raisons environnementales ou s'il faut traverser un cours d'eau ou passer par-dessus une infrastructure. « Ce système est très bien pensé et cela se reflète dans son prix », explique M. Davis de WorleyParsons. Le convoyeur à câbles MRC de Metso est un système similaire de transport par câbles qui a été conçu pour des applications sur de longues distances, et il existe depuis plus de 50 ans.

Les systèmes à câbles ne résument pas pour autant l'ensemble de l'innovation ; d'autres modèles existent, mais ils n'ont tout simplement pas attiré l'attention. M. Lawrence de B.I.D. explique que des convoyeurs aériens à courroie et des convoyeurs fermés à courroie à forme tubulaire ont aussi été développés, mais aucun de ses clients n'est preneur. Les entraînements par poulies motorisées de Rulmeca, qui renferment les parties de l'entraînement dans un espace compact et scellé, ont également connu un succès limité malgré les avantages qu'ils présentent.

Les utilisateurs préfèrent souvent s'en remettre à des composants à bas prix qui existent depuis un certain temps et sont reconnus comme fiables que de se lancer dans de nouvelles idées avec lesquelles ils ne sont pas encore familiarisés. Mais pour les utilisateurs qui rencontrent des problèmes spécifiques ou souhaitent tester de nouvelles innovations, il existe des solutions.


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