novembre 2015

Un filon inexploité

Ayant fait leurs preuves dans les industries du charbon et du ciment, les analyseurs sur bande transporteuse offrent maintenant aux sociétés minières la possibilité de mieux comprendre la variabilité du minerai et d’effectuer plus tôt un dosage en ligne. Le principal défi est l’hésitation de l’industrie à changer ses méthodes.

Par Alexandra Lopez-Pacheco

L’analyse chimique continue et en temps réel des matériaux circulant sur un convoyeur à courroie représente une occasion exceptionnelle pour l’industrie minière d’améliorer son rendement grâce à une meilleure compréhension et à une meilleure gestion de la variabilité du minerai, et ce, de la mine au contrôle qualité du produit final en passant par le traitement. La technologie requise existe depuis les années 1970, quand les appareils installés sur des convoyeurs à courroie pour mesurer le flux d’échantillons qui y circule ont été mis au point pour la première fois pour le secteur du charbon. Toutefois, cette technologie est restée largement inexploitée dans l’industrie d’extraction des métaux. Après son succès dans le secteur du charbon, la technologie d’analyse des matériaux a rapidement été adaptée à l’industrie du ciment. Celle-ci est allée encore plus loin en mettant au point les premiers appareils installés au-dessus de la courroie afin de tout analyser, de la moisissure aux éléments et qui, plutôt que de mesurer des échantillons, analysait le flux de matériaux en temps réel. De nos jours, presque toutes les nouvelles cimenteries sont dotées d’au moins un analyseur sur bande transporteuse, d’après Henry Kurth, conseiller en exploitation des minéraux pour Scantech International. Les progrès ont fini par être appliqués dans le secteur du charbon, mais en ce qui concerne le secteur des minéraux, l’adoption de la technologie d’analyse sur bande transporteuse s’est heurtée à un mur de pierre.

« L’industrie des minéraux a toujours été réfractaire au changement », a déclaré M. Kurth qui, comme tous les fabricants d’analyseurs sur bande transporteuse, assure que ces produits peuvent aider les sociétés minières à mieux saisir la variabilité du minerai. « Il est très difficile d’introduire une nouvelle technologie dans une industrie. Personne ne veut être le premier à l’essayer. » Son entreprise abat lentement ce mur grâce à son analyseur sur bande transporteuse Geoscan. D’après Philip Thwaites, directeur du contrôle de procédés pour XPS Consulting & Testwork Services, les analyseurs sur bande transporteuse sont extrêmement rares en Amérique du Nord et en Amérique du Sud. Cependant, Scantech a installé plus de 60 unités dans le monde, dans plus de 50 sites d’exploitation minière. L’une des sociétés ayant fait l’acquisition d’une unité est Assmang, qui exploite des mines de fer, de manganèse et de chrome en Afrique du Sud. Dès 2002, la société a fait l’essai de la technologie dans un environnement de production à sa mine de Beeshoek, dans le Cap-du-Nord. Les résultats lui « ont donné la confiance et la motivation nécessaires pour intégrer ces analyseurs à certains de nos procédés et installations relativement récents » a déclaré Kgobalale Motubatse, surintendant en chef de la qualité des produits à l’exploitation de minerais de fer de Khumani d’Assmang. La société utilise également cette technologie à Khumani et sur le site de Black Rock.

Fonctionnement des analyseurs sur bande transporteuse

Les analyseurs sur bande transporteuse balayent continuellement le lit de matériaux circulant sur la courroie et envoient les lectures instantanées et les moyennes pondérées aux systèmes de contrôle des procédés et de gestion de la production de l’usine. Dans certains cas, les données peuvent être stockées dans le « cloud ». Les analyseurs renvoient également l’information à la mine pour que les activités d’extraction puissent être ajustées au besoin. Ce système « prévient beaucoup d’erreurs d’échantillonnage et de préparation des échantillons et d’erreurs perçues qui se produisent en raison du biais inhérent aux méthodes de prélèvement d’échantillons classiques », a déclaré M. Motubatse. Il ajoute que les analyseurs « permettent également de réduire le volume total d’échantillons qui auraient dû être prélevés dans les sections de traitement de l’usine ».

Pour parler simplement, « ces analyseurs sont utilisés pour vérifier et s’assurer que le produit passe d’une étape à l’autre conformément à certains paramètres précis », a déclaré Will Robinson, directeur régional de Real Time Instruments, le fabricant de l’analyseur sur bande transporteuse AllScan.

« Dans la plupart des applications minières, le coût de l’analyseur est récupéré moins d’un an suivant sa mise en service et les économies réalisées par la mine dépassent habituellement 1 M$ », a précisé M. Robinson. « Par exemple, évaluer la teneur du minerai avant le transport permet de s’assurer que les matériaux à plus faible teneur sont éliminés et que seuls les matériaux à teneur acceptable sont chargés. Imaginez les conséquences financières si un bateau se rend à l’autre bout du monde et que sa marchandise est finalement rejetée après que l’analyse du minerai effectuée à destination montre qu’il dépasse les paramètres requis. »

Bien que les prix diffèrent en fonction de la technologie et du fabricant, le coût moyen d’un analyseur sur bande transporteuse varie entre 250 000 $ US et 500 000 $ US par unité.

Différentes technologies           

Les analyseurs sur bande transporteuse reposent sur un certain nombre de technologies distinctes. La spectroscopie proche infrarouge (NIR) et la fluorescence induite par laser (LIF) sont deux technologies qui émettent de l’énergie à la surface du matériau. Les caractéristiques sont alors analysées en fonction de la façon dont l’énergie est réfléchie. IMA Engineering, la société finlandaise à l’origine des systèmes d’analyseur sur bande transporteuse FCA, utilise la spectrométrie à fluorescence X (XRF). Cette technologie émet un puissant faisceau de rayons X qui fait en sorte que les différents éléments du matériau produisent des rayons X fluorescents distincts, ce qui permet de les analyser. Ces technologies effectuent principalement une lecture d’une partie de la surface des matériaux.

Real Time Instruments et Scantech utilisent l’analyse par activation instantanée de neutrons gamma (prompt gamma neutron activation analysis - PGNAA) dans leurs analyseurs sur bande transporteuse. De nombreux membres de l’industrie la considèrent comme la technologie de pointe, car elle pénètre entièrement les matériaux circulant sur la courroie. Avec la technologie PGNAA, une source de rayonnement à base de neutrons située au-dessus ou en dessous du convoyeur génère des neutrons qui sont absorbés par les matériaux sur la courroie. Les rayonnements gamma émis par les matériaux révèlent leur spectre élémentaire. « La technique d’analyse PGNAA permet de pénétrer l’épaisseur du matériau, et ce, de façon continue », a souligné M. Kurth. « Elle mesure donc constamment ce qui est sur cette courroie en effectuant une analyse transversale, sur toute la largeur. »

Applications           

« Les applications des analyseurs sur bande transporteuse dépendent de l’endroit où vous placez les matériaux sur le convoyeur à courroie », a déclaré Ilpo Auranen, président d’IMA. Assmang, par exemple, utilise l’analyseur Geoscan pour « surveiller tous les procédés, du produit brut au produit final, mais non à des fins d’homologation de produits », a souligné M. Motubatse.

Les analyseurs sur bande transporteuse peuvent être utilisés en aval du traitement des minerais afin de mesurer la qualité du produit final. Toutefois, ce qui rend la technologie si importante pour le secteur minier, c’est qu’elle peut analyser les matériaux bien plus en amont que tout autre instrument de mesure existant. D’après M. Thwaites, elle peut être installée dans la mine ou la fosse, généralement après le premier broyage. Les analyseurs sur bande transporteuse effectuent un dosage des matériaux, fournissant leur composition chimique – leurs éléments – plutôt que leur composition minérale, a-t-il précisé.

Il s’agit d’une caractéristique importante, car grâce aux dosages détaillés, les activités d’exploitation peuvent bénéficier d’un bien meilleur contrôle de la variabilité du minerai en identifiant les teneurs de minerai des différentes réserves pour réaliser un mélange efficace. « Pour beaucoup d’usines de traitement, plus la qualité de l’alimentation est variable, moins elles sont efficientes, et plus leur rendement est faible », souligne M. Kurth. « La plupart des usines sont conçues pour produire du minerai à une teneur moyenne donnée. Cependant, elles obtiennent très rarement cette teneur moyenne. Ainsi, en fonction de la qualité des matériaux extraits, vous pouvez ensuite les mélanger pour obtenir des charges d’alimentation d’une qualité constante permettant réellement d’accroître la récupération du métal. »

Fait intéressant, certaines des technologies de mesure à ciel ouvert utilisées sur des analyseurs sur bande transporteuse sont également appliquées sur des analyseurs portatifs aux fins d’exploration. Par exemple, IMA a créé une fourgonnette appelée la Scanmobile, dotée de son propre mini-convoyeur à courroie et utilisée pour l’analyse exploratoire des roches.

Défis

Bien que la technologie ait été éprouvée dans les secteurs du ciment et du charbon, « dans le secteur de l’exploitation des métaux, les pourcentages sont bien plus faibles », a déclaré M. Auranen. « Pour le cuivre, les teneurs du minerai sont généralement comprises entre 0,1 % et 1 %, tandis que pour le calcaire ou le charbon, les teneurs sont plus proches des 80 % ou des 90 % ». La précision du calibrage après l’installation des unités – ainsi que la vérification continue du calibrage – est donc primordiale. Cela suppose d’analyser des échantillons en laboratoire afin de vérifier les résultats de l’analyseur sur bande transporteuse, et d’apporter des modifications à la modélisation afin de l’ajuster. D’après M. Auranen, le processus de calibrage après l’installation peut prendre jusqu’à deux semaines. « Pour tirer parti de la précision des données, vous devez examiner attentivement la façon dont votre programme de vérification de la calibration est structuré et doté en ressources », a ajouté M. Motubatse.

Même si toutes les technologies exigent relativement peu d’entretien puisqu’elles ne nécessitent aucun contact, les analyseurs NIR, LIF et XRF sont sensibles à la poussière. La sécurité est toujours au centre des préoccupations en raison du rayonnement, mais les analyseurs sur bande transporteuse PGNAA n’utilisent qu’une petite quantité de matières radioactives, et les modèles tels que Geoscan et AllScan ont été conçus pour que les utilisateurs en soient protégés.

La plupart des spécialistes conviennent que chacune des différentes technologies comporte sa propre utilisation idéale – un élément qui, dans le passé, n’a pas toujours été pris en compte. « Les analyseurs sur bande transporteuse peuvent susciter un certain niveau de scepticisme », a déclaré Graeme Turner, de Downer Group, une entreprise établie en Australie qui aide les sociétés minières à évaluer leurs besoins ainsi que la technologie sur bande transporteuse qui leur convient le mieux. « Je pense que cela vient du fait qu’auparavant, les mauvaises technologies étaient combinées aux mauvais équipements. Vous devez associer la technologie appropriée à la bonne application pour répondre aux bons besoins. » Toutes les données doivent être prises en considération pour obtenir la meilleure combinaison possible au meilleur coût : l’élément analysé et à quelle étape du cycle il est analysé, s’il s’agit d’une mine souterraine ou à ciel ouvert.

Enfin, l’hésitation des sociétés minières à adopter la technologie sur bande transporteuse pourrait simplement s’expliquer par une réaction humaine courante aux problèmes difficiles : le déni. « Jusqu’à ce que vous admettiez ouvertement qu’il y a un problème, le problème n’existe pas », a déclaré M. Kurth. « Ainsi, jusqu’à ce que les gens commencent à effectuer des analyses, ils nient l’existence du problème. [Nous pouvons mesurer] l’étendue du problème qu’ils rencontrent avec la variabilité de la teneur du minerai ou même avec le produit. À partir du moment où il est sur un convoyeur, nous pouvons le mesurer. »

Traduit par CNW


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