SUDBURY, ONTARIO — Vale Canada Limited exploite ici l'un des plus grands sites miniers intégrés au monde, où elle extrait et traite des minerais contenant du nickel, du cuivre et d'autres métaux.
Le complexe minier de Sudbury de la société est en activité depuis plus de 100 ans. À partir de 2012, l'usine de Sudbury s'est lancée dans un projet d'un milliard de dollars visant à réduire les émissions atmosphériques (AER) afin de diminuer de 85 % les émissions de dioxyde de soufre au niveau des cheminées.
« Auparavant, Vale raffinait à la fois le nickel et le cuivre à Sudbury », explique Tom Zanetti, chef de projet senior du projet Clean AER. Après avoir analysé la durée de vie totale des mines et les prévisions à long terme concernant la capacité d'exploitation minière dans la région, l'entreprise a décidé de se concentrer sur la production de nickel et de vendre le concentré de cuivre à d'autres sociétés plutôt que de le raffiner en interne.
Vale a collaboré avec la société Ionic Engineering, située à Lively, en Ontario, afin de concevoir un système de manutention capable de conditionner entre 27 et 35 tonnes/h (24 à 32 tonnes métriques/h) de concentré de cuivre dans des sacs en vrac, en intégrant un système automatisé de remplissage de sacs en vrac Flexicon à son processus existant.
Pour faire face à ce volume, François Nzotungwanimana, directeur des opérations chez Ionic Engineering et ingénieur de projet chargé du projet de mise en sacs en vrac, a choisi les doubles remplisseuses de sacs en vrac, les convoyeurs à rouleaux et un distributeur central de palettes qui composent le système Flexicon. De plus, Ionic a conçu les systèmes électriques et de contrôle, s'est chargé de l'approvisionnement des étiqueteuses et d'autres équipements, a conçu les systèmes de sécurité et a réalisé l'intégration des systèmes, y compris la programmation, les aspects électriques et la sécurité. L'équipe d'Ionic Engineering a également réalisé des travaux supplémentaires de conception mécanique et d'ingénierie de sécurité.
Fabrication de concentré de cuivre
« Le minerai extrait sur place est d'abord broyé en une poudre fine, comme de la farine », explique M. Zanetti. Un procédé de flottation permet d'éliminer les stériles. Le concentré en vrac ainsi obtenu est acheminé vers une fonderie, qui produit un matériau à haute teneur contenant à la fois du nickel et du cuivre. Un autre procédé de flottation sépare les concentrés de nickel et de cuivre. Vale affine ensuite le concentré de nickel sur place pour en extraire le métal.
Une fois déshydraté et séché, le concentré de cuivre présente une texture similaire à celle du sable et contient entre 60 et 70 % de cuivre. Il est acheminé vers deux grandes trémies d'alimentation situées au-dessus des deux stations de remplissage de sacs en vrac, chaque trémie pouvant contenir 11 tonnes (10 tonnes métriques), soit suffisamment pour remplir cinq sacs en vrac.
Palettes distribuées automatiquement aux machines de remplissage de sacs en vrac
La division d’ingénierie de projet de Flexicon a intégré un distributeur de palettes, des plateaux tournants pour palettes, deux convoyeurs à rouleaux de 25 pieds (7,5 m) de long et deux machines de remplissage de sacs en vracSwing-Down®. Le distributeur de palettes est placé entre les lignes de remplissage de sacs, disposées en miroir, et perpendiculairement à celles-ci.
Un chariot élévateur charge entre 10 et 14 palettes à la fois sur le distributeur de palettes. Lorsqu’une des machines de remplissage de big bags demande une palette, le distributeur soulève toutes les palettes sauf celle du bas, qui est acheminée vers la machine de remplissage de gauche ou de droite par le convoyeur à rouleaux motorisé. Un plateau tournant fait ensuite pivoter la palette de 90 degrés pour l’aligner avec la machine de remplissage.
Automatisation des opérations de remplissage des sacs en vrac
Une fois la palette en place, la tête de remplissage « Swing-Down » de la remplisseuse s'abaisse et pivote de la position horizontale à la position verticale, plaçant ainsi la goulotte de déchargement et les crochets de fixation des sacs à portée de main d'un opérateur se tenant au niveau du sol de l'usine. Cela renforce les mesures de sécurité de l'usine en évitant à l'opérateur de devoir marcher sur les convoyeurs à rouleaux ou de se pencher pour atteindre des points de raccordement situés en hauteur.
Une fois que l'opérateur a placé les boucles du sac grand volume sur les loquets automatiques, qu'il a positionné le bec verseur du sac sur un joint gonflable et qu'il a appuyé sur le bouton de gonflage, le cycle de remplissage se déroule de manière entièrement automatique :
1) La tête de remplissage revient en position horizontale, se soulève jusqu'à la hauteur de remplissage et gonfle le sac pour éliminer les plis.
2) Une fois que plusieurs conditions de sécurité sont remplies, une vanne à guillotine s'ouvre, permettant à la trémie d'alimentation supérieure correspondante de se déverser par gravité dans le sac en vrac à la cadence maximale, tandis que l'air déplacé hors du sac est évacué à travers un filtre à chaussette afin de retenir les poussières en suspension.
3) À intervalles réguliers, un plateau de compactage situé sous la palette vibre afin de stabiliser le sac.
4) Des capteurs de pesage surveillent en permanence le poids du concentré de cuivre pendant le remplissage du sac, jusqu'à ce que celui-ci atteigne un poids de 2,2 tonnes (2 tonnes métriques).
5) Le contrôleur ferme la vanne à guillotine, libère les boucles du sac et dégonfle/débranche le bec verseur.
6) Le convoyeur à rouleaux motorisé achemine le sac palettisé hors de la machine de remplissage vers plusieurs convoyeurs à rouleaux motorisés d'accumulation. Le sac rempli s'arrête sur le dernier convoyeur d'accumulation, où une étiqueteuse automatique appose une étiquette d'identification, avant d'être acheminé sur un convoyeur à rouleaux à alimentation par gravité vers une rampe qui le maintient en place pour le déchargement.
7) Un chariot élévateur transfère les sacs remplis vers une zone de stockage, où ils attendent d'être expédiés aux clients.
Outre le fait qu'elle s'adapte à l'espace limité disponible, la configuration à double remplisseuse de big bags offre capacité, flexibilité et redondance pour le processus de remplissage des sacs. La distribution automatique des palettes réduit les temps d'attente et le risque d'accident du travail.
Ionic Engineering conçoit et fabrique des systèmes d'automatisation destinés à l'exploitation minière, à la transformation des métaux et à d'autres secteurs industriels. Outre ce système de remplissage de sacs en vrac, Ionic a mené à bien plusieurs autres projets dans le cadre de l'initiative Clean AER.
Vale Canada Limited
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