Dalla frantumazione alla lavorazione: utilizzare i dati di frammentazione per migliorare le prestazioni minerarie.

La frammentazione delle rocce influenza quasi ogni fase dell'estrazione e della lavorazione dei minerali. Le dimensioni e la distribuzione del materiale prodotto dalle esplosioni incidono sull'efficienza con cui può essere scavato, trasportato, frantumato e macinato. Le variazioni nella frammentazione possono influenzare le prestazioni delle attrezzature, i costi di lavorazione e l'uniformità del materiale che transita all'interno dell'impianto.

Eppure, queste fasi vengono spesso valutate in modo indipendente. Le squadre addette alle esplosioni valutano i propri risultati, gli operatori degli impianti di frantumazione monitorano le prestazioni delle attrezzature e il personale addetto alla lavorazione reagisce alle variazioni delle condizioni di alimentazione. Senza misurazioni affidabili che colleghino queste attività, può essere difficile determinare l'origine della variabilità o quali modifiche apporteranno i maggiori benefici.

La misurazione della frammentazione aiuta a collegare queste fasi trasformando le dimensioni del materiale e altre caratteristiche in dati che possono essere confrontati, monitorati e utilizzati per guidare le decisioni operative.

Dalla caratterizzazione della roccia prima dell'esplosione al monitoraggio continuo dei nastri trasportatori, il monitoraggio della frammentazione dalla miniera all'impianto aiuta le operazioni a comprendere il comportamento dei materiali, valutare le prestazioni del processo e individuare opportunità di miglioramento durante l'intero ciclo di vita di una miniera.

1. Inizia dal processo, non dalla misurazione.

Prima di decidere dove misurare la frammentazione, è importante comprendere quale sia l'obiettivo dell'operazione.

Una distribuzione granulometrica (PSD) accettabile per un processo potrebbe non esserlo per un altro. Un materiale facilmente gestibile da un grande frantoio primario potrebbe creare difficoltà in un frantoio più piccolo a valle. Allo stesso modo, le caratteristiche del materiale in ingresso che garantiscono prestazioni di macinazione stabili in un'operazione potrebbero risultare indesiderabili in un'altra.

Il primo passo consiste quindi nello stabilire le caratteristiche del materiale rilevanti per ciascun processo.

Questi potrebbero includere:

• Dimensione massima delle particelle in ingresso a un frantumatore o a un sistema di movimentazione dei materiali.
• Distribuzione granulometrica delle particelle in ingresso a un frantoio o a un mulino.
• La percentuale di materiale che rientra in un intervallo dimensionale accettabile.
• Variazioni nelle dimensioni o nella forma delle particelle tra le diverse fasi di lavorazione.
• Variazioni nelle caratteristiche dei materiali tra le diverse aree minerarie o fonti di approvvigionamento.
• Conformità ai requisiti di granulometria degli aggregati o ad altre specifiche di prodotto.

Una volta compresi questi requisiti, l'operazione può identificare le misurazioni necessarie per valutarli.

Comprendere la distribuzione delle dimensioni delle particelle

La distribuzione granulometrica descrive le proporzioni relative delle diverse dimensioni delle particelle all'interno di un campione di materiale.

Viene comunemente presentata come una curva percentuale cumulativa di passaggio, che mostra la percentuale di materiale di dimensioni inferiori a una determinata granulometria.

Una misura frequentemente utilizzata è P80, la dimensione delle particelle alla quale passa il filtro 80% del materiale. Altre misurazioni, come P50 e P95, descrivono diverse porzioni della distribuzione.

Il parametro P80 è utile per confrontare le dimensioni del materiale in ingresso e del prodotto finito, monitorare le modifiche di processo e valutare le prestazioni di frantumazione e macinazione. Tuttavia, non deve essere considerato una descrizione completa del materiale.

Due campioni possono avere lo stesso valore di P80 pur contenendo proporzioni molto diverse di particelle di dimensioni maggiori, intermedie o fini.

Ad esempio, un'operazione che si occupa di ostruzioni nei frantumatori potrebbe dover monitorare le particelle più grandi e la percentuale che supera un limite dimensionale specifico. In tal caso, il solo P80 potrebbe non fornire le informazioni necessarie per prendere una decisione.

Per una spiegazione più dettagliata, vedere Comprensione del P80 nei processi di frantumazione e lavorazione dei materiali.

Utilizzo delle buste di specifica

Un intervallo di specifica definisce i limiti accettabili per la distribuzione granulometrica.

Anziché valutare una curva PSD senza contesto, gli operatori possono confrontare i risultati misurati con un intervallo prestabilito di dimensioni del materiale accettabili.

Questi limiti possono essere basati sui requisiti delle apparecchiature, sulle specifiche del prodotto, sugli obiettivi operativi o su altri criteri di prestazione.

Ad esempio, un frantumatore può avere una dimensione massima di alimentazione accettabile, mentre un produttore di aggregati può dover mantenere una granulometria del prodotto entro limiti specificati.

Le tecnologie di misurazione di WipWare possono aiutare gli operatori a valutare il materiale rispetto a criteri granulometrici definiti. In WipFrag, le curve di specifica forniscono un riferimento visivo per confrontare le curve PSD misurate con la distribuzione desiderata.

Definendo i criteri di accettabilità dei materiali prima di raccogliere le misurazioni, è più facile identificare le deviazioni significative e determinare quando sono necessarie ulteriori indagini o azioni correttive.

2. Prima dell'esplosione: comprendere la massa rocciosa

La frammentazione inizia dalle caratteristiche della roccia stessa.

La resistenza della roccia, la densità, la spaziatura delle fratture, la stratificazione, le faglie e altre caratteristiche geologiche influenzano il modo in cui l'energia esplosiva interagisce con il materiale e come si formano i frammenti.

Anche laddove le modalità di perforazione e il carico esplosivo rimangano costanti, le variazioni delle condizioni geologiche possono produrre risultati di frammentazione differenti.

Comprendere queste condizioni prima dell'esplosione fornisce un contesto prezioso per valutare i risultati in seguito.

Caratterizzazione della struttura rocciosa con WipJoint

WipFrag include WipJoint, uno strumento per caratterizzare la struttura rocciosa a partire da fotografie di pareti rocciose esposte.

WipJoint misura l'orientamento apparente, la spaziatura e la persistenza delle giunzioni, insieme alla designazione stimata della qualità della roccia (RQD) e alla dimensione apparente dei blocchi in situ.

Queste misurazioni aiutano a descrivere le variazioni strutturali all'interno di una massa rocciosa che possono influenzare il modo in cui il materiale reagisce alle esplosioni.

Ad esempio, una zona fortemente fratturata può fratturarsi in modo diverso rispetto a un'area adiacente contenente blocchi di roccia più grandi e più compatti.

Il confronto tra le caratteristiche strutturali pre-esplosione e la frammentazione prodotta successivamente può aiutare gli ingegneri a comprendere meglio queste differenze e a valutare l'influenza delle condizioni geologiche sulle prestazioni delle esplosioni.

Definizione degli obiettivi di frammentazione

Prima di un'esplosione, l'operazione può anche stabilire obiettivi di frammentazione in base alle esigenze delle apparecchiature a valle.

Questi obiettivi potrebbero includere la limitazione del materiale di dimensioni eccessive che richiede una frantumazione secondaria, la produzione di una granulometria adeguata per il frantoio primario o il mantenimento di una particolare distribuzione granulometrica per le successive fasi di lavorazione.

Ove opportuno, WipFrag BlastCast Questo strumento può essere utilizzato per confrontare la frammentazione simulata con i risultati misurati di esplosioni precedenti.

BlastCast utilizza il modello Kuz-Ram-Cunningham-Ouchterlony (KCO) per prevedere la frammentazione in base ai parametri di progettazione dell'esplosione, alle caratteristiche dell'esplosivo e alle condizioni della roccia.

Calibrando il fattore roccia del modello rispetto a misurazioni effettive della frammentazione, gli ingegneri possono stabilire un punto di riferimento per confrontare come le modifiche a parametri selezionati della progettazione dell'esplosione possano influenzare la distribuzione granulometrica prevista in condizioni rocciose simili.

Queste valutazioni forniscono una base per valutare possibili modifiche, sebbene i risultati effettivi delle esplosioni debbano comunque essere misurati per confermare l'esito.

Per ulteriori informazioni sui meccanismi fisici e sui fattori di progettazione che influenzano la frammentazione, vedere Comprendere l'esplosione e la frammentazione delle rocce.

3. Dopo l'esplosione: Misurazione del materiale prodotto

Una volta completata un'esplosione, l'analisi della frammentazione offre la prima opportunità di valutare il materiale risultante rispetto agli obiettivi iniziali.

Le valutazioni visive possono rivelare un'evidente sovradimensionamento o una frammentazione irregolare, ma non sono in grado di quantificare in modo coerente la distribuzione delle dimensioni delle particelle.

WipFrag converte le fotografie del materiale frammentato esposto in misurazioni della distribuzione granulometrica, consentendo agli operatori di confrontare quantitativamente i risultati delle esplosioni.

È possibile acquisire immagini da cumuli di materiale di risulta, gradoni, gallerie sotterranee, depositi e altro materiale accessibile. I veicoli aerei senza pilota (UAV) possono inoltre fornire immagini che coprono aree esposte più ampie.

Confronto delle esplosioni e identificazione della variabilità

Le misurazioni quantitative consentono di confrontare la frammentazione tra diverse esplosioni, aree minerarie, condizioni geologiche e configurazioni progettuali.

Ad esempio, un'operazione può confrontare la percentuale di materiale di dimensioni superiori a quelle effettive prodotto da esplosioni successive o valutare se le modifiche al modello di perforazione siano associate a uno spostamento della distribuzione granulometrica.

È possibile combinare più immagini per rappresentare un'area di campionamento più ampia, mentre immagini riprese da droni possono aiutare a rivelare le differenze spaziali all'interno di un cumulo di materiale di risulta.

Una mappa di frammentazione può mostrare che un'area contiene frammenti di dimensioni costantemente maggiori rispetto a un'altra. Il confronto con le osservazioni geologiche e i dati di perforazione può aiutare a identificare le condizioni che richiedono ulteriori indagini.

Tuttavia, le misurazioni della frammentazione non stabiliscono in modo indipendente il motivo per cui si è verificato un determinato risultato. Modelli simili possono derivare da differenze nella struttura della roccia, nel carico, nella spaziatura, nella distribuzione dell'esplosivo o in altri fattori.

Il massimo valore si ottiene valutando le misurazioni insieme alle corrispondenti registrazioni delle esplosioni.

Materiale rappresentativo di misurazione

Come per qualsiasi metodo di campionamento, l'utilità dei dati di frammentazione dipende dal fatto che le misurazioni siano rappresentative del materiale in esame.

Le immagini devono essere raccolte da luoghi appropriati e in condizioni idonee, con un numero sufficiente di campioni per tenere conto della variabilità del materiale.

L'analisi fotografica misura le particelle visibili in superficie. Il materiale sepolto e le particelle nascoste da frammenti più grandi non possono essere misurate direttamente.

Per indicazioni pratiche, consultare il Guida all'acquisizione e al campionamento delle immagini con WipFrag.

Analisi professionale della frammentazione con MailFrag

Non tutte le aziende dispongono del personale, del tempo o delle risorse necessarie per condurre internamente un'analisi della frammentazione.

Per queste applicazioni, WipWare offre MailFrag, un servizio di analisi professionale disponibile tramite WipFrag.

Gli utenti preparano e inviano le proprie immagini con le opportune informazioni di scala, e gli specialisti di analisi di WipWare completano la delineazione, la revisione e l'analisi delle particelle. I risultati finali vengono restituiti tramite WipFrag.

Ciò offre un'alternativa per le operazioni che richiedono misurazioni quantitative della frammentazione senza dover eseguire l'analisi in prima persona.

MailFrag può essere particolarmente utile per valutazioni occasionali della frammentazione, progetti specializzati o organizzazioni che necessitano di assistenza per il loro flusso di lavoro di analisi.

Che venga effettuata internamente o tramite MailFrag, l'obiettivo rimane lo stesso: ottenere misurazioni di frammentazione affidabili e rappresentative che possano supportare decisioni operative significative.

4. Dalla cava all'impianto: la misurazione del materiale durante il trasporto

Le misurazioni della frammentazione effettuate su un cumulo di materiale di risulta descrivono le caratteristiche del materiale in una particolare fase dell'operazione. Tuttavia, le caratteristiche del materiale possono variare considerevolmente a seconda delle diverse aree scavate, miscelate, trasportate e consegnate agli impianti di lavorazione.

Ciò crea un'ulteriore opportunità di misurazione.

Analisi del carico del veicolo con Reflex

Riflesso è un sistema automatizzato di misurazione delle particelle progettato per i materiali trasportati su autocarri, pale caricatrici, vagoni ferroviari e altri veicoli.

A seconda dell'installazione, il sistema può catturare il materiale durante il carico del veicolo o al momento dello scarico presso un punto di ricezione.

Reflex Basic offre un monitoraggio mirato delle dimensioni massime o del colore, mentre Reflex Complete fornisce misurazioni della distribuzione granulometrica, della forma e del colore delle particelle.

Queste misurazioni permettono agli operatori di confrontare il materiale proveniente da un carico di veicolo con quello di un altro e di identificare eventuali cambiamenti prima che il materiale raggiunga le apparecchiature a valle.

Collegamento tra carico, trasporto e lavorazione

Le misurazioni carico per carico possono essere particolarmente utili quando il materiale viene fornito da diverse aree di brillamento o quando l'operazione presenta una notevole variabilità nell'alimentazione del frantumatore.

Ad esempio, il monitoraggio della distribuzione granulometrica del materiale in arrivo a un frantoio primario può aiutare gli operatori a determinare se le condizioni di alimentazione grossolana sono isolate o ricorrenti.

Laddove siano disponibili informazioni sull'identità del carico, sulla sua ubicazione e sulla sua spedizione, i risultati della frammentazione possono essere associati anche a specifiche aree minerarie o movimenti di materiale.

Ciò consente di collegare le condizioni di frammentazione a monte con il materiale destinato alla lavorazione.

Le informazioni possono supportare le decisioni operative relative all'instradamento dei materiali, alla gestione dell'alimentazione, alla movimentazione di materiali fuori misura o a ulteriori indagini su una particolare fonte.

Monitoraggio delle variazioni tra la fossa e il frantoio

Le misurazioni effettuate in diverse fasi possono anche aiutare a distinguere tra la frammentazione prodotta inizialmente dall'esplosione e il materiale successivamente sottoposto a lavorazione.

Il materiale visibile in un cumulo di materiale di risulta non è necessariamente identico, in termini di distribuzione, al materiale che arriva a un impianto di frantumazione. Le pratiche di carico, la separazione dei materiali, la miscelazione e la movimentazione possono influenzare la composizione dei singoli carichi.

Il confronto delle misurazioni provenienti da luoghi diversi fornisce un contesto aggiuntivo su questi cambiamenti.

Ciò è particolarmente utile quando un'azienda cerca di capire se l'alimentazione irregolare del frantoio ha origine dalle operazioni di brillamento, dalla movimentazione del materiale o dalla combinazione di più fonti di alimentazione.

L'obiettivo non è necessariamente misurare ogni singolo frammento, ma raccogliere informazioni utili e coerenti sul materiale che si sposta tra le diverse fasi.

5. Processo di lavorazione: monitoraggio continuo del nastro trasportatore

Una volta che il materiale entra nel circuito di frantumazione e lavorazione, la sua distribuzione granulometrica continua a cambiare.

I frantumatori riducono le particelle più grandi, i vagli separano il materiale in base alle dimensioni e i circuiti di macinazione preparano il materiale da lavorare per le fasi successive.

Allo stesso tempo, le differenze nelle proprietà della roccia, nelle condizioni delle attrezzature, nelle impostazioni operative e nel materiale in ingresso possono causare variazioni nella distribuzione granulometrica.

I nastri trasportatori offrono punti di osservazione utili per monitorare questi cambiamenti mentre il materiale si sposta all'interno del processo.

Misurazione delle particelle del nastro trasportatore con Solo

Assolo Si tratta di un sistema automatizzato di misurazione a nastro trasportatore che cattura e analizza ripetutamente il materiale mentre attraversa un circuito di lavorazione.

A seconda della configurazione, Solo è in grado di fornire misurazioni relative alla dimensione massima delle particelle, alla distribuzione granulometrica, alla forma delle particelle, al volume stimato e al colore.

Solo Basic offre un monitoraggio mirato delle dimensioni massime o del colore, mentre Solo Complete offre un'analisi PSD completa e misurazioni aggiuntive dei materiali.

Queste funzionalità consentono alle operazioni di selezionare un approccio di misurazione adeguato alla decisione da supportare.

Ad esempio, per rilevare materiale che supera un determinato limite dimensionale potrebbe essere sufficiente monitorare la dimensione massima delle particelle. Per comprendere come cambia la distribuzione completa a seguito di frantumazione o miscelazione, in genere sono necessarie misurazioni della distribuzione granulometrica.

Monitoraggio delle prestazioni del frantoio

L'installazione di un sistema di misurazione a valle di un frantumatore consente agli operatori di valutare il materiale prodotto.

Le variazioni nella granulometria del prodotto possono indicare differenze nelle caratteristiche del materiale in ingresso, nelle condizioni operative, nelle impostazioni del frantoio o nell'usura delle attrezzature.

Un trend emergente di dimensioni eccessive può indurre un operatore a verificare se il frantoio stia producendo materiale al di fuori dell'intervallo desiderato.

Laddove consentito dalle apparecchiature e dalla strategia di controllo, i dati di misurazione possono essere integrati nei sistemi di controllo di processo per supportare allarmi o regolazioni automatiche.

Tuttavia, le misurazioni non sono sufficienti a stabilire autonomamente la causa di una variazione. Per determinare la risposta appropriata sono necessari i dati operativi del frantoio e altre informazioni sul processo.

Controllo e rilevamento di dimensioni eccessive

Le operazioni di vagliatura rappresentano un altro utile punto di misurazione.

Quando uno schermo si usura, si danneggia o funziona male, nella sua stampa potrebbero iniziare a comparire dimensioni di materiale inaspettate.

Il monitoraggio del materiale a valle di un vaglio può aiutare a identificare le particelle che superano il limite dimensionale previsto.

Un sistema di allerta può consentire agli operatori di indagare su un problema in fase di sviluppo prima che quantità significative di materiale non conforme entrino in un deposito, in un circuito di lavorazione o in un flusso di prodotto finito.

L'utilità di questa applicazione dipende dalle dimensioni delle particelle coinvolte e dalla possibilità di rilevarle in modo affidabile tramite il sistema di misurazione.

Monitoraggio dell'alimentazione del circuito di rettifica

La granulometria del materiale che entra in un circuito di macinazione autogeno (AG) o semi-autogeno (SAG) può influenzare notevolmente il funzionamento del mulino.

Le variazioni nella distribuzione granulometrica del materiale in ingresso possono influenzare il comportamento del processo di macinazione, i carichi circolanti e la stabilità del mulino.

La misurazione del materiale su un nastro trasportatore che alimenta il mulino può fornire informazioni su questi cambiamenti e aiutare gli operatori a valutare la relazione tra le caratteristiche del materiale in ingresso e le prestazioni del processo.

A seconda dell'operazione, queste misurazioni possono supportare decisioni relative alle portate di alimentazione, alla miscelazione delle scorte o al controllo avanzato del processo.

L'obiettivo non è necessariamente quello di mantenere la granulometria di alimentazione più piccola possibile, ma di fornire materiale adeguato al circuito di macinazione e alle sue condizioni operative.

Comprendere i cambiamenti nelle diverse fasi di elaborazione

Le misurazioni diventano particolarmente utili quando è possibile confrontare i risultati ottenuti da diverse postazioni di lavorazione.

Ad esempio, le misurazioni raccolte prima e dopo un frantumatore possono aiutare gli operatori a comprendere la relazione tra il materiale in ingresso e il prodotto risultante.

Le misurazioni effettuate in diversi punti di un circuito di frantumazione possono rivelare come le modifiche in una fase influenzino il materiale che passa alla fase successiva.

Ove opportuno, i dati relativi alla granulometria possono essere valutati anche insieme alla produttività, alle impostazioni del frantumatore, al consumo energetico delle apparecchiature e ad altre informazioni operative.

Questo contesto più ampio aiuta a distinguere i cambiamenti nelle caratteristiche dei materiali dai cambiamenti nelle prestazioni delle apparecchiature.

6. Scegliere dove misurare

Non esiste un unico punto di misurazione ideale per ogni operazione.

La posizione più appropriata dipende dal materiale, dalle attrezzature, dalle sfide operative e dalle decisioni che le misurazioni sono destinate a supportare.

Un approccio pratico consiste nel partire dalla questione del processo, per poi identificare dove è possibile misurare il materiale rilevante.

Posizione della misurazione	Cosa può aiutare a valutare la misurazione
Parete rocciosa pre-esplosione	Struttura geologica e condizioni che influenzano la frammentazione
Un mucchio di macerie distrutto	Prestazioni di esplosione, dimensioni eccessive, PSD e variabilità spaziale
Punti di carico o di scarico dei veicoli	Variazioni da carico a carico e materiale proveniente da fonti diverse
Frantoio pre-primario	Caratteristiche del materiale in ingresso e variabilità del materiale
Frantumatore post-primario	Dimensioni del prodotto di frantumazione, tendenze relative al sovradimensionamento e variazioni delle prestazioni
frantoio post-secondario o terziario	Consistenza del prodotto ed effetti delle regolazioni di frantumazione
Nastro trasportatore post-vagliatura	Dimensioni eccessive inaspettate, prestazioni dello schermo e conformità del prodotto
Alimentazione del circuito di rettifica	Variabilità delle dimensioni dei materiali in ingresso, decisioni di miscelazione e stabilità del processo

Queste posizioni non sono intercambiabili. Ognuna risponde a una diversa esigenza operativa.

Prima o dopo un frantumatore?

Una misurazione effettuata prima di un frantumatore descrive il materiale che entra nella macchina. Può aiutare a stabilire se le variazioni nella granulometria del materiale in ingresso possano contribuire a cambiamenti nelle prestazioni.

Una misurazione effettuata dopo il frantumatore descrive il materiale prodotto. Può essere utile per valutare se la produzione soddisfa i requisiti desiderati e se la distribuzione cambia nel tempo.

Entrambe le misurazioni possono essere utili insieme perché forniscono informazioni sulla relazione tra il materiale in ingresso e il prodotto finale.

Tuttavia, le informazioni aggiuntive creano valore solo quando l'operazione ha un motivo per utilizzarle.

Scegliere il sistema di misurazione più adatto

La scelta di un sistema di misurazione implica molto più che la semplice determinazione del luogo di installazione. La tecnologia deve anche fornire le informazioni necessarie a supporto della decisione operativa prevista.

WipWare offre diversi approcci di misurazione in base a come viene presentato il materiale e quali caratteristiche devono essere valutate.

• WipFrag Supporta la frammentazione su richiesta e l'analisi delle particelle a partire da fotografie raccolte sul campo, in laboratorio, nel sottosuolo o tramite droni.
• Riflesso Fornisce misurazioni automatizzate del materiale nei carichi dei veicoli o durante lo scarico, aiutando le operazioni a monitorare la variabilità da un carico all'altro.
• Assolo Fornisce misurazioni ripetute del materiale su nastri trasportatori e linee di processo, supportando il monitoraggio continuo e il controllo del processo.

Per i sistemi automatizzati, la scelta tra la configurazione Base e quella Completa dipende dalle informazioni richieste.

Monitoraggio mirato di base

Solo Basic e Reflex Basic sono progettati per applicazioni in cui l'obiettivo principale è monitorare la dimensione massima delle particelle o il colore del materiale.

Ad esempio, un'operazione potrebbe richiedere l'identificazione di materiale di dimensioni eccessive in avvicinamento a un frantumatore, il rilevamento di particelle inattese dopo la vagliatura o il monitoraggio di cambiamenti di colore che potrebbero indicare differenze nelle caratteristiche del materiale.

Laddove una singola misurazione sia sufficiente a fornire il segnale operativo richiesto, l'analisi Basic può rappresentare una soluzione più appropriata rispetto all'analisi PSD completa.

Analisi completa dei materiali

Solo Complete e Reflex Complete forniscono misurazioni complete della distribuzione granulometrica, insieme a informazioni sulla forma e sul colore delle particelle. Solo Complete fornisce anche una stima del volume del materiale.

Queste configurazioni sono utili quando è necessario comprendere i cambiamenti in diverse classi di dimensioni delle particelle, confrontare distribuzioni complete o valutare le caratteristiche dei materiali nel tempo.

Le applicazioni includono il monitoraggio delle prestazioni dei frantumatori, la valutazione dell'alimentazione dei circuiti di macinazione, il confronto di materiali provenienti da diverse fonti e la verifica della conformità con gli obiettivi di granulometria.

Adattare la misurazione all'applicazione

Un sistema di misurazione più completo non è necessariamente più utile per ogni applicazione.

Ad esempio, per rilevare particelle al di sopra di un limite dimensionale definito potrebbe essere sufficiente monitorare solo la dimensione massima. Al contrario, per comprendere come un frantumatore modifica la distribuzione granulometrica complessiva sono generalmente necessarie misurazioni più dettagliate della distribuzione granulometrica.

Il sistema più appropriato dipende anche dalla possibilità di misurare il materiale in modo affidabile nelle condizioni di installazione previste.

Fattori quali la granulometria, la visibilità, il campo visivo, la distanza di montaggio, il movimento del materiale e le condizioni ambientali influenzano la scelta del sistema.

L'obiettivo è selezionare la capacità di misurazione che fornisca informazioni utili per il processo, senza introdurre complessità non necessarie.

Comprensione degli intervalli di dimensioni delle particelle rilevabili

Un aspetto importante da considerare nella scelta del punto di misurazione è se il sistema sia in grado di distinguere in modo affidabile le dimensioni delle particelle rilevanti per l'operazione.

Nel monitoraggio ottico dei nastri trasportatori, la gamma di dimensioni rilevabili dipende dalla risoluzione della telecamera, dalla scelta dell'obiettivo, dalla distanza di montaggio e dal campo visivo. Un campo visivo più ampio consente al sistema di osservare una superficie maggiore di materiale, ma riduce il dettaglio dell'immagine disponibile per l'identificazione delle particelle più piccole. Un campo visivo più ristretto migliora la risoluzione per le particelle più piccole, ma può limitare la copertura di materiale di dimensioni maggiori o dell'intero flusso di materiale.

Ad esempio, il monitoraggio del materiale in uscita da un frantoio primario su un nastro trasportatore di grandi dimensioni presenta requisiti diversi rispetto alla misurazione di materiale più fine che alimenta un mulino di macinazione. La configurazione appropriata della telecamera deve tenere conto sia della distribuzione granulometrica del materiale sia delle condizioni fisiche nel punto di misurazione.

Queste considerazioni sono particolarmente importanti quando si sceglie tra il rilevamento della dimensione massima e l'analisi completa della distribuzione granulometrica.

Per una spiegazione più dettagliata, compresi esempi pratici di installazione, vedere Comprensione delle fasce dimensionali nell'analisi dei nastri trasportatori.

7. Campionamento periodico e monitoraggio continuo

L'analisi granulometrica tradizionale tramite setacciatura rimane un metodo importante per la misurazione della granulometria.

Se eseguita correttamente, fornisce una valutazione fisica del materiale campionato e può includere frazioni difficili da distinguere tramite misurazioni ottiche.

Tuttavia, un campione raccolto periodicamente rappresenta il materiale prelevato in quel particolare momento e luogo.

Se le caratteristiche del materiale cambiano in modo significativo tra i campioni, tali variazioni potrebbero non essere rilevate.

L'importanza di misurazioni più frequenti

I sistemi di monitoraggio automatizzati raccolgono ripetutamente le misurazioni durante il passaggio del materiale attraverso il processo.

Anziché affidarsi esclusivamente a misurazioni effettuate a intervalli occasionali, gli operatori possono osservare le tendenze in evoluzione, confrontare i periodi operativi e identificare cambiamenti inattesi.

Ad esempio, un frantumatore può produrre materiale entro l'intervallo di dimensioni desiderato durante un periodo di campionamento programmato, ma presentare episodi intermittenti di materiale di dimensioni superiori a quelle desiderate durante altre condizioni operative.

Un sistema di monitoraggio può fornire informazioni aggiuntive su tali variazioni.

Il monitoraggio continuo non significa che ogni particella venga misurata. I sistemi ottici campionano il materiale visibile a intervalli ripetuti e i loro risultati sono influenzati dalla frequenza di misurazione, dalla geometria dell'installazione e dalle caratteristiche del materiale.

Tuttavia, le misurazioni ripetute possono rivelare schemi che il campionamento periodico da solo potrebbe non cogliere.

Perché entrambi i metodi sono importanti

Le misurazioni ottiche automatizzate e l'analisi granulometrica fisica forniscono informazioni complementari.

L'analisi granulometrica tramite setacciatura può contribuire a caratterizzare il materiale sfuso e a fornire misurazioni di riferimento, mentre i sistemi automatizzati consentono osservazioni più frequenti del comportamento del processo.

Ove opportuno, il campionamento comparativo e la calibrazione possono contribuire a stabilire correlazioni tra le misurazioni ottiche e i risultati di laboratorio.

Anziché considerare un metodo come sostitutivo dell'altro, le operazioni possono combinarli per favorire una comprensione più completa delle dimensioni del materiale e della variabilità del processo.

L'obiettivo è raccogliere dati che siano al contempo significativi e sufficientemente rappresentativi delle decisioni che andranno a influenzare.

8. Trasformare le misurazioni in decisioni di processo

La raccolta di un maggior numero di dati non migliora automaticamente un'operazione.

Il valore pratico della misurazione deriva dalla definizione di come le informazioni verranno valutate e di quali azioni potranno essere intraprese al variare delle condizioni.

Una strategia di monitoraggio efficace collega tre elementi:

1. Misurazione: Quale caratteristica del materiale viene monitorata?
2. Bersaglio: Quale intervallo o condizione è considerato accettabile?
3. Risposta: Cosa dovrebbe accadere quando la misurazione indica una deviazione significativa?

Utilizzo di limiti dimensionali e inviluppi di specifica

Un limite massimo per la dimensione delle particelle può essere sufficiente quando l'obiettivo è rilevare materiale di dimensioni eccessive che potrebbe interferire con le apparecchiature a valle.

Altre applicazioni richiedono il monitoraggio della densità spettrale di potenza complessiva rispetto a un intervallo di specifiche.

Ad esempio, un processo può richiedere che una determinata percentuale di materiale rimanga entro un intervallo dimensionale accettabile, anziché semplicemente rimanere al di sotto di una dimensione massima.

Il confronto delle misurazioni con questi limiti consente agli operatori di verificare se il materiale rientra nelle specifiche e come cambia la sua distribuzione.

I limiti appropriati devono essere stabiliti in base ai requisiti dell'apparecchiatura o del processo, piuttosto che in base a obiettivi generali di granulometria.

Dagli avvisi all'automazione

I risultati delle misurazioni possono essere presentati agli operatori per la revisione, collegati agli allarmi o integrati in un sistema di controllo dell'impianto, ove supportato.

I sistemi automatizzati di WipWare possono comunicare i dati di misurazione tramite protocolli industriali come Modbus TCP e OPC UA.

Ciò consente di integrare le misurazioni delle particelle con altre informazioni operative utilizzate da un PLC, un sistema SCADA o una strategia di controllo.

Ad esempio, il rilevamento di un sovradimensionamento del materiale in fase iniziale dopo un frantumatore potrebbe indurre un operatore a rivedere le impostazioni del frantumatore o le condizioni dell'attrezzatura.

Con un'adeguata ingegneria e opportune misure di sicurezza, la misurazione potrebbe anche contribuire a una strategia di controllo automatizzato.

Un'applicazione storica di WipWare presso un'azienda mineraria nel nord del Quebec illustra questo approccio. L'azienda doveva controllare il materiale di dimensioni superiori a circa 150 mm (6 pollici) dopo la frantumazione primaria. Collaborando con Xstrata Process Support (XPS) e un fornitore di ginocchiere idrauliche, WipWare ha contribuito a implementare un sistema in grado di identificare le condizioni di sovradimensionamento e di comunicare con un PLC per supportare la regolazione automatica delle impostazioni del frantoio.

L'applicazione dimostra come le misurazioni delle particelle possano diventare input di controllo concreti se integrate con apparecchiature e sistemi di sicurezza di processo adeguati.

La decisione di automatizzare dovrebbe dipendere da quanto affidabile sia la misurazione nel rappresentare il processo, dalla rapidità con cui è necessaria una risposta e dalle conseguenze operative della modifica proposta.

L'obiettivo è utilizzare la misurazione come input affidabile per una decisione operativa appropriata, non automatizzare semplicemente perché i dati sono disponibili.

9. Caso di studio: Collegamento tra la frammentazione da esplosione e i requisiti del frantumatore

Un programma di ricerca presso la cava di inerti di dstgroup in Portogallo dimostra come la misurazione della frammentazione possa collegare la valutazione delle esplosioni con i requisiti di lavorazione a valle.

La ricerca ha coinvolto WipWare, O-Pitblast e dstgroup, con l'obiettivo di migliorare il rapporto tra le prestazioni di brillamento e la compatibilità con il frantumatore primario.

Stabilire una base di riferimento misurabile

La fase iniziale ha combinato la topografia dettagliata del terreno, i rilievi dei fori di brillamento, la simulazione della progettazione delle esplosioni e la misurazione della frammentazione.

Utilizzando WipFrag, i ricercatori hanno valutato la distribuzione granulometrica del materiale frantumato e hanno confrontato i risultati con i requisiti del frantoio primario della cava.

Una tabella di compatibilità con il frantumatore ha permesso di identificare il materiale rientrante nella gamma dimensionale desiderata e il materiale di dimensioni eccessive che richiedeva una manipolazione o una frantumazione aggiuntive.

Le valutazioni iniziali hanno rivelato differenze tra la frammentazione prevista e quella misurata, oltre a variazioni associate alla geometria dell'esplosione e alla precisione della perforazione.

Questi risultati hanno fornito una base di riferimento per valutare le successive modifiche.

Valutazione delle modifiche alla progettazione delle esplosioni

Le fasi successive della ricerca hanno esaminato le modifiche ai parametri di progettazione delle esplosioni, tra cui le proprietà del sistema di riempimento, la preforatura, la precisione della perforazione e la tempistica di innesco.

Le misurazioni della frammentazione sono state utilizzate per confrontare i risultati e valutare se le modifiche avessero avvicinato il materiale alla distribuzione di alimentazione desiderata dal frantoio.

La ricerca ha infine dimostrato miglioramenti misurabili a seguito di aggiustamenti mirati nella progettazione delle esplosioni, tra cui una riduzione di 11% in D80, una riduzione di 19% nella dimensione massima dei frammenti e un miglioramento di 21% nell'efficienza di frammentazione. Queste modifiche hanno portato la distribuzione granulometrica (PSD) del materiale estratto più vicina all'intervallo di compatibilità del frantoio.

Questi risultati descrivono le condizioni e i confronti specifici utilizzati nella ricerca, piuttosto che i miglioramenti prestazionali che si possono presumere in altre operazioni.

Estensione della misurazione all'alimentazione del frantumatore

La ricerca ha inoltre incluso misurazioni automatizzate tramite Reflex in prossimità del frantoio primario.

Queste osservazioni hanno contribuito a valutare il materiale in arrivo per la lavorazione e hanno fornito un ulteriore modo per confrontare gli effetti delle modifiche alla progettazione delle esplosioni nel tempo. Come accennato in precedenza, in seguito alle modifiche iniziali alla progettazione delle esplosioni, la distribuzione granulometrica del materiale estratto (PSD) del 15% si è avvicinata all'intervallo di compatibilità con il frantoio stabilito durante la fase di riferimento.

Il significato dell'opera non risiede semplicemente nel fatto che una singola esplosione abbia prodotto frammenti più piccoli.

Dimostra un processo basato sulla misurazione in cui i requisiti del frantumatore hanno contribuito a definire gli obiettivi di frammentazione, sono stati misurati i risultati delle esplosioni, sono state valutate le regolazioni e sono state monitorate le caratteristiche del materiale risultante.

Questo approccio collega l'operazione di brillamento ai requisiti delle apparecchiature a valle, anziché considerare la frammentazione come un risultato isolato dell'esplosione.

Per ulteriori approfondimenti, si vedano gli articoli pubblicati sulla rivista. Un quadro di riferimento "Dalla miniera alla frantumazione" per le operazioni di estrazione degli aggregati.: Parte 1, Parte 2 e Parte 3.

10. Costruire una visibilità a lungo termine sull'intero ciclo di vita di una miniera

Le singole misurazioni forniscono informazioni sul materiale in un determinato momento e luogo.

Il loro valore può aumentare quando i risultati vengono raccolti in modo coerente, associati alle condizioni operative e confrontati su periodi più lunghi.

Con il progredire dell'attività mineraria, le operazioni si confrontano con diverse zone geologiche, caratteristiche dei materiali, condizioni delle attrezzature e requisiti di lavorazione.

Le misurazioni raccolte nel tempo possono aiutare a documentare questi cambiamenti e fornire un riferimento per valutare le prestazioni successive.

Collegamento delle misurazioni nelle diverse fasi

Le tecnologie di WipWare offrono metodi complementari per caratterizzare i materiali durante l'intero ciclo di estrazione e lavorazione:

• WipJoint Descrive la struttura rocciosa esposta prima dell'esplosione.
• WipFrag valuta la frammentazione post-esplosione e altri campioni di materiale accessibili.
• BlastCast Consente di confrontare la frammentazione misurata con i risultati previsti dal modello e di valutare potenziali modifiche progettuali.
• Riflesso Fornisce misurazioni automatizzate del carico dei veicoli tra le fasi di carico, trasporto e lavorazione.
• Assolo Fornisce misurazioni ripetute dei materiali su nastri trasportatori e linee di processo.
• MailFrag Offre analisi WipFrag con l'assistenza di specialisti laddove le risorse interne per l'analisi siano limitate.

Queste tecnologie non misurano tutte i materiali allo stesso modo, né è necessario che vengano impiegate congiuntamente per generare valore.

Ciascuno di essi risponde a un diverso requisito di misurazione e l'utilità della combinazione dei risultati dipende da un campionamento appropriato, dalla calibrazione, da una rendicontazione coerente e dalle informazioni operative disponibili.

Ad esempio, una miniera può confrontare le misurazioni WipFrag di un'esplosione con le successive misurazioni Reflex dei carichi di camion in uscita dall'area mineraria. Le misurazioni Solo possono quindi fornire informazioni sul materiale in entrata o in uscita da una fase di lavorazione.

Quando questi risultati vengono correlati alla loro ubicazione, al momento, alle fonti e alle condizioni operative, possono contribuire a spiegare come cambiano le caratteristiche dei materiali con il progredire della produzione.

Valutazione delle tendenze e dei cambiamenti operativi

Le registrazioni di misurazioni a lungo termine possono inoltre supportare i confronti tra periodi operativi.

Una miniera potrebbe valutare la frammentazione prima e dopo una modifica delle pratiche di brillamento, esaminare la granulometria del prodotto di frantumazione con l'usura delle attrezzature o confrontare le caratteristiche di alimentazione del circuito di macinazione provenienti da diverse aree minerarie.

Le misurazioni possono essere valutate insieme a indicatori operativi quali produttività, consumo energetico, impostazioni delle apparecchiature, registri di manutenzione e percorsi dei materiali.

Questo aiuta gli ingegneri a verificare se le modifiche alle caratteristiche dei materiali sono associate a cambiamenti nelle prestazioni del processo.

È importante sottolineare che le misurazioni della frammentazione non quantificano direttamente l'efficienza energetica, l'usura delle apparecchiature o il risparmio sui costi. Per ottenere tali risultati sono necessari i corrispondenti dati operativi.

Il valore della misurazione della frammentazione risiede nel fatto che aggiunge informazioni sulla caratterizzazione del materiale a tali valutazioni, aiutando gli operatori a comprendere meglio le condizioni che influenzano le prestazioni.

Costruire un processo di miglioramento coerente

Un programma di miglioramento basato sulla misurazione inizia definendo i requisiti dell'operazione e stabilendo obiettivi significativi.

Vengono quindi effettuate delle misurazioni in punti selezionati per determinare in che modo le caratteristiche effettive del materiale si confrontano con tali requisiti.

Quando le condizioni differiscono dalle aspettative, i risultati possono essere valutati insieme alle corrispondenti informazioni geologiche, relative alle attrezzature e operative.

Le modifiche apportate alle impostazioni di brillamento, frantumazione, vagliatura o ad altri processi possono quindi essere valutate mediante misurazioni successive.

Nel tempo, questo crea un processo di feedback in cui le decisioni operative sono basate sul comportamento osservato dei materiali piuttosto che su sole ipotesi.

Non tutte le operazioni necessitano di sistemi di misurazione in ogni fase. Un singolo sistema, se posizionato correttamente, può fornire un valore considerevole quando risolve un importante problema operativo.

Altre operazioni potrebbero trarre vantaggio dalla combinazione di misurazioni effettuate in diversi punti per comprendere come il materiale si modifica durante il suo percorso produttivo.

L'obiettivo è stabilire le misurazioni corrette, nei punti giusti, con uno scopo chiaro per l'utilizzo dei risultati.

La ricerca pubblicata fornisce esempi pratici di come questi approcci di misurazione siano stati applicati a diverse operazioni. Studi che coinvolgono il controllo dei mulini SAG, le prestazioni dei frantumatori, il monitoraggio dei nastri trasportatori e l'ottimizzazione delle esplosioni dimostrano come i dati di frammentazione possano contribuire a valutazioni più ampie delle prestazioni del processo. Esplora queste applicazioni in Casi di studio WipWare: frammentazione e monitoraggio dei processi.

Conclusione

La frammentazione ha conseguenze che vanno ben oltre gli effetti immediati di un'esplosione.

Le caratteristiche del materiale influenzano il carico, il trasporto, la frantumazione, la vagliatura, la macinazione e la consistenza dei processi a valle. Comprendere queste relazioni richiede misurazioni che possano essere collegate alle decisioni operative prese in ogni fase.

Dalla caratterizzazione della roccia prima dell'esplosione e dalla valutazione della frammentazione al monitoraggio automatizzato del carico dei veicoli e dei nastri trasportatori, WipWare offre tecnologie complementari per comprendere come il materiale si trasforma durante un'operazione.

Insieme a un campionamento appropriato, alla registrazione delle operazioni e agli obiettivi di processo, queste misurazioni possono aiutare le attività operative a identificare la variabilità, valutare i cambiamenti e sviluppare approcci più coerenti per il miglioramento dei processi.

Nel corso della vita di una miniera, la cronologia delle misurazioni che ne deriva può fornire un contesto prezioso per comprendere le mutevoli condizioni dei materiali, confrontare le strategie operative e orientare le decisioni future.

Il valore non sta semplicemente nel raccogliere più informazioni, ma nel comprendere il significato delle misurazioni e nell'utilizzarle per prendere decisioni più consapevoli.

Perché non si può gestire ciò che non si può misurare.!