Ore Transferência Case Study

Um estudo sobre os impactos sobre a transferência de minério via guindastes de pórtico e AGVs quando se aumenta o número de tipos de minério de um para dois usando Flexsim Simulação Software

Overview

In an attempt to decrease emissions, increase production by 20%, and improve the quality of the final product, a mine was evaluating the feasibility of producing two types of ore from reduction kilns. The plant being studied had five reduction kilns and four smelting furnaces. The reduction kilns were used to heat the ore to approximately 1200 degrees Fahrenheit to reduce the moisture content and reduce the ore oxide. To produce the new ore types in the correct ratio, four of the reduction kilns would produce the primary ore type and the remaining reduction kiln would produce the secondary ore type.

Os fornos de fundição derretido o minério em escória e uma máscara de metal que foi ainda mais refinado em um processo posterior não incluídos no modelo de simulação.

Transferência do minério dos fornos de redução para os fornos de fundição foi feito através de uma combinação de guindastes de pórtico e AGVs.

  1. O minério é carregado em um recipiente forrado de tijolos em um AGV em um forno de redução
  2. A AGV transporta o recipiente cheio para um poço de elevação
  3. Um guindaste de pórtico coloca um recipiente vazio sobre a AGV e, em seguida, remove o recipiente cheio
  4. A AGV leva o recipiente vazio de volta para o forno de redução para ser recarregado
  5. O guindaste de pórtico iça o recipiente up completo para o nível de caixa de alimentação da planta
  6. O guindaste de pórtico transporta o recipiente cheio para um bin de alimentação que está pronto e esvazia o recipiente para o lixo alimentar
  7. O guindaste de pórtico transporta o recipiente agora vazia de volta a um bem guincho
  8. O guindaste de pórtico iça o recipiente até uma posição pronta e aguarda o AGV para voltar com um recipiente cheio

Questões para solucionar

Os custos de capital iniciais necessários para a produção de dois tipos de minério a partir dos fornos de redução foi elevada;

A questão principal era saber se os pórticos seria capaz de manter e até mesmo aumentar o rendimento da planta ao ter de lidar com o aumento da interferência resultante da transferência de minério através dos caminhos de vários outros guindastes de pórtico.

Abordagem da Simulação

O primeiro passo para resolver estas questões foi a de criar um modelo de base do sistema atual produção de um tipo de minério. O objetivo deste modelo foi o de identificar as limitações e desempenho do sistema em vigor. Os próximos passos para a resolução destas questões era produzir uma série de modelos de cenários que simulam as mudanças propostas que permitiriam a mina para produzir os dois tipos de minério nos níveis de produção propostos.

Modelo de Base

O modelo básico começou na saída dos fornos de redução nas caixas forno surtos que atuaram como buffers pequeno de armazenamento para o minério. O modelo terminou na saída dos silos forno como o minério foi lançado dentro da fornalha de fundição. Sabendo-se que o modelo iria ver várias modificações (um para cada cenário) ao longo da vida do projeto, o modelo foi construído para permitir a todas as alterações menores e mais importantes para ser feita facilmente.

Um método utilizado foi o uso de uma folha de cálculo do Excel como a interface para alterar a maior parte dos parâmetros do modelo. Este método foi utilizado porque é mais rápido e, geralmente, uma interface mais reconhecível para mudar grandes quantidades de dados quando comparado com GUIs personalizados.

Outro método utilizado foi o uso de conter objectos para controlar a interface com outros tipos de objectos e de alguns dos comportamentos gerais para o tipo de objecto que continham. Este método foi usado para simplificar qualquer código que precisava de ser escrita e para permitir que o número de qualquer tipo objeto em particular para ser mudado com facilidade.

Cenários

A finalidade dos modelos de cenários foi simular as alterações que seriam introduzidas na planta para permitir a produção de um dos dois tipos de minério. Para simular atualizações esperados para os fornos de redução e fornos de fundição as capacidades de produção foram aumentados em cada um dos cenários. Para além da passagem do centro (3rd) Forno de redução a um tipo de minério secundário, houve duas grandes mudanças que resultaram em quatro modelos de cenários:

  • Transferência de minério secundário
    • Todo o minério secundário foi levantada através do centro (3rd) Içar bem e em seguida, transportados directamente para uma caixa de alimentação do forno ou a um ponto de transferência para permitir um segundo guindaste para concluir o processo de transferência.
    • Minério secundário destinado aos fornos de fundição de centro (2 e 3) será transferida a mesma que acima. Minério secundário para os fornos de fundição de fora (1 e 4) se usar um transportador especial para ser transferida para bandejas de onda secundárias que eram capazes de carregar os AGV exteriores (1 e 5). O minério secundário destinado aos fornos de fundição de fora, então, ser levantados através das cavidades de elevação exteriores.
    • Total number of reduction kilns
      • The number of reduction kilns would remain at five with the center reduction kiln (3rd) being converted to secondary ore. The percentage of secondary ore required by the smelting furnaces would be roughly 18%.
      • An additional reduction kiln, AGV, hoist well, and gantry crane would be built. The fourth reduction kiln would be converted to secondary ore. The ore types would be adjusted so that the percentage of secondary ore required by the smelting furnaces would be roughly 16%.

Resultado

Initially it was suspected that the ore transfer system (AGVs and gantry cranes) was the main bottleneck to the current production capacity of the plant. Accordingly, it was assumed that the ore transfer system would be main limitation for the changeover to multiple ore types. During the validation of the base model it was determined that the actual bottleneck for the current system was the interactions of the reduction kiln and smelting furnace delays and the misalignments of their production capacities at any given time. After validation the base model showed that the transfer system was Idle 23% of the time and that after scheduled and unscheduled delays the reduction kilns and smelting furnaces were utilized 84% and 90% of the time respectively.

Similar ao modelo base, os modelos de cenários mostraram que o actual sistema de transferência de minério era mais do que capaz de atender às necessidades de produção para a planta. Mesmo com o aumento da produção e da complexidade adicional causado por ter dois tipos de minério, o sistema de transferência de minério tinha excesso de capacidade. Como resultado, os métodos para transferir a 2ª tipo de minério a partir dos fornos de redução para os fornos de fundição não apresentaram diferenças significativas entre si.

The scenarios also showed that increasing the number of ore types from one to two greatly increased the negative impacts of the delay interactions and production misalignments between the reduction kilns and smelting furnaces. The scenarios that did not include the additional reduction kiln showed that the reduction kiln and smelting furnace utilization (after delays) dropped to approximately 68% and 78% respectively. In both scenarios the plant was not capable of meeting the increased production goals.

Adding an additional reduction kiln increased the primary ore capacity to a point where the plant was capable of meeting the increased production goals. In these scenarios the reduction kiln and smelting furnace utilization (after delays) were approximately 65% and 85% respectively. The addition of the extra reduction kiln is the reason that the reduction kiln utilization does not increase.

The impact of a 2ª ore type was such that without the increase in reduction kiln and smelting furnace capacities, included in the scenario models, the plant would be incapable of overcoming the lower utilization values to meet the increased production goals.

Imagens

Scenario with six reduction kilns and secondary ore surge bins


Modelo e estudo de caso completado por Brandon Peterson com a ajuda de AJ Bobo, Dustin Derrick, e Brenton King. Brandon é um engenheiro de simulação com Flexsim Software Products e pode ser alcançado em brandon.peterson @ flexsim.com ou 801-224-6914.

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