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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TRABAJO DE GRADO
ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I, II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-
REDUCCIÓN DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE
REDUCCIÓN, DE LA EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL
SINGH DELVALLE, ERIKA AMADIS
CIUDAD GUAYANA MARZO 2011
ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I, II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-
REDUCCIÓN DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE
REDUCCIÓN, DE LA EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL
CIUDAD GUAYANA, MARZO 2011
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TRABAJO DE GRADO
ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I, II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-
REDUCCIÓN DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE
REDUCCIÓN, DE LA EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL
Br. Erika Amadis, Singh Delvalle.
CIUDAD GUAYANA, MARZO 2011
MSc. ING. IVÁN TURMERO
TUTOR ACADÉMICO
ING. HAYDEE BARRIOS
TUTOR INDUSTRIAL
Trabajo presentado a los fines de cumplir con los requisitos que establece la institución para
optar al título de Ingeniero Industrial.
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TRABAJO DE GRADO
ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I, II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-
REDUCCIÓN DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE
REDUCCIÓN, DE LA EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL
Br. Erika Amadis, Singh Delvalle.
CIUDAD GUAYANA, MARZO 2011
ING. FÉLIX MARTINEZ
JURADO ACADÉMICO
ING. MIRELLA ANDARA
JURADO ACADÉMICO
Trabajo presentado a los fines de cumplir con los requisitos que establece la institución para
optar al título de Ingeniero Industrial.
SINGH DELVALLE ERIKA AMADIS
“ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I, II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-REDUCCIÓN
DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE REDUCCIÓN, DE LA
EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL”, 2010.
MINERA LOMA DE NÍQUEL
154 Páginas.
Trabajo de Grado.
Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”.
Vicerrectorado Puerto Ordaz.
Departamento de Ingeniería Industrial.
Departamento de Entrenamiento Industrial.
Tutor Académico: MSc.Ing. Iván Turmero
Tutor Industrial: Ing. Juan Carlos Rojas.
Referencias Pág. 59
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL TRABAJO DE GRADO
Quienes suscriben, los tutores académico e industrial, para examinar el
Trabajo de Grado presentado por la Br. ERIKA AMADIS SINGH
DELVALLE, portador de la cédula de identidad Nº 18.882.142, titulado
ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I, II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-
REDUCCIÓN DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE
REDUCCIÓN, DE LA EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL”, como
requisito para la aprobación del Trabajo de Grado , consideramos que
dicho trabajo cumple con los requisitos exigidos para tal efecto y por tanto
lo declaramos: APROBADO
ACTA DE APROBACIÓN
_________________________
MSc.ING. IVÁN TURMERO Tutor Académico
_________________________
ING. HAYDEÉ BARRIOS Tutor industrial
vii
DEDICATORIA
A mi Dios, por ser quien guía mis pasos y quien me da la fortaleza y la
sabiduría necesaria para cumplir mis metas, me da salud, ganas de vivir y
optimismo en cualquier circunstancia que se me presente.
A mi madre: Dolisay Del Rosario Delvalle, por darme la vida ser mi guía
mi patrón a seguir y por ser lo mas bello que tengo, al ser la persona que
me inculcó buenos valores, y gracias a ella soy una persona
independiente y estudiosa, por eso y muchas cosas te dedico este trabajo
mami te amo mucho y Dios te bendiga hoy, mañana y siempre.
A mi padre: Carlos Armando Singh, por enseñarme que hay que dar sin
esperar nada a cambio, ser buena persona , que siempre al mal tiempo
hay que tener buena cara y que hay que disfrutar la vida porque es una
sola, sé que desde el cielo estas orgulloso de mis logros TE AMO papi, y
este trabajo te lo dedico.
A mi hermana: Rosemary Singh por su ayuda a lo largo de mi carrera y
formación académica Dios te bendiga hermana te quiero mucho.
A mis Tías Belkis Delvalle y Margarita Delvalle, Por su apoyo en todo
momento y por ser mis segundas mamás. Me siento muy afortunada de
tenerlas a mi lado y por eso les dedico este informe.
A mi Abuela Iria Gulabsingh por brindarme incondicionalmente su apoyo
y su amor sé que desde el cielo está muy orgullosa de mí.
A mi Tío Padrino Adrián Gulabsingh, por ser un segundo Padre para mí,
por estar siempre en las buenas y en las malas brindándome su apoyo y
amor incondicional Dios lo bendiga y le dé mucha vida y salud..
A todos les dedico mi esfuerzo, sacrificio y el deseo de ser una
profesional. Esto es por ustedes y para ustedes.
viii
AGRADECIMIENTOS
A Dios por darme el milagro de la vida, salud, bienestar y siempre colocar
en mi camino personas excelentes. Eres la persona más importante en mi
vida.
A mis padres, los seres que más amo en mi vida. Carlos Armando Singh
y Dolisay Delvalle les doy gracias por todos los valores que me han
inculcado y sobretodo el amor incondicional, aunque mi padre físicamente
no esté le agradezco la vida y hasta más, y mi madre por siempre estar
conmigo siendo mas que una madre, mi mejor amiga te amo mami.
A mi hermana Rosemary Singh, por brindarme esta oportunidad en la
empresa y por guiarme los pasos, por ser un modelo a seguir y estar
conmigo apoyándome y ayudándome en todas las decisiones que tomo,
por eso y mucho mas te estoy muy agradecida hermana te quiero mucho.
A Elenir Álvarez, por ser mi amiga y hermana incondicional por su apoyo
a lo largo de mi carrera, uno de los pilares mas importantes de mi vida, y
por brindarme su amistad tan incondicional y desinteresada desde el
primer día de clases hasta el último es por eso que te agradezco mucho y
este es un logro tanto mío como tuyo.
A Sabrina Malavé, por formar parte de mi vida y ser una de las personas
más nobles que conozco, brindándome todo su apoyo para el
cumplimiento de esta meta, ayudándome en todo momento tanto en vida
personal como en el trabajo, es por eso que te agradezco por ser como
una hermana para mi, y puedes contar con mi apoyo siempre te quiero
mucho.
A mi Tío Adrián Gulabsingh, por ser un padre para mi, brindarme
seguridad y todo su apoyo a lo largo de mi vida te quiero mucho tío Dios
te de mucha vida y salud.
ix
A mis tías bellas Margarita Delvalle y Belkis Delvalle por ser unas
madres para mi las quiero, las adoro y estoy muy agradecida con Dios
por ponerme en esta grandiosa familia.
A mi gran amiga Juvelitza Salazar, por ser una de las mas fieles amigas
y siempre estar conmigo en las buenas y en las malas por darnos ese
regalo hermoso como lo es Mía Victoria, y por ser un modelo a seguir,
gracias por formar parte de mi vida
A mi compañera de bachillerato Ana Cristina Noriega, por su apoyo a lo
largo de mi carrera, Dios te dé mucha salud y Prosperidad siempre.
A mis vecinas Nodlis y Noblis Marcano, por siempre estar pendientes de
nosotras y por muchos momentos gratos compartidos muchísimas
gracias.
A mis amigas bellas: Carla Marvez y Maryvet Cáceres por estar conmigo
en las buenas y en las malas y compartir tan gratos momentos que de
una u otra manera contribuyeron a lo que soy hoy en día las quiero
mucho.
A mis compañeros de trabajo Joseph Montilla, Edgar González y
Gheyson Mejías, Richard Díaz por brindarme desde el primer momento
su ayuda y apoyo incondicional, es por eso que les estoy muy agradecida
por todo, y este trabajo no seria lo mismo sin ustedes.
A mis jefes Freddy Espinoza, Simón Herrera y mi tutora Haydde
Barrios por toda su ayuda, por compartir sus conocimientos conmigo y
por todo su apoyo y comprensión en todo momento estoy muy agradecida
con ustedes.
x
A la Sra. Arelys y Laury Fernández por ser las personas más
extraordinarias que haya conocido y por ser tan especiales con nosotras
estoy muy agradecida con ustedes.
A Mairelys Andrade por darme esta oportunidad en la empresa,
muchísimas gracias y dios te de mucha vida y salud.
A las señoras que más adoro en la UNEXPO Sra. Loira, Melvis Mora y
Yumelys Benítez.
A mis compañeros de estudios y futuros colegas: Luz Rodríguez, José
Velázquez (Bumba), Dewis Devadi, Kike, Luis Daniel Serrano, por su
apoyo y ayuda en el momento oportuno, a todos muchas gracias.
A mis profesores Alfonzo Moffi y Rafael Medina, por ser unos
excelentes profesores y ser un modelo a seguir, por enseñarme y gracias
a ellos soy una persona estudiosa y trabajadora, Dios les de mucha salud
y bienestar hoy mañana y siempre.
Y finalmente mi Profesor y Tutor Académico Iván Turmero por ser el
profesor que me cambio la perspectiva de ver las cosas y amar más mi
carrera desde que me dictó la cátedra Ingeniería de Métodos, es un honor
para mi tenerlo de Tutor, Muchísimas Gracias y Diosito le de mucha vida
y salud para que siga regalando sus conocimientos a los alumnos y
cambiándole la vida a los futuros ingenieros.
xi
INDICE
DEDICATORIA……………………………………………………… vii
AGRADECIMIENTOS……………………………………………… viii
ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………… xiv
ÍNDICE DE GRÁFICOS…………………………………………… xv
ÍNDICE DE TABLAS………………………………………………. xvi
LISTA DE ANEXOS……………………………………………….. xvii
RESUMEN…………………………………………………………. xviii
INTRODUCCIÓN....................................................................... 1
CAPÍTILO I………………………………………………………… 3
EL PROBLEMA…………………………………………………. 3
1.1 Definición del problema………………………………… 3
1.2 Antecedentes de la situación…………………………. 4
1.3 Objetivo General………………………………………… 5
1.3.1 Objetivos específicos……………………………… 6
1.4 Justificación…………………………………………….. 6
1.5 Alcance…………………………………………………. 7
1.6 Limitaciones…………………………………………… 7
CAPÍTULO II……………………………………………………… 8
GENERALIDADES DE LA EMPRESA…………………… 8
2.1 Razón Social o nombre de la empresa……………… 8
2.2 Ubicación Geográfica………………………………… 8
2.3 Actividad a la que se dedica………………………… 9
2.4 Reseña Histórica……………………………………… 10
2.5 Sector Productivo……………………………………… 14
2.6 Tipo de Mercado……………………………………… 15
2.7 Misión…………………………………………………… 15
2.8 Visión…………………………………………………… 15
2.9 Valores………………………………………………… 16
2.10 Reglas de Oro……………………………………… 17
2.11 Normas Certificadas……………………………… 19
2.12 Objetivo General…………………………………… 19
2.13 Objetivos Específicos……………………………… 20
2.14 Organigrama estructural…………………………… 20
2.15 Funciones de la Gerencia Metalúrgica…………… 23
2.16 Departamento de Proceso………………………… 23
2.17 Descripción del Proceso productivo de MLdN…… 25
CAPÍTULO III…………………………………………………… 31
MARCO TEÓRICO………………………………………… 31
xii
3.1 Conceptos Básicos………………………………… 31
3.1.1 Ferroníquel……………………………………… 31
3.1.2 Proceso de Producción del FeNí…………… 31
3.1.3 Pre-Reducción………………………………… 38
3.1.4 Muestreo……………………………………… 43
CAPÍTULO IV………………………………………………… 49
MARCO METODOLÓGICO……………………………… 49
4.1 Tipo de investigación……………………………… 49
4.2 Diseño de la investigación………………………… 50
4.3 Población y Muestra……………………………… 50
4.4 Instrumentos………………………………………… 51
4.5 Procedimientos de recolección de muestra……. 51
4.5.1 Diagnóstico de la situación actual de línea I y II… 51
4.5.2 Toma de Muestreo………………………………… 52
4.5.3 Cuantificación de las paradas de Calcinadores… 53
4.5.4 Determinación de Variable………………………… 53
4.6 Técnica de Muestreo…………………………………… 53
4.6.1 Materiales y Equipos…………………………… 55
CAPÍTULO V………………………………………………………. 81
SITUACIÓN ACTUAL………………………………………….. 81
5.1 Descripción actual del Proceso Productivo…………. 81
5.1.1 Proceso del Área de PPM……………………… 81
5.1.2 Proceso de Calcinación………………………… 87
5.1.3 Proceso del Área de H.E.R…………………….. 93
5.2 Situación Actual de los Calcinadores 99 5.3 Análisis de las paradas del Proceso de Calcinación
111
CAPÍTULO VI……………………………………………………… 66
ANÁLISIS Y RESULTADOS………………………………… 66
6.1 Diagnóstico de situación Actual de Calcinadores… 66
6.2 Análisis cuantitativo de paradas de Calcinadores… 78
6.3 Muestreo de Comportamiento Físico y Químico….. 85
6.3.1 Proceso de la toma de muestra……………… 86
6.3.2 Efectos de la Pre-Red en el proceso……… 87
6.3.3 Volúmen de gases generados/ Presión interna.. 88
6.3.4 Consumo específico de energía HER………… 90
6.3.5 Impacto de la Pre-Red en el Proceso de Red…. 92
6.3.6 Efecto de la continuidad en la Pre-Red………… 93
6.3.7 Prioridades para aumentar la productividad … 94
6.3.8 Paradas e interrupciones en el Proceso…… 94
6.3.9 Estabilidad durante la operación…………… 95
6.3.10 Parámetros de operación H.E.R………… 95
6.4 Determinar las variables que causan Paradas…. 96
xiii
6.4.1 Paradas en Horno Eléctrico de Reducción…. 103
6.4.2 Paradas Monorrieles 1, 2, 3,4……………… 106
6.4.3 Paradas por Pila Seca…………………… 112
6.5 Elaboración de plan de acción……………….... 115
6.5.1 Minimizar paradas en HER……………… 116
6.5.2 Minimizar paradas en Monorrieles………… 116
6.5.3 Minimizar paradas en Pila Seca………… 117
CONCLUSIONES………………………………………… 118
RECOMENDACIONES………………………………….. 120
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………… 121
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación Geográfica de MLdN……………………… 9
Figura 2. Diagrama de Procesos de ventas……………………. 10
Figura 3. Organigrama estructural de la empresa……………… 22
Figura 4. Organigrama de la gerencia de Operaciones……… 24
Figura 5. Organigrama del proceso productivo……………….. 30
Figura 6. Calcinador línea I y II…………………………………… 35
Figura 7. Diagrama de Proceso de Minera Loma de Níquel… 37
xv
ÍNDICE DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Pre-Red anual………………………………………… 5
Gráfica 2. Diagrama de Flujo del proceso de PPM…………… 58
Gráfica 3. Diagrama de Flujo del proceso de Calcinación … 60
Gráfica 4. Diagrama de Pareto de las horas de Paradas…….. 61
Gráfica 5. Gráfica del mineral Calcinado y pérdida anual……. 62
Gráfica 6. Diagrama de Flujo del recorrido del mineral en H.E.R 63
Gráfica 7. Diagrama de Pareto horas detenidas de H.E.R…… 65
Gráfica 8. Diagrama de Pareto de horas detenidas K1 yK2….. 67
Gráfica 9. Diagrama de Pareto Horas detenidas Enero……….. 68
Gráfica 10. Diagrama de Pareto Horas detenidas Febrero…… 68
Gráfica 11. Diagrama de Pareto Horas detenidas Marzo…….. 69
Gráfica 12. Diagrama de Pareto Horas detenidas Abril………. 70
Gráfica 13. Diagrama de Pareto Horas detenidas Mayo……… 71
Gráfica 14. Diagrama de Pareto Horas detenidas Junio……… 72
Gráfica 15. Diagrama de Pareto Horas detenidas Julio……….. 73
Gráfica 16. Diagrama de Pareto Horas detenidas Agosto……. 74
Gráfica 17. Diagrama de Pareto Horas detenidas Septiembre... 75
Gráfica 18. Diagrama de Pareto Horas detenidas Octubre……. 76
Gráfica 19. Diagrama de Pareto Horas detenidas Noviembre.... 77
Gráfica 20. Diagrama de Pareto Horas detenidas Diciembre… 78
Gráfica 21. Diagrama de Pareto tipo de Paradas………………. 80
Gráfica 22. Diagrama de Pareto de Paradas del Calcinador 83
Gráfica 23. Diagrama del Precio de Níquel Ene-Dic 2010…… 84
Gráfica 24. Presión de gas formada en HER…………………… 89
Gráfica 25. Efecto de la Pre-Red en el consumo de energía….. 91
Gráfica 26. Disponibilidad Pre-Red 2001-2010……………… 94
Gráfica 27. Diagrama de Pareto motivos paradas de K1 y K2… 99
Gráfica 28. Diagrama de Pareto HER…………………………… 102
xvi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Pre-Red y factores asociados en plantas mundiales…. 39
Tabla 2. Ítem del año 2010 de paradas calcinador I…………… 79
Tabla 3. Ítem del año 2010 de paradas calcinador II……………. 82
Tabla 4. Efecto del cambio de la Pre-Red y alimentación……… 89
Tabla 5. Efecto del cambio de la Pre-Red en la energía……….. 92
Tabla 6. Paradas del Calcinador Ene-Dic. 2010………………. 97
Tabla 7. Paradas del Horno Eléctrico de Reducción…………… 100
Tabla 8. Paradas de Monorrieles 1, 2, 3,4……………………… 107
Tabla 9. Paradas de Pila seca…………………………………… 113
xvii
LISTA DE ANEXO
ANEXO 1. Descarga de Tolva…………………………………… 156
ANEXO 2. Piscina de enfriamiento…………………………… 157
ANEXO 3. Lab Data. Muestras especiales………………………. 158
ANEXO 4. Lab Data. Muestras especiales………………………. 159
ANEXO 5. Departamento de Mantenimiento…………………… 160
ANEXO 6. Secador del área de PPM…………………………… 161
ANEXO 7. Trituradora del área de PPM………………………… 162
ANEXO 8. Pila Seca……………………………………………… 163
ANEXO 9. Calcinadores …………………………………………. 164
ANEXO 10. Horno Eléctrico Reducción………………………… 165
ANEXO 11. Vaciado de Metal……………………………………. 166
xviii
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ANÁLISIS DE LAS CAUSAS QUE OCASIONAN PARADAS EN LOS
CALCINADORES DE LÍNEA I,II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-
REDUCCIÓN DEL HIERRO Y SUS EFECTOS EN EL PROCESO DE
REDUCCIÓN, DE LA EMPRESA MINERA LOMA DE NÍQUEL
Autor: Erika SIngh
Tutor Académico: Msc. Ing. Iván Turmero
Tutor Industrial: Ing. Haydeé Barrios
RESUMEN
El presente informe estuvo dirigido al análisis de las causas que ocasionaron las paradas en los calcinadores de línea I y II y la afectación en la Pre-Reducción del hierro y sus efectos en el proceso de reducción, de la empresa Minera Loma de Níquel, con la finalidad de determinar las principales causas que causaron las paradas y sus efectos en el proceso productivo. La investigación se realizó mediante un estudio experimental-evaluativo, pues se tomaron muestras del mineral calcinado y la evaluación de las mismas, así como la data de la intranet para la evaluación de las paradas y su afectación en el año 2010. Se obtuvo como resultado las horas totales en paradas pertenecientes a fallas de equipos y por falla de los operarios, y se determinó el 20% de las causas que ocasionan el 80% de los problemas por paradas ya sea en Horno Eléctrico de Reducción, Monorrieles y Pila Seca. Palabras claves: Análisis de Causas, Muestreo, Análisis de Afectación.
19
INTRODUCCIÓN
La empresa Minera Loma de Níquel es una empresa dedicada a la
explotación y procesamiento del mineral de Níquel proveniente del
yacimiento Loma de Hierro, para ser exportado a diferentes corporaciones
mineras internacionales.
El yacimiento niquelífero de Minera Loma de Níquel consiste de
una mina a cielo abierto donde no se emplean explosivos de ningún tipo
para la extracción y remoción del mineral; mediante el uso de palas
excavadoras el mineral es extraído y cargado en camiones para ser
trasladado a la planta de procesamiento.
Luego de ser extraído, el mineral pasa por una fase de preparación en
donde se reduce de tamaño hasta alcanzar un máximo establecido, para
ser apilado y luego pasar por el proceso de calcinación que se encarga de
reducir parcialmente el hierro y eliminar el agua física y química utilizando
carbón mineral como agente reductor, esto se realiza en dos hornos
rotatorios. En los últimos dos años el proceso se visto afectado motivado
principalmente a la discontinuidad del proceso raíz de todos los
problemas del paro laboral, trayendo como consecuencia una
considerable variabilidad en la pre-reducción del mineral. En los años
2005, 2006 y 2007 se alcanza un promedio de Pre-Reducción por encima
de 72% estable y sostenible. Posteriormente en el año 2008 por los
problemas mencionados anteriormente disminuyó levemente, en el 2009
presenta un aumento en la Pre-Red como resultado de haber operado
con un solo horno, motivo por el cual ambos calcinadores trabajaron a
bajas capacidades, condiciones en las cuales la rotación de los mismos
es ajustada a la alimentación (disminuida) y por tanto el tiempo de
residencia del mineral dentro del calcinador aumenta exponencialmente
20
favoreciendo las reacciones de Pre-Red. Una vez cuantificado el efecto
de la Pre-Red en los mecanismos que favorecen el desempeño de los
hornos eléctricos, se puede definir que el mayor impacto se presenta
sobre la disminución de la presión interna del horno que a su vez tal como
se indica anteriormente, impacta considerablemente en la estabilidad,
productividad, consumos de electricidad, pasta electródica, etc. En los
últimos meses, las condiciones de trabajo de los hornos de reducción y
por tanto de los calcinadores han estado determinadas por las
restricciones energéticas, trayendo como consecuencia retrasos y
pérdidas de producción, es por ello que este trabajo se enfoca
principalmente en el estudio de las causas por lo cual los calcinadores
detienen y como afecta en la Pre-Red del mineral una vez que estos
continúan con el proceso, el comportamiento del mismo y de la estabilidad
y control de los parámetros eléctricos: potencia/corriente/impedancia
dentro del Horno. El mismo se apoya en una investigación de tipo aplicada
con modelo descriptiva y se sustenta en un diseño de investigación de
campo.
En este proyecto se presentan estructuralmente el siguiente contenido
producto del resultado de la investigación realizada en los siguientes
capítulos, en el capítulo I, se exponen el problema objeto de la
investigación en el capítulo II: se describe las generalidades de la
empresa Minera Loma de Níquel. En el capítulo III: se explican los
aspectos teóricos necesarios para la elaboración de la investigación. En el
capítulo IV: se presenta el diseño metodológico seguido en la
investigación. En el capítulo V se presenta la situación Actual de la
empresa seguido del capítulo VI donde se exponen los análisis y
resultados de la investigación y finalmente se presentan las conclusiones
y recomendaciones.
21
CAPITULO I
EL PROBLEMA
A continuación se expondrá detalladamente la situación que se
presenta en la empresa MLdN.
1.1 Definición del Problema:
Minera Loma de Níquel es una industria de minería líder en el país,
dedicada a la producción y mercadeo de níquel, ferroníquel, metal de
aleación siderúrgica, fundamentalmente dirigido a la producción de una
amplia gama de aceros inoxidables, aleaciones de níquel, metalurgia
ferrosa, entre otros. Dicha industria realiza el proceso para la obtención
del mineral el cual comienza con la extracción, en el yacimiento que es a
cielo abierto, luego la preparación, lugar en donde el mineral mediante un
proceso de trituración disminuye sus dimensiones para pasarlo a
calcinación, en donde se reduce parcialmente el hierro presente y se
elimina el agua química y física, utilizando el carbón mineral como
reductor, para luego pasar al área de reducción donde se funde y reduce,
y finalmente se refina.
En los últimos meses, las condiciones de trabajo en los hornos de
reducción y por tanto en los calcinadores han estado determinadas por las
restricciones energéticas. Sin embargo, y a pesar de estar trabajando a
capacidades inferiores a la nominal, se han experimentado retrasos y
pérdidas de producción por factores no vinculados a la energía. Los
principales factores que afectaron la producción durante estos meses
22
fueron las fallas de los monorrieles; y eventos relacionados al horno
eléctrico de reducción, entre otros de menor contribución
Estos eventos poseen una influencia directa en la Pre-Red, ya que
generan paradas de calcinador y la consecuente quema del carbón y
posteriores horas con bajos valores de Pre-Red. Además, los efectos son
de gran importancia en los perfiles térmicos de los hornos de reducción,
ya que al bajar potencia se pierden parte de las condiciones y el carbón
consumido en los calcinadores durante las paradas produce variaciones
químicas dentro del horno (deficiencia de carbón para las reacciones
necesarias), así como repercusiones en la producción puesto que al
detenerse los Calcinadores no se cumplen con las metas de producción
diarias ya establecidas.
Es por ello que esta investigación está enfocada en la investigación
mediante un análisis del año 2010 para determinar las posibles causas
que provocan el detenimiento de los calcinadores, las consecuencias en
cuanto a la producción y en cuanto a las operaciones.
Resulta importante en toda investigación analizar la problemática
existente que envuelve la necesidad del estudio así como también
determinar los objetivos, sus razones, justificación, crear ideas y ubicarlas
para su desarrollo actual y posterior. En el presente capítulo, se
desarrollaran cada uno de estos puntos.
1.2 Antecedentes de la Situación
A continuación se presenta una gráfica con el comportamiento
histórico de la Pre-Red en los calcinadores de Loma de Níquel. Como se
observa en la gráfica # 1, partiendo de la base que los calcinadores
fueron diseñados y concebidos para Pre-reducir el mineral, se evidencia
23
que la optimización del proceso ha permitido mejoras sustanciales desde
el inicio hasta la actualidad. Para ello se ha evaluado y optimizado el perfil
térmico de los calcinadores (en varias oportunidades), las características
físico-químicas del mineral y del carbón alimentado, parámetros
operacionales como rotación y relación aire-gas, se ha rediseñado el
quemador, sistema y procedimiento de muestreo, etc. A comienzos del
año 2010 se puede observar como la pre-reducción disminuye en los
calcinadores trayendo como consecuencia inestabilidad en los hornos de
reducción, disminuyendo así su rata de fusión.
En la gráfica también se puede observar la variabilidad presente en los
resultados de Pre-Red, siendo que la Pre-red depende de muchas
variables y factores como: Características Físico-químicas del mineral y el
24
carbón, parámetros de operación del calcinador, continuidad operacional,
etc. Es lógico esperar una gran variabilidad a lo largo del tiempo
1.3 Objetivo General.
Analizar las causas que ocasionan las continúas paradas en los
Calcinadores I y II a fin de buscar las mejoras en el proceso de
Calcinación y Reducción de la Empresa Minera Loma de Níquel
1.3.1 Objetivos Específicos
1. Diagnosticar la situación actual de los Calcinadores de Línea I y II de la
empresa Minera Loma de Níquel.
2. Analizar y cuantificar las paradas de los Calcinadores en línea I y II en
un periodo determinado.
3. Determinar las variables claves que afectan y causan las paradas de
los calcinadores en línea I y II en función de su optimización.
4. Impacto de las Paradas en la Producción.
5. Realizar un muestreo para determinar el comportamiento físico y
químico del mineral cuando los Calcinadores detienen.
6. Elaborar un plan de acción para minimizar fallas.
1.4 Justificación
El ferroníquel es un metal de aleación siderúrgica, fundamentalmente
dirigido a la producción de acero inoxidable, el cual es utilizado en
25
diversas áreas de consumo, tales como construcción, transporte,
instrumentos quirúrgicos, artículos del hogar entre otros. y su calidad
depende de los procesos ya antes mencionados. Es por esto que la
importancia de este estudio radica en la necesidad de analizar las
posibles fallas o problemas que se pudiesen estar presentando dentro del
proceso de calcinación para darle así una solución óptima mediante
herramientas de ingeniería que a su vez servirán para establecer los
correctivos pertinentes para mejorar el funcionamiento, dando de esta
manera cumplimiento a los objetivos a nivel global y/o general de la
empresa.
1.5 Alcance
La presente investigación se llevará a cabo en la empresa “Minera
Loma de Níquel” específicamente en el área de Calcinación, la cual está
adscrita al Departamento de Procesos y abarca el diagnóstico y
mejoramiento dicho proceso en los calcinadores.
1.6 Limitaciones
La presente investigación se llevará a cabo en un periodo de 16
semanas, cuyo horario es de lunes a viernes de 7.30am - 4.30pm,
teniendo como limitaciones los días festivos y fines de semana
26
CAPÍTULO II
GENERALIDADES DE LA EMPRESA
A continuación se presenta una breve descripción de la empresa
Minera Loma de Níquel, en donde se manifiestan las actividades que
realiza, su misión, visión, el tipo de mercado al cual pertenece, la
importancia económica que posee dicha empresa para el país, sus
objetivos y su estructura organizativa.
2.1 Razón Social o Nombre de la Empresa:
Minera Loma de Níquel
2.2 Ubicación Geográfica:
La empresa Minera Loma de Níquel se encuentra en el sector Noroeste
del cinturón niquelífico de Tinaquillo. Ubicada a 10’ de latitud y 67’ de
longitud Oeste en la costa montañosa, a 100 mts. sobre el nivel del mar, e
la serranía del interior, entre los municipios Guaicaipuro y Santos
Michelena, en los límites de los estados Miranda y Aragua. Situada a
unos 20 Km. de la Autopista Regional del Centro. Cuenta con una vía de
acceso propia a la altura del Km. 54 de la misma y la población más
cercana es Tiara a unos 5Km. (Ver figura 1).
27
Fuente (Intranet Minera Loma de Níquel)
Figura 1. Ubicación Geográfica de la Empresa Minera Loma de Níquel
2.3 Actividad a la que se dedica:
Producto Elaborado: Ferro-Níquel.
Objetivo Principal: Dedicarse a la producción y mercadeo del Ferro-
Níquel.
Área de Distribución: El mineral es distribuido al Norte de Europa,
Alemania, Bélgica, China e Italia y Nacional se le distribuye a
fundiciones Lemos, Siderúrgica del Orinoco (SIDOR) y consorcio
Amazonas. En la Figura Nº 2 se muestra el Diagrama de procesos de
28
la distribución del material comenzando desde el despacho del FeNi,
hasta llegar a la planta-clientes.
Fuente: Intranet (Minera Loma de Níquel)
Figura 2. Diagrama de procesos de las exportaciones y ventas
2.4 Reseña Histórica
La empresa Minera Loma de Níquel es una empresa dedicada a la
explotación y procesamiento del mineral de Níquel proveniente del
yacimiento Loma de Hierro, para ser principalmente exportado a
diferentes corporaciones mineras internacionales. MLdN es una de las
dos empresas a nivel nacional que está certificada bajo las Normas de
Calidad ISO 9000. Debido a esto, es de suma importancia para la
empresa estar al día con la debida documentación de los procesos de
Evaluación de los Sistemas de Gestión de Calidad, la cual es una de las
cláusulas indispensables de ISO-9000 e implica cumplir con El Control de
los Documentos (Cláusula 4.5). Esta documentación se realiza utilizando
la aplicación ISO-Document (Software basado en Lotus Notes que facilita
el cumplimiento de la Norma ISO durante las auditorias de Gestión de la
Calidad).
29
Durante los años 40 y durante las últimas tres décadas, empresas
mineras internacionales, realizaron exhaustivos estudios para determinar
el potencial minero de Venezuela, pero entre los años 1975 y 1990, la
actividad minera en este aspecto, se redujo notablemente debido a la
instauración de un régimen impositivo con gravámenes demasiado
onerosos para las exportaciones mineral.
Los cambios históricos que sacudieron al mundo a finales de la década
pasada han llevado a una apertura de las barreras, tanto políticas como
económicas, que han transfigurado a Latinoamérica, con una expectativa
de crecimiento que va desde un 5% a un 8% en los años noventa (90) y
con más de 250 billones de Dólares de capital extranjero en inversiones
durante el decenio. La mayor parte de ésta inversión se realizó dentro del
sector energético y el sector minero.
Dentro de éste contexto, Venezuela tomó un nuevo rumbo a partir de
1990 y buscó reducir su tradicional dependencia de las exportaciones
petroleras, reactivando el sector minero, el cual posee inmensas
perspectivas de desarrollo. Al mismo tiempo se liberaliza la economía y se
establece un nuevo reglamento que grava con un máximo de 30% las
actividades económicas, la cual permitió promover las inversiones
privadas en minería y otros sectores productivos y de servicios.
La nueva política implementada permitió el ingreso de empresas y
capitales internacionales, interesados en el amplio potencial minero que
ofrecía el territorio venezolano, encontrándose trabajando activamente en
el país empresas tales como: Placer Dome de Canadá y Monarch de
Inglaterra, dedicadas a la explotación de Oro y Diamantes; Young Group
de Inglaterra y Shell Chemical de Holanda, minas de carbón y Anglo
American de Inglaterra, minas de Níquel.
30
El depósito de Minera Loma de Níquel, situado a 80 Km. al sudoeste
de Caracas, en los Estados Miranda y Aragua, fue descubierto durante los
años 40, y está localizado en el sector noreste del cinturón Niquelífero de
Tinaquillo, el cual, además de significar el mayor depósito de níquel del
país, también incluye manifestaciones de otros metales básicos y
minerales industriales de interés tanto para la exportación hacia el
mercado mundial, como para el abastecimiento nacional.
Las exploraciones efectuadas en Minera Loma de Níquel indican que
éste yacimiento contiene alrededor de treinta y ocho millones y medio de
toneladas de material con un contenido de 1,48 % promedio de níquel.
Los estudios fueron realizados por la empresa Societe Le Nickel de
Francia y el Gobierno Venezolano.
Más de 21.500 metros de perforaciones se realizaron para determinar
la riqueza del yacimiento fueron hechas durante los años sesenta y al
concluir esos estudios de factibilidad, los cálculos estimados, de manera
conservadora pronosticaron la extracción de 1.700.000 toneladas de
material por año, de los cuales resultaría una producción de 20.000.000
millones de kilogramos de níquel anuales. En la actualidad se espera
ampliar y mejorar sensiblemente estas estimaciones, al término de las
exploraciones que se vienen realizando para verificar la extensión del
yacimiento.
Cabe señalar que, desde la adjudicación de las concesiones sobre el
depósito de Minera Loma de Níquel se han realizado intensos trabajos
para obtener y evaluar muestras de más de 500 calicatas (test pits) en
más de 2.500 metros de perforaciones efectuadas con taladros tipo auger
(taladro en tirabuzón), con bocas de diamante, los cuales han confirmado
los estudios anteriores en más de un 90%.
31
Al mismo tiempo, la exploración de Minera Loma de Níquel se ve
favorecida por su excelente localización, muy cercana a la infraestructura
necesaria para su desarrollo, que sumada a las facilidades energéticas
que ofrece Venezuela, convierten la operación en un proyecto productor
de níquel muy rentable.
En efecto, el yacimiento se encuentra a 8 Kilómetros de una línea
eléctrica de alta tensión, por el Sur y un gasoducto cercano por el Norte.
El agua necesaria se obtiene de los ríos locales, mediante obras
hidráulicas especializadas construidas en las inmediaciones del
yacimiento.
En lo relativo a las áreas donde se encuentran las laterías de níquel,
estas son naturalmente sin forestación, y se cubren sólo de gramíneas,
debido a que la concentración mineral en la zona no permite el
crecimiento de vegetación boscosa.
Por consiguiente, para la explotación de Minera Loma de Niquel, se
trabaja en un programa de conservación ecológica, respetando y
cuidando las áreas de los bosques que se encuentran dentro de la
concesión, y que contempla un adecuado control de desechos, para
asegurar de éste modo la no-contaminación del ambiente.
Minera Loma de Níquel está situada apenas a 20 kilómetros de la
Autopista principal que une a la ciudad de Caracas con la ciudad de
Valencia, la cual transita el cinturón industrial venezolano, y el proyectado
ferrocarril de los Valles del Tuy, por autopista. Asimismo, queda a 150
kilómetros de la población de Puerto Cabello, uno de los puertos más
importantes del país, y a 100 kilómetros del Puerto de la Guaira, el
principal de Venezuela, lo cual facilita enormemente el transporte del
producto hacia los mercados internacionales.
32
La producción de Minera Loma de Níquel, estimada en 20 millones de
kilogramos de ferro níquel equivaldría de un 2,5% a un 3% del aporte
mundial de éste valioso metal de aleación siderúrgica, fundamentalmente
dirigido a la producción de una amplia gama de aceros inoxidables.
En el año 1970, el Ministerio de Minas e Hidrocarburos asumió los
derechos sobre el yacimiento y mediante decreto declaró especialmente
afectado para el desarrollo, el Yacimiento Niquelífero Loma de Hierro, un
polígono de aproximadamente 7.000 hectáreas.
En Diciembre de 1992, el Ministerio de Minas e Hidrocarburos concede
la empresa Cofeminas, C.A. los derechos para la explotación del
yacimiento. El estudio de factibilidad fue financiado y gerenciado por el
grupo Anglo American, importante grupo internacional con inversiones en
recursos naturales, y desarrollado por Tecnoconsult, empresa venezolana
de Ingeniería de Consulta.
Con la incorporación de Cofeminas, C.A. al grupo Anglo American,
para el año de 1996, cambia de razón social y pasa a llamarse Minera
Loma de Níquel, C.A., empresa operativa responsable de desarrollar el
proyecto.
El grupo Anglo American, ha acumulado significativa experiencia en la
explotación minera de níquel desde el año de 1962, a través del
desarrollo de las minas Morro de Níquel y Codermin, ambas ubicadas en
el país de Brasil.
De acuerdo con el plan minero, el yacimiento es explotado a cielo
abierto, mediante la construcción de terrazas con una altura de 5 metros
entre ellas y un ángulo máximo de taludes de 34 grados.
33
El programa de explotación, apilamiento y manejo del mineral está
diseñado para una producción máxima de un millón doscientos mil
toneladas secas al año, durante un período de casi 30 años, con un
porcentaje de níquel que variara entre 1,78% y el 1,0%, con un promedio
de 1,48%.
De ésta manera, el grupo Anglo American y Minera Loma de Níquel,
C.A. asumen su compromiso con el progreso de Venezuela, siempre en la
búsqueda de nuevos horizontes en la especialidad minera, con el
respaldo de la más moderna tecnología y de un personal compenetrado
con los objetivos de superación que ese reto impulsa, y con la convicción
de su calidad para la competencia en el concierto mundial.
2.5 Sector Productivo:
Minera Loma de Níquel, es una empresa ubicada dentro del sector
primario, ofreciendo Ferro-Níquel. Aprovecha las bondades de los
yacimientos para la explotación y transformación del mineral.
2.6 Tipo de Mercado:
Minera Loma de Níquel, es una empresa ubicada dentro de un
mercado de competencia ya que suministra básicamente Ferro-Níquel
material que se utiliza en un 65% en acero inoxidable, y a nivel Nacional
le suministra FeNi a empresas importantes del país:
a) Siderúrgica del Orinoco (SIDOR)
b) Fundiciones Lemos
c) Consorcio Amazonas.
Y en el exterior es distribuido al Norte de Europa, Alemania, Italia, Bélgica
34
y China.
2.7 Misión:
Es una empresa dedicada a la producción y venta de Níquel, a
costos competitivos mediante:
La producción con seguridad.
La inversión en las mejoras tecnológicas.
Sentido de responsabilidad social con nuestros trabajadores.
El compromiso con la prevención de lesiones y enfermedades
ocupacionales.
Respeto por el medio ambiente, la comunidad, contratistas y
proveedores.
El compromiso con la mejora continua y la optimización de los
activos.
2.8 Visión
Ser reconocida como una gran empresa por sus niveles de
productividad y calidad en la producción de Níquel, contemplando la
seguridad, la responsabilidad social y la preservación del medio ambiente.
2.9 Valores
Seguridad:
- La Seguridad esta primero en todo lo que hacemos.
35
- Hacemos de la seguridad una forma de vida, dentro y fuera de
nuestro lugar de trabajo.
- Creemos firmemente que todos los incidentes, lesiones y
enfermedades ocupacionales pueden prevenirse.
- Evaluamos los riesgos de manera continua y cumplimos con los
estándares establecidos.
Preocupación y respeto:
- Siempre tratamos a las personas con respeto, dignidad y cortesía,
independientemente de sus orígenes, estilo de vida o posición,
brindándoles igualdad de oportunidades para su desarrollo laboral
y personal.
- Construimos confianza a través de una comunicación abierta y
bilateral y valoramos todos los puntos de vista tanto internos como
los de nuestras comunidades.
- Nos preocupamos por mantener una relación de mutuo apoyo y
respeto con nuestras comunidades facilitando el crecimiento
endógeno, el desarrollo sustentable de la región, enfatizando la
responsabilidad social en nuestro entorno.
- Tomamos en cuenta lo que es mejor para todos nuestros grupos
de interés.
- Integridad:
- Somos honestos, justos, éticos y transparentes.
- Hacemos lo que decimos, nuestras acciones son consistentes con
nuestras palabras.
- Cumplimos con todos nuestros compromisos, leyes, códigos
regulatorios, normativas y lineamientos aplicables.
36
Responsabilidad:
- Asumimos responsabilidades por nuestras decisiones, acciones y
resultados, sin culpar a otros.
- Mantenemos una actitud de “ se puede hacer”, con expectativas de
alto desempeño y orientación a la acción.
- Reconocemos abiertamente nuestros errores y aprendemos de
ellos.
Colaboración:
- Tomamos decisiones basadas en lo que es mejor para la compañía y no
en nuestro interés personal.
- Trabajamos en conjunto a través de toda la organización, para lograr
que las cosas se hagan.
- Valoramos el esfuerzo y la contribución de los demás.
Innovación:
- Estamos visiblemente abiertos a adoptar nuevos enfoques y a fomentar
nuevas formas de pensar.
- Buscamos y aplicamos el aprendizaje de nuestra propia experiencia y la
de los demás.
- Desarrollamos activamente soluciones orientadas al futuro.
- Estamos constantemente en la búsqueda de la mejora continua y de la
optimización de nuestros activos procesos.
2.10 Reglas de Oro
Regla de Oro Nº 01: Certificado de trabajo seguro (CTS). El CTS es un
permiso escrito mediante el cual previamente se revisan los aspectos
37
básicos de seguridad, salud y ambiente, para evitar incidentes por
interferencia de trabajos o actividades simultáneas.
Regla de Oro Nº 02: Sistema LOTO (Lock Out Tag Out) Para evitar
incidentes se dispone de un sistema de bloqueo, llamado LOTO (Sistema
de bloqueo mediante tarjeta y candado), el cual se aplica mientras se
realizan las operaciones de intervención de equipos o sistemas, bien sea
por instalación, mantenimiento, reparación o construcción que este en
desarrollo..
Regla de Oro Nº 03: Trabajo en espacios confinados. Actividades que se
desarrollan en lugares con entradas y salidas limitadas, con ventilación
limitada que puede contener o producir contaminantes dañinos y que no
esta destinado para la ocupación continua.
Regla de Oro Nº 04: Excavaciones. Toda excavación requiere verificar,
antes de su ejecución, con la gerencia de ingeniería y desarrollo, posibles
interferencias con ductos, tuberías o sistemas de aterramiento.
Regla de Oro Nº 05: Trabajos en alturas. Trabajo que se realiza en altura i
zonas en las cuales hay riesgo de caída de 2 metros o más.
Regla de Oro Nº 06: Trabajos eléctricos. Revisar el estado de enchufes y
conductores antes de iniciar cualquier trabajo. Si detecta alguna falla
eléctrica comuníquela de inmediato a su supervisor.
Regla de Oro Nº 07: Utilización de gases comprimidos
Regla de Oro Nº 08: Utilización de herramientas manuales y eléctricas.
Regla de Oro Nº 09: Conducciones de vehículos y equipos. . Los
vehículos y equipos podrán circular solo si están certificados y
autorizados para conducir clase de vehículo o equipo.
38
Regla de Oro Nº 10: Carga y manejo de material.
Regla de Oro Nº 11: Áreas con riesgos de deslizamiento y taludes
Regla de Oro Nº 12: Áreas expuestas a riesgos de materiales calientes.
Los procedimientos operacionales y de emergencia operacional han sido
elaborados para cada área, y el personal que labora en ella ha sido
adiestrado y certificado en su utilización.
2.11 Normas Certificadas:
MLdN es la primera empresa minera-metalúrgica que se ha certificado al
mismo tiempo en las normas Internacionales: ISO 9001 - Calidad; ISO
14001 –Ambiente y OHSAS 18001 – Seguridad y Salud Ocupacional,
tanto en Venezuela como en Latinoamérica. Además de ser la primera
empresa del Grupo Angloamerican en obtener las tres certificaciones al
mismo tiempo.
BVQI (Bureau Veritas Quality International), que es una de las mayores
y más importantes organizaciones de certificación a nivel mundial, verifico
nuestro Sistema De Gestión Integrado (SGI) y recomendó a MLdN para la
certificación de las tres nomas en Diciembre del 2003.
En Agosto del 2004 MLdN siguiendo con sus procesos de estandarización
y mejoramiento continuo, obtuvo el reconocimiento de certificación, por
parte de BVQi, de la Norma ISO 17025 referida a los Laboratorios de
Ensayos.
2.12 Objetivo General:
La gestión comercial de MLDN deriva en el objetivo primordial de
satisfacer las necesidades de los clientes mediante el conocimiento de
39
sus expectativas. Esta gestión esta soportada en la generación de valor a
través de una cultura de mejora continúa en todos los procesos y
actividades de la empresa, para contribuir con la misión de MLDN en el
desarrollo del país.
Objetivos Estratégicos:
Ampliar la cobertura de MLDN de números de clientes y sectores
de la economía.
Lograr la satisfacción de los clientes mediante un servicio de
excelente calidad.
Garantizar la confiabilidad del FeNi.
Mantener precios competitivos.
Ser eficiente y rentable.
Lograr un recurso humano idóneo y motivado que satisfaga las
necesidades de MLDN.
Velar por la conservación, protección de los yacimientos y áreas de
interés para MLDN.
Ofrecer un servicio excelente.
Mantener un personal capacitado y motivado.
Ser una empresa participativa en el desarrollo del sector primario.
Ser una empresa equilibrada financieramente.
Ser una empresa tecnológicamente avanzada.
40
2.13 Objetivos Específicos:
Operaciones: Se mantienen las instalaciones buscando tener altos
niveles de eficiencia para producir el FeNi con calidad y confiabilidad
cumpliendo los siguientes pasos:
Mantener el nivel adecuado que permita cumplir con la demanda.
Cumplir con las funciones de mantenimiento.
Colaborar con las instituciones responsables a la preservación de
los yacimientos y áreas aledañas.
Finanzas: Cumplir con las obligaciones y compromisos financieros
a la fecha de vencimiento; utilizar servicios de auditoría para juzgar los
estados financieros.
Desarrollo: Realizar estudios de expansión delegando y
supervisando la calidad de los trabajos.
Suministros: Realizar las diferentes compras bajo condiciones
razonables de calidad, precio y oportunidad.
Personal: Reclutar al personal requerido mediante la selección del
mismo de acuerdo a los requisitos exigidos por la empresa.
2.14 Organigrama estructural de la Empresa:
La empresa es coordinada por un Director Ejecutivo; se divide en
doce (12) Gerencias
Gerencia Operaciones
Gerencia de RRHH
Gerencia de SySO (Seguridad y Salud Ocupacional)
41
Gerencia de Mina
Gerencia de Optimización de Activos
Lograr un crecimiento eficiente y acorde con las necesidades del
país.
Gerencia de Metalurgia
Gerencia de Sistema y Calidad
Gerencia de Optimización de Proyectos
Gerencia de Abastecimiento
Gerencia de Mantenimiento
Fuente: Intranet (Minera Loma de Níquel)
Figura 3. Organigrama estructural de la empresa
42
2.15 Funciones de la Gerencia de Metalurgia:
La gerencia de metalurgia tiene como función dirigir, coordinar,
planificar y controlar todas las actividades de la planta metalúrgica en
general, desde el área de Preparación de Mineral hasta Refinación
(producto final). Es la encargada de transformar el Mineral extraído de la
Mina en Ferro-Níquel (producto final).Así como llevar el control de los
siguientes parámetros:
Contabilidad Metalúrgica y el control de los sistemas de
pesajes.
Proyecto de mejoras propuestas evaluación e implementación.
Control diario de la operación.
2.16 Departamento de Procesos:
El departamento de procesos es el encargado de controlar y optimizar
todas las etapas del proceso de producción de Ferro-Níquel, así como el
seguimiento y control de los parámetros de operación de las diferentes
áreas (Preparación de Mineral - Planta Pirometalúrgica) que determinan
los resultados finales en el proceso productivo.
Además consta de la siguiente estructura de actividades.
Control De Estoque De Fe-Ni (Granulación)
Manejo del Formato de Control de Inventario
Actualización de pilas.
Chequeo de Certificados de Coladas.
Chequeo del lote en conformación.
Elaboración de Certificado del lote.
43
Elaboración de Reporte Metalúrgico.
Control Estadístico de valores de Producción
Actualización de Resultados.
Chequeo de reporte Metalúrgico.
Muestreo
Control de Muestreo
Identificación de Puntos de Muestreo
Toma de Muestra
Investigación de Operaciones
Estudios de mejoras de proceso
Investigación de incidentes que afecten la producción y la
integridad de los equipos
44
Fuente: Propia
Figura 4. Organigrama estructural de la Gerencia de Operaciones
2.16.1 Funciones del Departamento:
Definición y modificación de puntos de control de planta, que
incluye los puntos de control de producto, análisis a realizar y
frecuencia de muestreo.
Realizar auditorias periódicas que garanticen la conformidad en las
tomas de muestras y la aplicación de los métodos según
requerimientos.
Es responsable de la creación y/o cambios en los registros de las
áreas operativas (reportes de operaciones) según el procedimiento
Gerencia
Coordinación
Jefe de PPM
Jefe de Calcinación
Jefe de Reducción
Jefe de Refinación
Analista
Analista Analista
Analista Analista
Supervisor
Técnico
Operario
Supervisor
Técnico
Operario
Supervisor
Técnico
Operario
Supervisor
Técnico
Operario
Procesos
Técnico
Ingeniero
45
“Crear o cambiar plantillas de registro de control de proceso en las
áreas de metalurgia”.
2.17 Descripción del Proceso Productivo de Minera Loma de Níquel
Extracción de Mineral de la Mina:
El área de mina tiene dos funciones principales: explotación del
mineral de níquel y el manejo y mantenimiento de las unidades móviles y
moto generadores de la empresa.
La explotación del mineral es realizada a cielo abierto, utilizando el
método de excavaciones por terrazas de cinco metros de altura y
pendientes de hasta 34 grados. El mineral es extraído por palas
excavadoras y transportado por camiones de 55 t de capacidad, hasta la
etapa de preparación de mineral.
Preparación de mineral:
Esta área tiene como objetivo suministrar a calcinación la cantidad de
mineral requerida, con un contenido de humedad de entre 18 y 20%,
además del suministro del carbón requerido diariamente en la Planta Piro
Metalúrgica de acuerdo con las especificaciones de calidad. Para lograr
este objetivo, se llevan a cabo ciertos procesos como son: recuperar el
mineral de pila de homogenización, reducir la humedad a ciertos valores,
reducir el tamaño del mineral de acuerdo a los requisitos establecidos.
El área de preparación de mineral se divide en tres sub-áreas:
Reclamación o Recuperación, Secado y Trituración, adicionalmente esta
46
área se encarga del traslado y triturado del carbón mineral utilizado en la
planta.
El objetivo del área de Reclamación es la recuperación y alimentación
constante al secador, con óptima homogenización manteniendo la
contabilidad del mineral que es reciclado. En el área de Secado lo
esencial es mantener un porcentaje de humedad del mineral procesado
bajo las especificaciones requeridas para aumentar la eficiencia en la
trituración, manteniendo las emisiones de polvo controladas. Por último, el
área de trituración tiene como objetivo fundamental proveer un mineral
con la granulometría necesaria para facilitar su posterior manejo,
transformación y evitar segregaciones.
El proceso del área de secado denominado área – 380; se describe de
manera siguiente: el mineral, luego de ser triturado y apilado en pilas de
homogenización, es recuperado, homogeneizado y transferido al área de
secado.
El recuperador, un raspador tipo puente de 234 t/h de capacidad
nominal, y una máxima de 400 t/h, retira el mineral en forma transversal a
la pila. Una cinta transportadora descarga el mineral proveniente de las
pilas de homogenización directamente en el silo de alimentación al
secador rotativo.
El secador es del tipo tambor rotario de 4,4 m de diámetro y 27 m de
largo, con una inclinación de 4° hacia el extremo de descarga y girando a
una velocidad de hasta 3,5 rpm. Es de tipo co-corriente, es decir, los
gases calientes fluyen en la misma dirección del flujo de mineral. El
combustible es gas natural. El aire necesario para la combustión, es
suministrado por ventiladores centrífugos.
47
El mineral es alimentado por medio de una balanza dosificadora
reversible identificada: Hassler. El mineral a la salida del secador es
descargado en una cinta transportadora que lo conduce a la siguiente
estación de trituración. Aquí una criba vibratoria separa las rocas de sobre
tamaño y las lleva al triturador terciario tipo cono, donde se reducen hasta
un tamaño que puede ajustarse entre 15 a 30 mm máximo. El material
que pasa a través de la criba y del triturado es descargado a un
transportador común que lo conduce a pila cubierta de almacenamiento
de mineral seco.
La pila de mineral seco es una montaña cónica de base de 50 m de
diámetro y 17,5 m de altura. El mineral es alimentado por cinta
transportadora que viene de la trituración, descargándolo en el centro del
techo de la pila.
Los gases de escape del secador, con temperatura de 100° a 120 °C,
son conducidos a un precipitador electrostático el cual remueve el polvo
con un 99% de eficiencia. Estos gases de escape son descargados en
una chimenea (30 m de alto) a través de un ventilador centrifugo ó
ventilador de tiro.
Calcinación:
Esta área se encarga de procesar el mineral proveniente de
preparación de mineral (PPM), por medio de hornos rotativos en los que
se eliminan componentes no deseados del mineral a través de los gases
de salida. Los componentes que son eliminados en forma de gases son:
humedad, agua químicamente ligada y parte del oxígeno que conforman
los óxidos de hierro y níquel. El mineral producido debe cumplir con
48
ciertas especificaciones en cuanto a temperatura y composición química
resultado de las reacciones y debe ser suficiente para atender el proceso
siguiente.
Los calcinadores son hornos cilíndricos rotatorios donde se llevan a
cabo ciertas reacciones. MLdN cuenta con 2 hornos calcinadores que
tienen longitud de 120 m, diámetro de 5 m e inclinación de 3°. Ambos
calcinadores funcionan en contra corriente, es decir, la carga alimentada
avanza en dirección descendente, producto de la rotación e inclinación del
horno; mientras que los gases producidos por la combustión lo hacen en
sentido contrario.
Durante el proceso de calcinado ocurren varias reacciones dentro del
horno que se especificaran por zonas:
a) Zona de secado: donde ocurre toda eliminación de la humedad o
agua físicamente combinada. Esto se produce a temperaturas mayores a
los 100 ° C, y debido a las altas temperaturas y tiempo de residencia a las
que el mineral está expuesto esta eliminación se lleva a cabo en un
100%.
b) Zona de deshidratación: ocurre la eliminación del agua químicamente
combinada con la molécula de mineral. Esta reacción no se lleva a cabo
en su totalidad, sin embargo, el proceso debe garantizar perdida de agua
hasta alcanzar valores por debajo del 0.5%.
c) Zona de pre-reducción: consiste en la eliminación parcial del oxígeno
combinado químicamente al hierro y al níquel. Para lograr la pre-
reducción de estos óxidos es necesaria la adición de carbón como agente
reductor. Estas reacciones comienzan a temperaturas cercanas a los
300°, acelerándose y completándose a temperaturas por encima de los
700°C. En esta etapa se requiere alcanzar una pre-reducción del 80% en
49
cuanto al hierro se refiere, mientras que para el níquel, debido a su bajo
contenido en el mineral, solo se logra pre-reducir cerca de un 10%.
En el proceso de calcinación existen 3 variables que afectan la calidad
de calcinado producido, tales variables son:
a) Tiempo: el tiempo de residencia del mineral dentro del horno influye
directamente sobre la cantidad de gases liberados ya que las
reacciones de secado, deshidratación y pre-reducción poseen una
cierta cinética, por lo que, a mayor tiempo de residencia se logra la
mayor completación de las mismas y en consecuencia un mejor
producto calcinado. El tiempo de residencia varía en función de la
velocidad de rotación del horno de forma inversamente
proporcional.
b) Temperatura: como se explicó anteriormente las reacciones de
secado, deshidratación y pre-reducción requieren de una
temperatura. El perfil térmico del horno varía según la combinación
de múltiples factores: flujo de aire, potencia del ventilador de tiro,
etc.
c) Granulometría: la granulometría es un factor que influye en la
velocidad de reacción y por tanto en el grado de completación de
las mismas. A menor granulometría las reacciones ocurren con
mayor velocidad, ya que es un proceso que ocurre de afuera hacia
adentro y se aumenta el área de contacto entre las partículas de
mineral, el carbón y los gases. Sin embargo, una granulometría
muy fina incrementa el arrastre de material por la exhaustión, es
por ello que debe operarse dentro de un rango granulométrico.
Reducción:
50
El propósito de esta etapa del proceso es transformar el mineral pre
reducido y calcinado en dos fases: una denominada escoria y otra
metálica con proporciones importantes de Fe y Ni. Para ello el mineral es
transportado a través de un sistema de alimentación a los hornos
eléctricos, en donde pasa del estado sólido a líquido, al estar sometido al
calor generado por un arco eléctrico. La separación del metal y la escoria
se logra por diferencia de densidad, la escoria menos densa, y el grado
de reducción de Fe y Ni, al igual que las perdidas de Ni en la escoria son
controladas a través de la dosificación del carbón en calcinación y el
aporte de carbón del consumo de los electrodos del horno. Las fases
líquidas son extraídas por medio de piqueras ubicadas a distintitos
niveles.
Reducción es un término que define proceso piro-metalúrgico de
fusión reductora de mineral, utilizándose carbón mineral como agente
reductor y electricidad como fuente de energía, con el fin de obtener una
relación de ferro-níquel en forma metálica.
Refinación:
El proceso de refinación del metal está divido en tres etapas, una
primera etapa de vaciado y desfosforación, donde se procede a la
remoción de impurezas contenidas en el metal no refinado para su
conformación final. Para ello se procede a bajar a los estándares el
porcentaje de carbono, fósforo y silicio en una primera fase de soplado de
oxígeno y adición de cal, estas se conocen como descarburización y
desfosforación; seguida de la segunda etapa que consiste en desoxidar y
desulfurar el metal vaciado, proceso llamado refino, donde se realiza un
calentamiento de metal para lograr la remoción de azufre, conocido como
desulfuración, utilizando diversas materias primas como aluminio; y la
51
tercera y última etapa del proceso, la elaboración del producto final a
través del granulado del metal refinado.
Todo el proceso se puede visualizar en la figura Nº 5
Fuente: Propia
Figura 5. Organigrama del proceso productivo
52
CAPÍTULO III
MARCO TEÓRICO
Para el desarrollo de esta investigación es necesario hacer referencia
a una serie de conceptos que servirán de guía para llevar a cabo dicho
estudio y logro del los objetivos.
3.1 Conceptos Básicos
3.1.1 Ferroníquel (FeNi)
El ferroníquel es una aleación de hierro y níquel que se compone
por lo general de 72 %hierro (Fe) y de 28 % de níquel (Ni). El ferro-níquel
(FeNi) es un metal ferromagnético, de alta dureza, que fácilmente es
transformado en una variedad de productos. Su uso más frecuente es
como un componente de varias aleaciones, de las cuales los aceros
inoxidables son los más comunes.
En el acero inoxidable el ferroníquel es aleado con hierro, cromo y
en algunos casos el molibdeno según el nivel deseado de resistencia a la
corrosión
El ferroníquel posee excelentes propiedades de revestimientos y
por consiguiente es extensamente usado para agregar capas y tanto en
usos decorativos como ingeniería.
3.1.2 Proceso de producción del ferroníquel en MLdN:
Extracción del Mineral de la Mina:
El yacimiento radica de una mina a cielo abierto ubicada en la parte
superior de la planta procesadora a 4.5 Km. aproximadamente, la cual es
53
explotada empleando métodos de excavaciones por terrazas, de 5 metros
de altura y pendientes de 34 grados. La excavación se realiza por medio
de palas excavadoras, donde el mineral es extraído y transportado a
través de camiones roquero al área de Preparación de Mineral (PPM)
donde los camiones descargan el mineral en una criba fija.
El mineral pasa por el triturador primario, es un triturador de
mandíbula que lleva la granulometría del mineral a una menor de 300
mm, este se une con el mineral pasante de la criba y pasa a un triturador
secundario de rodillos, este se encarga de llevar esta granulometría a una
menor de 50mm; posteriormente es trasladado hacia el área del apilador
por medio de cintas transportadoras, creando pilas de formas de chevron
de manera que el mineral se encuentre homogéneo, (con composiciones
similares)de aproximadamente 90.540 toneladas.
Área de PPM:
El mineral es retomado con ayuda de un recuperador y es transportado
por cintas transportadoras hasta llegar a la tolva que conlleva el mineral al
proceso de secado.
El secador disminuye la humedad del mineral de un 30-35% hasta un
16-17% humedad aproximadamente, esto va a depende de los requisitos
en el proceso aguas abajo. En el secador rotatorio se pueden controlar
principalmente las variables presión, rotación, caudal de gas, velocidad de
tiro y la alimentación del material. Del secador sale finos que son
desprendidos de este proceso y atraídos por un ventilador de tiro para ser
llevados a un electrofiltro y posteriormente al área de peletización para ser
rehusados en el proceso. El mineral de salida del secador pasa por unas
cintas que lo transportan hasta la criba vibratoria, la cual posee una malla
de acero de 30mm, allí se asegura la granulometría del mineral, y el
material rechazado por la maya que supera el tamaño es enviado a una
trituradora terciaria de cono hasta alcanzar el tamaño, posteriormente el
54
mineral se traslada por medio de una cinta transportadora hasta llegar a
pila seca; en donde el material se almacena y se alimentada para las
líneas de calcinación
Área de calcinación
En esta área se procesa el mineral proveniente de PPM el cual se le
mezcla con carbón a la alimentación de cada calcinador, el carbón va a
ayudar a que ocurran las reacciones químicas en los hornos rotatorios
donde se eliminan los componentes no deseados del mineral a través de
los gases de salida. Los componentes que se eliminan son: la humedad,
el agua químicamente ligada (PF) y parte del oxigeno que conforma los
óxidos de hierro y níquel. El mineral producido debe cumplir con ciertas
especificaciones en cuanto a temperatura y composición química,
resultados de las reacciones, y debe ser suficiente para atender el
proceso de aguas abajo.
El carbón antes de ser agregado en el proceso es transportado a
través de gandolas hacia las tolvas vibratorias; donde este pasa por
medio de un tamiz de 100 mm, llevando el carbón a la trituradora de
rodillos a través de la cinta transportadora, donde se encuentra un
muestreador automático que realiza barridos durante intervalos de tiempo
para determinar la granulometría y análisis proximal del carbón de
entrada. El carbón es llevado al silo donde de se alimentan los
calcinadores para el proceso de reducción del mineral.
En el proceso además del mineral y el carbón se la agrega polvos de
reciclo en forma de pellas, proveniente del mineral fino recolectado en las
estaciones de desempolvado de planta (electrofiltros), el cual es enviado
a la planta de peletización, donde se aglomera con agua, sin uso de
aditivos químicos.
55
Reacciones que ocurren en el Calcinador:
Secado:
Eliminación de la humedad o agua físicamente combinada. Esto se
produce a temperaturas mayores a los 100° C, debido a las altas
temperaturas y tiempo de residencia a las que el mineral está expuesto
esta eliminación se lleva a cabo en un 100%.
H2O(l) H2O(g)
Deshidratación:
Eliminación del agua químicamente combinada con la molécula de
mineral. Esta reacción no se lleva a cabo en su totalidad, sin embargo, el
proceso debe garantizar pérdidas de agua hasta alcanzar valores por
debajo del 0,5% (El proceso también es llamado pérdida de fuego). Las
reacciones inician a partir de 150° C, no obstante, la cinética de la
reacción aumenta considerablemente a temperaturas cercanas a los 650°
C, temperaturas a las cuales se elimina la mayor cantidad de agua
químicamente combinada.
Las reacciones que se llevan a cabo son:
Deshidratación de la Garnierita
3(Mg,Ni)O.2SiO2.2H2O(s) 2(Mg,Ni)O.SiO2 (s) + (Mg, Ni)O.SiO2 (s) +
2H2O (g)
Deshidratación de la Goetita:
2 FeO (OH) (s) Fe2O3 (s) + H2O (g)
Pre-Reducción:
Consiste en la eliminación parcial del oxígeno combinado
químicamente al hierro y al níquel. Para lograr la pre-reducción de los
óxidos de hierro y níquel es necesaria la adición de Carbón (C) como
agente reductor. Estas reacciones comienzan a temperaturas próximas a
56
los 300° C, acelerándose y completándose a temperaturas por encima de
los 700° C. Se requiere lograr una pre-reducción del 65% en cuanto al
hierro se refiere, mientras que para el níquel, debido a su bajo contenido
en el mineral, sólo se logra pre-reducir cerca de un 10%. Las reacciones
de pre-reducción son las siguientes:
Fe2O3 (s) + C (s) 2 FeO (s) + CO (g)
NiO (s) + C (s) Ni (s) + CO (g)
Adicionalmente a la eliminación parcial de los gases asociados al
mineral y subproductos del proceso de calcinación, se logra producir
mineral calcinado a una temperatura aproximada de 950° C, con un
porcentaje de carbono residual o Carbono Fijo de aproximadamente
1,5%. Estas características son necesarias para obtener una mayor
eficiencia en el proceso de reducción, así como también completar las
reacciones químicas en el mismo. En tal sentido, cuanto mayor sea la
temperatura del mineral calcinado producido, (Dentro de los límites
operacionales) será mayor el aprovechamiento térmico y eléctrico en el
horno de reducción. El carbono fijo resultante es necesario para completar
las reacciones de reducción, tanto del hierro como del níquel, de tal forma
de lograr separar la aleación de interés del resto de la producción
(escoria). En general, se pueden enumerar las características que debe
tener el mineral calcinado como objetivos del proceso de calcinación:
1. Humedad: 0 %.
2. Pérdida de Fuego (PF): máx. 0,5 %.
3. Pre-Reducción de Hierro (P-R): 65 %.
4. Carbono Fijo (CF): 1,5 %.
5. Temperatura de Salida de Mineral: 950° C.
57
CALCINACIÒN
Calentamiento por debajo del punto de
Fusión para la eliminación completa de la humedad
y extracción del agua química
Fuente: Propia
Figura 6. Calcinador línea I y II
Reducción – Fusión:
El propósito de esta etapa del proceso es transformar el mineral
Pre-reducido y calcinado en dos fases: una denominada escoria, la cual
esta conformando principalmente por óxidos de Si y Mg y otra metálica
con proporciones importantes de Ni y Fe.
El mineral Pre-reducido y calcinado es introducido en dos
hornos de arco eléctrico sumergido de 17,5 m de diámetro y 45 MVH,
donde la generación de un arco eléctrico sobre la carga de mineral,
genera el calor para su fusión a aproximadamente 1650 C. El control del
proceso se realiza a través de la dosificación de carbón al horno de
calcinación, controlando así el grado de reducción de Fe y Ni, como
también las pérdidas de Ni en la escoria. La escoria, representa
aproximadamente el 80% de la carga, y la misma es granulada durante su
colada por una corriente de agua. La fase metálica, es colada cada cuatro
horas en cucharas para su posterior depuración o refino de impurezas
58
como Azufre, Fósforo, Carbón y Silicio de acuerdo a los requerimientos de
los clientes. El consumo de energía específico en la operación es de 560
kWh/t y la recuperación de Níquel desde el mineral a la fase metálica de
90%.
Refino:
En esta etapa el metal es colado del horno de reducción sobre
la cuchara precalentada, se inicia la inyección de oxígeno y cal en forma
controlada para la primera fase de remoción del nivel de Fósforo. El
fósforo retirado pasa a ser parte de la escoria, la cual es retirada por un
equipo especial para este fin. Posteriormente la cuchara es integrada a
un sistema de electrodos, para conformar un horno de arco tipo cuchara
de 9 MVA, donde a una temperatura de 1600 C, será desoxidada con la
adición de aluminio. Con la inyección de una mezcla de FeSi, cal y la
agitación del baño con una lanza de nitrógeno, se realizará la reducción
del nivel de Azufre, el cual pasara a la escoria que será retirada. Son
tomadas muestras para el control del grado de desfosforación hasta
aproximadamente 0.03%
El ferro-Níquel (Fe-Ni) es granulado en un tanque especial de agua,
clasificada por tamaño y almacenada para su posterior expedición a los
clientes. La escoria de refino será triturada y depositada para la posterior
recuperación del Ni contenido. La composición final del ferro-níquel es:
Ni: 20 – 35%
Si: máx. 0.03%
C: max. 0.04%
S: max. 0.06%
P: máx. 0.03%
Granulometría de 3 a 30 mm.
59
Planta de carbón
Alimentaciónde carbón = 4,5 t/h
Carga de mineral = 90 t/h
Peletizador (3)16 t/h D = 5,5 m
Triturador de rodillo
- 60 mm
Gases de salidaFiltro electrostatico
(E.P.)
Mineral 1,2 MTPA secoNi% = 1,7
Fe% = 15
Trituradorade cono
Aire+
Gas Natural
Trituradora de mandibula
Mina
Cribafija
Apilador355 t/h
SecadorL = 27 m, D = 4 m.
Pila de mineral seco12.000 t secas
Horno de fusiónArco
RefinaciónFase 1
O2 , CaO
O2 , CaO , FeSi, CaSi
Horno cucharaRefinación
Fase 2
Metal Fe-Ni a granulación
% Ni = 22 - 25
Escoria a deposito de desechos
% Ni = 0,101440 ton/dia
Escoria de refino adeposito (A Recuperar)
Pilas de homogeneización2x 90.540 t
Metal
Minera Loma de Níquel Diagrama de Proceso
Trituradora de rodillo
Peletización
CalcinadoresE.P.
Polvo
SecadorE.P. Polvo
+Mineral fino
Mineral finoa peletización
Criba Vibratoria
Polvos a peletización
Aire +
Gas Natural
+ 250 mm
- 250 mm
+ 30
- 30
- 30 mm
Calcinador (2) L =120 m , D = 5 m
Temperatura del calcinado = 900 C
Recuperador150 t/h
%H2O = 30
Nota: Todos los numeros son en base seca
Mineral %H2O = 15-20
Concentración de polvo
100 mg/Nm3
228 ton. FeNi/dia
18 300 ton. Ni/Año
Polvos a peletización
Concentración de polvo
100 mg/Nm3
Filtro electrostatico(E.P.)
Gases de salida
Además esta área cuenta con una sub-área de servicios
refractarios la cual se encarga de realizar los revestimientos y
reparaciones necesarias a las cucharas contenedoras y demás equipos
de la planta que cuentan con recubrimiento de algún material refractario.
Fuente: Intranet (Minera Loma de Níquel)
Figura 7. Diagrama de Proceso Minera Loma de Níquel.
Pila seca:
La pila seca es un área importante para el proceso de
calcinación, debido a que es donde se almacena el mineral a ser
alimentado, tratando de mantener las condiciones estables de humedad,
para ser alimentado a los calcinadores. En la pila seca se generan
60
segregaciones al momento de la caída libre desde la cinta transportadora
debido a la altura que tiene la pila de la cinta transportadora, la cual el
mineral se dispersa dependiendo del tamaño y peso de las partículas,
donde el mineral grueso tiende a ir al fondo de la pila y los finos quedan
dentro de la pila.
Los polvos o sólidos finos comprenden materiales que van en
un rango de 10 a 1000 micrones. Esto induce el fenómeno de
segregación por precolación del mineral mas fino, debido a que dispersan
o quedan inicio de la pila.
Estos servirán de guía en la realización del trabajo de investigación.
3.1.3 Pre- Reducción:
La Pre- Reducción como se dijo anteriormente consiste en la eliminación
parcial del oxígeno combinado químicamente al hierro y al níquel.
Es importante mencionar que las condiciones ideales, con variables
controladas en plantas piloto, Krupp Polysius alcanzó valores de P-R de
80% para nuestro mineral.
Igualmente, en el desarrollo de Barro Alto, tanto en Fl Smith como
Polysius alcanzaron 80% de Pre-Red bajo condiciones ideales y
controladas.
A continuación se presenta una tabla comparativa de las Pre-red de
algunas plantas a nivel mundial y algunas características asociadas a
dicha Pre-Red.
61
En la tabla se puede observar que la Pre-Red promedio (2005-2007)
alcanzada en Loma de Níquel se encuentra por encima de la mayoría de
las plantas a excepción de PAMCO y un calcinador de Cerro Matoso, de
hecho muy cercano al medido en las pruebas controladas. El casi de
Cerro Matoso (K1) el nivel de Pre-Red alcanzado está directamente
relacionado con el tiempo de residencia del mineral dentro del calcinador
dada la longitud del mismo (185mts), por lo tanto, es lógico esperar
valores muy altos. Por otra parte el caso PAMCO se encuentra asociado
con la temperatura que puede alcanzar el calcinado (1050 ºC) dadas las
características mineralógicas y físico-químicas de su mineral estas altas
temperaturas son posibles de alcanzar sin sintetizar el mismo, y por
consiguiente favorecer enormemente las reacciones de Pre-Red.
62
Reacciones de Reducción del Hierro
La reducción del oxido de hierro (III) viene dado por la consecuencia de
tres reacciones que conforman un sistema endotérmico el cual requiere
de una energía de 46.52 KW/Ton de fe2o2 alimentada y la oxidación de
carbón en presencia de oxígeno para cumplir la función del agente
reductor en las reacciones.
Extrapolando las reacciones de reducción del hierro al proceso de MLdN
las mismas se inician en la etapa de calcinación con la oxidación del
carbón (1)(2) y la reducción del Óxido de hierro (III) (Fe2o3) a Óxido de
Hierro (II) (FeO) en un 72% aproximadamente (3)(4). La secuencia de
reacciones culmina en la etapa de reducción, llegando parte del hierro a
su estado elemental (hierro metálico) y quedando parte en la escoria en
forma de óxido de hierro (FeO).
Como producto de cada una de las reacciones de reducción del hierro se
genera la liberación de Dióxido de Carbono (CO2) siguiendo el siguiente
comportamiento estequiométrico:
63
Efectos de la Pre-reducción en el proceso
La Pre-Reducción favorece la operación, eficiencia, productividad y
estabilidad de los hornos de reducción por dos razones:
Disminuye la cantidad de gases liberados dentro del horno de
reducción:
Como se explicó anteriormente, la reducción del hierro genera dióxido
de carbono (CO2) en cada una de sus etapas o reacciones. La Pre-
Red obtenida en calcinación libera parte de este volumen de gases
dentro del calcinador, disminuyendo de este modo la generación de
gases dentro del horno de reducción. Evidentemente, a mayor grado
de Pre-red mayor será la liberación de gases en el calcinador y menor
la cantidad de gases remanentes que deberán ser liberados en el
horno de reducción y viceversa.
Dentro del horno de reducción los gases liberados deben encontrar
salidas a través de la carga interna del mismo (pilas de mineral
calcinado alimentado al horno) y posteriormente por las chimeneas. En
la medida en que esto se dificulta, por exceso de gases (baja Pre-Red)
64
o por baja porosidad de la carga (que dificulta el flujo de los gases a
través de si misma), la presión interna del horno aumenta y trae
consigo inestabilidad operacional, escoria “espumosa” que sube de
nivel incluso hasta alcanzar la bóveda, pérdidas térmicas hacia la
bóveda y chimeneas del horno, modificación del perfil de temperaturas
del mismo (si la condición se prolonga varias horas) y finalmente
pérdidas de producción, aumento del consumo de energía eléctrica,
aumento de consumo de electrodos, disminución de la vida útil de los
refractarios de la bóveda, etc.
Para contrarrestar este efecto negativo se debe disminuir la
cantidad de gases liberados dentro del horno, aumentando Pre-Red o
disminuyendo la alimentación de calcinado o aumentando la porosidad
de la carga. Evidentemente, los efectos de estas acciones no son
inmediatos.
Disminuye el requerimiento de energía para las reacciones de
reducción:
Como se presentó en la sección de reacciones de reducción de hierro,
dichas reacciones son endotérmicas (requieren energía calórica para
su ocurrencia). Esto indica que a mayor Pre-Red alcanzada dentro del
calcinador (mediante el aporte calórico otorgado por el quemador)
menor energía eléctrica será requerida dentro del horno para
completar las reacciones de reducción.
Una vez identificados los dos mecanismos por los cuales la Pre-Red
afecta la eficiencia de los hornos eléctricos, en la siguiente sección se
presentará un estimado de las magnitudes o niveles de impacto de
cada uno de los mecanismos.
65
Volumen de gases generados/ presión interna del horno.
El volumen de gases liberados dentro del horno de reducción generará
una presión interna dentro del mismo, que dependerá de dicho
volumen gases y del área de salida o superficie del horno (permanece
constante toda vez que para cualquier condición el tamaño del horno
seguirá siendo el mismo).
El volumen de gases liberados dentro del horno dependerá del grado
de Pre-Red del calcinado (a mayor Pre-Red menor el volumen
remanente de gases liberados en reducción y viceversa) y de la
cantidad de calcinado alimentado, expresado en TMS/h (a mayor
alimentación mayor volumen de gases liberados dentro del horno y
viceversa).
3.1.4 Muestreo:
Es la actividad por la cual se toman ciertas muestras de una
población de elementos de los cuales se requieren ciertos criterios de
decisión, a través del muestreo se pueden realizar análisis de situaciones
de la empresa o de algún campo de la sociedad. El tiene por objetivo, el
estudio de las relaciones existentes entre la distribución de un carácter en
una población y las distribuciones de dicho carácter en todas sus
muestras. El propósito de realizar un plan de muestreo radica en hacer
inferencia acerca de una población con base a la información contenida
en una muestra.
Distinguimos dos tipos fundamentales de muestreo:
Muestreo probabilístico (aleatorio): En este tipo de muestreo, todos los individuos de la población pueden
formar parte de la muestra, tienen probabilidad positiva de formar parte de
66
la muestra. Por lo tanto es el tipo de muestreo que debemos utilizar en
nuestras investigaciones, por ser el riguroso y científico.
En el contexto de muestreo probabilístico, existen varias posibilidades de
obtención de una muestra:
Muestreo aleatorio simple:
En un muestreo aleatorio simple todo el mineral tiene la misma
probabilidad de ser seleccionados. La selección de la muestra puede
realizarse a través de cualquier mecanismo probabilístico en el que todos
los elementos tengan las mismas opciones de salir. Por ejemplo uno de
estos mecanismos es utilizar una tabla de números aleatorios, o también
con un ordenador generar números aleatorios, comprendidos entre cero y
uno, y multiplicarlos por el tamaño de la población.
Muestreo aleatorio estratificado:
Es frecuente que cuando se realiza un estudio interese estudiar una
serie de sub- poblaciones (estratos) en la población, siendo importante
que en la muestra haya representación de todos y cada uno de los
estratos considerados. El muestreo aleatorio simple no nos garantiza que
tal cosa ocurra. Para evitar esto, se saca una muestra de cada uno de los
estratos. Hay dos conceptos básicos:
Estratificación: El criterio a seguir en la formación de los estratos será
formarlos de tal manera que haya la máxima homogeneidad en relación a
la variable a estudio dentro de cada estrato y la máxima heterogeneidad
entre los estratos.
Afijación: Reparto del tamaño de la muestra en los diferentes estratos o
sub- poblaciones. Existen varios criterios de afijación entre los que
destacamos:
67
Afijación igual: Todos los estratos tienen el mismo número de
elementos en la muestra.
Afijación proporcional: Cada estrato tiene un número de
elementos en la muestra proporcional a su tamaño.
Afijación Neyman: Cuando el reparto del tamaño de la muestra
se hace de forma proporcional al valor de la dispersión en cada
uno de los estratos.
El Muestreo estratificado se llama también incremental, que es el
término que describe el flujo de material con segregaciones a lo largo del
transportador. Un plan para muestreo incremental debe tomar en cuenta
el grado de estratificación de la corriente.
La teoría del muestreo puede emplearse para resolver el
problema de cantidad de muestra y el intervalo de tiempo entre
incrementos, de modo que la muestra final sea representativa del total.
Técnicas de muestreo incremental:
Estratificado en base a tiempo constante:
En este caso el mecanismo cortador de muestra se activa a intervalos
regulares de tiempo. Se supone aquí que el flujo másico del material es
constante.
Estratificado en base a peso constante:
Se usa la señal de masa integrada de una balanza de correa u
otro dispositivo para activar el cortador de muestra cuando una masa
predeterminada ha pasado por el sistema. Este método se emplea
cuando el flujo de material es irregular y el peso se puede medir con
exactitud suficiente para asegurar que se lograran muestras confiables de
acuerdo al flujo másico.
Estratificado aleatorio:
68
Se realiza eligiendo un intervalo aleatorio para la operación del
cortador. Este método se usa cuando ocurren variaciones periódicas del
flujo másico o del parámetro a medir y se incurriría en error si se tomaran
muestras correspondientes a la periodicidad de la variación.
De estos 3 métodos el más utilizado es el basado en el tiempo
constante, basado en el supuesto que el flujo de material es controlable a
una velocidad constante. La selección del método de muestreo
Incremental esta gobernado por las circunstancias encontradas de modo
de minimizar errores sistemáticos de muestreo.
Muestreo no probabilística (no aleatorio):
En este tipo de muestreo, puede haber clara influencia de la persona o
personas que seleccionan la muestra o simplemente se realiza
atendiendo a razones de comodidad. Salvo en situaciones muy concretas
en la que los errores cometidos no son grandes, debido a la
homogeneidad de la población, en general no es un tipo de muestreo
riguroso y científico, dado que no todos los elementos de la población
pueden formar parte de la muestra. Muestrear una población es lograr
conseguir de una forma rigurosa y científica información útil para el
beneficio del conocimiento de aspectos importantes de una población. Es
por este motivo resulta esencial la calidad del proceso utilizado para la
obtención de la información, así mismo la calidad de los procedimientos
de procesamientos y análisis de esta información.
La elección de un muestreo correcto, control de la ley del mineral y
estrategia de control del proceso es una necesidad.
Existen otros procedimientos para seleccionar las muestras, que son
menos precisos que los citados y que resultan menos costosos. El
69
procedimiento más utilizado es el muestreo no probabilístico, denominado
opinático consistente en que el investigador selecciona la muestra que
supone sea la más representativa, utilizando un criterio subjetivo y en
función de la investigación que se vaya a realizar.
Con el muestreo opinático la realización del trabajo de campo puede
simplificarse enormemente pues se puede concentrar mucho la muestra.
Sin embargo, al querer concentrar la muestra, se pueden cometer errores
y sesgos debidos al investigador y, al tratarse de un muestreo subjetivo
(según las preferencias del investigador), los resultados de la encuesta no
tienen una fiabilidad estadística exacta.
Un muestreo no probabilístico muy utilizado hoy en día por los
institutos de opinión es el de itinerarios, consistente en facilitar al
entrevistador el perfil de las personas que tiene que entrevistar en cada
uno de los itinerarios en que se realizan las entrevistas.
Consideraciones generales para el muestreo y preparación de
muestra:
El requerimiento básico para un correcto esquema de muestreo es que
todas las partes del mineral en el lote tengan igual oportunidad de ser
seleccionadas para ser parte de la muestra parcial o muestra granel para
análisis. Cualquier desviación a este requerimiento básico puede resultar
en una pérdida inaceptable de exactitud y precisión. Un esquema de
muestreo incorrecto no puede ser realizado para obtener muestras
representativas.
El muestreo debe ser llevado a cabo haciendo uso del muestreo
sistemático, tanto en el muestreo basado en la masa como en el tiempo,
70
de tal forma que no sean introducidas tendencias por las variaciones
periódicas en calidad o cantidad.
El muestreo de cintas detenidas es el método de referencia para la
recolección de muestras, al contrario de los procedimientos de muestreo
mecánicos o manual, que pueden ser comparados para establecer que no
introducen tendencias, de acuerdo con los procedimientos especificados
en la norma COVENIN 1776.Sin embargo antes de que algunas pruebas
de tendencias puedan ser realizadas, los sistemas de muestreo y
preparación de muestras deben ser inspeccionadas para asegurar que
ellos se ajusten correctamente a los principales diseños especificados en
la norma.
Masa de incrementos de muestreo:
La masa de incrementos requerida para obtener una muestra sin
tendencia puede ser calculada para situaciones típicas de muestreo. La
comparación entre las masas calculadas con los incrementos de masa
reales es útil para verifica el diseño y la operación de los sistemas de
muestreo, si existe una diferencia significativa la causa debe ser
identificada y deben tomarse las acciones correctivas a fin de rectificar el
problema.
Variación de la calidad:
Es una medida de la heterogeneidad del lote y es la desviación
estándar de las características de calidad de los incrementos dentro del
estrato, para muestreo sistemático basado en la masa. Las características
a ser seleccionadas para la determinación de la variación de calidad.
Cuando se toman muestras separadas para la determinación de la
composición química, contenido de humedad, distribución de tamaño,
etc., la variación de cada característica individual debe ser adoptada.
71
Muestreo basado en la masa:
Cuando el valor σW (variación de calidad) es conocido, el número de
incrementos primarios n1 puede ser calculado para el nivel de precisión de
muestreo deseado, de tal manera que:
N1= (2σw/βs)
N1= numero de incrementos.
σw= variación de calidad, de acuerdo con el cuadro 1.
βs = número mínimo de incrementos.
Este es el método recomendable para la determinación del número de
incrementos primarios .Sin embargo cuando el valor σW es clasificado en
términos de variación de calidad grande, mediana o pequeña.
72
CAPÍTULO IV
MARCO METODOLÓGICO
En este capítulo se mostrara el tipo de investigación, diseño del la
misma, además las técnicas y procedimientos para la recolección de los
datos.
4.1 Tipo de Investigación
Para la elaboración de este estudio se pueden considerar los
siguientes tipos de investigaciones:
Según la naturaleza de los objetivos:
Investigación Experimental:
Esta investigación es un estudio experimental en el cual se aplicó un
diseño de caso con varias mediciones para la caracterización del mineral
proveniente de los calcinadores de la industria MLdN, en el cual surge por
la necesidad de dar respuesta al problema del comportamiento del
mineral de FeNi una vez que es encendido el calcinador después de una
parada.
Investigación Evaluativa:
Tiene como objeto evaluar los resultados de una o más muestras. La
intensión de la investigación evaluativa es medir la reducción del mineral
73
una vez que sale del calcinador para así determinar las consecuencias de
dichas paradas. A su vez, mediante gráficos de Pareto evaluar los
resultados de los cambios efectuados a un proceso comparando
sucesivos diagramas obtenidos en momentos diferentes.
Esta investigación permitió al Departamento de Procesos,
obtener la información del problema, para disminuir la incertidumbre sobre
las consecuencias de las decisiones tomadas y dar respuesta rápida y
precisa.
4.2 Diseño de la Investigación
El diseño de la investigación que se realizó fue de campo, esta
consistió en la observación directa, de cosas, comportamiento de
personas, las circunstancias en que ocurren los hechos. Las técnicas
utilizadas usualmente fueron: la encuesta y la entrevista.
Esta investigación ayuda a comprender y resolver la situación,
necesidad o contexto que se presente en un lugar determinado. Tiene
como propósito describir, interpretar y entender la naturaleza de los
problemas, explicar las causas y efectos, o predecir su ocurrencia,
haciendo uso de métodos característicos de cualquiera de los paradigmas
o enfoques de investigación conocidos o en desarrollo.
4.3 Población y muestra
La población en estudio está conformada por el proceso de
Calcinación y Reducción del Mineral en donde se enfoca primordialmente
en la cantidad de paradas y el gasto que se ocasiona por mineral no
producido y sus efectos en la calidad del mineral de la empresa Minera
Loma de Níquel.
74
La muestra está integrada por los procesos que se llevan a cabo dentro
de Calcinación y Reducción como son: Área de Pila Seca, Área del Horno
Eléctrico de Reducción y Monorrieles, que actualmente se encuentra
funcionando. Para la selección de la muestra de estudio se realizó la
elección de un Calcinador siempre y cuando la parada sea mayor a 1
hora. Una vez que arranque el calcinador se espera un periodo de 30min
para comenzar con la toma de muestras con un tiempo aproximado de 3
horas o el mayor tiempo posibles.
Como condición inicial se debe descargar por lo menos 2 panelas para
vaciar lo que haya quedado en la tolva.
4.4 Instrumentos
Para el ensayo a realizar para la determinación de las consecuencias
de las paradas en la producción se utilizaron los siguientes materiales e
instrumentos:
Epp.
Guantes Baquetas largos.
Potes de tomas de muestra.
Piscina de enfriamiento con inyección de Nitrógeno.
Bolsas de plástico 10Kg.
PC con sistema LIMS.
Balanza EQ-059.
Equipos del laboratorio de metalurgia de MLdN.
Nota: se explicará en detalle como fue usado o aplicado cada uno
de ellos.
4.5 Procedimiento de recolección de muestras
75
4.5.1 Diagnóstico de la situación actual de línea I y II.
Para el diagnóstico de la situación actual se registró toda la
información documentada en la página intranet con relación a las
paradas, para la realización de Diagramas de Pareto herramienta
fundamental para determinar tendencias representativas y
puntuales de las causas de dichas paradas.
4.5.2 Toma de muestreo para determinar el comportamiento físico y
químico del mineral cuando los calcinadores detienen.
Para el cumplimiento de este objetivo se realizará el siguiente
procedimiento:
Fase 1: Selección del Calcinador
Se selecciona el calcinador que este en parada ya sea Línea 1 ó
Línea 2.
Fase 2: Toma de la Muestra:
Para la toma de la muestra hay que esperar que salga del punto
llamado “Toma muestra” el mineral que está caliente proveniente del
calcinador y se colocan en los “potes de muestras”.
Fase 3: Enfriamiento de la muestra.
La muestra es llevada a la “piscina de enfriamiento” el cual se deja en
reposo y con inyección de nitrógeno para su enfriamiento, durante 4 horas
aproximadamente.
76
Fase 4: Traslado a laboratorio.
Una vez fría, la muestra es debidamente identificada, colocada en la
bolsa plática y llevada al laboratorio en donde se le hacen los respectivos
análisis para saber el grado de Pre-Red del mineral
Fase 5: Anotaciones.
Se efectuaron las anotaciones tomando en cuenta la identificación de
cada muestra y el número de muestras diarias. Representando así el tipo
de parada, Set Point al momento de la parada y carbón alimentado.
Fase 6: Elaboración de tablas.
Después de haber cumplido estas etapas se procedió a la elaboración
de tablas; tomando los datos del proceso, comportamiento de gases
liberados, requerimiento de energía, volumen de gases y presión interna
del horno. Se espera los resultados que el departamento de Metalurgia
emite en Lab Data, donde aparece la Pre-Red para luego hacer las
gráficas de las tendencias y de la Pre- Red del mineral.
4.5.3 Cuantificación de las paradas de los calcinadores
Para la cuantificación se realizó una sumatoria total de las horas de
paradas, tomando en cuenta los datos de intranet de las t/h (toneladas/
horas) de producción, así como los controles que se registran en el
departamento de planificación y mantenimiento para obtener datos mas
precisos.
77
4.5.4 Determinación de las variables claves que afectan y causan las
paradas de los calcinadores en línea I y II en función de su
optimización
Registro del total de las horas de paradas de los calcinadores
durante el año 2010.
Diagrama de Pareto de las horas de paradas para determinar el
80% de las causas de los problemas de los Calcinadores.
Diagrama de Causa-Efecto para el 80% de determinado en paso
anterior.
Análisis de los Diagramas.
4.6 Técnicas e Instrumentos de Recolección de la Información
Los métodos de investigación como procesos sistemáticos permiten
ordenar la actividad de una manera formal, lo cual genera el logro de los
objetivos.
Es importante destacar que los métodos de recolección de datos, se
pueden definir como: el medio a través del cual el investigador se
relaciona con los participantes para obtener la información necesaria que
le permita lograr los objetivos de la investigación.
Las técnicas de recolección de datos son las distintas formas o
maneras de obtener la información. Son ejemplos de técnicas; la
observación directa, la encuesta, el análisis documental, análisis de
contenido, entre otras.
Los instrumentos son los medios materiales que se emplean para
recoger y almacenar la información. Ejemplos: fichas, formatos de
78
cuestionario, de guías de entrevista, lista de cotejo, grabadores, escalas
de actitudes u opinión, entre otras.
Principales técnicas de recolección de datos:
La entrevista:
Es una situación de interrelación o diálogo entre personas, el
entrevistador y el entrevistado. Esta técnica fue aplicada, específicamente
en las áreas de Calcinación, PPM y al Departamento de Mantenimiento
con el objetivo de recopilar toda la información necesaria para realizar
este proyecto.
Análisis documental:
En esta técnica documental la información es recolectada de forma
secundaria: libros, boletines, revistas, folletos y periódicos. Para el
desarrollo de este proyecto se utilizó toda esta información documental,
así como documentos registrado en la página de intranet de la empresa
que fue de mucha utilidad para la obtención de este informe.
Observación Directa
Esta técnica permite observar el hecho tal y como ocurre y sobre todo
lo que realmente interesa y se considera significativo para la
investigación. Constituye un proceso de atención, recopilación y registro
de información necesaria y suficiente para una determinada investigación.
Para el desarrollo de este proyecto, esta técnica fue un elemento
fundamental, ya que se realizaron visitas continuas al área de calcinación,
con la finalidad de obtener una descripción más exacta de la realidad sin
intermediarios ni distorsiones de la información.
79
Consultas Académicas e Industriales
Se realizaron consultas al tutor académico e industrial con el objetivo
de establecer parámetros, para conseguir la orientación necesaria y así
llevar a cabo este estudio.
4.6.1Materiales y Equipos
Recursos Físicos
Cuaderno de notas
Lápiz y bolígrafo
Cámara fotográfica
Computadora
Impresora
Calculadora
Todos estos recursos fueron utilizados con el objetivo de recolectar la
información necesaria y suficiente, que pueda ser de utilidad para el
desarrollo de este proyecto y de este modo conservarla protegerla.
Equipos de Protección Personal
Botas de seguridad
Pantalón largo (tela jeans)
Camisa manga larga
Casco de seguridad
Guantes baquetas largas
Protector auditivo
Lentes de seguridad (lentes de Cobalto)
Mascarilla.
Chaqueta anti-flama
80
Estos equipos (EPP) fueron necesarios, para poder acceder a las
diferentes áreas de la empresa con el fin de obtener la información
necesaria para la realización de la investigación.
Recursos Humanos
Asesor Académico: Ingeniero Industrial
Asesor Industrial: Ingeniero Metalúrgico
La asesoría de todo el personal que labora en la empresa fue de gran
ayuda para la realización de esta investigación, así como también en la
parte académica de la UNEXPO, lo que permitió que la realización del
informe ocurriera sin ningún inconveniente.
81
CAPÍTULO V
SITUACIÓN ACTUAL
Para el proceso de obtención de FeNi de la empresa Minera Loma de
Níquel es importante la calidad del mineral alimentado a los hornos de
reducción, es por ello que el proceso de calcinación del mineral cumple un
papel significativo en el proceso pues en el ocurre la adición del carbón
mineral encargado de la que ocurra la pre-reducción del mineral antes de
entrar al Horno Eléctrico de Reducción (H.E.R).
5.1 Descripción y diagrama de flujo actual del proceso productivo del
mineral para la obtención de FeNi.
Para la obtención del Metal níquel, el mineral es previamente procesado
es por eso que a continuación se presentará las fases involucradas en el
estudio.
5.1.1 Proceso del Área de Primer Proceso Metalúrgico.
Esta área tiene como objetivo suministrar al área de calcinación la
cantidad de mineral a parámetros requerido (18 a 20%) y carbón
requerido diariamente en la planta pirometalúrgica de acuerdo con la
especificaciones de calidad. Para lograr este objetivo, se llevan a cabo
ciertos procesos como los son: recuperar el mineral de pila de
homogenización, reducir la humedad a ciertos valores, reducir el tamaño
del mineral de acuerdo a los requisitos establecidos.
El área de preparación de mineral se divide en tres sub-áreas:
Reclamación o Recuperación, Secado y trituración, adicionalmente esta
82
área se encarga del traslado y triturado del carbón mineral utilizado en la
planta.
El objetivo del área de Reclamación es la recuperación y alimentación
constante al secador de mineral, con óptima homogenización
manteniendo la contabilidad del mineral que es reciclado.
En el área de secado lo esencial es mantener un porcentaje de humedad
del mineral procesado bajo las especificación requeridas para aumentar
se tiene que lo fundamental del área de trituración es proveer un mineral
con la granulometría necesaria para facilitar su posterior manejo y evitar
segregaciones.
El proceso del área de secado denominado numéricamente área – 380;
se describe de manera siguiente: luego de ser triturado y apilado en pilas
de homogenización, comienza con la recuperación y consiguiente
homogenización del mineral a ser transferido al área de secado. La figura
8 muestra el Secador de PPM.
El recuperador retira el mineral en forma transversal a la pila. El
recuperador es un raspador tipo puente de 234 t/h de capacidad nominal,
y una máxima de 400 t/h. Una cinta transportadora descarga el mineral
proveniente de las pilas de homogenización directamente en el silo de
alimentación al secador rotario.
El secador es del tipo tambor rotario de 4.4 m de diámetro y 27 m de
largo, con una inclinación de 4° hacia el extremo de descarga y girando a
una velocidad de hasta 3.5 rpm. Es de tipo co-corriente, es decir, los
gases calientes fluyen en la misma dirección del flujo de mineral. El
combustible es gas natural. El aire necesario para la combustión, es
suministrado por ventiladores.
83
Fuente: Propia
Figura 8. Secador del área del Primer Proceso Metalúrgico (PPM)
El mineral es alimentado por medio de una balanza dosificadora
reversible identificada: Hassler. El mineral a la salida del secador es
descargado en una cinta transportadora que lo conduce a la siguiente
estación de trituración. Aquí una criba vibratoria separa las rocas que no
pasan a través de los huecos de las mallas y las lleva al triturador terciario
tipo cono, donde se reducen hasta un tamaño que puede ajustarse entre
15 a 30 mm máximo. Ver figura 9.
Fuente: Propia
Figura 9. Triturador del área del Primer Proceso Metalúrgico (PPM)
84
El material que pasa a través de la criba y del triturado es descargado
a un transportador común que lo conduce a pila cubierta de
almacenamiento de mineral seco.
La pila de mineral seco es una montaña cónica de base de 50 m de
diámetro y 17.5 m de altura. El mineral es alimentado por cinta
transportadora que viene de la trituración, descargándolo en el centro del
techo de la pila. Como aparece en la figura 10.
Fuente: Propia
Figura 10. Mineral descargado en Pila Seca.
Los gases de escape del secador, con temperatura de 100° a 120 °C,
son conducidos a un precipitador electrostático el cual remueve el polvo
con un 99% de eficiencia. Estos gases de escape son descargados en
85
una chimenea (30 m de alto) a través de un ventilador centrifugo ó
ventilador de tiro.
A continuación se presentará un Diagrama de flujo en donde se
observa el proceso del Primer Proceso Metalúrgico.
86
Fuente: Propia
Gráfica 2. Diagrama de Flujo del Proceso de Primer Proceso Metalúrgico
87
En el año 2010 según la data extraída de la intranet de la empresa, las
paradas atribuidas a falta de mineral en pila seca fué de 220,1 horas
anuales tal como se muestra en la tabla #1 porcentaje q representa un 5,6
% del total de las paradas.
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 1. Horas de paradas Atribuidas a falta de mineral en pila seca
5.1.2 Proceso del Área de Calcinación
Esta área se encarga de procesar el mineral proveniente de
preparación de mineral (PPM), por medio de hornos rotativos en los que
se eliminan componentes no deseados del mineral a través de los gases
de salida. Los componentes que son eliminados en forma de gases son:
humedad, agua químicamente ligada y parte del oxido que conforman los
óxidos de hierro y níquel. El mineral producido debe cumplir con ciertas
especificaciones en cuanto a temperatura y composición química
resultado de las reacciones y debe ser suficiente para atender el proceso
siguiente.
Los calcinadores son hornos cilíndricos rotatorios donde se llevan a
cabo ciertas reacciones. En Minera Loma de Níquel se encuentran 2
calcinadores que funcionan en contra corriente, es decir, la carga
alimentada avanza en dirección descendente, producto de la rotación e
Tipo de Parada en
Calcinadores
Horas de
Paradas
H.E.R. 1441,17
Monorrieles Detenidos 341,36
Pila Seca 220,1
88
inclinación del horno; mientras que los gases producidos por la
combustión lo hacen en sentido contrario. Ver figura Nº 11.
Fuente: Propia
Figura 11. Calcinador de línea I
Durante el proceso de calcinado ocurren varias reacciones dentro del
horno que se especificaran por zonas:
a) Zona de secado: donde ocurre toda eliminación de la humedad o
agua físicamente combinada. Esto se produce a temperaturas mayores a
los 100 ° C, y debido a las altas temperaturas y tiempo de residencia a las
que el mineral está expuesto esta eliminación se lleva a cabo en un
100%.
b) Zona de deshidratación: ocurre la eliminación del agua químicamente
combinada con la molécula de mineral. Esta reacción no se lleva a cabo
en su totalidad, sin embargo, el proceso debe garantizar perdida de agua
hasta alcanzar valores por debajo del 0.5%.
89
c) Zona de pre-reducción: consiste en la eliminación parcial del oxigeno
combinado químicamente al hierro y al níquel. Para lograr la pre-
reducción de estos óxidos es necesario la adición de carbón como agente
reductor. Estas reacciones comienzan a temperaturas cercanas a los
300°, acelerándose y completándose a temperaturas por encima de los
700°C. En esta etapa se requiere alcanzar una pre-reducción del 80% en
cuanto al hierro se refiere, mientras que para el níquel, debido a su bajo
contenido en el mineral, solo se logra pre-reducir cerca de un 10%.
En el proceso de secado existen 3 variables que afectan la calidad de
calcinado producido, tales variables son:
a) Tiempo: el tiempo de residencia del mineral dentro del horno influye
directamente sobre la cantidad de gases liberados ya que las reacciones
de secado, deshidratación y pre-reducción poseen una cierta cinética, por
lo que, a mayor tiempo de residencia se logra la mayor completación de
las mismas y en consecuencia un mejor producto calcinado. El tiempo de
residencia varía en función de la velocidad de rotación del horno de forma
inversamente proporcional.
b) Temperatura: como se explico anteriormente las reacciones de secado,
deshidratación y pre-reducción requieren de una temperatura. El perfil
térmico del horno varia según la combinación de múltiples terciario,
potencia del ventilador de tiro, etc.
c) Granulometría: la granulometría es un factor que influye en la velocidad
de reacción y por tanto en el grado de completación de las mismas. A
menor granulometría las reacciones ocurren con mayor velocidad ya que
es un proceso que ocurre de afuera hacia adentro y se aumenta el área
de contacto entre las partículas de mineral, el carbón y los gases. Sin
embargo, una granulometría el arrastre de material por la exhaustion, es
por ello que debe operarse dentro de un rango granulométrico.
90
Ver figura 12. de los calcinadores que conforman la Minera Lomas de
Níquel
Fuente: Propia
Figura 12. Calcinadores de línea 1 y línea 2 de la Minera Loma de
Níquel
A continuación se presenta un diagrama de flujo donde se le hace
seguimiento al mineral, en este caso al proceso de calcinación en donde
se explica el proceso.
91
Fuente: Propia
Gráfica 3. Diagrama de Flujo del Proceso de Calcinación del Mineral
92
Actualmente los calcinadores presentan paradas constantes conllevan
que al mineral no pueda pre-reducirse, y llegue así a Horno eléctrico de
Reducción ( H.E.R) Causando emanaciones de gases y desestabilización
en la potencia y electrodos del mismo, durante un tiempo determinado.
Fuente: Propia
Gráfica 4. Diagrama de Pareto de las horas de Paradas Mensual de
los Calcinadores de línea I y II.
En la gráfica 4. Se puede observar que la cantidad de horas de
paradas sobrepasa las 100h, teniendo como un promedio mensual de
323.30 horas mensuales de paradas atribuidas a ciertos factores.
Actualmente los calcinadores detienen diariamente causando pérdidas
de producción. En el año 2010 los calcinadores de K1 y K2 detuvieron un
total de 3879,56 h, cifra que representa aproximadamente un 18% de la
producción anual estimada, esta representación se pude observar en el
gráfico 5 que se presenta a continuación:
93
Fuente: Propia
Gráfico 5. Mineral Calcinado Vs pérdida anual de Mineral por
Paradas del Calcinador.
5.1.3 Proceso del Área de Horno Eléctrico de Reducción.
El propósito de esta etapa del proceso es transformar el mineral pre
reducido y calcinado en dos fases: una denominada escoria y otra
metálica con proporciones importantes de Fe y Ni. Para ello el mineral es
transportado a través de un sistema de alimentación a los hornos
eléctricos, en donde pasa del estado sólido a líquido, al estar sometido al
calor generado por un arco eléctrico. El Horno Eléctrico de Reducción se
encuentra en el Nivel 10000 de la planta de Minera Lomas de Níquel.
Como se puede observar en la figura 13.
94
Fuente: Propia
Figura 13. Horno Eléctrico de Reducción (H.E.R) se encuentra en el
Nivel 10000 de la planta.
La separación del metal y la escoria se logra por diferencia de
densidad, la escoria menos densa, y el grado de reducción de Fe y Ni, al
igual que las perdidas de Ni en la escoria son controladas a través de la
dosificación de carbón. Las fases liquidas son extraídas por medio de
piqueras ubicadas a distintitos niveles. Para la descarga del mineral del
Horno Eléctrico de Reducción, se utilizan unos taladros industriales y el
mineral reducido pasa por unas piqueras, tal y como se muestra en la
figura 14.
95
Fuente: Propia
Figura 14. Horno Eléctrico de Reducción (H.E.R), sangrado de
mineral.
Reducción es un término que define proceso piro-metalúrgico de
fusión reductora de mineral, utilizándose carbón mineral como agente
reductor y electricidad como fuente de energía, con el fin de obtener una
relación de ferro-níquel en forma metálica.
96
En el siguiente diagrama se puede observar el proceso del mineral
una vez que es descargado de monorrieles al horno eléctrico de
reducción. Ver gráfico 6.
95
Fuente: Propia
Gráfico 6. Diagrama de Flujo del recorrido del mineral en el Horno
Eléctrico de Reducción
Actualmente el Horno Eléctrico de Reducción presenta una parada
anual de 1441, 17 horas, valor que representa un 37,42 % de las paradas
98
totales anuales, como se observa en la tabla el Horno Eléctrico de
reducción Ocupa la posición 1. en las paradas totales de los calcinadores.
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 2. Horas de paradas Atribuidas a Horno Eléctrico de Reducción
A continuación se presenta los meses de paradas de los
calcinadores atribuidas al Horno eléctrico de Reducción, el mes que
mayor parada se registró fue el mes de diciembre, resultado de la
formación de bóvedas dentro de uno de los electrodos del horno 1, que
tuvo como consecuencia la ruptura del mismo. Eso se puede observar en
la Gráfica 7.
Fuente: Propia
Gráfica 7. Diagrama de horas detenidas del HER I y II
Tipo de Parada en
Calcinadores
Horas de
Paradas
H.E.R. 1441,17
Monorrieles Detenidos 341,36
Pila Seca 220,1
99
Los Calcinadores una vez que detienen y arrancan nuevamente el mineral
que ya se encontraba dentro del calcinador pasa al horno eléctrico de
Reducción incidiendo directamente en sus funciones del debido a que
este al no pre-reducirse correctamente, impacta el la estabilidad,
productividad, consumos de energía y pasta electródica. El aumento de la
Pre-Red disminuye la presión interna del horno favoreciendo su
desempeño. Actualmente esto no se cumple pues los calcinadores
detienen un promedio de 98,57 horas mensuales lo que da como
promedio 3 horas diarias.
5.2 Situación Actual de los Calcinadores
En la empresa Minera Lomas de Níquel hay 2 calcinadores, Línea I y
línea II, en la siguiente tabla se puede observar el total de horas anuales
de las paradas Programadas y no programadas de las 2 líneas, tal como
se muestra en la tabla 3.
Total de Horas de
paradas
Calcinador I 2117,55
Calcinador
II 1762.01
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 3. Horas de paradas de Calcinador I y II
Fuente: Propia
Gráfica 8. Diagrama de Pareto de horas detenidas del calcinador I y II
100
En el gráfico 8 se puede observar que el calcinador I detuvo más que el
calcinador II es por ello que se hará un análisis mensual de las paradas
de los mismos para determinar las fallas, comenzando por Enero como se
muestra en la tabla 4.
Enero:
Total de paradas Enero
Calcinador
I 78,29 h
Calcinador
II 162,27 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 4. Horas de paradas de Calcinador I y II Enero.
Fuente: Propia
Gráfica 9. Diagrama de Pareto de horas del mes de Enero detenidas
del calcinador I y II
En el mes de Enero tal como se observa en el gráfico 9, se obtuvo en
el Calcinador II una parada de 111,35 h pertenecientes a una Parada
programada, la tendencia indica la diferencia que existe entre ambos
calcinadores.
101
Febrero:
Total de paradas
Febrero
Calcinador
I 74,74 h
Calcinador
II 421,44 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 5. Horas de paradas de Calcinador I y II Febrero
Fuente: Propia
Gráfica 10. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador
I y II del mes de Febrero
Se puede observar en la gráfica 10, la diferencia de las paradas del
calcinador I y II, cabe destacar que el calcinador detuvo en el mes 369,75
horas valor que representa un 84,94 % de diferencia del K1 y esto como
consecuencia de una falla en el Horno eléctrico de Reducción 2 que
estuvo detenido por una parada programada,
102
Marzo:
Total de paradas Marzo
Calcinador
I 147,40 h
Calcinador
II 88,70 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 6. Horas de paradas de Calcinador I y II Marzo.
Fuente: Propia
Gráfica 11. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Marzo
En el mes de Marzo hubo mayores paradas en el Calcinador como lo refleja
la gráfica 11, debido a que el HER detuvo aproximadamente 23,63 h y hubo una
parada programada de 59 horas, a diferencia del calcinador II que detuvo con
mayor frecuencia en el horno 2 pero menor a las horas totales.
103
Abril
Total de paradas Abril
Calcinador
I 253,87 h
Calcinador
II 53,31 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 7. Horas de paradas de Calcinador I y II Abril.
Fuente: Propia
Gráfica 12. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Abril
En el gráfico 12 puede observar que el calcinador I detuvo más que el
Calcinador II, esto como consecuencia de una Mega parada de Mantenimiento
que hubo en el calcinador I desde el 19/04/2011 hasta el 29/04/2011 con un total
de 227 horas.
Mayo:
Total de paradas Mayo
Calcinador
I 168,54 h
Calcinador
II 60,78 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 8. Horas de paradas de Calcinador I y II Mayo.
104
Fuente: Propia
Gráfica 13. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Mayo
En el gráfico 13. Se puede observar que el calcinador tuvo un 73,50 %
por encima del calcinador II esto se debió a fallas con el H.E.R y a una
Megaparada de mantenimiento.
Junio
Total de paradas Junio
Calcinador
I 48,93 h
Calcinador
II 95,97 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 9. Horas de paradas de Calcinador I y II Junio.
105
Fuente: Propia
Gráfica 14. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Junio.
En el gráfico 14, se puede observar que el calcinador detuvo más horas
que el calcinador II esto fue por fallas del Horno eléctrico de reducción el
cual tuvo 56,80 horas detenido, lo que ocasionó esta tendencia
representativa.
Julio
Total de paradas Julio
Calcinador
I 89,04 h
Calcinador
II 109,58 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 10. Horas de paradas de Calcinador I y II Julio.
106
Fuente: Propia
Gráfica 15. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Julio.
Como se observa en el gráfico 15, el calcinador II detuvo más horas
como consecuencias de monorrieles detenidos y fallas en los hornos
eléctrico de reducción, los 2 hornos detuvieron con una diferencia de 10
horas del 2 por encima del 2.
Agosto
Total de paradas Agosto
Calcinador
I 142,72 h
Calcinador
II 165,76 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 11. Horas de paradas de Calcinador I y II Agosto.
107
Fuente: Propia
Gráfica 16. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Agosto
En el gráfico 16, se puede observar que el calcinador I tuvo una diferencia
de 23 horas con respecto al calcinador II, la tendencia lo muestra
claramente, el calcinador I detuvo por problemas en el horno y el
calcinador II tuvo la mayor parada de 80 horas debido a una parada de
mantenimiento programada
Septiembre
Total de paradas Septiembre
Calcinador
I 147,72 h
Calcinador
II 165,76 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 12. Horas de paradas de Calcinador I y II Septiembre.
108
Fuente: Propia
Gráfica 17. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador
I y II del mes de Septiembre
En el gráfico 17 se puede observar que el calcinador I tuvo paradas en
su mayoría por H.E.R con un total de 92,52 horas aportando casi un 63%
de la totalidad de las paradas, por su parte el calcinador II registró menor
parada en el H.E.R con un total de 33,52 horas y en paradas
programadas 80,80 horas estas se hicieron por mantenimiento a los
diferentes equipos.
Octubre
Total de paradas Octubre
Calcinador
I 196,56 h
Calcinador
II 213,53 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 13. Horas de paradas de Calcinador I y II Octubre.
109
Fuente: Propia
Gráfica 18. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador
I y II del mes de Octubre
En el diagrama 18, se puede observar que los calcinadores tuvieron
una diferencia de aproximadamente 17 horas, K1 (Calcinador I) tuvo
mayores paradas en H.E.R y en alimentación con 76,33 y 22,27
respectivamente. K2 (Calcinador II) tuvo parada atribuidas al H.E.R de
81,25 horas, debido a las lluvias por pila seca 29,67 horas y en otros
ítems por 59,22 horas.
Noviembre
Total de paradas Noviembre
Calcinador
I 169,54 h
Calcinador
II 184,40 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 14. Horas de paradas de Calcinador I y II Noviembre.
110
Fuente: Propia
Gráfica 19. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador I y II
del mes de Noviembre.
Se puede observar en la gráfica 19 como el calcinador I tuvo mas
paradas que el calcinador II, K1 paró en su mayoría por 65,72 horas
atribuidas a H.E.R y en un 67,72 horas por pila seca, que no alimentaba
los calcinadores, y K2 59 horas por pila seca, 74,28 horas por Monorrieles
detenidos y 32,17 horas al H.E.R .
Diciembre:
Total de paradas Diciembre
Calcinador
I 457,48 h
Calcinador
II 183,23 h
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 15. Horas de paradas de Calcinador I y II Diciembre.
111
Fuente: Propia
Gráfica 20. Diagrama de Pareto de las horas detenidas del Calcinador
I y II del mes de Diciembre.
En el diagrama 20 se puede observar la gran diferencia entre los dos
calcinadores, el K1 detuvo por más de 315 horas esto como consecuencia
de la ruptura en el electrodo 1 del Horno eléctrico de reducción 1, se
detuvo esas horas para reparar y estructurar el electrodo para su
conformación, otras paradas fueron por pila seca, el K2 detuvo por mas
de 78 horas por paradas programadas y 54,50 horas atribuidas a fallas en
el Horno eléctrico de Reducción de la línea 2.
5.3 Análisis de las paradas del Proceso de Calcinación del mineral.
Para el análisis de las paradas del calcinador se tomo la data de
Intranet de la empresa, desde el 01/01/2010 hasta el 31/12/2010 donde
se representa, el tipo de parada, los meses y el total a fin de saber la
causa del detenimiento del mismo
112
Fuente: Propia
Tabla 16. Paradas del Calcinador de Línea I y II desde Enero hasta Diciembre del año 2010
113
En la tabla 16 se pudo observar los 19 ítems a los cuales están asociados
los motivos de las paradas de línea I y línea II. Los ítems que tuvieron
mayores paradas en frecuencia y por tanto en horas, fueron H.E.R,
Monorrieles detenidos, Megaparadas, Paradas Programadas y Pila seca,
y el mes de mayor parada fue Diciembre con un total de 640,71 horas. En
la tabla 17 presentada a continuación se puede observar los tipos de
parada del Calcinador I y II, las horas de paradas, frecuencia y frecuencia
acumulativa. Las Paradas a estudiar son las que están representadas en
color gris, el tipo de parada representado en morado no se tomará en
cuenta para el estudio puesto que son las paradas Programadas.
Tipo de Parada de
Calcinadores
Horas de
Paradas
%
Frec.
%Frec.
Acum
H.E.R. 1441,17 37,15 37,15
Paradas Programadas 503,66 12,98 50,13
En espera del Her 2 369,75 9, 53 59,66
Monorrieles Detenidos 324,08 8,35 68,02
Megaparada 303 7,81 75,83
Pila Seca 220,1 5,67 81,5
Alimentación 137,98 3,56 85,06
Otro 133,99 3,45 88,51
Sistema de Descarga 127,06 3,28 91,79
Sistemas Auxiliares 103,73 2,67 94,46
Operaciones Calcinación 79,75 2,06 96,51
Sistema de Transporte de
Polvo 53,84 1,39 97,9
Sistema Motriz 36,27 0,93 98,84
Filtro Electrostatico 18,75 0,48 99,32
Sistema de Combustión 19,22 0,5 99,82
Caida de tension 7,21 0,19 100
Sismo 0 0 100
Falta de Mineral en Pila Seca 0 0 100
Peletización 0 0 100
3879,56
Fuente: intranet de Minera Loma de Níquel
Tabla 17. Horas de paradas de Calcinador I y II Frecuencia y Frecuencia
Acumulativa.
114
En la tabla 17 se puede observar que en la frecuencia acumulativa del
tipo de parada en los calcinadores que representa un 80% es: H.E.R,
Paradas Programadas, En espera del horno HER 2, Monorrieles
detenidos, Megaparadas y Pila seca, y como se dijo anteriormente el
estudio va enfocado principalmente en H.E.R, Monorrieles y en pila seca.
Fuente: Propia
Gráfico 21. Diagrama de Pareto Paradas Calcinadores en el 2010.
En el gráfico 21, Diagrama de Pareto se puede observar las
principales paradas y su frecuencia acumulativa que representan un 80%
como se indicó anteriormente.
A continuación se presentará la situación actual de las causas más
relevantes como lo fue Horno Eléctrico de Reducción, Monorrieles y Falta
de Mineral en Pila Seca.
5.3.1 Situación Actual tipo y horas de paradas atribuidas a Horno
Eléctrico de Reducción
Para el análisis de las causas se extrajo la información de la página
intranet de la empresa en donde se indica mensualmente el tipo de
115
parada y las horas que representan cada una, tal como se muestra en la
tabla 17.
116
Fuente: Propia
Tabla 17. Paradas de los Horno Eléctricos de Reducción.
117
Una vez identificados los tipos y cantidad de horas se procede a resaltar
las causas principales como se observa en la tabla 18, presentada a
continuación se observa el tipo de parada, la hora, la frecuencia y la
frecuencia acumulativa
Tipo de Parada en H.E.R
Horas de
Paradas %Frec. % acum.
Ruptura del electrodo 257,03 21,73 21,73
Paradas Programadas 240,24 20,31 42,04
Megaparadas 233,05 19,70 61,74
Falla de sistema Hidraúlico 64,21 5,43 67,17
Fuga de agua 58,2 4,92 72,09
Falla sistema enfriamiento 56,82 4,80 76,89
Cambio de placas 39,53 3,34 80,24
Desconexión para agregar coque 41,42 3,50 83,74
Piston gate 31,85 2,69 86,43
Falla electrica 21,36 1,81 88,24
Desempolvado 20,49 1,73 89,97
reparación de boveda 16,56 1,40 91,37
Caida de tension 14,71 1,24 92,61
Emisiones en chimenea 14,23 1,20 93,81
Cambio de tuberias de placas 12,37 1,05 94,86
Sobrecorriente 8,48 0,72 95,58
Fuga de aceite 8,47 0,72 96,29
Arco electrico 6,45 0,55 96,84
Corto circuito 18500 6,28 0,53 97,37
Revisión de cambio de TAP 5,45 0,46 97,83
Inspeccion de electrodos 3,85 0,33 98,16
Bajo voltaje 3,72 0,31 98,47
Medicion analogica 3,35 0,28 98,75
circuito 27 del distribuidor 2 3,23 0,27 99,03
Problemas en pantallas de win cc 2,97 0,25 99,28
Sondeos de niveles de escoria y metal 2,45 0,21 99,49
Altas temperaturas aceite transformador 2,15 0,18 99,67
Filtros obstruidos 2,03 0,17 99,84
Falla en rodelca 1,83 0,15 99,99
Personal de SIRSA coloque termocupla 0,08 0,01 100,00
Fuente: Propia
Tabla 18. Paradas de los Horno Eléctricos de Reducción.
Se puede observar que los 7 ítems que influyen en las paradas del
H.E.R son la Ruptura del electrodo, las paradas programadas, las
megaparadas, falla en sistema hidráulico, fuga de agua, falla sistema
118
de enfriamiento y cambio de placas tal como se muestra en el
siguiente diagrama de Pareto.
Fuente: Propia
Gráfico 22. Diagrama de Pareto de las paradas del Horno
Eléctrico de reducción
En la gráfica se puede observar que las 3 principales paradas fueron
Paradas programadas, ruptura del electrodo y Megaparadas estas
paradas no van a ser tomadas en cuenta para el estudio de este objetivo
ya que estas son paradas por mantenimientos y la ruptura del electrodo
fue un hecho eventual, es por ello que se va hacer el estudio a las 4
paradas que le siguen como falla en el sistema hidráulico, fuga de agua,
falla en el sistema de enfriamiento y cambio de placas y adicionalmente
Pistón Gate. Para ajustar las fallas que se registran en intranet y las
fallas reales presentadas en el Horno se hizo una visita al Departamento
119
de Mantenimiento (Ver anexo 5) donde se facilitó la información de las
paradas en HER, hora y día de paradas.
5.3.2 Situación Actual tipo y horas de paradas atribuidas a
Monorrieles ( 1, 2, 3, 4).
Para el estudio de la situación actual de los monorrieles 1, 2, 3, 4 se
extrajo la información de la página intranet de la empresa, desde enero
01/01/2010 hasta el 31/12/2010 tomando en cuenta el tipo y las horas de
las paradas, a fin de tener un mejor control y analizar las principales
causas. A continuación se presenta en la tabla 18, lo antes nombrado y
las horas totales de las paradas.
120
Fuente: Propia
Tabla 19. Paradas de Monorrieles 1, 2, 3 y 4
121
En la tabla 19 se puede observar que los meses Mayo, Julio, Agosto,
Noviembre y Diciembre fueron los que tuvieron mayor horas de paradas
estos y según los reportes de intranet por paradas programadas, Frenos y
por problemas en las guayas, estos indicadores se pueden observar
mejor en la tabla 20 mostrada a continuación
Causas de Paradas en
monorrieles
Total de
horas % Frec.
% Frec.
Acum Parada Programada 327,82 28,21 28,21
Guayas 254,18 21,88 50,09
Frenos 144,25 12,41 62,50
Comunicación 82,91 7,14 69,63
Fuga de mineral por el cono inferior 52,33 4,50 74,14
Falla de traslación 46,78 4,03 78,16
Bim Position 39,38 3,39 81,55
Programación 25,98 2,24 83,79
Rieles 22,80 1,96 85,75
Aire Acondicionado 20,35 1,75 87,50
Falla eléctrica 19,50 1,68 89,18
Riel de Sacrificio 19,37 1,67 90,85
Falla enconde 13,85 1,19 92,04
Parada de emergencia 13,09 1,13 93,17
Cambio de Poleas 12,75 1,10 94,26
Falla en variadores 11,13 0,96 95,22
Disparo interruptor principal 8,63 0,74 95,96
Cambio de ruedas 6,60 0,57 96,53
Sinterización 6,44 0,55 97,09
Limit swich 4,32 0,37 97,46
Falla de ventiladores de
frecuencia 3,83 0,33 97,79
Falla Radio Control 3,75 0,32 98,11
Mantenimiento corto 3,58 0,31 98,42
Descarrilamiento de panela 3,42 0,29 98,71
Falla posicionamiento en
silo 2,83 0,24 98,96
Falla upper position 2,28 0,20 99,15
cortocircuito en pantografo 2,00 0,17 99,33
Deslizamiento 1,81 0,16 99,48
Motor Traslacion 1,68 0,14 99,63
Caida de Tensión 1,67 0,14 99,77
Otros 1,40 0,12 99,89
Falla Charging Position 0,67 0,06 99,95
Calibración 0,58 0,05 100,00
can switch 0,52 0,04 100,04
1161,96
Fuente: Propia
Tabla 20. Paradas de los Horno Eléctricos de Reducción.
122
En la tabla 20 se puede observar los ítems que interfieren en las
paradas de los calcinadores, entre los cuales se pueden observar:
Guayas, Frenos, Comunicación, fuga de mineral por el cono inferior y falla
de traslación y elevación estos arrojan un total de 908,27 horas un
78,16% de las paradas totales de los monorrieles.
Fuente: Propia
Gráfico 23. Diagrama de Pareto de las paradas de Monorrieles.
En el gráfico 23 se puede observar las paradas atribuidas a
monorrieles, el % de Frecuencia y % de frecuencia Acumulativa.
5.3.3 Situación Actual tipo y horas de paradas atribuidas a Falta de
Mineral en Pila Seca
Para el estudio de las causas por las cuales los calcinadores detienen por
falta de mineral en Pila Seca se extrajo la información de la página de
intranet de la empresa en el periodo comprendido entre 01/01/2010 y
31/12/2010 tenemos la siguiente tabla 21, mostrada a continuación
123
Fuente: Propia
Tabla 21. Paradas atribuidas a falta de mineral por Pila seca.
124
Se puede observar en la tabla 21 que las mayores paradas de pila seca
van atribuidas a falta de mineral por PPM y problemas con el mineral por
humedad, a su vez un evento muy poco frecuente como la ruptura de la
cinta Hasleer, en el mes de diciembre.
Pila seca es un factor importante en el proceso pues depende el
continuo proceso del mismo, si no hay mineral en pila los calcinadores
detienen automáticamente pues no son alimentados debido. En el gráfico
24 se puede observar la frecuencia y el porcentaje de frecuencia de las
paradas.
Fuente: Propia
Gráfico 24. Diagrama de Pareto de las paradas atribuidas a Falta
de Mineral en Pila Seca.
Con lo antes nombrado se tiene que las principales causas y sub-
Causas por lo cual los calcinadores detienen son las que
nombraremos a continuación:
1. Horno Eléctrico:
125
- Falla en Sistema Hidráulico
- Fuga de Agua
- Falla en sistema de enfriamiento
- Pistón Gate.
2. Monorrieles:
- Guayas
-Frenos
-Comunicación
-Fuga de mineral por el cono Inferior.
-Falla en sistema de traslación y elevación.
3. Pila Seca:
-Falta de Mineral en PPM
-Problemas con el Mineral por humedad.
-Ruptura de cinta Hasleer.
5.4 Diagramas de Causa- Efecto de Horno Eléctrico de Reducción,
Monorrieles y Falta de Mineral en Pila Seca.
A continuación se presentará el diagrama de Causa y efecto de cada una
de las causas ya antes mencionadas, analizando sus sub- causas
comenzando por Horno Eléctrico de Reducción.
5.4.1 Horno Eléctrico de Reducción.
Diagrama Causa Efecto de Horno Eléctrico de Reducción, las causas mas
relevantes y repetitivas son las que se nombran a continuación en el
gráfico 25.
126
Fuente: Propia
Gráfico 25. Diagrama de Causa- Efecto de Horno Eléctrico de Reducción.
127
Falla en sistema de enfriamiento:
El sistema de enfriamiento de la planta tiene como objetivo reducir
la temperatura dentro de rangos seguros de operación para los
diferentes componentes exteriores de los hornos eléctricos de
reducción, asi como mantener una temperatura óptima para obtener
el mejor desempeño.
Para cumplir con este objetivo el sistema cuenta con el refrigerante
que es la sustancia encargada de transferir el calor hacia el aire del
medio ambiente, debe mantener el refrigerante en estado líquido
evitando su evaporación, evitar corrosión, el agua es el fluido de
enfriamiento básico porque es abundante, barato y fluye con facilidad.
Actualmente este sistema de enfriamiento presenta fallas en el
circuito, debido a que dispara la temperatura máxima y en su mayoría
es por falsa alarma, también presenta descompresión del circuito.
Dentro del sistema de enfriamiento se encuentra la fuga de agua, este
presenta problemas en el escape de agua en los electrodos y
mangueras de refrigeración, en la entrada y salida de la tubería den el
sello cilíndrico.
RODELCA
El sistema Rodelca que se encuentra en la Empresa Minera Loma
de níquel (ver anexo #6) tiene por finalidad enfriar una corriente de
agua por vaporización parcial de esta con el consiguiente intercambio
de calor sensible y latente de una corriente de aire seco y frío que
circula por el mismo aparato. Este sistema tiene problemas
recurrentes con el instrumento medidor de presión PIA-120, y al
restablecer las bombas ocurre una baja presión por lo que el HER
tiene que detener.
128
Sistema Hidráulico
El sistema Hidráulico desempeña un papel importante en el
funcionamiento eficiente de los equipos. Esta es una red interdependiente
cuidadosamente equilibrada, estos están diseñados para trabajar juntos ,
constituyendo un sistema que proporcione la máxima eficiencia que
finalmente, conducirá a que la productividad de la máquina sea mayor y
los costes de operación lo más bajos posibles. Los problemas mas
frecuentes que presenta el sistema de hidráulico es la fuga de aceite en el
electrodo, los filtros obstruidos y error sinocoide bomba 1 así como la
alarma nivel tanque 12%.
Pistón Gate:
Pistón Gate es un equipo hidráulico, que se encarga de regular la
alimentación de los hornos, el principal problema viene dado en el H1 por
el pistón Gate 3.1, 5.1, 5,2 y en el H2 por 6,2 y 2,2 debido a que éstos se
trancan y por esa falla hay que detener el horno respectivo para liberar el
pistón, trayendo como consecuencia las paradas
5.4.2 Monorrieles
En el siguiente gráfico se puede denotar las principales causas y causas
secundarias por lo cual los monorrieles detiene
129
Fuente: Propia
Gráfico 26. Diagrama de Causa- Efecto de Paradas en Monorrieles
130
Comunicación
El sistema de comunicación en monorrieles es fundamental e
importante pues de el depende el funcionamiento preciso de los mismos,
es regido por una red inalámbrica denominado PLC que es el controla
todo el sistema. Los problemas presentados son la pérdida de
comunicación que acarrea consigo una parada inmediata, como a su vez
las fallas asociadas con el sistema PLC, otras de las fallas en la
comunicación no han sido bien determinadas pues los operadores no
codifican bien la información en la intranet trayendo como consecuencia el
desconocimiento de la causa real de la parada asociada con la
comunicación.
Falla en sistema de traslación
El sistema de traslación se encarga de movilizar y transportar los
monorrieles, el problema mas frecuente con dicho sistema son los frenos,
ya que estos frecuentemente presentan problemas en el deslizamiento de
panelas en zona de carga y de silo, así como activación de frenos y
paradas constantes asociadas con la calibración. El sistema de traslación
también presenta paradas por cambio y por soldadura de rieles de
sacrificio.
Fuga de mineral por el cono inferior
El cono inferior es el encargado de descargar el mineral en los silos,
estos conos presentan fallas operacionales, debido a constante
movimiento al momento de la descarga es por ello que suelen dañarse y a
su vez cambiarse cuando lo requiera trayendo como consecuencia parar
la operación.
131
Guayas
Son las encargadas de retener y soportar el peso de los monorrieles, y
a su vez los responsables del traslado de los mismos. Las paradas mas
frecuentes registradas fueron atribuidas a guayas flojas y calibración,
ítems importantes y responsables de las paradas de monorrieles.
5.4.3 Falta de Mineral en Pila Seca.
Diagrama Causa- Efecto realizado con información extraída de la Intranet
de la empresa Minera Loma de Níquel.
Fuente: Propia
Gráfico 27. Diagrama de Causa- Efecto de Paradas por Falta de
Mineral en Pila Seca
132
Falta de mineral en PPM, esto fue ocasionado en el año 2010 por 2
causas, la primera atribuida a la ruptura de la cinta 381 que es la
encargada de transportar el mineral desde la pila de homogenización
hasta la cinta Hasleer, cuando ocurre esta ruptura tienen que detener el
proceso de PPM hasta que se normalice la situación, y la segunda
atribuida a la ruptura de la cinta Hasleer, pues es la encargada de
transportar el mineral hasta el secador.
Problemas de Mineral por humedad
El principal factor que interviene en el proceso de PPM son las lluvias,
cuando llueve el mineral se humedece, trayendo como consecuencia en
la cinta Hasleer justo antes de ser transportado al secador se acumule
hasta trancarse.
133
CAPITULO VI
ANÁLISIS Y RESULTADOS
En este capítulo se presentan los resultados en la presente investigación
en la empresa Minera Lomas de Níquel del Análisis de las causas que
ocasionan paradas en los Calcinadores de línea I, II, y la afectación en la
Pre-Reducción del hierro y sus efectos en el proceso de Reducción, y en
cumplimiento de sus objetivos planteados, se presenta la siguiente
información.
6.1 Impacto de las paradas en la producción.
Para el análisis y la determinación de las perdidas que obtuvo la empresa
Minera Lomas de Níquel por consecuencia a las paradas de calcinadores
y los factores que intervinieron en el mismo se tiene lo siguiente.
Las horas de paradas en total de los Calcinadores en línea I y II del año
2010 fue de 3.879,56 horas, considerando que pasan 60.7 t/h por el
calcinador se tiene un total de 235.455,3 toneladas de mineral
multiplicando este total de mineral por el % de níquel de recuperación que
es 94.37% se tiene que 3.466.31 es la cantidad de mineral de níquel que
se dejó de producir en el año 2010, Es decir un 18% de la producción
Anual estimada.
En cuanto a producción, según los datos obtenidos en la página web
London Metal Exchange el mineral ha tenido la siguiente tendencia de
precio durante el año 2010 como se muestra en la gráfica:
134
Fuente: propia
Gráfico 28. Datos obtenidos de www.lme.com/nickel_graph.asp
Precio del níquel Enero-Diciembre 2010
Con los datos obtenidos en la pagina, se tiene que el mineral tuvo un
precio promedio anual de 22.482,91 por cada tonelada de Níquel, es
decir se dejó de obtener un ingreso neto de aproximadamente
77.932.735,8 $.
135
6.2 Aplicación de muestreo para determinar el comportamiento
químico del mineral una vez que los calcinadores detienen
Para el desarrollo del siguiente objetivo se tomaron en cuenta ciertos
parámetros y procedimientos que se les nombrará a continuación:
Finalidad del estudio
Determinar el efecto de las paradas del calcinador en la PR
Propuesta inicial de toma de muestras
1. Paradas Mayores a 1 hora
2. Muestra de Referencia: En el momento del inicio de la parada
3. Toma de Muestras cada 30 minutos después del arranque del
calcinador por un período de 3 horas o el mayor tiempo posible
(Condición inicial: Descargar por lo menos 2 panelas para vaciar lo
que haya quedado en la tolva)
4. Relación de la PR con el tiempo de parada
Alcance Operaciones-Procesos
Procesos
Toma de muestras
Evaluación de tiempos y demás condiciones seleccionadas
para el muestreo
Análisis de Resultados
Operaciones:
Notificación a Procesos de parada del calcinador, siempre y
cuando se estime que será superior a 1 hora (Supervisor)
Toma de muestra de referencia (inmediatamente al detener
el calcinador)
136
Apoyo en la toma de muestras
Cronograma
Inicio: Miércoles 17/11/2010
Duración Inicial: 15 paradas (será revisado sobre la marcha)
6.2.1 Proceso de la toma de muestras:
Para la toma de muestras se realizó el siguiente procedimiento:
1. Una vez que se detiene el calcinador el operador de sala se
encarga de llamar al área de procesos metalúrgicos para avisar de
la misma.
2. El encargado del seguimiento de la toma de muestras (pasante)
acompaña al operador de sala hacer el muestreo.
3. El operador descarga la tolva proveniente de los calcinadores con
un recipiente especial para toma de muestras (ver anexo #1).
4. Una vez descargado se procede a colocarlo en una piscina de
enfriamiento el cual con una manguera de presión que contiene
Nitrógeno se introduce en el recipiente para enfriar la muestra. (ver
anexo #2)
5. El tiempo de enfriamiento de la muestra es de aproximadamente de
4 horas.
6. Luego de enfriarse la muestra el operador se encarga de bajarla al
departamento de procesos donde se le coloca la identificación
pertinente a la hora y fecha de la toma de muestra.
7. Una vez identificada la muestra, es llevada al laboratorio de
metalurgia para el análisis químico del mineral.
8. Buscar en Lab.Data los resultados de esas muestras. (ver anexo
#3 y #4)
9. Llenar el registro de seguimiento de la Pre-Red del mineral.
Luego de tomar 17 muestras codificándolos como se puede observar
en la tabla 22, se obtuvo una serie de resultados como % de
137
prerreducción Hierro y Hierro +2. factores determinantes en el análisis
posterior.
Fuente: Propia
Tabla 22. Registros de Toma de muestras en los Calcinadores.
6.2.2 Efectos de la Pre-Reducción en el Proceso
La Pre-Red favorece la operación, eficiencia, productividad y
estabilidad de los hornos de reducción por dos razones:
Disminuye la cantidad de gases liberados dentro del horno de
reducción:
Como se explicó anteriormente, la reducción del hierro genera dióxido de
carbono (CO2) en cada una de sus etapas o reacciones. La Pre-Red
obtenida en calcinación libera parte de este volumen de gases dentro del
calcinador, disminuyendo de este modo la generación de gases dentro del
MC2-161210-1 56,95 17,37 9,89
MC2-161210-2 52,29 17,91 9,37
MC2-161210-3 67,02 18,33 12,29
MC2-161210-4 75,31 17,75 13,37
MC2-161210-5 77,54 17,07 13,24
MC2-161210-6 72,36 15,9 11,51
MC1-050111-1 59,89 16,9 10,12
MC1-050111-2 85,17 15,75 13,41
MC1-050111-3 83,51 16,96 14,16
MC1-050111-4 52,43 17,75 9,31
MC1-050111-5 48,29 16,75 8,09
MC1-050111-6 46,28 16,72 7,74
MC2-050111-1 76,6 17,5 13,41
MC2-050111-2 79,37 17,47 13,87
MC2-050111-3 81,76 17,88 14,62
MC2-050111-4 77,91 19,02 14,82
MC2-050111-5 77,78 16,01 12,45
MC2-050111-6 78,68 14,67 11,54
MC2-050111-7 78,08 15,96 12,46
MC1-070111-1 55,61 16,5 9,18
MC1-070111-2 51,15 15,51 7,93
MC1-070111-3 55,76 16,46 9,18
MC1-070111-4 54,68 14,82 8,1
MC1-070111-5 21,98 12,38 3,08
Fe_M08 Fe+2_M14%PR
16/12/2010 2 1,30
Fecha Calcinador Tiempo de Parada Muestra
05/01/2011 1 5,00
05/01/2011 2 4,00
07/01/2011 2 45min
138
horno de reducción. Evidentemente, a mayor grado de Pre-Red mayor
será la liberación de gases en el calcinador y menor la cantidad de gases
remanentes que deberán ser liberados en el horno de reducción y
viceversa.
Dentro del horno de reducción los gases liberados deben encontrar
salida a través de la carga interna del mismo (pilas de mineral calcinado
alimentado al horno) y posteriormente por las chimeneas. En la medida en
que esto se dificulta, por exceso de gases (baja Pre-Red) o por baja
porosidad de la carga (que dificulta el flujo de los gases a través de si
misma), la presión interna del horno aumenta y trae consigo inestabilidad
operacional, escoria “espumosa” que sube de nivel incluso hasta alcanzar
la bóveda, pérdidas térmicas hacia la bóveda y chimeneas del horno,
modificación del perfil de temperaturas del mismo (si la condición se
prolonga varias horas) y finalmente pérdidas de producción, aumento del
consumo de energía eléctrica, aumento del consumo de electrodos,
disminución de la vida útil de los refractarios de la bóveda, etc.
Para contrarrestar este efecto negativo se debe disminuir la cantidad de
gases liberados dentro del horno, aumentando Pre-Red o disminuyendo la
Alimentación de calcinado o aumentando la porosidad de la carga.
Evidentemente, los efectos de estas acciones no son inmediatos.
Disminuye el requerimiento de energía para las reacciones de
reducción:
Como se presentó en la sección de reacciones de reducción de hierro,
dichas reacciones son endotérmicas (requieren energía calórica para su
ocurrencia). Esto indica que a mayor Pre-Red alcanzada dentro del
calcinador (mediante el aporte calórico otorgado por el quemador) menor
energía eléctrica será requerida dentro del horno para completar las
reacciones de reducción.
Una vez identificados los dos mecanismos por los cuales la Pre-Red
afecta la eficiencia de los hornos eléctricos, en la siguiente sección se
139
presentará un estimado de las magnitudes o niveles de impacto de cada
uno de estos mecanismos.
6.2.3. Volumen de gases generados/ Presión interna del horno.
El volumen de gases liberados dentro del horno de reducción generará
una presión interna en el mismo, que dependerá de dicho volumen de
gases y del área de salida o superficie del horno (permanece constante
toda vez que para cualquier condición el tamaño del horno seguirá siendo
el mismo).
El volumen de gases liberados dentro del horno dependerá del grado de
Pre-Red del calcinado (a mayor Pre-Red menor volumen remanente de
gases liberados en reducción y viceversa) y de la cantidad de calcinado
alimentado, expresado en TMS/h (a mayor alimentación mayor volumen
de gases liberados dentro del horno y viceversa).
A continuación se presenta una gráfica donde se compara la variación
porcentual de la presión interna del horno en función de la Pre-Red a
distintas tasas de producción horaria (TMS/h), partiendo de la base
referencial de 75 TMS/h y 72% de Pre-Red (0% de variación en la presión
de gases interna).
140
Fuente: Propia
Gráfica 29. Presión de Gas Formada en HER a Diferentes %Pre-Red y
TMS Alimentadas.
Fuente: Propia
Tabla 23. Efecto del cambio de la Pre - Reducción y la alimentación
en la presión interna de los HER.
En la gráfica y tabla presentadas se puede observar el aumento o
disminución de la presión interna del horno en función de distintos grados
de Pre-Red y alimentaciones horarias (TMS/h). Como es de esperarse, a
mayores Pre-Red la presión interna del horno disminuye, por ejemplo, con
un aumento de 5 puntos en la Pre-Red, para una alimentación de 75
TMS/h (Budget original) la presión interna disminuye en 3%. Sin embargo,
141
el hecho de disminuir la alimentación tiene un impacto mucho mayor
sobre la presión interna del horno, por ejemplo, para una Pre-Red de
72%, disminuir la alimentación de 75 TMS/h a 50 TMS/h disminuye la
presión interna en 33%.
Para la condición actual de operación a capacidades limitadas por la
disponibilidad de energía, un aumento en la Pre-Red de 3 o 4 puntos no
tiene un efecto comparable en la presión interna del horno con el obtenido
por la propia disminución causada por una alimentación de 20 TMS/h por
debajo de la nominal.
6.2.4 Consumo específico de energía eléctrica en hornos de
reducción
Para cuantificar el efecto de la Pre-Red del calcinado sobre el
consumo de energía del horno de reducción, se utilizó el balance de
energía de reducción para varios escenarios de potencia y de Pre-Red.
En la siguiente gráfica se presentan las
variaciones porcentuales del consumo específico de energía (% CEE en
KWh/TMS) en función de la variación de la Pre-Red para varias curvas de
potencia, partiendo de la base referencial de 72% de Pre-Red (0% de
variación en el CEE).
142
Fuente: Propia
Gráfica 30. Efecto de la Pre-Reducción en el consumo de energía de
los HER.
Como es de esperarse, en la gráfica se puede observar que para cada
nivel de potencia, el aumento de la Pre-Red genera una disminución en el
consumo de energía.
Sin embargo, el efecto es prácticamente imperceptible, ya que se trata de
ganancias máximas de 1,25% de la energía base consumida en el horno
de reducción, cuestión que ocurre para el caso de una potencia de 40 MW
y una Pre-Red de 85%.
La tabla a continuación presenta la relación directa que existe entre un
cambio en el nivel de Pre-Red y los KWh/TMS consumidos para tres
escenarios de potencia.
143
Fuente: Propia
Tabla 24. Efecto del cambio de la Pre-Reducción en el consumo de
energía de los HER.
Se puede observar que una variación de 5 puntos en la Pre-Red tiene
un impacto poco significativo en la operación y mucho menos significativo
a potencias bajas o medias como actualmente se está operando. Cabe
destacar que para niveles de Pre-Red de 72%, lograr aumentos de 5
puntos (llegando a 77%) resulta complicado y poco probable con un
efecto de aprox. 1.2 KWh/TMS.
6.2.5 Impacto de la Pre-Red en el proceso de Reducción
Una vez cuantificado el efecto de la Pre-Red en los mecanismos que
favorecen el desempeño de los hornos eléctricos, se puede definir que el
mayor impacto se presenta sobre la disminución de la presión interna del
horno que a su vez, tal como se indica anteriormente, impacta
considerablemente en la estabilidad, productividad, consumos de
electricidad y pasta electródica, etc. Adicionalmente, se define que el
impacto de la Pre-Red en el consumo de electricidad del horno de
reducción resulta poco significativo a potencias altas, e insignificante a
potencias medias y bajas.
Si bien es cierto que el aumento de Pre-Red disminuye la presión
interna del horno favoreciendo su desempeño, una disminución en la
alimentación horaria (TMS/h) tiene un efecto de mucho mayor magnitud,
por lo que se puede indicar que el hecho de operar los hornos a una
144
capacidad menor, producto de las restricciones eléctricas del país, se
disminuye enormemente la presión interna del horno y se obtiene como
consecuencia una mayor estabilidad operacional con todos los beneficios
antes mencionados. Es decir, las variaciones en la Pre-Red (a menos que
sean en magnitudes realmente grandes – 20 o 30 ptos –) tienen un bajo
impacto en la estabilidad del horno y su consumo de energía en
comparación con la gran estabilidad causada por una producción horaria
(TMS/h) más baja.
6.2.6 Efecto de la continuidad en la Pre-Red
Si bien la Pre-Red depende de varios factores, parámetros y variables,
uno de los que impactan considerablemente es la continuidad de las
operaciones, debido a que cada interrupción o parada del calcinador
afecta la estabilidad y control de todas las variables interrelacionadas en
el proceso de calcinación-Pre-Red. En la siguiente gráfica se puede
observar la tendencia de este impacto: a mayor disponibilidad de equipos
(mayor continuidad operacional) mayor será la Pre-Red. Dicha tendencia
no es del todo marcada debido a que, como se explica, son muchos otros
los factores y variables que también la afectan. El año 2009 presenta un
comportamiento atípico, por el hecho de operar más de la mitad del año
con un solo horno y ambos calcinadores a baja capacidad.
145
Fuente: Propia
Gráfica 31. Relación Disponibilidad Pre-Red 2001-2010
6.2.7 Prioridades para aumentar la productividad y disminuir los
costos.
A continuación se presentan, a criterio del equipo de trabajo, las
prioridades y puntos de enfoque para maximizar la eficiencia,
productividad y estabilidad de los hornos eléctricos, en busca de la mayor
producción y mayor aprovechamiento eléctrico.
6.2.8 Paradas e interrupciones en el proceso
En los últimos meses, las condiciones de trabajo de los hornos de
reducción y por tanto de los calcinadores han estado determinadas por las
restricciones energéticas.
Sin embargo, y a pesar de estar trabajando a capacidades inferiores a la
nominal, se han experimentado retrasos y pérdidas de producción por
factores no vinculados a la energía.
146
6.2.9 Estabilidad durante la operación
Con la misma importancia que se da a la inestabilidad y discontinuidad
generada por las paradas y fallas, se debe hacer énfasis en la estabilidad
de las condiciones y parámetros operacionales mientras se está
operando:
Generar pequeñas y poco frecuentes variaciones en el set-point de
alimentación de los calcinadores, del set-point de carbón y de la
potencia de los hornos eléctricos en la medida de lo posible.
Evitar la segregación de mineral entre las líneas de producción,
efecto que se maximiza cuando PPM está detenida y debe
alimentarse los chutes con cargadores frontales, o cuando las
líneas operan a capacidades diferentes y la pila se “descompensa”
haciéndose asimétrica y favoreciendo la segregación.
Mantener constante la alimentación de polvo de reciclo en PPM
para minimizar el efecto del cambio de granulometría y química en
el proceso.
6.2.10 Parámetros de operación de los hornos de reducción
Además de lo mencionado anteriormente respecto a la estabilidad y
continuidad de las operaciones, es imprescindible un estricto control y
seguimiento de la operación propia de los hornos de reducción. En tal
sentido, enfocarse en:
Control y estabilidad de los parámetros eléctricos:
potencia/corriente/impedancia.
Alimentación adecuada del horno en cuanto a frecuencia, cantidad
y localización, aprovechando la disminución de la presión interna
del horno (producto de la menor capacidad de producción) para
alimentar frecuentemente por el ducto central.
147
Control sobre los niveles de escoria y mineral, evitando
sobrecargar el horno (alto nivel de carga) que perjudica al
aprovechamiento de energía y estabilidad del mismo, pero al
mismo tiempo evitando niveles muy bajos que impidan o
compliquen las corridas de escoria por presencia de mineral sólido
en el interior de las piqueras.
6.3 Elaboración de plan de acción para minimizar fallas
.
Los calcinadores de línea I y línea II en un 100% detienen 24% por
Paradas de mantenimiento, y en un 76% por paradas pertenecientes a
fallas operacionales y de equipos. Tal y como muestra la gráfica
Para la realización de un plan de acción debemos considerar datos
cualitativos, que son objetivos numéricos de la compañía, manifiesto que
son las políticas y líneas de actuación para conseguir objetivos y temporal
que se establece los intervalos de tiempos, concretos y precisos.
Es por ello que este objetivo esta enfocado en conseguir que los
calcinadores disminuyan el promedio diario de paradas de 6,8 horas a 2
horas es decir disminuir en un 75% en un periodo no mayor a 3 meses.
148
6.3.1 Minimizar las paradas pertenecientes a Horno Eléctrico de
Reducción
a) Sistema de Enfriamiento
Realizar un mantenimiento semanal para revisar las mangueras
que se encuentran en los Hornos I y II y en los electrodos, para así
evitar paradas por fuga de agua.
Tener un control diario de los circuitos, con la finalidad de evitar las
falsas alarmas, disparos y descompresión de los mismos.
b) Paradas del Piston Gate
Hacer un estudio detallado a los Piston Gate del Horno 1 (3.1, 5.1,
5,2) y del Horno 2 (6.2, 2.2) ya que son los que mayormente se
trancan y las paradas se ocasionan al destrancarlos.
6.3.2 Minimizar las paradas pertenecientes a Monorrieles:
a) Monorrieles tiene un sistema que dependen entre si como las guayas,
la comunicación y el sistema de traslación es por ello que se
recomienda implementar en la intranet un modelo que reporte paradas
de monorrieles en donde se tomen los parámetros desglosados y
repetitivos de comunicación guayas y traslación de modo que quede
codificado el problema real para que el personal de mantenimiento
pueda reconocer la falla.
b) Fuga de cono Inferior
Realizar inspecciones semanales del cono inferior para evitar su
Desgaste por operación.
6.3.3 Minimizar paradas pertenecientes a Pila Seca
149
a) Tomando en cuenta que las paradas en pila seca en su mayoría son
por las lluvias pues el mineral llega húmedo y se queda atascado en la
cinta Hasleer, la recomendación sería llevar un control mensual del
mantenimiento de las Cintas Hasleer y de de la cinta transportadora 381
para así evitar que se rompan por desgaste operacional.
150
CONCLUSIONES
Una vez realizado el presente informe enfocado en el Análisis de las
causas que ocasionan paradas en los Calcinadores de línea I, II, y la
afectación en la Pre-Reducción del hierro y sus efectos en el proceso de
Reducción, de la empresa Minera Loma de Níquel se pueden llegar a las
siguientes conclusiones:
1. Las paradas en los calcinadores en al año 2010 fueron de 3.879,56
horas, el mayor numero de horas fue en Diciembre de ese año con
una parada de 640,71 h y fue como consecuencia de la ruptura del
electrodo 1 del Horno 1.
2. Se determinó que de un 100% de las paradas de los calcinadores
un 37,15 % fue por Horno Eléctrico de Reducción, 8,35% por
Monorrieles y 5,67% por Pila Seca, el otro 30,32% restante
pertenece a paradas por Mantenimiento.
3. La Pre- Red en MLdN impacta en dos aspectos el desempeño de
los hornos de reducción: variación del volumen de gases a ser
liberados dentro del mismo( presión interna del horno) y variación
en el requerimiento energético, siendo además que la presión
interna afecta la estabilidad operacional, el consumo de energía
(indirectamente) y de pasta, los niveles de escoria, el perfil y
aprovechamiento térmico, vida útil de la bóveda, ect.
4. A altas capacidades de operación, si bien un pequeño aumento en
la Pre-Red impacta poco el desempeño del horno, la disminución
abrupta de la misma, asociada generalmente a paradas del
calcinador (incluso por pocas horas), trae problemas
operacionales, pérdida de eficiencia y productividad. Por ello, es
imprescindible enfocarse en mantener la continuidad y estabilidad
del proceso, más que en lograr aumentos pequeños de la media de
Pre- Red, es decir, se debe evitar la caída puntual de la Pre-Red
registrada en ocasiones de paradas e inestabilidad ( que
evidentemente también afectan el promedio de Pre- Red), más que
151
concentrarse en factores de procesos para aumentar la Pre-Red en
si.
5. La pérdida anual de producción de Níquel no producido fué de
3.466,31 toneladas.
6. Las causas determinadas que ocasionan las fallas fue en H.E.R (
Piston Gate, Falla en sistema de enfriamiento, Sistema Hidráulico y
RODELCA) Monorriel 1,2,3,4 ( Comunicación, Calibración de
Guayas, Fuga de mineral por cono inferior y falla en el sistema e
traslación), Pila Seca ( Falta de Mineral en PPM y por Problemas
de humedad en el mineral)
152
RECOMENDACIONES
En consideración a las conclusiones presentadas, se recomienda lo
siguiente:
1. Llevar a cabo las propuestas planteadas en el presente informe.
2. Llevar esfuerzos enfocados en la optimización y control de la
operación de los hornos eléctricos, principalmente en evitar
variaciones frecuentes de potencia y del resto de los parámetros
eléctricos, aprovechar la baja presión interna para alimentar
mineral por el ducto y mantener los niveles d carga y escoria
medios-bajos.
3. Llevar un control minucioso y detallado de las paradas de los
calcinadores, en dado caso que detengan determinar la falla y
reportarlo para llevar a cabo un plan de acción.
4. Realizar un mantenimiento semanal con respecto al sistema de
enfriamiento, inspección de mangueras, en los Horno y en los
electrodos para evitar paradas por fuga de agua, así como un
control de los circuitos para evitar las falsas alarmas.
5. Inspeccionar los Piston Gate especialmente los que tienen mayor
frecuencia de trancado como lo son en el Horno 1 (3.1, 5.1, 5.2) y
Horno 2 (6.2,2.2)
6. Implementar un control de paradas de monorrieles mas preciso que
determine especificaciones mas puntuales de las fallas y
semanalmente sacar el % de frecuencia para determinar las
paradas pertenecientes a esas fallas y buscar soluciones
pertinentes para evitar daños y paradas a futuro.
153
BIBLIOGRAFIA
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técnicas de muestreo”.
2. COVENIN 3617:200. Norma Venezolana. “Métodos de muestreo y
preparación de muestras.”
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industria minera.”
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edición. México: Editorial Mc Graw Hill
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Ordaz. Primera Edición
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Alfaomega, México 1.990.
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México: Editorial Mc Graw Hill.
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Eposteme
9. Herramientas de Análisis de Ingeniería. Extraído en Junio de 2010
desde http:/www.geopolis.com
10. Rojas, R (1997). Orientaciones Prácticas para la Elaboración de
infórmenes de investigación. Venezuela: Ediciones UNEXPO. 2da
Edición.
154
11. Producción de Minera Loma de Níquel. Extraído Diciembre 2010
desde http://intranet.lomadeniquel.com.ve/mldn/default.asp#
12. Precio del Níquel internacional. Extraído Diciembre 2010 desde
www.lme.com/nickel_graph.asp
13. Tomado del Manual de Servicio del Horno Calcinador
Proporcionado por el grupo Polysius.
.
155
156
ANEXO #1. DESCARGA DE TOLVA
157
ANEXO # 2. PISCINA DE ENFRIAMIENTO
158
ANEXO #3. LAB. DATA MUESTRAS ESPECIALES
159
ANEXO # 4. LAB. DATA MUESTRAS ESPECIALES
160
ANEXO # 5 DEPARTAMENTO DE MANTENIMIENTO
161
ANEXO #6 SECADOR DEL ÁREA DE PPM
162
ANEXO # 7 TRITURADORA DEL ÁREA DE PPM
163
ANEXO # 8 PILA SECA
164
ANEXO # 9 CALCINADORES DE LÍNEA I Y II
165
ANEXO # 10 HORNO ELÉCTRICO DE REDUCCIÓN
166
ANEXO # 11 VACIADO DE METAL
167