universidad nacional experimental politÉcnica...esperar nada a cambio, ser buena persona , que...

i

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





CIUDAD GUAYANA, MARZO 2011





TRABAJO DE GRADO





Br. Erika Amadis, Singh Delvalle.


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.





TRABAJO DE GRADO





Br. Erika Amadis, Singh Delvalle.


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




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


CALCINADORES DE LÍNEA I,II Y LA AFECTACIÓN EN LA PRE-



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

http://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml

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


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.


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.


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


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


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


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


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


Tabla 7. Horas de paradas de Calcinador I y II Abril.

Fuente: Propia


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


Tabla 8. Horas de paradas de Calcinador I y II Mayo.

104

Fuente: Propia


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


Tabla 9. Horas de paradas de Calcinador I y II Junio.

105

Fuente: Propia


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


Tabla 10. Horas de paradas de Calcinador I y II Julio.

106

Fuente: Propia


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


Tabla 11. Horas de paradas de Calcinador I y II Agosto.

107

Fuente: Propia


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


Tabla 12. Horas de paradas de Calcinador I y II Septiembre.

108

Fuente: Propia


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


Tabla 13. Horas de paradas de Calcinador I y II Octubre.

109

Fuente: Propia


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


Tabla 14. Horas de paradas de Calcinador I y II Noviembre.

110

Fuente: Propia


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


Tabla 15. Horas de paradas de Calcinador I y II Diciembre.

111

Fuente: Propia


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


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


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


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 $.

http://www.lme.com/nickel_graph.asp

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

1. Jaime Tapia Quezada. Preparación mecánica de mineral. “Teoría y

técnicas de muestreo”.

2. COVENIN 3617:200. Norma Venezolana. “Métodos de muestreo y

preparación de muestras.”

3. Francis Pitard FPSC (2006). “Teoría y practica de muestreo en la

industria minera.”

4. Willian K. Honson (2001) Manual del ingeniero Industrial. 4ta

edición. México: Editorial Mc Graw Hill

5. NARVAEZ, Rosa. (1997).Metodología de la Investigación. Puerto

Ordaz. Primera Edición

6. NIEBEL, Benjamín. Ingeniería Ingeniería Industrial. Ediciones

Alfaomega, México 1.990.

7. Chase, R. (2006). Administración de la producción y operaciones.

México: Editorial Mc Graw Hill.

8. Fidias, A. (2006). El proyecto de investigación. Venezuela: Editorial

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.

.

http://intranet.lomadeniquel.com.ve/mldn/default.asp

http://www.lme.com/nickel_graph.asp

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

universidad nacional experimental politÉcnica...esperar nada a cambio, ser buena persona , que...

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