Partikkelianalysaattorilaitteiston kehitys

Abstract

Tämä insinöörityö tehtiin yhteistyössä Talvivaaran kaivososakeyhtiö Oyj:n ja Metso Automation Oy Kajaanin kanssa. Talvivaaran kaivososakeyhtiö Oyj:n päätoiminta on hyödyntää Sotkamon Kuusilammen ja Kolmisopen monimalmiesiintymiä sekä kehittää Sotkamossa käytettävää biokasaliotusta. Metso Automation Oy Kajaani valmistaa analysaattoreita ja mittalaitteita sellumassan paperin laadun mittaamiseen. Insinöörityön tavoitteena oli selvittää teknologiaa sekä valmistaa kenttävalmis laitteisto, jolla voidaan mitata partikkelikokoa Talvivaara Oy:n Sotkamon kaivoksen metallien talteenotossa.

Laitteiston tehtävänä on helpottaa tehtaalla tehtäviä laboratorioanalyyseja ja suorittaa online-mittauksia sinkkisulfidin talteenottoprosessissa. Sinkkisulfidia tuotetaan Talvivaara Oy:n Sotkamon kaivoksella tonneissa mitattuna eniten. Sinkkisulfidin ja muiden metallien talteenottoprosessissa partikkelikoon tuntemisen etu on tuotettavan tuotteen erottuvuus muusta liuoksesta. Laitteiston mittaustulosten perusteella metallien talteenottoprosessia pystyttäisiin ohjaamaan taloudellisemmaksi.

Laitteisto suunniteltiin ja toteutettiin kaksiosaiseksi. Näytteenoton prosessista ja näytteen kuljetuksen analysaattorille suorittaa erillinen näytteenotin. Näytteen käsittelyn ja analysoinnin suorittaa analysaattoriosa, joka ohjaa koko laitteistoa. Laitteistolla voidaan analysoida myös käsinäytteitä. Laitteisto asennettiin Talvivaaran metallien talteenottolaitokselle joulukuussa 2009.

Asennuksen jälkeisellä kenttätestauksella selvitettiin ja todennettiin laitteiston mittaustarkkuus, luotettavuus ja suorituskyky. Laitteiston mittaustarkkuus todennettiin mittaamalla erikokoisia kalibrointipartikkeleita, joiden koko tiedettiin tarkasti. Luotettavuutta ja suorituskykyä mitattiin seuraamalla online-mittausta pitkällä aikavälillä.

Testauksen perusteella todettiin laitteiston olevan mittauksellisesti tarkka ja luotettava. Näytteenottimelta saatu näyte edustaa hyvin prosessia, ja laitteisto vastaa prosessin muutoksiin nopeasti. Laitteistolla jatkettiin testejä tä¬män insinöörityön jälkeen.

This Bachelor's thesis was done in cooperation with the Talvivaara Mining Company Plc. and the Kajaani unit of Metso Automation Inc. The main focus of Talvivaara Mining Company´s operations is the utilization of the polymetallic deposits in Kuusilampi and Kolmisoppi, Sotkamo, and the development of the bioheapleaching method applied at its Sotkamo mine. The Kajaani unit of Metso Automation Inc. manufactures analyzers and measurement instruments mainly for the pulp and paper industry. The goal of the thesis was to investigate technologies applicable to particle size measurement in the metal recovery process of Talvivaara's Sotkamo mine, and to create a measurement device suited for field conditions.

The main function of the device is to simplify the laboratory analyses made at the mine, and to carry out on-line measurements in the zinc sulphide recovery process. Measured in tonnes, zinc sulphide makes up the largest part of the mine's output. Knowing the size of particles in the recovery process of zinc sulphide and other metals is necessary in order to accurately separate the correct metals from the liquid. Measurement results from the new device would improve the control of the recovery process and thus contribute to its better economy and efficiency.

The device was designed and implemented as a two-phase system. A sampling device takes samples from the process and delivers these to a separate analyzer unit which processes and analyzes the samples and also controls the entire measurement system. The device can also be used for manual samples.

The device was installed at the Talvivaara metal extraction plant in December 2009. Extensive field tests were then carried out to verify the measurement accuracy, reliability and performance of the device. Accuracy was evaluated by measuring a range of calibration particles, with exactly known particle sizes. Reliability and performance were assessed by monitoring the on-line measurement over longer periods.

The field tests showed that the device measured particle size accurately and reliably. Samples taken by the sampling device were representative of the process, and the device responded quickly to changes occurring in the process. Further tests will be carried out even after the completion of this thesis project.