Belaruskali installe l’analyseur MAYA de la technologie LIBS de Lyncis pour maintenir la qualité du produit KCl

En août 2020, un système de contrôle automatique de la qualité de la production de chlorure de potassium (KCl 98%) a été mis en service commercial dans l’usine de concentration SOF-4 RU de la principale mine mondiale de potasse JSC Belaruskali à Soligorsk, en Biélorussie. Le système est basé sur l’analyseur de composition élémentaire laser MAYA 4L qui est fabriqué par Lyncis UAB basé en Lituanie à Vilnius.

L’équipement innovant utilise la technologie de spectroscopie de rupture induite par laser (LIBS) et Lyncis affirme avoir été mis en œuvre dans une grande variété d’industries – exploration minière et minière, métallurgie ferreuse et non ferreuse, production d’engrais phosphoreux et potassiques, réfractaires, charbon et ciment.

L’unité est installée au-dessus du convoyeur qui alimente le gâteau de chlorure de potassium fin vers les unités de séchage. En temps réel, il mesure la fraction massique de tous les principaux éléments du produit fabriqué – composés KCl, NaCl, Ca et Mg. Une surveillance constante permet de prévenir la surutilisation du composant utile (potassium) dans le processus, tout en excluant également la contamination par des impuretés – sodium, calcium et magnésium – au-dessus des limites spécifiées et par conséquent, d’obtenir un concentré avec une teneur en KCl aussi proche que possible à la valeur spécifiée.

À l’aide d’un système optique spécial, un faisceau laser d’une fréquence allant jusqu’à cinq fois par seconde est automatiquement focalisé sur le gâteau de concentré passant le long du convoyeur, formant un plasma à cet endroit. Seul 1 mm³ de plasma suffit aux spectromètres pour effectuer une analyse spectrale du produit à travers le système de lentilles. En outre, un programme spécial traite les données obtenues et détermine la fraction massique des principaux éléments du produit. Pour mesurer la teneur en humidité du gâteau, l’appareil analyse le spectre de l’hydrogène.

Vadim Naukovich, ingénieur en chef adjoint de SOF-4 et responsable des technologies déclare: «Notre tâche est de« laver »le concentré de NaCl, les composés de Ca et de Mg du gâteau tout en dissolvant le moins possible le KCl. L’opérateur du service d’épaississement et de centrifugation peut contrôler la composition chimique du gâteau de concentré en fonction des lectures de l’analyseur laser et contrôler manuellement le processus pour maintenir sa qualité en lavant à l’eau dans des centrifugeuses. Cependant, la difficulté est que le procédé technologique est caractérisé par certaines fluctuations et pour maintenir un mode économique de lavage du gâteau de concentré, l’opérateur doit fréquemment modifier le débit d’eau. Le système de contrôle automatique des processus est devenu une solution idéale pour nous. Aujourd’hui, l’opérateur définit les paramètres clés de ce système – la teneur en NaCl requise et la compare à la valeur de NaCl mesurée par l’analyseur MAYA et contrôle l’alimentation en eau pour le lavage du gâteau concentré. Pour que l’appareil fonctionne avec une efficacité maximale, tout le réglage de l’analyseur laser a été effectué en prélevant des échantillons de produit sur le convoyeur et en mesurant les fractions massiques de composés KCl, NaCl, H2O, Ca, Mg. Et c’est le mérite du personnel du laboratoire central de la 4e RU. Ce sont leurs hautes qualifications, associées au niveau technique le plus moderne des équipements de laboratoire, qui ont permis de configurer l’appareil pour un produit aussi complexe que le gâteau concentré. Au cours du processus de réglage, plus d’une centaine d’échantillons ont été prélevés et une analyse chimique de chacun a été effectuée selon cinq paramètres. »

Irina Selezneva, chef du laboratoire central du service halurgique: «La mise en œuvre de l’analyseur laser à convoyeur MAYA 4L a nécessité une approche fondamentalement nouvelle du travail effectué par les spécialistes du laboratoire central. La clé pour obtenir la précision requise des résultats est, tout d’abord, un échantillonnage très scrupuleux du produit transporté sur un convoyeur à grande vitesse. Ainsi, l’échantillon moyenné résultant doit être constitué de parties échantillonnées à plusieurs reprises du matériau dans un intervalle de temps défini. Cela nécessite un enregistrement supplémentaire des heures de début et de fin de l’échantillonnage, le stockage des données spectrales, à l’aide desquelles, si nécessaire, des modifications sont apportées à l’étalonnage de l’instrument et d’autres paramètres pouvant affecter les caractéristiques de précision. Il est à noter que les tâches des spécialistes du laboratoire central incluent la surveillance du fonctionnement de l’analyseur laser MAYA 4L lors de la production de types techniques de produits. »

Anastasia Stanevich, chef du département de contrôle de la qualité de la principale usine de production de JSC Belaruskali: «Actuellement, le contrôle du chlorure de potassium technique pour la teneur en ions sodium, calcium et magnésium est effectué par des assistants de laboratoire d’analyse chimique à une certaine fréquence. Par exemple, la fraction massique de NaCl est déterminée par la méthode photométrique à la flamme toutes les deux heures. La fraction massique de NaCl est déterminée par la méthode photométrique à la flamme toutes les deux heures. Nous prévoyons que l’introduction d’un analyseur laser dans l’usine permettra d’obtenir les données nécessaires sur la composition chimique du produit en temps réel, améliorant la contrôlabilité des paramètres de processus technologiques et, par conséquent, réduisant le nombre de produits qui ne répondent pas aux exigences techniques. Il vaut la peine de dire que Belaruskali n’est pas un pionnier dans ce domaine. Selon le fabricant d’analyseurs laser à convoyeur MAYA 4L (société Lyncis), notre analyseur est le quatrième instrument utilisé dans l’industrie de la potasse. Avant nous, la société russe Uralkali et l’entreprise Mosaic (Canada) l’ont achetée pour l’analyse des produits secs. Mais l’application sur un produit humide, dans le gâteau dit concentré après l’étape de centrifugation, est une tâche plus difficile. Cependant, c’est ce qui permet de suivre et de contrôler le processus technologique dès les premiers stades. »

Les possibilités futures de contrôle de la qualité au Belaruskali comprennent l’application des données des analyseurs pour contrôler les indicateurs de qualité au stade de la cristallisation sous vide; mesurer la composition qualitative du minerai pour calculer la fraction massique du résidu insoluble; et l’utilisation de données sur la teneur en composés de Ca et de Mg dans le produit pour calculer (prédire) l’agglomération et la fluidité du produit.