Fresnillo Plc

Da das meiste Silber in Erzen vorkommt, die auch andere Metalle enthalten, ist es ein Nebenprodukt der Verarbeitung dieser Metalle. In der Saucito-Mine wird Silber aus blei- und zinkhaltigen Erzen gewonnen, wofür zwei verschiedene Raffinierungsverfahren eingesetzt werden.

Zunächst wird das Erz zu einem porösen Rohstoff vermahlen und weiterverarbeitet, um das Blei zu extrahieren. Hierbei wird ein ein Großteil des Silbers extrahiert. Aus dem verbleibenden Material wird dann das Zink entfernt. Übrig bleibt eine sekundäre Silberquelle. Die endgültige Silberausbeute der Mine ergibt sich aus dem Silber, das aus beiden Verfahren nach der Entfernung von Verunreinigungen gewonnen wird.

Die Qualität des Roherzes, die nicht gesteuert werden kann, spielt eine wichtige Rolle für die Ausbeute und den darin enthaltenen Silberfeingehalt. Eine Analyse zeigte jedoch, dass das Unternehmen die Silberausbeute um 2 % steigern konnte, ohne dass dies Auswirkungen auf das endgültige Silberkonzentrat hatte. Daher machte sich das Team daran, genau dies zu erreichen.

Nun musste das Team kontrollierbare Ursachen für die Streuung ermitteln und Änderungen umsetzen, um die Silberausbeute zu steigern, Verschwendung zu reduzieren und die Kosten pro Unze produziertes Silber zu senken.

„Die Integration aller möglichen Ursachen war die größte Herausforderung für uns“, erläutert Román Cruz, Projektleiter und Lean Six Sigma Black Belt. „Mit Minitab konnten wir eine Vielzahl von Variablen analysieren und so die Weichen für das ganze Projekt stellen.“

Das Team arbeitete mit einem statistischen Verfahren, das als Versuchsplanung (DOE) bezeichnet wird. Hiermit wurden gleichzeitig die Beziehungen zwischen einer Vielzahl von Variablen bei der Bleiextraktion untersucht, z. B. Ausgangsmaterial, Wasser, Luft und chemische Reagenzien, mit denen Silber und Blei getrennt werden.

„Einige Wechselwirkungen führten zu Effekten, die uns vorher nicht bewusst waren“, beschreibt Cruz. „Anhand der DOE-Ergebnisse konnten wir beginnen, den Prozess anzupassen und zu verbessern.“

Das Team stellte fest, dass die Reagenzien ZnSO4, Beschleuniger 7310 und Schäummittel signifikante Auswirkungen auf die Silberausbeute und den Silberfeingehalt hatten. Das Team untersuchte die Beziehung zwischen den drei Reagenzien, indem Konturdiagramme für beide Antwortvariablen erstellt wurden.

Die Konturdiagramme für die Silberausbeute und den Feingehalt zeigten jedoch gegensätzliche Ergebnisse. Während hohe Einstellungen für das Schäummittel zu einer optimalen Lösung für die Ausbeute führten, hatten niedrige Werte für das Schäummittel die besten Ergebnisse für den Feingehalt zur Folge. Das Team verwendete die Zielgrößenoptimierung in Minitab, um diese unterschiedlichen Anforderungen miteinander in Einklang zu bringen, und ermittelte Einstellungen, mit denen eine maximale Silberausbeute und der Zielfeingehalt von 13.500 g/Tonne erreicht wurde.

Das Ermitteln der optimierten Einstellungen war ein Schritt in die richtige Richtung, doch das automatisierte Steuerungssystem der Mine erzielte weiterhin nicht die gewünschten Zielwerte. Nachdem mit Hypothesentests und einer Messsystemanalyse eine Reihe von möglichen Ursachen für die Streuung eliminiert wurden, konzentrierte sich das Team auf das Verteilsystem (nach der englischen Bezeichnung Distribution Control System auch als DCS bekannt) der Mine, mit dem die Luftzufuhr und die Zugabe von Reagenzien während der Entfernung von Verunreinigungen aus dem Bleierz gesteuert werden.

Die Techniker wählten die Einstellungen für die Reagenzien im DCS nach eigenem Ermessen. Eine erste Analyse zeigte, dass die von den einzelnen Technikern festgelegten Einstellungen sich stark unterschieden. Die Änderungen bei den Einstellungen für die Reagenzien und die individuellen Kriterien bei der Beurteilung des Silberfeingehalts im Bleikonzentrat waren die Hauptfaktoren, die das Erreichen der Zielwerte durch das DCS beeinträchtigten.

Das Team konnte dieses Ergebnis mit einer Regressionsanalyse in Minitab belegen. Da der Silberfeingehalt nach der Bleiextraktion in engem Zusammenhang mit dem Feingehalt im Roherz steht, kann der erwartete Feingehalt des endgültigen Silberkonzentrats auf der Grundlage des Feingehalts im Ausgangsmaterial prognostiziert werden. Doch als das Team die Konzentrate betrachtete, die aus Rohmaterial mit dem gleichen Feingehalt gewonnen wurden, ergab eine Analyse, dass die Konzentrate unterschiedliche Silberfeingehalte aufwiesen, obwohl die Werte im Rohmaterial gleich waren. Diese Unstimmigkeit belegte, dass die von den Technikern frei gewählten Einstellungen zur Streuung in den Ergebnissen beitrugen.

Das Projektteam generierte auf der Grundlage der Ergebnisse in Minitab ein neues DCS-Modell und programmierte das Steuerungssystem entsprechend. Im neuen Modell wurden die Reagenzien entsprechend dem Feingehalt des Rohsilbers angepasst, das der Bleiextraktion unterzogen wurde, und der Silberfeingehalt im Bleikonzentrat wurde verwendet, um den Silberfeingehalt des fertigen Konzentrats zu optimieren. Indem sie mit einem statistischen Modell arbeiteten und sich nicht auf ihre eigenen Einschätzungen der optimalen Dosierung verließen, konnten die Techniker 12 % weniger Reagenzien zugeben, wodurch Kosten und Verschwendung reduziert wurden.

Eine Prozessfähigkeitsanalyse bestätigte die Verbesserungen weiter und zeigte, dass die Saucito-Mine die Ziele für die Silberausbeute erreicht hatte – eine Steigerung, die den monatlichen Umsatz von Fresnillo um über 2 Millionen US-Dollar erhöhte. Die Änderungen führten zu einer durchschnittlichen Steigerung der Ausbeute von 87 % auf 89 % und eine Reduzierung des Silbers mit unzulänglichem Feingehalt um 68 %.