Beslutsstöd och planeringsverktyg för produktomläggning i kulsinterverken på LKAB i Kiruna

Full text

(1)2006:010 CIV. EX A M E N SARB E T E. Beslutsstöd och planeringsverktyg för produktomläggning i kulsinterverken på LKAB i Kiruna. ANNA-KARIN MÄKI. CIVILINGENJÖRSPROGRAMMET Maskinteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för Tillämpad fysik • Maskin- och materialteknik Avdelningen för Produktionsutveckling. 2005:010 CIV • ISSN: 1402 - 1617 • ISRN: LTU - EX - - 06/10 - - SE.

(2) Förord Rapporten är resultatet av en termins examensarbete och utgör de 20 avslutande poängen på civilingenjörsutbildningen maskinteknik med avslutningen produktionsteknik vid Luleå tekniska universitet. Projektet har utförts på uppdrag av LKAB i Kiruna och arbetet behandlar ett nytt planeringsverktyg för produktbyten i kulsinterverken. Jag vill börja med att tacka alla medarbetare på LKAB som jag på ett eller annat sätt varit i kontakt med. Besöken jag har gjort på olika arbetsplatser, intervjuer och frågor till tusen som jag har pumpat personalen med, alla är delaktiga i mitt arbete. Bemötandet har varit otroligt vänligt och de har fått mig att känna mig som en i gänget. Att alltid bemötas med positiva tongångar och glada miner innebär att det blir betydligt lättare och roligare att gå till ”arbetet” varje morgon. Ett speciellt tack vill jag ge till min handledare på LKAB, Magnus Malm. Han har varit ett enormt stöd och alltid ställt upp på frågor och funderingar samt hjälp till med alla praktiska detaljer. Magnus kollega Roger Gustafsson har även han varit ett stort stöd och har tagit sig tid om jag behövt hjälp med frågeställningar och funderingar. Ett speciellt tack vill jag även ge till Örjan Fjällborg på PPX. Utan honom hade det inte blivit mycket av MATLAB programmeringen. Han har varit en riktig klippa som med tålamod och pedagogik hjälp mig med MATLAB på vägen mot projektets mål. Tack min älskade Peter som har fått stå ut med mig under den här tiden. Han har besvarat alla möjliga besvärliga frågor så gott han har kunnat och fått vara mitt privata bollplank. Han har även peppat mig och fått mig på bättre tankar när jag haft mina djupdykningar under projektets gång. Ett stort tack även till övriga familj och vänner för ert stöd. Sist men inte minst vill jag tacka Torbjörn Ilar, min handledare vid Luleå tekniska universitet.. Kiruna december 2005. _____________________ Anna-Karin Mäki.

(3) Sammanfattning LKAB är en mineralkoncern och producent av högförädlade järnmalmprodukter till stålindustrin. Järnmalmen från underjordsgruvorna i Kiruna och Malmberget transporteras upp till malmförädlingsverken ovan jord. Där omvandlas råmalmen i sovrings-, anriknings- och kulsinterverket till bland annat pellets som är huvudprodukten. Pellets används för råjärnsframställning i masugnar och direktreduktionsugnar och de tillverkas i kulsinterverken. De framställs genom att sligen från anrikningsverket blandas med bindemedel samt tillsatsämnen och rullas sedan till kulor. LKAB har kunder med olika produktönskemål vilket innebär att det ibland sker produktbyten. LKAB i Kiruna har två kulsinterverk med vardera en produktionslinje som producerar en produkt i taget. Ett produktbyte sker flygande och innebär att tankar och fickor med den gamla produkten töms och fylls så snabbt som möjligt med den nya produkten. Planeringen inför ett produktbyte är väldigt viktig eftersom produktionsförluster och produkt som inte uppfyller produktspecifikation ska minimeras. Planeringen sköts av processingenjören på det aktuella kulsinterverket och i dagsläget är planeringen väldigt personberoende och planeringsverktygen är inte tillräckligt flexibla. Huvudmålet med examensarbetet var således att utveckla dagens planeringsverktyg efter en uppsatt kravprofil. Det var nödvändigt att först lära sig processen innan en nulägesanalys kring produktbyten kunde utarbetas. Utifrån detta samt intervjuer och en riskanalys skapades en stomme till ett helt nytt planeringsverktyg. Planeringsverktyget bygger på att information från processen inhämtas och beräkningar kring den informationen utförs i beräkningsprogrammet MATLAB. Svaren från beräkningarna går sedan att urskilja i själva produktbytesmanualen där alla moment och tider som behövs för att genomföra ett produktbyte finns med. Detta planeringsverktyg ger en hel del förbättringar från det tidigare planeringsverktyget. Bland annat är manualen enkel att följa med relevant information och informationen kring bytet förbättras eftersom alla har åtkomst till produktbytesmanualen på LKABs intranät. Även on-linevärden genereras vilket leder till att aktuell information infinner sig i manualen. Allt detta innebär att processingenjörernas roll i produktbytet inte blir lika avgörande utan operatörerna kan själva genomföra bytet. Tyvärr är verktyget i dagsläget beroende av att informationen från processen är korrekt, vilket inte kunde garanteras när detta arbete slutfördes. En hel del förbättringsåtgärder är på gång vilket förhoppningsvis innebär att programmet kan användas till produktbyten på LKAB inom en snar framtid..

(4) Abstract LKAB is a high-tech minerals group and producer of upgraded iron ore products for the steel industry. The iron from the under ground mines in Kiruna and Malmberget are transported to the mineral processing plants at surface level. The crude ore are proceeded in sorting-, concentrating- and pelletizing plants. The main product is pellets for hot metal production in blast furnaces and direct reduction furnaces. The pellets are produced by mixing the slurry with binder and additives and then rolled to pellets. LKAB has many costumers with different kind of specifications, so they have to change the quality of the pellets occasionally. They have two pelletizing plants with one production line each, where they produce one product at a time in each line. A product change has to be done quickly, which means that all the storages and tanks have to be emptied from the old product. Then the new product has to be filled as fast as possible. The planning before a product change is very important because the loss of production and product outside of the specifications has to be minimized. The process engineer for the pelletizing plant takes care of the planning and today the plan is very dependent on specific people and not flexible enough. The main goal with this thesis is to create a planning tool, designed after a specific demand profile. It was necessary to learn more about the process before an analysis of the present situation about the product change could be prepared. On the basis of that information, interviews and a risk analysis, a base to a completely new planning tool was created. The planning tool is built to get information from the process and then calculate that information in the calculation program MATLAB. The results from the calculations are viewed in the product change manual. All the elements and times that are needed to complete a product change are displayed. This planning tool has been improved from the one used today. Among all, the manual is simple to follow with relevant information. The information about the product change has been improved, because everyone is able to view the manual on the company intranet. On-line values are generated which means that actual information can be seen in the manual. This makes it easier for the engineer who makes the plan today. The engineer will not play such a decisive role when using this planning tool. This means that the operators can carry out the product change by themselves. This planning tool is unfortunately dependent of correct information from the process and it could not be guaranteed when this thesis was completed. Improvements are in progress and it will hopefully give means for this planning tool to be used for product changes at LKAB..

(5) Innehållsförteckning 1. Inledning .................................................................................................................... 1 1.1 Bakgrund............................................................................................................. 1 1.2 Uppgift ................................................................................................................ 1 1.3 Syfte .................................................................................................................... 1 1.4 Mål ...................................................................................................................... 2 1.5 Avgränsningar..................................................................................................... 2 1.6 Förkortningsförklaring........................................................................................ 3 2 LKAB ......................................................................................................................... 5 2.1 Fakta.................................................................................................................... 5 2.2 LKAB i Kiruna ................................................................................................... 6 2.2.1 Brytning ...................................................................................................... 6 2.2.2 Förädling ..................................................................................................... 7 2.3 Produkter............................................................................................................. 8 2.4 Organisation kulsinterverken (PKK) .................................................................. 8 2.5 Datasystem och program..................................................................................... 8 2.5.1 InfoPlus.21 .................................................................................................. 8 2.5.2 Aspen Process Explorer .............................................................................. 9 3 Teori ......................................................................................................................... 11 3.1 Process .............................................................................................................. 11 3.1.1 Processkartläggning .................................................................................. 11 3.2 Intervjuer........................................................................................................... 12 3.3 Lean produktion ................................................................................................ 13 3.4 PDCA-hjulet ..................................................................................................... 13 3.5 Riskanalys ......................................................................................................... 14 3.6 MATLAB.......................................................................................................... 16 4 Nulägesbeskrivning................................................................................................. 17 4.1 Processöversikt kulsinterverk 2 (KK2)............................................................. 17 4.1.1 Slurrytanken.............................................................................................. 17 4.1.2 Tillsatsmedeltanken .................................................................................. 17 4.1.3 Filter.......................................................................................................... 18 4.1.4 Underjordsfickor, Blandare....................................................................... 18 4.1.5 Dagfickor, Rulltrummor och Rullsiktar.................................................... 18 4.1.6 Grate, Kiln och Kylare.............................................................................. 18 4.1.7 Utfrakt ....................................................................................................... 19 4.2 Processöversikt kulsinterverk 3 (KK3)............................................................. 19 4.2.1 Slurrytanken.............................................................................................. 19 4.2.2 Tillsatsmedeltanken .................................................................................. 19 4.2.3 Filter, Sliglager och Blandare ................................................................... 19 4.2.4 Dagfickor, rulltrummor och rullsiktar....................................................... 20 4.2.5 Grate, Kiln och Kylare.............................................................................. 20 4.2.6 Utfrakt ....................................................................................................... 20 4.3 Processöversikt anrikningsverken..................................................................... 20 4.4 Produktbyten ..................................................................................................... 21 4.4.1 Produktionsplaneringen Narvik och Kiruna ............................................. 21.

(6) 4.4.2 Anrikningsverket....................................................................................... 21 4.4.3 Kulsinterverk 2.......................................................................................... 22 4.4.4 Kulsinterverk 3.......................................................................................... 24 4.4.5 Järnvägstransport styrcentral (MTC) ........................................................ 24 4.5 Beskrivning av nuvarande planeringsverktyg................................................... 25 4.5.1 Word-planen ............................................................................................. 25 4.5.2 Excel-planen ............................................................................................. 25 4.6 Slutkörningar..................................................................................................... 26 4.7 Uppstarter.......................................................................................................... 26 5 Metod ....................................................................................................................... 27 5.1 Anläggningskännedom ..................................................................................... 27 5.2 Val av intervjumetod......................................................................................... 27 5.3 Benchmarking ................................................................................................... 28 5.4 Riskanalys på LKAB ........................................................................................ 28 5.4.1 Förberedelser............................................................................................. 30 5.4.2 Genomförande........................................................................................... 30 5.5 Provtagning ....................................................................................................... 31 6 Resultat och analys ................................................................................................. 32 6.1 Sammanställning av intervjuerna...................................................................... 32 6.2 Benchmarking ................................................................................................... 33 6.3 Riskanalys ......................................................................................................... 34 6.4 Lean Produktion på produktbyten..................................................................... 35 6.5 Provtagningsresultat.......................................................................................... 36 6.6 Kravspecifikation för planeringsverktyget ....................................................... 36 6.7 Programvaror utanför LKAB............................................................................ 36 6.8 Förslag till planeringsverktyg ........................................................................... 37 6.9 Beskrivning av planeringsverktyget ................................................................. 37 6.9.1 Taggar ....................................................................................................... 38 6.9.2 Layouten ................................................................................................... 38 6.9.3 MATLAB programmet ............................................................................. 39 6.10 Nivåmätning...................................................................................................... 40 6.11 Uppfyllda mål ................................................................................................... 41 7 Slutsatser och diskussion........................................................................................ 42 8 Förslag till fortsatt arbete ...................................................................................... 44 9 Referenser................................................................................................................ 46 9.1 Böcker och dokumentation ............................................................................... 46 9.2 Elektroniska ...................................................................................................... 46 9.2.1 Hemsidor................................................................................................... 46 9.2.2 E-post ........................................................................................................ 47 9.3 Muntliga............................................................................................................ 47 Bilagor................................................................................................................................ 1 Bilaga 1 – Struktureringsgrad på intervjuer.................................................................... 2 Bilaga 2 – Lean Produktion ............................................................................................ 4 Bilaga 3 – Använda och programmera i MATLAB ....................................................... 6 Bilaga 4 – Blockdiagram produktbyte .......................................................................... 10 Bilaga 5 – Planering KA ............................................................................................... 11.

(7) Bilaga 6 – Planering i Word.......................................................................................... 12 Bilaga 7 – Planering i Excel.......................................................................................... 13 Bilaga 8 - Riskanalystabell ........................................................................................... 14 Bilaga 9 - Riskanalysresultat ........................................................................................ 15 Bilaga 10 – Brev till programvaruföretag..................................................................... 18 Bilaga 11 – Nyskapade taggar ...................................................................................... 19 Bilaga 12 – Layout........................................................................................................ 21 Bilaga 13 – Överföring IP21 & MATLAB................................................................... 24 Bilaga 14 – IP21MatlabService.exe.............................................................................. 25 Bilaga 15 – Programkoder och förklaringar ................................................................. 27.

(8) 1 Inledning Det som beskrivs i detta kapitel är bakgrund, uppgift, syfte, mål och avgränsningar med projektet. Även en förkortningsförklaring finns med här.. 1.1. Bakgrund. LKAB har två kulsinterverk (pelletsverk) i Kiruna där det produceras DR- och masugnspellets. Vid produktbyten samt slutkörningar och uppstarter av verken är planeringen viktig för att minimera produktionsförluster och produkt som inte uppfyller produktspecifikation. Eftersom LKAB idag säljer allt som tillverkas uppstår det ibland en produktionsförlust vid produktbyten eftersom produktionstakten emellanåt sänks. Det blir även en viss mängd blandprodukt när gammal och ny produkt blandas, vilket kallas sekundaprodukt. I dagsläget är planeringen och utförandet av produktbytet låst till processingenjörerna för respektive verk. Med hjälp av stöd från andra inblandade organisationer planerar de omläggningen av hela kedjan, från anrikningsverk till tåg. Processingenjörerna är även med under produktbytet och styr bytet tillsammans med operatören i kulsinterverket. Planeringen av slutkörning och uppstarter av kulsinterverken sköter produktionscheferna. Planeringen sker utifrån erfarenhet och presenteras i form av massbalans med kommentarer i ett Excel-blad eller bara med uppstaplade tider i ett Word-dokument. I nuläget är planeringen och genomförandet vid produktbyten väldigt personberoende. En viss utveckling av planeringen har genomförts men det behövs att aktuell information genereras automatiskt samt planer som är mer användarvänliga för alla berörda parter.. 1.2. Uppgift. I examensarbetet ingår att dokumentera hur förfarandet vid produktbyten ser ut i dagsläget. Utifrån det ska ett nytt verktyg utformas som vid produktbyten samt slutkörningar och uppstarter kan användas så att alla berörda personer på ett enkelt sätt får den aktuella informationen.. 1.3. Syfte. Syftet med arbetet är att förbättra de planeringsverktyg som finns i dagsläget. Verktyget ska vara användarvänligt och underlätta både för processingenjörerna och operatörer vid produktbyten samt vid slutkörningar och uppstarter. Produktionsförluster och blandprodukt ska minimeras. Verktyget bör vara anpassat så att kontrollrumsoperatörerna själva kan genomföra produktbytet. Verktyget ska även vara färdigt för implementering.. 1.

(9) 1.4. Mål. Både huvudmål och delmål staplades upp i början av projektet. Anledningen till att delmålen formulerades var att ha greppbara mål att sträva efter på vägen till huvudmålet. Huvudmål Att utforma ett planeringsverktyg för produktbyten som ska vara färdigt för implementering. Delmål Dokumentera hur förfarandet ser ut idag vid produktbyten i anrikningsverken och kulsinterverken. . 1.5. Finna det mest lämpade dataprogrammet för planeringsverktyget.. Avgränsningar. Till att börja med sker en avgränsning till att koncentrera planeringsverktyget till enbart produktbyten. Detta eftersom det är bättre att först fokusera på ett område och börja med att bygga upp en kärna till verktyget och efter det se hur mycket tid det finns kvar för vidareutveckling. Till grundmodellen används kulsinterverk 2 för att sedan kunna bygga vidare verktyget till kulsinterverk 3. Valet att använda kulsinterverk 2 berodde på att de flesta av produktbytena sker i det verket i dagsläget. Utifrån den kärnan kan det även vara möjligt att utveckla verktyget ytterligare för användning vid både uppstarter och slutkörningar av kulsinterverken. En eventuell implementering kommer påbörjas men troligast inte att avslutas. Detta för att en implementering innebär flera personers inkoppling och det går inte att förutsätta att de vid den tidpunkten har möjlighet till det. Även tidsbegränsningen av projektet har betydelse i denna begränsning. Det förutsätts att nivåmätningen i tankar och fickor fungerar optimalt, även om det i dagsläget inte är så. Vid allt för höga eller låga volymer i tankar och fickor, främst i kulsinterverk 2 händer det att nivåmätningen slutar fungera.. 2.

(10) 1.6. Förkortningsförklaring. K KUJ KS KA1 KA2 KK2 KK3 KK26 KBF KPC KPBA KPBO KPRS KM1. Kiruna (om inget annat anges) Underjord Sovringsverk Anrikningsverk 1, det äldre verket Anrikningsverk 2, det nyare verket från 1995 Kulsinterverk 2 eller pelletsverk 2, det äldre verket Kulsinterverk 3 eller pelletsverk 3, det nyare verket från 1995 Kulsinterverk port 26 B Fines Pellets Concentrate Pellets Blast furnis Acid (Masugnspellets) Pellets Blast furnis Olivine (Masugnspellets) Pellets reduktions special (DR-pellets) Malmförädling 1. PKK PPK PPX KSN MTC LTH KGS PKU FU TM. Produktion Kiruna Kulsinterverk (Pelletisering) Produktions Planering Kiruna Produktions Planering Utveckling och IT Kvalitet Service Norra Järnvägstransport styrcentral (MTAB) Last Terräng Häggroth AB Grus och Sten Produktion Kiruna Underhåll Förebyggande underhåll Tillsatsmedel. Lotus Notes. Ett program med bland annat e-post, kalender, schemaläggnings och informationsmöjligheter som LKAB använder.. Tillverkningskrav, ”Masken”. Ett larmsystem som visar hur de sju senaste kemiska analyserna ligger i förhållande till inställda gränser. Syftet är att problem lättare och snabbare ska kunna upptäckas för att kunna åtgärda eller larma.. Onsizekulor. Kulor som uppfyller produktspecifikation.. Oversizekulor. Kulor som är större än produktspecifikation.. Undersizekulor. Kulor som är mindre än produktspecifikation .. wt-%. Viktprocent, vilket är ett sätt att ange blandningsförhållandet mellan olika ämnen i en blandning. Det är de ingående ämnenas viktandel av blandningens totalvikt som anges.. 3.

(11) DR-pellets. Direktreduktionspellets används i direktreduktionsprocesser för framställning av järnsvamp, som är det första ledet i förädlingskedjan från järn till stål. DR-pellets används vid lägre temperatur och övergår aldrig till flytande form. Direktreduktionsmetoderna används framför allt där billig naturgas finns att tillgå.. Masugnspellets. I masugnen reduceras och smälts pellets till flytande råjärn. Det sker i ett högt schakt, där en blandning av malm och koks möter varm luft i motström. Luften förbränner koksen, vilket ger värme och en reducerande gas (koloxid). I masugnsschaktet måste malmen vara av ett sådant slag att gasgenomsläppligheten inte försvåras och att reduktionen till järn går lätt.. Figur 1. Kretsloppet malm till stål [21]. 4.

(12) 2 LKAB I detta kapitel följer en introduktion av LKAB och processen från gruva till förädling. En beskrivning om produkterna, hur organisationen på kulsinterverken är uppbyggda samt lite information om datasystem och program på LKAB finns även med.. 2.1. Fakta. Skrivaren Samuel Olsson Mört rapporterade 1696 att det fanns två järnberg vid sjön Luossajärvi och vid den tidpunkten omnämns Kiirunavaara och Luossavaara för första gången. LKAB bildades trots det först år 1890, men kom igång på allvar år 1902 när Malmbanan var helt utbyggd. Förkortningen LKAB står för Luossavaara Kiirunavaara Aktiebolag. Luossavaara och Kiirunavaara är samiska och betyder lax- respektive ripberg.[1] Företaget är idag en högteknologisk mineralkoncern och en av världens ledande producenter av högförädlade järnmalmprodukter till stålindustrin samt även en växande leverantör av industrimineraler. Huvudprodukten är pellets (kulsinter) för råjärnsframställning i masugnar och direktreduktionsugnar. Den andra produkten som företaget tillverkar är fines. Den magnetitbaserade pelletsen är mindre energikrävande än andra järnmalmsprodukter och därmed miljövänligare. Den årliga produktionen idag är cirka 20 miljoner ton färdiga järnmalmsprodukter varav pellets svarar för ungefär 76 % av LKABs totala försäljningen. Den största delen av leveranserna går till europeiska stålverk. [11]. Figur 2. Pellets [11]. Figur 3. Fines [11]. Företagets affärsidé lyder enligt följande: LKABs verksamhet är att, med utgångspunkt från Malmfälten, för världsmarknaden tillverka och leverera förädlade järnmalmsprodukter och tjänster som skapar mervärden för kunderna. Andra närbesläktade produkter och tjänster, som bygger på LKABs kunnande och som stödjer huvudaffären, kan ingå i verksamheten. [12] LKABs verksamhet bedrivs på fem orter i norra Sverige och Norge med ungefär 3500 anställda i hela koncernen. Underjordsgruvor och malmförädlingsverk finns i Kiruna och Malmberget, pellets- och anrikningsverk i Svappavaara och utskeppning sker från egna hamnar i Luleå och Narvik. [11]. 5.

(13) Figur 4. Översikt LKABs verksamheter [21]. 2.2. LKAB i Kiruna. Malmkroppen i Kiruna är cirka fyra kilometer lång och har en genomsnittlig bredd på 80 meter och ett bedömt djup på två kilometer. Den har formen av en jättelik skiva som lutar 60 grader. Malmen består av magnetit med en järnhalt av 67-70 %. Om alla vägar under jord i Kiirunavaara räknas samman så är det ungefär 300 kilometer orter och gruvgångar. År 1997 togs driften av den nya huvudnivån på 1045 meter igång och den möjliggör gruvdrift till år 2015. LKAB har även börjat bryta den del av malmkroppen som går in under sjön Luossajärvi, vilket innebär en förlängd livslängd på nuvarande huvudnivå med fyra år. [12]. Figur 5. Malmkroppen i Kiirunavaara [21]. 2.2.1 Brytning I LKABs gruvor används en brytningsmetod som kallas skivrasbrytning. Först tillreds orten som går tvärs igenom malmkroppen vilket sker med el-hydrauliska borraggregat. För varje salva borras 50-60 borrhål och när de är färdiga laddas hålen med sprängmedel.. 6.

(14) Salvan sprängs på natten och arbetet fortsätter på samma sätt tills hela tillredningsorten är klar. När ett antal tvärortar inom samma område är färdigdrivna påbörjas rasborrningen. Uppborrningen av skivorna sker med fjärrstyrda rasborrningsaggregat som borrar uppåtriktade hål i en solfjäderform. När borrningen är avslutad i hela orten, är det klart för laddning. Borrhålen laddas med en sprutrobot som sprutar in sprängmedlet. Skjutningar sker varje natt och varje salva i rasbrytningen lossgör cirka 10000 ton malm. Utlastningen sker med hjälp av fjärrstyrda och manuella lastmaskiner som transporterar malmen till olika störtschakt där den tippas ned. Schakten mynnar ut på 1045 meters nivå och från bergsfickorna tappas malmen via fjärrstyrning till järnvägsvagnar. Tågen som är förarlösa och rymmer cirka 500-600 ton transporterar malmen till en av de fyra lossningsstationerna. Malmen faller ner i en bergficka och vidare till krossar. Malmen klassas i tre olika malmkvaliteter, B1 vilket har lågt fosfor innehåll, B2 med mellan hög fosfornivå och D3 malm som har högt fosfor innehåll. De olika kvaliteterna processas på olika sätt. Från B1 malm produceras fines och av B2 och D3 tillverkas främst pellets. Efter krossen transporteras malmen vidare via bandtransportörer till gruvhissar som i två steg tar upp malmen till förädlingsverken ovan jord. [12]. 2.2.2 Förädling I malmförädlingsverken ovan jord, sovrings-, anriknings och kulsinterverken omvandlas råmalmen till produkter i form av pellets och fines. Fines framställs i sovringen genom att den krossade och malda råmalmen i flera processteg renas från oönskade ämnen såsom gråberg, fosfor och alkali. Råmalmen som kommer upp från gruvan finkrossas i sovringens finkrossverk. Sedan avlägsnas gråberg genom krossning, siktning och magnetisk separering. Den produkt som går vidare till anrikningsverket kallas för anrikningsgods. Där mals malmen ner till ett finkornigt material. Genom magnetisk separering och flotation, där man tar bort fosfor, utvinns den järnhaltiga delen av materialet som kallas slig. Tillsatsmedlet till pelletsen mals i anrikningsverket. Pelletsen som tillverkas i kulsinterverken, framställs genom att sligen blandas med tillsatsämnen som dolomit eller olivin beroende på produkt. Även bindemedel tillsätts i innan det rullas till kulor i stora rulltrummor. Kulorna som är centimeterstora sintras sedan i en ugn i cirka 1250 grader. Pellets kvalitetskontrolleras när de kylts ner och tippas sedan ner i en bergsficka och vidare till tågseten. Tågen transporterar produkterna till hamnarna för vidare transport till kunder ute i världen. [11,12]. 7.

(15) 2.3. Produkter. I sovringen mals B1-malmen ner till fines och den färdiga egna produkten heter KBF. De producerar även AMB vilket är rågods till Svappavaara, samt en mellanprodukt, MPsom blandas ut med AMB. Rågods till anrikningsverket är huvudprodukten i sovringen. [Stefan Tano] I anrikningsverken heter produkten KPC, vilket är slig/magnetitslurry som levereras vidare till kulsinterverken. Även tillsatsmedlet mals ner här. I produktionslinjen på KK2 tillverkas två olika masugnspelletsprodukter av B2- och D3malm. Det som skiljer dem åt är tillsatsmedlet. Huvudprodukten är KPBA och den innehåller kvartsit, olivin och kalk. Även KPBO tillverkas här och tillsatsmedlet i den produkten är olivin och kalk. [2] I KK3 tillverkas mestadels huvudprodukten DR-pellets, KPRS. Tillsatsmedlet i den kulan är kvartsit och den kulan innehåller även organiskt bindemedel. Det händer att det i KK3 sker kampanjer med masugnspelletsen KPBO. [2]. 2.4. Organisation kulsinterverken (PKK). Det finns en chef över organisationen på PKK. Under chefen finns en processledare och två processingenjörer som har ansvar för var sitt verk. Inom organisationen finns två projektingenjörer, en produktionstekniker samt en ansvarig för projekt KK4. [21] Även fem produktionschefer finns inom organisationen och de har ansvar för var sitt skiftlag. Lagen består av 11 personer och de roterar runt på olika områden i processen. På varje skift finns det en operatör för varje verk och det finns cirka fyra operatörer att skifta mellan i varje skiftlag. [31] Det finns även fyra underhållsingenjörer på kulsinterverken men de tillhör en annan organisation, PKU. Ingenjörerna är uppdelade i varma och kalla delen på respektive verk. Varje ingenjör har ett ansvarsområde, till exempel varma delen i KK2. [29]. 2.5. Datasystem och program. Beskrivning av de datasystem och program som finns på LKAB som läser av och beskriver processen.. 2.5.1 InfoPlus.21 InfoPlus.21 (IP.21) är ett informationssystem för hantering av historiska- och realtidsdata i olika tillverkningsprocesser. Systemet samlar in och lagrar stora mängder processdata från olika styr- och reglersystem vilket innebär ett datalager för processinformation. [15] IP.21 är ett system för processinformation och ger stora möjligheter till anpassning mot den egna processen och produktionen. Några användningsområden är, . Fabrikstäckande informations- och ledningssystem 8.

(16) . Processövervakning Operatörsgränssnitt Kvalitetsuppföljning och spårbarhet Verktyg för djupare processanalys Plattform för överordnad styrning och reglering, processoptimering samt statisk och dynamisk processmodellering Statisk produktions- och kvalitetsstyrning. På LKAB finns det en IP.21 server och applikations/Web-server per huvudort. Varje större anläggning/verk har en interfacedator. Ungefär 15000 signaler loggas kontinuerligt i Kiruna/Narvik medan ungefär 4000 signaler inläses i Malmberget/Luleå. Det finns cirka 400 klientinstallationer av Aspen Process Explorer. [33]. Aspen Process Explorer. InfoPlus.21 Server Databas(IP) IP_DAIDef IP_DIDef IP_AnalogDef. KK335TI134 KK336FC441 KK2R47_9 KS00WT085. Process Data Server. Interface Dator. Process Utrustning. Relations Databas. Historik. Figur 8. Översikt InfoPlus.21 och Aspen Process Explorer på LKAB [33]. 2.5.2 Aspen Process Explorer Aspen Technology är leverantör av integrerade mjukvaror och lösningar för processtillverkare. Lösningarna tillåter tillverkare att automatisera och optimera sina fabriker och förlänga sin leverantörskedja. Aspen Process Explorer är ett program som förbättrar processarbetet genom att organisera och presentera processinformationen i en meningsfull och användbar form. Den levererar processdata uppsamlad från databasserver som InfoPlus.21TM. [15] Basfunktionalitetklient på LKAB är Aspen Process Explorer 6.0.1 och LKAB har egenutvecklade applikationer som till exempel, drifttider, ”masken” och tilläggsprogram för 9.

(17) Excel som exempelvis produktionsbokslut. På LKAB används Aspen Process Explorer främst för att beskriva processerna on-line med olika typer av bilder och verktyg. Signalerna som loggas via IP.21 servern läses in på så kallade taggar i Aspen Process Explorer för att kunna överskåda till exempel aktuell produktionstakt, volymer i tankar/fickor, temperaturer, flöden och så vidare. [33]. 10.

(18) 3 Teori En stor del av arbetet har inneburit att ta del av teorin som finns kring det som behandlas i arbetet och detta beskrivs i följande kapitel.. 3.1. Process. En process är en serie av individuella aktiviteter, parallella eller i sekvens, som är nödvändiga för att skapa en konstruktion eller tillverka en produkt. [13] Alla processer har en början och ett slut och målet är att med så liten resursåtgång som möjligt tillfredsställa kunderna med produkterna eller tjänsterna. [9] I varje verksamhet i ett företag eller organisation finns det vissa moment som upprepas i tiden medan andra är unika för varje enstaka tillfälle. Till exempel kan varje konstruktionsdetalj vara unik medan utvecklingshjälpmedel, utprovningsverksamheten och konstruktörerna är samma varje gång. Den del av en verksamhet som upprepas gång på gång tillhör processen och med processen som utgångspunkt kan förbättringar genomföras i verksamheten. Det är processen i verksamheten som knyter samman historien med framtiden och som gör att framtida skeenden kan förutspås. [9] Enligt Bergman och Klefsjö (2001) finns det tre olika typer av processer på företag: . Individuella processer som utförs av enskilda individer. Funktionella processer tillhör verksamheter som är slutna till en viss avdelning eller enhet. Kärnprocesser som går tvärs igenom hela företaget och vars slutresultat förser företaget med intäkter.. Det som karakteriserar varje process är att den har en eller flera kunder till det producerande slutresultatet i processen. För att driva en process krävs resurser av olika slag såsom information, energi och arbetstid. Varje process bör även ha en ägare som ansvarar för utveckling av denna. Till exempel kan en avdelningschef ansvara för en funktionell process medan en svarvare kan ha ansvar för en svarvningsprocess som är en individuell process.. 3.1.1 Processkartläggning Processkartläggning är ett verktyg som innebär att alla aktiviteter och beslut som ingår i en process beskrivs visuellt. [13] Det består av verktyg som gör det möjligt att dokumentera, analysera, förbättra, rationalisera och ge en ny struktur på det sätt som arbetet genomförs på företaget. Flödeskartor är en av den mest vanliga metoden och de ger en lättöverskådlig bild av processen och de aktiviteter som ingår i dessa. Kartorna kan till exempel användas för analys och förbättringar för vald process. [17] Den enklaste och vanligaste typen av flödeskarta är blockdiagram. Huvudsymbolerna i diagrammet utgörs av grafiska symboler såsom rektanglar och pilar som horisontellt eller. 11.

(19) vertikalt visar flödet av aktiviteter i processen. Diagrammet ger en snabb och överskådlig bild av processen, men visar oftast inga detaljer vilket kan innebära att det behövs komplettering av andra diagram. [17] Innan diagrammet ska konstrueras finns det vissa saker som bör göras. Bland annat gäller det att intervjua personer som arbetar i processen och välja rätt personer till utförandet. Det gäller att ha klart för sig vad diagrammet ska visa. Samt att definiera hur många detaljer som ska finnas med och se till att försöka omvandla den skriftliga delen av processen. För att lyckas göra ett bra blockdiagram gäller det att beskriva processen på det sätt som den verkligen fungerar och inte på det sätt som det anses ska fungera. Det kan vara bra att göra en överskådlig bild först och sedan vidareutveckla detaljerna allt eftersom. Att observera processen i verkligheten kan även vara lämpligt inför skapandet av blockdiagrammet. [17]. 3.2. Intervjuer. Enligt Lantz (1993) är en intervju till för att samla information och för att göra det förutsätts att intervjuaren har ett syfte eller avsikt med utfrågningen. Intervjuaren söker information om något och bland annat denna avgränsning bestämmer vad som kommer att sägas. Skillnaden mellan en intervju och ett samtal är att det i en intervju är den som intervjuar som styr dialogens utveckling och processen har i förväg en bestämd riktning. För att kunna välja lämplig intervjumetod gäller det först att syftet med undersökningen formuleras. Undersökningens syfte avgör därmed metodvalet och metoden avgränsar det som kommer att belysas i undersökningen. Innan syftet formuleras måste även intervjuaren ta ställning till vilken typ av kunskap som är värdefull i sammanhanget. Först efter det är det möjligt att formulera frågeställningar och välja uppläggning och metod för datainsamling. Hur ett problem formuleras är avgörande för om analyserna kommer att vara kvalitativa eller kvantitativa. Kvalitativa analyser innebär en möjlighet att öka förståelsen för nya områden. Undersökningen är oftast upplagt så att man går in på djupet istället för bredden. Kvantitativa analyser är en mer formaliserad och strukturerad metod som ger oss svar på ”hur mycket”. Därigenom går det att dra slutsatser om relationer mellan olika områden. Intervjuer kan utformas väldigt olika, ges annorlunda form och innehåll. Ett sätt att beskriva vilken typ av kunskap som erhålls genom att utföra olika former av intervjuer, är att utgå ifrån skillnader i struktureringsgrad. En intervju kan vara helt öppen eller riktat öppen vilket hör till de ostrukturerade sen finns även halvstrukturerad och strukturerade, se bilaga 1 för information om dessa. [3]. 12.

(20) 3.3. Lean produktion. Att få in teorierna i huvudet är inte problemet. Problemet är att komma ihåg dem i kroppen, att handla efter dem instinktivt, att ha kraften att uthärda den träning som behövs längs vägen mot att segra i konkurrensen. Taiichi Ohno[19] Med Lean Produktion menas resurssnål produktion eller en värdeskapande produktion. Den baseras på principen att använda minsta möjliga resurser för mesta möjliga nytta med hjälp av mindre mänskliga ansträngningar, färre maskiner och utrustningar, mindre tid, mindre ytor samt mindre slöserier. Detta för att närma sig möjligheten att förse kunderna med exakt vad de vill ha. Det gäller att eliminera väntan och förluster i flödet och förbättra materialflödena, samt att alltid utgå ifrån kundvärdet och inte vad som är enkelt för tillverkaren. [20] Lean är en Amerikansk och europeisk beskrivning på TPS, Toyota Production System. Det består såväl av principer som av metoder och verktyg såsom till exempel SMED, JIT och 5S. [19] Förkortningen SMED står för Single Minute Exchange of Die och innebär reducering av ställtider. JIT, betyder Just In Time och är ett system för att producera och leverera rätt produkt, i rätt tid och i rätt volym. Metoden 5S är uppbyggt av fem regler för att få en välorganiserad arbetsplats. [13] För mer information om slöserier inom Lean produktion, se bilaga 2.. 3.4. PDCA-hjulet. PDCA-hjulet är en checklista med fyra steg som måste genomgås för att komma från att möta problemet till att lösa det. De fyra stegen är planera (plan), göra (do), kontrollera (check) och agera (act).. Figur 9. PDCA-hjulet [16] Konceptet med PDCA-hjulet utvecklades ursprungligen på 1930-talet av Walter Shewhart, en statistiker från USA. Den återupptogs under 1950-talet igen och marknadsfördes väldigt effektivt av kvalitetsexperten W. Edwards Deming och PDCAhjulet förekommer ofta idag i kvalitetssammanhang. [16] PDCA-hjulet kan användas till att samordna kontinuerliga förbättringsförsök. Hjulet både poängterar och demonstrerar att förbättringsprogram måste börja med en noggrann planering, resultera i effektiv handling och måste fortsätta i noggrann planering i en 13.

(21) kontinuerlig cykel. Nedan följer en beskrivning på hur de olika stegen i hjulet ska användas. . Planera för att förbättra förfarandet genom att först undersöka vilka saker som kan gå fel (identifiera problemen) samt komma med förslag på att lösa dessa problem.. . Göra och prova förändringarna först via småskaliga experiment, till exempel genom att göra en prototyp. Det minimerar störningar i ordinarie aktiviteter samtidigt som tester pågår på om förändringen kommer fungera eller inte.. . Kontrollera om experimenten ger det önskade resultatet eller inte. Denna punkt är huvudaktiviteten eftersom kontrollen ska försäkra kvaliteten på utdata under hela tiden för att identifiera nya problem när de dyker upp.. . Agera genom att implementera förändringen i verklig skala om experimenten var framgångsrika. Det innebär att förändringarna ska göras till en standard så inte problemet uppstår igen. Agera innefattar också att involvera andra personer som påverkas av förändringarna och de personers samarbete som behövs för en implementering.. Efter att dessa fyra punkter är avklarade är det dags att gå tillbaka till planeringsstadiet och identifiera nästa problem som uppdagats. Om inte experimenten efter kontrollen fungerade kan agera punkten skippas och istället återgå till planeringsstadiet för att komma med nya idéer på lösningar av problemet. Efter det är det bara att gå igenom hjulet igen. [16]. 3.5. Riskanalys. Begreppet riskanalys är något som vuxit fram främst under det senaste halvseklet. Det har skett en utveckling av metoderna vilket har kommit till användning framför allt för att bedöma risker i komplicerade tekniska system inom till exempel kärnkraft, flyg och kemisk industri. Under de senaste åren har dock metoder utvecklats så att de är enklare att använda, och väl lämpade för att bedöma risker även i mer ”vanliga” miljöer. [5] Det gemensamma för all riskanalys är enligt Karling (2004), en systematisk användning av tillgänglig information för att identifiera riskkällor och att uppskatta risker för människa, egendom och miljö. En riskanalys för att definiera system består av identifiering av riskkällor och en riskuppskattning. Riskuppskattning innebär att mått på de risker som analyseras tas fram. I många metoder bedöms sannolikheten för en händelse och dess konsekvenser, till exempel i form av, risk = sannolikhet x konsekvens. Riskanalys kan innebära många fördelar och bidra till en effektivare hantering av risker i företag och organisationer. Det kan leda till att brister upptäcks med hjälp av systematiska verktyg och metoder. Användandet av riskanalyser innebär nästan alltid att nya kunskaper tas fram angående tänkbara skador på personer, maskiner, utrustning och miljö. För det mesta leder analysen också till underlag för åtgärder som ska minska. 14.

(22) störningar i produktionen. Dolda risker upptäcks ofta eftersom man får hjälp att se kända förhållanden på ett nytt sätt och kan upptäcka nya risker. Riskanalysen bör genomföras i samarbete mellan personal med olika funktioner i företaget, till exempel operatörer och arbetsledning. Det innebär ett ökat lärande genom utbyte av erfarenhet och kunskap samt att ”tyst” kunskap som finns på operatörsnivå tas fram. Användningen av riskanalys visar att det ofta är samma faktorer som ger upphov till exempel till störningar i produktionen. Med analysen kan källorna till detta upptäckas vilket kan innebära att kostsamma produktionsstopp förhindras. Det finns även en del nackdelar med att använda riskanalyser. Dels kan det upplevas tidsoch resurskrävande och det kan vara svårt att mäta resultatet. Det krävs tillräcklig mognad för att kunna ta till sig riskanalys i företagets organisation och även kunskap för att förstå när det är lämpligt respektive olämpligt att använda riskanalys. Erfarenheter från olika företag som genomfört riskanalyser visar att det ofta finns goda förutsättningar för att använda riskanalyser, och att det med relativt små åtgärder snabbt kan leda till användbara resultat. Det finns några frågor som företag eller organisationer bör ställa sig innan beslut om att använda riskanalys fattas. Syftet med användningen är viktig att klargöra och att precisera problemet eller frågeställningen. När syftet är klargjort tas det ställning till om riskanalys är rätt metodik. Om riskanalys är det rätta så måste det sedan undersökas om det finns tillräckligt med arbetstid och resurser för att genoföra analysen. En annan viktig fråga är om det finns tillräcklig mognad och motivation i organisationen så att tillräckligt engagemang kan skapas för arbetet. Slutligen är det viktigt att fråga sig om kompetensen är tillräckligt hög i den egna organisationen. Finns det engagemang och resurser, men saknas kompetens kan det vara lämpligt att köpa det utifrån som till exempel via en konsult. När alla dessa frågeställningar har genomgåtts och om övertygelsen finns om att det är lämpligt att använda riskanalys, är det tid att fatta beslut om användningen och fördela arbetsuppgifter och resurser. Det är otroligt viktigt att ledningen är riktigt intresserade och visar det till exempel genom att avsätta tillräckligt med resurser, stödja organisationens engagemang och att använda resultatet för att utveckla verksamheten. Genomförandet av analysen varierar beroende på metoden. När analysen är genomförd bör en rapport över riskanalysens innehåll upprättas. Rapporten bör innehålla en total lista över de risker som identifierats och en klassificering av dem. Risker där sannolikheten och konsekvenser bedömts låg bör inte uteslutas för det kan vara viktigt att i en uppföljning se vilka risker som täckts in i analysen. Rapporten bör även innehålla en sammanfattning över resultatet. [5]. 15.

(23) 3.6. MATLAB. MATLAB är ett interaktivt programpaket för bland annat tekniska beräkningar och visualisering av data, utvecklat av The MathWorks, Inc. MATLAB skrevs ursprungligen av Cleve Moler och den första versionen var klar i slutet på 70-talet. Den började då användas i kurser i matristeori, linjär algebra och numerisk analys. MATLAB bygger på en grund av välutformad matrismjukvara i vilken den grundläggande datatypen är en matris som inte kräver fördimensionering. Programmet är flexibelt och användarvänligt och används inom många olika områden såsom forskning och utveckling inom industrin, undervisning och forskning i matematik, numerisk analys, elektroteknik, signalbehandling och reglerteknik. Även vid undervisning i andra sammanhang där numeriska beräkningar förekommer som till exempel statistik, ekonomi, fysik och kemi används programmet. MATLAB innehåller en kraftfull beräkningskärna och tillgänglig grafik. MATLAB är åtkomlig för de flesta datortyperna till exempel PC, Macintosh, UNIX-arbetsstationer med flera. MATLABs programmeringsspråk gör det möjligt för utveckling av egna tillämpningar. Programmet innehåller kommandon som tillåter repeterad exekvering av satser, testning av logiska villkor, möjligheter till inläsning och utläsning av data samt grafik i två och tre dimensioner. En stor uppsättning kommandon och funktioner ingår även i MATLAB vilket innebär att man slipper mycket av den programmering som krävs när numeriska beräkningar ska utföras. Kommandosyntaxen i MATLAB är liknande den som används inom matematik och teknik. För att till exempel lösa ekvationssystemet, Ax = b skrivs det i MATLAB x = A/b. På liknande sätt kan lösningar för ordinära differentialekvationer, egenvärdesproblem, interpolation och kurvanpassning genomföras. I MATLAB ingår en uppsättning kommandon och funktioner vilket gör att en stor del av den programmering som ofta krävs för numeriska beräkningar undviks. Algoritmerna är skrivna av matematiska programvaruexperter och de är ofta optimerade för aktuell datortyp. Eftersom MATLAB både är en interaktiv miljö och ett matris/vektororienterat programmeringsspråk så kan användaren utveckla egna så kallade M-filer. Dessa filer används för att lagra funktionsdefinitioner. En M-fil har ändelsen m och innehåller oftast vanliga MATLAB-kommandon och möjligen referenser till andra M-filer. M-filer kallas antingen skriptfiler eller funktionsfiler. Skriptfil är en fil med ett antal kommandon och funktionsfiler innehåller kommandon som beskriver en matematisk funktion. [8] För att läsa om hur man använder MATLAB samt de vanligaste koderna som uppkommer vid programmering i MATLAB, se bilaga 3.. 16.

(24) 4 Nulägesbeskrivning Nedan följer först en beskrivning av processen i kulsinterverk 1 och 2 samt anrikningsverken, eftersom de främst berörs av produktbyten. Sedan är det beskrivet hur förfarandet vid produktbyten, uppstarter och nedkörningar ser ut i dagsläget, vilket var ett av delmålen. I kapitlet beskrivs hur förfarandet vid produktbyten ser ut i de olika organisationerna.. 4.1. Processöversikt kulsinterverk 2 (KK2). Normal produktionstakt i KK2 är cirka 510 t/h in på grate. Kapaciteten är i dagsläget projekterat till 3,8 miljoner ton pellets per år. Informationen som följer är hämtad från LKAB, Arkiv KK26, dokument från LKABs databas samt intervjuer med processingenjörerna på kulsinterverken.. Figur 6. Processöversikt KK2 [25]. 4.1.1 Slurrytanken Den färdiga sligen transporteras till slurrytanken från KA1 eller KA2 om det är korskörning. Styrningen sker mot nivån i tanken och ligger normalt mellan 40-60 %. Nivån kan ligga upp mot 80 % utan processtörningar. Lagringskapaciteten i tanken är 2100 ton. När nivån i tanken understiger 30 % aktiverar operatören omröringen med tryckluft istället för med ordinarie omrörare. Slurrypumpar som pumpar ur produkten körs mot nivåer i filterkar.. 4.1.2 Tillsatsmedeltanken Tillsatsmedlet som tillreds i KA transporteras till tillsatsmedeltanken. De olika tillsatsmedlen kan vara olivin, dolomit, kalk och kvartsit. Andelen tillsatsmedel som blandas med magnetitslurryn styrs av operatör mot kvot eller per automatik mot analys på den kemiska sammansättningen på slurryn. Den lägsta tillåtna nivån i tanken är 50 %. Omröraren ska normalt alltid vara i drift och har en omröringshastighet på 16 varv/minut. Lagringskapaciteten är ungefär 150 ton. 17.

(25) 4.1.3 Filter Det finns fyra stycken skivfilter och användningen av antalet filter styr kontrollrumsoperatören beroende på nivån i slurrytanken. Filtren regleras med vakuumpumpar och sligen avvattnas och ska ha en fukthalt mellan 8.8-9.0 wt-% efter torkningen.. 4.1.4 Underjordsfickor, Blandare Från filtren fortsätter produkten via den så kallade G-banan till sliglagret som består av tre underjordsfickor. Fyllningen sker mot en ficka i taget. Den fjärde underjordsfickan, ficka 11, används som uppsamlare där allt som inte uppfyller produktspecifikationer hamnar. Fickorna har en lagringskapacitet på 3000 ton var och den totala volymen på fickorna gör det möjligt att lagra en sligmängd motsvarande ett dygns produktion. Det finns fyra skivmatare till varje ficka som matar ut sligen från fickorna och de körs växelvis för att få jämn utmatning. Utmatningen styrs mot nivåer i dagfickorna innan rullhuset och det sker kontinuerligt. Från underjordsfickorna transporteras produkten till blandaren där bindemedlet bentonit doseras till med ungefär 5,7 kg/ton slig.. 4.1.5 Dagfickor, Rulltrummor och Rullsiktar Från blandaren samlas produkten i sju olika dagfickor som vardera har en lagringskapacitet på 50 ton. Utmatningen ur skivmatarna i dagfickorna styrs mot begärd gratepåmatning. Det finns sju stycken invändigt ”gummerade” rulltrummor dit produkten matas ut från dagfickorna. I trummorna produceras råkulorna. Längden på trummorna är kring nio meter och diametern är strax under tre meter. Kapaciteten är ungefär 100 ton/h per rullkrets och normalt varvtal mellan 4-6 varv/min. Råkulorna siktas sedan i rullsiktar för att skilja bort undersize- och oversizekulor. Onsizekulorna som normalt är cirka 9-16 millimeter transporteras vidare. Styrvärdet på masugnspelletsen är att 80 % av den totala mängden kulor ska innefatta kulor med storlek mellan 9-12,5 millimeter. Undersizekulor går på transportband tillbaka till rulltrumman och overziekulor transporteras till underjordsficka 11.. 4.1.6 Grate, Kiln och Kylare Råkulorna går via transportband till en gratematare som matar ut kulorna i en jämn bädd, normalt 210-220 millimeter i höjdled. Innan kulorna går in i graten, passerar de en rullsikt igen där ytterligare undersize produkter passerar och går till underjordsficka 11. Graten är en bandugn som har ett rostfritt band med håligheter för luftströmmarna. Hastigheten på bandet styrs mot bäddhöjd och produktionstakt. Graten är nästan 50 meter lång och fem meter bred. Råkulorna transporteras genom ugnen och torkas med hjälp av varmluft som återvinns från kylaren. Luften går via kanaler från kylaren till windboxarna i graten. I första steget blåser fläkten varmluft genom bädden av kulor och i de övriga tre stegen suger fläktarna ut luften. Bränningen av kulorna till ungefär 1250 grader sker i en roterande ugn som kallas kiln. Kiln är 33,5 meter lång och har en diameter på ungefär sex meter. Det används mest kol men även olja till bränningen. Efter kiln kyls kulorna ner till 20-50 grader i kylaren som roterar. Kylaren är horisontell och cirkulär med en invändig ytterdiameter på ungefär 20 meter. Kulorna sintras och oxideras under dessa steg. 18.

(26) 4.1.7 Utfrakt Från kylaren faller kulorna till produktfickan. Därifrån matas kulorna vidare ut via tappar, genom den så kallade H-banan till mellanlagret och sedan järnvägsfickan. Den ungefärliga rörliga volymen i mellanlagret och järnvägsfickan tillsammans är 12500 ton. Det går även att köra ut pellets på upplag från kylaren via det så kallade grizzlygallret.. 4.2. Processöversikt kulsinterverk 3 (KK3). Normal produktionstakt i KK3 är ungefär 700 t/h in på grate. Kapaciteten i verket är fem miljoner ton pellets per år. Här beskrivs det som skiljer sig från KK2, allt annat är detsamma som i KK2.. Figur 7. Processöversikt KK3 [24]. 4.2.1 Slurrytanken Den färdiga sligen transporteras till slurrytanken från KA2 eller KA1 om det är korskörning. Styrningen sker mot nivån i tanken och ligger normalt mellan 40-80 %. Lagringskapaciteten i tanken är 4700 ton.. 4.2.2 Tillsatsmedeltanken Tillsatsmedlet som tillreds i KA2 transporteras till tillsatsmedeltanken. Lagringskapaciteten är mellan 130-150 ton.. 4.2.3 Filter, Sliglager och Blandare Det finns fyra stycken pressluftfilter som pressar ur vattnet och torkar sligen som ska ha en fukthalt på 8,6 wt- % efter torkningen. Från filtren transporteras produkten till sliglagret där det matas till lagret via sju plogar. Plogarna körs med jämna mellanrum så att produkten lagras enhetligt i hela fickan.. 19.

(27) Plogtiden per plog är kring 5-45 minuter, beroende på sligens homogeniseringsgrad. Maximal volym i fickan är ungefär 17000 ton. Från sliglagret matas produkten ut via två plogmatare som är hastighetsreglerade och har en kapacitet på 150-750 ton/h. Sedan sker vidare transport till blandaren där bindemedlet bentonit doseras med ungefär 5,7 kg/ton slig. Till skillnad mot KK2 tillsätts även här organisktbindemedel med en dosering på cirka 80 g/ton.. 4.2.4 Dagfickor, rulltrummor och rullsiktar Från blandaren samlas produkten i fem dagfickor som varje har en lagringskapacitet på 100 ton. Utmatningen ur fickorna sker via skivmatarna som är styrda mot begärd gratepåmatning, förutom rullkrets 5 som är nyare och där utmatningen sker med en bandmatare. Det finns fem stycken invändigt gummerade rulltrummor dit produkten matas ut från dagfickorna. Längden på trummorna är kring 13 meter och diametern fem meter. Kapaciteten är ungefär 120-160 ton/h per rullkrets beroende på spaltinställning onsize. Råkulorna siktas sedan i rullsiktar för att skilja bort undersize- och oversizekulor. Onsizekulorna, 9-16 millimeter transporteras vidare. På DR-pelletsen är styrvärdet att 60 % av den totala mängden kulor ska innefatta kulor med storlek mellan 12,5-16 millimeter. Oversizekulorna krossas i krossrullar och går via transportband i flera steg tillbaka till dagfickorna. Undersizekulorna transporteras direkt tillbaka till rulltrumman.. 4.2.5 Grate, Kiln och Kylare Detta fungerar nästan exakt samma som i KK2 förutom att grate och kiln är något större. Kylaren har en ytterdiameter på nästan 26 meter i jämförelse med KK2 som är kring 20 meter.. 4.2.6 Utfrakt Från kylaren faller kulorna i en produktficka innan kulorna går vidare till den så kallade coatingen där de beläggs med ett skikt av coatingmedel som har en blandning av 90 % dolomit och 10 % bentonit. Det är bara DR-pelletsen som coatas. En så kallad trommel som roterar används sedan för att coatingen ska blandas in i pelletsen. Därifrån faller kulorna direkt ner till järnvägsfickan som rymmer ungefär 17000 – 18000 ton.. 4.3. Processöversikt anrikningsverken. Anrikningsverk 1 har tre sektioner och anrikningsverk 2 har två sektioner som producerar slig. Båda verken har även en sektion var som producerar tillsatsmedel. Vid ett produktbyte är det tillsatsmedelsektionerna som främst berörs av bytet och den processen beskrivs lite närmare nedan. Magnetitsektionerna stoppas eller så korskörs det till det andra verket under ett produktbyte. Tillsatsmedlet är färdigblandat när den kommer från KGS och lastas in av en traktorförare på LTH till tillsatsmedelfickan, som rymmer ungefär 350 ton. Från fickan matas medlet ut till kvarnen där tillsatsmedlet mals ner med malkroppar som är 40 20.

(28) millimeter. Därifrån pumpas medlet vidare till cyklonen och det färdiga medlet sugs genom självutsugning via överloppet till tillsatsmedeltanken på kulsinterverken. Det som är för grovt går i retur från cyklonens underlopp till kvarnen. Det finns två olika blandningar beroende på vilken produkt som tillverkas. Den ena är A, som kallas TAKA vilket är kvartsit, olivin och kalk. Den andra är OL, som kallas TOLKA och innehåller olivin och kalk. [26]. 4.4. Produktbyten. Här följer en beskrivning av hur produktbytena går till längs den delen av kedjan som påverkas av produktbytet. Det hela börjar med en kundbeställning. För att få en snabb och enkel överblick hur ett produktbyte går till skapades ett blockdiagram, se bilaga 4.. 4.4.1 Produktionsplaneringen Narvik och Kiruna Kunderna ansöker om antalet liggdagar i Narviks hamn vilket innebär att båten ska hinna anlända och avgå inom det tidsintervallet. Produktionsplaneraren i Narvik simulerar på lagerläget och bestämmer vilken produkt som kan avvaras beroende på lagersituationen i Narvik. Det i sin tur avgör vilket verk bytet blir på. Produktionsplaneraren i Kiruna som har regelbunden kontakt med Narvik får direkt reda på vad som gäller. [28] På ett operativt processledningsmöte meddelar produktionsplaneraren i Kiruna vilken vecka produktbytet preliminärt kommer att ske. Produktionsplanerarna försöker även komma överens i samråd med berörd personal exakt när i tiden produktbytet ska ske. Det kan hända att något underhåll behöver göras under bytet. Alla som berörs av produktbytet men främst processingenjören på det aktuella verket får sedan ett meddelande via e-post från PPK där det står mer exakt vilken dag och tidpunkt den nya produkten ska vara färdig. [28]. 4.4.2 Anrikningsverket Det som främst berörs i KA vid produktbyten är tillsatsmedelsektionerna där tillsatsmedlet mals ner. Även magnetitsektionerna måste stoppas eller styras om och korsköras. Någon dag innan bytet får produktionschefen på KA produktbytesplanen av processingenjören på KK och använder den planen som grund för den egna planeringen. En lathund till kontrollrumsoperatörerna i KA skrivs där villkoren för bytet är uppstaplade. Där står lite kort information om moment och tider samt processinställningar, se bilaga 5. Tre dagar innan tidpunkten för bytet sänks nivån i tillsatsmedelfickan vilket meddelas till LTH som lastar in tillsatsmedel i fickan. Om beskedet kommer senare och tillsatsmedlet snabb måste tömmas, görs en förbikoppling av kvarnen och det gamla tillsatsmedlet körs istället till kallförrådet.. 21.

(29) Ungefär fem timmar före stoppet av magnetitflödet, när tillsatsmedeltanken är full stannas tillsatsmedelsektionen i samråd med KK. Därefter tomkörs tillsatsmedelfickan och kvarnen rengörs. Resterna körs på avfall vilket tar ungefär 30 minuter. Fickan blåses med luft de sista timmarna för att få den ren och det är viktigt att någon person kontrollerar visuellt att den verkligen är tömd. När fickan är tom lastar LTH det nya tillsatsmedlet i fickan. När nivån i tillsatsmedeltanken gått ner till cirka 30 % stoppas magnetitflödet till slurrytanken och antingen sker korskörning eller så stoppas KA. När tillsatsmedeltanken är tom och om KK vill att tanken ska renköras, startar anrikningen pumpar som fyller tanken med vatten så att den spolas ren. Den nya tillsatsmedelmalningen startar när tanken är tom eller renspolad. När KA får besked från KK kör de in det nya tillsatsmedlet till tanken. KA2 bör helst aldrig stoppas på grund av autogenmalningen, eftersom mycket start och stopp påverkar energin betydligt mer än i KA1. I KA1 är det malkulor i kvarnarna som ger en jämnare effekt. Nuförtiden sker produktbytena oftast i KK2 vilket innebär att det går att korsköra från KA1 till KK3 eftersom KK3 har större kapacitet. Däremot om bytet sker i KK3 så korskörs det från KA2 till KK2 och KA1 stannar. Under tiden körs rågods ut från KS på upplag vilket kan användas som reserv när det blir problem i KUJ eller KS. Tidigare år uppkom problem under vintern på grund av kylan, men idag är tillsatsmedelfickan säkrad mot frysning genom att ånga kan tillföras i fickan. Även KGS har byggt in sitt lager med olivin, kalk och kvartsit så det är skyddad mot väder och vind. [26,27]. 4.4.3 Kulsinterverk 2 I och med meddelande från PKK startar planeringen av produktbytet för processingenjörerna på KK. De har den viktigaste uppgiften med att skapa ett produktbytesplan som skickas ut till alla berörda personer på KK, KA, KSN, MTC och PKK. I dagsläget använder sig processingenjörerna av ett Excel-ark med massbalanser men ibland även ett Word-dokument med uppstaplande tider i punktform. Dessa planer beskrivs närmare vidare i rapporten. Kulsinterverket tillsammans med anrikningsverket har huvudansvaret under själva bytet. Omläggningen består av följande moment. . Först fastställs nivåerna i slurry- och tillsatsmedeltanken samt nivåerna i underjordsfickorna. Eftersom nivåmätningen i underjordsfickorna inte fungerar tillfredsställande idag så lodas fickorna. En underjordsficka töms i god tid innan produktbytet. Innan bytet är det bra att hålla låga nivåer i tillsatsmedel- och slurrytanken samt i underjordsficka 11.. . Tillsatsmedelmalningen i KA1 stoppas.. 22.

No results found