Case GMC | Nexa Resources: Estabilização Operacional das Autoclaves

DESCRIÇÃO DO PROBLEMA

A Unidade de Três Marias da Nexa Resources apresenta um grande diferencial competitivo por ser a única empresa no mundo capaz de processar concentrados de zinco silicatado e sulfetado. A rota de processamento do concentrado silicatado inicia-se com a autoclavagem, cujo objetivo é a solubilização do magnésio presente no concentrado e a precipitação do zinco contido na solução secundária (solução de repolpamento) oriunda da filtração de zinco. As Autoclaves processam aproximadamente mil toneladas de concentrado silicatado por dia, correspondendo cerca de 65 a 70% de alimentação do zinco na planta de Três Marias. Devido um cenário com dificuldade de elevar as temperaturas dos reatores, alto consumo de vapor, vazamento de polpa nas tubulações, obstrução das tubulações de injeção de vapor e baixa eficiência de precipitação do zinco surgiu a necessidade de alavancar um projeto com foco na excelência operacional.

CAUSAS DO PROBLEMA

O projeto de estabilização operacional das autoclaves foi conduzido utilizando-se a metodologia PDCA. Através do uso lógico e ordenado desta, definiram-se as causas e as soluções dos problemas, de forma a otimizar o processo e aumentar a sua performance.

Por meio do estudo do processo da autoclave, a equipe técnica identificou que Dióxido de Carbono CO_2(g), apresenta forte impacto no equilíbrio da reação e no balanço térmico da autoclave, influenciando na redução da velocidade da reação e aumentando a absorção de energia do sistema. Diante disso, definiu-se que a causa da instabilidade do processo se dava pela falta de controle e de purga do gás do interior da autoclave.

ALTERNATIVAS PARA SOLUCIONAR O PROBLEMA

Diante da clara definição do problema, foram tomadas ações que levassem ao controle automático de purga do gás e consequente controle de pressão do vaso. Além disso, foi realizado um forte trabalho com a operação e manutenção, demonstrando a importância dos controles e os seus impactos ao processo, gerando assim uma sensibilização por parte dos colaboradores e maior conhecimento técnico acerca do processo.

SOLUÇÕES QUE FORAM IMPLEMENTADAS

Através da realização do brainstorming na etapa do planejamento (Plan) do PDCA, foram levantadas 30 oportunidades de melhoria e priorizadas 4. Tendo em vista as causas da instabilidade do processo, as soluções implementadas foram:

• Retirada de gases das autoclaves: A retirada do CO_2(g) tem alto impacto na velocidade da reação, controle de pressão do vaso e na redução do consumo de vapor;
• Controle automático de pressão do vaso e purga de gases: Garantir a segurança das pessoas e estabilidade operacional dos vasos;
• Treinamento da Operação em todas as letras no sistema “Vent”: garantir a retirada de particulados que danificam as tubulações e válvulas;
• Revisão do Padrão Operacional: conhecimento técnico para operação adequada do sistema.

PLANO DE AÇÃO IMPLEMENTADO

• Reformulação do sistema “Vent” das Autoclaves;
• Instalação de ciclone para a retirada de particulados do gás da Autoclave;
• Instalação de tubulação inox para retirar os gases do 4° compartimento;
• Instalação de válvulas automáticas do tipo PCV (Valve Control Pressure) para controle automático de pressão do vaso e purga dos gases;
• Treinamento da operação para direcionamento de 100% do fluxo de gás para o ciclone e manuseio de válvulas;
• Revisão do Padrão Operacional inserindo diretrizes para operação do sistema “Vent”.

GANHOS OBTIDOS

Após a realização das ações, os ganhos da Estabilização Operacional das Autoclaves foram:

• Redução da concentração de zinco na saída da autoclave: Redução e estabilidade de massa a ser tratada no efluentes, refletindo em redução de cal de 6 ton/dia e 10,26 ton/dia de ácido (Ganho anual de R$ 1,5MM);
• Pressão das Autoclaves: Alta diferença de pressão constante entre coletor e autoclave; Estabilização da pressão no interior das Autoclaves; Eliminação da obstrução de bicos de injeção de vapor; Alta pressão no coletor, conferindo maior qualidade no vapor;
• Aumento de eficiência das autoclaves: Redução da concentração de magnésio na solução neutra concentrada (impacto sobre a redução do consumo de energia da eletrólise);
• Aumento do IEO e redução do IDO do circuito das autoclaves;
• Menor quantidade de resíduos no piso, mantendo a área mais limpa e mais segura.