Slim ontginnen loont: lab automation in de mijnbouw

Niet elk kopererts bevat een even hoge concentratie aan koper. Moderne mijnbouw leunt daarom sterk op wat de analyses in het labo vertellen vooraleer er ontgonnen wordt. Dankzij de machines van het Belgische Nucomat loopt dat volledige proces onbemand, veilig en efficiënt. En met de recente upgrade naar de elektrische automatiseringscomponenten van Festo draaien de machines soepeler en sneller dan ooit tevoren.

Ook in labo-omgevingen is automatiseren hoe langer hoe meer een must. Enerzijds om de schaarste aan gekwalificeerd personeel op te vangen, anderzijds om de kwaliteit en de veiligheid van de metingen te verhogen. Het is een niche waarop machinebouwer Nucomat zich heeft toegelegd. Het familiebedrijf uit Lokeren rolde er op een organische manier in. “Mijn vader was actief in engineering voor de nucleaire sector. Toen die afdeling werd afgestoten door het Amerikaanse bedrijf waarvoor hij werkte, nam hij ze samen met twee andere medewerkers over. Geleidelijk verruimde de blik naar de farmaceutische industrie, waar we kennismaakten met labo-omgevingen. Vandaar ging de bal aan het rollen”, doet Laurens Van de Steene, business developer bij Nucomat, de geschiedenis uit de doeken.

In de niche ingegraven

Want in die niche van labo-automatisering heeft Nucomat de afgelopen dertig jaar een stevige reputatie uitgebouwd. “Niet met off-the-shelfoplossingen – met die prijzen kunnen we hier niet concurreren – maar wel met maatwerk voor zelfs de meest uitdagende omgevingen.” Zo is een Vlaamse kmo uitgegroeid tot een internationale referentie voor mijnbouwapplicaties. “Zeker wat toepassingen in corrosieve, nat-chemische omgevingen betreft. Er is niemand die daar zo ver in gaat als wij. Als er waterstoffluoride aan te pas komt, blijven wij als enige over”, weet Van de Steene.

Analyse van koperconcentraat

Recent bewees Nucomat opnieuw zijn waarde voor die sector. Een internationale klant die actief is in de ontginning van koper, kwam na achttien jaar weer aankloppen bij Nucomat. “Onze machines hadden gedurende die tijd probleemloos in een 24/7-regime gedraaid. We bouwen ze te goed”, lacht Van de Steene. Nochtans krijgen ze het zwaar te verduren: bij de analyse worden zuren gebruikt om de monsters op te lossen. Zodra die opgelost zijn, kunnen ze geanalyseerd worden. Hiermee kan worden bepaald hoeveel koper in de monsters zit. “Daaruit leert de klant de samenstelling kennen: hoe het zit met de koperconcentratie en welke onzuiverheden en andere kostbare metalen hij kan verwachten. Dat vertelt hem ook wat de meest aangewezen methode is om het koper te ontginnen”, legt Van de Steene uit.

Belang van een merknaam

Achttien jaar is echter een eeuwigheid in technologietermen. Nucomat besloot daarom om zijn machine opnieuw state-of-the-art te maken. De grootste verandering werd het inruilen van de microcontroller voor een PLC en drives. Een meer industriële oplossing. “Omdat klanten er beter mee vertrouwd zijn: zowel met de technologie als met de namen van de fabrikanten erachter. Dat schept vertrouwen”, verduidelijkt hij die beslissing. Nucomat koos na een grondige analyse van de markt voor Festo als zijn partner in elektrische automatisering. “We werken al lang met ze samen. Festo is dé naam in pneumatica. Maar hun elektrische oplossingen zijn van hetzelfde niveau. Reken daar nog de wereldwijde aanwezigheid, de voordelen van een onestopshop in machinebouw en de geweldige ondersteuning bij en je begrijpt dat we niet lang hoefden te twijfelen.”

Voldoende rekenkracht met CPX-E PLC

Zodra de schakelkasten opengaan, zien we meteen wat Van de Steene bedoelt met een onestopshop. Festo-componenten zijn prominent aanwezig. “Timing en positionering zijn cruciaal in deze machine. Vroeger had elk station zijn eigen microcontroller, nu hebben we met één Festo-PLC voldoende rekenkracht om dat te garanderen en lopen de bewegingen eigenlijk soepeler.” Hij start de machine op om het te tonen. Je ziet hoe de robot in één vloeiende beweging een beker oppakt en weer afzet. Een dertigtal Festo-stappenmotoren klaart dat klusje achter de schermen. Er zit telkens een encoder in geïntegreerd voor een closed-loopwerking. “De motoren worden voornamelijk gebruikt voor pompen en gantry-robots. De stappenmotoren en encoders laten ons toe om accuraat vloeistof te verpompen en de robots te positioneren.”

Aan alles gedacht

Er zijn verschillende bestemmingen mogelijk, afhankelijk van welke test vereist is: gravimetrische sampling, toevoegen van zuren, verwarmen of mixen. De materialen die toegevoegd worden aan het sample worden heel nauwkeurig gedoseerd met keramische pompen, elk aangedreven door een Festo-motor en -drive. We tellen er tien in totaal in de kasten. “We kiezen voor een modulaire opbouw in functie van de materialen die de klant wil testen en de ‘throughput’ die hij wil halen. Dat geeft ook voordelen voor het onderhoud van de machine.”

Eén zone van de machine heeft een nog betere afscherming meegekregen, de zogenaamde hot cell waar het toevoegen van de hooggeconcentreerde zuren en de digestie van de monsters gebeurt. “De temperaturen op de verwarmingsplaat kunnen hier oplopen tot 300 °C. Het verwarmen van de zuren zorgt voor een corrosieve damp.” Aan alles is gedacht om een veilige en robuuste werking te garanderen, tot zelfs de plaatsing van de afzuiging toe. “De ventieleilanden van Festo zorgen voor een constante overdruk, zodat eventuele dampen zich niet over de hele machine kunnen verspreiden en corrosie kunnen veroorzaken.”

Globale aanwezigheid, lokale sterkte

De nieuwe automatiseringsarchitectuur maakt de nieuwe machine sneller dan de vorige. De communicatie binnenin gebeurt grotendeels door middel van EtherCAT. De opdrachten komen uit de software van Nucomat: een dynamische scheduler die de PLC vertelt wat zijn eerstvolgende taak is. “Programmeren gebeurt nu in CODESYS. Voor ons was dat misschien nog de grootste aanpassing, zeker gezien de tijdsdruk om de machine klaar te krijgen. Maar na een aantal basistrainingen door en met de ondersteuning van Festo doorheen het hele traject, had het team het heel snel in de vingers. Dat is het mooie van Festo, wereldwijd aanwezig, met sterke lokale experten.”