Aller plus loin : Fresnillo accroît la récupération d'argent grâce à Lean Six Sigma

L'argent est utilisé au quotidien pour la monnaie, les bijoux, les ustensiles et les articles de décoration pour la maison. Toutefois, l'argent est également très présent dans divers secteurs comme l'énergie solaire, la purification de l'eau, la photographie et l'électronique.

Il joue un rôle central au sein de l'économie mondiale, ce qui crée une demande dépassant les milliers de milliards de grammes par an. La plupart de cet argent est produit par Fresnillo Plc, société minière mexicaine qui possède la plus grande réserve terrestre de métaux précieux du pays.

La récupération d'argent représente plus de 75 % du chiffre d'affaires de l'une de ses mines les plus lucratives, la mine de Saucito dans l'Etat de Zacatecas.

Lorsque Fresnillo a cherché un moyen d'accroître le taux de récupération d'argent de la mine, la société a dû relever des défis particuliers. Il n'était pas possible de produire simplement plus d'argent. Alors comment stimuler la production sans compromettre la qualité ? Comment la société pouvait-elle augmenter la récupération d'une matière première non contrôlable ?

La solution : les données. A l'aide des méthodologies Lean Six Sigma et de Minitab Statistical Software, une équipe de projet a identifié la principale cause de la variation du taux de récupération d'argent de la mine. Elle a généré des équations permettant de prévoir la récupération et a mis en œuvre un nouveau procédé basé sur des limites dynamiques en vue d'optimiser la production tout en préservant la teneur du produit final.

Puisque l'argent est contenu dans des minerais renfermant d'autres métaux, il s'agit d'un sous-produit de la transformation de ces métaux. Les ouvriers de la mine de Saucito récupèrent l'argent présent dans les minerais contenant du plomb et du zinc, ce qui nécessite l'utilisation de deux procédés d'affinage distincts.

Fresnillo Plc a examiné le procédé de récupération de la mine de Saucito dans le but d'optimiser la production d'argent sans compromettre la qualité. L'analyse des données effectuée à l'aide de Minitab Statistical Software a contribué à l'augmentation de plus de 2 millions de dollars du chiffre d'affaires mensuel de la mine.

Tout d'abord, le minerai est broyé pour obtenir une matière première poreuse, puis il est transformé pour en extraire le plomb, ce qui extrait également une grande partie de l'argent. La matière restante est ensuite traitée afin d'éliminer le zinc. Les éléments restants représentent une source secondaire d'argent. L'argent obtenu à l'issue de ces deux procédés, après l'élimination des impuretés, détermine le taux final de récupération d'argent de la mine.

La qualité du minerai brut, qui est incontrôlable, joue un rôle essentiel dans le taux de récupération et la teneur de l'argent contenu. L'analyse a cependant révélé que la société pouvait augmenter le taux de récupération d'argent de 2 % sans diminuer la concentration d'argent finale. L'équipe de projet s'est donc fixé cet objectif.

L'équipe doit désormais identifier les causes contrôlables de la variation et mettre en œuvre des mesures pour augmenter la récupération d'argent, réduire le gaspillage et diminuer les coûts par gramme d'argent produit.

Les techniciens de la mine de Saucito ont recours à des cartes de contrôle pour surveiller les indicateurs clés de performances et les résultats de la production. L'analyse des données effectuée à l'aide de Minitab Statistical Software contribue à l'augmentation de 2 % de la récupération d'argent de la mine et à un chiffre d'affaires mensuel en hausse de plus de 2 millions de dollars.

"L'intégration de toutes les causes possibles représentait le principal défi auquel nous devions faire face", déclare Román Cruz, chef de projet certifié Black Belt Lean Six Sigma. "Minitab nous a permis d'analyser de nombreuses variables afin de déterminer le fil conducteur du projet."

L'équipe a appliqué une technique statistique appelée plans d'expériences (DOE), qui a évalué simultanément les relations entre plusieurs variables dans le procédé d'extraction du plomb, comme les matières premières, l'eau, l'air et les réactifs chimiques qui séparent l'argent du plomb.

"Certaines interactions ont des effets que nous ignorions auparavant", poursuit Román Cruz. "Grâce aux résultats des plans d'expériences, nous avons commencé à ajuster et à améliorer le procédé."

L'équipe a découvert que les réactifs ZnSO4, l'accélérateur 7310 et les agents moussants avaient un impact considérable sur la récupération de l'argent et la teneur. L'équipe a étudié la relation entre les trois réactifs en créant des graphiques de contours pour les deux variables de réponse.

Les graphiques de contours montrent une relation tridimensionnelle dans deux dimensions. Dans le graphique ci-dessus, les contours représentant la valeur de réponse indiquent que des niveaux élevés de réactifs représentés sur les axes X et Y maximisent le taux de récupération d'argent.

Les graphiques de contours relatifs au taux de récupération d'argent et à la teneur ont révélé des résultats contraires. Même si des paramètres élevés du réactif moussant ont fourni une solution optimale pour la récupération, la réduction du réactif moussant produit les meilleurs résultats en matière de teneur. En utilisant la fonction d'optimisation des réponses de Minitab afin de concilier ces différentes exigences, l'équipe a réussi à identifier les paramètres garantissant la récupération d'argent maximale et à atteindre la teneur d'argent souhaitée de 13 500 g/tonne.

L'identification de paramètres optimaux a permis d'avancer, mais le système de contrôle automatisé de la mine n'avait toujours pas atteint les objectifs fixés. Après avoir eu recours à des tests d'hypothèse et effectué une étude R&R de l'instrumentation pour exclure de nombreuses causes potentielles de variation, l'équipe s'est concentrée sur le système de contrôle de la distribution (DCS) de la mine, qui gère le flux d'air et les réactifs au cours du procédé d'élimination des impuretés du minerai de plomb.

Les opérateurs ont sélectionné les paramètres des réactifs du système de contrôle de la distribution à leur discrétion. Une première analyse a montré que les paramètres choisis variaient considérablement d'un technicien à l'autre. Les modifications apportées aux paramètres des réactifs et les critères individuels pour déterminer la teneur de l'argent dans le concentré de plomb ont eu un impact majeur sur la capacité du système de contrôle de la distribution à atteindre les objectifs.

Grâce à l'analyse de régression dans Minitab, l'équipe a été en mesure de valider cette conclusion. La teneur de l'argent après l'extraction du plomb étant étroitement liée à la teneur dans le minerai brut, la teneur attendue du concentré d'argent final peut être prévue en fonction de la teneur des matières premières. Toutefois, quand l'équipe a étudié les concentrés finaux issus des matières premières de même teneur, son analyse a révélé que les concentrés avaient différentes teneurs d'argent, même si les teneurs de la matière première étaient les mêmes. Cette incohérence a démontré que les paramètres sélectionnés par les techniciens à leur discrétion contribuaient à la variabilité des résultats.

The equation generated by regression analysis is expressed in the fitted line plot above. The plot shows the relationship between the raw material grade and the final concentrates.

L'équipe de projet a généré un nouveau modèle de système de contrôle de la distribution en utilisant les résultats de Minitab et l'a programmé dans le système de contrôle. Ce nouveau modèle modifiait les réactifs en fonction de la teneur d'argent brut au début du procédé d'élimination du plomb, et utilisait le niveau de l'état de l'argent dans le concentré de plomb afin d'optimiser la teneur de l'argent dans le concentré final. En utilisant un modèle statistique au lieu de recourir à leur propre jugement, les techniciens ont économisé 12 % sur l'ajout de réactif par dosage optimal. Cette diminution a permis de réduire les coûts et le gaspillage.

Une analyse de capabilité a également validé les améliorations et démontré que la mine de Saucito avait atteint ses objectifs en matière de taux de récupération d'argent, ce qui a engendré une augmentation de plus de 2 millions de dollars du chiffre d'affaires mensuel de Fresnillo. Les modifications ont entraîné une augmentation moyenne de la récupération de 87 à 89 %, ainsi qu'une réduction de 68 % de l'argent de teneur inférieure.

La comparaison de capabilité du procédé de récupération d'argent, avant et après modification, est résumée dans le rapport de l'Assistant Minitab ci-dessus. L'analyse montre comment le rapprochement de la moyenne du procédé par rapport à l'objectif et la réduction considérable de l'écart type ont abouti à des améliorations significatives.