Autonomisation du broyage : géométallurgie, jumeau numérique et paramétrisation adaptative

1. Résumé du projet

La coalition pour la comminution énergétiquement efficace (CEEC) estime que les opérations de concassage et broyage représentent en moyenne 53 % de l’énergie consommée par les complexes miniers. En considérant que plus de 90 % de l’électricité utilisée pour le broyage du minerai se dissipe en chaleur, ce procédé en particulier constitue indéniablement la cible à privilégier pour réduire l’empreinte énergétique des mines québécoises. De nouveaux procédés plus efficaces se développent depuis quelques années, mais les équipements utilisés actuellement demeureront malgré tout omniprésents pour des décennies avant que les nouvelles technologies ne s’imposent durablement. La transformation numérique présente toutefois un potentiel considérable pour atteindre la sobriété énergétique du broyage dans l’intérim.

La programmation de recherche articule donc une proposition où le jumeau numérique, l’optimisation en temps réel et les capteurs virtuels se présentent comme les moyens issus de l’Industrie 4.0 permettant de générer des économies d’énergie couplées à un accroissement de la compétitivité et de la profitabilité. Les objectifs spécifiques consistent en :

concevoir un modèle de simulation de type jumeau numérique pour un circuit de broyage et de flottation intégrant les caractéristiques minéralogiques du minerai ;

développer des méthodes d’optimisation en temps réel selon les objectifs de production, les coûts d’opération, l’énergie consommée et les revenus générés ;

quantifier les bénéfices et économies d’énergie réalisables dans des conditions géométallurgiques variables.

La programmation de recherche se réalisera avec 2 étudiants à la maîtrise (M1 et M2) et 2 doctorants (D1 et D2). D1 et M1 se consacreront à la conception, le calibrage et la validation d’un jumeau numérique pour le broyage. Les modèles s’appuieront sur des bilans de population de particules et des équations phénoménologiques. D2 et M2 développeront les outils de mise en valeur du jumeau numérique pour l’autonomisation du procédé.

La programmation de recherche générera les livrables suivants :

• un jumeau numérique des opérations de broyage de l’usine pour appuyer les travaux d’ingénierie, de contrôle, d’optimisation et d’amélioration continue  ;

• des algorithmes d’optimisation en temps réel prêts à être déployés en usine, spécifiquement conçus pour minimiser l’empreinte énergétique des circuits de comminution ;

• des études de cas montrant les économies d’énergie en fonction de la variabilité géométallurgique du gisement  ;

• la diffusion des résultats mettant en valeur l’innovation réalisée au Québec ;

• la formation de la relève scientifique pour la valorisation responsable et durable des minéraux critiques et stratégiques au Québec.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 381 000,00$