Luotettava tuotantoprosessi Terrafamella syntyy automaation, virtauksensäädön ja palvelujen yhteispelistä

Euroopan suurimpiin akkukemikaalien ja monimetallituotteiden tuottajiin lukeutuva Terrafame operoi laajaa integroitua tuotantoketjua Kainuun Sotkamossa. Tuotanto ulottuu kaivostoiminnasta metallien talteenoton kautta akkukemikaaleihin, ja prosessit sisältävät useita peräkkäisiä kemiallisia vaiheita. Vastuullisuus on keskeinen osa toimintaa: Terrafamen tuottaman nikkelisulfaatin hiilijalanjälki on alan pienimpien joukossa.

Happamat liuokset, kuluttavat lietteet ja korkea käyttöaste asettavat virtauksensäädölle poikkeukselliset vaatimukset. “Virtauksensäätö on liuosprosesseissa olennainen tekijä. Sen avulla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä kemikaalikustannuksissa ja samalla parantaa lopputuotteen laatua”, sanoo Arto Kiviluoto, Terrafamen sähköautomaation työnsuunnittelija.

Valmetin ja Terrafamen yhteistyö ulottuu kaivoksen rakentamisvaiheeseen asti. Ensimmäiset Neles^™ - ja Flowrox^™-venttiilit sekä Flowrox^™-letkupumput asennettiin jo Talvivaaran rakentamisen yhteydessä, prosessin käynnistyessä vuonna 2008. Sittemmin asennuskanta on kasvanut vaiheittain osaksi Terrafamen tuotannon selkärankaa, täydentyen myös Valmetin Jamesbury™-venttiileillä sekä Stonel™- rajalaitekytkimillä osana virtauksensäädön ja automaation kokonaisuutta.

Terrafamen koko tuotantoketju toimii yhtenä fyysisenä ja operatiivisena kokonaisuutena samalla tehdasalueella. Kaivostoiminnan, bioliuotuksen, metallien talteenoton ja akkukemikaalitehtaan prosessit ovat vahvasti sidoksissa toisiinsa, ja virtaamien hallinta vaikuttaa suoraan prosessin vakauteen ja lopputuotteiden laatuun. Korkea käyttöaste on ratkaiseva tekijä metallin talteenoton ja akkukemikaalituotannon taloudellisessa onnistumisessa.

“Kun tällaisia prosesseja ajetaan lähes yhtäjaksoisesti, häiriöt eivät näy vain yhdessä laitteessa, vaan heijastuvat koko tuotantoketjuun. Siksi häiriöiden ennakointi on meille tärkeämpää kuin nopea reagointi niihin,” Paakkari kertoo.

Terrafamen tuotantoalueella on käytössä tuhansia venttiileitä, joilla ohjataan virtaamia useissa peräkkäisissä prosessivaiheissa. Tässä mittakaavassa venttiilivalinnoilla on suora vaikutus koko tuotantoketjun suorituskykyyn ja kunnossapitotyön ennustettavuuteen.

Venttiilit, pumput ja kenttälaitteet muodostavat Terrafamen prosessin fyysisen perustan, mutta niiden suorituskyky realisoituu automaatiojärjestelmän kautta. Terrafamen koko tehdasalueen ohjaus, valvonta ja raportointi on toteutettu Valmet DNA-järjestelmällä. Yhtenäinen automaatiojärjestelmä mahdollistaa samojen ohjausstrategioiden hyödyntämisen eri prosessialueilla ja tukee tuotannon jatkuvaa kehittämistä.

“Suurin hyöty yhteisestä automaatiojärjestelmästä on se, että toimivia ratkaisuja voidaan helposti kopioida laitokselta toiselle. Se on kehittänyt meidän toimintaa eteenpäin,” kertoo Terrafamen automaation kunnossapitoinsinööri Mikko Jauhonen.

Selainpohjainen käyttöliittymä sekä roolipohjaiset käyttäjätunnukset tukevat turvallista operointia 24/7-ympäristössä ja vähentävät inhimillisten virheiden riskiä.

Kenttälaitteiden kunnonvalvonta on keskitetty Field Device Manager -järjestelmään, jonka avulla diagnostiikkadataa hyödynnetään päivittäin. Hälytysrajat voidaan määritellä laitekohtaisesti, ja poikkeamat siirtyvät suoraan automaatiojärjestelmään jatkotoimenpiteitä varten.

“FDM:n ansiosta löydämme alkavat laiteviat ajoissa ja pystymme kohdentamaan huollot tuleviin seisokkeihin. Emme ylihuolla laitteita, vaan keskitymme niihin kohteisiin, joissa toimenpiteet todella tuovat arvoa,” Jauhonen kuvaa.

Lisäksi säätöpiirien kuukausittainen analyysi auttaa tunnistamaan mahdolliset laite- tai mitoitusongelmat, ja raporttien perusteella säätöjä voidaan hienosäätää ennen kuin ne aiheuttavat käyttökatkoja. Kun automaatio ja venttiiliratkaisut toimivat yhtenä kokonaisuutena, syntyy lisäarvoa prosessin luotettavuuteen ja ennakoitavuuteen.

Resident Engineer osana päivittäistä arkea 

Valmetin kattavalla palvelukokonaisuudella on keskeinen rooli Terrafamen kunnossapidossa. Palvelusopimus helpottaa kunnossapidon työskentelyä monella tavalla. Paikallinen Valmetin Resident Engineer, saittihemmonakin tunnettu Pertti Puurunen tuntee Terrafamen prosessit, kriittiset kohteet ja laitteiden historiatiedot, mikä tukee ennakoivaa ja suunnitelmallista kunnossapitoa. 

“Yhteistyö on sujuvaa. Pertti tuntee alueen ja prosessit todella hyvin. Asiat etenevät nopeasti ilman erillistä perehdytystä,” kertoo työnsuunnittelija Kalle Niskanen

Valmetin Resident Engineer, saittihemmonakin tunnettu Pertti Puurunen huolehtii Terrafamella Neles- ja Flowrox-venttiileistä, ja on työskennellyt Terrafamen kaivoksella yli viiden vuoden ajan.

Seisokit hallitusti ja ennakoiden 

Seisokit, varaosat ja huoltotoimenpiteet käydään läpi yhdessä etukäteen, jotta työmäärät, aikataulut ja riskit voidaan ennakoida hallitusti. Seisokkien jälkeen toteutettavat purkusessiot tukevat jatkuvaa kehittämistä, ja auttavat tunnistamaan kohteet, joissa prosessin käytettävyyttä tai laitteiden elinkaarta voidaan edelleen parantaa.

"Seisokkien aikataulut, varaosat ja työnkulku käydään läpi etukäteen. Seisokin jälkeen pidetään purkusessio, jossa arvioidaan onnistumiset ja kehityskohteet tulevaisuutta varten," Kiviluoto lisää.  

Terrafamen virtauksensäätö perustuu eri prosessivaiheisiin valittuihin toisiaan täydentäviin venttiiliratkaisuihin. Oikein mitoitetut ja prosessiin sovitetut venttiilit auttavat vähentämään ennakoimattomia häiriöitä, tukevat kunnossapitotyön suunnittelua ja mahdollistavat tuotannon kehittämisen ilman ylimääräisiä käyttökatkoja.  

“Virtaavat materiaalit ovat erittäin kuluttavia ja liuokset usein happamia. Kun ne sakeutuvat putkistossa, mekaaninen rasitus kasvaa entisestään. Siksi oikeiden venttiilien valinta oikeisiin kohteisiin on meille äärimmäisen tärkeää,” Paakkari toteaa. 

Yhdessä Neles- ja Flowrox-ratkaisut muodostavat virtauksensäätökokonaisuuden, joka tukee tuotannon korkeaa käytettävyyttä, ennakoivaa kunnossapitoa ja koko integroidun tuotantoketjun luotettavaa toimintaa. 

Neles‑venttiilit kriittisissä säätö‑ ja sulkukohteissa

Neles-venttiilit ovat keskeisessä roolissa prosessien kriittisissä säätö- ja sulkukohteissa, joissa edellytetään tarkkaa, hallittua ja vakaata toimintaa muuttuvissa olosuhteissa. Terrafamella on käytössä yli 2 000 Neles-venttiiliä erityisesti kohteissa, joissa säätö on jatkuvaa ja prosessin vakaus vaikuttaa suoraan lopputuotteen laatuun ja kemikaalien kulutukseen.

“Venttiileissä ei haeta halvinta ratkaisua, vaan sellaista, joka kestää meidän prosessimme ja toimii luotettavasti pitkällä aikavälillä,” kertoo Kalle Niskanen, Terrafamen työnsuunnittelija. 

Yksi konkreettinen ja taloudellisesti merkittävä sovellusalue on kemikaalien annostelu, jossa tarkalla ja toistettavalla säädöllä voidaan vaikuttaa suoraan kemikaalien kulutukseen ja vähentää hukkaa. Näissä kohteissa Terrafamella hyödynnetään Neles RE -sarjan segmenttiventtiileitä. 

Venttiilien suorituskykyä tukee Neles ND9000 ‑sarjan älykäs venttiiliohjain, jota Terrafamella käytetään laajasti myös muiden valmistajien säätöventtiileissä. Tarkka ohjaus, luotettava tieto venttiilin toiminnasta ja laaja yhteensopivuus eri toimilaitteiden kanssa tukevat prosessien ennakoivaa hallintaa ja kunnossapitoa. Kehittynyt laitediagnostiikka mahdollistaa venttiilien kunnon seurannan ja tukee ennakoivaa kunnossapitoa Field Device Manager ‑järjestelmän avulla. 

“Luotettavuus näissä Neleksen ja Flowroxin laitteissa on äärettömän kovalla tasolla,” toteaa Kiviluoto. 

Olli Hinkkainen, Kalle Niskanen ja Pertti Puurunen tarkistamassa Neles-venttiilejä yhdessä.

Flowrox‑venttiilit vaativissa liuos‑ ja lietesovelluksissa 

Vaativissa liuos- ja lietesovelluksissa virtauksensäätöä tukevat Flowrox-letkuventtiilit, joita Terrafamella on käytössä yli 900 kappaletta erityisesti metallin talteenottolaitoksella. Letkuventtiilejä hyödynnetään saostuksessa, sakeutuksessa ja suodatuksessa sekä muissa kohteissa, joissa prosessivirrat sisältävät kiintoainetta ja pitoisuudet vaihtelevat. Flowrox-venttiilejä käytetään myös akkukemikaalilaitosten liuosten käsittelyssä, kalkkilaitoksilla, vedenkäsittelyssä sekä uraanin talteenotossa. 

Täysaukollinen rakenne, tiiveys, yksinkertainen toimintaperiaate sekä toimintavarmuus turvaavat hallitun virtauksen ja prosessin häiriöttömän toiminnan myös haastavissa käyttöolosuhteissa.

Valmetin venttiiliasiantuntijat Olli Hinkkainen ja Pertti Puurunen tarkistamassa Flowrox-letkuventtiilejä Terrafamella.

Flowrox letkupumput vaativissa prosesseissa jo lähes 20 vuotta 

Flowrox-letkupumput ovat pitkään olleet keskeinen osa Terrafamen materiaalinkäsittelyä metallin talteenotossa ja akkukemikaalituotannossa. Pumppuja hyödynnetään erityisesti vaativissa prosessivaiheissa, joissa siirrettävät liuokset ovat kuluttavia ja käyttöolosuhteet haastavia. 

Letkupumppuja käytetään akkukemikaalilaitoksella kiteytys‑ ja uuttovaiheissa sekä metallin talteenotossa nauhasuodattimien pesuvesikiertolinjoissa. Letkupumpputeknologia mahdollistaa kuluttavien ja jopa 80% kiintoaineita sisältävien väliaineiden siirron ilman mekaanisia tiivisteitä, mikä vähentää kuluvien osien määrää ja tukee korkeaa käytettävyyttä myös vaativassa jatkuvassa käytössä.  

Olli Hinkkainen tarkastaa yhtä lähes 20 vuotta sitten asennetuista Flowrox-letkupumpuista. Pumpun tunnusomainen punainen väri on peräisin tuolta ajalta.

“Kun Talvivaara-yhtiö perustettiin vuonna 2008, ensimmäiset Flowrox-tuotteet toimitettiin projektiin, ja kun Terrafame-yhtiö perustettiin vuonna 2015, samat pumput ovat edelleenkin käytössä”, toteaa Paakkari. Osa pumpuista on palvellut jo lähes kahden vuosikymmenen ajan, ja nyt niitä uusitaan hallitusti osana tuotannon pitkäjänteistä kehittämistä.

Terrafame kehittää toimintaansa kohti entistä tehokkaampaa ja vastuullisempaa tuotantoa. Tavoitteena on hyödyntää louhittu malmi entistä tarkemmin ja saada siitä talteen uusia tuotteita. Luotettava virtauksensäätö, ennakoiva kunnossapito ja pitkäaikainen kumppanuus Valmetin kanssa muodostavat perustan tälle kehitykselle. 

Pitkä yhteistyö Valmetin kanssa on mahdollistanut sen, että sekä teknologiavalinnat että palvelumallit ovat kehittyneet tuotannon mukana eivätkä jääneet yksittäisten projektien varaan. Ratkaisujen pitkä elinkaari, ennakoiva kunnossapito ja prosessien hallinta tukevat osaltaan myös tuotannon ympäristö‑  ja energiatehokkuustavoitteita. Terrafamen kehitystyötä ohjaavat pitkän aikavälin tavoitteet, joihin kuuluu myös oman toiminnan hiilineutraalius vuoteen 2039 mennessä.

“Pitkän historian aikana molempien firmojen nimet on vaihtuneet useamman kerran, mutta silti yhteistyö on jatkunut moitteettomasti — ja jatkuu tulevaisuudessa,” kiteyttää Jauhonen. “Parannettavaa on vaikea keksiä,” Niskanen lisää.