Evaluación de los efectos ambientales del Bulk Ore Sorting con tecnología PGNAA comparado con el método tradicional de procesamiento
INTRODUCCIÓN
Para realizar la respectiva evaluación debemos definir los términos que conforman el título de este artículo. En primer lugar “¿Qué es el Bulk Ore Sorting?”, se refiere a una tecnología que permite clasificar los minerales basandose en una o más características, la cual lo distingue de los demás. Antes de la aparición de esta tecnología, los minerales se separaban de manera manual basandose en la percepción de las personas. Hoy en día la tecnología de Bulk Ore Sorting se basa en usar varios sensores para medir la propiedad del mineral y de esa manera distinguir el estéril con el mineral. Estos sensores pueden poseer distintos tipos de tecnología como termal, acustica, magnética, elétrica, óptica y nuclear, entre otras. A continuación se muestra los diferentes tipos de sensores con su respectiva propiedad de separación.
Figura 1: Resumen de sensores – Fuente Duffy
Para el presente artículo nos interesa el sensor PGNAA, la cual usa rayos gama para el análisis elemental que determina la composición mineralógica de una muestra a partir de la radiación gamma. Una vez detallado los términos del título procederemos a evaluar el impacto ambiental que tiene esta tecnología en comparación con el metodo tradicional.
PGNAA (PROMPT GAMMA NEUTRON ACTIVATION ANALYSIS)
El análisis de activación inmediata de neutrones gamma se fundamenta en una interacción subatómica que ocurre entre un neutrón de energía reducida y el núcleo de un átomo. Cuando un neutrón de baja energía, también llamado neutrón térmico (<0,025 eV), se acerca lo suficiente o choca con el núcleo atómico, se establece una conexión entre ambos. Durante esta interacción, la energía del neutrón se traspasa momentáneamente al núcleo, generando un estado de energía excitado en él. Posteriormente, esta energía se libera de manera prácticamente instantánea en forma de rayos gamma. Estos rayos gamma emitidos presentan niveles de energía específicos vinculados al átomo del cual se originaron. En esencia, estos rayos gamma emitidos actúan como una suerte de "huella digital" del elemento presente. La detección de los rayos gamma emitidos da lugar a la formación de un espectro de energía, que luego se puede examinar con el fin de determinar la composición elemental.
Figura 2: Activación de neutrones gamma
Una vez detallado los términos del título procederemos a evaluar el impacto ambiental que tiene esta tecnología en comparación con el metodo tradicional.
CONSUMO DE ENERGÍA
Sabemos que en la industria minera el consumo de energía es un factor clave que puede impactar a los costos operativos y al medio ambiente. En una publicación señalada por Wills' Mineral Processing Technology [8th Edition, by Barry A. Wills, James Finch], el autor señala que la etapa de trituración consume la mayor parte de la energía utilizada en las operaciones mineras del 30 al 70%. En consecuencia, esto ha atraído la implementación de nuevas tecnologías como el Bulk Ore Sorting con sensores PGNAA. Esta innovación tiene la capacidad de reducir el consumo de energía si lo comparamos con los métodos tradicionales de procesamiento, ya que permite separar el mineral de alta ley del material de baja ley antes del proceso de trituracion y molienda. Como resultado, logra reducir el consumo de energía total, ya que se procesa una menor cantidad. Además, el uso de esta tecnología reduce la cantidad de material que debe ser transportado; como consecuencia reduce la energía asociado con el transporte a largas distancias. Adicionalmente, reduce los costos asociados de desgaste y mantenimiento de los equipos. En general, los ahorros de energía pueden oscilar entre un 20% y un 50% comparandolos con un caso base en la cual se use el método tradicional de procesamiento; esto va depender de como se implemente el Bulk Ore Sorting con sensores PGNAA. En la etapa de trituración y molienda se puede ahorrar entre 20% - 30%.
Figura 3: Aplicaciones y beneficios potenciales del Bulk Ore Sorting
CONSUMO DE AGUA
“La eficiencia del agua en la industria se mejora enormemente con la aplicación de tecnologías emergentes de Bulk Ore Sorting (incluida el PGNAA)” (Lane, Hille, Pease & Pyle). El Bulk Ore Sorting tal como se comento anteriormente permite una medicion temprana y precisa del grado del material que se envía a la planta de proceso y permite tomar la decisión de clasificar el material que está por debajo del grado objetivo y desviarlo a una pila de desechos o de bajo grado. Esto permite que una planta desvíe material que es perjudicial o no es económicamente viable para el proceso y, al hacerlo, reduce el consumo de agua. En una planta de flotación convencional se necesitan hasta 700L/t de agua para su procesamiento. Procesar menos desechos y materiales de baja calidad da como resultado una reducción en el uso de agua, lo que puede reducir los costos de suministro de agua o los costos operativos de una planta de desalinización y el filtrado de agua al final del proceso. También reduce la cantidad de agua que termina en una presa de relaves.
Figura 4: Impacto del Bulk Ore Sorting – PGNAA en un caso base
En la figura 4 se muestra una tabla resumen, en la cual se observa un ahorro en el consumo de agua, la cual es consecuencia del aumento en la producción de concentrados y disminución en el volumen de relaves. Asimismo, se puede observar que el impacto del Bulk Ore Sorting – PGNAA y el rechazo temprano de los desechos en el ahorro de agua es más sustancial en el escenario Greenfield.
EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO
El Bulk Ore Sorting con tecnología PGNAA (Prompt Neutron Activation Analysis) puede contribuir a la disminución de gases de efecto invernadero en una mina de varias formas. Se sabe que con esta tecnología hay una reducción de material procesado, lo que a su vez reduce el consumo de energía. Menos energía consumida significa menos emisiones de gases de efecto invernadero. Asimismo, menos transporte implica menos consumo de combustibles fósiles utilizados en equipos de transporte, lo que a su vez reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. En general, se estima que la implementación exitosa de la tecnología de Bulk Ore Sorting con tecnología PGNAA puede llevar a una disminución en la intensidad de carbono por tonelada de mineral procesado en el rango del 10% al 30%. Esto se debe a la eficiencia mejorada en el procesamiento de minerales y la reducción de material de baja ley que necesita ser procesado.
Figura 5: Reducción de gases de efecto invernadero con Bulk Ore Sorting (0.5% Cu ore)
Figura 6: Reducción de gases de efecto invernadero con Bulk Ore Sorting (1.0% Cu ore)
En las figuras 5 y 6 para leyes de mineral de cobre de 0,5 % y 1,0 %, respectivamente, con recuperaciones de cobre de clasificación de mineral en el rango de 70 a 90 %, y tasas de rechazo de masa en el rango de 10 a 70 %. Estas cifras muestran que el alcance de la reducción de gases de efecto invernadero medido en estos términos aumenta a medida que aumenta la tasa de rechazo de masa, ya que se destina menos mineral a trituración y concentración a medida que aumentan las tasas de rechazo de masa mientras la cantidad de cobre en el concentrado permanece sin cambios. Estas cifras también muestran que la reducción de gases de efecto invernadero también aumenta a medida que cae la recuperación de cobre, pero esto simplemente refleja la cantidad reducida de cobre en el concentrado, con la cantidad de mineral que se destina a trituración y concentración sin cambios. La reducción de gases de efecto invernadero también aumenta a medida que cae la ley del mineral por la misma razón que disminuye la recuperación de cobre.
CASOS DE EXITO
Mina el Soldado - Chile
En enero 2019, la mina “El soldado” perteneciente a AngloAmerican incorporó el Bulk Ore Sorting, proyecto con el cual mejoró la eficiencia de sus proceso mineros, al detectar la composicón mineralogica y clasificarlo de acuerdo a la ley de cobre, con la finalidad de disminuir el ingreso de material estéril a la planta y de esa manera reducir el consumo de agua y energia en el proceso. El proceso consta de un chancador primario y un seleccionador móvil, el cual está compuesto de correas transportadoras y un sensor PGNAA (Activación Rápida de Neutrones Gama) , la cual es capaz de analizar en tiempo real la composición del material.
Figura 7: Mina "El Soldado"
Mina el Roble - Colombia
La mina El Roble, ubicada en Colombia, implementó tecnología de Bulk Ore Sorting con análisis de activación de neutrones de rayos gamma (PGNAA) para mejorar la eficiencia en su proceso de extracción y procesamiento de minerales de cobre. Según informes, esta implementación permitió una clasificación más precisa del mineral, separando el mineral de alta ley del material de baja ley antes del proceso de trituración y molienda. Como resultado, se logró una reducción en el consumo de energía total, ya que se procesaba una menor cantidad de material.
Figura 8: Mina "El Roble"
REFERENCIAS:
1. Evaluación económica de técnicas de selectividad de mineral (ore sorting) para su aplicación en collahuasi (Alejando Sanhueza & Julio Morales).
2. Planificación minera a cielo abierto con clasificación mediante Ore Sorting.
3. PGNAA o PFTNA – ThermoFisher Scientific.
4. The Environmental and Economic Benefits of Ore Sorting (AZO Mining).
5. The Role of Bulk Ore Sorting in Water and Energy Reduction (AZO Mining).
6. The greenhouse gas impact of IPCC and Ore – Sorting technologies (Terry Norgate & Nawshad Haque).
Comentarios
Registrate o Inicia Sesión para comentar y obtener Cursos de pago gratis