Clasificación de sulfuros basada en sensores

Los minerales de sulfuros son una fuente de metales como el cobre, el zinc y el plomo, que desempeñan un papel fundamental en el estilo de vida actual y cuyos usos van desde el suministro de energía, la electrónica y el transporte hasta la construcción y la infraestructura. Se prevé un incremento acelerado de la demanda de estos tres metales, impulsada por varios factores, como el desarrollo de infraestructuras, el aumento de la demanda de productos electrónicos y, muy importante, la transición a una economía de bajas emisiones de carbono. De hecho, todos estos elementos son materias primas críticas para la electrificación de la economía, con el paso de los combustibles fósiles a la generación de energía eólica y solar, y los vehículos eléctricos (VE) de pila de combustible o de batería.

Así, el cobre es un motor esencial de la transición energética por sus usos en la electrificación, que incluye la infraestructura de carga de los VE y, según un informe de la Agencia Internacional de la Energía, en 2040 el mundo necesitará entre 1.7 y 2.7 veces más cantidad de cobre que en la actualidad. Por otro lado, se prevé que la demanda mundial de zinc para tecnologías de energías renovables crezca hasta alcanzar las 364 000 toneladas métricas, en comparación con las 109 300 de 2020, según un informe de Statista. Se espera que el valor del mercado mundial de cobre y zinc alcance los USD 394 000 millones y los USD 49 600 millones, respectivamente, entre 2027 y 2030. Asimismo, se espera que el mercado del plomo prospere impulsado por el crecimiento de la demanda de almacenamiento de energía, la aceleración de la adopción de VE y la integración de tecnologías de redes inteligentes.

Rasoul Rezai, director global del segmento de metales de Tomra Mining, comentó que el vertiginoso aumento de la demanda mundial de cobre, zinc y plomo conlleva un reto para las empresas extractivas que deben mejorar su eficiencia y productividad para satisfacer la demanda al tiempo que mantienen la rentabilidad y la sostenibilidad.

“La clasificación de minerales basada en sensores puede convertirse en la herramienta fundamental para optimizar el proceso y conseguir estos objetivos”, resaltó.

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El principal reto de la clasificación: la eliminación de los residuos

A la hora de procesar minerales de sulfuros para extraer cobre, zinc o plomo se debe garantizar que el molino siempre opere a plena capacidad. El reto es optimizar el proceso mediante la eliminación de los residuos en las fases tempranas y mantener una alta tasa de valorización. Esto significa que se procesará menos roca estéril y pobre, con el consiguiente aumento del contenido de metal que entra en el molinillo. El resultado es un ahorro importante de costos y reducción del impacto medioambiental por cada tonelada de metal producida.

En el caso del cobre, la mineralogía y la litología del mineral afectarán a la eficacia de la clasificación en la eliminación de residuos. A la hora de clasificar sulfuros de cobre con una textura no diseminada, debe prestarse especial atención a la eliminación de residuos para maximizar la recuperación de cobre. Sin embargo, tres cuartas partes de la producción mundial de cobre proceden de depósitos de pórfido, en los que se encuentran diseminados granos minúsculos, lo que convierte la detección en una tarea especialmente complicada. En términos de clasificación, los sulfuros de zinc y plomo presentan retos similares a los del cobre no diseminado, aunque el contenido de metal del mineral suele ser mayor, por lo que igualmente se debe mantener la concentración en la eliminación de los residuos para mantener los niveles de recuperación.

Tomra Mining dispone de la tecnología de clasificación de sulfuros de cobre, zinc y plomo necesaria para optimizar de manera efectiva el proceso: su tecnología de clasificación (XRT), de transmisión de rayos X, detecta de forma eficaz los sulfuros en el material mineralizado extraído de la mina. Es capaz de detectar que estos productos tienen densidades atómicas más altas que las rocas residuales no mineralizadas.

Así, tras la trituración, el mineral con un tamaño de entre 8 mm y 80 mm se introduce en las clasificadoras y las rocas estériles y pobres se eliminan, obteniendo un producto de mayor calidad que pasa al molinillo. Además, los residuos eliminados se pueden reemplazar en el molino por sulfuros mejorados, con el consiguiente incremento de la eficiencia del proceso mineral. Sin embargo, para mantener la capacidad del molino, es necesario incrementar la cantidad introducida en la trituradora. Esto tendrá sus efectos sobre la mina y la planificación de la extracción. La reducción de los costos de procesamiento de la clasificación basada en sensores puede trasladarse al cálculo de la evaluación de recursos y al diseño final del pozo.

La clasificación de minerales mediante XRT

Las clasificadoras XRT de Tomra analizan con fuentes de rayos X, las rocas individuales que entran por la cinta transportadora a la máquina. Al mismo tiempo, los detectores situados dentro de la cinta recogen datos del mineral. La posición de los sensores, cerca de las rocas, combinada con las potentes fuentes de energía de rayos-X genera imágenes de resolución ultraalta. Esto permite a las clasificadoras XRT procesar de forma eficiente todo tipo de depósitos, incluso aquellos diseminados de cobre porfídico. Las rocas residuales se expulsan a través de un módulo neumático rápido de alta precisión, que aporta eficiencia a la clasificadora.

En sulfuros de cobre con textura diseminada, una clasificadora XRT puede lograr una ratio de mejora del contenido de cobre del producto de entrada en el molino del 20 al 100 %, además de ser capaz de detectar y separar entre el 20 y el 45 % de material residual.

Con cobre porfídico, la ley de corte es normalmente del 0.5 %, pero en vista del aumento de la demanda, ahora se ha establecido tan bajo como entre un 0.2-0.3 %.

Con la tecnología XRT se consiguen altas tasas de recuperación incluso en el rango de calidad inferior, como muestran las pruebas realizadas en muestras de mineral primario de la mina Antas Norte de OZ Minerals. La clasificadora demostró su habilidad para conseguir tasas de valorización de al menos el 90 % y de reducir los residuos hasta el 0.3 % de cobre.

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“Se llevó a cabo una prueba a granel para evaluar la tecnología XRT de Tomra. Posteriormente, la empresa decidió probarla de forma continua en una instalación piloto en el yacimiento de Antas Norte. Los resultados fueron consistentes en ambas pruebas, lo que demuestra que la tecnología es eficaz para aplicaciones industriales. La tecnología de Tomra encierra un potencial importante para el plan estratégico de OZ Minerals Brazil, con la que resulta posible utilizar depósitos de mineral de calidad inferior, reducir los costos operativos, mejorar la seguridad del transporte de mineral preconcentrado y rebajar las emisiones de CO2 resultantes de esta actividad”, explicó Heitor Mesquita Carmelo, director de planta de OZ Minerals Brazil.

En lo que respecta a los sulfuros de plomo y zinc, las pruebas realizadas por Tomra han demostrado que es posible duplicar e incluso triplicar la ratio de mejora de estos minerales en el producto final de salida tras el proceso de clasificación. En estos casos la mineralización desempeña un papel clave y puede afectar mucho a la ratio de mejora.

La clasificadora XRT ofrece muchas ventajas para las operaciones de extracción de cobre, zinc y plomo, empezando por su capacidad extraordinariamente alta, de 150-200 t/h por metro de anchura de clasificación. Esto supone una ventaja clave de esta solución, que es capaz de cumplir con los requisitos para empresas de tamaño mediano y grande.

La eficiencia operativa de la clasificadora se puede mejorar aún más con Tomra Insight, un servicio de suscripción basado en la nube que convierte la clasificadora en un dispositivo conectado que recaba los valiosos datos de proceso para facilitar la toma de decisiones. Así, permite a las empresas extractivas supervisar y medir el rendimiento en tiempo real y optimizar el proceso, además de hacer un seguimiento de los fallos para mejorar el mantenimiento y sacar el máximo partido de la planta.

Otra ventaja importante de la clasificadora es la capacidad para reducir los costos operativos gracias a sus características de eficiencia y ahorro energético, como su vanguardista módulo de eyección, que emplea aire comprimido para expulsar las partículas, hasta un 80 % menos en comparación con otros sistemas de eyección, reduciendo drásticamente el consumo de energía con respecto a las máquinas clasificadoras convencionales.

La optimización del proceso también reduce su impacto sobre el medio ambiente. Además, la tecnología XRT es un procedimiento en seco, por lo que también se reduce el uso total de agua y productos químicos.

Las pruebas y un enfoque personalizado son clave para el éxito de la clasificación

“En la clasificación de mineral, no existe una solución única que valga para todos”, explicó Rasoul Rezai, director global del segmento de metales de Tomra Mining. “No se puede comprar e instalar una clasificadora sin más. La selección de equipos de procesamiento de mineral no se puede comparar con la adquisición de otros elementos como una trituradora o un tamiz, cuyos parámetros mecánicos, interacciones con el proceso y evaluación de datos son más sencillos. En nuestro caso, la selección del tipo de solución, la tecnología y puesta en marcha de una clasificadora debe estudiarse para cada proyecto de forma individual”.

Las pruebas desempeñan un papel esencial en la identificación del sistema de clasificación más adecuado. “En la mayoría de los casos, sometemos a prueba las muestras de mineral de la mina específica de nuestro cliente. Así podemos entender el comportamiento del material bajo los distintos sensores y desarrollar una solución personalizada para cada proyecto”, añade Rasoul Rezai.

Tras realizar las pruebas en uno de sus Centros de Pruebas de Alemania, Sudáfrica o Australia, la compañía entrega al cliente un informe técnico detallado, explica el diagrama de flujo, muestra cómo integrar la clasificación en la planta existente y revisa su efecto sobre el proceso posterior. Los clientes pueden elegir entre unirse al equipo técnico de Tomra en el Centro de Pruebas más cercano, asistir a la prueba a distancia o ver un vídeo. A la hora de tomar la decisión, también pueden ver una de las muchas clasificadoras de la compañía que se encuentran funcionando en minas de todo el mundo.

“En algunos casos, tras completar las pruebas, nos encontramos con que la clasificación no es la solución adecuada”, explicó Rasoul Rezai. “Por ejemplo, existen algunos depósitos de pórfido en los que el cobre se encuentra en granos diminutos y muy diseminados, y toda la roca contiene pequeñas cantidades de metal, pero por encima de la ley de corte. Sin roca estéril que eliminar, el mineral no se puede clasificar. Casos como este ponen de manifiesto la importancia de las pruebas”.