Tecnología de difracción de rayos X para el tratamiento de minerales

Introducción

Determinar la composición mineralógica de los minerales y rocas es un factor fundamental para planificar y optimizar previamente las operaciones de procesamiento y, también, para controlar los costes relativos al uso energético y químico. Es importante identificar los componentes de minerales o rocas debido a varias razones, las cuales pueden variar según las instalaciones y la ubicación geográfica. Esta identificación favorece el (la):

• Seguimiento directo de los cambios de alteración de óxidos en el circuito de lixiviación y de los sulfuros en el circuito de flotación.
• Monitorización del contenido de cuarzo en minerales para adecuar el consumo de energía de la trituradora según la dureza de la mena.
• Cuantificación de talco y CaCO₃ para evaluar el consumo de ácido, monitorizar el uso de químicos y mejorar los aspectos económicos del proceso.
• Monitorización de contenidos de arcillas y calcita para evaluar la permeabilidad y prevenir la infiltración a través de las plataformas de lixiviación.

Tecnología de difracción de rayos X de Olympus

Olympus ha respondido a la necesidad de una cuantificación e identificación de minerales rápida para las aplicaciones geometalúrgicas. Por ello, ha desarrollado dos analizadores XRD innovadores: el TERRA (producto portátil) y el BTX II (producto de mesa). Estos analizadores permiten medir las fases de importancia en el procesamiento de los minerales y procesos pirometalúrgicos-minerales. La información mineralógica provista por estos analizadores ayudan a optimizar las estrategias de procesamiento que, a su vez, permiten ahorrar tiempo y dinero.

Los analizadores XRD de Olympus utilizan la tecnología patentada que ha sido desarrollada para el programa de exploración de Marte Rover de la NASA. Estos han sido utilizados para optimizar el procesamiento mineralógico en operaciones de oro (Au), níquel (Ni), hierro/fierro (Fe), cobre (Cu), carbón (C), aluminio (Al), uranio (U) y arenas minerales, ya que permiten efectuar:

• Análisis rápidos, después de una preparación de muestra sencilla, que pueden ser llevados a cabo por un personal externo a un laboratorio.
• Análisis XRD in situ con resultados comparables a aquellos de analizadores de laboratorio de escala completa.
• Capacidad XRF para análisis cualitativos.
• Analizadores económicos y fiables con bajos costes a largo plazo.

Estudio de caso: Oro

La mineralogía del oro (Au) es muy importante para poder optimizar las técnicas de beneficio del mineral. Cantidades de minerales, como el cuarzo, el talco, la calcita, el carbonato de calcio, las arcillas filitenses y las arcillas fibrosas, la pirrotina, la pirita, el grafito y otros, pueden influenciar en la recuperación del oro (Au). Los analizadores XRD de Olympus pueden identificar rápidamente la presencia de estos minerales y medir sus concentraciones para permitir a los directores de fábrica poner a punto el sistema de manera rápida y fiable. Como ejemplo, se ha utilizado un analizador XRD TERRA en una minera de oro de los Estados Unidos para evaluar la permeabilidad y la absorción de materiales en plataformas de lixiviación. La baja permeabilidad y la alta absorción del líquido lixiviante (caracterizado por contenidos de arcillas fibrosas y contenidos de cuarzo de baja ley) detiene la infiltración. Esto da como resultado una lixiviación lenta e incompleta del oro (Au). El analizador TERRA ha sido utilizado para medir las muestras secas y trituradas (<15 mg de 120 µm) de las plataformas de lixiviación y clasificarlas según su potencial de lixiviación. Las muestras son agrupadas rápidamente conforme a una clasificación Buena-Correcta-Mala la cual se basa principalmente en el contenido relativo de arcilla y cuarzo.

Comparación de muestras en modo cascada: mala, correcta y buena

Estudio de caso: Cobre

La tecnología XRD normalmente es utilizada para diferenciar óxidos de cobre (Cu) de sulfuros de cobre que se encuentran en yacimientos de minerales. Esto permite obtener notas detalladas y avanzadas sobre el movimiento de los óxidos hasta el circuito de lixiviación sulfúrica y de los sulfuros hasta el circuito de flotación. La cuantificación de los minerales de absorción sulfúrica en los circuitos de lixiviación, tales como el CaCO3, influenciarán los volúmenes consumidos de sulfuro que afectan directamente los costes de procesamiento. En el circuito de flotación, ciertos minerales también pueden flotar durante la concentración de los sulfuros de cobre (Cu). Esto reduce significativamente el grado del mineral ya que contamina el producto final. Conocer esta ganga permite al director metalúrgico agregar disolventes líquidos que ayuden a separar esta materia inútil de los minerales de cobre. Los analizadores XRD de Olympus ofrecen información avanzada sobre la composición exacta de los minerales; de esta manera, los operadores pueden ser proactivos en vez de ser reactivos, lo cual conllevará a una reducción de los disolventes líquidos, una aceleración del procedimiento y una reducción de costes.

Estudio de caso: Hierro/fierro

Los depósitos de bandeadas de hierro/fierro se forman típicamente de magnetita junto con especies oxidadas del hierro, tales como la goethita, la limonita y el oligisto (o hematita). Todos estos minerales son procesados de manera diversa y presentan un valor diferente; por ello, es importante identificar las diversas especies y separarlas para poder tratarlas. El oligisto (o la hematita) de alto grado (o, también denominado, de alta ley) necesita de un simple proceso de trituración y monitorización para luego ser vendido a las plantas de laminación de acero. Sin embargo, es necesario efectuar un segundo tratamiento del mineral antes de ponerlo en venta. Generalmente, tanto la goethita como la limonita son minerales que no convienen ser vendidos debido a su procesamiento complejo y a los residuos que generan, lo cuales pueden contaminar la maquinaria.

La presencia de magnetita en los minerales puede ser identificada al medir el magnetismo de la muestra; sin embargo, este método no es cuantitativo y obvia la presencia de oligisto (o hematita) y goethita. Algunas operaciones permitirán estimar visualmente la presencia de magnetita u oligisto, pero lamentablemente tales métodos también son inexactos e inducen a errores. Los analizadores XRD de Olympus permiten identificar y cuantificar las fases de las especies de minerales de alto grado y bajo grado (o, también denominado de baja ley), como también la parte no aprovechable de una mena en menos de 5 minutos.

Conclusión

La mineralogía ha adquirido mayor importancia en las plantas de tratamiento de minerales, ya que las reservas de minerales de alto grado son más escasas y, por ende, los minerales complejos y de bajo grado deben ser procesados. Las presiones económicas en la industria minera han llevado a optimizar el tratamiento de minerales para maximizar su recuperación y controlar los costes. Hoy, la tecnología de difracción de rayos X ofrece toda la información mineralógica necesaria de los minerales para optimizar dichas operaciones de tratamiento. Olympus ofrece soluciones rápidas y fiables por tecnología XRD en equipos pequeños y fáciles de uso para una manipulación adecuada por parte de los operadores y una toma de decisiones en tiempo real bajo condiciones críticas.