Tecnologías aplicadas para mejorar las operaciones de minería y minerales

Los sistemas de monitorización de partículas sirven para proteger la salud de los mineros mediante el control de la exposición individual al polvo y los residuos que quedan en el aire.  Nuestros sistemas personales de monitorización del polvo emplean la tecnología de microbalanza oscilante de elemento cónico (TEOM) y son instrumentos «gravimétricos» que extraen el aire del ambiente (y luego lo calientan) a través de un filtro a un flujo constante, pesando continuamente el filtro y calculando las concentraciones de masa de partículas casi en tiempo real. 

La técnica de monitorización TEOM se basa en un cartucho de filtro intercambiable colocado en el extremo de un tubo cónico hueco. A medida que las partículas se depositan en el filtro, el cambio de masa del filtro se detecta como un cambio de frecuencia en la oscilación del tubo. La masa de la materia de partículas se determina de este modo directamente. Cuando este cambio en la masa se combina con el flujo a través del sistema, el monitor genera una medición exacta de la concentración de partículas en tiempo real. La principal ventaja de este método es que cualquier cambio en las características de los aerosoles no influirá en la precisión de la medición de masas.

El polvo fugitivo se suele generar mediante actividades como el movimiento físico del suelo, los vehículos que viajan sobre superficies sin pavimentar, el funcionamiento de equipos pesados, las voladuras y el viento. La mayoría de las regiones han establecido límites de exposición en proyectos que normalmente dan lugar a altos niveles de generación de partículas y estos figuran en el permiso de explotación.

La monitorización de la exposición al polvo fugitivo requiere instrumentos que proporcionen una respuesta rápida, sean fiables, puedan desplegarse o reubicarse rápidamente y tengan las capacidades de rendimiento indicadas en las directrices gubernamentales o en los permisos para el emplazamiento.  Nuestros monitores de polvo en suspensión utilizan la tecnología del fotómetro de dispersión de luz (nefelómetro) con un alto nivel de sensibilidad.  La configuración óptica produce una respuesta óptima a las partículas y facilita mediciones continuas de las concentraciones de partículas en el aire en relación al total, y puntos de corte que oscilan desde PM10 hasta PM1, lo que permite a los operadores tomar medidas correctivas de inmediato cuando son necesarias.

La avanzada instrumentación de análisis de materiales disponible para las operaciones de minería ofrece mejoras sin precedentes en eficacia y rentabilidad.  Estas mejoras se pueden ampliar aún más mediante software especializado y soluciones informáticas.  Nuestra solución COBOS controla los equipos de clasificación y mezcla con software que monitoriza continuamente la calidad y la composición del carbón.  

Muchas instalaciones de minería emplean centrales eléctricas de carbón para producir la energía que necesitan.  La quema de carbón libera muchos contaminantes, incluido el dióxido de azufre (SO₂) y partículas diversas. Las chimeneas industriales de estas centrales eléctricas también emiten gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO₂) y el metano (CH₄), que son perjudiciales para el medio ambiente y la salud.

Los sistemas de monitorización continua de emisiones (CEMS) sirven para controlar estas sustancias nocivas, lo que permite a las plantas reducir las emisiones cuando sea necesario y cumplir los requisitos normativos.  El sistema contiene sondas que se instalan en la chimenea y transfieren gas a los analizadores que hay en el almacén.

Utilizadas para el control de calidad en tiempo real en la optimización de procesos, la tecnología PGNAA/PFTNA proporcionan un análisis elemental en línea de alta frecuencia de todo un flujo de proceso de materias primas. Los analizadores que utilizan PGNAA/PFTNA están situados directamente en la cinta transportadora y penetran en toda la sección transversal de la materia prima, lo que proporciona una medición uniforme minuto a minuto de todo el flujo de material, no solo de una muestra.

Las tecnologías PGNAA/PFTNA ofrecen una ventaja en comparación con otras tecnologías de análisis de superficie, como la fluorescencia de rayos X (XRF), la difracción de rayos X (XRD) y las tecnologías de análisis espectral que solo pueden medir profundidades limitadas y áreas de superficie que no pueden ser representativas de toda la cantidad de material en la cinta. 

Las industrias de minería y las que utilizan materiales y minerales minados como materias primas están expuestas a una variedad de fuentes de radiación naturales.  Por ejemplo, el carbón contiene trazas de elementos radiactivos naturales. Y debido al uso extensivo de técnicas de medición y análisis radiactivos (p. ej., los analizadores de rayos X y rayos gamma) en las explotaciones mineras y las plantas de procesamiento, el potencial de exposición aumenta de forma espectacular.  Las fuentes de radiación naturales y artificiales son potencialmente peligrosas y ponen en peligro la vida si no se gestionan adecuadamente. 

La detección de varios tipos de radiación durante todo el proceso es fundamental para la seguridad de los trabajadores y el control de calidad. La tecnología de detección de radiación se puede suministrar mediante varios dispositivos, cada uno de los cuales es adecuado para el tipo de radiación que se va a monitorizar, las circunstancias ambientales y la fuente. 

Los dispositivos portátiles de detección de radiación proporcionan una detección en tiempo real de la radiación gamma con mediciones precisas de la tasa de dosis verifican si hay radiactividad y evalúan si esta es de origen natural o artificial (generada por el ser humano). Se pueden usar dispositivos portátiles con respuesta de neutrones de alta sensibilidad y umbral de alarma para monotorizar la sensibilidad gamma y la medición de la tasa de dosis con compensación energética.

La difracción de rayos X (XRD) es una de las herramientas no destructivas más eficaces para identificar y caracterizar materiales policristalinos con respecto a su cristalografía, estructuras polimórficas, fases y cambios de cristalinidad. Mediante la medición del ángulo de difracción de un haz de rayos X primario de acuerdo con la Ley de Bragg (λ = 2d sinθ, donde λ: longitud de onda, d: espacio d, θ: Ángulo de difracción), es posible caracterizar e identificar varios materiales policristalinos en muchas aplicaciones industriales y de investigación.

Estas soluciones de XRD se utilizan habitualmente en muestras geológicas, como en el análisis de fase completa de los minerales.

La fluorescencia de rayos X de dispersión por longitud de onda (WDXRF) es una técnica de análisis elemental consolidada para materiales geológicos, desde carbono hasta uranio, en una amplia variedad de muestras exacta, precisa y fiable. La tecnología WDXRF emplea cristales para separar el espectro de fluorescencia en longitudes de onda individuales de cada elemento, lo que proporciona espectros con bajo nivel de fondo y alta resolución para determinar con exactitud las concentraciones elementales. Además de los elementos económicamente importantes, WDXRF también puede identificar y cuantificar elementos o compuestos tóxicos o no deseados que puedan afectar negativamente al producto final o al medio ambiente.

La espectroscopía de fluorescencia de rayos X (XRF) es una técnica analítica no destructiva que se utiliza para determinar la composición elemental de los materiales. Los analizadores XRF funcionan midiendo los rayos X fluorescentes (o secundarios) emitidos por una muestra cuando se excitan por una fuente de rayos X primaria. Cada uno de los elementos presentes en una muestra produce un conjunto de rayos X fluorescentes característicos o “huellas únicas”. Estas huellas son distintas para cada elemento, lo que convierte al análisis XRF en una herramienta excelente para las mediciones cuantitativas y cualitativas. 

Los analizadores de XRF portátiles son un método fiable para analizar muestras de minerales en fosos abiertos y minas subterráneas, lo que permite obtener la exactitud necesaria para proporcionar información justificable para la supervisión de procesos, la garantía de calidad y otras decisiones operativas (como el control de grado). La tecnología XRF portátil puede ayudar a determinar la viabilidad de los recursos de grado inferior y a encontrar enriquecimientos localizados de grado alto, delinear los límites entre el mineral y los residuos para reducir la aleatoriedad de la excavación y obtener datos justificables y minimizar la necesidad de enviar muestras a laboratorios de pruebas externos.