El agua es un recurso vital del que dependen muchas industrias y que debería utilizarse con menor moderación. Un ejemplo es el beneficio de minerales minerales. Tomando como ejemplo la materia prima de la fluorita, Los investigadores del Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology (HIF) han demostrado ahora cómo se puede optimizar el uso del agua. Han desarrollado un nuevo procedimiento que amplía la simulación del proceso de beneficio. Indica las circunstancias en las que tiene sentido que el agua se recicle sin incurrir en pérdidas durante el enriquecimiento del mineral. De este modo, se puede reducir significativamente el consumo de agua dulce. Esto no solo beneficia al medio ambiente sino también a las empresas mineras, porque hace más eficiente la extracción de materias primas. Los investigadores han presentado su nuevo procedimiento en el Revista de Gestión Ambiental .

Encontrado en teléfonos inteligentes, autos modernos, unidades fotovoltaicas respetuosas con el clima y utilizadas en muchas otras industrias, Los materiales de alta tecnología se han convertido en un componente indispensable de la tecnología moderna. Aunque el reciclaje puede cubrir parcialmente la demanda de materias primas, la mayoría todavía se obtienen de la minería. Los impactos ambientales son bien conocidos:uso del suelo, la generación de infraestructura de tráfico adicional y la industrialización de áreas a menudo remotas. La minería también requiere grandes cantidades de agua y, en consecuencia, produce grandes volúmenes de aguas residuales. Trabajando en asociación con colegas en Finlandia, un equipo de investigadores de HIF dirigido por el ingeniero de procesos Bruno Michaux ha desarrollado un método para hacer que el uso del agua en el procesamiento de materias primas minerales sea más sostenible. Tomando el mineral fluorita como ejemplo, han demostrado cómo se puede reducir significativamente el consumo de agua con la ayuda de la simulación de procesos.

La fluorita, también conocida en mineralogía como espato flúor y por su nombre químico de fluoruro de calcio, es una materia prima importante para la industria. Esta usado, por ejemplo, en la fundición del hierro, en la extracción de aluminio y en el sector químico como materia prima para la producción de flúor y ácido fluorhídrico. Probablemente el producto más conocido de la química del flúor es el PTFE, un fluoropolímero que se vende en forma de membrana con los nombres comerciales Teflon y Gore-Tex.

Beneficio de mineral como devorador de agua

"La extracción de fluorita consume mucha agua, "explica Bruno Michaux." Dependiendo del clima local, pero más aún en el diseño de la planta de beneficio mineral, puede ser hasta 4, 000 litros por tonelada de mineral ". Obviamente, los investigadores del HIF no pueden hacer nada sobre el clima, pero ciertamente pueden contribuir a optimizar el procesamiento en sí. En este paso del proceso, La roca estéril se separa del mineral extraído para elevar el contenido de fluorita de menos del 50 por ciento a alrededor del 98 por ciento.

Para lograr esto, los ingenieros aplican el proceso de flotación. En lenguaje sencillo, funciona de la siguiente manera:el mineral se muele y se mezcla con abundante agua; luego se añaden varios productos químicos a la mezcla para hacer que la superficie de la fluorita sea repelente al agua (hidrófoba). Luego se bombea aire a dicha mezcla, creando pequeñas burbujas que llevan las partículas hidrofóbicas a la superficie. La fluorita se acumula así en la espuma resultante mientras que la roca estéril queda atrás. Antes de que este último pueda depositarse en una presa de desechos o devolverse bajo tierra como material de relleno, se necesita un paso de deshidratación. Para lograr la concentración deseada de fluorita, la flotación se repite varias veces, que en consecuencia requiere mucha agua.

"Las empresas mineras están tratando de reducir su consumo de agua usándola varias veces, "dice Michaux". Sin embargo, El agua usada contiene sustancias que pueden interferir con el rendimiento del proceso. y eso es algo que debe evitarse ". Ejemplos de tales sustancias serían los iones de calcio y magnesio, que dificultan la hidrofobización de la superficie de fluorita. La potencia de este efecto depende de la concentración de iones. El nuevo método ahora tiene en cuenta la influencia de la composición química del agua en la flotación. Como resultado de extensos experimentos de laboratorio con un mineral de fluorita, los investigadores obtuvieron datos que reflejaban la compleja interacción de las sustancias disueltas y los integraron en el software de simulación HSC Sim. HSC Sim ya se utiliza en la industria minera para mapear la planta de procesamiento y controlar el proceso de beneficio mineral.

Monitorización digital del consumo de agua y energía

"Con las funciones adicionales que desarrollamos, el software ahora puede tener en cuenta la composición del agua de proceso, ", explica Michaux." Esto permite la posibilidad de reciclar el agua sin comprometer la eficiencia del proceso ". La simulación también permite a los operadores optimizar el uso de diferentes depósitos de agua en las cercanías de la mina, como lagos, ríos acuíferos o el mar. Otros pasos del proceso, como la trituración y deshidratación del mineral, se integrarán en el futuro. En un escenario ideal, el consumo de agua podría caer por debajo de 1, 000 litros por tonelada de mineral.

El equipo de investigación espera someter el nuevo método a una prueba práctica en una operación minera real muy pronto. "Como esto requiere un proceso de tratamiento completamente digitalizado en el que los sensores miden e informan continuamente las propiedades de los flujos al control del proceso, Son solo las minas más grandes las que se aventurarán a realizar una inversión de este tipo en esta etapa inicial, "añade Michaux." El potencial de la digitalización es, sin embargo, enorme:el monitoreo en tiempo real y la simulación de procesos verdaderamente inteligente hacen posible extraer más materias primas utilizando menos energía y menos recursos naturales. "Esto se aplica a todos los minerales y no solo al reciclaje de agua en el procesamiento de fluorita, para lo cual el método de simulación fue desarrollado por el equipo de HIF.