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Mineração de cobre: Aumento da eficiência para atender à crescente demanda por energia limpa.
Os planos da sociedade para a descarbonização do planeta dependerão de energia renovável e eletrificação do transporte, uma estratégia que utiliza bastante cobre. As atividades de mineração de cobre passarão por dificuldades para atender a essa crescente demanda, pois as taxas de descoberta de novos depósitos de cobre estão abaixo do esperado e as minas atualmente em operação encontram-se em declínio. Estima-se que a escassez de fornecimento de cobre na mineração pode atingir cerca de 15 milhões de toneladas até 20341
Atender a essa demanda de cobre e outros minerais de energia limpa, em um cenário de restrições operacionais/ambientais cada vez mais rigorosas, exige inovações e a adoção de tecnologias limpas. A comunidade de mineração, cuja contribuição é entre 4% e 7% das emissões globais, estabeleceu o ano de 2050 como meta de descarbonização para o Net Zero. Isso significa que, para atingir a meta de limitar as alterações climáticas a 1,5 °C até 2050, o setor de mineração terá de zerar as emissões diretas de CO₂.
Na Thermo Fisher Scientific, nossas soluções incluem análise elementar líder de mercado, medição de propriedades de materiais complementares, sistemas confiáveis de amostragem representativa de polpa e software voltado para aplicações. Moldada por décadas de trabalho com o setor de mineração de cobre, essa tecnologia permite a otimização da vida útil de minas e do teor de abastecimento de plantas, rendimento, eficiência e lucratividade das minas e concentradores de cobre. Por fim, nossa tecnologia ajuda a tornar a energia limpa ainda mais sustentável.
Mas a descarbonização não é tudo. A pressão dos investidores está aumentando e a licença social de operação está ficando mais difícil de se negociar. As minas de cobre precisam reduzir sua pegada ambiental e a intensidade do consumo de água e/ou energia. Além disso, a concentração ou teor de cobre em depósitos economicamente viáveis está diminuindo.
Esquema interativo: Soluções em mineração e processamento de cobre
Veja como nossas soluções funcionam desde a saída do poço até a expedição do concentrado para melhorar o controle do processo, minimizando o rejeito, o consumo de energia, produtos químicos e água, maximizando o rendimento e o valor do concentrado. Essas soluções são eficientes, confiáveis e otimizadas para atender aos requisitos do setor para, por exemplo, economizar espaço, minimizar a perda de carga, bem como integrar amostragem e análise. Todos contam com suporte especializado local, onde quer que você opere.
1 O Da Silva News Item ‘Rio Tinto Copper CEO: Copper Market to See Deficit by 2020s’, April 10th 2018.
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2 S&P Global Platts News Item ‘NET ZERO: Mining faces pressure for net-zero targets as demand rises for clean energy raw materials
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O alto nível de heterogeneidade presente em alguns depósitos, seja na distribuição de teores e/ou composição, não pode ser medido em nível de bancada. Dessa forma, muitos concentradores lidam com uma matéria-prima altamente variável, às vezes de hora em hora. Muitas vezes, o material acima do teor de corte pode ser descartado como rejeito. Por outro lado, o estoque de abastecimento pode facilmente ficar abaixo do teor de corte especificado.
A detecção e classificação de minérios a granel possibilitam a pré-concentração do abastecimento do concentrador, ao mesmo tempo em que melhoram sua consistência. Isso estabelece a base para um melhor desempenho em todas as operações subsequentes, gerando dividendos por meio de:
- Aumento da utilização de recursos
- Incremento da produtividade sem expansão da planta
- Redução do consumo de água por tonelada de produto
- Redução do consumo energético por tonelada de produto
- Intensificação da recuperação
Para uma nova área de mina virgem, a classificação eficaz de minérios pode significar um tamanho menor do circuito de moagem e layout geral do concentrador, resultando em menor CAPEX (investimento de capital). Isso também poderia significar o acesso a depósitos satélites de menor teor de uma forma mais eficaz.
A classificação de minérios a granel depende de tecnologia analítica que pode diferenciar rapidamente o material que está no teor de corte ou abaixo dele. A precisão e a exatidão do analisador são igualmente essenciais, com penalidades altas para falsa aceitação e falsa rejeição. A falsa aceitação impacta negativamente o teor médio do estoque de abastecimento ou do abastecimento de plantas. A falsa rejeição envia cobre recuperável para a pilha de rejeito, resultando em prejuízos. Uma solução de analisador de alta especificação minimizará a perda de material valioso descartado como rejeito e, ao mesmo tempo, encaminhará apenas minério economicamente viável para processamento.
Saiba mais sobre as soluções que temos a oferecer para o setor de cobre em nosso ebook.
Vantagens da análise por PGNAA no abastecimento de estoque
O abastecimento de estoque pode ser altamente variável, com alguns materiais sendo altamente desejáveis enquanto outros estão abaixo do teor aceitável. Com a análise on-line por PGNAA, dados sobre o abastecimento podem ser obtidos antes que o material chegue à usina. Essas informações podem ser enviadas de volta à mina ou à expedição do caminhão, permitindo que ações corretivas sejam adotadas, se necessário. Quando usada na contabilidade da mina para a usina, a técnica PGNAA fornece um ponto de reconciliação que pode ser mais facilmente relacionado a uma determinada situação com teores de abastecimento de minério da mina, sem os problemas de latência ou diluição de estoque que podem surgir com a avaliação do teor de abastecimento de flotação da usina. A técnica esclarece a variabilidade do teor do minério da mina para a usina, permitindo que sejam adotadas medidas para reduzir a variabilidade e, assim, garantir um abastecimento mais estável para a planta. A análise por PGNAA agrega diversas vantagens distintas:
- O uso de PGNAA fornece uma resolução mais fina do que sensores de caminhão ou pá
- O feedback rápido para a mina ajuda a otimizar as operações, permitindo uma pronta resposta a erros de encaminhamento ou erros de amostragem de controle de teor
- A economia da produção pode se beneficiar com os dados fornecidos sobre rejeito e minério possivelmente mal manejados que podem ser inadvertidamente encaminhados para o estoque — esse material indesejável poderia ser recuperado ou, ao menos, não enviado para a planta
- A PGNAA viabiliza o rastreamento de minerais de ganga por meio da análise de elementos leves
Por oferecer uma compreensão da variabilidade do teor do minério da mina para a usina e permitir que sejam adotadas ações para reduzir a variabilidade, a análise por PGNAA pode otimizar o desempenho de uma planta. Esses refinamentos podem afetar o desempenho do concentrador e influenciar os custos produtivos do produto final, melhorando o modelo de negócios durante a vida útil da mina.
Vantagens da análise por PGNAA no abastecimento da usina
Embora a análise de abastecimento de estoque pela PGNAA revele variações no material antes que ele chegue ao abastecimento da usina, assim que o material chegar ao abastecimento da usina, podem ser realizadas análises adicionais para determinar o tamanho ideal da faixa de partículas para um determinado teor de abastecimento da usina. A moagem que ocorre na usina é o primeiro passo essencial na liberação de minerais, mas muitas vezes não há uma compreensão clara de qual deve ser o tamanho de partículas alvo. Uma vez que mais de 50% do consumo de energia ocorre na fase de britagem e moagem, a moagem excessiva além da faixa ideal de tamanho de partículas tem implicações econômicas definitivas. A análise por PGNAA no abastecimento da usina ajuda a determinar qual deve ser a faixa ideal de tamanho de partículas, auxiliando assim os operadores a definirem estratégias de controle do processo para atingir o tamanho ideal de moagem e maximizar o rendimento do metal.
- A análise por PGNAA fornece dados de abastecimento da usina para a planta para fins de controle do processo, permitindo que os pontos de ajuste operacionais sejam programados antes do abastecimento da flotação
- É possível rastrear minerais de ganga por meio da análise de elementos leves, permitindo assim decisões/ações sobre estratégias de controle de ganga
- Para fins de reconciliação entre mina/usina no fim do mês, a presença de análise por PGNAA no abastecimento da usina fornece um ponto muito mais "demonstrável" em comparação com as tentativas de reconciliar a mina com o abastecimento de flotação. (Na última situação, com frequência, é difícil de identificar o problema e muitas vezes o amostrador de abastecimento de flotação ou as balanças dinâmicas são os "culpados," dispendendo tempo e recursos para provar ou refutar a acusação)
Ter os dados para encontrar o equilíbrio entre o tamanho de partículas e a produtividade do circuito, delimitando assim o consumo de corpos moentes e maximizando os rendimentos do metal, é crucial para limitar os custos de energia e otimizar a produção da planta. A análise por PGNAA do abastecimento da usina pode fornecer essas informações altamente vantajosas.
Por que a PGNAA / PFTNA deve ser usada na mineração de cobre?
Técnicas de análise por ativação de nêutrons, como a Análise de Ativação por Nêutrons com Gama Instantâneo (PGNAA) ou a Ativação por Nêutrons Térmicos Rápidos Pulsados (PFTNA), são adequadas para a classificação de minérios a granel. A irradiação de materiais com nêutrons faz com que os elementos emitam raios-gama secundários e instantâneos, criando uma “impressão digital” para identificação. Os analisadores por PGNAA e PFTNA penetram todo o escoamento de entrada de minério, garantindo que todo o escoamento de material seja analisado de forma igual e com exatidão.
Saiba mais sobre o Analisador elementar online CB Omni Agile Thermo Scientific, que oferece desempenho líder de mercado para classificação eficiente de minérios.
A britagem e a moagem representam pouco mais de 50% do consumo de energia na mina de cobre3 tornando-as o alvo principal para redução de custos. O objetivo é moer o minério exatamente o suficiente para liberação ideal do mineral de cobre no circuito da planta de flotação de espuma. A submoagem reduz a recuperação; a sobremoagem reduz o rendimento e desperdiça energia.
A análise do tamanho de partículas em tempo real na polpa é indispensável para o controle eficaz da moagem em tamanhos de partículas mais finos antes da flotação de espuma. Ela fornece feedback imediato sobre o desempenho do circuito de moagem para estabelecer uma base segura para controle responsivo, manual ou automático. A análise on-line do tamanho de partículas fornece a medição em tempo real necessária, com esforço manual mínimo, e possibilita:
- Otimizar o consumo de energia por tonelada e o rendimento da usina
- Maximizar a recuperação e liberação de cobre
- Detectar instantaneamente interrupções de processamento no circuito de moagem
- Implementar controle avançado de usina automatizada e de forma antecipada
- Reduzir o consumo de corpos moentes e o desgaste de revestimentos
Moer exatamente o suficiente é essencial: moer demais significa menor rendimento e/ou maior consumo de energia; moer pouco significa recuperação prejudicada.
Por que usar atenuação ultrassônica?
A atenuação ultrassônica é uma técnica de medição de tamanho de partículas adequada para polpas concentradas associadas a aplicações de mineração. Partículas sujeitas a ondas ultrassônicas amortecem ou atenuam a transmissão em uma extensão que se correlaciona ao tamanho de partículas. Os detectores ultrassônicos são direcionalmente dependentes, eliminando problemas de dispersão múltipla, de modo que até mesmo polpas com alta porcentagem de sólidos são mensuráveis sem diluição. Saiba mais sobre o Analisador de tamanho de partículas PSM 500 Thermo Scientific, que usa essa técnica para fornecer medições de tamanho de partículas e densidade de polpa em escoamento, em tempo real e de alta disponibilidade.
3 Ficha informativa da CEEC – Energia consumida na cominuição
Reagentes como coletores, espumantes e modificadores de pH são essenciais nos fluxos de trabalho de mineração de cobre para maximizar a recuperação de cobre no circuito de flotação de espuma. Eles melhoram a separabilidade, estabilizam bolhas de ar e aumentam a seletividade da separação. Mas a otimização desse processo e química complexos geralmente é empírica, bastante dependente da experiência dos operadores. A análise elementar, em combinação com dados sobre tamanho de partículas, fornece a base para o desenvolvimento de uma melhor compreensão do processo. Ela oferece respaldo à manipulação eficiente de parâmetros do processo, como taxa de aeração e nível de polpa, em resposta a mudanças, por exemplo, na mineralogia do minério, taxa de abastecimento, densidade da polpa e tamanho de partículas. A otimização do controle do circuito de flotação permite:
- Reduzir o consumo de reagentes
- Detectar rapidamente alterações no material de abastecimento ou interrupções de processamento
- Garantir a qualidade do concentrado alvo
- Rastrear o cobre, bem como outros elementos valiosos e prejudiciais para avaliar o desempenho do processo e maximizar a recuperação
XRF e PGNAA: O trunfo para medir mais elementos de interesse
A fluorescência de raios X (XRF) é uma técnica analítica eficaz para cobre e outros elementos de bateria, medindo efetivamente todos os elementos da tabela periódica, do sódio ao urânio. Nossos analisadores por XRF no escoamento, AnStat-330 e MSA-330, têm a reputação de oferecer maior disponibilidade do que qualquer outro sistema no mercado. Entretanto, a XRF não consegue medir diretamente elementos mais leves, como Na, Mg, Al e Si, que muitas vezes podem ser elementos de interesse em metais básicos. O Analisador de elementos leves por PGNAA GS Omni Thermo Scientific foi projetado para medir elementos mais leves, como enxofre, em polpas de cobre e em tempo real para partículas de até 5 mm de diâmetro.
Saiba mais sobre nossa linha de analisadores por XRF e PGNAA:
A qualidade do concentrado define seu preço de mercado e seu NSR (retorno líquido da fundição). O teor ou grau de cobre é essencial e normalmente fica na faixa de 25 a 35%. Mas as fundições impõem penalidades para impurezas como o arsênio devido ao seu impacto prejudicial no processo de fundição.
A análise elementar on-line oferece controle de qualidade do produto em tempo real, fornecendo as informações necessárias para:
- Gerir a qualidade do produto/níveis de impurezas de teor
- Enviar somente concentrado que atenda às especificações de nível de impurezas
- Manter um produto de concentrado de alto nível consistente
- Maximizar receitas ou retornos líquidos da fundição (NSR)
- Proteger e melhorar a reputação
- Reduzir as emissões e subprodutos das fundições e refinarias minimizando a recuperação de impurezas
Saiba mais sobre nossa linha de analisadores por XRF e PGNAA:
Produtos
Analisador elementar online CB Omni Agile
Meça rapidamente a concentração de cobre do minério em uma correia transportadora com precisão, exatidão e confiabilidade líderes de mercado.
Analisador de tamanho de partículas PSM-500
Meça o tamanho de partículas de polpas concentradas, em tempo real, de 1 a 1000 µm, sem diluição e com alta disponibilidade.
Estações de amostragem representativa de polpa SamStat-30
Faça amostragem de polpa com sistema de baixa altura manométrica, alta disponibilidade e alta precisão que oferece opções de valor agregado para mineração, como peneiramento e distribuição de seixos.
Estação de análise elementar e amostragem on-line AnStat-330
Combine amostragem e análise por XRF em uma solução de baixa altura manométrica e alta disponibilidade para medir fluxos de 4 a 50.000 m3/h em tempo real.
Analisador de polpa por XRF de multiescoamentos MSA-330
Combine vários escoamentos em um analisador elementar centralizado, econômico e de baixa altura manométrica, sem risco de contaminação cruzada.
Analisador GS Omni
Meça elementos mais leves, como enxofre, em polpas de cobre em tempo real para partículas de até 5 mm de diâmetro.
Densímetro digital DDG3
Meça a densidade ou a porcentagem de sólidos de polpas em tubos de até 1 m de diâmetro com alta confiabilidade e precisão.
Perguntas frequentes
Sim, nossa equipe de engenheiros de projeto de plantas pode ajudar a projetar uma solução de acordo com suas restrições de espaço. Para isso, é essencial utilizar produtos integrados que ofereçam duas funções no mesmo espaço ocupado por apenas 1 produto, juntamente com analisadores dedicados que ocupam espaços compactos e de baixa perda de carga.
Analisadores dedicados podem ser colocados perto do ponto de amostragem para minimizar a necessidade de tubulação adicional e, muitas vezes, dispensam o uso de uma bomba. A Estação de análise e amostragem AnStat-330 Thermo Scientific é um analisador dedicado que também incorpora uma estação de amostragem estatisticamente representativa líder do setor. Ele tem a menor perda de carga de qualquer analisador do mercado, o que permite seu posicionamento a jusante do ponto de amostragem, usando assim a gravidade para levar a amostra ao analisador.
O Analisador de elementos leves por PGNAA GS Omni Thermo Scientific consegue medir até 8 escoamentos e foi projetado para medir elementos leves que a XRF não consegue medir. Combinado com um analisador por XRF Thermo Scientific, nosso portfólio de analisadores elementares on-line permite que os clientes meçam uma gama mais ampla de elementos do que qualquer outro produto concorrente no mercado.
Os amostradores e analisadores Thermo Scientific têm a menor perda de carga do mercado. Isso ajuda a minimizar a necessidade de tubulações e bombas adicionais. Nossas soluções podem ajudar a reduzir os custos de novas plantas ao detectar e separar rejeito e minérios antes do abastecimento de estoque e da planta. Esse desvio de minério abaixo do teor de corte e rejeito permite usar um espaço mais compacto na planta.
Sim, com uma nova área você tem a oportunidade única de integrar análises e, mais especificamente, amostragem desde o princípio. Para aproveitar ao máximo essa oportunidade, comece considerando a amostragem e a análise no início do processo do projeto, não no final, como um complemento. Uma vantagem decisiva dos nossos amostradores é a baixa altura manométrica. Ao fornecer vários estágios de amostragem em um mesmo nível, eles podem diminuir as elevações das plantas e eliminar qualquer necessidade de torres de amostragem. Isso pode ter um grande impacto nos custos de construção.
Sim, e pode ser significativo. Primeiro, vamos supor que todos os escoamentos sejam analisados conforme pretendido. Percorrer cada escoamento leva tempo e, portanto, a frequência de medição é menor do que com um analisador dedicado. Cada escoamento adicional significa mais tempo entre as medições. Para algumas aplicações, isso não representa um problema; uma medição a cada 15 minutos pode ser suficiente. No entanto, para maior controle do processo e benefício da medição contínua em tempo real, a Estação de análise e amostragem AnStat-330 Thermo Scientific combina amostragem representativa e análise elementar em um único produto.
Entretanto, a segunda desvantagem é decorrente do encaminhamento de vários escoamentos para um único local. Em uma planta de grande porte, isso geralmente envolve bombas grandes, que bombeiam polpa por longos trechos de tubulação, gerando riscos como entupimento de tubos ou falha da bomba. Analisadores que medem 20 escoamentos poderiam ser reduzidos para 4 ou 5 escoamentos apenas após alguns meses de operação devido à redução da disponibilidade de cada linha em decorrência de entupimentos. A densidade e a viscosidade das polpas muitas vezes dificultam o transporte e a amostragem representativa do produto. O uso de analisadores dedicados em escoamentos críticos e o posicionamento estratégico de analisadores de multiescoamentos para medir entre 3 e 12 escoamentos normalmente proporciona um bom equilíbrio entre custo, intervalos de análise e tempo de atividade.
Integrar os dois em um único produto. A colocação do analisador dentro do amostrador elimina qualquer possibilidade de deposição ou sedimentação. Essa abordagem garante medição dedicada em tempo real com risco mínimo de entupimento. Em termos de CAPEX, essa abordagem reduz as horas de projeto da tubulação e as despesas com bombeamento. De forma contínua, a integração minimiza os custos operacionais e de manutenção. A solução pronta para uso, Estação de análise e amostragem AnStat-330 Thermo Scientific, envolve essa abordagem. Por ser um sistema de baixa perda de carga, ele oferece disponibilidade líder de mercado e é adequado para aplicações que exigem medição dedicada de alta frequência.
Em um cenário de queda nos teores do minério, é difícil contestar os benefícios da classificação de minérios. No entanto, projetos de classificação de minérios podem estar associados a um CAPEX considerável. A maior parte dos custos está no manuseio de materiais com desvio, encaminhamento, movimentação e transporte, pois, uma vez detectado, o minério é “classificado”, ou seja, desviado para um escoamento de rejeito. Entretanto, o retorno do investimento em capital e custos operacionais dependerá da capacidade de um analisador de diferenciar o material recebido. Ainda que a diferença de retorno seja marginal no desempenho, ela é decisiva nessa aplicação.
Embora a detecção de partículas e de material a granel e a classificação de minérios não sejam tecnologias novas, elas vêm sendo lentamente adotadas pelo setor de mineração. Como pioneiros no campo da análise por ativação de nêutrons — Análise de Ativação por Nêutrons com Gama Instantâneo (PGNAA) e Ativação por Nêutrons Térmicos Rápidos Pulsados (PFTNA) — entendemos seus pontos fortes, suas limitações e a melhor forma de implementá-la. Nem toda tecnologia PGNAA/PFTNA é igualmente potente, e algumas não são adequadas. A intensidade da fonte, a qualidade do detector e o projeto do sistema influenciam o desempenho e é importante entender como isso ocorre. Por exemplo, a uniformidade da medição ao longo de todo o escoamento de minério recebido é crucial, e isso não é viável com sistemas que têm apenas um detector central. Em suma, o analisador que você escolher para a classificação de minérios é fundamental, portanto, considere as opções cuidadosamente e peça orientação. E faça as contas. Observe o desempenho oferecido e veja o que isso pode significar em termos de lucro. Você encontrará um exemplo desse tipo de cálculo em nosso ebook
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