Análisis Mineralógico Avanzado para Caracterizaciones Geometalúrgicas – SGS TESCAN TIMA-X

En este contexto, un entendimiento acabado de la variabilidad del mineral (i.e., geología, ensamblaje mineralógico, textura, entre otros) deriva en una caracterización cuantitativa de la distribución de los minerales valiosos y de la ganga en el yacimiento, y sus comportamientos en procesos de beneficiación [2].

No obstante, los estudios de la mineralogía requieren técnicas confiables y tecnología de alta resolución para generar conocimiento útil que pueda ser aplicado de una manera contextual. 
En este sentido, SGS ha utilizado una tecnología de vanguardia, TESCAN TIMA-X, como una herramienta de mineralogía aplicada que proporciona análisis de mineralogía automatizada para estudios geometalúrgicos, como parte del enfoque avanzado de geometalurgia implementado por SGS.

La mineralogía aplicada se refiere a la aplicación de información mineralógica (viz., litología, alteración, mineralización) para mejorar diferentes etapas de la minería [3].

Actualmente, existen una serie de técnicas utilizadas para extraer información mineralógica, e.g., Análisis de Difracción de Rayos-X (i.e., en inglés “X-ray Diffraction análisis – XRD”), Microscopía Electrónica de Barrido (i.e., en inglés “Scanning Electron Microscopy – SEM”), Espectroscopía de Rayos-X de Energía Dispersiva (i.e., en inglés “Energy-dispersive X-ray spectroscopy – EDX”), Espectroscopía de Infrarrojo Cercano (i.e., en inglés “Near Infrared (NIR) Spectroscopy”), Espectrometría de Masas de Iones Secundarios por Tiempo de Vuelo (i.e., en inglés “Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry – ToF-SIMS”), entre otras.

El desarrollo y mejoramiento de estas técnicas ha facilitado la caracterización precisa, reproducibilidad y alta resolución de las propiedades de los minerales a diferentes escalas (i.e., desde escalas micrométricas hasta escalas nanométricas).

Sin embargo, el máximo potencial de estas herramientas es alcanzado mediante la combinación de estas por medio de equipamiento de mineralogía avanzada y software especializados para procesar la información mineralógica generada.

Desde una perspectiva geometalúrgica, la mineralogía aplicada (facilitada por análisis automatizados) permite la estimación cuantitativa de parámetros mineralógicos importantes (e.g., texturas, especiación de minerales, asociaciones, liberación de minerales valiosos, distribución de tamaño de grano, etc.).

Con el fin de gestionar la variabilidad del mineral, se requiere vincular la caracterización mineralógica y la información del proceso, además se necesita desarrollar un enfoque mineralógico predictivo para poblar los diferentes bloques mineros.

Para este propósito, TESCAN TIMA-X es una herramienta ideal para generar información confiable de una forma eficiente que ayude a gestionar la heterogeneidad del mineral mediante el conocimiento mineralógico aplicado [4].

TESCAN Integrated Mineral Analyzer TIMA-X (Figura 1) es una tecnología de mineralogía automatizada que proporciona caracterizaciones cuantitativas de los minerales utilizando información por mapeo de fases de alta resolución.

Esta tecnología es un sistema SEM/EDX que realiza imágenes de espectro completo y análisis de imágenes por electrones retrodispersados (BSE). Estas funciones están integradas a un sistema de hardware y software capaz de entregar una colección de datos completamente automatizada de una manera rápida, precisa, repetible y confiable. 

^{Figura 1. TESCAN TIMA-X Integrated Mineral Analyzers (Laboratorios del Departamento de Mineralogía de SGS).}

La configuración de TIMA-X usa cuatro detectores EDX conectados a una plataforma TESCAN MIRA (field-emission gun – FEG) que también incluye detectores de electrones retrodispersados (BSE) y electrones secundarios (SE).

El sistema tiene cuatro modos de análisis de rayos-X para identificar las especies minerales: High-resolution mapping, Point spectrometry, Line mapping y Dot mapping [5]. Estos modos permiten realizar tareas específicas y adquisición de datos con el fin de llevar a cabo diferentes tipos de análisis como Modal analysis, Liberation analysis, Bright phase search, y Section analysis.

Cada tipo de análisis genera datos específicos que integran información mineralógica textural relacionada con la distribución modal de especies, nivel de exposición y tamaño de los granos, asociación y tamaño de las partículas de ganga y minerales valiosos, mapeo de las partículas minerales, entre otras características [4].

Como parte de una solución integral que SGS ha desarrollado, validado y consolidado a través de los años, el sistema TIMA-X proporciona información fundamental para comprender las propiedades y comportamientos del mineral, lo que permite generar conocimientos prácticos para diferentes escenarios.

La Figura 2 muestra un diagrama simple de una aplicación contextual de la información mineralógica obtenida por TIMA-X. En este caso, un proceso de beneficiación compuesto por etapas de lixiviación y flotación puede ser caracterizado utilizando diversos enfoques y metodologías.

Cabe destacar que este proceso de beneficiación es consecuencia del bajo nivel de extracción en la lixiviación que produce ripios que aún contienen una cantidad significativa de material valioso. Consecuentemente, los ripios son tratados por medio de un procesamiento convencional de minerales.

El desempeño del proceso de lixiviación es evaluado mediante el uso de pruebas hidrometalúrgicas como pruebas en botella agitada, pruebas en columnas y pruebas de tanque agitado. Notar que la caracterización mineralógica avanzada ayuda a ajustar la extracción de valioso por medio de la gestión de la variabilidad inherente del mineral.

La evaluación comprensiva de la mineralogía tiene un rol crucial en el análisis geometalúrgico, el cual permite definir estrategias de optimización para la operación unitaria específica y/o para etapas aguas-abajo. 

^{Figura 2. Diagrama de una aplicación contextual del análisis mineralógico avanzado proporcionado por TIMA-X.}

Para ilustrar la información especifica que puede ser generada por el sistema TIMA-X, la Figura 3 muestra gráficos de barra que contienen los datos de muestras de minerales de oro colectadas de una operación de procesamiento de minerales. Estos resultados fueron obtenidos como parte de un servicio mineralógico realizado para un cliente de SGS.

Notar que los datos contenidos en estos gráficos muestran información acerca de la asociación de minerales de oro (viz., contenido de oro normalizado en diferentes clases de asociación), cuantificación del oro ocluido (viz., contenido normalizado de minerales de oro sin superficie expuesta) y tamaños de grano y partículas (viz., tamaño de grano de minerales de oro y tamaño de partícula liberadas de minerales de oro).

A pesar de que las muestras fueron colectadas desde una misma corriente del proceso, los resultados indican cierta variabilidad de las propiedades mineralógicas.

Por ejemplo, los resultados de asociaciones mineralógicas indican una alta variabilidad del contenido de minerales de oro liberados (mayoritariamente oro nativo y electro) donde algunas muestras tienen un contenido normalizado de minerales de oro cercano a 90% (muestras F y G), mientras que otras muestras tienen menos de 10% (muestras A, B y C).

Adicionalmente, estos resultados describen que el oro está asociado principalmente a cuarzo/feldespato y en asociaciones complejas. Por otro lado, las muestras C y D muestran una alta ley de oro ocluido (sobre el 80%) que contrasta con los resultados de otras muestras, las cuales tienen menos de 30% de oro ocluido.

Finalmente, las muestras A, B y C presentan bajos valores de P80 de tamaño de granos de oro y tamaño de partículas liberadas de minerales de oro, comparados con las otras muestras. Los parámetros mineralógicos observados indican la variabilidad del mineral, la cual debe ser gestionada con el objetivo de lograr desempeños metalúrgicos más consistentes.

Pese a ello, es imperativo vincular esta información mineralógica con resultados metalúrgicos, dando lugar a la transformación de información genérica (mineralogía) a conocimiento aplicado (mineralogía aplicada). 

^{Figura 3. Resultados mineralógicos de TIMA-X a partir de muestras de un mineral complejo de oro colectadas desde una planta de procesamiento de minerales.} 

Las características previamente mencionadas describen las capacidades específicas del sistema TIMA-X como una poderosa herramienta para diversas aplicaciones geometalúrgicas. Como parte de sus servicios mineralógicos, SGS ha integrado esta tecnología para realizar caracterizaciones mineralógicas avanzadas y proporcionar resultados de alta resolución a sus clientes junto a una asistencia especializada.

Para propósitos geometalúrgicos, la mineralogía automatizada ha mejorado la generación de conocimiento mineralógico para ser aplicado en una forma contextual y estratégica, y para además ayudar en la toma de decisiones en el negocio minero.

Para ilustrar estos aspectos, la Figura 4 muestra un diagrama cualitativo que describe el potencial beneficio de usar TIMA-X. 

Algunas compañías puede que sólo utilicen mineralogía convencional (e.g., microscopía óptica) para generar conocimiento beneficioso relacionado con las características del mineral, sin embargo, estarían renunciando a una tecnología de vanguardia con el fin de ahorrar dinero, lo cual a la larga puede ser contraproducente.

No obstante, el beneficio podría incrementarse mediante la generación de conocimiento práctico proporcionado por sistemas de análisis mineralógico avanzado como TIMA-X.

A pesar de que la mineralogía avanzada implica mayores costos debido a su implementación, sus ventajas (e.g., mejor resolución, resultados precisos y reducción de los tiempos de lectura) permiten incrementar la rentabilidad (i.e., mayor VAN) producto de una estimación eficiente de los recursos minerales, planificación minera eficiente, extracción metalúrgica eficiente y toma de decisiones de negocio bien fundamentada. 

^{Figura 4. Descripción cualitativa del potencial beneficio del uso de TIMA-X.}

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Observaciones finales

Debido a la creciente complejidad de los yacimientos, alta variabilidad del ensamblaje mineralógico y reducción de las leyes de metales valiosos, analizadores de mineralogía automatizada como TIMA-X son indispensables para lograr un entendimiento completo de las propiedades del mineral.

La generación de conocimiento aplicado obtenido por análisis mineralógico avanzado tiene un impacto relevante en la toma de decisiones y la optimización de procesos. Por lo tanto, este conocimiento beneficia económicamente las operaciones y suministra datos fundamentales para estrategias y programas geometalúrgicos.

En este contexto, TESCAN TIMA-X es indudablemente una herramienta confiable para propósitos relacionados con mineralogía aplicada.

SGS tiene un compromiso continuo en proveer asesoramiento de alta calidad a sus clientes y en ser reconocido como un referente altamente confiable en la industria.

Por medio de una solución integral basada en un entendimiento económico y técnico del negocio minero, SGS ha estado incorporando la tecnología avanzada e innovadora de TESCAN TIMA-X para potenciar sus capacidades de mineralogía automatizada, mejorar la caracterización de minerales y reducir los tiempos de entrega de resultados.

Referencias

1. Marco, V., Manzo, I., (2023) “Short Term Geometallurgical Approach to Integrating and Generating Applied Knowledge – Case Study: Analysis of Historical Feed Particle Size Distribution Data”. https://www.sgs.com/en-pe/news/2023/04/short-term-geometallurgical

2. Grammatikopoulos, T., Downing, S. (2020) “The Disruptive Role of Process Mineralogy in Geology and Mineral Processing Industry”. Aspects Min Miner Sci. 5(2). AMMS. 000609. 

3. Butcher, A. (2010). “A Practical Guide to Some Aspects of Mineralogy that Affect Flotation”. Methodology for Identifiying and Solving Problems with Base Metal Sulphide Flotation Plants. (pp. 83-94). Chapter 4. AusIMM.

4. Hrstka, T. et.al. (2018). “Automated mineralogy and petrology – applications of TESCAN Integrated Mineral Analyzer (TIMA)”. Journal of Geosciences, 63 (2018), 47–63.

5. SGS. “TIMA-X TESCAN Enhancing SGS‘ Automated Mineralogy with TIMA-X Technology”. Brochure. https://www.sgs.ca.


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