TECNOLOGÍA SORT

Una innovación tecnológica que resulta a todas luces atractiva para el sector es la tecnología SORT, pues permite descartar en línea el mineral de baja ley, además de pre-concentrar desmontes. Por ello es que captó el interés de Biotechnics por importarla.

SORT analiza el mineral presente en las rocas por medio de un lector que emite fluorescencia de rayos X. La información es enviada a un software que identifica en ellas hasta cuatro minerales de interés.

En base a una ley de corte definida por el propio minero, el sistema electromecánico de selección por golpe separa el mineral según su ley. Así, el mineral de baja ley es golpeado hacia un depósito de descarte, conservando sólo el mineral según la ley que usted defina. Este proceso se realiza in situ, por lo que permite importantes ahorros en transporte.

La tecnología SORT fue desarrollada en Rusia, y ya está operando desde hace 20 años en más de 50 minas en Europa del este y el norte de Asia. Debido a que SORT permite pre-concentrar Uranio, elemento químico utilizado para la fabricación de armas químicas, es que los rusos han liberado los permisos para su exportación sólo recientemente.

La implementación de la tecnología SORT en Chile significará un gran aporte a la pequeña y mediana minería del país, eso ya está demostrado y así también quedó plasmado en el Boletín Minero del diario El Mercurio (26 de septiembre de 2013) [ver aquí] y el Boletín de la SONAMI, del mes de abril del mismo año [ver aquí]. Los cálculos asociados a la aplicación de la tecnología los puede [ver aquí] sería bueno un link que vaya a una página con los dos vínculos.

Desarrollo de la Tecnología

La aplicación tecnológica fue desarrollada en la Facultad de Minería de una Universidad Rusa ubicada a 2000 kilómetros de Moscú y está basada en el proceso científico de aplicación de Rayos X. Durante 5 años se hicieron prototipos de laboratorio los que fueron mejorando hasta llegar a un sistema que ha sido aplicado ya a nivel industrial en más de 50 minas en Europa del Este y el Norte de Asia.

El sistema SORT es capaz de estimar la concentración de los elementos químicos presentes en cada roca procesada permitiendo seleccionarlas en base al contenido presente en cada una de ellas, esto en tiempo real. Con esta tecnología se puede seleccionar por tipos de mineral y además por concentración, logrando así un control sobre la producción y en consecuencia un aumento significativo de la eficiencia, y por ende, de las utilidades del productor minero.

A modo de ejemplo, un sistema de 3 unidades, es capaz de procesar hasta 3 toneladas por hora (1.500 toneladas por mes),dependiendo del tipo de mineral (elemento, granulometría, etc.), analizándose cada partícula en tiempo real y obteniendo la información en línea. Versiones que han permitido el desarrollo de este proceso han sido instaladas y han operado en más de 40 minas por 20 años, pero no estuvo disponible para su uso en Occidente hasta hace solo un par de años debido a que este se utilizó principalmente en minerales industriales como Uranio, Tungsteno y otros con uso estratégico.


Hasta ahora se ha utilizado en los siguientes minerales:


Minerales Industriales Uranio, Estaño, Wollastonita, Tungsteno 
Material de Base Mineral Zinc, Plomo, Nickel, Cobre
Metales Preciosos Oro
Material Ferroso Cromo, manganeso, Fierro

En las instalaciones del Centro SORT se mediría en forma continua y simultánea en cada roca de (entre 20 mm y 250 mm) que pasa por el sistema, la concentración de hasta 4 minerales en la superficie de cada una de ellas. Para lograr lo anterior se utilizará la tecnología de RXF o de Rayo X Fluorecente de muy bajo poder y un sistema electro-mecánica para seleccionar el mineral, que permite que en fracciones de segundo, se asigne las rocas en material de descarte o material de concentración;además se pueden usar distintas razones de proporciones de minerales como criterio de selección.

Los elementos presentes en la roca producen la fluorescencia, cada uno lo hace con una longitud de onda y unaenergía diferente, y la cantidad de ellas es proporcional a la concentración de metal en cada partícula.El sistema SORT dispone de sensores para lograr lo anterior, en consecuencia permite que la medición sea directa, no como en otras tecnologías en que se recurre con métodos indirectos que son derivados y que se basan en la reflectancia o en el color de las rocas.

Gracias al sistema SORT se pueden separar las rocas en función de contenidos, es decir en base a razones de concentración de diferentes metales (u otro elemento químico) y obtener información de la masa total distribuida, así como de la concentración y lo mismo del material descartado,pudiendo obtener incluso conteo de número de partículas seleccionadas y todo tipo de gráficos.

En materia de segundos el sistema de control analiza y compara con el o los vectores de reglas de decisión, tomando para cada rocala decisión de asignación a diferentes depósitos,dándole la instrucción a un dispositivoelectromecánico para golpear la partícula cuando ésta va en caída libre. Al final de cada uno de ellos están las cintas que sacan el material hacia distintos destinos.

 

Fundamentos Físicos de la Tecnología (Uso de Rayos X fluorescentes en la identificación de minerales)

 

FLUORECENCIA DE RAYOS-X (XRF)

Cuando una fuente de excitación de rayos X primarios a partir de un tubo de rayos X o una fuente radiactiva golpean una muestra, la radiación es absorbida por el átomo o se dispersa a través del material. El proceso en el que un rayo X es absorbido por el átomo mediante la transferencia de la totalidad de su energía a un electrón se llama el " efecto fotoeléctrico". Durante este proceso, si el rayo X primario tiene la suficiente energía, los electrones serán expulsados desde las órbitas internas lo que creará una vacante. Esta vacante dará una condición inestable al átomo. Mientras el átomo vuelva a su condición de estabilidad, los electrones de las órbitas exteriores se transferirán a las interiores y en el proceso hay una emisión de un rayo-X característico, cuya energía es la diferencia entre las dos energías de enlace de las órbitas correspondientes. Los rayos-X emitidos, producidos a partir de este proceso se denominan "fluorescencia de rayos X ", o XRF. El proceso de detección y análisis de los rayos X emitidos se llama "análisis de fluorescencia de rayos X". En la mayoría de los casos, la órbita K más interior y la órbita L están implicadas en la detección de XRF (Ver imagen más adelante). Un espectro de rayos X típico de una muestra irradiada, mostrará peaks múltiples de diferentes intensidades. (Ver figura)

 

 

Los rayos X característicos son etiquetados como K, L, M o N para diferenciar en que órbita se originaron. Otra designación, alfa (α), beta (β) o gamma (γ), se utiliza para describirlos rayos-X que se originaron en las transiciones de los electrones de las órbitas superiores. Unrayo-X L se produce a partir de una transición de un electrón de la L a la órbita K, y un rayo-X  M se produce a partir de una transición de un electrón desde la M a una capa K, etc.
El método de XRF es ampliamente utilizado para medir la composición elemental de materiales. Dado que este método es rápido y no destructivo con la muestra, es el método de elección para aplicaciones de campo y la producción industrial para el control de materiales. Dependiendo de la aplicación, el XRF puede ser producido mediante el uso no sólo de los rayos X, también de otras fuentes de excitación primarias como partículas alfa, protones, o haces de electrones de alta energía.
A veces, como el átomo vuelve a su condición estable, en lugar de emitir rayos-X característicos, transfiere la energía de excitación directamente a uno de los electrones exteriores, haciendo que sea expulsado del átomo. El electrón expulsado se llama electrón "Auger". Este es un proceso que compite con la XRF. Los electrones Auger son más aplicables en los elementos de bajo Z (número atómico) que en los elementos de alto Z.

 


Ejemplo de Rayos-X Fluorescentes: Átomo de Titanio (Ti=22)

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Un electrón de la órbita K es eyectado del átomo por una excitación primaria externa de Rayo X.

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Un electrón “salta” de la órbita L o M  para ocupar la vacante. En el proceso, se emite un rayo-X característico único para ese elemento y luego, produce una vacante en la órbita de L o M.
Cuando se crea una vacante en la órbita L, ya sea por la excitación de rayos x primarios o por los acontecimientos anteriores, un electrón de la órbita M o N "salta" a ocupar la vacante. En este proceso, emite un  rayo-X característico, único para este elemento, y a su vez, produce una vacante en la órbita M o N.


 

Las siguientes figurasmuestran el espectromedidodesdeunamuestran y comoesutilizado para conocer los elementospresentes.

La primera figurapresenta los tres espectros de los elementos puros, Plomo, Zinc y Cobre. Estos se pueden obtener desde muestras puras de Cu, Zn y Pb. Para el cobre y el zinc, estos presentan longitudes de onda dominante, no así el plomo (más complejos), esto se puede apreciar mirando los peaks en cada uno de los 3 espectros simples.

 

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La siguiente figura muestra además el espectro tomado desde una muestra del mineral analizado.
El mineral analizado es una aleación de Cu-Zn (Cobre y Zinc), que a menudo contiene pequeñas cantidades de Pb (Plomo) y otros elementos. Las curvas de Cu y Zn se aprecian claramente visibles, y con debilidad las de Pb. Estas curvas indican la presencia de estos elementos. El tamaño de cada peak indica la cantidad de cada elemento en la muestra.

 

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