- Postulación y adjudicación
- Identificación
- Selección
- Pruebas experimentales
- Pruebas de banco
- Optimización y Negocios
La minería chilena y mundial enfrenta grandes desafíos en materias de productividad y de sustentabilidad.
Ante la disminución de las leyes de los minerales, se requiere aumentar los volúmenes de tratamiento para mantener el mismo nivel de producción, pero sin dejar de lado la eficiencia energética de sus procesos, la optimización del uso del agua ante la escasez hídrica, la disminución de la huella de carbono y los impactos ambientales, responder a mayores exigencias legales, y atender las demandas de las comunidades locales y sociedad en general.
En este contexto, entre el 2015 y 2016 se construye la Hoja de Ruta de la Minería Chilena, al amparo del Programa Nacional de Minería Alta Ley, actualmente Corporación Alta Ley. Dicha Hoja de Ruta, identificó las oportunidades, requerimientos de I+D y desafíos para generar capacidades tecnológicas en el país, agrupándolos en 8 núcleos impulsores, entre los que se encuentra el Núcleo Relaves.
Dentro del Núcleo Relaves, se encuentra el desafío de promover su conversión desde un pasivo a un activo, emergiendo como línea de I+D el generar valor a partir de los depósitos de relaves de forma sustentable y segura, integrando así los conceptos de economía circular y minería secundaria en la industria local, contribuyendo además a mejorar la imagen pública del sector minero.
Durante el segundo semestre de 2016, y ante la convocatoria Programas Tecnológicos Estratégicos, efectuada por CORFO, JRI Ingeniería y EcoMetales, postulan en conjunto y se adjudican el Programa “Investigación y Desarrollo para la Recuperación de Elementos de Valor en Depósitos de Relaves”, por un plazo de 4 años.
Uno de los primeros pasos fue realizar un estado del arte de las técnicas de sondaje, análisis químicos y análisis mineralógicos, que se pudiesen aplicar al muestreo de depósitos de relaves y en la identificación de minerales y elementos de interés que se encuentran contenidos en estos.
A raíz de lo anterior, el Programa generó el Manual de Uso Público “Técnicas de perforación, muestreo y caracterización para la recuperación de elementos de valor desde relaves”, el cual está disponible para su descarga gratuita en la sección Material Descargable.
Otra de las actividades realizadas tempranamente por el Programa, y fue analizar los datos públicos de depósitos de relaves que dispone el SERNAGEOMIN en los siguientes instrumentos:
- “Catastro de Depósitos de Relaves en Chile”, que identifica las faenas, ubicación geográfica, tipo de depósito, entre otros datos.
- “Datos de Geoquímica de Depósitos de Relaves de Chile”, que incluye una caracterización geoquímica de muestras tomadas en la superficie de diferentes depósitos de relaves.
Este análisis permitió identificar preliminarmente la presencia de minerales y elementos de interés económico, que en el pasado no despertaban el interés, pero que hoy son materias primas críticas para la industria moderna, tales como el Cobalto, Vanadio, y las Tierras Raras o Lantánidos. Además, se identificaron y postularon algunas hipótesis de las asociaciones mineralógicas entre los elementos de valor y los óxidos mayores o elementos formadores de roca.
Para validar lo anterior en terreno, luego de varias varias negociaciones, se logró acceder a 3 depósitos de relaves, en los cuales se aplicaron algunas de las técnicas de perforación, muestreo y análisis químicos/mineralógicos, identificadas en el estado del arte. Como resultado de esto se logró medir la presencia de elementos de valor no tradicional, como Tierras Raras, Cobalto, Cromo, junto con elementos tradicionales en la minería nacional, como cobre y fierro.
Uno de los aspectos principales a tener en cuenta para evaluar el potencial económico de un depósito de relaves, es que los elementos de interés se encuentran en bajas concentraciones, incluso a niveles trazas (ppm: partes por millón), por lo que resultante clave configurar una adecuada ruta de procesamiento metalúrgico, idealmente de carácter polimetálico, a fin de recuperar más de una especie de interés.
Tomando como referencia el Listado de Elementos Críticos definido por la Unión Europea (UE), el Programa Relaves con Valor puso su foco en la recuperación de Tierras Raras, tomando en consideración su presencia en una gran cantidad de depósitos de relaves en Chile, sobretodo los que provienen de faenas extractivas de la franja ferrífera del norte. Además, diferentes estudios han asociado la ocurrencia de Tierras Raras con minerales presentes en dicha franja.
Habiendo ya tomando la decisión de recuperar Tierras Raras desde los relaves, a lo largo del 2018 se lleva a cabo una búsqueda de depósitos que las contengan, y se gestionan el acceso a los mismos, hasta obtener el apoyo de 3 compañías mineras, con lo cual fue posible conformar un compósito de 15 toneladas de relaves provenientes de la franja ferrífera.
La caracterización química de estos relaves confirmó la presencia de Tierras Raras, siendo las principales el Cerio (Ce), Lantano (La) y Neodimio (Nd).
Durante el 2019, comienza el desafío de configurar un proceso metalúrgico polimetálico, para extraer las Tierras Raras desde los relaves, junto con otros elementos tradicionales, como Hierro y Cobre, que permitan dar mayor sustento estratégico y económico al proceso que se comenzaba a conceptualizar.
Para la definición de las primeras pruebas experimentales se consideró la caracterización física, química y mineralógica de los relaves, además del apoyo de literatura científica relativo al tema. Luego, en la medida que se iban ejecutando más pruebas y caracterizaciones de los productos obtenidos, se configuró paulatinamente una ruta metalúrgica de carácter polimetálico, obteniéndose a nivel de laboratorio, un concentrado de hierro, un concentrado (de baja ley) de cobre, y un precipitado de óxidos de Tierras Raras.
Dentro de las pruebas experimentales se ejecutaron test de separación magnética en tubo de Davis a diferentes intensidades de campo; flotación en celdas Denver con diferentes reactivos y condiciones, lixiviación agitada, tanto con reactivos ácidos como alcalinos, y a diferentes temperaturas; extracción por solventes, con diferentes extractantes; precipitación con un químico apropiado y finalmente calcinación a diferentes temperaturas.
Las pruebas experimentales se realizaron en laboratorios certificados, y en algunos casos en colaboración con universidades. Para los análisis químicos se empleó principalmente la técnica de ICP, tanto de masa como óptico; mientras que para los análisis mineralógicos, se llevaron a cabo análisis QMESCAN y SEM.
Luego de haber acotado el proceso metalúrgico para recuperar Tierras Raras desde los relaves, el siguiente desafío fue validarlo a una mayor escala mediante la ejecución de pruebas de banco (o en lotes).
Las pruebas comenzaron el año 2020 y finalizaron a mediados del año 2021. Se comenzó con muestras del relave compósito original, y se pasó por procesos de separación magnética, flotación, lixiviación, extracción por solventes, precipitación y calcinación.
El relave original presenta un contenido de 400 ppm de Tierras Raras totales, y uno de los productos finales obtenidos presentó una ley del 4%, lo que equivale a una razón de enriquecimiento global de 100 veces.
En términos generales, al ejecutar estas pruebas, donde se empleó equipamiento que se asemeja a la realidad operacional, fue posible validar el proceso definido a a nivel de laboratorio, e incluso fue posible detectar opciones de mejora u optimización.
Dado que el Programa de pruebas finalizaba en junio del 2021, estas posibilidades de mejora fueron propuestas como un Plan de Continuidad, el cual fue evaluado y aprobado a fines del 2021.
Esta nueva etapa tiene dos objetivos principales bien acotados.
El primero es optimizar el esquema tecnológico propuesto para recuperar Tierras Raras desde relaves. Para lograr esto, se repetirán una serie de pruebas metalúrgicas, pero ajustando algunas condiciones de operación o incorporando un paso intermedio, a fin de optimizar parámetros como la recuperación, selectividad y pureza.
El plan de trabajo implica la participación de laboratorios y centros de investigación, asesores, y proveedores de reactivos y servicios, con lo cual , esperamos que cada uno de ellos, directa o indirectamente, fortalezcan sus capacidades locales y sumen experiencia para ofrecer sus productos y servicios a una emergente y promisoria minería secundaria y polimetálica.
El segundo objetivo es estratégico. El Programa Relaves con Valor aspira a gatillar el interés por el reprocesamiento de relaves, ejecutando análisis exploratorios y esbozando casos de negocios en diferentes depósitos de relaves. Idealmente, lograr acercamientos con los dueños de depósitos.
Estamos alineados con el Plan Nacional de Depósitos de Relaves y Política Nacional Minera 2050, que nos invita a impulsar la minería secundaria. Desde nuestra vereda, con recursos limitados, esperamos colaborar identificando oportunidades y apoyando a que surjan proyectos de reprocesamiento de relaves.