Sauberer Bergbau

V Verschiedene Prognosen zeigen, dass die Nachfrage nach kritischen Mineralien wie Kupfer, Nickel und Lithium in den nächsten fünf bis zehn Jahren deutlich zunehmen wird. Im Fall von Kupfer ist dies nicht nur auf den künftigen Anstieg der Stromnachfrage aufgrund der Entwicklung der Weltwirtschaft zurückzuführen, sondern auch auf die stärkere Verwendung dieses Metalls in Projekten und Technologien, die entwickelt werden, um Zugang zu saubereren Materialien zu erhalten Energien und reduzieren den Ausstoß von Kohlendioxid (CO2).

Laut Wood Mackenzie, einem Beratungsunternehmen, wird geschätzt, dass im 1,5-Szenario der beschleunigten Energiewende (AET) eine zusätzliche Menge an Primärkupfer benötigt wird, die 9,7 Millionen Tonnen beträgt. Dieser zusätzliche Bedarf entspricht fast einem Drittel des aktuellen Verbrauchs an raffiniertem Kupfer. Die Deckung dieses Bedarfs wird eine Herausforderung darstellen, denn selbst wenn die derzeitige Primärproduktionsrate beibehalten und die Recyclingquoten verbessert werden würden, wäre es nicht möglich, den erwarteten Bedarf zu decken. Das Szenario ist jedoch noch besorgniserregender, da die Entwicklung von Bergbauprojekten immer komplizierter und zeitaufwändiger wird.

Laut einem anderen Beratungsunternehmen, CRU, könnte die Entwicklung eines neuen Tagebau-Kupferprojekts mehr als ein Jahrzehnt dauern. Andererseits befinden sich viele dieser Projekte an Orten mit sozialer oder politischer Komplexität oder eingeschränktem Zugang zu Wasser, Energie, qualifiziertem technischem Personal und Infrastruktur für den Betrieb. Die Kombination dieser Faktoren könnte die Entwicklung von Greenfield-Projekten gefährden, die dazu beitragen könnten, die potenzielle Versorgungskrise dieses Metalls abzumildern.

Darüber hinaus sind auch technische Herausforderungen zu lösen, so ist beispielsweise bekannt, dass die Vorkommen mit den Jahren immer schlechter werden; Vor einiger Zeit veröffentlichte die chilenische Kupferkommission (Cochilco), dass zwischen 2000 und 2016 die durchschnittlichen Kupfergehalte der wichtigsten Bergbauunternehmen in Chile um mehr als 50 % gesunken sind. Das heißt, um heute die gleiche Menge Kupfer zu produzieren, muss mehr als doppelt so viel Erz verarbeitet werden wie vor 20 Jahren. Dies bringt weitere Komplikationen mit sich, wie z. B. einen höheren Energieverbrauch, einen höheren Wasserverbrauch und eine höhere Taling-Erzeugung, die nicht nur die Prozesse komplexer machen, sondern auch größere Risiken und mögliche Auswirkungen auf die Umwelt mit sich bringen könnten, die bei der Durchführung bewertet und gemindert werden müssen. Es ist auch allgemein bekannt, dass das Erz mit zunehmender Ausbeutung der Lagerstätte tendenziell härter wird und komplexere Mineralogien aufweist, was sich in der Regel negativ auf die Verarbeitungskapazität und die Gewinnung auswirkt, was letztendlich die Produktion wertvoller Elemente verringert.

Derzeit reicht es nicht aus, ein profitables Bergbauprojekt zu haben, um erfolgreich zu sein. Bergbauprojekte müssen auch die umliegenden Gemeinden und die Umwelt respektieren. Zu diesem Zweck müssen bei der Entwicklung dieser Projekte neue Richtlinien, Praktiken und Technologien umgesetzt werden, damit profitablere und ökologisch nachhaltigere Projekte entwickelt werden können.

Die Autoren dieses Artikels glauben, dass dies machbar ist und dass, obwohl es mit der Einführung neuer Praktiken und Technologien verbunden ist, Risiken einzugehen sind, die in der Bergbauindustrie, einer Industrie, die in der Vergangenheit durch Konservativität gekennzeichnet war, möglicherweise Ketzerei sind, davon ausgegangen wird, dass die Die Umsetzung von Innovationen ist keine Option oder Modeerscheinung, sondern eine Notwendigkeit, wenn der Betrieb langfristig durchführbar sein soll.

In jüngster Zeit gab es ermutigende Fortschritte bei der Entwicklung und Implementierung neuer und effizienterer Technologien für den Einsatz in der Mineralverarbeitung, wie z. B. Vorkonzentrationstechnologien wie Massen- und Erzsortierung sowie Hydrometallurgietechnologien, die die Rückgewinnung von Kupfer aus minderwertigen Sulfiderzen ermöglichen, wie z Jetti und die von Eriez entwickelte Grobpartikelflotation, die eine effiziente Rückgewinnung von Partikeln ermöglicht, die zwei- bis dreimal gröber sind als herkömmliche Flotationstechnologien.

Die Grobpartikelflotation (CPF) ist im Vergleich zu herkömmlichen Flotationstechnologien eine moderne Technologie. Die HydroFloat CPF-Technologie ist seit 20 Jahren industriell im Einsatz. In letzter Zeit wächst das Interesse an der Bergbauindustrie, da sich gezeigt hat, dass diese Technologie neben den metallurgisch-wirtschaftlichen Vorteilen auch positive Auswirkungen auf die gesamte Wertschöpfungskette haben und Vorteile für die Entwicklung eines saubereren und nachhaltigeren Bergbaus bieten kann. Der HydroFloat CPF ist eine Wirbelschicht-Flotationsmaschine für grobe Partikel, die die Einschränkungen des Auftriebs und der Schaumrückgewinnung mithilfe eines Wirbelbetts, eines Aufwärtsstroms von Fluidisierungswasser und eines Gegenstrombetriebs unter Bedingungen wie in einem Pfropfenströmungsreaktor überwunden hat.

Die Möglichkeit, gröbere Partikel durch Flotation effizient zurückzugewinnen, ermöglicht eine gröbere Mahlung und ermöglicht so eine Reduzierung des Energieverbrauchs pro Tonne verarbeitetem Erz. Mehrere unabhängige Studien von Anglo American, Ausenco, Capstone, Fluor und anderen haben ergeben, dass es durch die Implementierung von CPF-Prozessen möglich wäre, den Energieverbrauch in Konzentratoren um 10 bis 20 % zu senken und in einigen Fällen sogar noch höhere Werte. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Mahlkörperverbrauch pro Tonne verarbeitetem Erz sinken wird, was sich neben der Reduzierung der Betriebskosten auch positiv auf die Reduzierung der CO2-Emissionen auswirken wird.

Die Möglichkeit, gröbere Partikel effizient flotieren zu können, wird besonders wichtig für Betriebe sein, die in den kommenden Jahren voraussichtlich mit härteren und minderwertigeren Erzen umgehen müssen.

Andererseits bietet die Möglichkeit, gröbere Partikel zu flotieren, auch die Möglichkeit, gröbere Rückstände zu erzeugen. Mehrere Studien haben ergeben, dass je nach Mineralogie und Freisetzung des verarbeiteten Erzes die Umsetzung von HydroFloat CPF-Vorkonzentrationsprojekten die Rückweisung von 30 bis 45 % der gesamten verarbeiteten Masse als Ganggestein in groben Fraktionen ermöglichen könnte, wobei P80 höher liegt 400 µm bis 500 µm, was die hydraulische Leitfähigkeit dieser Rückstände verbessert, die Wasserrückgewinnung erleichtert und die Entsorgung sicherer macht.

Zu diesem Thema hat Anglo American kürzlich die Ergebnisse seiner patentierten hydraulischen Trockenstapeltechnologie (HDS) veröffentlicht, die im Pilotmaßstab bei El Soldado implementiert wurde. Bei dieser Technologie wird grober Sand (z. B. Rückstände aus der CPF-Anlage) zwischen Schichten feiner Rückstände eingelagert. Laut Anglo American hat diese neuartige Form der Tailings-Entsorgung die Wasserrückgewinnung um mehr als 80 % verbessert und die Tailings werden stabiler und sicherer entsorgt.

Aber darüber hinaus haben verschiedene Studien, beispielsweise die von Professor Jan Miller von der University of Utah, durchgeführte Studie herausgefunden, dass die HydroFloat CPF-Technologie die Rückgewinnung grober Partikel mit sehr geringer Freisetzung ermöglicht; Es wird geschätzt, dass 1,5 % bis 5 % der freiliegenden hydrophoben Oberfläche ausreichen, damit ein Partikel von HydroFloat effizient zurückgewonnen werden kann. Mit anderen Worten: Die in den Rückständen der HydroFloat CPF-Zelle enthaltenen Partikel sind nicht nur grob, sondern weisen auch nur sehr wenige freiliegende Sulfide auf. In den meisten Fällen sind die Sulfide vollständig eingekapselt, was ihre Reaktivität einschränken und die Säurebildung im Drainagewasser in den Rückständen verringern würde Dämme.

Andererseits haben diese im HydroFloat CPF erzeugten groben Rückstände (normalerweise 100 % über 150 µm) eine hohe Feststoffkonzentration, normalerweise über 60 %, und eine enge Partikelgrößenverteilung (5:1-Verhältnis zwischen dem gröbsten und dem feinsten). Partikel), so dass sie leicht entwässert werden können. Neue Tailings-Entsorgungstechnologien (z. B. HDS und Comlinging) könnten sich die Produktion grober Tailings aus dem CPF-Prozess zunutze machen und eine wirtschaftlichere und umweltfreundlichere Lösung bieten, indem sie Tailings mit günstigeren geotechnischen und geochemischen Eigenschaften für ihre sichere Entsorgung erzeugen zu herkömmlichen Techniken.

Obwohl diese neuen innovativen Technologien einen großen Fortschritt bei der sicheren Entsorgung von Tailings darstellen, besteht das Ziel darin, Bergbaubetriebe zu betreiben, bei denen keine Tailings anfallen. Auch wenn dies wie eine unrealistische Herausforderung erscheinen mag, gibt es bereits Studien auf diesem Gebiet, beispielsweise eine von der University of Queensland und der Universität Genf, die die Entstehung eines Nebenprodukts namens „Erzsande“ untersucht haben, das eine solche Herausforderung darstellen könnte als Rohstoff in der Bauindustrie verwendet. In einer weiteren aktuellen Studie, die von der University of Queensland in Zusammenarbeit mit Newcrest durchgeführt wurde, wurde eine umfassende Charakterisierung der Rückstände aus den bei Cadia installierten HydroFloat CPF-Zellen durchgeführt, bei der festgestellt wurde, dass die analysierte Probe für die Verwendung als geeignet zu sein scheint Rohstoff in der Bauindustrie.

Ein weiterer Bereich im Zusammenhang mit der Entwicklung eines saubereren und effizienteren Bergbaus betrifft die bessere Nutzung unserer natürlichen Ressourcen, entweder durch die wirtschaftliche Verarbeitung historischer minderwertiger Lagerbestände oder durch die verstärkte Rückgewinnung wertvoller Elemente im Flotationsprozess. Es ist allgemein bekannt, dass herkömmliche Zellen bei der Rückgewinnung der interessierenden Elemente, die in einem engen Bereich von Partikelgrößen enthalten sind, in den meisten Fällen im Bereich von 20 µm bis 150 µm, hocheffizient sind. Beim Mahlprozess entsteht jedoch ein breites Spektrum an Partikeln, was dazu führt, dass in den meisten Konzentratoren, die herkömmliche Zellen verwenden, die größten Verluste an wertvollen Elementen in den Fraktionen –20 µm und +150 µm auftreten. Bei Kupferanlagen kann dies zu Verlusten von 10 bis 20 % des gesamten verarbeiteten Kupfers führen.

Durch den Einsatz von Hochleistungszellen wie der Eriez StackCell ist es möglich, mehr als 50 % des Kupfers zurückzugewinnen, das in den ultrafeinen Fraktionen verloren geht (z. B. Partikel, die in den Cleaner-Scavenger-Tailings enthalten sind), und durch den Einsatz des HydroFloat CPF In der Zelle ist es im Allgemeinen möglich, mehr als 70 % des Kupfers zurückzugewinnen, das in den groben Fraktionen verloren geht (gröbere Rückstände bei +150 µm).

Durch den Einsatz dieser Technologien ist es möglich, die Produktion der wertvollen Elemente zu steigern, ohne dass mehr Erz abgebaut werden muss. Laut einer von McKinsey durchgeführten Studie könnte die Anwendung des CPF-Verfahrens in der gesamten Branche bis 2032 zu einer jährlichen Kupferproduktion von 500.000 bis 1,5 Millionen zusätzlichen Tonnen führen, ohne dass mehr Erz gefördert werden müsste, als die untersuchten Minen bereits fördern. CMJ

Jose Concha ist globaler HydroFloat-Produktmanager bei Eriez und Eric Wasmund ist Vizepräsident des globalen Flotationsgeschäfts der Flotationsabteilung von Eriez.

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