Química Mineralógica: técnicas de caracterización y control en minería

Ingeniería de Minas

Química Mineralógica

fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE Química Mineralógica 4.1 Técnicas de caracterización MI3100 - Química MineralógicaParámetros de control del proceso minero

Parámetros de Control del Proceso Minero

Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE Primary deposit Mining operations Mineral concentration Metal extraction Size reduction Mineral separation Metals Feed Concentrate Tailings Mineralogía, leyes insitu Textura intacta Estructuras Leyes de los flujos Mineralogía, Textura de partículas Liberación Leyes de los flujos Mineralogía, Textura de partículas Liberación Dureza MI3100 - Química Mineralógica Tamaño y forma de partículas Dureza, Potencial superficial Viscosidad y densidad pulpa Tamaño y forma de partículasCaracterización

Importancia de la Caracterización

La caracterización de estos parámetros nos permite:

• Comprender la historia de formación del yacimiento y las potenciales áreas con mayor ley
• Diseñar y controlar de los procesos de extracción desde tronadura hasta fundición para optimizar SU funcionamiento a través de las propiedades del mineral
• Planificar y programar la extracción material para obtener mejor rentabilidad y controlar los impactos del negocio minero

Geo-minero-metalurgia dream dreamstime dreamx time am de I dreamstime dreamstime oratio G VistaGeneral shutter MI3100 - Química Mineralógica

Representatividad de la Información

fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE shutterstock.com . 75989968 shutter stockRepresentatividad de la información fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE POBLACIÓN MUESTRA Mediciones que representen la variabilidad real de una unidad geológica o proceso. Ej:

• Leyes de todo el yacimiento 1 espaciamiento
• Leyes o mineralogía de una unidad geológica,
• Leyes de los distintos flujos en la planta tiempo (https://www.youtube.com/watch?v=iPOCdQKnjpQ) MI3100 - Química Mineralógica

Elección de Técnicas de Caracterización

Factores para la Elección de Técnicas

2 Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE ¿Qué tipo de problema necesito resolver? ¿Tengo algún tipo de conocimiento al respecto (causalidad)? ¿Tengo información anterior disponible? ¿Alcance económico del problema?

Routine Techniques Specialised techniques Textura mapeada usando MLA Increasing cost and value of information Increasing number of samples Synchrotron based techniques Automated SEM-EDS: Quantitative modal and textural information for major and trace minerals ToF-SIMS: Detailed surface chemical information Ley Au [ppm] Ley Cu [%] Ley Mo [%] 0.024 1.5555 0.08067 0.021 1.0936 0.10417 0.008 0.7376 0.10778 0.009 0.7462 0.11236 Optical microscopy: Qualitative and quantitative modal and textural information for selected major minerals Automated SEM-EDS: Major element mineral chemistry 0.011 0.7380 0.13582 Size-by-size chemical assays: Size-by-size calculated/ inferred modal mineralogy Chemical assays: Calculated/inferred modal mineralogy for bulk sample Mapeo variaciones composicionales de un mineral Leyes químicas Figure 1.1: Analytical approach to process mineralogy Ce 1 mm QXRD: Quantitative modal mineralogy for major minerals XCT: Detailed 3D textural information EPMA, LA-ICP-MS Major and trace element mineral chemistry 1 1600 0 07401 MI3100 - Química MineralógicaElección técnicas de caracterización

Consideraciones Adicionales para la Elección de Técnicas

Fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE ¿Qué tipo de depósito es? ¿Qué ley aproximada tiene? ¿Cuántas muestras necesito analizar y con que precisión? ¿Masa y tamaño de las partículas a analizar? ¿Necesito información textural? ¿Costo?

Specialised techniques Textura mapeada usando MLA Increasing cost and value of information Increasing number of samples Synchrotron based techniques Ce 1 mm Ley Au [ppm] Ley Cu [%] Ley Mo [%] 0.024 1.5555 0.08067 0.021 1.0936 0.10417 0.008 0.7376 0.10778 0.009 0.7462 0.11236 0.011 0.7380 0.13582 1 1600 0 07401 Size-by-size chemical assays: Size-by-size calculated/ inferred modal mineralogy Chemical assays: Calculated/inferred modal mineralogy for bulk sample Leyes químicas Figure 1.1: Analytical approach to process mineralogy MI3100 - Química Mineralógica + Logeo de sondajes Mapeo variaciones composicionales de un mineral QXRD: Quantitative modal mineralogy for major minerals XCT: Detailed 3D textural information EPMA, LA-ICP-MS Major and trace element mineral chemistry Optical microscopy: Qualitative and quantitative modal and textural information for selected major minerals Automated SEM-EDS: Major element mineral chemistry Routine Techniques Automated SEM-EDS: Quantitative modal and textural information for major and trace minerals ToF-SIMS: Detailed surface chemical informationfcfm

Ejemplos de Problemáticas

Mapeo de Leyes a Escala Yacimiento

Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE Ejemplos de problemáticas Yacimiento - Banco [m] Mapeo de leyes (Cu) a escala yacimiento Alcance económico: alto (definición de recursos). Cantidad de muestras: considerable Precisión intermedia-alta

Routine Techniques Specialised techniques Increasing cost and value of information Increasing number of samples Synchrotron based techniques Automated SEM-EDS Quantitative modal and textural information for major and trace minerals ToF-SIMS: Detailed surface chemical information QXRD: Quantitative modal mineralogy for major minerals XCT: Detailed 3D textural information EPMA, LA-ICP-MS Major and trace element mineral chemistry Optical microscopy: Qualitative and quantitative modal and textural information for selected major minerals Automated SEM-EDS: Major element mineral chemistry Size-by-size chemical assays: Size-by-size calculated/ Infawad madal minacalami Chemical assays: Calculated/inferred modal mineralogy for bulk sample *Otras leyes .. Figure 1.1: Analytical approach to process mineralogy MI3100 - Química Mineralógica

Liberación de una Cierta Unidad

Ejemplos de problemáticas fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE Liberación de una cierta unidad Alcance económico: alto - potencial de recuperación ley. Cantidad de muestras: menor (dependiendo del muestreo) Precisión intermedia-alta Necesito información textural y de tamaño de partícula

Particle 1 Particle 2 Particle 3 Particle 4 Particle 5 Particle 6 Particle 7 Particle 8 0 40pm Muestra de mano [cm]

Routine Techniques Specialised techniques Increasing cost and value of information Increasing number of samples Synchrotron based techniques Automated SEM-EDS Quantitative modal and textural information for major and trace minerals ToF-SIMS: Detailed surface chemical information QXRD: Quantitative modal mineralogy for major minerals XCT: Detailed 3D textural information EPMA, LA-ICP-MS Major and trace element mineral chemistry Optical microscopy: Qualitative and quantitative modal and textural information for selected major minerals Automated SEM-EDS: Major element mineral chemistry Size-by-size chemical assays: Size-by-size calculated/ inferred modal mineralogy Chemical assays: Calculated/inferred modal mineralogy for bulk sample Figure 1.1: Analytical approach to process mineralogy MI3100 - Química Mineralógica

Localización de Inclusiones

Ejemplos de problemáticas fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE Localización de inclusiones Alcance económico: depende Cantidad de muestras: menor (dependiendo del muestreo) Precisión alta

1 mm Ce Microscópica Muestra puntual [mm-um]

Routine Techniques Specialised techniques Increasing cost and value of information Increasing number of samples Synchrotron based techniques Automated SEM-EDS Quantitative modal and textural information for major and trace minerals ToF-SIMS: Detailed surface chemical information QXRD: Quantitative modal mineralogy for major minerals XCT: Detailed 3D textural information EPMA, LA-ICP-MS Major and trace element mineral chemistry Optical microscopy: Qualitative and quantitative modal and textural information for selected major minerals Automated SEM-EDS: Major element mineral chemistry Size-by-size chemical assays: Size-by-size calculated/ inferred modal mineralogy Chemical assays: Calculated/inferred modal mineralogy for bulk sample MI3100 - Química Mineralógica *Otras leyes .. Figure 1.1: Analytical approach to process mineralogy

Primeras Técnicas de Caracterización

fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE Observación visual ... (primera referencia siglo XVI) Microscopia óptica (siglo XIX) 10 mm Y por años ... fueron las únicas opciones disponibles MI3100 - Química Mineralógica

Últimos Desarrollos en Técnicas de Caracterización

Técnicas de caracterización Últimos desarrollos Microsonda Electrónica (Mapeo minerales) I White mica 2200 nm wavelength MI3100 - Química Mineralógica ToF-SIMS (Análisis de superficies) 264 247 20 212 194 176 159 141 124 106 71 36 18 100 um Fe 10kV 60nA Mapeo Hiperespectral Tomografía 3D 5 mm

Control de Garantía y Calidad (QAQC)

Control de garantía y calidad (QAQC) Tan importante como saber que técnica utilizar es asegurarse de la calidad de la información. · Representatividad de la información · Calidad del dato · Muestras de control · Duplicados · Blancos · Estándares

Calidad de los Datos

fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE · Exactitud: Desviación del valor real · Cuando no es exacto y existe un error sistemático/sesgo o 'bias' · Precisión: Medición del error, la capacidad de obtener siempre el mismo valor · Ej .: 4 ± 0.1

Accurate Precise Not Accurate Precise Accurate Not Precise Not Accurate Not Precise L Técnicas de mejor calidad, usada para casos puntuales, generalmente con límites de detección más bajos (ej. absorción atómica) Técnicas de menor calidad, usada para obtener valores en gran cantidad de muestras (Ej. XRF) MI3100 - Química Mineralógica

Muestras de Control

fcfm Ingeniería de Minas FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE · Técnicas y laboratorios requieren calibración con muestras blancos y estándares antes de medir · Blancos: valor químico cero · Permite saber el error del método · Estándares o material de referencia: material de composición química conocida · Muestras de referencias construidas a partir de un round de laboratorios o partir de técnicas con mayor precisión y exactitud · Técnicas deben ser calibradas con muestras estándares para ajustar el valor de medición y disminuir el error en función de los posibles elementos contendidos en la muestra. · Estándares suelen ser enviados como muestras de control "ciegas" para el laboratorio

EUROPE MON Metals in Soil Reference Material Catalog No. 540 Lot No. ! MI3100 - Química Mineralógica