جاء الابتكار إلى فحص الخام والتحجيم والفرز
تواجه صناعة التعدين واقعًا جديدًا ، تجذر لبعض الوقت: درجات الخام تنخفض ، وتزداد تعقيد الإيداع وتصبح أقل اقتصادية ، بينما تشتد المنافسة على الموارد المعدنية مثل المياه والطاقة.
يقول ديفيد ميلجاك ، مدير برنامج الأبحاث للاستشعار والفرز ، الموارد المعدنية في منظمة البحوث العلمية والصناعية في الكومنولث (CSIRO): “كيف نتعامل مع هذه التحديات بالمعنى التكنولوجي هو ما يطلبه الكثير منا”.
من أجل فحص خام الكثافة والفرز من عملية التعدين ، يتطلع ميلجاك وفريقه ، إلى جانب الشركات الناشئة والأكاديميين الآخرين ، إلى تقديم الإجابة على هذا السؤال.
عادة ما يتم فرز الصخور باستخدام طرق مثل النقل بالأشعة السينية (XRT). ومع ذلك ، هناك مجال كبير لتحسين هذه العملية من خلال التقنيات المتقدمة التي تقدم تحليلًا أكثر استنارة وأسرع، وفي نهاية المطاف، التقاط بيانات أفضل، وفقًا لخبراء مثل ميلجاك.
يتقدم هو وفريقه بتردد الراديو ، وأجهزة الأشعة السينية وأجهزة الاستشعار النووي لأنظمة حزام النقل عالية الإنتاجية المستخدمة في وقت مبكر من عملية التعدين التي يمكنها “استجواب” الصخور.
“ما نريد أن نعرفه هو مقدار النحاس، على سبيل المثال، في الصخور؛ إذا عرفنا ذلك بدقة وبسرعة كافية، يمكننا تحويلها لمعالجة الصخور ورفضها منخفضة في النحاس وليست اقتصادية بالنسبة لي”. “يمكن أن يكون لهذا فوائد هائلة في رفع درجة الخام والاقتصاد واستدامة العملية.”
وبهذه الطريقة، لا تحتاج الصخور منخفضة الدرجة إلى سحقها، مما يعني أن العملية الكلية تتطلب استخدام الطاقة والماء أقل. كما أنه يقلل من المواد التي تدخل سدود المخلفات.
تقنية فحص الخام
شارك ميلجاك، الذي لديه خبرة تقارب 30 عامًا في التكنولوجيا القائمة على الترددات الإذاعية، في تطوير، لأكثر من 15 عامًا، تكنولوجيا الرنين المغناطيسي (MRT) التي تم تسويقها من خلال Nextore، وهي شركة تدور من CSIRO في عام 2017.
في شهر مارس، أعلنت Nextore عن الحل الأول لتحليل الخام الذي يتم نقله بواسطة شاحنات النحاس تحت الأرض، وهو تكييف لتطبيق حزام النقل الخاص به.
تعتبر MRT شكلًا من أشكال التحليل الطيفي للترددات الراديوية التي يمكن استخدامها لحساب ذرات المعدن المستهدف في عينة. إنه يعمل عن طريق إخضاع الخام لنبضات موجات الراديو التي تم تعيينها على تردد توقيع المعدن المستهدف.
ينتج خام الصدى انفجار حقل راديو، يُعرف باسم “صدى الدوران”، والذي يقاس كمياً بواسطة المستشعر. يتم تقديم البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة محلل MRT كقياسات للوزن في الوقت الفعلي للمعادن المستهدفة والتي، بالإضافة إلى قراءات مقياس الأوزان، توفر درجة في الوقت الفعلي حيث أن الوزن في المائة من المواد.
يمكن للتكنولوجيا القيام بذلك مقابل 50 طنًا من المواد في أقل من دقيقة، وفقًا لـ Nextore، وتوفير عمليات التعدين ببيانات في الوقت الفعلي تُعلم قرارات توجيه الخام.
وقد تجلى في العديد من العمليات بما في ذلك منجم فيرست كوانتوم للمعادن كانانشي في زامبيا ، ومنجم شمعدان في لوندين في تشيلي ومنجم كوزامين في كابستون في المكسيك، حيث أبلغت تجربة كوزامين عن زيادة بنسبة 7.5 ٪ في إنتاج النحاس دون تعدين إضافي.
ترتبط هذه التكنولوجيا بآلات التصوير بالرنين المغناطيسي المستخدمة في الطب، ولكن يجب تكييفها مع ظروف التعدين القاسية والغبار.
يقول ميلجاك: “كانت هذه التقنيات موجودة منذ عقود، ولكن ما نحاول القيام به هو تعديل الفيزياء لجعلها تعمل في المعادن، والتي هي في الواقع مهمة ضخمة؛ عليك إعادة اختراع كيفية نقل موجات الراديو إلى الأهداف”.
تقنية الاستشعار الفائق الطيف
هناك ابتكار آخر في هذا المجال هو Hypermine، ولدت من VTT، وهي منظمة بحثية أوروبية مقرها فنلندا. تجمع تقنيتها بين إضاءة الليزر، والاستشعار الفائق الطيف وخوارزميات تعلم الآلات، لفرز المعادن القيمة في المرحلة الأولى من عملية التعدين.
تدعي الشركة، التي أعلنت في يونيو إغلاق ناجح لجولة تمويل البذور، أن التكنولوجيا تساعد في خفض استخدام الطاقة بنسبة 10 ٪ ويمكن أن تقلل من أحماض تعويم الخام واستخدام المياه بنسبة 15 ٪.
يقول CTO Mikhail Mekhrengin، إنه يقوم بذلك عن طريق اتخاذ قرارات التخزين بشكل أكثر دقة 100 مرة. ويضيف أن الشركة تكتشف بالفعل تلوث الألومينا في مناجم الحديد وتلوث الكبريتات في مناجم النحاس، مع تنفيذ أربعة أنظمة في عمليات العملاء في البرازيل وتشيلي وجنوب إفريقيا.
يقول Mekhrengin: “تتيح HyperMine بيانات قابلة للتنفيذ لكل مجرفة أو حمولة شاحنة، بالإضافة إلى إمكانات ربحية التعدين أعلى بنسبة 3-10 ٪ بسبب عدد أقل من المواد القيمة التي يتم فقدانها في النفايات، وأقل من الجانبين في هذه العملية، وتغذية أكثر اتساقًا لمحطات المعالجة”.
وبالمثل، توفر Steinert ومقرها ألمانيا تقنية الفرز المستندة إلى المستشعر للكشف عن تكوين الخام في الوقت الفعلي، التي تبنتها عملية التعدين Terra Goyana Bauxite في البرازيل. أظهرت التجارب الناجحة في الموقع أن التكنولوجيا يمكن أن تزيل الملوثات بمعدل محسّن.
حلول تكميلية متعددة
يقول الخبراء إن هذه الحلول يمكن أن تعمل جنبًا إلى جنب مع تقنية الأشعة السينية. يوضح الفرق، كما يوضح Mekhrengin، أن مضان الأشعة السينية (XRF) يعتمد على تحليل عنصري لتوفير معلومات من فئة الخام، بينما أن التحليل الطيفي بالليزر أو الاستشعار الفائق الطيف هي تقنيات بصرية توفر المحتوى الجزيئي للمواد، بما في ذلك المحتوى المعدني والتركيزات، والليهولوجي، ونوع الصخور والكيمياء.
“لماذا يكون نوع المعادن/نوع الصخور مهمًا؟ نظرًا لأن المعادن لا يتم تقديمها أبدًا في شكل نقي في الطبيعة. إنها محاطة بالمعادن. من الصعب ترجمة المعلومات الأولية إلى البيانات المعدنية. في الحالة المثالية، أنت بحاجة إلى كليهما”، مضيفًا: “علاوة على XRF، فإن علم المعادن أمر بالغ الأهمية لفهم كيفية معالجة المواد المائية”.
يضيف متحدث باسم Nextore أن XRT يتم تطبيقه فقط في تطبيقات الفرز الصخرية، أو “الجسيمات”، مكثفة في التكلفة ويمكن أن تصبح معقدة للغاية ومكلفة لتطبيقات الإنتاجية الأعلى التي تزيد عن 200 طن في الساعة (TPH).
“على العكس من ذلك، فإن الرنين المغناطيسي مناسب بشكل خاص للتطبيقات بالجملة، ويمتد حاليًا إلى 6500 طن في الساعة، ومن المؤكد أن يرتفع”.
تحسين مصانع المعالجة
بالإضافة إلى الفرز، تقوم CSIRO وMILJAK بتطبيق تقنيات مماثلة لقياس ما هو موجود في مصانع التعويم أثناء عملية الاستخراج.
يقول ميلجاك إن التكنولوجيا التي يمكن أن تحدد كمية المراحل المعدنية التي تتغير في الوقت الفعلي يمكن أن تساعد المشغلين على معالجة أو تخفيف “الاضطرابات” في معالجة المعادن التي تفسد العملية بأكملها. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تخفيف أفعال مثل تغيير المواد الأولية لمزج الممثل المعدني السيئ.
يقول: “قد يكون ذلك معدنًا معينًا يجعل عملية الاسترداد تنفجر؛ إنها تعطيل. يمكننا التقاطها بسرعة كبيرة مع التكنولوجيا التي لدينا – هذه قدرة فريدة قمنا بها في السنوات الخمس إلى 10 الماضية”.
“إذا لم يكن المشغلون مطلعين على هذه الانحرافات الكبيرة، يمكن أن تنخفض عمليات الاسترداد، لذا فإن إيقافهم في وقت مبكر قد يؤدي إلى عوائد أعلى. على مدى فترة طويلة، يمكن أن يزيد من الانتعاش بنسبة قليلة من المنجم الكبير، مما يوفر الآلاف من الأطنان من المنتجات – ثروة اعتمادًا على السلعة التي يتم تعدينها.”
تعمل CSIRO مع بعض الشركات لتجربة “أجزاء قوية من التكنولوجيا” ولكنها تبحث أيضًا عن شركاء تعدين إضافيين.
الابتكارات في الفحص
علاوة على ذلك في عملية الفرز والسحق، أطلقت Weir مؤخرًا ETX250، والتي تقول إنها أكبر شاشة موز مزدوجة سطح السفينة في العالم لفصل الصخور الكبيرة والصغيرة. تقول الشركة إن الشاشة، التي تديرها اثنان فقط، يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 40 ٪، مما يدعم أهداف استدامة عمال المناجم بشكل أكبر وتقليل تكاليف الطاقة المتزايدة.
“وجود اثنين فقط من الإثارة [بدلاً من ثلاثة] يقلل كورني كلين، مدير المنتجات العالمي في مجموعة Weir، يقلل من كمية المخزون التي يتعين على العميل الاحتفاظ بها، بالإضافة إلى الصيانة، مع إعطاء كفاءة فحص رائعة أفضل، لأننا نستطيع تشغيل المثير بسرعة أعلى”.
باعت الشركة مؤخرًا 12 لعملية تعدين رفيعة المستوى في باكستان.
دمج الذكاء الاصطناعي في فحص المعادن والفرز
الخطوة التالية للتقنيات التي تعتمد على البيانات هي اقترانهم بـ AI والتعلم الآلي (ML). على الرغم من أن هذا ليس محور تركيز ميلجاك وفريقه، إلا أنه يقول إن هناك “تراكبات كبيرة”.
“هناك قطار جميل من البيانات هنا يمكن إقرانه مع AI ML، الشباك العصبية، وهلم جرا، يمكن استخدامه لتحسين العملية بناءً على البيانات التاريخية والتنبؤ بالمشاكل”، يوضح.
“أعتقد أن جزءًا من مشكلتنا هو عدم معتادين على وجود بيانات مرحلة المعادن في الوقت الفعلي. لذلك، سيكون من المسعى البحثي الجديد محاولة الاستفادة من تدفقات البيانات لتحسينها أكثر”.
يقول نيكولاس ستينكامب، وهو مستشار مستقل وهو جيولوجي من خلال التدريب، إن الذكاء الاصطناعي قد يكون ذا قيمة لتحسين هذه العمليات.
يقول: “اليوم، تقوم تقنيات نقل الأشعة السينية المستخدمة في صناعة التعدين بآلاف الملايين من العمليات الحسابية لكل حبة فردية وأن هذه البيانات يتم تجاهلها للتو، ولا تتغذى على الإنتاج، ولكن يمكن معالجتها في السحابة لإعطاء رؤية أفضل بكثير في الإنتاج”.
“يمكن أن يبلغ ذلك مصنع المعالجة الخاص بك من حيث نوع المواد التي يمكن أن تتوقع أن تتوقعها، مما يتيح لهم تنظيم الوكلاء الذين سيحتاجون إلى إضافته إلى دورة معالجة محددة”.
ومع ذلك، فإن هذا في الغالب “السماء الزرقاء أو دليل المفهوم” في الوقت الحالي، كما يضيف.
رؤية للمستقبل
يقول Steenkamp إن المحرك الرئيسي لتبني هذه التقنيات هو في النهاية معالجة خام أقل، وبالتالي فإن المشروع يستخدم كميات أقل من المياه والطاقة والترشيح للحصول على درجة أعلى، مع تقليل المخلفات.
يوافق الرئيس والرئيس التنفيذي لشركة Wheaton Precious Metals Randy Smallwood، وهو مؤيد للابتكار في صناعة التعدين، على أن هذه المحركات المهمة لاعتماد التكنولوجيا.
منحت مستقبل الشركة لتحدي التعدين شركة Rethink Milling مليون دولار (1.37 مليون دولار كندي) لتقنيات الطحن المبتكرة، والتي تقدر أنها تقلل من استخدام الطاقة في العمل بأكثر من النصف.
ومع ذلك، كما يلاحظ Steenkamp، بالنسبة للاعبين الأكبر، فإن الاستثمار في التكنولوجيا المتطورة ليس أولوية عالية لأن معظمهم لا يزالون يعملون على هوامش، وهذا يعني أنهم لا يحتاجون إلى الاستثمار في المعدات عالية التكلفة. بالنسبة للمشغلين الصغار والمتوسطين، غالبًا ما تمنعهم التكلفة من تبنيها.
ويضيف: على الرغم من أن بعض الصناعات، مثل قطاع الماس، تستخدم أكثر لاستخدام أنواع مختلفة من التكنولوجيا، وبالتالي فمن المحتمل أن يكون لها المزيد من الثقة لتبنيها.
يقول: “في نهاية اليوم، يجب أن يكون لديك شخص مستعد ليكون مشاركًا ثم تكون على استعداد لمشاركة هذه البيانات في السوق، والتي يمكن أن تقنع لاعبيك الأكبر ببدء تبنيها”.
يعترف ميلجاك بوجود “الجمود” العام في الصناعة عندما يتعلق الأمر بتجربة وتبني تقنيات جديدة، لكنه يقول إن هناك “بعض فرق الابتكار الجيدة حقًا والأفراد الذين يحاولون حقًا إحداث تغيير في الصناعة”.
“إن وجهة نظري هي أنه سيكون رافعة مهمة للمستقبل، إذا تمكنا من الحصول على مجموعة كاملة من التقنيات والمبتكرين في مساحة التعدين هذه لتحويل التعدين إلى عملية من نوع التصنيع، حيث يمكن للبيانات في الوقت الفعلي أن تبقي الناس آمنة وإنتاجية. هذه هي الرؤية طويلة الأجل لـ CSIRO”، ويخلص.
<!– –>
