Minerales Críticos. Recuperación y beneficio
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En la actualidad, como es sabido, los minerales que contienen niobio y tántalo (Nb y Ta) se pueden comprender como series continuas de columbita y tantalita, lo que comúnmente se conoce como coltán. Este se ha convertido en uno de esos minerales estratégicos actuales cuya demanda a nivel mundial ha aumentado exponencialmente. Actualmente existen algunas pequeñas explotaciones en funcionamiento en las que la presencia de este mineral podría ser destacable.
Bárbara Ruiz Martínez y Pablo Ortega Toledano, ingenieros de proceso Advanced Mineral Processing, S.L.
La presencia de cantidades apreciables de Nb y Ta es muy común en ciertos concentrados producidos en diversas operaciones mineras y, sobre todo, en yacimientos asociados a otros minerales de especies metálicas como estaño, titanio, tungsteno y hierro.
La producción de un concentrado complejo, que contenga una mezcla de algunos minerales metálicos, reduce su valor y en la mayoría de los casos se opta por procesos simples para la concentración de estos elementos, lo que conlleva que una cantidad significativa de estos elementos estratégicos se queden sin separar.
En consecuencia, la razón principal por la que no se aprovecha el Nb y Ta como subproducto en yacimientos de especies metálicas reside en la dificultad de realizar un procesamiento especifico de los mismos para lograr concentraciones que alcancen los valores aceptables para su comercialización. Es por ello que se han venido desechando estos elementos durante la explotación del yacimiento en escombreras, con el consecuente impacto ambiental asociado.
El origen de los estudios que se van a exponer a lo largo de este artículo surge de uno de los principales objetivos que se persiguen en el plan de Acción para materias primas críticas presentado por la Unión Europea, que se basa en encontrar procesos sencillos, viables, rentables y medioambientalmente aceptables para la recuperación y valorización de minerales críticos. En el caso que nos ocupa, los elementos críticos a recuperar y refinar son el Nb y Ta, y otros elementos valiosos asociados, como, por ejemplo, las denominadas tierras raras.
Advanced Mineral Processing, S.L. (en adelante, “AMP”), empresa de ingeniería de procesos, ha estudiado la recuperación de Nb y Ta a partir de estériles recogidos de escombreras de diferentes explotaciones de estaño, ilmenita, rutilo y otros minerales de hierro.
Por tanto, se puede establecer en cinco los objetivos que AMP está desarrollando para cumplir con el plan de acción de la Unión Europea:
1. Incremento de la rentabilidad de las explotaciones con minerales de alto valor.
2. Reducción del impacto medioambiental por la presencia de escombreras.
3. Mejora de los actuales procesos de beneficio de bajo rendimiento.
4. Optimización de la eficiencia económica y energética de los procesos de beneficio de materiales estratégicos.
5. Definición e implementación de un proceso probado, estable y seguro para beneficio de minerales estratégicos, escalable a nivel industrial.
EN BUSCA DE LA RECUPERACIÓN DE MINERALES ESTRATÉGICOS
La finalidad de estos estudios es el desarrollo de un proceso de recuperación, concentración y refino de Nb y Ta a partir de estériles de escombreras de diferentes explotaciones, utilizando equipos de separación gravimétrica (espirales y mesa de sacudidas) y de separación magnética.
Además, el éxito de estos ensayos aporta un valor añadido a la explotación con la posibilidad de comercializar los elementos críticos recuperados de escombreras y minimizar el impacto ambiental que estas suponen.
AMP ha realizado unos ensayos preliminares con una planta piloto de separación gravimétrica (Figura 1). Esta planta está compuesta por un grupo de bombeo, un hidrociclón de poliuretano de 100 mm de diámetro y una espiral modelo FM1, específica para separación de minerales pesados.
De la descarga de la espiral se obtienen, generalmente, tres corrientes (concentrados o pesados, mixtos y ligeros). En el estudio realizado, siempre con el fin recuperar y afinar el mineral residual de las escombreras, la corriente de mayor interés es la de concentrado o pesados ya que debido a la densidad de estos minerales es en esta donde se espera recuperar la mayor cantidad de Nb y Ta. Los estériles o ligeros se sacan del proceso puesto que, el contenido de minerales de interés es muy bajo. Por último, la corriente de mixtos se deja en recirculación de forma que se minimiza la pérdida de minerales pesados entre los que se encuentran los minerales críticos.
En la Tabla 1 se observan las densidades y concentraciones de las mediciones tomadas durante el ensayo con la planta piloto. El hidrociclón, a diferencia de su uso habitual que busca realizar un corte preciso del mineral que recibe, se emplea en este caso para alimentar, con una concentración óptima (250-300 g/l) a la espiral.
Con respecto a las corrientes obtenidas de la espiral, al tomar las tres muestras simultáneamente y durante la misma duración de tiempo, la corriente con mayor densidad de pulpa y, por tanto, mayor concentración de sólido seco es la corriente de pesados, donde se encuentran el Nb y Ta.
CONCENTRANDO EL Nb Y Ta
Las corrientes obtenidas en la descarga de la espiral se clasifican y caracterizan en el laboratorio. La clasificación se hace mediante un proceso de tamizado y el material retenido en cada una de las fracciones es analizado en la lupa binocular para, visualmente, poder comprobar si hay mayor cantidad de elementos de interés en alguna fracción en concreto como se puede observar en la Figura 2, donde puede apreciarse diferencias entre material concentrado (arriba) material estéril y concentrado (medio) y material puramente estéril (abajo).
Tras esto, se procede a concentrar las corrientes obtenidas de la espiral para lo cual se ha empleado una mesa de sacudidas. Es importante recalcar que, con el ensayo de espiral, industrialmente se busca recuperar el mineral lo más concentrado posible, pero en ocasiones es de mayor interés no perder material y hacer etapas posteriores de concentración y refino que llegar a concentrar en la espiral a riesgo de perder el material objetivo en las corrientes de mixtos o ligeros.
En la Figura 3 se puede observar la playa de mineral concentrado que se forma durante el ensayo en mesa de sacudidas. Los colores amarillentos- verdosos que se observan en el concentrado corresponden a tierras raras asociadas a las explotaciones de Nb y Ta.
De estas nuevas corrientes de la mesa de sacudidas, concentradas, se realizan análisis químicos específicos mediante fluorescencia de rayos X, para determinar y contrastar el aumento de los elementos de interés en el producto final con respecto al material original.
En la Tabla 2 se puede observar el aumento en partes por millón (ppm) de los elementos de interés de este estudio, obtenidos tras la etapa de concentración en la mesa de sacudidas.
Es significativo el aumento de ley obtenido del concentrado de la mesa de sacudidas con respecto al material inicial, lo que demuestra la gran eficiencia y posibilidades de esta técnica para el objetivo final, la recuperación del Nb y Ta.
REFINANDO EL Nb Y Ta
Con el objetivo de refinar y obtener una mejor calidad del Nb y Ta, se ha realizado una etapa de refino mediante separación magnética de una parte representativa, obtenida tras la concentración en la mesa de sacudidas, de la corriente de pesados de la espiral.
Algunos de los minerales asociados al Nb y Ta son más susceptibles al campo magnético por lo que se procede a realizar un ensayo con un equipo de alta intensidad en vía seca (Figura 4) para mejorar la ley obtenida, las cuales están reflejadas en los análisis químicos de la Tabla 2.
En la Tabla 3 se puede observar las leyes obtenidas para la fracción magnética y no magnética. Cabe resaltar que una parte del Nb recogida en la fracción no magnética (430 ppm), es el resultado de la inclusión de este elemento en la red cristalina del estaño (Sn), donde es encontrado frecuentemente.
En la Tabla 4, se comparan las leyes del concentrado de la mesa y las diferentes fracciones magnética y no magnética tras la etapa de refinado.
EL FUTURO DE LAS MATERIAS PRIMAS CRÍTICAS EN ESPAÑA Y LA UE
España, así como la Unión Europea, cuenta con un alto grado de recursos mineros de materias primas críticas. Una cantidad significativa de los mismos pueden encontrarse actualmente como material alguna vez considerado estéril en explotaciones de otras reservas de minerales.
Como se ha demostrado a lo largo de este artículo, mediante técnicas de procesamiento de minerales, previamente planificadas y estudiadas, es posible recuperar un alto porcentaje minerales estratégicos, como el Nb y Ta o las denominadas tierras raras en este caso, con un alto valor económico y estratégico a nivel mundial.
Es fundamental continuar apostando por la investigación minera, así como por nuevas formas de enfocar las técnicas de procesado ya existentes para la recuperación de materias primas como parte fundamental para que la Unión Europea pueda ser un poco más independiente de otras potencias en este sector.
España, como país de amplia tradición minera, debe situarse a la cabeza de Europa en investigación y desarrollo de dichas técnicas para garantizar la sostenibilidad de la obtención de materias primas estratégicas y alcanzar un balance medioambiental a su vez.
“Únicamente aquellos pueblos que hacen descubrimientos son dueños del futuro de la civilización”-Berthold Aurebach.
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