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Eficiencia Energética en Minería

por José Ojeda y Romke Kuyvehoven, Área de Productividad en SMI-ICE-Chile
Publicado el 9 de julio 2020

(English below)

En temas de disponibilidad energética e hídrica, es necesario trabajar de manera colaborativa y multidisciplinaria en la construcción de una cadena productiva flexible, capaz de crear un efecto amortiguador de los desafíos venideros, y de adaptarse a las necesidades de la sociedad actual, demandante de tecnología y, en consecuencia, de metales.

Es innegable que la eficiencia energética se encuentra entre los principales focos de atención que la industria minera busca abordar y potenciar, en conjunto con la permanente necesidad de aumentar la productividad de sus operaciones. Bajo ese concepto surgen preguntas cómo, ¿qué entendemos por eficiencia energética?, ¿estamos haciendo lo suficiente para avanzar hacia una minería energéticamente más eficiente? y, ¿es la utilización de energías renovables/limpias una forma de lograr la eficiencia? Estas interrogantes buscan cuestionar nuestro quehacer actual en torno a la producción de metales y replantear lo planificado para un futuro no tan lejano, apelando a nuestra intrínseca capacidad de adaptarnos a escenarios complejos y desafiantes.

La creciente demanda de metales a nivel mundial, el fuerte impacto que ha generado la constante disminución de las leyes en los yacimientos, y la escasez del recurso hídrico en zonas mineras ha llevado a las productoras de metales a diversificar sus procesos en busca de rutas energéticamente más eficientes, sin afectar de manera significativa la calidad en sus productos. Para alcanzar este objetivo es inevitable acudir a los avances tecnológicos e investigaciones desarrollados a nivel nacional y mundial. Dichos avances facilitan esta labor, con la esperanza de lograr cada día una producción más responsable en el uso de recursos, como el agua y la energía.

El uso de agua de mar en el procesamiento de minerales y el creciente uso de energías renovables, ¿corresponden a una práctica que nos hace energéticamente más eficientes? Sin lugar a duda la incorporación de estas alternativas a los procesos actuales ha significado un gran avance para la producción de metales y para el cuidado del medioambiente. Sin embargo, utilizar energía renovable no necesariamente genera mayor eficiencia. Independientemente de la fuente de energía o de agua que se utilice, ser eficientes en el proceso minero conlleva la decisión y responsabilidad de únicamente utilizar lo necesario para convertir la materia prima en un producto comercializable, que cumpla con los estándares de calidad del mercado y cuya intervención dentro del contexto mas amplio en el que se desarrolla sea mínima.

En este escenario se torna relevante el monitoreo preciso de los procesos involucrados y el correcto control de las variables críticas que caracterizan su desempeño. En conjunto, es importante contar con un proceso flexible y de buen tiempo de respuesta ante inminentes fluctuaciones provenientes de la variabilidad mineral dentro de un yacimiento, considerando la gran diversidad de las propiedades físicas y químicas que caracterizan su comportamiento al ser procesados. Es aquí donde cobran relevancia temas como la transformación digital y modelamiento predictivo, que buscan implementar el desarrollo tecnológico orientado a mantener un adecuado control y monitoreo del proceso en general, y en particular, de aquellas operaciones altamente intensivas en consumo de energía, como lo es la molienda.

SMI-ICE-Chile en conjunto con investigadores del Sustainable Minerals Institute de The University of Queensland en Australia, y en colaboración con otros centros de investigación nacionales, como el AMTC (Advanced Mining Technology Center) de la Universidad de Chile, han llevado a cabo proyectos de investigación en distintas plantas concentradoras de minerales en Chile. Nuestro trabajo contempla visitas para inspeccionar las instalaciones, entrevistas con personal en salas de operación y control, y reuniones con los jefes de las áreas involucradas, como una forma de potenciar el acercamiento directo con el proceso y sus trabajadores.


Visita a planta de pellets de Huasco, agosto 2019, Proyecto de Eficiencia Energética para CAP Minería

Buscamos fuentes de ineficiencias y estar alineados con los objetivos definidos por la empresa, y así generar recomendaciones y alternativas que puedan ser aplicadas e implementadas en la operación, sin afectar la calidad en sus productos. El trabajo se complementa con análisis estadístico de las variables operacionales para determinar la real variabilidad o estabilidad operacional de la planta. Igualmente con simulaciones en software especializados se buscan escenarios que hagan de la operación un proceso más eficiente. Además, con una revisión de antecedentes y literatura relacionada al proceso respectivo se logra establecer los cimientos que sustentan las sugerencias realizadas.

Este tipo de trabajos requiere un entendimiento holístico de los procesos y del estado actual de cada planta, pues nuestros proyectos entrelazan fuertemente la evaluación del desempeño operacional con la identificación de oportunidades que permitan hacerlos más eficientes. Asimismo, lo vinculan con la eficacia y precisión que, tanto la instrumentación como los sistemas de control implementados poseen para capturar, procesar e interpretar la información crítica que caracteriza el desempeño y la estabilidad de la cadena productiva.

Consideramos que para avanzar juntos en esta dirección es necesario ampliar nuestra visión y mantener una postura menos conservadora, que dé espacio a innovadores puntos de vista y a alternativas capaces de romper los paradigmas que han sido fuertemente establecidos de manera transversal en la cultura minera tradicional.


Izquierda a derecha: José Ojeda (SMI-ICE); Luis Diaz (CAP); Gustavo Ceballos (AMTC); Norelys Aguila (AMTC); Romke Kuyvenhoven (SMI-ICE); Solange Vera (SMI-ICE); Marcin Ziemski (SMI-JMRC); Rodrigo Martinez (CAP)

Así como existe el advenimiento de nuevas problemáticas para la minería, y aun cuando sea posible dar solución a los desafíos inminentes, en temas de disponibilidad energética e hídrica, es necesario trabajar de manera colaborativa y multidisciplinaria en la construcción de una cadena productiva flexible, capaz de crear un efecto amortiguador de los desafíos venideros, y de adaptarse a las necesidades de la sociedad actual, demandante de tecnología y, en consecuencia, de metales.

—————-ENGLISH VERSION——————-

Energy Efficiency in Mining

In terms of energy and water availability, a collaborative and multidisciplinary approach should be used for the construction of a flexible production chain, capable both of absorbing the variety of the upcoming challenges and adapting to current needs of society that require technology and hence metals as raw materials.

Undeniably, energy efficiency is among the primary challenges that the mining industry has to manage and incorporate, along with the permanent need to increase operational productivity. Within this context, many questions arise, such as: What do we understand by energy efficiency? Are we doing enough to move towards a more energy efficient industry? And: Is the use of renewable energy a way to achieve efficiency? These enquiries aim at challenging the way metal production is currently managed and reconsidering what was planned for the near future, calling on to our intrinsic capacity to adapt to complex and challenging scenarios.

The growing global demand for metals, the strong impact generated by the constant decrease in ore grades, and the shortage of water resources in mining areas has metal producers diversifying their processes, searching for more energy efficient paths without jeopardizing the quality of their products. To achieve this objective, it is inevitable to involve technological advances and research developed nationally and internationally. These advances make the challenge more manageable, expecting to achieve day-to-day production that is more responsible in the use of essential resources like water and energy.

Does the use of seawater in mineral processing and increased utilization of renewable energy sources make us more efficient? Without a doubt, the inclusion of these alternatives in current processes has meant great progress for metals production and for environmental management. However, using renewable energy does not necessarily generate greater efficiency. Independent of the energy or water sources used, having an efficient mining process involves the decision and responsibility of using only what is necessary to convert raw material into marketable products, that comply with market quality standards and with minimum intervention within the larger context they are developed.

This scenario enhances the need for precise monitoring of the involved processes, as well as the adequate control of critical variables that determine their performance. Together, it is important to have a flexible process and a timely response for imminent fluctuations brought by variability in mineral deposits, considering the great diversity of physical and chemical properties that determine their behaviour when processed. This is where issues such as digital transformation and predictive modelling become more relevant, seeking to implement technological developments focused on correctly controlling and monitoring the general process, and particularly, energy-intensive operations, such as grinding.

SMI-ICE-Chile along with researchers from the Sustainable Minerals Institute at The University of Queensland, Australia, and in collaboration with national research centres like AMTC (Advanced Mining Technology Centre) from Universidad de Chile, have carried out research projects in different mineral concentrator plants in Chile. Our work includes site visits to inspect facilities, interviews with staff in control rooms, and meetings with the leads of the involved areas, as a way to strengthen our understanding of the process and involvement with the people in charge.


Visit to the Huasco pellets plant, August 2019, Energy Efficiency Project for CAP Minería

We look for sources of inefficiencies and aim at being aligned with the company objectives, as well as generating recommendations and alternatives that may be applied and implemented in the operation, without affecting the quality of the products. The work is complemented by a statistical analysis of operational variables to determine the actual variability or stability of the plant operation. Likewise, simulations with specialised software are used to look for scenarios that turn the operation into a more efficient process. Literature reviews and benchmarking focussed on similar processes also help build the foundations of the resulting suggestions.

This type of work requires a thorough and holistic understanding of processes and the current state of the art at each plant, because our projects strongly correlate performance evaluations with the identification of opportunities that allow for greater efficiency. Likewise, they link to the effectiveness and precision that both the implemented instrumentation and control systems have in order to capture, process and interpret critical information that defines performance and stability of the production.

We consider that to move forward in this direction, it is necessary to broaden our vision and opt for a less conservative position, providing room for innovative points of view and alternatives capable of bending the deep-rooted paradigms established as part of the traditionally more conservative mining culture.


Left to Right: José Ojeda (SMI-ICE); Luis Diaz (CAP); Gustavo Ceballos (AMTC); Norelys Aguila (AMTC); Romke Kuyvenhoven (SMI-ICE); Solange Vera (SMI-ICE); Marcin Ziemski (SMI-JMRC); Rodrigo Martinez (CAP)

Much like the growing existence of new difficulties in mining, and even when it is possible to provide solutions to imminent challenges, in terms of energy and water availability, as industry we have to work collaboratively and in a multidisciplinary environment for the construction of a flexible chain of production, capable of creating an absorbing effect for the upcoming challenges, and to adapt to current societal needs, highly dependent on technology and, in consequence, of metals.

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