La tecnología minera canadiense acelera la comercialización de minerales críticos

Una inminente brecha de suministro de minerales críticos está poniendo a la industria minera en el punto de mira. Nuestra industria se encuentra bajo una enorme presión para entregar con rapidez y hacerlo con menor costo, riesgo e impacto ambiental. 

¿De dónde provendrá este nuevo suministro? Solo una pequeña fracción provendrá del reciclaje o de nuevos descubrimientos en yacimientos no convencionales. Incluso si el proceso de exploración minera generara un nuevo suministro adecuado (y no es así: los descubrimientos han disminuido un 75% con una rentabilidad de la inversión del -45% en la última década), el tiempo promedio desde la exploración inicial hasta la producción minera sigue siendo de 16 años, con una tasa de fracaso del proyecto del 99.9%. La conclusión es que los recursos minerales críticos que el mundo necesita para una transición rápida a la energía limpia deben provenir de minas existentes. 

Dado el uso ancestral de los recursos minerales y metálicos por parte de la humanidad, la mayoría de los recursos cercanos a la superficie ya se han recuperado. Las compañías mineras están explorando a mayor profundidad y revisitando sitios históricos para encontrar nuevos recursos. Desde la exploración cercana a la mina hasta la planificación y operación de minas, las compañías mineras se beneficiarán de las nuevas tecnologías que les permiten comprender el subsuelo a grandes profundidades y con una resolución sin precedentes.

La tecnología minera de fabricación canadiense utiliza energía natural del espacio

La nueva tecnología utiliza la energía natural de las explosiones de supernovas, en forma de partículas subatómicas llamadas "muones", para obtener imágenes de las profundidades de la superficie terrestre. El desarrollo y la aplicación de la tomografía de muones de rayos cósmicos ofrece una plataforma de inteligencia del subsuelo —que incluye detectores patentados, adquisición e integración dinámica de datos, inteligencia artificial y visualización 3D— que ayuda a las empresas mineras a mapear y monitorear depósitos minerales y otras anomalías con precisión y fiabilidad. 

Equipadas con inteligencia del subsuelo de principio a fin en la cadena de valor minera, las compañías mineras pueden mejorar la recuperación de metales críticos, reduciendo el tiempo de comercialización, los costos, el riesgo y el impacto ambiental, a la vez que optimizan sus inversiones a lo largo de la vida útil de la mina. Al comprender el subsuelo, con medidas cuantificadas de incertidumbre, pueden tomar decisiones informadas y basadas en el riesgo que les ayudan a realizar una recuperación dirigida y a comercializar minerales críticos rápidamente. En muchos aspectos de la cadena de valor minera, la incertidumbre desconocida es un factor paralizante que provoca desaceleraciones y pérdidas por deterioro de activos corporativos. El proveedor de tecnología, Ideon, ya trabaja con varias grandes mineras globales (incluidas BHP, Rio Tinto, Glencore y Vale) que ven su tecnología como un punto de inflexión. 

Cómo funciona la tomografía de muones

Una buena analogía para explicar esta tecnología es la imagenología médica. Las imágenes médicas (como los rayos X y las tomografías computarizadas) utilizan una fuente de energía externa (radiación) para obtener imágenes no invasivas del interior del cuerpo. Los huesos se distinguen con gran claridad gracias al contraste de densidad con el tejido que los rodea. Imágenes de precisión como estas permiten a los profesionales médicos realizar cirugías mínimamente invasivas. La tecnología utiliza el mismo principio en nuestra aplicación de la tomografía de muones, aprovechando los muones de rayos cósmicos como una fuente de energía segura y natural para obtener imágenes del subsuelo terrestre en 2D y 3D. Anomalías como depósitos minerales y huecos subterráneos se distinguen por su contraste de densidad con la roca circundante. La imagenología precisa del subsuelo permite a los profesionales de la minería extraer con menos demoras, menos costos y menos desperdicio, y mitigar los riesgos geotécnicos específicos en el subsuelo.

Los muones de rayos cósmicos son partículas elementales cargadas que surgen naturalmente de la radiación cósmica al interactuar con la atmósfera superior de la Tierra. Lluvias de muones bombardean la Tierra constantemente y se atenúan por las interacciones de los muones con la materia a lo largo de su trayectoria. Los muones pueden penetrar profundamente en la corteza terrestre, hasta miles de metros, y su atenuación en la materia es proporcional a la densidad del material que atraviesan. 

Al medir el flujo de muones mediante detectores ubicados bajo la superficie, podemos determinar la densidad promedio de la sobrecarga dentro de un amplio campo de visión sobre cada detector. Cada detector produce una imagen radiográfica del macizo rocoso que lo cubre, y la combinación de estas imágenes permite reconstrucciones tomográficas tridimensionales de la densidad del subsuelo. Los modelos de densidad de rocas derivados mediante tomografía de muones pueden utilizarse en una amplia variedad de entornos, desde la exploración y la caracterización de recursos hasta el mapeo de vacíos y la monitorización de flujos de trabajo operativos clave. 

Estudio de caso: Tomografía de muones para la exploración de sulfuro de níquel en BHP

La tomografía de muones se ha implementado con éxito en múltiples sitios para mapear depósitos de metales base de tipo MVT y VMS, así como depósitos de uranio alojados en discordancias. BHP Nickel West aprovechó esta capacidad para obtener imágenes de depósitos masivos de sulfuros a lo largo de una extensión de 3 km en Australia Occidental. Obtuvimos imágenes de 1.5 mil millones de m³ del subsuelo sin necesidad de perforaciones adicionales, lo que proporciona una resolución a escala métrica tanto de anomalías de alta como de baja densidad, lo que permite una prospección y un mapeo de cuerpos minerales de bajo costo y alta resolución.

La mina Leinster se encuentra en el cinturón de rocas verdes de Agnew-Wiluna, en Australia Occidental. Es propiedad exclusiva de BHP y está operada por el grupo Nickel West de BHP. El complejo minero alberga varios yacimientos de sulfuros. Un túnel subterráneo existente era la ubicación ideal para instalar detectores de muones en la mina y explorar el volumen por encima del túnel en busca de mineralización masiva no descubierta. Más al norte, se planteó la hipótesis de que la mineralización se repetiría en dirección descendente, y no se encontraron trabajos subterráneos en esa zona. 

Se utilizaron dos detectores de seguimiento de muones: un detector en la mina y un detector cilíndrico de pozo. En las fases 1 y 2, los detectores en la mina recopilaron datos en nueve puntos a lo largo de un túnel subterráneo a profundidades verticales inferiores a 800 metros. En la fase 3, se instalaron detectores de pozo al norte para explorar una zona objetivo de exploración a profundidades de pozo de entre 200 y 400 metros.

La densidad media de la roca se midió directamente en cada dirección dentro del campo de visión de los detectores. El análisis de datos se realizó de forma remota en Canadá para verificar la calidad y la calibración, así como para generar imágenes radiográficas de la densidad del subsuelo y un modelo muónico de alta resolución de la región. Se utilizaron los datos de gradiente de gravedad aérea y gravedad terrestre proporcionados para realizar un análisis multifísico e inversión, lo que generó un modelo de densidad 3D robusto y unificado del área de Leinster. 

El programa cartografió con éxito características superficiales conocidas con una resolución lateral de pocos metros, gracias a detectores de muones ubicados a casi un kilómetro de profundidad, y resolvió con éxito pequeñas regiones de sulfuro masivo. Las áreas con alta densidad se calificaron con intervalos de confianza, y se atribuyó un nivel de confianza superior al 95% a importantes objetivos geológicos y de sulfuro masivo. El análisis también reveló vacíos de minería en la zona, lo que demuestra la utilidad de la técnica para aplicaciones geotécnicas.

La geología regional fue mapeada en alta resolución, con casi ninguna perturbación del suelo y una sobrecarga operativa mínima en la mina.

Todo el análisis se realizó a ciegas, sin restricciones geológicas, lo que demuestra el potencial de la tomografía de muones para el mapeo geológico a escala de mina, la delimitación de minerales y la exploración de yacimientos industriales. Posteriormente, BHP contrató a Ideon para implementar la tomografía de muones en Olympic Dam, uno de los yacimientos de cobre, oro, plata y uranio más importantes del mundo.

Aprovechar la tecnología para avanzar en la transición hacia la energía limpia 

La tecnología de muones minimiza eficazmente el riesgo de los procesos críticos de exploración y minería de minerales al cuantificar la incertidumbre geológica. Ante la escasez de maneras de conocer con certeza qué se esconde bajo la superficie terrestre, la mayoría de las empresas mineras dependen en gran medida de la perforación intensiva (tanto en yacimientos superficiales como en trabajos subterráneos) para intentar comprender el subsuelo, realizando biopsias geológicas e infiriendo qué podría haber entre esos agujeros. Sin certeza geológica, estas empresas basan decisiones multimillonarias en información fragmentada. 

También están continuamente avanzando en nuevas técnicas de minería (como el hundimiento del subsuelo) para liberar el potencial de depósitos minerales críticos de menor ley, como el pórfido de cobre, pero aún no cuentan con un conjunto completo de herramientas para monitorear y evaluar el progreso con confianza. 

El desafío final es lograr un mejor conocimiento y confianza en las características de los yacimientos minerales, una planificación minera mejor informada, una vida útil más larga de las minas, una mayor capacidad para aprovechar depósitos que antes se consideraban inadecuados y más eficiencia en toda la cadena de valor minera.

La nueva tecnología está abordando lagunas clave de conocimiento en las minas, brindando certeza de comprensión en un entorno tradicionalmente muy incierto. Las compañías mineras pueden perforar menos y, al mismo tiempo, mapear y caracterizar más recursos. Como resultado, pueden tomar decisiones más rápidamente, aumentar la producción mientras extraen responsablemente, reducir riesgos, ahorrar costos y minimizar el impacto ambiental en toda la cadena de valor minera.