Tecnologia de mineração canadense acelera a chegada de minerais críticos ao mercado.

Uma iminente escassez de minerais críticos está colocando a indústria de mineração no centro das atenções. Nosso setor está sob enorme pressão para entregar os suprimentos rapidamente — e para fazê-lo com menos custos, riscos e impacto ambiental. 

De onde virá esse novo suprimento? Apenas uma pequena fração virá da reciclagem ou de novas descobertas em áreas inexploradas. Mesmo que o processo de exploração mineral estivesse gerando um suprimento adequado (e não está — as descobertas caíram 75%, com um retorno sobre o investimento de -45% na última década), o tempo médio entre a exploração inicial e a produção em mina ainda é de 16 anos, com uma taxa de fracasso de projetos de 99.9%. A conclusão é que os recursos minerais críticos que o mundo precisa para fazer a transição para energia limpa rapidamente devem vir de minas existentes. 

Dada a longa história de exploração de recursos minerais e metálicos pela humanidade, a maioria dos recursos próximos à superfície já foi extraída. As empresas de mineração estão explorando o subsolo em profundidades maiores e revisitando sítios históricos em busca de novos recursos. Desde a exploração próxima à mina até o planejamento e as operações, as empresas de mineração podem se beneficiar de novas tecnologias que lhes permitem compreender o subsolo em grandes profundidades e com uma resolução sem precedentes.

Tecnologia de mineração desenvolvida no Canadá utiliza energia natural do espaço.

A nova tecnologia utiliza a energia natural proveniente de explosões de supernovas, na forma de partículas subatômicas chamadas "múons", para gerar imagens em profundidade abaixo da superfície da Terra. O desenvolvimento e a aplicação da tomografia de múons de raios cósmicos oferecem uma plataforma de inteligência do subsolo — composta por detectores proprietários, aquisição e integração dinâmica de dados, inteligência artificial e visualização 3D — que auxilia empresas de mineração a mapear e monitorar depósitos minerais e outras anomalias com precisão e confiabilidade. 

Equipadas com inteligência do subsolo do início ao fim da cadeia de valor da mineração, as empresas do setor podem aprimorar a recuperação de metais críticos, reduzindo o tempo de lançamento no mercado, os custos, os riscos e o impacto ambiental, além de otimizar seus investimentos ao longo da vida útil da mina. Ao compreenderem o subsolo, com medidas quantificadas de incerteza, elas podem tomar decisões informadas e baseadas em riscos, o que as ajuda a realizar uma recuperação direcionada e a levar os minerais críticos ao mercado rapidamente. Em muitas partes da cadeia de valor da mineração, a incerteza é um fator paralisante que causa atrasos e baixas contábeis. A Ideon, fornecedora de tecnologia, já trabalha com diversas grandes mineradoras globais (incluindo BHP, Rio Tinto, Glencore e Vale) que consideram sua tecnologia um divisor de águas. 

Como funciona a tomografia de múons

Uma boa analogia para explicar a tecnologia é a imagem médica. A imagem médica (como raios-X e tomografias computadorizadas) utiliza uma fonte de energia externa (radiação) para gerar imagens não invasivas do interior do corpo. Os ossos se destacam com muita clareza devido ao contraste de densidade com o tecido circundante. Imagens de precisão como essa permitem que profissionais da saúde realizem cirurgias minimamente invasivas. A tecnologia utiliza o mesmo princípio em nossa aplicação de tomografia de múons, aproveitando múons de raios cósmicos como uma fonte de energia segura e natural para gerar imagens do subsolo terrestre em 2D e 3D. Anomalias como depósitos minerais e vazios subterrâneos se destacam devido ao contraste de densidade com a rocha circundante. A geração de imagens de precisão do subsolo permite que profissionais da mineração explorem minérios com menos atrasos, custos reduzidos e menos desperdício, além de mitigar riscos geotécnicos específicos no subsolo.

Os múons de raios cósmicos são partículas elementares carregadas que surgem naturalmente da interação da radiação cósmica com a alta atmosfera da Terra. Chuvas de múons bombardeiam a Terra constantemente e são atenuadas pelas interações dos múons com a matéria ao longo de sua trajetória. Os múons podem penetrar profundamente na crosta terrestre, até milhares de metros, e sua atenuação na matéria é proporcional à densidade do material que o múon atravessa. 

Ao medir o fluxo de múons através de detectores posicionados abaixo da superfície, podemos determinar a densidade média na camada superficial dentro de um amplo campo de visão acima de cada detector. Cada detector produz uma imagem radiográfica da massa rochosa acima dele, e a combinação dessas imagens permite reconstruções tomográficas tridimensionais da densidade do subsolo. Os modelos de densidade de rochas derivados da tomografia de múons podem ser usados ​​em uma ampla variedade de contextos, desde a exploração e caracterização de recursos até o mapeamento de vazios e o monitoramento de fluxos de trabalho operacionais essenciais. 

Estudo de caso: Tomografia de múons para exploração de sulfeto de níquel na BHP

A tomografia de múons foi aplicada com sucesso em diversos locais para mapear depósitos de metais básicos do tipo MVT e VMS, bem como depósitos de urânio hospedados em discordâncias. A BHP Nickel West aproveitou essa capacidade para obter imagens de depósitos de sulfetos maciços com sucesso ao longo de uma extensão de 3 km na Austrália Ocidental. Mapeamos 1.5 bilhão de m³.³ da subsuperfície sem perfuração adicional, fornecendo resolução em escala métrica de anomalias de alta e baixa densidade — possibilitando prospecção e mapeamento de corpos de minério de baixo custo e alta resolução.

A mina Leinster está situada no cinturão de rochas verdes de Agnew-Wiluna, na Austrália Ocidental, e é integralmente propriedade da BHP, sendo operada pelo grupo Nickel West da BHP. O complexo da mina abriga diversos corpos de minério sulfetado. Uma galeria subterrânea existente era o local ideal para implantar detectores de múons na mina e buscar mineralização maciça ainda não descoberta no volume acima da galeria. Mais ao norte, hipotetizou-se que a mineralização se repetiria em direção à base da mina, e não havia trabalhos de exploração subterrânea nessa área. 

Foram utilizados dois detectores de rastreamento de múons diferentes: um detector instalado dentro da mina e um detector cilíndrico instalado em furos de sondagem. Nas fases 1 e 2, os detectores instalados dentro da mina coletaram dados em nove locais ao longo de uma galeria subterrânea, a profundidades verticais inferiores a 800 metros. Na fase 3, os detectores instalados em furos de sondagem foram posicionados ao norte para explorar uma zona-alvo de prospecção, a profundidades que variaram de 200 a 400 metros.

A densidade média das rochas foi medida diretamente em cada direção dentro dos campos de visão dos detectores. A análise dos dados foi realizada remotamente no Canadá para verificar a qualidade e a calibração, bem como para desenvolver imagens radiográficas da densidade do subsolo e um modelo de múons de alta resolução da região. Dados de gradiente gravitacional aerotransportado e dados de gravidade terrestre foram utilizados para realizar análises e inversões multifísicas, resultando em um modelo de densidade 3D robusto e unificado da área de Leinster. 

O programa mapeou com sucesso feições superficiais bem conhecidas com resolução lateral de poucos metros a partir de detectores de múons posicionados a quase um quilômetro abaixo da superfície e identificou com sucesso pequenas regiões de sulfeto maciço. Áreas com alta densidade foram qualificadas com intervalos de confiança, e um nível de confiança superior a 95% foi atribuído a importantes alvos geológicos e de sulfeto maciço. A análise também revelou vazios resultantes da mineração na área, demonstrando a utilidade da técnica para aplicações geotécnicas.

A geologia regional foi mapeada em alta resolução, com quase nenhuma perturbação do solo e custos operacionais mínimos na mina.

Toda a análise foi realizada às cegas, sem imposição de restrições geológicas, demonstrando o potencial da tomografia de múons para uso em mapeamento geológico em escala de mina, delimitação de minério e exploração em áreas já exploradas. Posteriormente, a BHP contratou a Ideon para implantar a tomografia de múons em Olympic Dam, um dos depósitos de cobre, ouro, prata e urânio mais importantes do mundo.

Aproveitando a tecnologia para impulsionar a transição para energia limpa. 

A tecnologia de múons está reduzindo efetivamente os riscos em processos críticos de exploração e mineração de minerais, quantificando a incerteza geológica. Com poucas maneiras de saber com certeza o que se encontra sob a superfície da Terra, a maioria das empresas de mineração depende fortemente de perfurações intensivas (em locais acima do solo e em trabalhos subterrâneos) para tentar compreender o subsolo, realizando biópsias geológicas e inferindo o que pode haver entre esses furos. Sem certeza geológica, essas empresas estão baseando decisões bilionárias em conhecimento incompleto. 

Eles também estão continuamente aprimorando novas técnicas de mineração (como o desmoronamento subterrâneo) para desbloquear o potencial de depósitos minerais críticos de menor teor, como o pórfiro de cobre, mas ainda não possuem um conjunto completo de ferramentas para monitorar e avaliar o progresso com segurança. 

O desafio final é obter um melhor conhecimento e maior confiança nas características dos depósitos minerais, um planejamento de mina mais bem fundamentado, uma vida útil mais longa da mina, maior capacidade de aproveitar depósitos anteriormente considerados inadequados e mais eficiência em toda a cadeia de valor da mineração.

A nova tecnologia está solucionando lacunas de conhecimento essenciais em áreas de mineração, proporcionando maior segurança em um ambiente tradicionalmente incerto. As empresas de mineração podem perfurar menos e, ao mesmo tempo, mapear e caracterizar mais recursos. Como resultado, podem tomar decisões mais rápidas, aumentar a produção de forma responsável, reduzir riscos, economizar custos e minimizar o impacto ambiental em toda a cadeia de valor da mineração.