06/11/2013 - Un proyecto de la USM investigará la fragmentación de minerales a través de microondas

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En la minería actual, una gran cantidad de energía se utiliza para tratar de comprimir el material sólido en la molienda; como todo el material se resiste al proceso, este no resulta tan eficiente como se quisiera. Es por eso que se están buscando alternativas más sostenibles a la hora de reducir la roca, siendo éste uno de los objetivos principales del proyecto Fondef CA13I10353 “Prototipo de laboratorio para inducir la fragmentación de minerales vía la aplicación continua de pulsos de microondas”, uno de los ganadores del II Concurso de Ciencia Aplicada del Programa IDeA de Fondef.

La iniciativa, liderada por Waldo Valderrama, académico del Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales, y Héctor Carrasco, académico del Departamento de Electrónica, indagará en la eficiencia del uso de microondas como fuente de energía focalizada en el proceso de molienda, a través del diseño y realización de una máquina prototipo dirigida a la aplicación industrial, la cual será perfeccionada y optimizada mediante pruebas de laboratorio.

“Este proyecto se enmarca en la búsqueda de ahorrar energía”, afirma Waldo Valderrama. “La reducción de tamaño de minerales, entiéndase el chancado y la molienda, es la principal responsable del gran consumo de energía que tiene la industria minera. El problema que nosotros abordamos es un problema de mediano plazo: hay que buscar maneras tecnológicas de reducir ese consumo”.

Pulsos repetidos

Desde hace más de dos décadas, las microondas se han investigado como fuente energética para el rubro. Y hoy los avances científicos avalan su potencial. ¿La clave? Aplicar a la roca pulsos repetidos de ondas de alta energía, lo que podría equivaler a verdaderos martillazos electromagnéticos focalizados. Se ha reportado que menos de 1 kWh/ton de aplicación de microondas puede reducir el consumo de energía en molienda entre 5 y 10 kWh/ton, algo asombroso.

“La gracia de usar ondas electromagnéticas en la banda de microondas, es que penetran el material y las rocas, que al no ser uniformes, tienen ciertas zonas que absorben mejor la energía”, explica Héctor Carrasco. “Las partículas de sulfuro del mineral de cobre absorben más energía que la roca estéril, por ello si se les induce una dilatación mediante aplicación de energía electromagnética focalizada y selectiva, la roca se fractura. El proceso tiene que ser rápido, para que el calor no se expanda al resto de la roca. Por eso la clave es que cada pulso de microondas sea intenso y de corta duración”. Como el mineral agrietado queda entonces más frágil, la molienda se facilita mucho más, por lo cual saber dónde y cómo dirigir los pulsos para concentrar el efecto es un aspecto crucial.

“A este país el tema le importa, dados los niveles de consumo y costos de energía, y las tendencias de empobrecimiento de mineral inherentes a la industria”, añade Waldo Valderrama. “Sumando esos tres factores, lo único que se puede prever sin duda, es que en el futuro se consumirá aún más energía. Entonces buscamos hacer un aporte, que de ser exitoso podría tener grandes efectos en la reducción del gasto energético de una parte importante de la industria minera, y de paso reducir la presión actual por generación de energía”.

El proyecto tendrá una extensión de dos años y sigue una línea que ya se está investigando con éxito en países como Inglaterra, Sudáfrica y Australia. El desafío es traspasar los límites del laboratorio y enfrentar los problemas de ingeniería y diseño para acercarse al ámbito industrial, algo menos explorado aún a nivel internacional.

Esto se hará uniendo dos áreas de especialización: Héctor Carrasco se preocupará de diseñar el dispositivo para controlar, canalizar y aplicar las microondas hacia el mineral que recibirá los “golpes” energéticos, de la manera más eficiente y eficaz posible, mientras que Waldo Valderrama tendrá a cargo la misión de evaluar el efecto sobre el mineral, para lograr la meta de ahorro energético. “Habrá que hacer pruebas, moler y medir la energía gastada, comparándola con la gastada en la molienda tradicional, mientras se vaya modificando variables tales como cantidad de energía, características del pulso, diseño de la cámara de aplicación, etc., hasta encontrar los criterios de diseño óptimos para construir una máquina de producción”, puntualiza Waldo Valderrama.

El proyecto cuanta con el interés y apoyo de empresas y entidades, y está abierto a otras que quieran colaborar, asociarse e invertir en este desarrollo.

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USM (Universidad Técnica Federico Santa María - Chile)

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