Presentación de PowerPoint - Gobierno Digital

Innovación en Eficiencia Energética para Programa de Proveedores de Clase Mundial (PPCM) en la Minería

Julio de 2015

ANEXO

MAPA TECNOLÓGICO Y TENDENCIAS EN MINERÍA

Índice

Objetivos

Tendencias Tecnológicas

Identificación del Negocio

Análisis de Patentes Industriales

2

2

29

5

50

Este estudio tiene como objetivo central responder a 3 preguntas

3

¿Cuáles son las áreas de mayor potencial respecto a Eficiencia Energética en la Minería del Cobre en Chile?

¿Cuáles son las Tendencias Tecnológicas dentro de estas áreas? (Soluciones prácticas y conceptuales)

¿Qué Tendencias Tecnológicas a nivel de patentes industriales se están desarrollando para las áreas de mayor potencial?

Para cumplir con lo anterior, el trabajo se basó en 3 líneas de investigación

4

• Levantamiento con el equipo de Eficiencia Energética de Codelco, respecto a los consumos particulares

• Trabajo colaborativo con INAPI, para levantar las patentes existentes en Eficiencia Energética dentro de la Minería

• Investigación en revistas especializadas en Minería, para identificar tendencias de Eficiencia Energética

Índice

Objetivos




5

2

29

5

50

Fuente: Consejo Minero, Servicio Nacional de Geología y Minería y Mineras Nacionales

Catastro de procesos en la minería del cobre, el 70% de las instalaciones en operación cuentan con tecnologías de más de 20 años

6

• Tipos de instalaciones catastradas: • Mina Rajo abierto • Mina subterránea • LX-SX-EW • Fundición • Electrorrefinación • Concentradoras

• Antigüedad de las instalaciones • Ingreso de operación menor a 20 años • Ingreso de operación mayor a 20 años

Concentración por flotación:

25 23%

LX-SX-EW: 22 21%

Fundición: 6 6%

Electrorrefinación: 4

4%

Mina Subterránea:

12 11%

Mina Rajo Abierto: 37

35%

Instalaciones Totales

Elaboración propia en base a fuentes

Instalaciones con más de 20

años: 72 68%

Instalaciones con menos de 20 años: 34

32%

Número de Instalaciones

Instalaciones con más de 20 años: 72

Instalaciones con menos de 20 años: 34

Fuente: Consejo Minero, Servicio Nacional de Geología y Minería y Mineras Nacionales

Se evidencia una oportunidad de mejora respecto del desempeño energético en los procesos de concentración y transporte mina, con un número importante de instalaciones de más de 20 años desde el inicio de operaciones

7

• Sin considerar actualizaciones

Elaboración propia en base a fuentes

Concentración por flotación:

20 28%

LX-SX-EW: 10 14%

Fundición: 6 8%


4%

Mina Subterránea:

12 17%


29%

Instalaciones con más de 20 años Concentración por flotación:

5 15%

LX-SX-EW: 12 35%

Fundición: 0 0%


3% Mina

Subterránea: 0 0%


47%

Instalaciones con menos de 20 años

8 Fuente Instalaciones Proyectadas: Inversión a la Minería chilena: Cartera de Proyectos 2014-2023

Considerando las instalaciones proyectadas, al año 2023 el catastro de instalaciones por tipo de procesos muestra un importante crecimiento en el número de plantas concentradoras, también destaca la ausencia de instalaciones proyectadas de Eletrorefino y fundiciones.

OTRO: Proyectos referentes a nuevas instalaciones, expansiones y reposiciones de Plantas de Chancado, Molienda, Desaladoras, Depósito de relaves y túneles. También considera expansiones de rajo, niveles en mina subterránea.

3 6

10

21

12

20

1

12

16

5 4

2

1

13

9

Proyectada año 2023

Menos de 20 años

Más de 20 años

Catastro de instalaciones mineras y su proyección al año 2023

1 1

4

3 1 1

1 1

2

1 1 1 1

Desagregación Proyección OTRO Aumento botaderos y acueducto

Aumento de capacidad aglomeración

Aumento de capacidad Chancado

Aumento de capacidad concentradora

Aumento de capacidad Lixiviación

Aumento de capacidad lixiviación

Construcción de relave

Construcción Planta Desaladora

Extensión de rajo

Nuevo nivel mina subterránea

Nuevo tunel de correa

Otros de Desarrollo

Proyectos de Información

9 Fuente Instalaciones Proyectadas: Inversión a la Minería chilena: Cartera de Proyectos 2014-2023

Cerca del 50% de los proyectos de instalaciones identificados como “OTRO” se refieren a aumentos de capacidad, principalmente en conminución

Fuente: BNE 2013 (www.minenergia .cl)

7%

35%

32%

25%

1%

CONSUMO FINAL DE ENERGÍA

Sector Energético: AutoConsumo

Sector Industrial y Minero

Sector Transporte

Sector Comercial, Público yResidencial

Cons. No Energético - Industrial

El 35% del consumo energético en Chile proviene desde el sector Industrial y Minero, siendo el mayor dentro del mercado nacional

10


38%

62%

CONSUMO FINAL DE ENERGÍA SECTOR INDUSTRIAL Y MINERO

2013 Sector Minero

Sector Industrial

Petroquímica 5%

Papel y Celulosa 35%

Siderurgia 1%

Cemento 5%

Azúcar 1%

Industrias Varias 49%

Pesca 4%

Dentro del sector Industrial y Minero, la minería consume el 38% de la energía

11


86%

5%

2% 7% CONSUMO FINAL DE ENERGÍA

SECTOR MINERO 2013

Cobre

Salitre

Hierro

Minas Varias

Dentro del sector minero, el 85% del consumo proviene desde la minería del Cobre

12

0% 3% 42% 55%


Petróleo Diésel 92% Petróleo Combustible 7% Kerosene 0,7% Gas Licuado 0,6%

El 55% del consumo energético en la minería del cobre proviene corresponde a Electricidad y el 42% a derivados del petróleo

13

DERIVADOS DE CARBÓN ENERGÉTICOS PRIMARIOS DERIVADOS DEPETRÓLEO ELECTRICIDAD

Consumo de Energía 148 1229 14670 18704

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

Consumo de Energía Tcal

Fuente: Datos Estadísticos consumo de Energía 2013, COCHILCO

Históricamente se evidencia un importante aumento en el consumo de energía en base a combustibles principalmente debido al proceso en la mina. Tanto Fundición como LX/SX/EW presentan tendencia a la baja en el consumo de energía.

14

Consumo histórico de combustible por proceso [Tcal]

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Servicios

Refinería

Mina Subterránea

Mina Rajo

LX/SX/EW

Fundición

Concentradora

Fuente: Consumo de energético de la industria minera del cobre por procesos (Abril 2014) COCHILCO

El 88% del consumo Diésel en la minería del cobre corresponde a la mina a Rajo Abierto, seguido por LX/SX/EW, con 6%

15

Proceso Consumo 2013 Tcal Mina Rajo 12.262,0

Mina Subterránea 161,2 Concentradora 138,1

Fundición 141,2 Refinería 3,2 LX/SX/EW 903,4 Servicios 355,9

Mina Rajo 88%

Mina Subterránea

1%

Concentradora 1%

Fundición 1%

Refinería 0%

LX/SX/EW 6% Servicios

3%

Consumo Diésel 2013 Tcal

Fuente: COCHILCO (PROYECCIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE LA MINERÍA DEL COBRE EN CHILE AL 2025)

El consumo eléctrico esperado en Minería del cobre entre el 2013 al 2025 aumenta en un 95%

20.468 22.704 24.854 24.682

32.336 35.690

38.528 41.796 43.000 43.172 44.204 44.462 44.720

18.060 19.694 21.672 21.930

26.660 29.154 29.154

33.970 34.572 34.572 35.002 35.174 35.346

51.600

43.000

34.400

25.800

17.200

8.600

0

Ener

gía

[Tca

l]Se espera que el consumo eléctrico en la Minería del Cobre pase de 18.060 Tcal a 35.354 Tcal, pudiendo llegar a 44.720 Tcal al año 2025

16

Para los análisis por cada área del proceso minero, se utilizará un mapa de procesos desarrollado en conjunto con Eficiencia Energética de Codelco

17

Fragmentación instantánea que se produce en la roca por efecto de la detonación de explosivos depositados en su interior. La tronadura primaria es la que se realiza directamente en el macizo rocoso para separar y fragmentar parte de éste, ya sea en minas a rajo abierto o subterráneas. La tronadura secundaria es la que se realiza sobre fragmentos de gran tamaño o colpas ya separados del macizo, de manera de lograr su reducción al tamaño adecuado para ser cargadas y transportadas a la planta. Es la acción que define la principal operación en una faena minera. El transporte es el responsable del movimiento de mineral o estéril que ha sido fragmentado en un proceso de tronadura. Es el proceso mediante el cual se disminuye el tamaño de las rocas mineralizadas triturándolas en chancadoras y molinos. El material extraído pasa por tres tipos de chancadoras (primario, secundario y terciario) hasta llegar a tamaños de menos de ½ pulgada.

Es el proceso mediante el cual se reduce el tamaño del material mineralizado a menos de 0,2 mm, de manera que sea adecuado para la flotación. Al material mineralizado que viene de la planta de chancado se le agrega agua y algunos reactivos y se lleva a los molinos de barra y de bolas. Los molinos giran y las barras o bolas muelen el material.

Tronadura

1

Transporte

2

Chancado

3

Molienda

4

18

El bombeo es la acción por la que se eleva agua mediante una bomba impulsora. La desalación es el proceso por el cual se elimina la sal del agua de mar. Es el proceso que permite concentrar el cobre de la pulpa de material mineralizado que viene del proceso de molienda. En las celdas de flotación se hace burbujear oxígeno desde el fondo de manera que las partículas de cobre presentes en la pulpa se adhieren a las burbujas de aire y así suben con ellas y se acumulan en una espuma. La espuma rebasa hacia canaletas que bordean las celdas y que lo llevan al proceso de decantación. Cuando el concentrado sale de los espesadores, contiene entre un 50 y un 12 % de humedad. Para llevarlo a la etapa de fundición es necesario secarlo y, para ello, se utilizan filtros y un proceso de secado a fuego directo. El proceso de fundición consiste en llevar el concentrado de cobre a un estado de alta pureza. Esto se realiza mediante distintas reacciones pirometalúrgicas, que parten por la fusión del cobre, que permite que, por medio de altas temperaturas, el concentrado se licúe y el mayor contenido de cobre se concentre, en lo que se conoce como metal blanco. Posteriormente, a través de conversión, se eleva la pureza del cobre líquido que finalmente termina su proceso en la etapa de refinación. El Mineroducto es el que permite transportar el concentrado de mineral, como por ejemplo, cobre. El Relaveducto permite el transporte de material de relave.

Desviación y Bombeo

5

Flotación

6

Filtrado y Secado

7

Fundición

9

Mineroducto o Relaveducto

10

19

8

Este proceso se lleva a cabo en las celdas electrolíticas en donde se ponen alternadamente un ánodo de cobre blister y un cátodo inicial de cobre puro en una solución de ácido sulfúrico. A esta instalación se le aplica una corriente eléctrica continua de baja intensidad, que hace que se disuelva el cobre del ánodo y se deposite en el cátodo inicial, lográndose cátodos de 99,97% de pureza mínima. Transporte para la disposición del cobre en forma de producto, por ejemplo cátodos. El objetivo de este proceso es preparar el material mineralizado para la lixiviación, garantizando un buen coeficiente de permeabilidad de la solución. Consiste en colocar el mineral preparado en montones de sección trapezoidal y altura calculada, denominadas pilas, para proceder a su riego con una solución preparada. El apilamiento se puede realizar por distintos métodos, entre ellos mediante un sistema de correas o mediante apiladores móviles. Es el proceso con el que se inicia la lixiviación propiamente tal. El riego puede ser por aspersión o por goteo.

Electro-Refino

11

Aglomeración

13

Transporte & Apilamiento

14

Riego e Insuflado

15

20

Transporte

12

Es uno de los procesos más efectivos y económicos para purificar, concentrar y separar los metales valiosos que se encuentran en las soluciones enriquecidas, provenientes de procesos de lixiviación. Este proceso encuentra su principal aplicación en la producción de cobre, específicamente en la separación selectiva de metales, que luego se recuperan mediante el proceso de electro-obtención, a través de soluciones de sulfato de cobre. También se utiliza para la recuperación de uranio, vanadio, molibdeno, zirconio, tungsteno, renio, elementos de tierras raras, metales preciosos, cadmio, germanio, berilio y boro, entre otros. Proceso electrometalúrgico que se realiza en celdas electrolíticas, donde se disponen alternadamente un ánodo y cátodos dentro de la solución electrolítica previamente concentrada. Este proceso consiste básicamente en recuperar el metal desde una solución de lixiviación debidamente acondicionada (solución electrolito), y depositarlo en un cátodo, utilizando un proceso de electrólisis.

Extracción por Solventes

16

Electro-obtención

17

Fuente: CODELCO, Consejo de competencias mineras 21


Valor % 2014

5%

3%

26%

2%

5%

51%

1%

6%

51.600

43.000 43.000

34.400

25.800

17.200

8.600

Energía [TCal]

Actualmente las áreas de mayor consumo eléctrico son la Concentradora, con el 51%, seguido por LXSXEW con un 26%

22

4% 2%

64% 3%

1% 9%

2% 15%

Proporción de Consumo de Energía Eléctrica por proceso en la Minería del Cobre

al 2025

Mina RajoMina SubterráneaConcentradoraFundiciónRefineríaLXSXEWServiciosDesalinización e impulsión


Proyección de consumo de energía eléctrica por proceso en la minería del cobre

Valor 2014 (TCAL) Valor 2025 (TCAL) % del total al 2025 Variación 2014 - 2025

Mina Rajo 1.204 1.548 4% 29% Mina Subterránea 258 602 2% 150% Concentradora 10.062 22.704 64% 125% Fundición 1.032 1.118 3% 12% Refinería 430 430 1% 2% LXSXEW 5.160 3.010 9% -41% Servicios 516 602 2% 16% Desalinización e impulsión 1.032 5.246 15% 405%

Al proyectar el consumo al año 2025, la Concentradora pasa a consumir el 64% de la energía eléctrica, seguida por desalinización e impulsión, con 15%

23

Elaboración en base información COCHILCO

Mina Molienda Concentrado Fundición Refinería

Mina Lixiviación SX - EX Línea de Óxidos

Línea de Súlfuros

Se tienen dos tipos de material mineralizado: los Sulfuros y los Óxidos, esta característica define el tipo de proceso para la obtención de Cobre.

La tendencia es la explotación de Sulfuros, migrando también desde el proceso de Óxidos

Foco del Análisis y el Proceso de cambio Oxido Sulfuro

La minería en Chile, a nivel general está pasando de la extracción de Óxidos, con procesos de Lixiviación a Óxidos, con procesos de Concentración

24

Consumo de Electricidad Concentradora y Desalinización e Impulsión

2013 9.451 TCal

52,3 %

2025 28.001 TCal

79,22 %


La tendencia se ve reflejada en el consumo de energía

eléctrica proyectado, considerando los principales

procesos en términos relativos.

El foco del análisis estará en

Concentradora y Desalinización e Impulsión,

esta última proyecta un importante crecimiento en la participación del consumo de

energía eléctrica

Foco del Análisis y el Proceso de cambio Oxido Sulfuro 2013 2025

Procesos TCAL % TCAL % Mina Rajo 1.135 6,3% 1.548 4,4% Mina Subterránea 232 1,3% 602 1,7% Concentradora 8.789 48,6% 22.704 64,2% Fundición 998 5,5% 1.118 3,2% Refinería 378 2,1% 439 1,2% LXSXEW 5.366 29,7% 3.010 8,5% Servicios 525 2,9% 628 1,8% Desalinización e impulsión 662 3,7% 5.298 15,0% Totales 18.086 100,0% 35.346 100,0%

El consumo eléctrico de las concentradoras y las plantas desalinizadoras aumentarán de un 52% actual al 79% al 2025

25

Fuente: COCHILCO 2013

Las plantas desalinizadoras y sistemas de impulsión consumirían un 15% del consumo total de energía eléctrica de los procesos mineros del cobre al año 2025

Creciente uso de agua de mar para la Minería del Cobre

Operaciones y proyectos de plantas de desalinización y/o sistemas de impulsión para gran minería en

Chile

5 Plantas en operación (al 2013)

16 Plantas en construcción o en estudio para ingreso a operación hasta el 2019

El proceso de Desalinización e Impulsión se está transformando en un proceso estándar a los procesos de explotación de Cobre en Chile

Desalinización e impulsión de agua

Al 2013 existen 5 plantas desalinizadoras, las cuales pasarán a ser 21 (proyectadas) al 2019, consumiendo 5,4 M3 por segundo

26

Fuente: HATCH

Esquema típico de desalinización y bombeo

Vendrán desafíos en uso eficiente de la energía en Planta Desalinizadora y en el Bombeo de Agua hacia Mina/Planta

Desalinización e impulsión de agua

El proceso de desalinización consiste centralmente en captar agua de mar, tratarla y bombearla hacia faena

27

Conclusiones Identificación del Negocio

28

• Tres procesos se identifican como los grandes consumidores , en energía eléctrica Chancado y Molienda y en consumo de combustible la operación mina (transporte)

• Relevancia tanto de la electricidad como de los combustibles derivados del petróleo, un 55 y 42% respectivamente

• Dentro de los combustibles el Diésel es el energético de mayor relevancia con un 92% de los combustibles totales

• La proporción de energía eléctrica proyectada consumida crecerá respecto de los procesos de concentración y desalinización e impulsión, hacia el año 2025 crecerá hasta ser un 80% desde un 52% año base 2013.

Índice

Objetivos




29

2

29

5

50

Fuente: Revistas: Minería Chilena, Latinominería, Nueva Minería y Energía, Emi-minning magazine

Las Tendencias Tecnológicas en Eficiencia Energética identificadas a partir de revistas especializadas en Minería tienen foco en los procesos de Conminución

30

• 132 Revistas Analizadas

28

2 2

4

Cantidad de Artículos y Proceso Relacionado

Molienda

Chancado

Transporte

Correas

1 8

3

6

9 1

Eficiencia Energética en Molienda

Reemplazo de MotorEstator

HPGR

Molinos de Gran Tamaño

Molinos Verticales

GMD

Parrilla de materialescompuestos (goma y acero)

Fuente: Revistas: Minería Chilena, Latinominería, Nueva Minería y Energía, Emi-minning magazine

Por otro lado, identificamos 19 iniciativas relacionadas con la automatización para la Eficiencia Energética y Optimización de los procesos.

31

2 1

2

1

4 2

3

2 1 1

Artículos Automatización y EE

Proceso de Lixivación

Equipos subterráneos

Perforación

Correas Transportadoras

Molienda

Cargadores Subterráneos LHD

Chancado

Supervisión virtual minería subterránea(tiempo real)

Cargadores Frontales

Equipo Romperocas

• Automatización se presenta como una herramienta indispensable para el uso eficiente de la energía

Tendencias asociadas al proceso de Transporte Mina

32

Fuente: http://www.latinomineria.com/ - KOMATSU - CODELCO

Mejora el rendimiento y seguridad en la operación de transporte de carga en Mina

1. Concepto de camiones de extracción sin conductor surgió en los 70’s, pasaron 30 años para que los primeros sistemas tomaran forma

2. Empleo de la señal satelital GPS junto con sistemas de navegación que permiten desplazarse y transportar cargas según su programación

3. Mantienen una velocidad constante (lo que mejora la eficiencia y rendimiento del camión)

Desafíos

Solución

Tendencia 1: Camiones Autónomos

33

Chile, Minera Gabriela Mistral pionera a nivel mundial – Australia, Rio Tinto Iron Ore

Grado de madurez

Origen

Alto Minería del cobre

Bajo Otra industria

Idea

http://www.latinomineria.com/

http://www.latinomineria.com/

Tendencias asociadas al proceso de Transporte de Material

34

Fuente: II Encuentro Internacional de Metalurgia, Perú 2013

Recuperar la energía disipada en forma de calor (frenos) de las correas de transporte de material con pendiente positiva.

1. Utilización de equipos de frenado regenerativo que permitan generar energía eléctrica utilizando la energía potencial gravitatoria de la correa

2. Permiten ingresar energía eléctrica al sistema de distribución de energía eléctrica de

Desafíos

Solución

Tendencia 2: Correas de Transporte de Material Regenerativas

35

Grado de penetración

Origen


Bajo Otra industria

Idea

Fuente: SIEMENS

1. Eliminar pérdidas de potencia en forma de calor

2. Eficiencia y confiabilidad

El sistema de accionamiento consta de un motor sincrónico sin reductor, lo que elimina las pérdidas en forma de calor de este último. La eficiencia del sistema completo aumenta entre el 3 y el 4%. Eliminación de una serie de componentes mecánicos y eléctricos aumentan la confiabilidad del sistema.

Desafíos

Solución

Tendencia 3: Incorporación de accionamientos Gearless en Correas Transportadoras

36


Origen


Bajo Otra industria

Idea

(*): Fuente: Revista Minería Chilena, SANDVIK

1. Bajar la resistencia al rodaje en cada polín

Polines con mejoras en los sellos, ejes y en la forma en que se unen manto y tapas. El ahorro del consumo de energía fluctúa entre un 20% y un 30% (*) Usualmente la mejora en la eficiencia energética de los sistemas es acompañada con una mayor disponibilidad de los sistemas de transporte

Desafíos

Solución

Tendencia 4: Polines de baja resistencia

37


Origen


Bajo Otra industria

Idea

Tendencias asociadas al proceso de Molienda

38


Necesidad de optimizar el consumo de energía y debido a la roca de minerales más duros, más abrasivos y de granulometría más gruesa, se ha considerado la aplicación de los rodillos HPGR en la etapa de chancado terciario

La molienda unitaria con HPGR es más eficiente

energéticamente, costos de operación son menores, entre un 15 y 20%. (19%, VON

MICHAELIS, H. How energy efficient is HPGR? World Gold Conference 2009)

Durante el Proceso de Conminución con HPGR se generan micro-fisuras dentro de las partículas, lo que da como resultado el debilitamiento de las

partículas, disminuyendo la dificultad de la siguiente etapa de conminución, que normalmente es la molienda de bolas

Desafío

Solución

Tendencia 5: Incorporación de HPGR (High Pressure Grinding Roller)

39

Grado de madurez

Origen


Bajo Otra industria

Idea

Fuente: Rosario & Hall, 2010

COMPARACIÓN CIRCUITO SAG Y CIRCUITO HPGR AHORRO EN ENERGÍA EN EL CIRCUITO COMPLETO (IMPACTO MÁS ALLÁ DEL PROCESO UNITARIO HPGR)

El Circuito HPGR Ahorra un 7,7% de energía en el circuito completo de Molienda


40

Fuente: Morley, 2010

Migración y Penetración de la tecnología HPGR desde otras industrias mineras


41


42

Ejemplo de incorporación de HPGR en el circuito de obtención del cobre


1. El proceso de molienda de minerales de baja ley necesita cada vez molinos de mayor capacidad y de la más alta confiabilidad.

2. Orientación al gigantismo en los equipos permite procesar mayores tonelajes y a la vez por economías de escala reduce fuertemente los costos de instalación y operación.

3. Se requiere disponer de una tecnología de avanzada capaz de manejar en forma controlada gigantescas potencias en un marco de alta eficiencia y máxima disponibilidad.

19.000 HP aproximadamente es el límite de la transmisión mecánica piñón-corona (en configuración Doble Piñón Corona). La tecnología GMD proporciona la solución al gigantismo.

La tecnología GMD elimina el roce mecánico convencional de los elementos estándares en los molinos, como los piñones, cajas de engranajes y acoplamientos, lo anterior repercute de manera importante en el desgaste y sobretodo en la eficiencia energética del proceso de molienda.

Desafíos

Solución

Tendencia 6: Incorporación de Gearless Mill Drive (GMD),

43


Origen


Bajo Otra industria

Idea

Fuente: METSO

Necesidad de reducir los costos operacionales en el proceso de remolienda

1. Al compararlos con los molinos horizontales, el ahorro de energía de los molinos verticales puede

llegar hasta un 40% 2. Otros beneficios:

1. Menor requerimientos de Aguas 2. Mejor recuperación de mineral

3. Potencial de su uso como segunda etapa de molienda en circuitos SAG y HPGR

Desafíos

Solución

Tendencia 7: Molinos Verticales

44


Origen


Bajo Otra industria

Idea

Tendencias asociadas al proceso de Desalación y bombeo

45

Fuente: Minera Esperanza

Disminución de los costos de inversión y operación por la utilización de agua de mar en los procesos mineros. En particular Desalación e Impulsión.

1. Utilizar agua desalada en los procesos 2. Utilizar agua salada tiene un aproximadamente costo de US$ 1,2 por metro cúbico versus US$ 2,2

de utilización de agua desalada (Datos Minera Esperanza) 3. Tecnología utilizada en pequeñas faenas en Estados Unidos, Canadá, Indonesia y Australia 4. Minera Esperanza pionera en el mundo a gran escala 5. Se elimina la inversión en planta desaladora, cerca de un 50% del costo total de un proyecto de

desalación e impulsión

Desafíos

Solución

Tendencia 8: Utilización de agua salada para los procesos

46


Origen


Bajo Otra industria

Idea

Tendencias asociadas a Sistemas Motrices

47


1. Optimizar el uso de energía por utilización de tecnología de mayor eficiencia.

2. Alinearse con los procesos de clase mundial en materias de equipos eficientes y confiables.

Existen diferentes estándares que permiten una rápida evaluación de la oportunidad de utilizar equipos de eficiencia convencional versus máxima eficiencia disponible en el mercado.

Incorporación de motores de entre 1 y 500 HP de Eficiencia Premium en los procesos desde el inicio de los proyectos (alta rentabilidad). Una vez realizada la inversión el cambio natural sucede una vez se requiera del reemplazo de los motores por falla o término de la vida útil.

Desafíos

Solución

Tendencia 9: Incorporación de motores de Eficiencia Premium

48


Origen


Bajo Otra industria

Idea

Conclusiones Tendencias Tecnológicas

49

• Las principales tendencias tecnológicas son encontradas en los procesos de conmininución, (GMD, HPGR y Molinos Verticales).

• Las tendencias tecnológicas respecto del consumo de combustible se centran en el transporte, coincidentemente con la importancia de esta actividad en el consumo de energía (combustible) y su tendencia al alza.

• La automatización juega un papel relevante en la Eficiencia Energética, existen iniciativas prácticamente en todos los procesos, lo anterior indica que aún existe espacio para proyectos de uso eficiente de la energía utilizando la automatización, aunque esta sea un herramienta con un alto nivel de madurez.

Índice

Objetivos




50

2

29

5

50

Contexto - Metodología de análisis de solicitudes de patentes

51

(*) La Clasificación Internacional de Patentes (CIP), fue establecida por el Arreglo de Estrasburgo de 1971, que consiste en un sistema jerárquico de símbolos independientes del idioma, para clasificar patentes y modelos de utilidad de acuerdo a distintos sectores de la tecnología a que pertenecen.

Ejemplo CIP B02C: Trituración, reducción a polvo o desintegración en general; molienda de granos.

1. Utilización de plataforma WIPO - World Intellectual Property Organization • Principales características:

• Uno de los mayores repositorio de solicitud de patentes • Posee herramientas de análisis cualitativo (a través de creación de cuenta) • Simplicidad de uso para búsqueda por mezcla de campos

2. Criterios de búsqueda: Código CIP (*) Palabras Clave:

• Energy • Efficiency • Ore • Mining

3. Filtrado de repeticiones 4. Análisis cuantitativo

Países con solicitudes de patentes Año de solicitud (< año 2000 ^ posterior)

5. Análisis cualitativo Tipo de Patente Probable impacto en EE Aplicación a la minería del cobre

6. Grandes conclusiones Hallazgos sobre patentes relevantes

B02C

Energy & Efficiency

Ore

Mining

Energy & Saving

Ore

Mining

http://www.wipo.int/

Código Descripción

B02C TRITURACION, REDUCCION A POLVO O DISGREGACION EN GENERAL; MOLIENDA DE GRANOS

B03C SEPARACION MAGNETICA O ELECTROSTATICA DE MATERIALES SOLIDOS A PARTIR DE MATERIALES SOLIDOS O DE FLUIDOS; SEPARACION POR CAMPOS ELECTRICOS DE ALTA TENSION

B03D FLOTACION; SEDIMENTACION DIFERENCIAL

B07 SEPARACION DE SOLIDOS

C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS

E21C EXPLOTACION DE MINAS O CANTERAS

F04B MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS

F42 MUNICIONES; VOLADURAS

S/I ELECTROWINNING

Definición de códigos CIP utilizados asociados a procesos

52

Criterios de análisis cualitativo por patente

Análisis en función del tipo de proceso impactado y el tamaño de equipo

Análisis en función del tipo de patente solicitada, como equipos compactos para este caso se consideran bombas, ventiladores y compresores.

El probable impacto en EE es función del tamaño/consumo energético del equipo y del área dentro del proceso en donde se utiliza.

Tipo de patente

Probable impacto en EE

Aplicación a la minería del cobre

Equipo Elemento Método Diseño

Alto Medio Bajo Desconocido

Directa Probable Bajo Nula

53

Método de clasificación de los principales hallazgos de patentes.

54

Para los principales hallazgos de cada código de patente, se clasificó según su desarrollo a nivel industrial. Esto se hizo de la siguiente manera:

Con Desarrollo Industrial Nivel Piloto Sin Desarrollo

Industrial

Para determinar la clasificación, los pasos fueron los siguientes: 1. Se buscó en la página del inventor(es) de la patente. 2. Se buscó en buscador global de la siguiente forma:

2.1 Se buscó por nombre de la patente. 2.2 Se buscó por nombre del autor/empresa inventora. 2.2 Se buscó por palabras claves de la patente.

Finalmente, si lo que indica es información de desarrollo técnico y comercial, se determina que tiene Desarrollo Industrial. Si aparece como tesis, papper, estudio y/o experimento de laboratorio se clasifica como Nivel Piloto. Por último, si no aparece de ninguna de las formas anteriores, se determina que está Sin Desarrollo Industrial.

Contexto – Antecedentes relevantes de una solicitud de patente

55

Código CIP

Fecha de solicitud

Resumen

Dibujo explicativo

País de la solicitud

https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=CN85781059

Resultados Globales – Distribución de Patentes Analizadas

56

68%

15%

4% 6%

2% 2%

1% 1%

1%

Patentes por países

China

Rusia

wo

USA

Japón

Canada

Oficina Europeade PatentesKorea

Alamania

27

1 1 2 2 3 2

8

16

37

50 51

24

13

7 5

0

10

20

30

40

50

60

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Número de patentes por año de solicitud

Nota: el año 2000 considera patentes del año y anteriores

Resultados – Para el código (F04B) de Bombas y máquinas de líquidos de desplazamiento positivo, se encontraron 11 patentes según los criterios definidos

57

Resultados – Para el código (F04B) de Bombas y máquinas de líquidos de desplazamiento positivo

58

Equipo 6

Elemento 3

Diseño 2

Tipo de Patente

Equipo

Elemento

Método

Diseño

Alto 1

Medio 5

Bajo 2

Desconocido 3

Probable Impacto en EE

Alto

Medio

Bajo

Desconocido

Directa 5

Probable 4

Baja 1

Nula 1

Aplicación a la minería del cobre

Directa

Probable

Baja

Nula

0

1

2

3

4

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Año de solicitud

cn9

ru1 us

1

Países solicitantes

cn

ru

wo

us

jp

ca

ep

kr

de

mx

za

Resultados – Principales hallazgos con relación a Procesos de Bombeo

59

Molienda 4

Flotación 6

Filtrado y Secado 7

Desviación y Bombeo

7

Diseño de una estación de bombeo multi-etapa enfocada en el uso eficiente de la energía, el sistema consiste en la utilización secuencial de dos bombas, una de ellas en forma continua y otra modulante, considerando una tercera de respaldo. El sistema es mucho más eficiente que los diseños convencionales y provocando además una mayor vida útil de los equipos.

US20130164149 28.06.2013 Energy saving green wastewater pump station design


Industrial

http://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=US82150006

Resultados – Para el código (B02C) de trituración, reducción a polvo o desintegración en general; molienda de granos, se encontraron 61 patentes según los criterios definidos

60

Resultados – Para el código (B02C) de trituración , reducción a polvo o desintegración en general; molienda de granos.

61

cn48

ru6

wo2

us2

jp1

ca1 de

1

Países solicitantes

cn

ru

wo

us

jp

ca

ep

kr

de

mx

za

Chancado

3 Resultados – Principales hallazgos con relación a Procesos de Chancado

62

CN102000627 07.04.2011 Device and method for automatically controlling choke feed of conical crusher

Dispositivo y método para controlar automáticamente la alimentación del estrangulador de una trituradora cónica.

El dispositivo comprende un sensor ultrasónico de nivel, un controlador lógico programable y un ordenador de control.

Con esto, el defecto de la operación manual se puede evitar, la eficiencia de trituración se puede mejorar, la vida útil de la trituradora puede ser prolongada, el consumo de energía puede reducirse y como beneficio se puede aumentar la producción. Mediante el uso de la computadora de monitoreo para seguimiento en tiempo real, los parámetros de trabajo y de automatización, el sistema de automatización se pueden modificar en línea y la eficiencia de la producción puede ser mejorada


Industrial

http://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=CN84575107

Resultados – Principales hallazgos con relación a Proceso de Molienda

63

Molienda 4

Consiste en un molino de mineral de alta eficiencia. Se caracteriza por la utilización de un martillo volante para la labor de chancado. Esta máquina ahorra electricidad, tiene bajo nivel de ruido y es particularmente adecuado para el cemento, productos de silicato, nuevos materiales de construcción, fertilizantes químicos, molienda de minerales metálicos no ferrosos, vidrio y cerámica, y similares.

CN101712001 27.05.2010 High-efficiency energy saving ore mill


Industrial



64

Molienda 4

Describe un tipo de molino vertical. El molino vertical incluye un puerto de alimentación, de descarga, rueda motriz, eje principal, asiento de rodamiento, cuerpo del molino móvil, cuerpo del molino fijo y cubierta. El equipo tiene una alta eficiencia de pulverización, menos vibraciones y alta fiabilidad, y es adecuado tanto para pulverización seca y pulverización húmeda en minería metálica, no metálica, procesos metalúrgicos, químicos y otras industrias.

CN1986066 28.06.2007 Vertical mill

En la actualidad esta tecnología es considerada una alternativa a etapas de Molienda en plantas concentradoras de cobre.


Industrial



65

Molienda 4

El molino de tipo bola electromagnético comprende un cuerpo de cilindro y un mecanismo de accionamiento que está caracterizado por encontrarse a dos y tres posiciones fuera del cuerpo del cilindro que están provistas respectivamente de electroimanes; el electroimán de una de las posiciones está conectada con una fuente de alimentación por un punto de contacto normalmente cerrado, los electroimanes de las otras posiciones están conectados con la fuente de alimentación mediante un relé de tiempo; las posiciones de 0°, 10-30° y 40-55°, que corresponden a la línea central fuera del cuerpo del cilindro, están respectivamente provistas de electroimanes; los electroimanes en las posiciones de 0º and10-30° son imanes galvánicos de ciclo periódico; el electroimán en la posición de 40-55° es un imán galvánico fijo; y el cuerpo del cilindro está hecho de cerámica resistentes al impacto o materiales de acero inoxidable. El molino de bola electromagnética tiene como característica una estructura y operación simple; las bolas de acero en el molino de bolas generan energía cinética máxima por la función de la fuerza electromagnética, y un efecto óptimo de rotura de impacto, eliminando así la generación de una zona muerta que ocupa 30 por ciento de la carga de la bola y la mejora de la eficiencia en la molienda del mineral.

CN101708477 20.05.2010 Molino bola electromagnética


Industrial


Resultados – Para el código (B03C) de separación magnética o electrostática a partir de materiales sólidos o de fluidos; separación por campos eléctricos de alta tensión, se encontraron 35 patentes según los criterios definidos

66

Resultados – Para el código (B03C) de separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o fluidos; separación por campos eléctricos de alta tensión.

67


68

Chancado

3

CN102259058 01.12.2011 New process of closing in three sections and preselecting and crushing in two sections

Consiste en un proceso de chancado de tres secciones , preselección en una y trituración en dos secciones. La preselección se hace mediante rejillas vibradoras y el chancado mediante trituradoras. Con este procedimiento los restos de roca se eliminan antes de la etapa de molienda; la cantidad de material procesado se reduce; y produce un efectos de ahorro de energía.


Industrial


Resultados – Para el código (B03D) de Flotación; Sedimentación diferencial, se encontraron 28 patentes según los criterios definidos

69

Resultados – Para el código (B03D) de Flotación; Sedimentación diferencial

70

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código B03D.

71

Consiste en una máquina de flotación de recuperación eficaz de minerales de partículas finas, que comprende una ranura de clasificación, una unidad de alimentación de mineral en bruto, un sistema de circulación de medio pelo y una unidad de colas de descarga dispuesta en el fondo de la ranura de clasificación. La invención tiene las ventajas de que es una estructura simple, se ahorra energía, alta velocidad de flotación, alta eficiencia de recuperación de minerales de partículas finas, alto grado de concentrado y similares.

CN101844113 30.09.2010 Flotation machine for efficiently recovering fine-particle minerals


Industrial

Flotación 6


Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código B03D.

72

Consiste en una columna de flotación de microburbujas-ciclón estática, que comprende un cuerpo de columna. El interior del cuerpo de la columna está provista de un dispositivo de recogida de flotación de concentrado de mineral, un cubo de separación y un dispositivo de descarga de colas a su vez de arriba a abajo. La columna de flotación de microburbujas-ciclón estática de la invención tiene una estructura simple y compacta, alto grado de automatización, ahorro de energía, de alta eficiencia, larga vida de servicio, alta velocidad de flotación, alta capacidad de procesamiento y un funcionamiento fiable, y se utiliza para la separación de mineral.

CN101653748 25.02.2010 Cyclone-static microbubble floatation column


Industrial

Flotación 6


Resultados – Para el código (B07) de separación de sólidos, se encontraron 22 patentes según los criterios definidos

73

Resultados – Para el código (B07) de separación de sólidos

74

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código B07.

75

Es un molino vertical de polvo ultrafino que consiste en una unidad central, un clasificador, un reductor y un soplador. El extremo delantero de la máquina tiene una trituradora de mandíbulas que está conectada con un ascensor. El ascensor está conectado con un batidor. La parte inferior de la batidora se fija en el ascensor. Un tubo que sobresale del extremo superior del elevador está conectado con un compartimiento de lana. El extremo inferior de la tolva de está provisto de un agitador en espiral. Un extremo del agitador espiral está conectado con la abertura de alimentación de la unidad central. El reductor está dispuesto en la unidad central. La unidad central está conectada con el ventilador a través del reductor. El tubo que se extiende desde el grado en el extremo superior de la unidad principal es conectado con un colector. La invención tiene un bajo costo de inversión, alta eficiencia, ahorro de energía y protección del medio ambiente y puede ser ampliamente utilizado para el campo de la pulverización del mineral.

CN101214461 10.07.2008 Vertical ultra-fine powder mill


Industrial

Molienda 4


Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código B07.

76

Es un nuevo tamiz vibratorio para minería, que está formado principalmente por una caja de criba vibrante (1), un excitador de vibraciones (2) formado por dos o cuatro motores de excitación, un aparato de control automático de interruptores (3) y una base de tamiz vibratorio (4), en el que la caja de criba vibrante (1) está soportado en la base (4) por cuatro resortes de amortiguación con rigideces desiguales; el excitador de vibraciones (2) está instalado en la caja de criba vibrante (1) a través de un eje de soporte o un eje de conexión; el aparato de control automático de interruptores (3) está instalado en la base (4); y un mecanismo de toma (6) que se utiliza para ajustar la inclinación de la caja de criba vibrante (1) está instalado en un bastidor en el extremo frontal de la caja de criba vibrante (1). La invención tiene las ventajas de ahorro de energía, alta eficiencia, estructura simple, fabricación conveniente de bajo costo.

CN101844132 30.09.2010 Novel mining vibrating screen


Industrial

Molienda 4


Resultados – Para el código (C02F) de Tratamiento del agua, agua residual, de alcantarilla o fangos, se encontraron 13 patentes según los criterios definidos

77

Resultados – Para el código (C02F) de Tratamiento del agua, agua residual, de alcantarilla o fangos

78

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código C02F.

79

CN102211058 13.10.2011 Manufacture process and application technical process of energy-saving and emission-reducing high-gradient magnetic separating machine with

ultrastrong magnetic field

Consiste en un proceso de fabricación y un proceso de técnica de aplicación de una máquina de separación magnética de alto gradiente con un campo magnético ultrafuerte. La cámara de separación magnética está hecha de materiales no magnéticos conductores, una salida de suspensión y una entrada de suspensión están respectivamente dispuestos en la parte superior y la parte inferior de la cámara de separación magnética, y los medios de separación magnéticos puesto en la cámara de separación son de un paño de acero . Un reductor de emisiones y un molino de bolas de ahorro de energía, ahorran energía y reducen la emisión de gases de escape. Se adoptan múltiples etapas de separación en el proceso para mejorar el contenido de hierro. Después los relaves se muelen utilizando el molino de bolas para reducir el contenido de hierro en los residuos, los residuos entran en una máquina de clasificación, y un proceso técnico de separación magnética de alto gradiente de lana de acero inoxidable se adopta para el tratamiento de aguas residuales. La separación y tratamiento de aguas residuales de minas alcanzan un nivel avanzado en eficiencia.


Industrial

Molienda 4


Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código C02F.

80

CN102251796 24.11.2011 Water circulation system of gas pump station under mine

Consiste en un sistema de circulación de agua de una estación de bombeo de gas a una mina. El sistema comprende una primera bomba de drenaje y un separador de gas-agua, que están conectados en serie, en que la primera tubería de drenaje está además conectada con una tubería de suministro de agua de la mina, el sistema comprende además un tanque de agua de circulación, el extremo de entrada de agua del depósito de agua de circulación se conecta con el extremo de salida de agua del separador de gas-agua, y el extremo de salida de agua está conectado con la tubería de suministro de agua de la mina. La forma de realización de la invención proporciona un sistema de circulación de agua de la estación de bombeo de gas, el agua del separador de gas-agua entra en el depósito de agua de circulación y, además entra en la tubería de suministro de agua de la mina desde el tanque de agua de circulación a fin de utilizar eficazmente el agua que se separa en el separador de gas-agua y ahorrar recursos de agua y energía eléctrica; Además, cuando se mejora aún más la tubería de suministro de agua de los cortes de minas el suministro de agua, el agua que se separa en el separador de gas-agua puede asegurar aún más el funcionamiento normal de la bomba de drenaje y la eficiencia de la producción.


Industrial

Bombeo

5


Resultados – Para el código (F42) de municiones; voladuras, se encontraron 12 patentes según los criterios definidos

81

Resultados – Para el código (F42) de municiones; voladuras

82

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código F42.

83

ru02381438 11.02.2010 METHOD FOR BREAKING OF ROCK UNIT BY EXPLOSION

Consiste en un método para romper la unidad de roca por explosión. Este método se lleva a cabo en las empresas mineras, en los que es necesario disponer de drenaje de agua. Se inyecta agua (de drenaje) para el desarrollo de capas con diferentes propiedades físicas en macizo rocoso antes de la explosión a una profundidad especificad, la capa se crea por medio de bombeo de agua lo que reduce el nivel en el macizo requerido. La invención hace posible aumentar la eficiencia de trituración en todas las etapas tecnológicas de la producción minera y reducir los insumos de energía en proceso de voladura.


Industrial

Tronadura

1

http://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=ru29537025

Resultados – Para el código (E21C) de Explotación de minas o canteras, se encontraron 36 patentes según los criterios definidos

84

Resultados – Para el código (E21C) de explotación de minas o canteras

85

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes del código E21C.

86

CN1687563 27.10.2005 Energy saving method for rock drilling and tunneling driven by potential energy of water from deep well mining

Consiste en un método la perforación de minas a través de un pozo profundo que hace uso de la energía de presión del líquido producido por el agua, para extracción de depósitos en profundidad y la energía potencial de caída natural entre el suelo y el plano de perforación. La invención reduce considerablemente el costo del consumo de energía y la producción, aumenta los beneficios económicos y la eficiencia de trabajo.


Industrial

Tronadura

1


Resultados – Para Electro-obtención (Electrowinning), se encontraron 20 patentes según los criterios definidos

87

Resultados – Para Electrowinning.

88

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes relacionadas con electro-obtención (Electrowinning).

89

Es un aparato de extracción electrolítica de cobre (200) que emplea la reacción del ánodo ferroso / férrico a una tensión total de células de menos de 1,5 V y a densidades de corriente de más de a 26 A por pie^2 (alrededor de 280 A / m^2) mediante el uso de un flujo a través ánodo (23), permite el funcionamiento eficiente y rentable y reduce la generación de vapor de ácido. El uso de un sistema de extracción electrolítica de este tipo permite el uso de concentraciones bajas de hierro ferroso en un electrolito y el flujo de electrolito optimizado en comparación con los sistemas de la técnica anterior, mientras que la producción de alta calidad, los productos comercialmente vendibles. Este método proporciona un nuevo sistema de extracción electrolítica que permite una mejora significativa en la eficiencia de electroobtención, la reducción del consumo de energía y la reducción de la generación de vapor de ácido

JP2009161860 24.07.2009 METHOD OF AND APPARATUS FOR ELECTROWINNING COPPER USING FERROUS/FERRIC ANODE REACTION


Industrial

Electroobtención

17

http://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=JP23822177

Resultados – Principales hallazgos con relación a Patentes relacionadas con electro-obtención (Electrowinning).

90

CN101603124 17.12.2009 Method for improving current efficiency of copper electrowinning

Consiste en un método para mejorar la eficiencia actual de extracción electrolítica de cobre en un proceso de extracción-hidrometalurgia, que pertenece al campo técnico de fundición mineral. El método adopta un tipo de estanque poco profundo de clarificación mixta como equipo de lavado, toma solución que contiene 10 a 20 g / L de ácido y de 0,2 a 0,5 g / L de cobre como un líquido de lavado, y reduce el contenido de hierro en un electrolito, mejorando así la eficiencia de corriente, perfeccionando el flujo de proceso de extracción de cobre, el ahorro de fuentes de energía y que tiene gran potencial de popularización industrial.


Industrial

Electroobtención

17


Resumen de los principales hallazgos con relación a las Patentes.

91

Conclusiones Análisis de Patentes Industriales

92

• Se identifican como años intensivos en la solicitud de patentes con foco en la minería a los años 2009, 2010 y 2011.

• China se muestra como el primer país respecto del número de solicitudes de patentes industriales asociadas a los procesos analizados.

• Existe una tendencia en procesos energéticamente intensivos como chancado y molienda a generar solicitudes de patentes asociadas a nuevo diseño de equipos y no a metodologías ni diseños nuevos de procesos, lo anterior muestra que la forma en que se conciben los procesos descritos no presentan evidencia de una tendencia al cambio y solo se focaliza el uso eficiente de la energía al desempeño de los equipos que componen las líneas.

Innovación en Eficiencia Energética para Programa de Proveedores de Clase Mundial (PPCM) en la Minería

Julio de 2015

ANEXO

MAPA TECNOLÓGICO Y TENDENCIAS EN MINERÍA

Documents

Presentación de PowerPoint - Gobierno Digital