L’industrie minière est confrontée à une nouvelle réalité qui, depuis un certain temps, a pris racine: les notes de minerai diminuent, la complexité des dépôts augmente et devient moins économique, tandis que la concurrence pour les ressources minérales telles que l’eau et l’énergie devient plus difficile.

«Comment aborder ces défis dans un sens technologique, c’est ce que beaucoup d’entre nous demandent», explique David Miljak, directeur du programme de recherche pour la détection et le tri, les ressources minérales à l’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO), la Prééminent Agence scientifique de l’Australie.

Pour le dépistage et le tri du minerai à forte intensité d’énergie, une partie du processus minière, Miljak et son équipe, ainsi que d’autres start-ups et universitaires, cherchent à fournir la réponse à cette question.

Les roches sont généralement triées par particules en utilisant des méthodes comme la transmission des rayons X (XRT). Cependant, il existe une portée importante pour améliorer ce processus avec des technologies avancées qui offrent une analyse plus informée et plus rapide et, en fin de compte, une meilleure capture de données, selon des experts comme Miljak.

Lui et son équipe avancent des instruments radiofréquences, radiographiques et de détection nucléaire pour les systèmes de courroies de tapisseurs à haut débit utilisés au début du processus d’exploitation minière qui peuvent «interroger» les rochers.

«Ce que nous voulons savoir, c’est la quantité de cuivre, par exemple, dans les rochers; si nous le savons assez avec précision et rapidement, nous pouvons les détourner pour le traitement et rejeter les roches faibles en cuivre et qui ne sont pas économiques pour les miennes», explique-t-il. «Cela peut avoir d’énormes avantages pour élever le grade de minerai, l’économie et la durabilité de l’opération.»

De cette façon, les roches de bas grade n’ont pas besoin d’être écrasées, ce qui signifie que le processus global nécessite moins d’énergie et de consommation d’eau. Il minimise également le matériau entrant dans les barrages de résidus.

Technologie de dépistage du minerai

Miljak, qui possède près de 30 ans d’expérience dans la technologie basée sur les radiofréquences, a participé à la technologie du développement, plus de 15 ans, la technologie de résonance magnétique (MRT) qui a été commercialisée par Nextore, une entreprise sorti de CSIRO en 2017.

En mars, Nextore a annoncé sa première solution pour l’analyse du minerai transporté par des cuivres souterrains, une adaptation de son application de tapis roulant.

Le MRT est une forme de spectroscopie radiofréquence qui peut être utilisée pour compter les atomes d’un métal cible dans un échantillon. Il fonctionne en soumettant du minerai à des impulsions d’ondes radio définies sur la fréquence de signature du minéral cible.

Le minerai résonnant produit une explosion de champ radio, connu sous le nom d’un «écho à spin», qui est mesuré quantitativement par le capteur. Les données générées par l’analyseur MRT sont présentées sous forme de mesures de poids en temps réel du métal cible qui, combinées à des lectures de poids, fournit de la qualité en temps réel en termes de poids pour cent du matériau.

La technologie peut le faire pour 50 tonnes (t) de matériel en moins d’une minute, selon Nextore, offrant aux opérations minières des données en temps réel qui informent les décisions de routage du minerai.

Il a été démontré dans plusieurs opérations, notamment la mine Kansanshi de First Quantum Minerals en Zambie, la mine Candelaria de Lundin au Chili et la mine de cozamin de Capstone au Mexique, avec un essai à Cozamin signalant une augmentation de 7,5% de la production de cuivre sans minage supplémentaire.

Cette technologie est liée aux machines d’imagerie par résonance magnétique utilisées en médecine, mais doit être adaptée aux conditions minières dures et poussiéreuses.

«Ces technologies existent depuis des décennies, mais ce que nous essayons de faire, c’est modifier la physique pour le faire fonctionner en minéraux, ce qui est en fait une entreprise énorme; vous devez réinventer la façon dont vous transmettez les ondes radio sur les cibles», explique Miljak.

Technologie de détection hyperspectrale

Un autre spin-out innovant dans cet espace est Hyperminené de VTT, une organisation de recherche européenne basée en Finlande. Sa technologie combine un éclairage au laser, une détection hyperspectrale et des algorithmes propriétaires d’apprentissage automatique, pour trier les minéraux précieux au premier stade du processus minière.

La société, qui a annoncé en juin une fermeture réussie de son cycle de financement des semences, affirme que la technologie aide à réduire la consommation d’énergie de 10% et peut réduire les acides de flottaison du minerai et l’utilisation de l’eau de 15%.

Il le fait en prenant des décisions de stockage 100 fois plus précises, explique le CTO Mikhail Mekhrengin. Il ajoute que l’entreprise détecte déjà la contamination de l’alumine dans ses mines de fer et la contamination des sulfates dans les mines de cuivre, avec quatre systèmes mis en œuvre dans les opérations clients au Brésil, au Chili et en Afrique du Sud.

«L’hypermin permet des données exploitables pour chaque charge de pelle ou de camion, ainsi que le potentiel d’une rentabilité minière de 3 à 10% plus élevée en raison de moins de matériaux précieux qui sont perdus dans les déchets, moins de gangue dans le processus et des aliments plus cohérents aux usines de traitement», explique Mekhrengin.

De même, Steinert, basé en Allemagne, fournit une technologie de tri basée sur des capteurs pour découvrir la composition du minerai en temps réel, adopté par l’opération d’exploitation d’exploitation de bauxite Terra Goyana au Brésil. Des essais réussis sur le site ont montré que la technologie pouvait éliminer les contaminants à un taux amélioré.

Plusieurs solutions complémentaires

Ces solutions peuvent fonctionner en tandem avec la technologie des rayons X, selon des experts. La différence, explique Mekhrengin, est que la fluorescence des rayons X (XRF) est basée sur l’analyse élémentaire pour fournir des informations de qualité au minerai, tandis que la spectroscopie laser ou la détection hyperspectrale sont des technologies optiques qui fournissent un contenu moléculaire du matériau, y compris le contenu minéral et les concentrations, les lithologies, le type de roche et la chimie.

“Pourquoi la minéralogie / le type de roche est-elle importante? Parce que les métaux ne sont jamais présentés sous une forme pure dans la nature. Ils sont enfermés en minéraux. Il est difficile à traduire des informations élémentaires en données minéralogiques. Dans le cas parfait, vous avez besoin des deux”, dit-il, ajoutant: “En plus de XRF, la minéralogie est cruciale pour comprendre comment traiter le matériel mininé.”

Un porte-parole de Nextore ajoute que XRT est appliqué uniquement dans des applications de tri Rock-by-Rock, ou «Particule», est à forte intensité de coût et peut devenir très complexe et coûteuse pour des applications de débit supérieures supérieures à 200 tonnes par heure (TPH).

“Inversement, la résonance magnétique est particulièrement bien adaptée aux applications en vrac, s’étendant actuellement à 6 500 tmph et presque sûre d’aller plus haut.”

Améliorer les usines de traitement

En plus du tri, CSIRO et Miljak appliquent des techniques similaires pour mesurer ce qui se trouve dans les usines de flottaison pendant le processus d’extraction.

La technologie qui peut quantifier les phases minérales changeant en temps réel pourrait aider les opérateurs à aborder ou à atténuer les «bouleversements» dans le traitement minéral qui gâchent toute l’opération, explique Miljak. Cela pourrait conduire à des actions atténuantes telles que le changement de la matière première pour mélanger le mauvais acteur minéral.

«Ce pourrait être un certain minéral qui fait que le processus de récupération se déroule; c’est une perturbation. Nous pouvons les récupérer très rapidement avec la technologie que nous avons – c’est une capacité unique que nous avons développée au cours des 5 à 10 dernières années», dit-il.

«Si les opérateurs ne sont pas au courant de ces gros écarts, les récupérations peuvent baisser, donc les arrêter plus tôt pourrait entraîner des rendements plus élevés. Sur une longue période, l’augmentation de la récupération de quelques pour cent pour une grande mine peut potentiellement fournir des milliers de tonnes de produits plus – une fortune selon la marchandise exploitée.»

CSIRO travaille avec certaines entreprises pour piloter ses «bits robustes de technologie», mais recherche également des partenaires miniers supplémentaires.

Innovations dans le dépistage

Incorporation de l’IA dans le dépistage et le tri des minéraux

La prochaine étape pour les technologies basées sur les données consiste à les coupler avec l’IA et l’apprentissage automatique (ML). Bien que ce ne soit pas Miljak et l’attention de son équipe, il dit qu’il y a des «grandes superpositions».

«Il y a ici un beau train de données qui peut être associé à l’IA ML, aux réseaux neuronaux, etc., qui peuvent être utilisés pour améliorer le processus basé sur des données historiques et pour prédire les problèmes», explique-t-il.

«Je pense qu’une partie de notre problème est que les gens ne sont pas habitués à avoir des données de phase minérale en temps réel. Donc, ce serait une nouvelle entreprise de recherche d’essayer de tirer le meilleur parti des flux de données pour l’améliorer encore plus.»

Nicolaas Steenkamp, un consultant indépendant qui est géologue de formation, dit que l’IA pourrait être précieuse pour améliorer ces processus.

«Aujourd’hui, les technologies de transmission des rayons X utilisée dans l’industrie minière font des milliers de millions de calculs pour chaque grain individuel et que les données viennent de rejeter, cela ne alimente pas la production, mais cela pourrait être traité dans le cloud pour donner un bien meilleur aperçu de la production», dit-il.

«Cela peut informer votre usine de traitement en termes de type de matériel à laquelle il peut s’attendre, ce qui leur permet de réglementer les agents dont ils auront besoin pour ajouter à un cycle de traitement spécifique.»

Cependant, il s’agit principalement de la technologie «ciel bleu ou preuve de concept» en ce moment, ajoute-t-il.

Vision de l’avenir

Steenkamp dit que le moteur clé pour adopter ces technologies est finalement de traiter moins de minerai, donc un projet utilise moins d’eau, d’électricité et d’agents de lixiviation pour obtenir une note plus élevée, tout en réduisant les résidus.

Le président et chef de la direction de Wheaton Precious Metals, Randy Smallwood, partisan de l’innovation dans l’industrie minière, convient que ce sont des moteurs importants pour l’adoption de la technologie.

L’avenir de la Mining Challenge de la société a accordé Rethink Milling 1 million de dollars (1,37 M $) pour ses technologies de fraisage innovantes, qui sont estimées pour réduire la consommation d’énergie dans la comminution de plus de la moitié.

Cependant, comme le note Steenkamp, pour les plus grands acteurs, investir dans la technologie de pointe n’est pas une priorité élevée car la plupart fonctionnent toujours à des marges qui signifient qu’ils n’ont pas besoin d’investir dans des équipements à coût élevé. Pour les petits et moyens opérateurs, le coût les empêche souvent de l’adopter.

Bien que certaines industries, telles que le secteur des diamants, soient davantage habituées à utiliser différents types de technologie et auront donc probablement plus de confiance à adopter, ajoute-t-il.

«En fin de compte, vous devez avoir quelqu’un qui est prêt à être un participant, puis être disposé à partager ces données sur le marché, ce qui peut ensuite convaincre vos plus grands acteurs de commencer à l’adopter», dit-il.

Miljak reconnaît qu’il y a une «inertie» générale au sein de l’industrie lorsqu’il s’agit de piloter et d’adopter de nouvelles technologies, mais dit qu’il existe «de très bonnes équipes d’innovation et des individus qui essaient vraiment de faire une différence dans l’industrie».

«Mon avis est que ce sera un levier important pour l’avenir, si nous pouvons obtenir un radeau entier des technologies et des innovateurs dans cet espace minier pour transformer l’exploitation minière en processus de type manufacturier, où les données en temps réel peuvent assurer la sécurité des gens et la productivité élevée. C’est la vision à plus long terme du CSIRO », conclut-il.