Beyond a tonnage perspective for the assessment of mineral reources. Focus on Latin America and the Caribbean

Palacios Encalada, José Luis
Valero Delgado, Alicia (dir.) ; Valero Capilla, Antonio Félix (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2019


Abstract: Los minerales son esenciales para mantener el estilo de vida de la sociedad moderna. En los tiempos actuales se emplean casi todos los elementos de la tabla periódica en la fabricación de dispositivos y aparatos eléctricos y electrónicos.
Mientras el consumo de los minerales va en aumento, también se produce un rápido aumento la pérdida de capital mineral en los países y regiones donde se producen. Al mismo tiempo, los depósitos geológicos con altas leyes de mina han sido ya explotados, y el consumo energético para la producción de metales se ha incrementado.
La preocupación sobre la importancia y el agotamiento de los recursos minerales desde hace mucho tiempo ha llamado la atención de los investigadores. Se han establecido algunas formas para valorar los recursos minerales con sus respectivas ventajas y desventajas. En el presente trabajo, en función de la revisión bibliográfica estos métodos han sido clasificados en tres categorías: por el peso, por el precio comercial y según metodologías fundamentadas en principios energéticos. El método más común de evaluar los recursos minerales ha sido probablemente según el precio. El mismo que no revela el valor de los mismos, además los precios son volátiles debido a que se encuentran sujetos a varios factores como por ejemplo, oferta-demanda, aspectos geopolíticos y especulación, entre otros. Aunque la valoración de los minerales según su peso, ha tenido un amplio desarrollo y han permitido realizar estimaciones importantes, especialmente mediante metodologías de Análisis de Flujo de Materiales (MFA por sus siglas en Inglés) y su variante EW-MFA. Entre las desventajas de estos métodos se encuentran que según esta perspectiva una tonelada de hierro es igual a una tonelada de oro, sin embargo no se toma en cuenta la escasez geológica del oro, ni el mayor requerimiento energético para su procesamiento.
Una alternativa para una evaluación más adecuada de los recursos de los minerales se fundamenta en leyes energéticas. Particularmente se destacan las metodologías fundamentadas en la Segunda Ley de la Termodinámica, Exergía, que toman en cuenta no solo la cantidad, sino también la calidad de los recursos. Con base en aquello, la una división de Exergoecología plantea la evaluación de los recursos no solo en cuenta tomando en cuenta la exergía química, sino también la exergía de los recursos minerales respecto a su concentración. En tal sentido se ha establecido el concepto del costo exergético de reposición (ERC por sus siglas en Inglés). El mismo que estima la energía necesaria para concentrar los minerales desde un estado de dispersión, denominado Thanatia. La metodología de cálculo para el ERC para distintos metales, se fundamenta en análisis estadístico de información del consumo de energía para el procesamiento de metales en función de la ley de mina y extrapolaciones. Aunque los valores reportados de ERC han sido importantes para estimar la pérdida de capital mineral, estos fallan, por su método de cálculo en una estimación más precisa de los recursos minerales. En tal sentido, se hace necesario una nueva metodología de cálculo de ERC tomando en cuenta criterios de procesamiento de minerales y sus tecnologías actuales. Por tanto, en la presente tesis doctoral se establece una metodología estimar valores más precisos de los ERC en función del análisis de los procesos minero-metalúrgicos para la concentración de minerales. Esto mediante de modelos computacionales realizados a partir de un reconocido paquete informático HSC.
En función de disponibilidad de información y de los requerimientos de metales para nuevas tecnologías se han escogido tres metales claves producidos en América Latina y El Caribe. Estos metales son el hierro, cobre y oro. Para estos tres metales se determinan los nuevos valores de ERC a partir de HSC y se realiza una comparación con los valores anteriores. Aunque a nivel cualitativo la importancia de los metales es la misma respecto a los valores anteriores y nuevos de ERC, su diferencia es en órdenes de magnitud. También se enfatiza en la búsqueda de mecanismos sostenibles para la producción de metales, así como en el reciclaje. Finalmente, se revela la importancia de continuar con la elaboración de más modelos en HSC para estimar valores más precisos de ERC para el resto de minerales.


Abstract (other lang.): Minerals are essential to maintain the lifestyle of modern society. Currently, almost all the elements of the periodic table are used in the manufacture of electrical and electronic devices While the consumption of minerals is increasing, there is also a rapid increase in the loss of mineral capital of the countries and regions where they metals are produced. At the same time, geological deposits with higher ore-grades have already been already exhausted, and the energy consumption for metal production has also increased. The concern about the importance and depletion of non-fuel mineral resources have long attracted the attention of researchers, who have established some methodologies for the assessment of mineral resources. These methodologies have their respective advantages and disadvantages. In the present work, based on the literature review, these methods have been classified into three categories: by weight, by wholesale price and methodologies based on energy principles. The most common method for valuing non-fuel mineral resources has probably been according to price. This method does not reveal the real value of minerals, in addition prices are volatile because they are subject to several factors such as supply and demand, geopolitical aspects and speculation, among others. Although the assessment of non-fuel minerals according to their weight, has had a comprehensive development and have allowed realizing important estimations, primarily through methodologies of Material Flow Analysis (MFA) and its variant EW-MFA. Among the disadvantages of these methods are that according to this perspective a ton of iron is equal to one ton of gold. However, the geological shortage of gold or the higher energy requirement for processing is not taken into account. An alternative for an adequate evaluation of mineral resources is based on energy laws. Particularly noteworthy are the methodologies based on the Second Law of Thermodynamics, Exergy. The latter takes into account not only the quantity but also the quality of the resources. Based on that, a division of Exergoecology proposes the evaluation of non-fuel minerals not only taking into account the chemical exergy, but also the exergy of mineral resources concerning their concentration. In this regard, the concept of exergy replacement cost (ERC) has been established. ERC estimates the energy needed to concentrate minerals from a state of dispersion, coined as Thanatia. The calculation methodology for the ERC for different metals has been based on a statistical analysis of energy consumption information for metal processing and extrapolations. Although the reported values of ERC have been influential in estimating the loss of mineral wealth, they fail, because of their method of calculation in a more accurate estimation of valuing mineral resources. In this regard, a new methodology for calculating ERC is necessary, which takes into account mineral processing criteria and current technologies. Therefore, in the present doctoral thesis, a method is established to estimate more precise values of the ERC in the function of the analysis of the mining-metallurgical processes for the concentration of minerals. This has been done through computer models made from a well-known computer software HSC. Based on the availability of information and the requirements of metals for new technologies, three key metals produced in Latin America and the Caribbean have been selected. These metals are iron, copper, and gold. For these three metals, the new ERC values are determined from HSC and a comparison is made with the previous values. Although at a qualitative level the importance of metals is the same concerning the last and new values of ERC, their difference is in orders of magnitude. Emphasis is also placed on the search for sustainable mechanisms for the production of metals, as well as recycling. Finally, it is revealed the importance of continuing with the elaboration of more models in HSC to estimate more precise values of ERC for the rest of the minerals.

Pal. clave: sector de la mineria ; sector de la energia ; distribucion de recursos naturales

Titulación: Programa de Doctorado en Energías renovables y Eficiencia energética
Plan(es): Plan 509

Department: Instituto de Investigación Mixto CIRCE

Nota: Presentado: 25 10 2019
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Instituto de Investigación Mixto CIRCE, 2019

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 Record created 2020-01-20, last modified 2021-05-20


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