A história da mesa de três pés - A tale of the three-legged table

Have you ever been asked to create a geomet model or plan a sampling program for geometallurgy? You are not alone. Geometallurgy is a broad entity, which unifies geology, rock mechanics, mine planning, mine operations, plant processing, environmental impacts, and sales! Because of its breadth, rarely just our diploma will place us in a comfortable position to understand how this first-sight complexity of geomet, could be simplified. 

I do not use the words “geomet tests”, for me, they are distinct tests such as mineral characterization, comminution tests, bench flotation etc. Therefore, before executing any plans, I like to think of geomet as a three-legged table. Representativity, viability, and cost. As you could imagine, a table with only two legs cannot be up straight. So, in any of the three possible pair combinations, it is highly probable that the results won’t be replicable based on spatial representativity, mass representativity, or budget. 

What should be our first question? Which information do we need? Eg.: to understand the mineralogy, association, and presence of deleterious/penalty minerals or elements, for the processing or sales; being able to predict the quality of the concentrates; map possible impacts in the comminution circuit… The bottleneck is transient and whenever one is solved, it migrates to a different part of the value chain in an endless cycle until the six-sigma is reached. 

For projects in the beginning, my suggestion is to understand the mineralogy – is it only one mineral-bearing the element of interest? Basic element to mineral conversion could give a hint to this problem. Why? Thinking on comminution, different minerals could have distinct hardness abrasiveness, density, and could report to a broad granulometric spectrum. Thinking on flotation, they could have different kinetics, introducing complexity to recover all the elements of interest without diminishing quality. 

In more developed projects or brownfields, it is advisable to check what were the issues faced for orebodies with similar characteristics or actual reports from plants, when publicly available. Impacts on recovery caused by minerals X, Y, and Z; concentrates with deleterious minerals A, B, and C; even reports of sales penalties regarding elements D, E, F. The geology will never be exactly a replicate of somewhere else, but it will always be 90% similar to another place. Many works already published could solve or address your upcoming problems. In this stage, the focus should expand to the mineralogy of the ore-bearing mineral(s) association and the wall-rock mineralogy and characteristics. 

In producing mines, if there isn′t historical data for microscopy, mineral characterization for the process and etc., there is no need to go mad. A structured plan to build up knowledge should start from the basic understanding of elements to minerals conversions, associations… Maintaining the focus on solving the present problems in the mining chain, wherever they might be. 

Back to the three-legged table. I had a professor, Joachim Karfunkel, who lectured field mapping to the undergrad geologists and taught us a motto that could be applied to many activities “Objective, scale and time”. I will change it a bit to suit our purpose here - Representativity, Easiness and Cost.

Representativity – it is a sin to say the redundancy “a representative sample”. Pierre Gy must have goose-bumps When someone says it. The word sample inherits that it should be a part of the lot, therefore, representing it. Nonetheless, depending on the exploration stage or operational maturity, the sample collection could be designed to answer distinct questions. Could you mix samples to generate a representative one? Depends on what you want to answer. While it is unclear whether the variation inside a lithotype is low, there is a risk of mixing populations (of any process variable), generating a Homeric task to spatially track the variable of interest. 

Easiness – there are several tests that require a small split of samples to be done; XRD, XRF, MLA/QEMSCAN… if sampling is done for those tests, be careful of the representativity! Other tests like bench-scale flotation, require more mass, but probably could be done using samples of drillcore intervals. Standard comminution tests require samples with 100-500 kg, while its simplified version, could be done with 15-25 kg. Pilot plant testing requires samples in the order of tonnes! In an extreme case, where it is needed a 10 tonnes sample for a pilot plant, the person accountable for the sampling could suggest new drill holes, channel sampling, trenching, or for a producing mine, one mining face or ore development. The drill holes could preserve and represent spatial variability, but their cost would be high. Channel sampling would be limited to rock exposure. A blast of a pit or an ore development in producing mines could be spatially limited. 

Cost – a good test is the one you can pay for and execute frequently. Assaying multi-elements will not provide information on the liberation of mineral “X”. Running a pilot plant of a punctual area, will not guarantee the information of the entire deposit. 

In the end, I hope I haven′t shed some light on your problems, but I wish I got some of you out of the initial procrastination of a complex problem, where Geometallurgy sits. Remember, the three-legged table, geomet should not be an exercise of wishful thinking.

Alguma vez você já foi pedido para fazer um modelo geometalúrgico ou planejar uma amostragem para geometalurgia? Voce n?o está sozinho. A geometalurgia é uma entidade abrangente, ela conta com geologia, geomecanica, planejamento, opera??o, planta, meio ambiente e vendas! Por ser uma área multidisciplinar, nem sempre somos formados para entender a como a complexidade do primeiro momento, pode ser simplificada.

N?o gosto de falar de “testes geometalúrgicos”, para mim, eles s?o caracteriza??es mineralógicas, testes de cominui??o, flota??o etc. Assim, antes de determinar qualquer plano, gosto de pensar em uma mesa de três pernas. Representatividade, facilidade e custo. Como podem imaginar, uma mesa com dois pés n?o fica em pé. Ou seja, qualquer combina??o uma das três combina??es possíveis, provavelmente n?o produzir?o resultados que s?o sustentáveis do ponto de vista espacial, de massa ou de or?amento.

Ent?o a primeira pergunta é: Que informa??o precisamos? Ex: conhecer a mineralogia e possíveis minerais deletérios/penalidade, para o processo ou para vendas; conseguir predizer a qualidade dos concentrados; determinar possíveis impactos nas etapas de cominui??o... O gargalo sempre vai existir e ao resolver um, outra etapa vira gargalo e esse ciclo segue até atingir o sonhado seis sigma.

Em projetos iniciais, minha sugest?o é verificar a mineralogia – existem vários minerais que contêm o elemento de interesse? Convers?es básicas de elementos para minerais já podem ser indicadores dessa dificuldade. – Por quê? Pensando em cominui??o, minerais diferentes podem ter durezas, densidades e abrasividades distintas, reportando a granulometrias distintas. Pensando em flota??o, minerais diferentes ter?o cinéticas distintas, a complexidade é maior para recuperar todo o elemento. 

Seguindo o desenvolvimento dos projetos, deve-se buscar minas ativas ou que produziram em depósitos de características similares e quais foram os problemas reportados pela planta. Impactos de recupera??o por presen?a de minerais X, Y e Z; concentrados com minerais contaminantes A, B e C; e até informe de penalidades por elementos D, E e F. A geologia de cada lugar é distinta, mas muito pode-se aproveitar do que foi publicado. Essa etapa normalmente foca nos minerais associados ao mineral-minério e/ou na rocha encaixante e seus minerais.

Em minas já em opera??o, se n?o há um histórico de pesquisas, n?o adianta desesperar. A estrutura??o do estudo deve iniciar com os entendimentos básicos de elemento mineral, passando para associa??es mineralógicas... sempre focando nos problemas na cadeia do processo, seja lá onde ele for.

Voltando a mesa de três pés. Tive um professor, uma lenda, Joachim Karfunkel que nos ensinou “Objetivo, escala e tempo” aplicado para o mapeamento geológico, mas com incrível abrangência para as rotinas diárias. 

Representatividade – é um pecado dizer amostra representativa, Pierre Gy deve se revirar toda vez que isso é repetido. No entanto, a depender da etapa da pesquisa ou opera??o, a forma de sele??o de amostras pode ter diferentes fins. Pode misturar amostras para gerar uma amostra representativa? Depende do fim. Enquanto n?o tiver claro se a varia??o dentro do litotipo é baixa, há um risco de mistura de popula??es, gerando uma dificuldade imensa de rastrear espacialmente a variável de interesse.

Facilidade – existe diversos testes que requerem uma massa mínima, XRF, XRD, MLA....se o objetivo for essas análises, reveja a representatividade! Outros testes como flota??o de bancada, exigem um pouco mais massa, mas possivelmente pode ser realizado com intervalos de testemunhos. Testes de cominui??o padr?o, requerem amostras em ordem de 100-500 kg. Testes em planta piloto, requerem amostras na casa de toneladas! Utilizando o caso extremo, onde é necessário gerar uma amostra de 10 toneladas para alimentar uma planta piloto, a pessoa responsável pela amostragem pode sugerir furos, canais, trincheiras ou no caso de uma mina aberta, uma frente de minério e em uma mina subterranea uma frente de desenvolvimento. Os furos podem representar espacialmente, mas provavelmente o custo é alto. Canais seriam limitados as exposi??es da rocha. Trincheira poderiam limitar a representatividade em cota. As frentes de mina a céu aberto ou da mina subterranea, podem ser muito limitadas espacialmente.

Custo – teste bom é aquele que você pode pagar e realizar com frequência. Fazer análise multielementar n?o vai te responder sobre libera??o do mineral X. Fazer um teste em planta piloto com o material de uma única frente, n?o vai representar o seu depósito.

Por fim, espero n?o ter respondido nada, mas ter tirado alguém daquela procrastina??o inicial por ver a geometalurgia como muito complexa.