Antecedentes de la invención

En la industria minera, parte fundamental de los procesos productivos en general, corresponden a la fragmentación de las rocas. Esto, dado que la naturaleza de esta industria requiere una vez realizada la perforación y tronadura (fragmentación primaria), extraer el mineral, ejecutar la carga y descarga de las rocas, para posteriormente tratar el mineral y reducir su tamaño (conminucion), de acuerdo a las necesidades requeridas de tipo de mineral, ley, características de los equipos existentes en la planta de proceso, entre otras.

La reducción de tamaño de las rocas, se realiza en diversas etapas de chancado, harneado, triturado y/o molienda, para finalmente en múltiples etapas de selección, llegar a una granulometría adecuada que permita finalmente extraer el mineral.

Así, la optimización en los procesos de reducción del tamaño de las rocas, conlleva no sólo beneficios productivos sino que también económicos, constituyéndose en un aspecto clave en la cadena de valor mencionada en el párrafo anterior, teniendo a la vista tres objetivos fundamentales: mejorar la eficacia y eficiencia de la fragmentación, aumentar la productividad de todo el proceso, y reducir al máximo el consumo de energía asociado.

Dentro de las alternativas que ofrece la industria para optimizar los procesos de fragmentación, encontramos la mejora en los sistemas convencionales de fragmentación ya sea por selección (harneado) o impacto (trituración y molienda), y sistemas no convencionales como los asociados al uso de energías no convencionales en la industria minera como el uso de la energía de radio frecuencia, tal como la energía microondas (MMOO). Así, la presente invención está relacionada con un sistema y método para ablandar, fragmentar y romper rocas de mineral e incluso material del tipo lodo mediante el uso de ondas electromagnéticas (OEM), en particular pero no limitado en el rango de frecuencia de las microondas (MMOO).

En lo que respecta al ahorro de energía asociado a la mejora en la eficacia y eficiencia en los procesos de fragmentación de roca, es posible mencionar que dicha mejora permitiría un importante ahorro de recursos económicos, fundamentalmente dado que el costo total de la fragmentación experimentaría una importante disminución, considerando el ahorro en cada una de las etapas subsecuentes de conminución de mineral. En este contexto, el desarrollo de un sistema y método como el de la presente invención, permitirá optimizar todo el proceso minero, disminuyendo costos, aumentando la productividad de todo el proceso, junto con lograr un mayor poder de fragmentación mediante el uso de ondas electromagnéticas (OEM), en particular en el rango de frecuencia de las microondas (MMOO).

En resumen, es deseable disponer de un sistema y método para ablandar, fragmentar y romper rocas de mineral en el campo de la minería, explotación minera, procesos de chancado y molienda de rocas de minerales. Dicho sistema y método, es posible extrapolarlo a la fragmentación de material con un alto contenido de agua como lodos mineros y lodos industriales en general.

Así, la presente invención, mediante ondas electromagnéticas - en particular en el rango de frecuencia de las microondas - en forma de pulsos continuos y discontinuos, periódica y no periódicamente, provoca el agrietamiento de la roca, lo que permite facilitar y hacer "más livianas" las etapas posteriores de molienda, ahorrando de manera significativa el consumo de energía en dichas etapas e incrementando la velocidad y la eficiencia de la operación.

El problema técnico asociado, a la fragmentación con el uso de esta tecnología de ondas electromagnéticas, en particular en el rango de las microondas (MMOO), previa a las etapas convencionales aguas abajo, comprende entre otros elementos o componentes: un sistema de generación de ondas electromagnéticas, en particular en el rango de frecuencia de las microondas en el interior del túnel, que comprende una pluralidad de generadores independientes ubicados de manera estratégica para irradiar ondas electromagnéticas, en particular microondas de manera homogénea al mineral; un extractor de vapor húmedo; una cinta o correa transportadora o un medio de transporte de la roca; un túnel o zona de inyección de ondas electromagnéticas; un sistema de humectación en el interior del túnel el cual está presente en una modalidad de la invención; una cámara de enfriamiento o reposo de la roca; un sistema de control automático; un sistema motriz conformado por motores y motoreductores; una cámara principal con bordes cóncavos para los rebotes; y una pluralidad de medidores y sensores de control de proceso.

En términos generales, al someter las rocas de mineral bajo la irradiación de ondas electromagnéticas, en forma de pulsos continuos y discontinuos, periódica y no periódicamente, provoca un agrietamiento del mineral, lo que se traduce en una etapa de molienda más fácil y liviana, por ende hay un ahorro en el consumo energético significativo.

En la actualidad, el estado del arte entrega un número importante de soluciones con sistemas para fragmentar mineral, como describiremos a continuación. Así, citaremos documentos que divulgan múltiples tipos de estructuras destinadas a la fragmentación de mineral, en particular mediante el empleo de tecnología MMOO. Sin embargo, el estado del arte no divulga un sistema de sistema para ablandar, disminuir la dureza, fragmentar y/o romper rocas de mineral (donde la inyección de ondas electromagnéticas provoque microgrietas en la roca) en el campo de la minería, explotación minera, procesos de chancado y molienda de rocas de minerales, así como para todo tipo de material con un alto contenido de agua como lodos industriales y mineros, mediante el control de la humectación, variación de temperatura y de potencia, y la inyección de ondas electromagnéticas como el de la presente solicitud.

Entre los documentos más cercanos encontrados en el estado de la técnica, podemos apreciar el documento CL 1191-2014, el cual divulga un aparato para clasificación de material extraído de una mina, que incluye un aplicador de radiación microondas para calentamiento del material extraído de una mina, incluyendo el aplicador, paredes laterales y paredes extremas, un dispositivo de manipulación, un generador de radiación, un detector para detectar fragmentos, un medio para analizar los datos del detector y un medio para separar los fragmentos. Sin embargo, dicho documento CL 1191-2014 no divulga un sistema y método como los de la presente solicitud, que permite ablandar, provocar microgrietas, disminuir la dureza, fragmentar y/o romper rocas de mineral en el campo de la minería, explotación minera, procesos de chancado y molienda de rocas de minerales, así como para todo tipo de material con un alto contenido de agua como lodos industriales y mineros, mediante el control de la humectación, variación de temperatura y la inyección de ondas electromagnéticas. Por otro lado, el documento CL 2700-2007 presenta un proceso para recuperar metal desde mineral sulfídico que comprende pasar energía de microondas a través del lecho de material sulfídico en un reactor de lecho fluidizado, pasar gas fluidizante a través del reactor para oxidar los sulfuros de metal y retirar material que contiene metal oxidado desde el reactor; y material seleccionado que no logra solucionar el problema técnico planteado por la presente solicitud y que además presenta distintos elementos estructurales.

Finalmente, el documento US5003144, presenta un sistema que emplea una fuente de microondas para ablandar roca, pero no comprende las características de la presente invención, considerando principalmente que solamente utiliza una fuente de energía para ablandar la roca y posteriormente fracturarla con mayor facilidad.

Descripción resumida de la invención

La presente invención corresponde a un sistema y método para ablandar, provocar microgrietas, fragmentar y romper rocas de mineral en el campo de la minería, explotación minera, procesos de chancado y molienda de rocas de minerales. Dicho sistema y método, es posible extrapolarlo a la fragmentación de material con un alto contenido de agua como lodos mineros y lodos industriales en general, resolviendo los problemas presentes en el estado del arte detallado en los párrafos previos. Así, la presente invención, mediante ondas electromagnéticas - en particular mediante ondas electromagnéticas en el rango de frecuencia de las microondas (MMOO) - en forma de pulsos continuos, discontinuos, periódica o no periódicamente, provoca el agrietamiento de la roca, lo que permite facilitar y hacer "más livianas" las etapas posteriores de molienda, ahorrando de manera significativa el consumo de energía en dichas etapas e incrementando la velocidad y la eficiencia de la operación.

El problema técnico asociado, a la fragmentación con esta tecnología de ondas electromagnéticas en particular en el rango de frecuencia de las microondas, previa a las etapas convencionales aguas abajo, comprende entre otros elementos o componentes: un sistema de generación de ondas electromagnéticas en particular en el rango de frecuencia de las microondas en el interior del túnel, que comprende una pluralidad de generadores independientes ubicados de manera estratégica para irradiar microondas de manera homogénea al mineral; un extractor de vapor y/o vahos (éste último corresponde al vapor que expide el mismo cuerpo); una cinta o correa transportadora o un medio de transporte de la roca; un túnel o zona de inyección de ondas electromagnéticas; un sistema de humectación en el interior del túnel (opcional); una cámara de enfriamiento o reposo de la roca; un sistema de control automático (HMI); un sistema motriz conformado por motores y moto reductores; una cámara principal con bordes cóncavos para los rebotes; y una pluralidad de medidores y sensores de control de proceso. En otra modalidad de la presente invención, se tiene un sistema de recuperación de agua, para utilizarla por ejemplo en la humectación, creando un circuito cerrado.

Dentro de las ventajas de la presente invención, es posible señalar que permite ablandar, , provocar microgrietas .disminuir la dureza, fragmentar y/o romper rocas de mineral en el campo de la minería, explotación minera, procesos de chancado y molienda de rocas de minerales, así como para todo tipo de material con un alto contenido de agua como lodos industriales y mineros, mediante el control de la humectación, variación de temperatura y la inyección de ondas electromagnéticas - en particular mediante microondas, dicha tecnología a través de pulsos continuos, discontinuos, periódica o periódicamente, provocando el agrietamiento de la roca y el tratamiento efectivo de lodos industriales y mineros, facilitando y haciendo más liviana las etapas posteriores de molienda y conminución, incrementando la velocidad, la eficacia y eficiencia de la fragmentación, aumentando la productividad de todo el proceso, y reduciendo el consumo de energía asociado.

Descripción detallada de la invención

Para facilitar la comprensión de las características constructivas y funcionales de la presente invención se describe la figura 1. Donde se muestra el sistema completo de la presente invención. En dicha figura, es posible apreciar los distintos elementos que componen el sistema con las siguientes referencias numéricas: el chute de carga (1), el sistema motriz (2), la cinta transportadora (3), el túnel de ondas electromagnéticas en particular en el rango de las microondas - MMOO (4), la zona de enfriamiento (5), el chute de descarga (6), los generadores de ondas electromagnéticas independientes (7) y el sistema de humectación (8), éste último corresponde a una modalidad alternativa de la presente invención, es decir, es posible prescindir de su utilización.

En particular el sistema de la presente invención comprende, como se aprecia en la figura:

El túnel de secado (4), cuyas funciones principales corresponden a: i) sirve como carcaza de protección de la cámara principal, contra golpes, clima u otros agentes externos como polvo, polución, etc. ii) una barrera contra la fuga de las ondas electromagnéticas (jaula de Faraday), iii) sirve de caja negra para proteger la invención de utilizar generadores independientes, su cableado, conexiones, disipación de temperatura y disposición estratégica en el manto de la cámara principal, iv) es el acceso para realizar mantención mecánica, eléctrica o electrónica a la cámara principal.

La cámara principal presenta en todas las modalidades de la presente invención una geometría cilindrica, de prisma cuadrangular, hexagonal, pentagonal o triangular para lograr un máximo aprovechamiento de las ondas electromagnéticas generadas. Dichas geometrías también aseguran una homogénea irradiación de las ondas electromagnéticas y una penetración homogénea al producto o mineral en todos los sectores de la cámara. Sirve también para condensar con mayor facilidad el vapor de agua caliente generado por el calentamiento del lodo o mineral y el agua en el proceso, para así recuperarla con mayor facilidad y con métodos mecánicos conocidos.

Sistema de humectación (8), corresponde a un sistema alternativo u opcional para el correcto ablandamiento del lodo o mineral. Es posible humectar el producto mineral o lodo con agua a temperatura ambiente, cuidando que la humectación sea por toda la superficie. La humectación se realiza con aspersores que entregan el agua pulverizada, con un gasto mínimo de agua en el proceso. Debemos mencionar que el sistema de humectación puede utilizar cualquier tipo de agua para su funcionamiento, por ejemplo agua dulce, reciclada de otros procesos industriales e incluso agua proveniente del mar.

Es importante destacar, que el sistema de fragmentación de la presente invención, logra un funcionamiento adecuado, tanto con el sistema de humectación mencionado en el párrafo anterior, como en la ausencia de éste. Con respecto al método asociado a nuestra solicitud de patente, podemos mencionar la etapa de acondicionamiento, donde el mineral, roca o lodo es acondicionado elevando la temperatura a un valor predeterminado, con la finalidad de acondicionar el mineral, roca o lodo a una temperatura interna y externa, para que en la etapa posterior no sufra subidas drásticas de temperatura evitando procesos físico-químicos no deseados en el mineral o lodo como cambios en su estructura interna o metalización de los minerales. Este acondicionamiento se produce calentando el agua externa del mineral (etapa de humectación) y la parte interna por medio de calentamiento con ondas electromagnéticas, en particular en el rango de frecuencia de las microondas (MMOO).

Siguiendo con las etapas del proceso, podemos mencionar la etapa de fractura o ablandamiento de mineral o lodo, que como lo indica su nombre, aquí se produce la fractura interna del mineral o lodo, por consecuencia el ablandamiento de la roca. Este fenómeno se consigue inyectando pulsos de ondas electromagnéticas directo al mineral o lodo, las que actúan como verdaderos martillos en el interior de la roca, hasta alcanzar la fractura.

Luego de la descripción de la presente invención, corresponde presentar en el próximo apartado, el pliego de reivindicaciones con las categorías de sistema y método.