Efficientere mijnbouw dankzij laser inspectie

TNO en Nederlands MKB'ers demonstreren de succesvolle oplevering van een prototype instrument die veel kosten kan besparen bij mijnbouwoperaties. Een laserdetectietechniek bepaalt real-time het gehalte aan waardevolle grondstoffen in het gesteente dat uit de mijn komt.

Hierdoor bepaalt de operator straks direct of de gedolven stenen waardevol genoeg zijn voor verwerking of niet.

In de mijnbouw wordt heel veel steen verwerkt waar achteraf te weinig grondstof in zat om met winst te verkopen. Dit zorgt voor onnodig hoge kosten, waardeloze stenen hadden immers beter meteen weggegooid kunnen worden. Maar het is ook een onnodig zware belasting voor het milieu. Bij het winnen van grondstoffen zoals goud en koper gebruikt men nog steeds veel milieuonvriendelijke chemische processen.

Deze chemicaliën moeten uiteraard niet worden ingezet voor niet waardevolle stenen. Dankzij de door het door TNO en partners ontwikkelde techniek kan de mijnoperator straks real-time meten wat de samenstelling is van stenen die uit een mijn komen en dus direct bepalen of de stenen verwerkt moeten worden.

Uit de ruimtevaart

De techniek die we gebruiken heet Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Bij LIBS schiet een hoog vermogen laser een minuscuul gaatje in de steen. Hier komt licht vanaf dat karakteristiek is voor de elementen die in de staan aanwezig zijn. Door het licht te analyseren is de chemische samenstelling, en dus de hoeveelheid aanwezige grondstof, te bepalen. TNO heeft deze techniek eerder toepasbaar gemaakt om leven op Mars aan te tonen. In een vervolg project in het kader van het TNO SBIR programma hebben TNO, SonicSampDrill, IHC Merwede Mecon en de TUDelft LIBS geschikt gemaakt voor de mijnbouw op aarde.

Koperconcentratie 20 keer per seconde bepaald

Op 24 februari toont het consortium een werkend prototype van wat tot de 'LIBS ore sorter' is gedoopt. In een zeecontainer is een transportband opgebouwd met daarboven het LIBS systeem. Stenen met daarin kopererts lopen onder het LIBS systeem door en het LIBS systeem meet met 20 metingen per seconde de koperconcentratie in de stenen die voorbij komen. De kracht van het huidige prototype is dat delen afkomstig zijn uit de ruimtevaart waar betrouwbaarheid en robuustheid cruciaal zijn. Tijdens de testsessies daalde de temperatuur buiten, en dus ook in de zeecontainer, regelmatig tot tegen het vriespunt. Het LIBS systeem had hier geen probleem mee. Ook enorme stofontwikkeling door vallende en bewegende stenen en trillingen als gevolg van bewegende transportbanden hadden geen invloed op de meetresultaten. Dit is een grote stap voor de LIBS techniek die tot nu toe vooral in laboratoria succesvol is.

Het uiteindelijke doel van het consortium is om de LIBS ore sorter te koppelen aan een transportband die uit een mijn komt. De LIBS ore sorter bepaalt dan real-time de koperconcentratie van de voorbij razende stenen. Vervolgens bepaalt de mijnoperator of die stenen voldoende waardevolle grondstof bevatten om te verwerken in de fabriek die aan het einde van de transportband staat.