انقلاب خاموش در معدن: چگونه هوش مصنوعی و بیوتکنولوژی آینده مس را تغییر می‌دهند؟

جهان برای حرکت به سمت انرژی‌های پاک و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، به میزان زیادی مس و دیگر فلزات حیاتی نیاز خواهد داشت. اما آیا صنعت معدن می‌تواند این نیاز را تأمین کند؟

چالش‌ها بسیار بزرگ هستند. عیار سنگ‌آهن در معادن مس موجود به‌طور پیوسته کاهش می‌یابد، کشف معادن بزرگ جدید به‌ندرت رخ می‌دهد و زمان توسعه معادن می‌تواند تا یک دهه طول بکشد.

یکی از راه‌حل‌ها افزایش بهره‌وری فرآیندهای معدنی است، صنعتی که در گذشته همواره پرآلودگی و پرهزینه بوده است.

به سوی آینده

بین سال‌های ۱۹۱۰ تا ۲۰۱۰، جهان حدود ۶۵۰ میلیون تن مس استخراج کرد، اما طبق یک تحقیق ۲۰۲۰ مؤسسه فراونهوفر آلمان، ۱۰۰ میلیون تن از آن هرگز به بازار نرسید.

تمام این فلز هنوز در حوضچه‌های باطله باقی مانده و یک منبع بالقوه عظیم است که منتظر فناوری مناسب برای بازیابی آن است.

شرکت ریو تینتو پیش‌تر موفق شده است فلزات حیاتی مانند اسکاندیم و تلوریم را از جریان‌های زائد در عملیات موجود جدا کند.

اکنون دیگر شرکت‌ها نیز به دنبال راه‌هایی برای استخراج ارزش از باطله‌های معادن گذشته هستند.

به‌عنوان‌مثال، «هدبی مینرالز» در حال ارزیابی پتانسیل بازیابی باطله‌ها در سایت «فلین فلون» در «مانیتوبا» کانادا است. این معدن در سال ۲۰۲۲ تعطیل شد و نزدیک به یک قرن از ضایعات غنی از مواد معدنی باقی ماند.

شرکت استرالیایی «کبالت بلو هولدینگز» که در پروژه «فلین فلون» همکاری دارد، همچنین توافقنامه‌ای با شورای شهر «ماونت آیزا» در کوئینزلند امضا کرده تا باطله‌های پیریت را به‌عنوان منبع احتمالی گوگرد پس از تعطیلی ذوب مس شهر مورد بررسی قرار دهد.

اگرچه بسیاری از این پروژه‌ها هنوز در مرحله مفهومی یا پایلوت هستند، اما شرکت India’s Hindustan Zinc با سرمایه‌گذاری ۴۳۸ میلیون دلاری در معدن «رامپورا آگوچا» بزرگ‌ترین معدن روی جهان، در حال راه‌اندازی یک واحد پردازش سالانه ۱۰ میلیون تن باطله است.

کاهش ضایعات

هم‌زمان با بازبینی ارزش باطله‌های گذشته، معدنکاران به دنبال کاهش تولید ضایعات از ابتدا نیز هستند. این اقدام هم مزیت اقتصادی و هم محیط‌زیستی دارد، زیرا صنعت معدن سالانه بیش از ۷ میلیارد تن باطله تولید می‌کند و این میزان با کاهش عیار سنگ افزایش می‌یابد.

بخش عمده پیشرفت‌ها در این زمینه تدریجی است. برای مثال، «گلنکور تکنولوژی» به طور پیوسته آسیاب ISAMill خود را بهبود می‌دهد تا بتواند ذرات درشت‌تر را با هدف کاهش خردایش سنگ و صرفه‌جویی در مصرف آب و کاهش ضایعات پردازش کند.

فرآیند آلبین شرکت برای لیچینگ می‌تواند بازیابی مس را به بیش از ۹۹٪ برساند و هزینه‌های عملیاتی را تا یک‌سوم کاهش دهد و امکان بهره‌برداری از کانسارهای پیچیده را فراهم کند.

شرکت‌هایی مانند آلونیا با فناوری‌های نوآورانه بیوتکنولوژی، روش‌های انقلابی‌تری ارائه می‌دهند. فناوری D-Solve این شرکت از میکروب‌ها برای استخراج انتخابی ناخالصی‌هایی مانند منیزیم از کنسانتره‌ها استفاده می‌کند.

آلونیا اخیراً با معدن «ایگل نیکل» در آمریکا همکاری کرده تا واحد پایلوتی برای آزمایش این فناوری ایجاد کند؛ آزمایش‌ها نشان داده است که عیار نیکل تا ۱۸٪ افزایش و ناخالصی منیزیم تا ۴۰٪ کاهش می‌یابد.

فناوری نوین و معدن سنتی

تکنولوژی جامع جدیدی که می‌تواند تمام این نوآوری‌ها را به هم پیوند دهد، هوش مصنوعی (AI) است.

شرکت‌هایی مانند ریو تینتو و BHP از AI در سیستم‌های حمل خودکار و پیش‌بینی توقف تجهیزات استفاده می‌کنند تا به جای واکنش به خرابی، اقدامات پیشگیرانه انجام دهند.

گام بزرگ بعدی هوش مصنوعی مولد (Generative AI) است. BHP آن را همراه با فناوری توأم دیجیتال (نسخه مجازی و بلادرنگ فرآیند معدنی) در معدن مس خود در استرالیای جنوبی و معدن عظیم اسکندیدا در شیلی به کار می‌گیرد.

مدل‌های GenAI در اسکندیدا «استراتژی‌های انفجار و ترکیب کانسنگ، شناسایی مناطق با خصوصیات دشوار و پشتیبانی از کنترل پیش‌بینی آسیاب SAG” را بهبود می‌دهند.

شرکت فری‌پورت-مک‌موران با همکاری مک‌کنزی از AI برای افزایش تولید در معادن آمریکای شمالی استفاده می‌کند، جایی که کاهش تولید ناشی از پیر شدن معادن و فناوری‌های قدیمی بود. ترکیب معدن سنتی و مهندسی داده، امکان تنظیم لحظه‌ای نرخ پردازش برای مقابله با نوسانات کانسنگ را فراهم می‌کند. آزمایش AI در معدن بغداد آریزونا باعث افزایش ۵ تا ۱۰ درصدی تولید مس شد و اجرای آن در سایر معادن آمریکا، سالانه ۹۰ هزار تن تولید اضافه خواهد کرد که معادل ساخت یک کارخانه جدید به ارزش بیش از ۱.۵ میلیارد دلار و زمان‌بری ۸ تا ۱۰ ساله است.

معدنکاری در آینده

معمولاً گفته می‌شود معدنکاری یک کسب‌وکار آلوده‌کننده است. شواهد آن میلیاردها تن پسماند باطله در سراسر جهان است که باعث نارضایتی عمومی نسبت به پروژه‌های جدید معدنی می‌شود و یکی از دلایل طولانی شدن زمان راه‌اندازی معادن جدید است.

اکنون با ترکیب نوآوری در فرآوری سنتی، بیوتکنولوژی و هوش مصنوعی، یکی از قدیمی‌ترین صنایع جهان به‌سرعت مدرن می‌شود. این انقلاب خاموش در آزمایشگاه‌ها، پایلوت‌ها و مراکز داده در سراسر جهان در جریان است و وعده بخش معدن پاک‌تر و کارآمدتر را می‌دهد. شاید این بدان معنا باشد که جهان هرگز با کمبود مس مواجه نخواهد شد.