Sistemas de fragmentación Mine to Mill Raúl Castro R.
SISTEMA •
•
El concepto de sistema involucra involucra las actividades acti vidades de describir los procesos, una definición de objetivos y optimización La idea es e s que mediante la examinación del sistema como un todo, uno puede alcanzar mejoras en los costos, productividad, calidad del producto, producto, que no se alcanzaría viendo los procesos por separado Sb1
Sb2
Sb3
Final
OPERACIONES UNITARIAS El objetivo es alanzar un algo grado de fragmentación a mínimo costo. Yacimiento
Perforación y Tronadura
Producto B
Operaciones Operaciones Unitarias en Open Pit
Yacimiento Perforación
Carguío y Transporte
Producto A Producto C
Tronadura Chancado
Producto B Producto D
Carguío Molienda
OPERACIONES UNITARIAS Las operaciones unitarias en minería se pueden clasificar en fragmentación y transporte In Situ
Tronadura
M i n a
Carguío y Transporte
Chancado Primario
Correas
Chancado Secundario
Molienda
P l a n t a
SISTEMA GLOBAL DE FRAGMENTACIÓN El problema radica en decidir en que etapa debe ocurrir el proceso de fragmentación . Cada etapa tiene una eficiencia diferente. Diagrama de disparo Ambiente interno
Ingeniería de Tronadura
Ambiente externo • Eyección de
• Mínimo daño
a taludes
Buena Fragmentación Alta producción TPH Molienda eficiente
rocas • Ruido • Estallido de aire • vibración
DISEÑO DE TRONADURA s e l b a l o r t n o c s e l b a i r a V
Diámetro de perforación Profundidad de perforación Pasadura Taco/Tipo Taco Altura de banco Diagrama de perforación Tamaño de tronadura Sistema de iniciación Secuencia de iniciación N° de caras libres
s e l b a l o r t n o c o n s e l b a i r a V
Tipo de explosivo Energía del explosivo Carguió del explosivo Agua Etc
Tronadura
Geología Resistencia de los materiales Discontinuidades Condiciones climáticas Agua Etc
DISEÑO DE TRONADURA Maximizar
Tronadura
Fragmentación
Minimizar Vibraciones Air Blast
Desplazamiento pila
Fly rock Tiros quedados
Forma de la pila
Etc
ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN Ley de Bond
Hay dos procesos involucrados en el fracturamiento: - Energía para la deformación - Energía para la creación de superficie Se puede describir con la siguiente formula:
ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN Ley de Bond
Puede enunciarse como sigue:
Donde :
ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN Ejemplo 1: Determinación de la constante de Bond
Suponga que 3 kWh reduce 1 tonelada de mineral de 1600 μm a 400 μm. Manipulando la ecuación de Bond.
EVALUACIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN La fragmentación puede medirse por: Métodos Directos • Registro de sobretamaños • Midiendo rocas directamente • Screen analysis
Métodos Indirectos • Métodos fotográficos • Midiendo otros parámetros que se correlacionan con la
fragmentación (consumo de energía por ejemplo en el caso de un chancador, y el monitoreo de la pala)
Analisis y procesamiento de imagenes
EVALUACIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN Índice de utilización de carguío Factor de llenado Índices Índice de carguío
Índices mecánicos
Como evaluar la tronadura? Vibración del brazo
Métodos fotográficos Fragmentación Registros de sobretamaño
Resultados de la tronadura
Tiempo de carguío Facilidad para el carguío
Índice de carguío Índice de
CURVAS ÓPTIMAS DE FRAGMENTACIÓN Perforación
Dependerá del tipo de explosivo, diámetro de perforación,etc
Tronadura
Aumenta dependiendo de la cantidad de energía requerida
Carguío
Aumento de productividad, disminuye los costos de mantención y reparación
CURVAS ÓPTIMAS DE FRAGMENTACIÓN Transporte
Aumento de la productividad, disminuye tiempos de ciclo
Chancado
Tronadura óptima
DISTRIBUCIÓN DE COSTOS EN OPEN PIT 14%
• Perforación
22%
• Tronadura
64%
• Manejo de minerales
5%
• Perforación
8%
• Tronadura
23%
• Manejo de minerales
8%
• Chancado Primario
20%
• Chancado secundario
COSTOS MINA
COSTOS MINA Y COSTO PLANTA
EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA Anfo
Calor de detonación
Q= 921 cal/gramo
Velocidad de detonación
VOD= 4529 m/s
Ejemplo: Pozo de tronadura de D=300 [mm] y L=8[m], con una ρe=0,8[gr/cm3]
EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA Presión de detonación
Presión de explosión (Presión de gases)
Ejemplo
10 cm
200 cm
EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA Relación Presión - Volumen
Ecuacíón de gases ideales
Para el ANFO
γ
P[atm]
2.035
4.500-19.971
1.631
500-4.500
1.285
100-500
1.271
1-100
EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA
La energía del explosivo va a : • • • •
•
Crear nuevas fracturas Extender fracturas existentes Desplazar la roca Mover el centro de gravedad hacia adelante Efectos no deseados (proyección de roca, vibraciones, etc)
DISEÑO PARA TRONADURA Raúl Castro R.
DISEÑO S: Spacing (espaciamiento) B: Burden J: Pasadura L=H+J D: Diámetro
J se utiliza por el empotramiento del banco en su base
DISEÑO Relaciones Relevantes
DISEÑO Ejemplo de cálculo
Explosivo Anfo Altura de banco =15[m] Diámetro de perforación = 381 [mm] Diagrama staggered 4 líneas de pozos (6 pozos) para una tronadura
•
• • •
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DISEÑO
APROXIMACIÓN ASH(1963) Explosivos livianos roca dura Explosivos duros roca liviana Explosivos livianos roca estándar Explosivos densos roca estándar
DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN) B: Burden
Tonelaje por disparo
Cantidad de explosivo requerida Cantidad de explosivo disponible
DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN) Resolviendo para B:
El factor de carga del explosivo se puede escribir en función del ANFO :
Luego:
DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN) EJEMPLO Una de las formas de utilizar la fórmula anterior se refiere a caracterizar los cambios en el diagrama de disparos por un cambio en el explosivo , manteniendo constante los otros parámetros como ‒ diámetro de perforación ‒ H ‒ tipo de roca ‒ espaciamiento ‒ pasadura ‒
Explosivo 1 Explosivo 2
taco
DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN) EJEMPLO De lo anterior:
Si Kh se considera que no varia mucho, entonces:
Luego la aproximación, se refiere a iterar:
SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO DE DIAGRAMA (diámetro de perforación)=12 ¼” H=40 ‘ Burden=25’ Espaciamiento=29’ Pasadura=7” Taco=17”
ANFO: SANFO=1 Q=012 cal/gr SGR=2,65 PFANFO=0,5 lb/ton Cual es el diagrama si De= 15”?
En el sistema inglés se tiene:
SIMULACIÓN DE ESCENARIOS DE CAMBIO DE DIAGRAMA
Luego: B = 30’ S = 34,5’ T = 21’ J = 9’
Este diagrama resultaría en una fragmentación mas gruesa que el caso anterior, por lo
SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO EXPLOSIVO Que sucede si se cambia el explosivo de ANFO a HEAVY ANFO? Q=815 cal/gr SG=1,10 El poder respecto al ANFO:
y
Luego: Si:
SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO EXPLOSIVO B = 27 (12,25/12) = 27,6’ S = 31,7’ J = 8,3’ T = 19,3’
EFECTO DE LAS ESTRUCTURAS EN LA TRONADURA Shooting with the dip
Más backbreak Menos problemas en las patas Piso mas liso Mas movimiento afuera de la cara , por lo tanto una altura menor de pila
Shooting against the dip
Menos backbreak La pata es mas difícil de extraer Piso mas rugoso Pila mas alta (sin movimiento)
EFECTO DE LAS ESTRUCTURAS EN LA TRONADURA Shooting with the strike
Problemas en el piso Backbreak es irregular Peores condiciones para perforación y tronadura
MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD) Tasa de penetración Torque Presión de empuje Velocidad de rotación (rpm)
MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD)
Cargabilidad
Tasa de penetración
Patrón de perforación
BLASTABILITY (TRONABILIDAD)
Donde: RMD: Rock Mass Description JPS: espaciamiento de las estructuras JPO: orientación de las estructuras SGI: gravedad específica H: dureza de la roca
BLASTABILITY (TRONABILIDAD) EJEMPLO Considere una roca de cuarzo bien fracturada en la cual las discontinuidades tienen un rumbo normal a la cara del banco RMD=20 JPS=15 JPO=30 SGI=25x2,65-50=16,25 H=7 1- Calcule el índice de tronabilidad
BI =44 2- Calcule el factor de carga
PFfactor=0,18 [kg/ton]
