UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTÍN FACUL FA CULTTAD GEOLOGÍA, GEOLOGÍA , GEOFÍSICA G EOFÍSICA Y MINAS MIN AS ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL INGENIERÍA DE MINAS
PERFORACIÓN Y VOLADURA SUPERFICIAL AGENTE DE VOLADURA - SANG DOCENTE: ING. MIGUEL DÍAZ INTEGRANTES:
CCORI HUAMANI JUAN FRANCIS VALDEZ LOPEZ HECTOR MIGUEL DURAND RIOS HENRY LEONIDAS MALLCO HANAMPA DANNY
CONTENIDO I. II.
III. III. IV. V. VI.. VI VII.. VII
INTRODUCCIÓN EXPLOSIVO SAN-G I. PARÁMETROS TÉCNICOS II. FORMA DE CARGUIO. APLIC APL ICAC ACION IONES ES EN CI CIEL ELO O ABI ABIERT ERTO O SEGUR SE GURID IDAD AD EN EN CARG CARGUI UIO O Y ALM ALMAC ACENAJ ENAJEE BENEFICIOS SANG SA NG-- EN EN TAJO TAJO AB ABIE IERT RTO O I. ES ESTU TUDI DIO O ECO ECONÓ NÓMI MICO CO CO COMP MPAR ARA ATI TIV VO VII.. CO VII CONCL NCLUS USION IONES ES
INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación se refiere al SAN-G que se define como un agente explosivo comercial, comer cial, el cual revoluciono revoluciono la era de los ANFOs pesados como una alternativa económicamente rentable. La investigación investigación de los resultados resultados de la voladura voladura debido a la propiedad de esponjamiento y a su alta Velocidad de Detonación (VOD) se realizó por el interés de comparar los resultados con otros agentes de voladura. Esto permitió reconocer reconocer al SAN-G como un agente explosivo de un mayor nivel de fragmentación y económicamente viable en cualquier tipo de conte contexto. xto.
I. SANG: SOLUCIÓN ACUOSA DE NITRATO GASIFICABLE Es un agente de voladura, producido en base a una solución microscópica oxidante dispersa en una fase combustible continua y estabilizada por un elemento emulsificante.
Durante el año 2008 FAMESA desarrolla el SANG y se realiza pruebas en Minera SANTA ROSA registrándose el primer disparo con una emulsión de este tipo en el Perú y se realizaron 04 disparos en todos los tajos en los meses de Noviembre y Diciembre, posteriormente COMARSA, mina LA ARENA quien utilizó el producto hasta fines de marzo del 2014, LA ZANJA y COIMOLACHE en Cajamarca quienes actualmente siguen utilizando el producto en las unidades de Buenaventura.
Principales características: •
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Una densidad que se puede modificar, en función del tipo de roca. Una alta velocidad de detonación. Altamente resistente al agua. Elevada viscosidad. Segura cuando es sensibilizada.
FABRICACION DEL SANG SANG es un explosivo que se produce justo antes de ser bombeada o vaceada al taladro, mediante una reacción química entre la Matriz SAN gasificable y el sensibilizante denominado Solución N-20 Componente 1 Matriz SAN inerte, gasificable
Densidad de matriz inerte: 1.38 g/cm3
Componente 2 Sensibilizador Solución N20
Densidad 1.12 g/cm3
SANG
Densidad variable
CARGUÍO DE LOS TALADROS
Imágen: Sistema de fabricación in-situ La emulsión gasificable es bombeada hacia un “mezclador estático” donde entra en contacto con la solución sensitivizante N-20 e inicia la gasificación. Al final del mezclador puede agregarse agua para reducir la fricción de bombeo por las mangueras. Finalmente la SAN-G sale a través de una manguera descargando desde el fondo del taladro o desde la boca del mismo. A una velocidad de
EL SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO
En las imágenes se muestra: 1. La pantalla de información en tiempo real, donde se muestran los caudales de cada sustancia. 2. El tablero de control simplificado, que permite actuar el carguío de taladros y controlar la dosificación. 3. El tablero puede ser operado por un supervisor a nivel de piso o también se puede
CARGUÍO EN TALADROS SECOS
Imagen: carguío de taladro seco En taladros secos se deja caer el explosivo desde la boca del taladro. El flujo de SAN-G cae axialmente hasta el fondo del taladro, de tal forma que no se descostren las paredes del taladro y
CARGUÍO EN TALADROS CON AGUA
Imagen: carguío de taladros con agua La SAN – G, como toda emulsión es totalmente resistente al agua. La practica es usar la manguera enrollada; introducir la boquilla hasta el fondo del taladro y cargar al mismo tiempo que se va retrayendo la manguera sin separar la boquilla de la masa de emulsion. De esta manera el agua se desplazando hacia arriba por la fuerza de presión durante el “llenado desde abajo”. Aunque se cargue con una densidad menor a la del agua (0.9 g/cm3), la SAN-G permanece inalterada. Esto debido a la presión de bombeo, cohesión y tensión superficial de la SAN –G
CONTROLES DE CAMPO DENSIDAD DE LA COPA
Imagen: medición de la densidad El control de la densidad de copa es ineludible y debe realizare todo el tiempo. No es necesaria mucha precisión en campo, con una balanza (de gramos) y varios depósitos calibrados se puede determinar el valor de la densidad que debe corresponder a la densidad del diseño de carga en plan de voladura. La densidad de copa, que se obtiene durante el carguío, es representativa de la parte superior del taladro. Para conocer la densidad en el
ESPONJAMIENTO
Para tener una idea del esponjamiento que se produce en el taladro y de las perdidas debido a las imperfecciones del terreno, se ha diseñado la técnica del tubo. De 20 a 25 minutos demora el proceso de esponjamiento completo dentro del taladro. Es muy importante verificar que se haya dado el esponjamiento y se tenga la longitud de taco de diseño. Se debe comprobar si el esponjamiento en el taladro corresponde al esponjamiento del diseño de carga en el plan de
TEMPERATURA
Imagen: medición de la temperatura El método mas confiable para medir la temperatura es mediante el termómetro convencional de mercurio, en campo también se puede usar los termómetros tipo láser. Ya hemos visto la importancia de la temperatura en la velocidad de reacción y densidad final de la SAN-G.
II. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL SAN-G Propiedades físicas y químicas de la matriz
II. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL SAN-G Propiedades físicas y químicas de la Solución N-20
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL SAN-G
CARACTERÍSTICAS ÚTILES O RESALTANTES DEL SAN-G Gasificación
El nitrito de sodio reacciona con el nitrato de amonio que compone la emulsión, para formar el gas nitrógeno. La rápida producción de burbujas de nitrógeno, se conoce como proceso de gasificación, o “sensitivización química”. Es una reacción exotérmica, cuya rapidez depende fuertemente de la temperatura, el Ph, la concentración de nitrito, la viscosidad de la emulsión y la homogeneización. Resultado de la reacción son las burbujas de nitrógeno que quedarán embebidas en la masa de emulsión.
CURVA DE GASIFICACIÓN
Durante la gasificación de una masa inicial de emulsión, se va incrementando el volumen y reduciendo la densidad de la emulsión, hasta llegar a estabilizarse en un valor mas o menos
Influencia de la cantidad de solución gasificante
Si aumentamos la cantidad de solución gasificante N-20, será mayor la producción de burbujas, la gasificación será mas rápida y la densidad final será menor.
Influencia de la temperatura
A medida que se aumenta la temperatura se incrementa la producción de burbujas; la gasificación es mas rápida y la densidad final puede ser menor para la misma cantidad de gasificante. La temperatura actúa como un catalizador para la formación y expansión de burbujas.
VELOCIDAD DE DETONACIÓN
Se han registrado y analizado estadísticamente muchas mediciones de la Velocidad de Detonación, teniendo valores máximos al rededor de 5600 m/s; realizadas en 4 diferentes diámetros de taladro. Como se ve, para densidades mayores a 1.0 g/cm3 no se tiene una diferencia significativa en la VOD.
Tendencia de la VOD
Hay una tendencia aparente; donde la máxima VOD de la SAN-G se da cuando su densidad está alrededor de 1.0 g/cm3. La SAN-G no es un explosivo compacto, y a medida que aumenta su densidad dentro del taladro puede disminuir su sensitividad. Esto se comprueba en el fondo del taladro, donde la densidad aumenta debido a la comprensibilidad, produciendo un
Cuando la sensitividad es buena en el fondo del taladro, en esta zona se tiene una VOD del orden de 5900 m/s, la cual va disminuyendo a lo largo de la columna explosiva hasta 5200 m/s en la parte superior. Se pueden ver pocas interferencias o perturbaciones en el progreso de la detonación, debido a que la SAN-G es mas que una mezcla, un sustancia homogénea.
ENERGÍA ÚTIL EN FUNCIÓN DE LA VOD
Por un lado, a medida que aumenta la densidad, se tiene mas energía por unidad de masa contenida en el taladro. Por otro lado, a medida que aumenta la VOD, es mayor la presión y trabajo sobre el medio rocoso. En consecuencia, la energía útil se puede relacionar directamente
III. SEGURIDAD: ALMACENAJE Y MANIPULACIÓN DEL SANG ALMACENAJE Y TRANSPORTE
La emulsión gasificable se transporta en cisternas de 25 a 30 TM. Una vez en la operación en el almacén de agentes de voladura, es bombeada a silos de 60 TM. Desde los silos, la emulsión se descarga por gravedad hacia los depósitos de camión fábrica. El tiempo máximo de permanencia de emulsión puede ser hasta 90 días. La solución gasificante se puede transportar y almacenar en cilindros de plástico 8 de 200kg) y mediante una bomba o por gravedad es vertida al depósito de solución gasificante del camión.
MANIPULACION Y CONTROL DEL SANG Se realiza un SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO; consiste en una tecnología desarrollada por FAMESA, como se muestra: 1. La pantalla de información real, donde se muestran los caudales de cada sustancia. 2. El tablero de control simplificado, que permite actuar el carguío de taladros y controlar la dosificación. 3. El tablero puede ser operado a nivel de piso o también se pueden implementar en la cabina de los camiones mezcladores.
APLICACIONES: MINERÍA A CIELO ABIERTO SISTEMA DE APLICACION IN-SITU La emulsión gasificante es bombeada hacia un mesclador estático donde entra en contacto con la solución sensitivizanteN-20 e inicia la gasificación. Al final del mesclador puede agregarse agua para reducir la fricción de bombeo de las mangueras. Finalmente la SANG sale a través de una manguera descargando desde el fondo del taladro o desde la boca del mismo. A una velocidad de flujo de hasta 400kg por minuto.
CARGUIO DE TALADROS 1. en taladros secos se deja caer el explosivo desde la boca del taladro. el flujo de SANG cae axialmente hasta el fondo del taladro, de tal forma que no se descostren las paredes del taladro y provoque la contaminación del explosivo. 2. El carguío de taladros con agua, el SANG es totalmente resístete al agua, la práctica es usar una manguera enrollada, introducir la boquilla hasta el fondo y cargar al mismo tiempo que se va retrayendo la manguera sin separar la boquilla de la mas de emulsión. De esta manera el agua se va desplazando hacia arriba por la fuerza de presión durante el llenado desde abajo. Aunque se cargue con una densidad de 0.9g/cm3. La SANG permanece inalterada, esto debido a la presión de bombeo, cohesión y tensión superficial de la SANG.
REGLAS PRÁCTICAS PARA EL CARGUÍO DEL SAN-G
1. La medición en campo de la densidad de copa es determinante para el correcto desempeño de la SAN-G. 2. Se debe calibrar el sistema del camión para dosificar el gasificante correspondiente a la densidad requerida. Al inicio de su operación y se debe verificar durante todo el carguío. 2.1. “A mayor porcentaje de sensitivizante se tiene menor densidad de la emulsión y a menor porcentaje mayor densidad” 2.2. “A mayor temperatura se alcanza menor densidad de la emulsión gasificada y a menor temperatura mayor densidad de la misma” 3. Una vez obtenida la densidad de diseño se debe comprobar con cuatro mediciones mas. 4. El supervisor/operador de carguío debe identificar cualitativamente según el color y la textura de la mezcla. 5. El supervisor/operador de carguío debe regular la dosificación de gasificante en cualquier momento que se requiera. 6. Las paradas prolongadas del camión pueden originar una “descalibración aparente” y se obtendrían densidades
No produce gases nitrosos de detonación
Resistencia al peso del taco
Resistencia al impacto
Reduce la eyección y el flyrock ASPECTOS RELEVANTES DE LA VOLADURA CON SANG
Resistencia al agua Resistencia al fuego
Resistencia a temperaturas bajas
IV. BENEFICIOS
Entre las ventajas de usar la SAN-G® según manual de FAMESA:
Puede utilizarse en terrenos secos, húmedos o inundados y con rocas de diferente dureza.
Al cargar los taladros, las columnas explosivas se acoplan por completo , desarrollando con dicha condición toda la energía que se deposita en ellas.
Su uso representa un trabajo seguro , toda vez que la matriz oxidante se sensibiliza al final de la unidad mecanizada; vale decir que se trata de un producto no explosivo antes de ingresar en los taladros.
Puede utilizarse en terrenos secos, húmedos o inundados y con rocas de diferente dureza.
Puede utilizarse en terrenos secos, húmedos o inundados y con rocas de diferente dureza.
Ventajas en la reducción de costos.-
LA NUEVA ALTERNATIVA EN EXPLOSIVOS: SAN-G
Con el objetivo de derribar el mito de que utilizar ANFO Pesado es más económico o rinde mejores resultados que utilizar 100% emulsión granel, FAMESA desarrolló distintos casos de estudio en los que se determinaron beneficios tanto en productividad como en ahorro de costos directos, utilizando en un 100% su emulsión gasificable especial SAN – G®, ya sea en pozos secos, húmedos y con presencia de agua. La emulsión gasificable SAN – G® fue desarrollada como un producto resistente al agua, con características de elevada viscosidad y con una mayor velocidad de detonación que el ANFO pesado. Para alcanzar estas cualidades, los ingenieros de FAMESA trabajaron en desarrollar una solución microscópica oxidante, dispersa en una fase combustible continua y estabilizada por un emulsificante, la cual es sensibilizada en la operación, mediante la dosificación de una solución gasificante. Esta composición hace que SAN – G® sea capaz de comportarse como un explosivo flexible que trabaja de igual manera en diferentes densidades y energías, logrando que en la detonación las columnas explosivas se acoplen por completo a las paredes del pozo, consiguiendo con lo anterior el aprovechamiento de la totalidad de la energía que se deposita en ellas.
LA NUEVA ALTERNATIVA EN EXPLOSIVOS: SAN-G
Gracias a estas características, la empresa ha detectado en sus diversos ensayos realizados, que emplear esta emulsión genera un ahorro directo de hasta un 29% de los costos unitarios de perforación y voladura , de los cuales un 16%
está asociado al cambio de ANFO pesado por SAN – G®.
Finalmente, y entre otros beneficios obtenidos en la utilización de la emulsión SAN – G®, está su bajo impacto en el medio ambiente, ya que al ser una emulsión gasificable no produce gases nitrosos y no contiene hidrocarburos entre sus componentes. Por otro lado, no trabajar con Nitrato de Amonio poroso constituye una ventaja operativa excepcional que permite optimizar la productividad en término de traslado, almacenamiento y manejo de materias primas.
V. SAN-G EN MINAS A TAJO ABIERTO COMPAÑÍA MINERA RÍO ALTO MINING: MINA “LA ARENA” “La Arena” es realizado a través del método de explotación superficial con Bancos de 8 m de altura. Producción 52 mil toneladas día. Ley promedio de 0.5 g/t 30% es mineral con una y el 70% desmonte. La mina tiene dos tajos de producción Calaorco y Ethel.
1. EVALUACION ECONOMICA DE LA VOLADURA EN LA ARENA
Estudio comparativo del SAN-G con el explosivo HA 46 Y HA 45/55. Evaluación económica realizada durante los meses de junio y julio del 2012. Se han realizado 47 proyectos de voladura de los cuales 30 fueron en el tajo Calaorco y 17 en el tajo Ethel.
OBJETIVOS
Evaluar el costo comparativo entre los dos tipos de explosivos. Evaluación de factores de potencia para cada proyecto de voladura por tipo de explosivo y material.
1.1. CUADROS DE RESULTADOS DE VOLADURA: FACTORES DE POTENCIA POR PROYECTO DISPARADO EN EL TAJO CALAORCO
COSTOS DE DISPARO POR TIPO DE EXPLOSIVO EN EL TAJO CALAORCO
2. ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTOS 2.1. ANALISIS DE COSTOS POR TONELADA TONELAJE TOTAL: Tajo Calaorco: Tajo Ethel:
1’876,164 t 1’037,849 t
DIFERENCIA POR CAMBIO DE EXPLOSIVO: Tajo Calaorco: Tajo Ethel:
0.02 US $/t 0.01 US $/t
AHORRO OBTENIDO EN 02 MESES: Tajo Calaorco: Tajo Ethel: TOTAL:
AHORRO MENSUAL:
37,523 US$ 10,378 US$ 47,902 US $ 47,902 / 2 = 23,951 US$/mes
AHORRO ANUAL:
287,412 US$/año
2.2. ANALISIS POR CONSUMO Y TIPO DE EXPLOSIVO Asumiendo que en el periodo de evaluación todos los proyectos de voladura se hubiesen cargado solamente con heavy Anfo o SANG se obtiene los siguientes resultados:
CONSUMO DE EXPLOSIVOS Tajo Calaorco: Tajo Ethel: TOTAL:
457,195 kg 243,873 kg 701,068 kg
CONSUMO PROMEDIO MENSUAL: 701,068 kg / 2 = 350,534 kg
MEZCLA USADA HEAVY ANFO 45/55 SAN: ANFO:
157,740 kg 192,794 kg N.A.: 181,226 kg D2: 3,626 gl.
El factor de potencia se ha reducido de 0.27 kg/t a 0.25 kg/t, que representa una reducción del 7.41 %, el mismo que se verá reflejado en un ahorro en el consumo de explosivos en términos de F.P
LISTA DE PRECIOS SAN-G: NITRATO DE AMONIO EMULSION MATRIZ PETROLEO
658 $/TM 588 $/TM 619 $/TM 4.8 $/Gal
Costo comparativo por tipo de explosivo: SANG: SAN G: TOTAL:
350,534 x (100%-7.41%) = 324,569 kg * 0.658 213,566 US $
HEAVY ANFO 45/55 SAN: N.A.: D2: TOTAL:
157,740 x 0.619 = 97,641 US $ 181,226 x 0.588 = 106,561 US $ : 3,626 x 4.80 = 17,405 US $ 221,607 US $
2.3. ANALISIS POR REDUCCIÓN DE COSTOS ANUALES EN FUNCION AL PORCENTAJE DE REEMPLAZO POR OTRO EXPLOSIVO.
También se indica un recuadro en el que se muestra el precio de equilibrio de la SAN-G, esto significa que al precio de US$ 758 / TM de SAN- G, la mina no gastaría más de lo que gasta actualmente con los explosivos
3. EFECTOS EN EL CAMBIO DE LA MALLA DE PERFORACIÓN
El cambio en la dimensión de la malla (5 a 6m), tal como se ha registrado en la operación misma, se podrá dejar de perforar 1, 243 taladros al mes y 14,916 taladros al año lo que significa un significativo ahorro en la perforación.
4. ANALISIS GRANULOMÉTRICO
OBSERVACIONES CON HA 45/55
Se observa el comportamiento de la gráfica en la cual, el 90% del material analiza pasa por una malla de 7.34", de igual manera el valor "n" de Cunningham indica que pila formada para este grado de fragmentación indica un valor 2.12 Tamaño máximo de fragmento 8.46". y mínimo 0.00" Porcentaje de fino: 18% < 2 pulgadas. Espaciamiento: 5.0 m, Burden: 4.34 m Explosivo Utilizado: Heavy Anfo 45/55 Densidad del explosivo: 1.27g/cm3
OBSERVACIONES CON SAN-G
Se observa el comportamiento de la gráfica en la cual, el 90% del material analizado pasa por una malla de 4.36", de igual manera el valor "n" de Cunningham indica que la pila formada para este grado de fragmentación indica un valor 2.48. Tamaño máximo de fragmento 6.57 " y mínimo 0.00" Porcentaje de fino: 20% < 2 pulgadas Espaciamiento: 5.0 m, Burden: 4.34 m Densidad del explosivo: 1.02 g/cm3.
5. RESULTADOS DEL ESTUDIO COMPARATIVO El factor de potencia promedio registrado durante el periodo de evaluación es como se indica a continuación:
Tajo Calaorco: • •
0.25 kg/t en mineral con explosivo SAN G 0.27 kg/t en mineral con explosivo Heavy Anfo 91
Tajo Ethel: 0.24 kg/t en mineral con explosivo SAN G 0.26 kg/t en mineral con explosivo Heavy Anfo Se ha obtenido de los registros que se puede ahorrar en un 7.41% en el consumo de explosivos usando SAN-G. • •
Existe un ahorro al usar SAN-G y Heavy Anfo. 0.02 US$/TM en el tajo Calaorco 0.01 US$/TM en el tajo Ethel Tres análisis de costo comparativo Cuyos valores obtenidos indican que existe un ahorro mensual de hasta 23,951 US$/mes y 287,412 US$/año. Para el Heavy Anfo en el mes, implica consumir 3,626 galones de petróleo que valorizado
Análisis granulométrico con el software Wipfrag en el proyecto de voladura N° 47 donde para una pasante de 4 pulgadas, se encuentra en 89% para SAN-G y 57.2% para HA/55
CONCLUSIONES
Las conclusiones a las que se llegaron después de realizar en el estudio comparativo son las siguientes: Usando la emulsión gasificada SANG, se obtuvieron mejores resultados en términos de fragmentación y uniformidad, el P80 disminuyo en un 15 a 20% comparado con los resultados de los análisis realizados en proyectos disparado con HA 45/55. Con un reemplazo del 100% de la nueva mezcla explosiva en Mina La Arena se llegaría ahorrar hasta US$ 300 000 anuales. Con el uso de SANG, no se generan gases nitrosos, es debido a que en su fabricación se logra mantener su balance de oxígeno. La velocidad de detonación de la SANG 5.8 % mayor al de Heavy ANFO 45/55, esto es importante debido que la presión de detonación dentro del taladro es relación directa con el cuadrado de la VOD del explosivo. De las pruebas realizadas en mina La arena, se puede determinar que se obtuvieron mejores resultados en fragmentación del material volado con respecto a los resultados de las voladuras usando la mezcla explosiva HA 45/55.
