ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO
Docente a Cargo:
Mg. Eduardo Contreras Moreno
Integrantes:
Eduardo Pedraza Valencia. Cristian Rojas Olivares.
ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO Resumen
Bajo un marco académico se presenta el siguiente estudio que tiene por finalidad indicar y definir los procesos de estudio y análisis de la granulomet granulometría ría posterior a la tronadura. El estudio comienza definiendo los modelos predictivos usados en la industria que permite definir la granulometría de la fragmentación dependiendo de parámetros preestablecidos por la planificación en la operación. Luego de predecir el tipo de fragmentación, se procede a validar tales resultados con metodologías aplicadas tanto en terreno como en gabinete, las cuales consisten en tomar una serie de imágenes de la pila de material tronado de diferentes ángulos y luego procesarlas por medio de programas computaciones aplicados a dichos análisis los cuales entregarán curvas de granulometría con los cuales se validarán los modelos anteriormente anteriormente creados.
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS
Finalmente luego de este estudio se obtienen los parámetros necesarios que permitirán conciliar los modelos y resultados en terreno y con ello optimizar los procesos anteriores y posteriores a la tornadura de tal forma de minimizar los costos y al mismo tiempo maximizar el rendimiento tanto de los equipos de carguío y transporte como los procesos de conminución en la planta. Finalmente se concluye el estudio presentando un caso real de análisis de granulometría posttronadura aplicado a la faena minera El Soldado de la empresa Anglo American Chile, en el cual se pretende analizar y optimizar las operaciones unitarias posteriores a la tronadura que permitirán minimizar los costos de las mismas.
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Tabla de contenido Resumen .................................................................. .................................................................................................... ..............................................................1 ............................1 Introducción............................... Introducción.................................................................. ..................................................................... .........................................................3 .......................3 Objetivos .................................................................. .................................................................................................... ..............................................................4 ............................4 Modelos Predictivos........................................................................... ............................................................................................................. ...................................5 .5 Evaluación de los resultados en la tronadura tronadura.................................................................1 .................................................................122 Softwares utilizados util izados en e n análisis post-tronadura post-tronadura ...............................................................1 ...............................................................155 Caso Estudio Mina El Salvador Anglo American (2013) .................................................18 .................................................18 Conclusiones y Recomendaciones Recomendaciones ....................................................... ..................................................................................26 ...........................26 Bibliografía .............................................................. ............................................................................................... .............................................................27 ............................27
Índice de Tablas Tabla 1: Parámetros Modelo Kuz Ram ............................................. ........................................................... .............. 7 Tabla 2: Parámetros Modelo Cunningham (I) .................................................. 8 Tabla 3: Factor Modelo Cunningham (II) ........................................................ 9
Índice de Ilustraciones Ilustración 1: Curvas de distribución distribución Rosin Ramler ..........................................................11 ..........................................................11 Ilustración 2: Imágenes de tronadura. ....................................................... .............................................................................15 ......................15 Ilustración 3: Método correcto de toma de fotografía fotografía .................................................16 .................................................16 Ilustración 4: Uso de escala en toma de imágenes .......................................................16 .......................................................16 Ilustración 5: Delineación de fragmentos ............................................................. ........................................................................17 ...........17 Ilustración 6: Ubicación El Soldado.................................................................... ...................................................................................19 ...............19 Ilustración 7: Diagrama Caso Estudio............................................................... ...............................................................................20 ................20 Ilustración 8: Forma de las pilas de tronadura ................................................................2 ................................................................200 Ilustración 9: Protocolo Split ........................................................................................... ...............................................................................................21 ....21 Ilustración 10: Resultados Split ............................................................... ...........................................................................................23 ............................23 Ilustración 11: Implicancias de la granulometr g ranulometría ía en e n cargadores.................................24 .................................24
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Introducción El objetivo de la tronadura es fragmentar la roca de manera que quede de un tamaño suficientemente pequeño, en general menor de 1 metro de diámetro, para ser cargada y transportada por lo camiones mineros a lo botaderos o al chancado chancado primario en donde se inicia el proceso de reducción. La granulometría que se obtendrá depende de las características de la roca misma y la energía e nergía que se aplica, porque si se aplica una granulometría fina hay que utilizar una mayor cantidad de explosivos e xplosivos o aumentar la potencia de la tronadura. tronadura. Dado lo anterior resulta imprescindible realizar un análisis de cada proceso de manera de asegurar la optimización de los recursos y con ello minimizar los costos. Es por ello que en la l a tronadura, dada su importancia en el negocio minero, se debe evaluar antes y después de su ejecución. Para evaluar la tronadura se comienza realizando predicciones de la fragmentación del material que quedará luego de su ejecución, tales predicciones se determinan en base a modelos matemáticos, los cuales no son exactos, pero permiten aproximar los tamaños que tendrán las rocas luego l uego de la voladura. Posteriormente se debe realizar un análisis de los resultados de la tronadura, los cuales deben acercarse a las aproximaciones hechas anteriores, dichos análisis requieren una toma toma de muestras entre las cuales destaca destaca la toma de fotografías fotografías que posteriormente son analizadas digitalmente en programas computacionales computacionales los cuales permiten conciliar los datos arrojados por la predicción p redicción y posterior tronadura. En el presente informe se incluirá los métodos predictivos y posterior toma de muestras en terreno junto con el análisis en gabinete que incluye los programas computacionales mineros más usados para ello que permitirán obtener resultados concretos que optimicen el proceso unitario de la tronadura. Finalmente se incluirá un caso estudio realizado a la faena minera El Soldado de Anglo American que de acuerdo a un estudio de nuevas nuev as alternativas de diseño en perforación y tronadura que permitirá obtener las v ariables que entreguen el mayor beneficio globales mina-planta.
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Objetivos -Señalar y definir los l os modelos de predicción usados en minería para determinar la granulometría granulometría posterior a la operación unitaria de la tronadura. -Indicar los métodos m étodos para evaluar la granulometría granulometría post-tronadura. post-tronadura. -Nombrar los programas computacionales computacionales usados en la evaluación de la granulometría granulometría post-tronadura.
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Modelos Predictivos Se mencionan a continuación distintos modelos de predicción de fragmentación. 1.- Ecuación de Larsson (1973)
La siguiente ecuación se plantea para determinar , o la l a abertura de malla cuadrada por la que pasa el 50% del material tronado. tronado.
=∗,8 ∗ − , ∗ − ,8 ∗ − ,8
Donde:
s: Factor de volabilidad. v olabilidad. Este factor tiene en cuenta la discontinuidad discontinuidad y heterogeneidad del macizo rocoso. Puede tomar los siguientes valores: o
Roca muy fisurada y diaclasas muy próximas: …………………………………………..s …………………………………………..s = 0 0,60 ,60
o
Roca diaclasa: ……………………………………………………………………………………… …….s = 0,55
o
Roca normal con algunas grietas: grie tas: ………………………………………………………… ……………………………………………………………...s …...s = 0,50
o
Roca relativamente homogénea: homogénea: ………………………………………………………… ……………………………………………………………….s …….s = 0,45
o
Roca homogénea: ………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………ss
= 0,40
c: Constante de la roca. Equivale al consume especifico de explosivo gelatinoso necesario para fragmentar la roca , normalmente varía entre 0,3 y 0,5
[]
Ce: Consumo especifico de explosivo en
S: Espaciamiento en [m].
B: Burden en [m].
[]
.
En base a esta ecuación se han determinado determinado ábacos que permiten permiten estimar el y curvas granulométricas granulométricas teóricas teóricas del del material tronado en base a los parámetros de diseño de la tronadura y también también permiten proceder en sentido inverso inverso y determinar parámetros de diseño en base a una distribución granulométrica deseada.
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2.- SVDEFO Este método planteado por la Swedish Detonic Research Foundation es una modificación de la ecuación de Larsson, que agrega un factor para que la ecuación tenga en cuenta el efecto de la altura altura del banco y del taco.
, , , − ,8 ∗ − ,8 = ∗ 11 + 4,67 ∗
Donde:
T: Largo del Taco en metros.
L: Altura del banco en metros.
3.- Kuz – Ram (1983) Este método desarrollado por Cunningham se basa en la l a formula empírica de Kunznetsov para tamaños tamaños medios de productos productos de tronadura y en la curva de distribución granulométrica de Rosin – Ramler. Ramler. Formula de Kunznetsov Kunznetsov
Donde:
,8 115 , =
: Tamaño medio de los l os fragmentos post-tronadura post-tronadura en [cm]
: Volumen de roca fragmentada por pozo en
: Factor de roca (se definirá posteriormente) : Cantidad de explosivo por pozo en
[]
[]
: Potencia relativa en paso referida al ANFO
Se debe hacer notar que esta ecuación es una modificación m odificación de la fórmula original que está diseñada en base a tiros cargados con cartuchos de TNT. El Factor de roca (A) se estima en función de las propiedades de la roca y ha sido definido y modificado por diferentes autores autores según la relevancia relevancia que le asignan asignan a distintos variables del proceso de fragmentación por tronadura. El Factor de Roca según Lilly (1986) se define en base a la variable llamada Índice Volatilidad de la l a roca que depende de las l as características características geológicas, geotecnicas y estructurales del macizo rocoso.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO El factor de roca Según Lilly se define de la siguiente manera:
= 0,12 = 12 +++ +++
A su vez el Índice de Volatilidad está definido por:
Donde:
RMD: Descripción geotécnica del macizo rocoso.
JF: Factor de fracturas. Definido por
Donde
= = + +
o
JPS: Espaciamiento entre fracturas.
o
JPO: Orientación de planos de fractura.
SGI: Índice de densidad de la roca.
HF: Dureza de la roca.
En el siguiente cuadro se resumen los posibles valores de las variables que definen el índice de volatilidad volatilidad y a su vez el Factor Factor de roca.
PARAMETRO
VALOR
Descripción Geotécnica del Macizo Rocoso (RMD) Polvoreamiento / Quebradizo
10
Fracturamiento en bloques
20
Masivo
50
Espaciamiento entre fracturas (JPS) Cercano: JPS < 0,1 m
10
Intermedio: 0,1 m < JPS < 1 m
20
Amplio: JPS > 1 m
50
Orientación de plano de Diaclasamient Diaclasamientoo (JPO) Horizontal
10
Orientación exterior
20
Rumbo normal
30
Orientación interior
40
Influencia de la Densidad (SGI): SGI = 25 x SG – 50; con SG = Densidad de la roca en .
[]
Factor de dureza (H), entre 1 y 10 unidades. unidades. Tabla 1: Parámetros Modelo Kuz Ram
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO m odificación del Índice de El Factor de Roca de Cunningham (1989) es una modificación Volatilidad de Lilly, utilizando util izando distintos parámetros de caracterización caracterización geotécnica y dándole mayor ponderación ponderación a la dureza de la roca. De esta manera el Factor de Roca queda definido por la siguiente relación:
= 503 ++++ ++++
Donde:
RMR: Índice de calidad de la roca.
JPS: Espaciamiento entre fracturas.
JPA: Ángulo del plano de fractura.
RDI: Influencia de la densidad.
HF: Dureza de la roca.
PARAMETRO
VALOR
Indice de calidad de la roca (RMR) Meteorizada / Quebradiza
10
Diaclasas Verticales
JPS + JPA
Masiva
50
Espaciamiento entre fracturas (JPS) 0,1 m
10
0,1 m a sobretamaño
20
Sobretamaño a tamaño de malla
50
Angulo de plano de fractura (JPA) Buzamiento exterior a plano de fractura
20
Rumbo perpendicular a plano de fractura
30
Buzamiento interior a plano de fractura
50
Influencia de la Densidad (SGI): SGI = 25 x SG – 50; con SG = Densidad de la roca en .
[]
Factor de Dureza (HF) HF = E/3
Si E < 50 GPa
HF = UCS/5
Si E > 50 GPa
Donde:
E = Módulo de Elasticidad de Young
UCS = Resistencia a la compresión uniaxial de la roca Tabla 2: Parámetros Modelo Cunningham (I)
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO El Factor de roca de JKRMC (1998) es una modificación del trabajo de Cunningham basado en el cambio de algunos datos de entrada requeridos para estimarlo. Este factor requiere como dato de entrada e ntrada la granulometría correspondiente correspondiente al 80% del materia m ateriall pasante, también conocido como como . La fórmula correspondiente a este factor es:
8 = 0,06+ 6 + ++ ++
La siguiente tabla resume los datos de entrada de este factor con sus valores.
PARAMETROS DE ENTRADA Descripción de la calidad de la roca (RMD) RMD = 100
Para
8 8 8 8 8 [] [] < 0,1m.
RMD = 5,56 + 44,4
Para 0,1m <
RMD = 50
Para
Factor de fractura (JF) JF = 50 JF = 100
Para Para
/B
Descripción de la densidad de la roca (SGI)
> 1m. > B/2 < B/2
SGI = 0
Para SG < 2
SGI = 25 x SG – 50
Para SG > 2
Descripción de la dureza de la roca (HF)
< 1m.
HF = E/3
E < 50 GPa
HF = UCS/5
E > 50 GPa Tabla 3: Factor Modelo Cunningham (II)
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En general, el se obtiene mediante análisis posteriores, mediante herramientas computacionales computacionales especializadas, tales como Split Desktop o Wipfrag, análisis que será explicado mas adelante.
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Ecuación de Rosin – Ramler Esta ecuación es capaz de calcular un tamaño cualquiera a partir de un tamiz de referencia en función del número de mallas de dicho tamiz y su abertura. Esto se expresa en la siguiente relación:
− =
Donde:
R(x): Proporción de material retenido para una abertura de malla x. : Abertura de malla en [cm]. : Tamaño característico en [cm], correspondiente al 62,9% del material presente. : Índice de uniformidad de Cunningham.
Índice de uniformidad de Cunningham Este parámetro de la Ecuación E cuación de Rosin – Ramler Ramler se utiliza para calcular el rango de tamaños en una distribución distribución granulométrica. Este índice fue diseñado para su uso en faenas de rajo por lo que depende de parámetros de diseño de mallas de disparo y las dimensiones del banco. La expresión empírica, determinada por Cunningham, para este parámetro es:
Donde:
| , =2, 2 14∅ 1 +2 1 | +0, 1
n: Índice de uniformidad de Cunningham. : Diámetro de perforación en [mm]. B: Burden [m]. : Razón de Espaciamiento/Burden. Espaciamiento/Burden. W: Desviación de la perforación en [m]. BCL: Longitud de la Carga de Fondo en [m]. CCL: Longitud de la Carga de Columna en [m]. : Longitud total de la Carga en [m]. : Longitud de Carga sobre el nivel del piso en [m]. : Altura de Banco en [m].
∅
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO Como el objetivo de este índice í ndice es calcular el rango de tamaños, se lo l o puede utilizar también para dar cuenta de la l a homogeneidad del del material tronado. Para un valor alto de este índice el rango de de tamaños es menor por lo que da cuenta cuenta de una mayor homogeneidad y vise versa. El siguiente grafico da cuenta de esta e sta situación:
Ilustración 1: Curvas de distribución Rosin Ramler
La intersección de estas curvas se encuentra en el punto que define el tamaño medio de la distribución granulométrica. granulométrica. Usando este este punto y la pendiente de de la recta tangente al punto la ecuación de Rosin – Ramler es capaz de definir completamente la distribución de tamaños post – tronadura. Del grafico semilogaritmico anterior se puede comprobar además además que la l a pendiente de la recta tangente al punto de intersección es igual al índice de uniformidad y corresponde con la siguiente expresión:
Donde
ln )ln(1 )] = ln[ln(1lnln
es el porcentaje pasante pasante asociado a las aberturas de longitud .
Una vez determinado el índice de uniformidad para una tronadura en específico, se pueden completar los parámetros de la ecuación de Rosin – Rammler calculando el tamaño característico forzando al tamaño de malla a tener el valor medio ( ) y a R(x) = 50% obteniendo la siguiente expresión para el tamaño característico:
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= √ 0,0,693
Limitaciones del Modelo Kuz – Ram Como todo modelo, Kuz – Ram Ram tiene limitaciones limitaciones que son muy importantes importantes de tener en cuenta para lograr buenos resultados. Al Al respecto se tiene:
La razón de espaciamiento/ burden no debe ser superior a 2. La secuencia de salida y los retardos deben ser tales que la fragmentación se buena. El explosivo a utilizar debe liberar l iberar una energía similar a la potencia relativa relativa en peso calculada. calculada.
Evaluación de los resultados en la tronadura El objetivo principal de la tronadura consiste en que ésta se lleve a cabo con el menor coste, cumpliendo con especificaciones técnicas y condiciones de seguridad previstas. La tronadura representa una de las operaciones unitarias de mayor relevancia dentro del negocio minero, la cual debe evaluar los siguientes aspectos:
Fragmentación y esponjamiento de la pila de escombro. escombro. Geometría de la pila, altura y desplazamiento. Estado del macizo residual y piso del banco. Presencia de bolos en la pila de material. Vibraciones, proyecciones proyecciones y onda on da aérea producida en la voladura.
En este estudio sólo se revisarán los métodos para medir la granulometría posttronadura, la cual tendrá implicancias que permitirán la optimización de los procesos mina-plant mi na-planta. a. La evaluación del material se concibe mediante estudios de distribución granulométrica, lo cual constituye una herramienta básica de optimización de tronaduras, lo cual permite realizar estudios de sensibilidad de los parámetros de diseño. Para realizar los estudios granulométricos se realizan diversas técnicas de muestreo que permiten identificar las curvas granulométricas.
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Análisis cualitativo visual Es un método ampliamente utilizado y en algunos casos el único que se ocupa, el cual consiste en observar la tronadura inmediatamente después de efectuado el disparo. El procedimiento lo realiza un técnico responsable mediante una evaluación subjetiva; sin embargo este método mé todo no permite apreciar cambios muy acuciosos y sólo permite tener un primer contacto con los resultados de la tronadora que permitan un posterior estudio en profundidad de ella.
Métodos fotográficos Es un método el cual se toman fotografías de la pila sobre la cual se eligen aleatoriamente aleatoriamente unas zonas equivalentes al 15% de la superficie total. El sistema es uno de los más útiles y, además proporciona una documentación gráfica para el análisis y comparación de diferentes trabajos. Los únicos inconvenientes de este método vienen dados por el tiempo de preparación y estudio y la cuantificación cuantificación de los tamaños pequeños. pequeños.
Métodos gravimétricos Los métodos gravimétricos aportan una precisión mayor que los de fotografía convencional, convencional, pero dado que el alto coste de inversión de los equipos e quipos y accesorios, su empleo es sólo un complemento de las aplicaciones principales, las cuales son el control topográfico de la explotación en los tajos y excavaciones entre otros. Las ventajas de este estudio permiten el estudio tridimensional de la pila de escombro, pudiendo calcularse el tamaño de cada fragmento, el volumen y el esponjamiento de la pila.
Análisis de imágenes por computadora Una vez tomadas las imágenes en terreno, éstas deben ser analizadas en gabinete. Dicho análisis proviene de los recientes avances en informática que han permitido la aplicación del análisis de imágenes a la evaluación de la fragmentación del macizo en la tronadura. Los métodos de análisis utilizan un “software” y “hardware” sofisticado para
cuantificar las imágenes en aspectos geométricos, tales como el área, número, perímetro, forma, tamaño y orientación. Son varias las dificultades que hoy están resueltas, como por ejemplo la definición de contornos precisos, la corrección corrección de errores e rrores debido al solape entre fragmentos, entre otros.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO Actualmente los procedimientos procedimientos para desarrollados desarrollados para evaluar la granulometría granulometría se reducen a los l os siguientes puntos: 1. Captación de la imagen: La imagen es captada por medio de una cámara, generalmente de video, y sometida a un proceso de digitalización automática. Esto supone una conversión de la imagen óptica a un formato digital en forma de matriz de puntos elementales elementales “pictures point pixels”, a los l os que se les hace corresponder una determinada luminosidad, o valor de gris, desde negro hasta blanco (255 colores). 2. Cambio de escala: se define la imagen de la escala, normalmente, aprovechando un estilo de referencia colocado sobre la pila de escombro. 3. Intensificación de la imagen: En esta etapa se utilizan filtros digitales que permiten obtener una imagen de los fragmentos resaltada. Por ejemplo se emplian los filtros baja o Gaussianos para eliminar ruido, filtros fil tros de sombreado que corrigen defectos de iluminación, entre otros. 4. Segmentación de la imagen: En esta etapa los fragmentos son separados del resto del fondo para producir una imagen imagen binaria (blanco (blanco y negro). Para ello se defina un nivel de gris, los pixeles con valores sobre dicho nivel nivel se harán blancos (fragmentos), y se tendrán en cuenta, mientras que los que estén por debajo serán más oscuros (fondos) y se convertirán en negro. 5. Manipulación de la imagen binaria: El proceso de segmentación nunca es perfecto, ya que los contornos de algunos fragmentos se cruzarán y otros se habrán ocultado en el fondo. Para efectuar las correcciones se aplica un proceso iterativo de digitalización, adelgazamiento adelgazamiento y eliminación de líneas. lí neas. 6. Medida: El sistema, después de identificar cada objeto en la imagen binaria como un objeto independiente, mide el diámetro en un círculo de área equivalente y clasifica. 7. Interpretación estereométrica: En esta etapa la distribución de los tamaños con dos dimensiones se transforma en una distribución de los tamaños volumétricos o tridimensionales. Esta conversión exige la aplicación de los principios estereométricos y el uso de algunas relaciones empíricas empíricas
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Softwares utilizados en análisis post-tronadura Split Engineering LLC Split es un programa computacional que permite el análisis granulométrico de voladura de rocas por medio de la toma de imágenes que son analizadas en el mismo. Las imágenes deben ser capturadas de forma sistemática de modo que los resultados representen de manera real la curva de la curva de tamaños del del material en cuestión. La toma y el análisis de las fotografías representa el primer paso en la cuantificación de resultados para el proceso revisado. Una mala estimación en esta primera etapa afecta los resultados y las conclusiones del proyecto, por lo cual a continuación se señala un protocolo que permita la toma y análisis de las fotografías:
Tomar imágenes sin distorsión, para ello se debe enfocar de manera adecuada y no moverse durante la toma de la fotografía.
Ilustración 2: Imágenes de tronadura.
Distribuir espacialmente de manera correcta los elementos de escalamiento, es decir, el cuadro se debe ubicar de tal manera que su base quede paralela al piso. Tomar fotografías perpendicularmente perpendicularmente a la l a pendiente. En la siguiente figura se observa la manera m anera correcta y la manera errónea de obtener imágenes.
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Ilustración 3: Método correcto de toma de fotografía
La iluminación es importante, se debe tener cuidado con las sombras. En la siguiente figura se muestra la forma ideal de luminosidad y la forma equivocada de obtener las imágenes.
Ilustración 4: Uso de escala en toma de imágenes
Las imágenes deben contener todos los tamaños, para lo cual se recomienda sacar fotografía panorámica y varias fotografías con un acercamiento medio, y con ello se asegura que cada foto represente un área estándar definida. Para representar el espectro completo de tamaños se puede usar la fotografía panorámica dado que las fotografías sólo se obtienen de la parte inferior de la frente.
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Ilustración 5: Delineación de fragmentos
Se recomienda revisar, mediante el uso del zoom que cada uno de los trozos de roca queden bien delineados, ya que el resultado resul tado puede variar producto de la no contemplación contemplación de algunos trazos. Las fotografías deben representar el mayor porcentaje posible de la pila, para ello se sacan fotografías una al lado de la otra, teniendo cuidado el traslape de las imágenes. El envío de imágenes digitales a la computadora debe realizarse en algún formato tal, idealmente se usa JPEG por su menor tamaño y mayor rapidez de transferencia. El formato de los resultados los entrega con una curva de granulometría del sector analizado y también con una base de datos que permita guardar la información que se ocupe.
Wipfrag: Software de análisis de fragmentación f ragmentación El método Wipfrag comienza con una imagen de video de la roca quebrada y lo convierte en una red de fragmentos. Luego mide la red, y muestra y delinea una selección de estadísticas de fragmentación y gráficos. Este programa permite comparar la red resultante con la imagen de la roca y corregir inexactitudes por medio de una edición manual. Se emplea una cámara portátil la cual irá tomando cintas de videos que permitan un almacenaje compacto para cualquier cantidad de imágenes, por otra parte Wipfrag también permite la entrada de fotos impresas.
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO Wipfrag utiliza la teoría de probabilidades para desplegar una distribución en 3-D. Esto considera para fragmentos parcialmente superpuestos, así como para finos de cierto tamaño. Por otra parte, dada una distribución de tamaños, los finos son imposibles de medir y difíciles de predecir, para lo l o cual deben tomarse una serie de imágenes y realizar real izar comparaciones entre ellas, existiendo un sesgo entre los resultados de mediciones de finos con las mediciones de gruesos. A continuación se detalla el protocolo protocolo de muestreo y fotografía:
Se deben tomar varias fotos, preferentemente al menos en 5 lugares l ugares al azar en una pila de rocas grandes, o de varias cargas de cambión o puntos de descarga. El programa permite que las imágenes se proemdien y fusionen como una sola muestra de datos. Se debe incluir en las l as consideraciones consideraciones la segregación de la pila de roca, los cuales pueden variar los resultados. Estos efectos se minimizan aumentando el número de imágenes por muestra.
Caso Estudio Mina El Salvador Anglo American (2013) Antecedentes El Soldado se encuentra ubicada en la V Región, en la comuna de Nogales, a 132 kilómetros de Santiago y a 600 metros sobre el nivel del mar. Comprende una mina a rajo abierto, plantas plantas de chancado e instalaciones para el tratamiento de minerales oxidados y sulfurados. En 2012 produjo 53.894 toneladas de cobre fino, entre cátodos de alta pureza y cobre contenido en concentrado. concentrado. El estudio tuvo como motivación el aumento del rendimiento en el carguío y transporte y en la molienda m olienda SAG de la Mina El Soldado. Por ejemplo, e jemplo, el aumento en 1 tph en el rendimiento del molino SAG, considerando los actuales costos de operación asociados al proceso completo del producto, tiene como consecuencia un beneficio marginal marginal de más de 300.000 [US$] al año. Se estudiaron 13 disparos, tanto en mineral como en estéril. El rajo se encuentra sobre labores de la antigua mina subterránea explotada por métodos de Sublevel Stoping, y un gran porcentaje de los disparos realizados (cerca del 80%) se encuentran en sectores de caserones rellenos (caving). Debido a ello y con el propósito de cuantificar la información que refleje la actual operación de la mina, se analizaron los disparos en la totalidad de los sectores: sector de roca saca, sector de caving y en sectores de borde. Los disparos analizados se encuentran ubicados en las Fases 2 y 3.
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Ilustración 6: Ubicación El Soldado
Medición de Resultados de la perforación y tronadura En relación al estudio, se recopilaron los antecedentes necesarios de 13 disparos, escogidos de manera de abarcar todo el espectro de valores de cada variable. Por ejemplo, para la variable litología se tomaron disparos que contuviesen Toba Brechosa, Andesita, Traquita y Veta Negra, que son las 4 litologías dominantes presentes actualmente en la mina. El resultado de la perforación y tronadura se evaluó en base a la granulometría del material quebrado producto del proceso; pero, además, en función de los efectos producidos por los procesos aguas abajo. Específicamente, se estudió el efecto producido por el rendimiento de las palas, como asimismo el efecto producido en el rendimiento de la planta. A continuación se señala un diagrama que ejemplifica lo señalado anteriormente:
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO Variación en el rendimiento efectivo y variación en TPH Sag
Efecto en el rendimiento en palas y planta
Producto de la tronadura
Perforación y Tronadura
Ilustración 7: Diagrama Caso Estudio
En este caso se destaca la evaluación del producto de la tronadura, la cual se evaluó mediante los siguientes criterios: 1. Geometría de la pila generada Luego de efectuada la tronadura in situ se midió la geometría correspondiente a cada pila generada con el disparo, las cuales en la fase 2 corresponden al tipo B, mientras la fase 3 corresponden a la geometría C. C.
Ilustración 8: Forma de las pilas de tronadura
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO 2. Granulometría de la pila tronada La granulometría es un buen estimador relativo para cuantificar la calidad de la tronadura. La granulometría se midió mediante foto-planimetría, donde las imágenes obtenidas de la frente expuesta fueron analizadas mediante el programa computacional minero Split, el cual arroja como resultado una curva granulométrica, que categoriza todo el espectro de los tamaños de la pila. Mediante la curva granulométrica fue posible obtener el D80, que representa el tamaño bajo el cual se encuentra el 80% de la muestra m uestra estudiada.
Ilustración 9: Protocolo Split
Toma de fotografías Para cuantificar de buena manera la pila en todo su dominio, es necesario tener muestras representativas. Para ello se tomaron fotografías de cada disparo, tanto en mineral, como en estéril. Para representar el rango de tamaños de los fragmentos, es necesario usar un elemento de escalamiento, en este caso de utilizó un marco de pvc 1[m] x 1 [m].
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ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POST-TRONADURA DISEÑO Y PLANEAMIENTO MINERO Cada fotografía, se tomó con la rigurosidad correspondiente, anotando los datos de las coordenadas geográficas geográficas mediante un plano actualizado y con la l a ayuda de los topógrafos; también se anotó la fecha y hora. Esta información permitió realizar un estudio de los l os resultados granulométricos por sector, y así correlacionarlos correlacionarlos con su respectiva influencia en la pala que trabaja en el lugar y al momento de la toma del dato. La influencia de la granulometr g ranulometría ía en la l a operación operación de carguío se cuantificó mediante la medición en la variación del rendimiento efectivo de la pala en toneladas por hora, para el caso del mineral, por otra parte, se realizó un seguimiento en su trayectoria para así conocer la granulometría entrante al chancador asociada a la fotografía correspondiente. correspondiente.
ANÁLISIS MEDIANTE SPLIT El programa computacional minero Split permite obtener el resultado de la fragmentación mediante el análisis de imágenes. Las fotografías se obtienen en terreno y luego son procesadas a intervalos de tiempo en la salida del chancador, mediante una cámara ubicada en las correas de alimentación al stockpile, antes de entrar al molino m olino SAG. El programa computacional permite analizar imágenes individuales y también conjuntos de imágenes. Esto permite obtener resultados por fotografía, por mineral o estéril, por frente expuesta y por el disparo completo. completo.
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CURVA GRANULOMÉTRICA La curva granulométrica obtenida se divide entre el sector de gruesos que representa todos los tamaños que fue posible delimitar manualmente, y en el sector de finos, que es el sector estimado. Es importante entonces tratar de delimitar el mayor porcentaje de trozos de rocas, y asegurar así una mayor precisión en la curva, para lo cual se debe usar el zoom z oom del programa. El sector de finos se estima mediante la curva que mejor se ajuste a la curva de gruesos, para ello el programa elige entre la distribución Rosim-Rammler y la distribución Gaudin-Shuhmann, Gaudin-Shuhmann, mediante la minimización del error cuadrático. En la siguiente figura se observa el sector de gruesos en color oscuro y el sector de finos en color claro. A la derecha se incluye la tabla donde se muestra el tamaño del fragmento en pulgadas y su respectivo porcentaje pasante. Split además entrega el D20, D50, D80 y D100.
Ilustración 10: Resultados Split
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ANÁLISIS DE RESULTADOS POST-TRONADURA Para evaluar si la tronadura es buena o no deben usarse criterios, algunos tanto subjetivos como la inspección de la pila tronada, u otros más técnicos como el uso de programas computacionales computacionales de medición m edición granulométrica. De lo anterior la tronadura, como se ha mencionado, se puede cuantificar por medio de la granulometría de la pila o de los análisis en los procesos posteriores posteriores al a tronadura como el carguío, transporte y la planta. planta.
RENDIMIENTO EN LAS PALAS Evidentemente la granulometría granulometría influye en el rendimiento rendimiento efectivo de las palas, para determinar dicha dependencia, se registraron los rendimientos en cada disparo, teniendo presente que cada uno de ellos presenta una granulometría ya cuantificada.
Ilustración 11: Implicancias de la granulometría en cargadores
De los gráficos anteriores se denota que los modelos predictivos para los tres tipos de palas en Fase 2, se observa que el rendimiento efectivo de las palas aumenta marginalmente de forma decreciente al disminuir el D80 de la tronadura. Análisis rendimiento en la planta El rendimiento del molino SAG depende de varios factores, entre ellos de la granulometría de entrada, información que no estaba disponible para los efectos de este estudio, sin embargo se conocía la curva ideal de alimentación al al SAG, que maximiza su rendimiento, y que fue estimada por los ingenieros de la planta en base a simulaciones con JKSimMet y en base a un análisis estadístico de datos que posee la faena. Con todas las curvas entregadas por Split se generó una curva promedio de la mina Además, teniendo el factor de reducción por tamaños, se puede calcular la curva de entrada al chancador, que luego genere la curva ideal de alimentación al al SAG.
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CONCLUSIONES DEL ESTUDIO Del estudio anterior se determinaron las formas de optimizar el proceso productivo de la mina El Salvador en su operación de tronadura, por otra parte a partir de ello de terminaron las variables que influían directamente en la granulometría del material tronado y como éste afecta a su vez el rendimiento en palas como en la planta. Con ello se determinaron parámetros óptimos de diseño de combinación mallaexplosivo que coincide con análisis económicos en cuanto al rendimiento de las palas y la planta. Dichos parámetros permitieron estimar el gasto en perforación y tronadura como también determinar parámetros técnicos que definieran el diseño de dichas operaciones unitarias señalando las principales variables que afectan el proceso como también las implicancias que poseen en el desarrollo del mismo.
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Conclusiones y Recomendaciones
Con respecto a los objetivos generales:
Del estudio anterior se concluye que los estudios y análisis de la l a granulometría posttronadura permiten optimizar el objetivo global que persigue el negocio minero, el cual es maximizar utilidades y reducir costos. Lo anterior lo consiguen, en primer lugar, con modelos que, de acuerdo a parámetros preestablecidos de diseño, predecir la granulometría esperada producto de la tronadura y en base a ello realizar la planificación de los procesos mina-planta. Luego de ello estos modelos son validados por medio de estudios en terreno de las pilas tronadas que permiten conciliar dichos resultados para así mejorar los aspectos del diseño minero y con ello optimizar las operaciones dependientes de dicho proceso. Para lograr lo anterior deben trabajarse ambas herramientas, he rramientas, modelos predictivos predictivos y análisis de imágenes por medio de programas computacionales, siendo una de predicción y otra de medición m edición respectivamente, respectivamente, que permiten calibrar los modelos para las condiciones actuales de la tronadura.
Con respecto a las consideraciones consideraciones específicas del estudio:
Se concluye que para que los modelos predictivos sean una herramienta factible que ayude a optimizar los procesos, es necesario que las variables estén bien definidas, de acuerdo a los parámetros mencionados anteriormente anteriormente asimismo, para las mediciones, sus resultados dependerán dependerán de la calidad del muestreo.
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Bibliografía
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