UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACUL FA CULT TAD DE INGENIERI INGENIERIA A DE MINAS
MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN DE CANTERAS Y PLACERES
ALUMNO:
RODRIGUEZ DORREGARAY DORREGARAY, Fernando
La zona más representativa de operaciones de Minería Aurífera Aluvial es el Departamento de Madre de Dios, siendo Huepetuhe, la localidad más emblemática en cuanto a su riqueza, producción y problemas generados. El Oro, el metal precioso, está en gran cantidad en los mares del planeta como otros compuestos, pero no es rentable obtenerlo de allí. Lo normal es sacarlo del subsuelo por medio de las minas. No es tan sencillo como ponerse a excavar, sacar una pepita y ya está. En este vídeo podemos ver el proceso de obtención y refino del metal hasta tener la pureza necesaria para formar un lingote.
a. GENERALIDADES El oro es un metal maleable, de color amarillo, que tiene 19.3 como peso específico y un punto de fusión de 1063 °C ; es anticorrosivo, insoluble en ácido clorhídrico, sulfúrico o nítrico y puede ser disuelto en agua regia. Su concentración en la litósfera superior es de 0.005 ppm. El contenido de oro en diferentes tipos de roca es el siguiente: CONTENIDO ORO Roca Gabro, basalto Diorita-andesita Granitoriolita Areniscas-conglomerados Lutita Caliza
ppm 0.007 0.005 0.003 0.030 0.004 0.003
El oro en el Perú se presenta en depósitos primarios tales como:
Vetas de cuarzo con pirita y oro en rocas intrusivas y/o metamórficas.
Mantos con cuarzo, arsenopirita, pirita y oro en esquistos.
Depósitos de Skarn con contenidos auríferos.
Vetas de oro-plata (metales base) en rocas volcánicas.
Diseminaciones y stockwork de oro-plata en rocas volcánicas.
Depósitos de tipo pórfido de oro-plata.
Oro como subproducto en vetas polimetálicas y yacimientos del tipo pórfido de cobre-oro
b. METEORIZACION Y EROSION Las diversas ocurrencias mineralizadas que con- tienen oro están sometidas a procesos de meteorización mecánica y química, mediante los cuales las menas se desintegran y descomponen. Los principales agentes de meteorización son las aguas cargadas con oxígeno, dióxido de carbono, sales y ácidos, los cambios de temperatura y los efectos biológicos, principalmente de la vegetación. El proceso erosivo comienza cuando el material meteorizado es removido de la roca madre, ya sea como material rocoso disuelto en aguas circulantes o como fragmentos desplazados por la acción de la gravedad, viento o hielo y depositados subsecuentemente en otros lugares. La mayor parte de los minerales de mena y los que forman la roca son inestables y al ser so- metidos a condiciones de temperatura y presión superficiales, más bajas que aquellas a las cuales se formaron, tienden a descomponerse formando minerales estables bajo estas nuevas condiciones.
Por las circunstancias y procesos descritos, el material removido puede sufrir transporte o permanecer insitu. Sin embargo, existen algunos minerales que son más resistentes a cambiar que la mayoría, dependiendo de sus propiedades químicas y físicas (dureza, clivaje, asociaciones texturales, etc). Estas variedades, química y físicamente estables dan lugar a minerales detríticos persistentes que pueden concentrarse en placeres bajo condiciones favorables.
A. DEFINICION Se define un placer como un depósito de arena, grava u otros materiales residuales o detríticos que contienen uno o más minerales de valor económico, los cuales se han acumulado por procesos de meteorización y concentración mecánica. Las características que presentan este tipo de depósitos son: Contienen por lo menos un elemento valioso, el cual es relativamente pesado y resistente a la erosión y abrasión. El mineral valioso está libre de la roca a la que estuvo asociado (roca matriz). El metal valioso se encuentra concentrado en contenidos económicos. El oro se encuentra al estado «nativo»; varía en tamaño desde partículas finísimas, difíciles de recuperar, hasta pepitas (nuggets) de dimensiones considerables. Como ejemplos se tiene: La pepita «wellcome», hallada en Ballarat (Australia) en 1858 con 63 kg; en California se encontraron pepitas de 2 a 9 kg; en el Perú se tiene referencia de una pepita de 45.5 Kg (remitida a la corona en España) y en Brasil (Serra Pelada) se encontró una que pesó 45 Kg.
b. CLASIFICACION DE PLACERES De acuerdo a los tipos de depósitos se pueden clasificar a los placeres en los siguientes tipos: 1) Placeres Residuales. Son depósitos formados por descomposición de la roca matriz in situ, generados por la acción mecánica de la meteorización. Se encuentran cerca de la pen- diente original. 2) Placer Eluvial o de Piedemonte. Representan una transición entre el material de deslizamiento residual a gravas de playa (Aluviales). Se forman por la descomposición de las vetas y la inmediata concentración por deslizamiento al pie de la montaña. El oro se presenta en granos (pepitas) de tamaño y forma irregular. Acumulaciones de estos tipos se encuentran entre los ríos Mashco y Madre de Dios, cabecera de los ríos lnambari y Chaspa. 3) Placeres Transportados. Son depósitos que se encuentran en los lechos de las corrientes de los ríos o en valles, conformando los depósitos más importantes. También se denominan coluviales definiéndose como acumulaciones clásticas provenientes de la acción intermitente del agua de deshielo, viento y gravedad. En base al tipo de agente que ha intervenido en la formación de estos depósitos pueden subdividirse en depósitos, glaciares y eólicos.
3.1) Depósitos fluviales o aluviales. Se considera al conjunto litológico inconsolidado que contiene arena, grava, arcilla y limo, deposita- dos y/o que están depositándose principalmente a lo largo de los ríos que drenan la región. Este tipo de depósitos es uno de los más importantes en Madre de Dios. Se subdividen en:
Depósitos coluviales.
Depósitos aluviales.
Depósitos lacustres.
Depósitos litorales.
Depósitos glaciares.
Depósitos de climas áridos y desérticos.
Depósitos evaporíticos.
a) Depósitos Coluviales: Son materiales transportados por gravedad, la acción del hielo – deshielo y, principalmente, por el agua. Su origen es local, producto de la alteración in situ de las rocas y posterior transporte como derrubios de ladera ó depósitos de solifluxión. Frecuentemente están asociados a masas inestables. Su composición depende de la roca de la que proceden, estando formados por fragmentos angulares y heterométricos, generalmente de tamaño grueso, englobados en una matriz limo arcillosa. Su espesor suele ser escaso, aunque puede ser muy variable. La resistencia de estos materiales es baja, sobre todo en la zona de contacto con el sustrato rocoso, y cuando se desarrollan altas presiones intersticiales como consecuencia de lluvias intensas. La columna tipo de un depósito coluvial es:
COLUMNA TIPO DE UN DEPÓSITO COLUVIAL Depósito coluvial. Los fragmentos de roca angulares a subangulares de diversos tamaños caen sobre una ladera por gravedad formando suelo, nótese que este depósito posee poco espesor.
b) Depósitos Aluviales: Son materiales transportados y depositados por el agua. Su tamaño varía desde la arcilla hasta las gravas gruesas, cantos y bloques. Las facies más gruesas presentan bordes redondeados. Se distribuyen en forma estratiforme, con cierta clasificación, variando mucho su densidad. Están muy desarrollados en los climas templados, ocupando cauces y valles fluviales, llanuras y abanicos aluviales, terrazas y paleocauces. Son suelos muy anisotrópicos en su distribución, sus propiedades están estrechamente relacionadas con la granulometría. Su continuidad es irregular, pudiendo tener altos contenidos en materia orgánica en determinados medios. La permeabilidad depende de la granulometría y generalmente presentan un nivel freático alto. Los depósitos aluviales constituyen una fuente de recursos de materiales de construcción, sobre todo como áridos. La columna tipo de un depósito aluvial es:
COLUMNA TIPO DE UN DEPÓSITO ALUVIAL Depósito aluvial con fragmentos de roca mayores a 1 metro, cuya forma es angular a subredondeada rellenando una quebrada. Nótese el color de la matriz (lodo) que engloba a los bloques de roca.
c) Depósitos Lacustres: En general son sedimentos de grano fino, predominando los limos y las arcillas. El contenido de materia orgánica puede ser muy alto, sobre todo en zonas pantanosas. Frecuentemente presentan estructuras laminadas en niveles muy finos. En condiciones de agua salada se forman precipitados de sales. Las principales propiedades están en relación a su alto contenido en materia orgánica, siendo en general suelos muy blandos. También se pueden encontrar arcillas asociadas a estos suelos. La columna tipo de un depósito lacustre es:
COLUMNA TIPO DE UN DEPÓSITO LACUSTRE
d) Depósitos litorales: Son materiales formados en la zona intermareal por la acción mixta de ambientes continentales y marinos, influyendo en este caso las corrientes fluviales, el oleaje y las mareas. Predominan las arenas finas y los limos, pudiendo contener abundante materia orgánica y carbonatos. Los sedimentos más finos, los fangos y la materia orgánica son característicos de las zonas de delta y estuario. En general, la consistencia de materiales es blanda a muy blanda y muy anisotrópica. Pueden presentar encostramientos, pero la característica principal es su alta compresibilidad.
Columna tipo de un depósito litoral
Depósito litoral. Supe / Lima
e) Depósitos glaciares: Son depósitos transportados y depositados por el hielo o por el agua de deshielo. Están formados por tillitas y morrenas. Su composición es muy heterométrica y la distribución es altamente errática. Los depósitos fluvio-glaciares contienen fracciones desde gravas gruesas a arcillas; están algo clasificadas y su granulometría decrece con la distancia frente al glaciar. Sin embargo, los de origen lacustre-glaciar presentan fracciones más finas, predominando las arcillas y las estructuras laminadas, típicas de las arcillas varvadas. La heterogeneidad y anisotropía es la característica típica de estos depósitos, pues coexisten desde las arcillas hasta las gravas gruesas y grandes bloques. Al estar la permeabilidad directamente relacionada con la granulometría, estos suelos son muy sensibles a los incrementos de presión intersticial producidos por las lluvias torrenciales y por el deshielo. En estos depósitos son muy frecuentes los fenómenos de solifluxión y de inestabilidad de laderas. La columna tipo de un depósito glaciar es:
COLUMNA TIPO DE UN DEPÓSITO GLACIAR Al fondo, depósitos glaciares en la base del valle glaciar en forma de "U". Goyllarisquizga / Cerro de Pasco.
f) Depósitos de climas áridos y desérticos: Los ambientes áridos tienen una serie de implicaciones medioambientales, como la desecación profunda, la acumulación de sales y la alta movilidad de los sedimentos con el viento, los cuales condicionan las propiedades de estos suelos, entre las que destacan: Muy bajo contenido de humedad, dando lugar a suelos no saturados, con succiones relativamente altas. Bajo contenido en materia orgánica, por lo que los suelos áridos resultan pobres para fines agrícolas. Desarrollo de una costra rica en sales; la pérdida de humedad por evaporación en la superficie produce cementaciones por precipitación de sales. Muchos suelos áridos tienen un origen eólico, resultando un suelo mal graduado, con una estructura muy suelta.
CARACTERÍSTICAS DE LOS DEPÓSITOS DE CLIMAS ÁRIDOS Y DESÉRTICOS
g) Depósitos Evaporíticos Estos depósitos están formados por la precipitación química de sales, cloruros o sulfatos, típicos de medios árido o desérticos, lacustres, lagunares y litorales. Las características comunes a estos depósitos son las siguientes: Producen reacciones químicas con los hormigones, que pueden ocasionar su deterioro y destrucción. Son fácilmente solubles, sobre todo los cloruros. Pueden sufrir cambios de volumen, al pasar las anhidritas a yesos. En superficie forman costras. Representan un riesgo de hundimiento cuando se producen fenómenos de disolución y carstificación.
5) Placeres Litorales o Marinos. Se les define como depósitos situados en costas marinas, son concentraciones de minerales pesados que se forman por el embate de las olas donde el salto y la resaca arrastran las partículas menos pesadas, concentrando las más pesadas que provienen de las terrazas marinas costeras y de los ríos. Los minerales pesados consisten mayormente de: magnetita, cromita, ilmenita, monazita, zircón y ocasionalmente partículas de oro.
La prospección es la investigación de grandes áreas con el fin de interpretar la geología superficial. Se realiza con la finalidad de encontrar nuevos yacimientos y comprende estudios de rocas, geomorfología, sedimentología, geofísica, Etc. La exploración en cambio, comprueba los de- pósitos individuales y resalta los valores más importantes. Abarca procesos físicos de muestreo, elaboración de trincheras, perforaciones y procesamiento de muestras (Cuadro N° 1). Dado el alto riesgo que supone una inversión minera y en algunos casos el necesario uso de costosos equipos o plantas de beneficio para la explotación del mineral, se hace necesario la exploración sistemática y estimaciones más confiables de las reservas de mineral que eliminen riesgos innecesarios en la inversión a efectuar.
A. PROSPECCION DE PLACERES Es necesario la utilización de la geología en la prospección de placeres, especialmente en lo relacionado al cartografiado regional al estu- dio de procesos sedimentarios y otras tecnologías asociadas. La prospección comprende fundamentalmente aspectos geológicos, complementada con la parte de ingeniería en la que incluye mecanismos físicos de perforación, muestreo y evaluación, siendo estas disciplinas claramente interdependientes. B. PROGRAMA DE PROSPECCION Los pasos a seguir, de una manera general son los siguientes: 1) Etapa de Gabinete I Recopilación de Información: Es la compilación de toda la información técnicageológica-minera existente sobre el área a investigar; asimismo, de fotos aéreas, imágenes de satélite y mapas necesarios. Análisis de Información e Interpretación preliminar: Es el estudio global de las características del área. Se debe tener en cuenta: Procedencia de un marco geológico apropiado. Condiciones adecuadas de meteorización y clima. Existencia de sistemas dinámicos de transporte (ríos). Sobre estas bases se seleccionan zonas promisorias. Los mapas geológicos regionales a escalas 1:100,000 y 1:250,000 son necesarios para las correlación e interpretaciones en base a imágenes de satélite.
2) Etapa de Campo En esta fase se efectúa el cartografiado geológico mediante la comprobación en el campo de mapas elaborados en gabinete; determinación de unidades geológicas y reconocimiento de sectores mineralizados así como los muestreos preliminares para determinar los estudios de detalle que sean necesarios. Un método de campo utilizado consiste en recorrer ríos y quebradas principales aguas arriba, con especial énfasis en las partes media y superior donde se encuentran las primeras ocurrencias de gravas y arenas. En estas áreas se procede a «batear» para obtener concentrados de minerales pesados; en cada bateada se puede reconocer las «chispas» de oro y así de- terminar la importancia del área. Asimismo se puede recurrir a métodos geofísicos tales como gravimetría, electromagnético y resistividad eléctrica. 3) Etapa de Gabinete II Se hace el análisis e interpretación de la información obtenida en la fase de campo así como análisis químicos de las muestras. Una vez preparado el informe, de acuerdo a los resultados obtenidos, se puede continuar con la exploración de sectores donde los resultados sean favorables.
C. EXPLORACION En el Cuadro N° 1, se puede apreciar un modelo de exploración de placeres. En esta figura la procedencia se refiere al lugar de origen y características de las zonas mineralizadas de donde se derivan los minerales de placer.
1) Geomorfología. Un relieve alto favorece el flujo rápido de las corrientes, con buen transporte y selección de los sedimentos. En estas condiciones la erosión es acelerada y superficies frescas son expuestas con frecuencia a la meteorización. Un relieve bajo facilita una meteorización profunda en algunos ambientes. 2) Historia. Se refiere al devenir geológico y minero del área, de tal manera que este conocimiento sea útil en las tareas de exploración. 3) Tecnologías Asociadas: a) Sedimentología: Se refiere a la manera como se comportan los sedimentos una vez formados. La selección se va desarrollando mejor, en forma progresiva, a medida que la fuente está más lejos, pero esto sucede solamente si existe agua corriente suficiente y bastante energía para transportar los sedimentos en suspensión. La sedimentación está enlazada con la procedencia, la dinámica hidráulica, la geomorfología e historia. b) Geofísica. Para definir paleocanales y placeres enterrados, se pueden utilizar métodos gravimétricos en áreas extensas, seguidos por sísmica y resistividad (S.E.V.)
Luego de cumplido el programa de prospección, las áreas seleccionadas son estudiadas para determinar las dimensiones de un depósito en términos de volumen, tenor (contenido de oro), geometría del depósito así como cualquier rasgo geomorfológico o litológico que pudiera afectar los métodos previstos para el minado y tratamiento. Es importante definir sectores de baja y alta ley, presencia de agua freática, naturaleza de la roca del basamento (bed-rock), características de la grava (granulometría), existencia de arcillas, distribución de los cantos, cálculo de reservas, tamaño y forma de las partículas de oro, Etc. Los objetivos anotados se obtienen durante las etapas de muestreo y evaluación del depósito; en consecuencia, es muy importante el análisis de las muestras obtenidas en el campo, considerando que a mayor número de muestras, la ley promedio obtenida será más representativa.
La obtención de una muestra representativa es una tarea muy difícil de lograr por la frecuente heterogeneidad de un placer, ya que todo de- pósito contiene una mezcla de fragmentos de diversos tamaños, arena, guijarros y bloques (boulders) y ocasionalmente material arcilloso. El problema se agudiza por el tamaño de los bloques (pedrones) que varían en algunos casos hasta 0.60 m. de diámetro. En este caso, una buena aproximación se obtiene estimando en porcentaje el contenido de los fragmentos y utilizando factores de corrección en los cálculos finales de las muestras. En general, los valores de metales preciosos en un placer están repartidos irregularmente, por lo que para realizar un buen muestreo es necesario obtener numerosas muestras de modo que se pueda compensar los valores altos y bajos a fin de conseguir un valor promedio representativo. Las herramientas para el muestreo de reconocimiento son sencillas: Bateas, canalones rudimentarios y zarandas. Con el fin de alcanzar los objetivos de la evaluación en forma rápida inicialmente, se toman muestras en sectores que aparentemente son los más favorables. De obtenerse resultados satisfactorios, se incrementa el número de muestras; caso contrario, se podría abandonar el proyecto. Los factores a tenerse en cuenta para tomar una decisión son:
De obtenerse resultados satisfactorios, se incrementa el número de muestras; caso contrario, se podría abandonar el proyecto. Los factores a tenerse en cuenta para tomar una decisión son:
Disponibilidad de agua para el minado y recuperación Condiciones climáticas Acceso e infraestructura Espesor de la sobrecarga Condiciones ambientales y ecológicas
A. METODOS DE MUESTREO La selección del método de muestreo depende del tamaño del proyecto, profundidad de la roca basal y del presupuesto disponible por parte del inversionista. Una vez conocido el potencial de oro que podría hacer económico un depósito, se escoge el método de muestreo apropiado, que aunque costoso, puede dar un nivel más alto de confiabilidad así como una mayor rapidez, debiéndose tener en consideración los siguientes factores: Características del material del placer (especialmente presencia de grandes bloques o de arcillas endurecidas). Clima de la región. Estimación de costos, considerándose requerimientos mínimos como campamento, equipos de perforación, preparación de muestras, vehículos, logística, etc., cobertura vegetal y sobrecarga. De acuerdo al procedimiento de la obtención de la muestra; los métodos de muestreo se clasifican en manuales y mecanizados.
1) Método Artesanal o Manual Muestreo realizado a mano en excavaciones (pozos) o canales. POR POZOS Son recomendados para terrenos secos, poco profundos en áreas con poca accesibilidad. Se efectúan en llanuras de inundación donde se excavan calicatas o pozos de poca profundidad. Se utilizan en depósitos de superficie suave y consiste en extraer todo el material de una capa definida, son eficientes hasta una profundidad de 2.50 m sin embargo pueden llegar hasta los 8 m ó 10 m (con un considerable aumento del costo). El tamaño y forma varía, pueden ser circulares con 1.2 m a 1.5 m de diámetro, rectangulares de 1.2 m x 0.8 m o cuadrados de 1.0 m de lado. La ventaja de este sistema de muestreo es su bajo costo (no se necesita personal especializa- do) así como también que dan una mejor idea del contenido de los bloques (boulders) y tamaños de la grava, lo que es muy importante para los proyectos de dragado. Muchos expertos coinciden en que se debe lavar todo el material muestreado, pero por razones de costo se puede lavar varias bateas por cada pie de profundidad cuando avanza la excavación, pero esto último sólo tiene validez si los trabajos son supervisados por un geólogo experimentado. Entre las desventajas de este tipo de muestreo se pueden mencionar que en depósitos deleznables no se puede profundizar mucho y otra es el nivel freático que impide el muestreo. •
POR CANALES Este método consiste en la obtención de mues- tras en los frentes expuestos de las terrazas o en una pared del pozo, abriendo canales verticales en todo el espesor de la grava aurífera, cuidando de hacer una limpieza previa. Los canales por lo general son de 0.25 m x 0.25 m y debido a que el material a tratarse es poco se procesa la muestra mediante el bateado. Es recomendable muestrear por horizontes y de arriba hacia abajo, en todos los puntos de observación geológica; en las cuales se debe elaborar un perfil estratigráfico que nos permita correlacionar los horizontes muestreados. •
MUESTREO REALIZADO A MANO EN EXCAVACIONES (POZOS) O CANALES
2) Métodos Mecanizados : Existe una variedad de equipos para la obtención de muestras por medios mecánicos, utilizados en llanuras o depósitos de topografía moderada. La elección del equipo para el muestreo requiere de un buen criterio técnico, teniendo en cuenta un conjunto de factores, tales como: Profundidad que se desea alcanzar Volumen de muestra a obtenerse Rapidez del muestreo Dimensiones de los clastos del material a perforar Grado de consolidación del materia Acceso a la zona de trabajo Disponibilidad de energía eléctrica Entre los modelos de perforadoras empleadas se tiene la Bancka-Drill de 4" y 6" de diámetro con casing para profundidades de 10-12 m. Un equipo muy utilizado es la perforadora a percusión Churn-Drill, desde los antiguos modelos Keystone, ward-drill; hasta los modelos modernos como la Bucyrus Erie 20w (USA). Las características de este equipo son:
Alcance máximo en profundidad de 100 m (dependiendo del tipo de material de la grava) - Sólo perfora pozos verticales El castillo tiene una altura de 12 m. y es extensible, sirve para efectuar el ascenso y descenso del cilindro y bomba. Cincel de acero macizo de 5.5 m. suspendido del castillo, tiene un peso aproximado de 500 Kg.
Las etapas de la perforación son las siguientes: Instalación Perforación Obtención de la muestra Tratamiento de la muestra (bateado) Boletín de sondaje Desinstalación y traslado En algunos casos se han utilizado retroexcavadoras para el muestreo de placeres, la profundización puede llegar hasta 8 m, de- pendiendo de la longitud del brazo del equipo utilizado
FALTA: Muestreo por caissones FACTORE S DE CORRECION
