El Muestreo Geologia de Minas

ESCUALEA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

INTRODUCCIÓN Este trabajo hace referencia a los diferentes tipos de muestreo en mina SANTANDER, EN HUARAZ en la cual se explicaran conceptos básicos del muestreo, su importancia, las herramientas que se utilizan y los procedimientos que se realizaran dentro de la obra minera. El muestreo en mina es un proceso mediante el cual se reconocen las partes de un cuerpo mineralizado se recogen y analizan para determinar el contenido mineral promedio del yacimiento entero. Casi todas las decisiones que se hacen respecto de un Proyecto Minero, desde la exploración hasta el cierre de la mina, están basadas en valores obtenidos de material muestreado. Un Muestreo incorrecto puede resultar en una apreciación errónea de la producción actual y potencial futuro. La variación que se puede esperar durante las operaciones de minería debe tener una estimación para asegurarse de que las operaciones mineras puedan ofrecer la calidad requerida. La aplicación efectiva de un método de muestreo permite ver la calidad del mineral durante el minado diario. Por lo tanto, el departamento de geología a cargo de los cálculos de reservas de mineral, y el muestreo de la mina debe supervisar este proceso. Por eso es necesario implementar un procedimiento específico específico para la toma de muestras dentro de mina, el proceso permitirá llevar el control de las zonas de mineral económicas para su exploración dentro de la obra minera. Las zonas mineralizadas son muy importantes y para obtener muestras imparciales la ubicación respecto altipo de roca es determinante.


EL MUESTREO El muestreo de minerales en todo proyecto todo proyecto minero siempre está expuesto a errores inevitables que dificulta la representatividad de la muestra respecto a la población del cual fue extraída. Entre los principales problemas principales problemas asociados al muestreo están:    

variedad de los constituyentes constituyentes minerales presentes en la mena; distribución no uniforme de los minerales en la mena; variación en el tamaño de las partículas constituyentes (distribución de tamaño); variación en la densidad, la densidad, dureza dureza y forma de las partículas, etc.

El muestreo es la técnica conforme a la cual se extraen ciertos elementos de una población o universo o universo para, mediante su análisis, su análisis, inferir inferir características de la población de la cual han sido extraídos. Se trata de un método que permite hacer economía de recursos a cambio de ciertos riesgos de naturaleza controlable. Por consiguiente, el riesgo el riesgo de muestrear sin respetar los principios, los principios, la teoría la teoría y práctica de un muestreo correcto, es arribar a conclusiones erradas sobre la población, mientras que el beneficio es la optimización en el uso de recursos, dado el riesgo asumido. La teoría de muestreo, introducida por Pierre Gy y luego extendida y llevada a la práctica por Francis Pitard y Dominique Francois Bongarcon, permite cuantificar la magnitud del error que se comete en las diversas etapas de un Protocolo de Muestreo, además de dar recomendaciones respecto a los procedimientos los procedimientos utilizados en los procesos de toma y preparación de muestras. El error que se comete proviene principalmente de dos fuentes: dos fuentes: Las derivadas Las derivadas de las propiedades intrínsecas del material y de la toma y preparación de la muestra.

Representación esquemática de la toma de muestras sobre la cama del camión.


Los métodos recomendados para el muestreo en camiones dependen entre otros factores de:    

El grado de precisión deseado del muestreo. Heterogeneidad del material a muestrear. Tamaño, densidad y forma de las partículas. Condición práctica y económica para su aplicación.

Métodos recomendados para ubicar los puntos de tomas de muestras parcial es en medios de transportes.

La ISO 12743 recomienda el muestreo en camiones y vagones, en toda la sección del material, aplicando para ello sondas neumáticas por medio manual o mecánico. También recomienda aplicar éste método para materiales con tamaño máximo nominal de partículas = 10 mm; condiciones que no se cumple para el caso del muestreo en los camiones mineros de la empresa "Cmdte Ernesto Che Guevara" (ECG). Por tanto, fue necesario diseñar una metodología de muestreo alternativa con el propósito de precisar el grado de concordancia entre el muestreo de rutina (muestreo en camiones, definido como Muestra B) y otro que pudiera brindar mayor información sobre la variabilidad y calidad del material muestreado. Para esto fue seleccionado el método de muestreo intensivo en Pilas de Mineral, definido como Muestra A, considerando éste último como un muestreo insesgado.


Materiales y métodos Características químicas de las muestras El material de estudio correspondió al mineral de los Depósitos solares de la ECG y del frente de minería actualmente en explotación (tabla 1). Para tal efecto se seleccionaron aleatoriamente los camiones que fueron muestreados siguiendo los procedimientos del muestreo de rutina [1] y posteriormente se aplicó el muestreo en Pilas de mineral. Tabla 1: Composición química del muestreo de rutina (muestreo en camiones), en %

Camión muestreado

Mena

1

Serpentina

Yagrumaje Sur, Bloque I1,74 0,127 37,47 6,38 10,18 53

2

Serpentina

Yagrumaje Sur, Bloque I1,57 0,195 45,89 1,61 2,32 64

3

Limonita

4

Limonita[1]

Yagrumaje Sur, Bloque 0,94 0,146 47,81 0,81 3,32 M-64

5

Limonita


6

Limonita


7

Limonita

8

Serpentina

Yacimiento

Depósito 2, Pastel 2

Depósito 1, Pastel 8

Ni

Co

Fe

MgO SiO2

1,00 0,089 38,05 4,08 8,79

1,26 0,080 35,67 3,99 6,43

Yagrumaje Sur, Bloque 1,35 0,134 46,90 2,92 0,80 H-64

El método analítico para determinar los contenidos de níquel, hierro y cobalto se realizó por la técnica de ataque o digestión con mezclas de ácidos y la absorbencia por Espectrometría de Absorción Atómica (EAA). Para los nocivos (óxido de sílice y magnesio), se utilizó la descomposición mediante la fusión con mezclas de fundentes (Bórax y Carbonato de sodio). El fundido se lixivió con ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno y se leyó posteriormente por EAA.


Distribución del tamaño máximo nominal de las partículas en las muestras El tamaño máximo nominal del material a muestrear es un parámetro importante que debe ser investigado con el propósito de calcular la masa media mínima de los incrementos y definir el número de la cuchara a emplear. Con esta finalidad muestras parciales fueron tomadas en las Pilas de Mineral conformadas. Las muestras fueron secadas, pesadas y cribadas por vía húmeda. El análisis granulométrico se realizó según el procedimiento establecido en la NC 631: 2014 [8], utilizando el análisis de tamices por vía húmeda. Los resultados confirman que el tamaño máximo nominal de las partículas fue como promedio 0,2 % de la masa retenida en éste tamiz de 12,5 mm. Tabla 2: Comportamiento del tamaño máximo de partícula. Fracción (mm)

Retenido sobre el tamiz (%)

+ 75,0

0,0

-75,0 + 50,0

0,0

-25,0 + 16,0

0,0

-16,0 + 12,5

0,2

-12,5 + 6,3

0,8

-6,3 + 3,15

0,9

-3,15 + 2,0

0,9

- 2,0 + 1,0

1,6

-1,0

95,7

Por tanto, se asumió 12,5 mm como el tamaño máximo nominal de las partículas para el diseño de la nueva cuchara para el muestreo de rutina con las dimensionas siguientes.


Mínimas dimensiones recomendadas para la cuchara.

Procedimiento para la toma de muestras La toma y preparación de las muestras se realizó acorde con la norma de empresa vigente (NEIB 200-03 A: 2002) y lo establecido en la ISO 3082. Tanto el muestreo a los camiones y en pilas de mineral se realizó con el empleo de una cuchara estandarizada de muestreo 50. Para la Muestra A, cada pila se dividió en tres niveles (tercio inferior, de la zona media y del tercio superior del volumen de la pila). El muestreo se realizó en cada intercepto de acuerdo a la red de la malla formada. El procedimiento que se detalla a continuación: a) Se seleccionó para el muestreo de camiones en días alternos procedentes de los Frentes Mineros y de los Depósitos Solares. El muestreo se realizó inmediatamente que los camiones fueron descargados. b) Se coordinó con la UB Mina depositar los camiones mineros muestreados en puntos predefinidos para descargar el camión y proceder al muestreo intensivo en las pilas de mineral. Para ello se contabilizó los parámetros siguientes: fecha de muestreo, yacimiento, bloque y pozo procedente del camión, tipo de mineral (limonítico o serpentínico), etc.

c) La pila de mineral se dividió en tres niveles hipotéticos con el empleo de una malla de cuerdas anudadas en secciones aproximadas de 1,5 metros lineales de un punto a otro a todo el ancho de su base. Los niveles fueron esparcidos a 1 m


uno de otro (diferentes alturas del talud formado). La pila fue dividida para el muestreo en dos extractos o sectores (norte y sur), procediendo a tomar porciones en cada una de las intersecciones de la malla. d) El nivel inferior se estableció a una distancia aproximadamente 300 mm de la base de la pila para evitar el error de segregación y agrupamiento.

e) En cada intercepto se tomaron muestras parciales correspondiente a tres incrementos. f) Para cada muestra parcial se procedió como sigue: con el auxilio de la cuchara de muestreo se removió la capa de mineral recién formada de un espesor alrededor de 300 mm; posteriormente se tomó la muestra excavando un orificio rectangular de aproximadamente 150 mm de ancho por 150 mm de alto y 100 mm de profundidad; se recogió todo el volumen de mineral evitando pérdidas de finos o de partículas superiores a 75 mm y se depositaron en recipientes de polipropileno herméticos previamente codificados.

g) Para el cálculo del tamaño mínimo de la masa parcial (base húmeda) fue empleado el método de Richard-Czeczott que tiene en cuenta la heterogeneidad del yacimiento, el tamaño máximo nominal de las partículas de interés.

Donde: Q = cantidad de muestra, kg; = es el diámetro máximo de la partícula, mm; y = coeficientes empíricos que son función del tipo de mineral y la heterogeneidad de los yacimientos. Para el caso específico del trabajo, fueron seleccionados los siguientes valores: mm;

= 0,06 y

= 12,5

1,8; por tanto, Q = 5,7 kg.

h) Las masas de las muestras parciales como promedio (base seca) fue de 3 500 g y en total se tomaron alrededor de 37 muestras parciales por pilas de mineral (aproximadamente 160 kg de muestra por pilas muestreadas).


Representación esquemática de la red de malla empleada para el muestreo en Pilas de Mineral.

Procedimiento para su preparación Ambas muestras (muestreo de rutina y en Pilas de mineral) fueron preparadas bajo idénticas condiciones; para ello se procedió con las operaciones de preparación mecánicas típicas (secado parcial, mezclado, división, trituración, molienda húmeda, filtración, secado y pulverización). El esquema general de preparación se ilustra en la figura.


TIPOS DE MUESTREO Cuando se habla de tipos de muestreo podemos clasificarlos de distintas maneras, uno por el método que se aplica y el otro en donde se realiza puesto que el muestreo es diferente tanto en interior mina como en superficial.

1. TIPOS DE MUESTREO GENERALES: Existen tres tipos de muestreo: 

SISTEMATICO: Las muestras se toman en forma regular en el espacio o en el tiempo






ALEATORIO: Las muestras están aleatoria mente distribuidas en el espacio o en el tiempo ESTRATIFICADO: Las muestras se distribuyen en diversas poblaciones que en sí mismas pueden considerarse homogéneas (capas, estratos). Se muestrea cada una de ellas independientemente

2. MUESTREO EN INTERIOR MINA: Estudiaremos a continuación algunos tipos especiales de muestreo, de gran utilización en minería

2.1 MUESTREO DE CANALETAS: Las figuras siguientes muestran lo difícil que es realizar un buen muestreo de canaletas o canales

Es difícil delimitar bien la muestra en una canaleta. No hay solución operativa.


Canaleta bien muestreada.

2.2. MUESTREO EN MINAS DE CALIZAS SUBTERRÁNEAS:

Técnicas de muestreo de minerales En ciertas minas de calizas subterráneas se utilizaban métodos de muestreo no equiprobables tal como muestran las figuras anexas: a) El captador no es perpendicular al flujo. b) El captador no es radial. c) La reducción de la muestra es manual. d) Las muestras se introducen en un gran cilindro plástico y se hace un nudo para cada metro de perforación. Se comprobó que esta operación contaminaba las muestras


El corte de muestra no es perpendicular al flujo

2.3. MUESTREOS DE CARROS MINEROS. CAMIONES: El muestreo de carros mineros y el muestreo de camiones mineros no es equiprobable debido a que obligatoriamente la muestra es superficial


2.4. MUESTREO EN PUNTOS DE EXTRACCIÓN MARINAS: El muestreo en puntos de extracción, por ejemplo en una mina explotada por blockcaving, es difícil, debido a que es superficial además de no ser equiprobable debido a la gran variedad de tamaños en el punto (a veces existen bolones de gran diámetro). Lo mismo ocurre con las muestras de marinas.

2.5. EL MUESTREO DE HOYOS DE TRONADURA: En la figura aparece un esquema de un hoyo de tronadura y uno de los métodos para tomar una muestra del “cono”: el tubo muestreador.

Pozo de tronadura


Forma de tomar la muestra e incremento del tubo

2.6. EL CAPTADOR DE “LODOS”: Se utiliza en alguna mina subterránea. La perforación es con agua y la muestra es de lodo o barro. La recuperación, por lo general no es buena, produciendo una muestra de dudosa calidad. En varias minas se ha comprobado que el muestreo de lodos produce sesgos.

El captador de lodos en minería subterránea.


3. TECNICAS DE MUESTREO 3.1. DIVISORES Coneo y cuarteo (Pala y cucharon): Es probablemente el más viejo de todos los métodos de muestreo probabilístico. También se le llama cuarteo cornisa, ya que se originó en las minas de estaño de Cornwall. Se ha empleado con lotes de hasta 50 toneladas, pero en la actualidad su uso se ha limitado a lotes de mesón de una tonelada con materiales a –50 mm. Los pasos típicos a seguir para llevar a cabo este procedimiento son tres: 





El material se extiende en una placa lisa de fierro o una superficie de concreto fácil de limpiar. Se apila en forma cónica colocando cada palada exactamente en el ápex. Esta operación se repite 2 o 3 veces con el propósito de dar a las partículas una distribución homogénea respecto a un eje de revolución, esto es, homogeneidad giratoria o simetría respecto al eje vertical. El material se distribuye por medio de una pala para formar, primero, un cono truncado y, después, un pastel circular plano, respetando lo más posible la simetría lograda en el primer paso. El pastel circular se divide en 4 partes a lo largo de dos diagonales perpendiculares entre sí. Dos cuartos opuestos se separan como muestra (por ejemplo: A y C o B y D) y el par restante es el rechazo.

Este método consume mucho tiempo y es costoso, la experiencia muestra que no es más exacto, más preciso o más barato que el paleo alternado, que logra la misma razón de corte (1/2) con la misma herramienta (pala o cucharón)


Rifleado: El partidor de rifles, conocido también como partidor de Jones, consiste en un ensamble de un numero par de chutes, idénticos y adyacentes, normalmente entre 12 y 20. Los chutes forman un ángulo de 45° o mas con el plano horizontal y se colocan alternadamente opuestos para que dirijan el material a dos recipientes colocados bajo ellos. El material se alimenta por medio de un cucharon rectangular después de haber distribuido el material uniformemente en su superficie. Cada uno de los recipientes recibe una muestra potencial. Existe la posibilidad de introducir una desviación cuando se usa un partidor de rifles de manera asimétrica. Cuando el cucharon se descarga muy rápido y muy cerca de un lado, es posible que uno de los juegos de chutes derrame hacia el otro juego; entonces una de las muestras potenciales es sistemáticamente mas pesada que la otra. El rango normal para el uso de partidores de rifles es: 1. Tamaño máximo de partícula: alrededor de 15 mm 2. Peso del lote: desde 100 g hasta algunos cientos de Kg


3. Peso de la muestra: hasta unos cuantos gramos. 4. Naturaleza del material: solidos secos. No se recomienda el uso de partidores para cortar muestras de material que tengan partículas más grandes que la mitad de la abertura del chute, ya que se puede producir puenteo. Cuando se usan los partidores de rifles para propósitos técnicos, se puede observar la “regla de alternar” para suprimir cualquier desviación eventual.


El partidor de rifles

Paleo fraccionado y alternado: El paleo fraccionado es ciertamente el más barato y sencillo de los métodos masivos de muestreo. Consiste en mover el lote por medio de una pala manual o mecánica, separando una muestra formada por una palada de cada N, logrando una relación de corte = 1/N



Paleo fraccionado verdadero: Las paladas extraídas de un lote se depositan en la parte superior de N distintos montones, los cuales al terminar con el lote “L”, se

convierten en N muestras potenciales idénticas de igual volumen. 

Paleo fraccionado degenerado: Cada enésima palada se deposita en el montón n°1 y el resto, paladas del ciclo, se depositan en el montón n°2 por lo tanto, el montón n°1 es la muestra predeterminada y el montón n°2 es el rechazo predeterminado.


El paleo fraccionado

El paleo fraccionado

Muestreo automático:

Este tipo de muestreo es el que emplea dispositivos movidos mecánicamente en forma continua o intermitente para extraer incrementos que se reúnen para formar la muestra. Cuando el equipo está bien instalado y tienen un mantenimiento y supervisión de su operación adecuada produce muestras prácticamente sin desviación, pero su característica autónoma, tiende a ser descuidado, lo cual genera los siguientes problemas:

ESCUALEA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS 

Modificación de los bordes del cortador por deformación o incrustaciones.



Depósito de material dentro del cortador que se desprende esporádicamente.



Captación de salpicaduras o escurrimientos ajenos al flujo.



Bloqueo en la trayectoria o cambios en la velocidad por materiales acumulados.



Fallas en los interruptores cuando son equipos intermitentes.

En algunas plantas se instalan torres de muestreo, en las cuales se realizan operaciones de muestreo y trituración alternadas para obtener la muestra final de manera automática y sin la intervención humana. Hay que hacer notar algunos errores que se pueden presentar desde el diseño de estos aparatos hasta su uso:



Falta de tolvillas amortiguadoras y alimentadores de flujo constante entre las etapas de trituración y muestreo.



Relaciones de muestreo demasiado elevadas.



modificaciones por uso



modificaciones posteriores sin considerar la filosofía original y las consecuencias de dichas modificaciones.

Divisores rotatorios: Existen varios tipos, pero su función es obtener la muestra a través de la rotación de un dispositivo mecánico.


3.2. MUESTREO POR LOTES DE MINERAL

Grab Sampling:

En este método las muestras se obtienen mediante una pala u otro dispositivo, de acuerdo a un esquema fijo o aleatorio, desde la superficie del mineral, se aplica en cualquier tipo de mineral a granel, barcos, etc... Tiene poco uso debido a que tiene un gran error asociado.

Muestreo con Tubos: Las muestras se obtienen insertando un tubo ranurado en el material el cual es rotado para cortar y extraer una muestra. Es aplicable a materiales de granulometría fina, húmeda o seca, en pilas de almacenamiento, silos, carros de ferrocarril o camiones.


3.3. MUESTREO INCREMENTAL a) Estratificado en base a tiempo constante: En este caso el mecanismo cortador de muestra se activa a intervalos regulares de tiempo. Se supone aquí que el flujo másico del material es constante. b) Estratificado en base a peso constante: Se usa la señal de masa integrada de una balanza de correa u otro dispositivo para activar el cortador de muestra cuando una masa predeterminada ha pasado por el sistema. Este método se emplea cuando el flujo de material es irregular y el peso se puede medir con exactitud suficiente para asegurar que se lograran muestras confiables de acuerdo al flujo másico. c) Estratificado aleatorio: Se realiza eligiendo un intervalo aleatorio para la operación del cortador. Este método se usa cuando ocurren variaciones periódicas del flujo másico o del parámetro a medir y seincurriría en error si se tomaran muestras correspondientes a la periodicidad de la variación.

El Muestreo Geologia de Minas

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