UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA, GEOGRÁFICA, CIVIL Y AMBIENTAL ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
“Las emulsiones explosivas en la minería peruana”
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DE LA ASIGNATURA ACADÉMICA DE PERFORACIÓN Y VOLADURA I PRESENTADO POR: 1
ERICK ENRIQUE MALLQUI SANTOS JEFFERSON JESUS QUISPE VICENTE ABNER CARHUARICRA COAQUIRA STEVEN ROGER VASQUEZ YRIGOYEN
LIMA - PERU 2016
AGRADECIMIENTO ESPECIAL A: MIS COMPAÑEROS DE ESTUDIO. Por el esfuerzo dado en la realización de este trabajo, el cual hubiera sido imposible la presentación, sin el trabajo conjunto de cada uno de nosotros Mag. EMILIANO MAURO GIRALDO PAREDEZ Quien con su esfuerzo y dedicación nos brinda sus conocimientos adquiridos a través de la docencia y el ímpetu que tiene por que sus alumnos sean mejores y que se adquiera el conocimiento necesario para defendernos en el campo laboral. Por su apoyo técnico y su asesoría al presente trabajo de investigación, el cual se lo dedicamos. 2
LA E.A.P. DE INGENIERÍA DE MINAS. Por permitirnos forjarnos en sus aulas, al igual que de sus instalaciones las cuales fueron de gran ayuda .
RESUMEN
En este presente investigación se dará a conocer el agente explosivo Emulsión y con una importancia en la aplicación de este explosivo en introducción en las actividades que se realizan en el Perú y dando de mayor importancia a la minería peruana. Se hablara acerca del origen, composición, evolución, clasificación. El proceso de fabricación y las empresas peruanas que la realizan. Sus ventajas y desventajas de usar este agente en la minería peruana mediante la toma de data en estudios realizados para su
análisis y se
mencionará a las diversas minas que emplean en el Perú y sus innovaciones a través del tiempo. Para finalmente dar conclusiones acerca del uso de este agente explosivo en la minería peruana.
ABSTRACT
In this present investigation will be made known the explosive agent Emulsion and with an importance in the application of this explosive in introduction in the activities that are realized in Peru and giving of greater importance to the 3
Peruvian mining. We will talk about the origin, composition, evolution, classification. The manufacturing process and the Peruvian companies that perform it. Its advantages and disadvantages of using this agent in Peruvian mining by taking data in studies made for analysis and will mention the various mines that employ in Peru and its innovations over time. To finally draw conclusions about the use of this explosive agent in Peruvian mining.
ÍNDICE 1.
TITULO........................................................................................................................................................
2.
AGRADECIMIENTO....................................................................................................................................
3.
RESUMEN...................................................................................................................................................
4.
INDICE.........................................................................................................................................................
5.
INTRODUCCIÓN.........................................................................................................................................
6.
CAPITULO I: EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN............................................................................ 6.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA................................................................................................... 6.2 FORMULACION DEL PROBLEMA....................................................................................................... 6.3 OBJETIVOS........................................................................................................................................... 6.4 JUSTIFICACION DEL ESTUDIO........................................................................................................... 6.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACION.............................................................................................
7.
CAPITULO II: MARCO TEORICO............................................................................................................... 7.1 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO.......................................................................................................... 7.2 BASES TEORICAS................................................................................................................................ 7.2.1 CONCEPTO................................................................................................................................... 7.2.2 CARACTERISTICAS................................................................................................................... 7.2.2 ANALISIS DE LAS CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES.................................................... 7.2.3 EMULSIONES GASIFICADAS................................................................................................... 7.2.4 PROCESO DE FABRICACION................................................................................................... 7.2.5 FABRICANTES........................................................................................................................... 7.2.6 VARIEDADES Y FORMULACIONES POR FABRICANTE......................................................... 7.2.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS....................................................................................................
8.
CAPITULO III: METODOLOGIA................................................................................................................ 8.1 TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACION................................................................................................... 8.2 DESCRIPCION DEL AMBITO DE LA INVESTIGACION.....................................................................
9.
CAPITULO IV: RESULTADOS EN MINA..................................................................................................
4
9.1 APLICACIÓN EN PLANTA EXSA........................................................................................................ 9.2 APLICACIÓN EN LA E.A. CHUNGAR S.A.- MINA ANIMÓN.............................................................. 9.3 APLICACIÓN EN CUAJONE............................................................................................................... 10.
CONCLUSIONES......................................................................................................................................
11.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.........................................................................................................
5
INTRODUCCIÓN
Los materiales explosivos son compuestos o mezclas de sustancias en estado sólido, líquido o gaseoso, que por medio de reacciones químicas de óxido reducción, son capaces de transformarse en un tiempo muy breve, del orden de una fracción de microsegundo, en productos gaseosos y condensados, cuyo volumen inicial se convierte en una masa gaseosa que llega a alcanzar muy altas temperaturas y en consecuencia muy elevadas presiones. Así, los explosivos comerciales son una mezcla de sustancias, combustibles y oxidantes, que incentivadas debidamente, dan lugar a una reacción exotérmica muy rápida, que genera una serie de productos gaseosos a alta temperatura y presión, químicamente más estables, y que ocupan un mayor volumen, aproximadamente 1 000 a 10 000 veces mayor que el volumen original del espacio donde se alojó el explosivo. Estos fenómenos son aprovechados para realizar trabajo mecánico aplicado para el rompimiento de materiales pétreos, en lo que constituye la “técnica de voladura de rocas”. Los explosivos constituyen una herramienta básica para la explotación minera y para obras de ingeniería civil.
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CAPITULO I: EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se plantea la hipótesis de que la utilización de las emulsiones tenga la capacidad de lograr los mismos o mejores resultados que la emulsión matriz la cual se utiliza actualmente para la fabricación de ANFO Pesado añadiendo un valor agregado a la operación en cuanto a reducción costos, ventajas operativas, de seguridad y/o cuidado medioambiental. 1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo hacer una monografía en la cual se hable de una manera recopilatorio y aplicativa sobre las emulsiones explosivas en el Perú?
1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.3.1 OBJETIVOS GENERALES Dar un acercamiento sistemático de las emulsiones explosivas que existen en el Perú.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir el origen, composición, evolución de la Emulsión para tener un mayor entendimiento de este agente explosivo.
Conocer las diferentes clases de explosivos existentes en el mercado, así como las características ambientales y de desempeño de los mismos con la finalidad de poder seleccionar el explosivo idóneo al diseñar una plantilla de voladura.
Proceso de elaboración de la emulsión en el Perú
Aplicación de la emulsión en las actividades que se realizan en el Perú. 7
Ventajas y desventajas del uso de la emulsión en el campo de la minería peruana mediante estudios precedentes.
Conocer cuáles son las medidas de seguridad que se deben considerar en el uso, manejo, almacenaje y transporte de explosivos.
1.4 JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO La presente investigación se enfocará en estudiar las distintas variaciones de las emulsiones en el país, ya que debido a los recientes cambios en su composición, el comportamiento de estos ha variado, obteniéndose grandes resultados en las emulsiones gasificadas. Así, el presente trabajo permitiría mostrar los cambios que las emulsiones han desarrollado para consolidarse como el explosivo más usado en la actualidad. Al igual que algunos resultados de su aplicación en ciertas unidades mineras del país.
1.5 LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN Al final de todo nuestro trabajo de investigación y desarrollo de esta aplicación, podemos decir que existen una clase de limitacion:
La falta de información publicada por parte de las empresas de su sistema de voladura , al igual que de las características de los explosivos que usan.
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO 2.1 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO 8
La historia de los explosivos se relaciona directamente con Dyno Nobel. La mayoría de los productos innovadores de explosivos inventados alguna vez tienen sus raíces en Dyno Nobel. La invención de las emulsiones, otro tipo de explosivo a base de agua, revolucionó la carga a granel de pozos de diámetro pequeño, tanto superficiales, como subterráneos. En la actualidad, los explosivos de emulsión dominan el mercado de los explosivos. La consistencia de la emulsión va desde un flujo delgado y libre hasta un flujo espeso y viscoso. Dyno Nobel, anteriormente IRECO, es líder en la industria en formulaciones de emulsión, gasificación química para el control de la densidad y sus varios sistemas de entrega. El interés de estos productos surgió a comienzos de la década de los 60, cuando se investigaban las necesidades básicas de un explosivo para que se produjera el proceso de detonación combinando una sustancia oxidante con un aceite mineral. -
Siglo X, aparición en China de la Pólvora Negra. Años 1600, utilización de la Pólvora Negra. Años 1860, aparición de la Dinamita. Años 1880, aparición de las Dinamitas a prueba de agua. Años 1930, aparición del Agente Explosivo "NITRAMON". Año 1947, desastrosa explosión de Nitrato de Amonio en el Puerto Texas City
-
(Estados Unidos), en que aparece el ANFO. Años 1950, mezclas de Nitrato de Amonio, carbón y otros combustibles,
-
aparición de los acuageles de gran diámetro. Años 1960, ANFO, SANFO y Acuageles a granel. Años 1970, aparición de los acuageles de pequeño diámetro. Invención de las
-
mulsiones Explosivas. Años 1980, desarrollo de las Emulsiones Explosivas de Pequeño diámetro, empleo de Emulsiones Explosivas a granel, mezclas de Emulsiones Explosivas
-
y ANFO. Años 1987 a 1991, fabricación de Emulsiones encartuchadas pequeño diámetro y su introducción en el mercado nacional.
Como puede observarse, en solo la última década se ha visto una fuerte expansión en la tecnología de las emulsiones para cargas a granel en diámetros grandes y de las emulsiones encartuchadas de pequeño diámetro, sensibles
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Por otra parte debe destacarse las nuevas tecnologías desarrolladas con la obtención de los "ANFOS PESADOS" (mezclas de ANFO/EMULSION), "ANFOS LIVIANOS" (mezclas de ANFO/POLIESTIRENO EXPANDIDO), "ANFOS HUMEDECIDOS" (mezclas de ANFO/AGUA). 2.2 BASES TEÓRICAS 2.2.1 CONCEPTO Producto consistente en una solución altamente concentrada de nitratos, dispersa en una fase continua de aceite. Generalmente no contienen ingredientes explosivos, tienen alta resistencia al agua y al ser iniciadas adecuadamente, explotan con una alta velocidad de detonación.
EMULSIONES Este grupo de explosivos, que es el de más reciente aparición en el mercado, mantiene las propiedades de los hidrogeles, pero a su vez mejora dos características fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua Desde un punto de vista químico, una emulsión es un sistema bifásico en forma de una dispersión estable de un líquido inmiscible en otro. Las emulsiones explosivas son del tipo denominado "agua en aceite" en las que la fase acuosa está compuesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas en agua y la fase aceitosa por un combustible líquido inmiscible con el agua del tipo hidrocarbonado. El desarrollo de los explosivos ha llevado aparejado una reducción progresiva del tamaño de las partículas, pasando desde los sólidos a las soluciones salinas con sólidos y, por último, a las microgotas de una emulsión explosiva. Se comprende así, que la dificultad de fabricación de las emulsiones se encuentra en la fase aceitosa pues, por imperativo del balance final de oxígeno, el 6% en peso de la emulsión, que es el aceite, debe englobar al 94% restante que se encuentra en forma de microgotas.
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En la Tabla anterior las velocidades de detonación de cada uno de los explosivos, que corresponden a un diámetro dado, reflejan la fuerte dependencia de la eficiencia de la reacción con el tamaño de las partículas. La estructura de las emulsiones se observa en las fotografías siguientes, donde las microgotas de solución saturada (oxidante) adoptan una forma poliédrica y no de esferas, con una fase continua de aceite que las envuelve. En la Foto el tamaño de las microgotas comparado con el de un prill de nitrato amónico es 100 veces más pequeño.
Para conseguir una sensibilización adecuada de los explosivos cuando éstos no contienen sensibilizantes químicos, sólidos o líquidos, se precisa un mecanismo físico como el de las burbujas de gas, que al ser comprimidas 11
adiabáticamente producen el fenómeno de "Puntos Calientes" que favorecen tanto la iniciación como la propagación de la detonación. Los agentes gasificantes que se utilizan están constituidos por poliestireno expandido o microesferas de vidrio. En lo referente a los tipos de emulsión, bajo ese término quedan englobados productos de diferentes propiedades relacionadas con las características de la fase continua y su efecto sobre la viscosidad y consistencia.
Según el tipo de combustible, gas-oil, parafinas, gomas, etc., las características reológicas de las emulsiones son distintas, así como sus aplicaciones y métodos de empleo. También el tipo de agente emulsificante que se utilice para reducir la tensión superficial entre los dos líquidos inmiscibles y permitir la formación de la emulsión, puede ayudar a evitar los problemas de coagulación en grandes gotas de la solución de nitrato amónico, así como el fenómeno de cristalización de las sales. Otro aspecto a tener en cuenta es el enfriamiento del producto desde el momento de su fabricación, que se realiza a unas temperaturas próximas a los 80°C, hasta el instante de empleo. El esquema de preparación de las emulsiones, tanto encartuchadas como a granel, se representa en la Fig.11.14. A partir de los diferentes componentes: fase acuosa oxidante, fase combustible y agente emulsificante-estabilizante, y previo calentamiento de éstos, se procede a una intensa agitación dinámica obteniendo una emulsión básica que posteriormente se refina para homogeneizarla y estabilizarla en el tiempo. 12
A continuación, se mezcla con los productos secos que se adicionan para ajustar la densidad o la potencia del explosivo. Esos productos sólidos pueden ser: aluminio en polvo, agentes gasificantes reductores de densidad, gránulos de nitrato amónico, etc. El polvo de aluminio aunque aumenta la energía desarrollada por el explosivo tiene un efecto reductor de la velocidad de detonación. Por otro lado, la sensibilidad de la emulsión disminuye conforme aumenta la densidad, siendo necesario trabajar por encima del diámetro crítico y utilizar iniciadores potentes.
ESPECIFICACIONES DE LAS EMULSIONES EXPLOSIVAS
DIAMETROS : > 25 MM (1”) SENSIBILIDAD : DETONADORES Nº 8 DENSIDAD : 1,00 - 1,40 GR/CC ENERGIA : 750 - 1.600 CAL/CC
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VELOCIDAD DE DETONACION : 3.000 - 6.000 M/SEG PRESION DE DETONACION : 90 - 125 K BAR RESISTENCIA AL AGUA : MUY BUENA VOLUMEN DE GASES : 800 - 950 L/KG BALANCE DE OXIGENO : - 0,43 -3,11 % POTENCIA EN PESO : 0,86 - 1,07 POTENCIA EN VOLUMEN : 1,31 - 1,63 CANTIDAD DE CALOR : 850 - 1.010 KCAL/KG GASES NOCIVOS : < 4,53 L/CART.
COMPOSICION DE LAS EMULSIONES EXPLOSIVAS OXIDANTES (70 - 90 %) 75 % -
Nitrato de amonio Nitrato de sodio Nitrato de potasio Nitrato de calcio Perclorato de amonio Perclorato de sodio
AGUA (9 - 20 %) 18 % COMBUSTIBLES (3 - 10 %) 6 % -
Aceite Petróleo Ceras
AGENTES TENSO ACTIVOS (0,5 - 5 %) 1 % -
Emulsificantes no-iónicos Emulsificantes iónicos Coemulsificantes polímeros
SENSIBILIZANTES (1 - 7 %) -
Microbalones Perlita Agentes químicos que forman burbujas de gas Sensibilizadores químicos de composición catalítica
2.2.2 CARACTERÍSTICAS 14
-
Es resistente al agua. Es estable ya que el tamaño de la celda es controlable con la viscosidad. En la emulsión existe un íntimo contacto entre el comburente y el
-
combustible, esto hace que la reacción química sea muy rápida. La emulsión es robusta y resistente y mantiene sus propiedades por un
-
período prolongado de acuerdo a su utilización. El control de la viscosidad de fabricación permite mayor estabilidad y
-
mayor duración. Las emulsiones no son explosivas en si sino que para funcionar como
-
explosivos deben sensibilizarse. Las emulsiones destinadas a productos encartuchados tienen celdas más finas que las emulsiones de uso a granel y por lo tanto viscosidades
-
también mucho más altas y por ende una estabilidad más alta. Emulsión de “Agua en Aceite”. Balanceada en Oxigeno. No sensibilizada
-
durante su transporte y almacenamiento. Sensibilización mediante proceso de gasificación. Gasificación con dos agentes durante el carguío. El explosivo posee Alta Velocidad de Detonación y Alta Eficiencia.
2.2.3 ANÁLISIS DE LAS CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES La emulsión se define como una dispersión estable de dos fases líquidas inmiscibles entre sí, en la que una de ellas se dispersa en forma de pequeñas gotas en la otra, una de las fases en la mayoría de los casos es agua. La formación de emulsiones con líquidos inmiscibles puros se requiere la presencia de un agente emulsificante o emulgente y de una gran agitación mecánica. Un agente emulsificante es un producto que se posicionan frecuentemente en la interfase de los dos líquidos inmiscibles disminuyendo su tensión interf acial y permitiendo que se forme la emulsión cuando se da un buen grado de agitación. Al producirse una emulsión siempre hay una fase continua en la que se distribuyen las gotas del otro líquido inmiscible, que constituye la fase dispersa. Cuando la emulsión se ha formado, la repulsión electrostática contribuye a mantener separadas las gotas, lo que estabiliza la emulsión. 15
En la medida que las gotas de la fase dispersa son menores, será mucho mayor la superficie de contacto entre los dos líquidos. La consecuencia del diámetro de las gotas sobre la superficie de contacto expresado en metros cuadrados / gramo de fase dispersa se muestra en el siguiente cuadro.
Una emulsión tiene viscosidad que está influida por la proporción de la fase dispersa, de la emulsión y por el tamaño de las gotas. En el momento que el volumen total de la fase dispersa aumenta y el tamaño de las gotas disminuye aumenta la viscosidad de la emulsión, variando entre la de un líquido poco viscoso y la de una grasa espesa. Las gotas en las emulsiones explosivas tienen un tamaño micras. Además, tiene influencia en la viscosidad la naturaleza de la fase continua y del agente que realiza el papel de emulsificante. Las emulsiones explosivas de agua en aceite se caracterizan por tener un contacto íntimo entre combustibles y oxidantes, lo que permite convertir el sistema en explosivo. Poseen una buena resistencia al agua, al quedar recubiertas las gotas de la solución de oxidante por una capa de envolvente continua de la fase aceite que las impermeabiliza y evita su disolución en el agua que se encuentra en el interior del barreno. Además, poseen un sistema de espesamiento simplificado, al no tener que usar gomas ni féculas, que requieren hidratación y tienen un precio elevado. 16
En los emulsificantes, se debe lograra la proporción de aceite/emulsificante según las características que se deseen en la emulsión final y el tipo de emulsificante utilizado. La proporción es de 2: 1 a 3: 1, si la proporción de emulsificante es inferior puede haber rechazo de aceite. Mediante las emulsiones explosivas se pueden crear productos que pueden sustituir favorablemente a los explosivos gelatinosos y a los hidrogeles en todas las situaciones.
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18
19
EMULSIONES GASIFICADAS La emulsión matriz gasificable se combina en reacción química con una solución gasificante (a base de nitrito de sodio). Dentro de un mezclador se produce la reacción, dando como producto la emulsión gasificada que se introduce al taladro de voladura. 1. REACCIÓN DE DOS COMPONENTES
1.1. EMULSIÓN MATRIZ GASIFICABLE La emulsión explosiva es del tipo agua-aceite y está compuesta principalmente por una fase oxidante (sales de nitrato) y otra fase combustible. Químicamente, está formulada para reaccionar con nitrito de sodio, que es el agente gasificante. Y físicamente está preparada para retener burbujas de gas dentro de su masa. Es un poco más densa que la emulsión común del Anfo pesado. Y otros aspectos como la viscosidad, balance de oxígeno, PH y tensión superficial juegan un papel importante.
1.2 SOLUCIÓN GASIFICANTE
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Es una solución acuosa de nitrito de sodio, en una concentración adecuada para su estabilidad. La coloración sirve de indicador, para notar que la emulsión gasificable está reaccionando con la solución de nitrito. Es ligeramente más denso que el agua. 1.3
GASIFICACIÓN El
nitrito
de
sodio
con el nitrato de
reacciona
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. NO2 + NH4 -> N2 + H2O
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1.4 PROCESO DE GASIFICACIÓN O SENSITIVIZACIÓN 1.4.1 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 más o menos constante.
1.4.2 ESPONJAMIENTO La gasificación aumenta el volumen de la SAN-G, a este aumento de volumen se le conoce como esponjamiento y se calcula según la densidad del explosivo. El factor de esponjamiento dentro del taladro está ligado a las condiciones del terreno
como:
fracturamiento,
presencia
de
agua,
ensanchamiento
o
imperfecciones del taladro.
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1.5 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.
1.6 INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA A medida que se aumenta la temperatura se incrementa la producción de burbujas; la gasificación es más 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.
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1.7 VELOCIDAD DE DETONACIÓN - VOD 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.
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
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densidad aumenta debido a la comprensibilidad, produciendo un efecto de insensitividad en el fondo.
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 más que una mezcla, un sustancia homogénea.
1.8 ENERGÍA ÚTIL EN FUNCIÓN DE LA VOD Y DENSIDAD. Por un lado, a medida que aumenta la densidad, se tiene más 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, 25
la energía útil se puede relacionar directamente proporcional a la densidad y al cuadrado de la VOD.
2. APLICACIÓN DE LA SAN-G EN CAMPO 2.1 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 flujo de hasta 400 kilos por minuto.
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EL SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO es una tecnología desarrollada por FAMESA. En las imágenes se muestra: a. La pantalla de información en tiempo real, donde se muestran los caudales de cada sustancia. b. El tablero de control simplificado, que permite actuar el carguío de taladros y controlar la dosificación. c. El tablero puede ser operado por un supervisor a nivel de piso o también se puede implementar en la cabina de los camiones mezcladores.
2.2 CARGUÍO EN TALADROS SECOS. 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 provoque la contaminación del explosivo.
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2.3 CARGUÍO EN TALADROS CON AGUA La SAN – G, como toda emulsión es totalmente resistente al agua. La práctica 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 emulsión. 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.
2.4 CONTROLES DE CAMPO a) DENSIDAD DE COPA 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 pueden 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 fondo o la densidad media, se debe aplicar le factor de comprensibilidad de la SAN-G.
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b) 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 voladura.
c) TEMPERATURA El método más 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.
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d) REGLAS PRÁCTICAS DURANTE EL CARGUÍO CON 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.
“A mayor porcentaje de sensitivizante se tiene menor densidad de la
emulsión y a menor porcentaje mayor densidad” “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 más. 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 deseadas. Pero el proceso se debe normalizar sin hacer regulaciones.
e) TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO La emulsión gasificable se transporta en cisternas de 25 - 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 del camión fábrica. El tiempo máximo de permanencia de la emulsión en los silos puede ser de hasta 90 días. La solución gasificante se puede transportar y 30
almacenar en cilindros de plástico (de 200 Kg) y mediante una bomba o por gravedad es vertida al depósito de solución gasificante del camión.
3. ASPECTOS RELEVANTES DE LA VOLADURA CON SAN-G 3.1. NO PRODUCE GASES NITROSOS DE DETONACIÓN Por estar compuesta únicamente de emulsión, cuyo balance de oxigeno es estable y no está sujeto a las condiciones finales de la mezcla dentro del taladro (como es caso del Anfo pesado o de cualquier otra mezcla que lleve nitrato de amonio). Se favorece la detonación completa y de alto orden, como se a mostrado antes; y de esta manera se elimina la posibilidad de gases nitrosos. A saber: Los humos rojizos nitrosos (NOx) provienen de la detonación por inadecuado balance de oxígeno, mal confinamiento, mala sensitividad, diámetro crítico u otras condiciones finales durante la detonación.
3.2. REDUCE LA EYECCIÓN Y FLYROCK Durante la detonación de la SAN-G se produce menor volumen de gases y esto puede beneficiar eliminando la posibilidad de un desplazamiento excesivo de los fragmentos de roca. Y reduciendo también la probabilidad de flyrock. Se ha comprobado que las voladuras con SAN-G producen un apilamiento de menor altura que cuando se usa Anfo. Aunque las variables que gobiernan 31
directamente el apilamiento y flyrock son: la retención del taco y la secuencia de iniciación.
3.3. RESISTENCIA AL FUEGO La emulsión ha sido sometida a la prueba del fuego para comprobar que solo se quema lentamente y no hay riesgo de detonación. Se ha usado, para la prueba, la emulsión antes y después de su gasificación. En las imágenes puede verse la incineración, de una cantidad de emulsión, en el campo de pruebas.
3.4. RESISTENCIA AL AGUA La prueba de resistencia al agua se realizó con agua estática y dinámica. En el primer caso la emulsión permaneció durante 5 días bajo el agua, manteniendo 32
sus propiedades físicas. En el segundo caso se hizo pasar un flujo de agua a 5 litros/minuto a través de la columna explosiva; y después de 24 horas, naturalmente se observaron desplazamientos o pérdida de masa de emulsión fuera de la columna. Sin embargo dada su viscosidad se a observado que la cantidad y velocidad de esta pérdida es mucho menor que para el Anfo. Ante el agua dinámica, cualquier explosivo a granel será desplazado fuera del taladro, teniendo necesidad de encapsular en tubos o mangas.
3.5. RESISTENCIA AL IMPACTO Se realizó la prueba de impacto para comprobar que la SAN-G cumple con la Norma técnica peruana para Resistencia al impacto de emulsiones explosiva NTP 311 .371-3. Resiste el impacto de una pesa de 5 Kg, que cae desde una altura de 1.0 m.
3.6. RESISTENCIA A LAS BAJAS TEMPERATURAS Para su uso final en minas donde la temperatura ambiente sea muy baja, por debajo del cero, se comprobó la detonación de la san-g a una temperatura de 33
-33 ºc, en cargas cilíndricas de 4” de diámetro y a una densidad de 1.13 g/cm3; dando como resultado una detonación normal y vod de 5000 m/s.
3.6. RESISTENCIA AL PESO DEL TACO Resistencia de una columna de SAN-G al peso de 5 m de detritus en tubo de ø 8”, durante 72 horas; se mantiene la densidad local, en la zona de taco, de 1.05 – 1.08 g/cm3. Longitud de carga: 9.5 m Longitud que desciende la carga por efecto del peso 35 cm. Se ha comprobado que este efecto no presenta dificultades para la detonación; aunque puede eliminarse completamente la contaminación, usando accesorios separadores entre el explosivo y el material de taco.
4. RESULTADOS DE SU APLICACIÓN 4.1 CONSUMO Y FACTOR DE POTENCIA 34
Usando SAN-G con una densidad entre 0.9 - 1.0 g/cm3. Se han obtenido menor consumo de explosivo y buenos resultados de voladura en comparación con el Anfo pesado. Como se muestra en el diagrama comparativo, el factor de potencia con Anfo fue de 0.44 Kg/TM y ahora con SAN-G es de 0.34 Kg/TM, esto es una reducción del 23%. En el tiempo, se puede apreciar el impacto de la reducción del factor de potencia, como se muestra en el gráfico de barras.
4.2 FRAGMENTACIÓN Y GRANULOMETRÍA Por su alta VOD y mayor energía útil, la SAN-G ha tenido excelentes resultados de
fragmentación.
Impactando
positivamente
sobre
la
granulometría,
reduciendo el P90 desde 4.8” hasta 4.0” (un 16%), lo cual se traduce en una mejora de la productividad en excavación, acarreo, chancado y recuperación que también deben cuantificarse.
4.3. IMPACTO EN EL COSTO DE VOLADURA Además de sus beneficios técnicos y su menor consumo, la SAN-G es una alternativa económica debido a su bajo precio, por no incurrir en otros costos de nitrato de amonio poroso y combustible. Además de otros costos 35
relacionados al transporte y almacenamiento, se ha demostrado que se puede prescindir del nitrato de amonio poroso, manteniendo los buenos resultados de voladura. El gráfico de barras muestra la evolución en los costos unitarios de voladura, con una reducción de hasta el 18% desde la aplicación de la SAN-G.
OTROS ASPECTOS IMPORTANTES DE LA EMULSION GASIFICADA ✓ Ya no se usan grandes almacenes de nitrato de amonio. ✓ Ya no se consumepetróleo. ✓ Ya no se tiene riesgo de inflamación del nitrato de amonio o el petróleo. ✓ Se simplifica el proceso de fabricación de explosivo. ✓ Se reduce el tiempo de reabastecimiento (solo emulsión) y aumenta la productividad de carguío. ✓ No se producen gases nitrosos en la detonación. ✓ Se reduce la posibilidad de Flyrock, debido a su menor volumen de gases.
2.2.4 PROCESO DE FABRICACIÓN a) Preparación de la emulsión básica. b) Refino de la emulsión básica. c) Mezclado de la emulsión básica con otros productos sólidos 36
d) Encartuchado del producto final. a) Preparación de la emulsión básica La preparación de la emulsión básica es a partir de una fase acuosa oxidante, una fase orgánica reductora y un agente que sirve de emulsificante. Consta la fase oxidante acuosa de una solución de sales inorgánicas en agua. Entre las sales predomina el nitrato amónico, y se disuelven en agua por medio de agitación y calefacción, formando una solución concentrada y caliente de 80 a 90 °C de temperatura. En la fase orgánica reductora suelen estar presentes gasóleo, parafinas y otros aceites minerales, a los que se adicionan los agentes emulsificantes. Las dos fases que son dosificadas en proporciones adecuadas, se bombean a un agitador donde se prepara una emulsión grosera. En este proceso se produce una rápida agitación fuerzas de cizalladura elevadas que rompen la interfase de los líquidos inmiscibles, formando gotas de la fase acuosa que se dispersan en la fase oleosa, que forma la fase continua. La operación puede producirse en forma discontinua o por medio de un mezclador continuo. b) Refino de la emulsión El objetivo del refino de una emulsión es reducir el tamaño de las gotas de la fase acuosa, desarrollando su estabilidad y homogeneidad, incrementando al mismo tiempo su sensibilidad, al permitir un contacto mejor entre el combustible y el oxidante. El proceso utilizado consiste en hacer pasar la emulsión por un molino coloidal, el mismo que tiene un rotor troncocónico que gira a gran velocidad en el interior de un cilindro o estator, ambos son de acero inoxidable c) Mezclado de productos sólidos con la emulsión Cuando se tiene la emulsión refinada o emulsión matriz, se pueden adicionar a ella algunos ingredientes sólidos, como aluminio, agentes reductores de densidad que pueden ser microesferas de vidrio, etc., para darle al producto propiedades especiales, sin que se cambie la consistencia gelatinosa del producto final. El proceso se realiza en una mezcladora horizontal, a la que se lleva la emulsión mediante bomba dosificadora, o por gravedad desde el molino coloidal, quedando el producto final preparado para que sea encartuchado. 37
d) Encartuchado y embalaje Para el encartuchado se emplea un sistema automático; se realiza en una máquina que forma un tubo a partir de un filme de polietileno o poliéster. Este filme se suelda longitudinalmente por calor o por un adhesivo adecuado. e) Emulsiones a granel De igual forma que las emulsiones encartuchadas se las puede utilizar a granel, por lo que es una de las características más interesantes de estos productos. También las emulsiones se bombean en los barrenos desde camiones cisterna, lo que facilita la carga de los mismos, desde barrenos de 50 mm de diámetro.
2.2.5 FABRICANTES
EXSA 38
EXSA S.A. se constituye con el nombre de Explosivos S.A. y en 1956 inicia sus operaciones en Lurín, utilizando los más exigentes niveles de seguridad y tecnología. Durante sus 46 años de vida institucional viene proporcionando a las industrias mineras y de construcción civil, una completa gama de productos explosivos de reconocida calidad, fabricada en sus plantas industriales de Lurín, Tacna y Trujillo con la más avanzada tecnología y bajo estrictas normas de seguridad. Asimismo, cuenta con accesorios de voladura para las diversas aplicaciones, lo cual permite a EXSA S.A. ofrecer a sus clientes un paquete completo de para todo tipo de voladura; actividades complementadas con el servicio integral de voladura y el asesoramiento permanente de personal. Brinda soluciones en fragmentación de roca que constituyen al desarrollo sustentable de proyectos Productos: 1. Emulsiones Encartuchadas a. Emulex 45 65 80 100 b. Exagel E-65 c. Semexsa E-65 d. Plastex-E e. Slurrex AP 60 y 80 f. Exsaline 2. Emulsiones a granel a. SLURREX BS b. SLURREX MA c. SLURREX TC d. SLURREX G
FAMESA
39
FAMESA EXPLOSIVOS S.A.C., empresa fundada en 1953, está dedicada a la fabricación y comercialización de explosivos, accesorios y agentes de voladura. Sus productos cuentan con los más altos estándares de calidad, seguridad y eficiencia y están destinados a cubrir las necesidades, tanto de la minería y la construcción civil, como de la prospección petrolera y gasífera, además de otros importantes segmentos de los sectores productivos a nivel nacional e internacional. FAMESA EXPLOSIVOS S.A.C. es un grupo empresarial caracterizado por la importancia que ha dado a su desarrollo tecnológico y comercial, ampliando sus mercados hacia el ámbito internacional, instalándose exitosamente en Chile y próximamente en otras latitudes, donde, como en el mercado nacional, ofrece productos de avanzada tecnología desarrollados en sus propias instalaciones. Se distingue asimismo por la preocupación permanente en la solución de los problemas específicos de sus usuarios, que comprenden los siguientes sectores.
Minería Subterránea
Minería a Tajo Abierto
Obras de Construcción Civil
Canteras
Voladuras Submarinas
Prospección Petrolera
40
FAMESA EXPLOSIVOS S.A.C. cuenta con 17 plantas para la fabricación de accesorios, ubicadas en un área de 100 hectáreas en el Valle del Chillón, en el distrito de Puente Piedra, a 28 Km. de Lima. Tambien contamos con tres plantas de fabricación de explosivos que se sitúan a 57 Km. al norte de Lima en la provincia de Chancay, dentro de un área de 1,100 hectáreas, en donde el grupo empresarial desarrolla además otros proyectos, así como con una planta de Emulsión Matriz en el distrito de Salaverry Productos: 1. 2. 3. 4. 5.
EMULNOR 500, 1000, 3000 Y 5000 EMULGRAN EMULFAN SAN – G EMULFRAG
2.2.6 VARIEDADES Y FORMULACIONES POR FABRICANTES
EMULSIONES ENCARTUCHADAS EMULEX 45, 65, 80 Y 100 Emulsión encartuchada formulada para ser utilizada en el carguío de taladros positivos por su excelente consistencia y, gracias a su alto poder rompedor, es apropiada para ser empleada como cebo o primera carga de columna en taladros de diámetros pequeños a intermedios en trabajos de minería subterránea, tajo abierto, obras civiles y canteras. Gracias a su excelente resistencia al agua puede ser utilizada en taladros húmedos e 41
inundados ofreciendo buenos resultados de fragmentación. Dado el bajo nivel de gases que genera esta emulsión, reduce los tiempos muertos para reingreso a las operaciones. Recomendaciones de uso: Apropiado para ser usado en barrenos de gran profundidad. No abrir o amasar los cartuchos.
EXAGEL-E 65 Emulsión explosiva de alto poder rompedor ideal para taladros negativos y piques en
rocas
duras
a
muy
duras,
que
reduce
los
costos
del
proceso
de
chancado al proporcionar un alto nivel de energía por unidad de volumen. Cuenta con una gran capacidad de confinamiento
y
acoplamiento en frentes horizontales gracias a su consistencia viscosa, además de tener excelente resistencia al agua. Recomendaciones de uso:
42
Para uso en túneles y minería subterránea (galerías, desarrollos, rampas, profundización de piques y tajos de producción).
Recomendable para taladros con agua, incluso totalmente inundados y presencia de agua dinámica.
No abrir o amasar los cartuchos.
SEMEXSA-E 65 Emulsión encartuchada en papel parafinado que brinda un alto rendimiento y, gracias a su buen poder rompedor, es ideal para trabajar en taladros de difícil carguío.
Por
su
plasticidad
permite un buen acoplamiento y brinda una excelente resistencia al agua, lo que permite su uso en taladros sumergidos.
Recomendaciones de uso:
Para iniciar, utilizar detonador N°8 como mínimo.
No abrir o amasar los cartuchos.
43
Evitar que exista un espacio entre cartucho y cartucho al momento del carguío y atacado.
PLASTEX-E
Emulsión moldeable y adherente especialmente diseñada para la realización
de
voladuras
secundarias eliminando bolones de gran dimensión. Es ideal para trabajos de minería y obras civiles, dado
que
energizantes
sus
componentes y
agentes
sensibilizantes le otorgan una alta velocidad y presión de detonación.
Recomendaciones de uso:
Para iniciar, utilizar detonador N°8 como mínimo o cordón detonante.
La disposición de la masa sobre la roca debe ser en forma cónica y el detonador o cordón detonante debe colocarse en el extremo de menor diámetro de la masa cónica. 44
Si fuera necesario, debe emplearse barro o cualquier material pastoso que permita la correcta ubicación del detonador o cordón detonante en el menor diámetro de la masa cónica.
SLURREX AP 60 Y 80 Emulsión encartuchada en lámina plástica o sacos de polipropileno, diseñada para reducir los costos de carguío en taladros inundados y de difícil acceso en operaciones de tajo abierto y/o para operaciones en las que no se disponga de un camión fábrica. Ideal para ser usada en taladros sumergidos con presencia de agua dinámica, ya que soporta altas presiones hidrostáticas, lo que se refleja en una mejor fragmentación y desplazamiento de la roca.
45
Recomendaciones de uso:
Para su iniciación se recomienda el uso de un cebo de tamaño y peso adecuados, según diámetro y profundidad del taladro.
EXSALINE
Emulsión encartuchada de pequeño diámetro sensible al detonador, resistente al agua, diseñada para trabajos de pre corte en operaciones a cielo abierto. EXSALINE, es producida como una línea continua con cartuchos de emulsión adosados a un cordón detonante de 10 gramos consiguiendo de esta manera un efecto uniforme de corte en la roca.
46
El cordón detonante de 10 gramos tiene una resistencia a la tracción hasta 70 kg. La resistencia del cordón detonante permite sostener la columna completa del EXSALINE.
Propiedades
Sensible al detonador N8 y al cordón detonante de bajo gramaje.
Alta velocidad de detonación.
Buena resistencia al agua.
Densidad media.
Cero elongación del cordón detonante en la prueba de suspensión de 48 horas.
47
EMULSIONES A GRANEL
SLURREX BS Dinamita desarrollada para minimizar los costos de chancado así como los asociados a la realización de voladuras secundarias en terrenos de roca semidura a dura al proporcionar una buena fragmentación del macizo rocoso. Es ideal para el carguío de taladros
en
terrenos
fracturados
que
presenten dificultad gracias a su excelente simpatía y sensibilidad que contribuyen a reducir los tiempos de manipulación y carguío del explosivo.
48
SLURREX MA Emulsión
oxidante
elaborada
para
mecanizado principalmente minería
a
de
granel
el
carguío
mediante
bombeo
en tajo
trabajos abierto
de para
taladros de gran diámetro. No se considera
como
explosivo
un
hasta
producto no
ser
sensibilizado en el lugar de la operación donde se obtiene como resultado un agente de voladura de gran poder rompedor.
SLURREX TC Emulsión
a
granel
desarrollada
principalmente para ser empleada en taladros calientes porque minimiza la generación de humos naranjas cuando estos
son
producto
de
una
mala
reacción entre el explosivo y el medio que
lo
contiene.
Se
utiliza
principalmente en taladros de gran diámetro en operaciones de minería superficial.
49
SLURREX G
Emulsión
a
granel
especialmente
diseñada para la reducción de gases nitrosos y para ser usada en taladros con agua, permitiendo de esta forma la reducción en los costos de operación dado
que
se
puede
controlar
la
densidad del explosivo, lo que brinda un gran poder energético y lo hace aplicable
a
taladros
de
grandes
dimensiones.
50
EMULSIONES ENCARTUCHADAS EMULNOR 500, 1000, 3000 Y 5000 El EMULNOR es una emulsión explosiva encartuchada en una envoltura plástica
que
posee
propiedades
de
seguridad, potencia, resistencia al agua y buena calidad de los gases de voladura. Para satisfacer los requerimientos del mercado, FAMESA EXPLOSIVOS S.A.C. cuenta con los siguientes tipos: • EMULNOR® 500.- Para la voladura de rocas muy suaves. • EMULNOR® 1000.- Para la voladura de rocas suaves a intermedias. • EMULNOR® 3000.- Para la voladura de rocas intermedias a duras. • EMULNOR® 5000.- Para la voladura de rocas muy duras. Su uso está orientado a cualquier tipo de trabajo, en explotaciones y desarrollos mineros, en obras de ingeniería civil, en canteras, en taladros secos, húmedos e inundados, con una modalidad de aplicación similar a las dinamitas convencionales, pudiendo trabajar como columna explosiva o como “cebos” de iniciación de columnas de nitro-carbonitratos. Debido a la buena calidad de los gases residuales y al no contener nitroglicerina en su composición, permite que el personal reingrese a la labor en menor tiempo; obteniéndose mejoras en los ciclos de trabajo, sin desmedro de la seguridad.
51
EMULGRAN Emulsión explosiva encartuchada para taladros mayores a 3" de diámetro (ANFO PESADO) Para satisfacer los requerimientos del
mercado,
FAMESA
EXPLOSIVOS S.A.C. cuenta con los siguientes tipos: • EMULGRAN® 300 • EMULGRAN® 600 El EMULGRAN® ha sido diseñado para trabajar en taladros de diámetros superiores a 3 pulgadas como carga de columna inundados o con abundante agua que no es posible evacuar o donde no se pueda cargar en forma mecanizada. El EMULGRAN® tiene las siguientes ventajas durante su uso: • Posee una alta densidad. • Genera grandes volúmenes y presiones de gases. • Desarrolla un alto nivel de energía por unidad de volumen. • Es 100% resistente al agua y soporta altas presiones hidrostáticas y condiciones inusuales de alta y baja temperatura de trabajo. • Proporciona rendimientos notablemente superiores a los del ANFO. 52
• Es seguro frente a los estímulos de golpe, fuego y caída.
EMULFAN El EMULFAN® es un agente explosivo a base de emulsión explosiva que se encuentra dentro de una envoltura plástica
conteniendo
sustancias
sensibilizadores y energizantes. Para satisfacer los requerimientos del mercado,
FAMESA
EXPLOSIVOS
S.A.C. cuenta con los siguientes tipos:
EMULFAN® 300 S EMULFAN® 600 S
El EMULFAN® ha sido diseñado para trabajar en taladros de diámetros intermedios (diámetros superiores a 2 ½”y menores a 3 ½”) tanto como carga de fondo o como carga de columna con abundante agua que no es posible evacuar o donde no se puede cargar por medios mecanizados. El EMULFAN® presenta las siguientes ventajas: 53
Posee una alta densidad. Genera grandes volúmenes y presiones de gases. Desarrolla un alto nivel de energía por unidad de volumen cuando
trabaja con taladros de 2 ½”a 3 ½”de diámetro. Tiene una excelente resistencia al agua y soporta altas presiones hidrostáticas.
FAMECORTE-S
EMULSION ENCARTUCHADA (Emulsión explosiva para el control de taludes) El FAMECORTE-S® es una emulsión explosiva que se encuentra contenida en mangas plásticas continuas y porta una línea de Cordón Detonante de 10 PE adosada a los cartuchos de emulsión. El FAMECORTE-S® se presenta en mangas plásticas de 1 ¼ , 1 ½ y 2 pulgadas de diámetro y 20 pulgadas de longitud, otras dimensiones se fabrican a pedido. Se ha diseñado el FAMECORTE-S® especialmente para el control de taludes finales de los tajos abiertos y paredes lisas en taludes de canteras y carreteras. Para la selección del diámetro adecuado de producto para sus operaciones, sugerimos al cliente guiarse por la siguiente tabla referencial:
EMULSIONES A GRANEL SAN – G
54
La SAN-G es una emulsión gasificable formada por una solución microscópica oxidante
dispersa
en
una
fase
combustible continua y estabilizada por un emulsificante. La
SAN-G
es
sensibilizada
en
las
operaciones mineras antes de su carguío en los taladros, mediante la dosificación de una solución gasificante produciendo una mezcla explosiva de menor densidad, resistente al agua, muy viscosa y de mayor detonación que el ANFO pesado. Una vez cargado los taladros se deja transcurrir unos 20 minutos para la colocación del taco en el taladro. Se ha diseñado especialmente para ser usado en minería superficial en macizos rocosos cuya temperatura esté comprendida entre 0ºc y 40ºc. Entre las ventajas de usar SAN-G
Puede utilizarse en terrenos secos, húmedos o inundados. Al cargar los taladros, se acoplan por completo Seguridad, pues la matriz oxidante se sensibiliza al final de la unidad mecanizada
EMULFRAG El EMULFRAG® es una emulsión gasificable del tipo agua en aceite, con componentes energizantes que le permiten obtener una alta velocidad de detonación y presión de detonación, generando una buena calidad de gases de voladura. A su vez es seguro y posee una excelente resistencia al agua. El EMULFRAG® se sensibiliza mediante la adición de un agente sensibilizador, llamado N-20 antes de su carguío en el taladro por medio de una unidad de 55
bombeo, especialmente diseñada sobre una unidad móvil. La unidad bombeable del EMULFRAG® se encuentra provista de un sistema de gasificación de la emulsión matriz y una unidad de programación lógica (PLC) que permite programar la cantidad de emulsión a cargar en forma eficiente y continua a los taladros con caudales desde 10 kg/min a 25 kg/min. Se utiliza en minería subterránea, obras civiles y trabajos de tunelería cuya temperatura del terreno se encuentre entre -5 ºC a 40 ºC y donde exista presencia de agua. 2.2.7 VENTAJAS Y DESVENTAJAS
a) VENTAJAS
Alta velocidad y potencia (por la mayor intimidad entre el oxidante y el
reductor) Excelente resistencia al agua Menor sensibilidad en manipuleo Ser inodoras (no producen cefalea) Versatilidad (es posible regular su potencia variando la proporción de
sus ingredientes) Menor precio
Rangos de densidades Gran seguridad Posibilidades de mecanizar la carga de barrenos Posibilidades de preparar mezclas con anfos Facilidades en el almacenamiento
b) DESVENTAJAS
Menor tiempo de vida útil 56
Menor capacidad de transmisión en condiciones adversas (detritos en el taladro que aíslan los cartuchos o cuando se inicia la columna con un
detonador débil) Condiciones de preparación muy estrictas. Alterabilidad a bajas temperaturas. Contaminación durante la carga a granel. Tiempo de almacenamiento(a granel y grandes diámetros). Periodos prolongados de transporte a granel.
CAPITULO III: METODOLOGÍA
3.1 TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN El tipo de investigación de esta monografía es de tipo documental y el nivel es perceptual. 3.2 DESCRIPCIÓN DEL ÁMBITO DE LA INVESTIGACIÓN Esta investigación es de ámbito recopilatorio para una presentación en el curso de Perforación y Voladura 1.
CAPITULO IV: RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE LAS EMULSIONES EN MINA A. VOLADURAS CON EMULSION GASIFICADA EN PLANTA EXSA Después de realizar las pruebas de laboratorio de las materias primas y gasificado del producto, se procedió con la calibración del camión fábrica para determinar el flujo del Slurrex G (Emulsión Gasificable) por la bomba Allweiler (Kg/minuto) y de acuerdo a este último se establece la cantidad de Solución G. que se inyecta para el mezclado del producto de acuerdo a la densidad requerida. 1. Voladura Proyecto: 228 Bco.: 3910 Tajo CH - Norte 24 Abril. Los cálculos de carga para la zona de gasificado se realizó con una densidad de 1.15 g/cm3 de emulsión gasificada, la zona por lo general presentaba roca de tipo Caliza CZ-R4 y Monzonita MZ-R4. 57
Durante el carguío de taladros se observó que al realizar la descarga de la emulsión gasificada desde collar del taladro se pierde el material explosivo entre 5 a 10% que queda alojado sobre las paredes del taladro, el cual influye considerablemente en los resultados de la voladura. Por tal motivo se estableció que la descarga del material explosivo se debe realizar introduciendo la manguera del sistema bombeable hasta la altura del taco. Después de la voladura se aprecia esponjamiento de material fragmentado similar a las voladuras realizadas con Heavy ANFO Se analizó la fragmentación de la zona volada con la Emulsión Gasificada obteniendo un P80 de 8.199 pulg. Similar a voladuras con Heavy ANFO.
58
2.
Voladura Proyecto: 151 Bco.: 4090 Tajo Tintaya 25 Abril.
La voladura se realizó en una zona con presencia de material aluvial en casos puntuales existe taladros en caliza CZ R3 y CZ R4.
59
3. Voladura Proyecto: 127 Bco.: 3850 Tajo Chabuca Este Oeste (26 Abril)
Se disparó 35 taladros en Monzonita MZ R4 de dureza media en la totalidad de los taladros no existe la presencia de agua, después de la voladura se aprecia esponjamiento del material volado entre 1.5 a 2.0 m. sobre el nivel del piso, no se aprecia la generación de gases nitrosos (humos naranja) al igual que con el Heavy ANFO en los proyectos donde no existe la presencia de agua. Después de analizar las imágenes el software no arroja un P80 7.16 pulg. Tamaño similar a voladuras con Heavy ANFO realizado en este sector del tajo.
60
Imágenes, Anterior nivel de esponjamiento de voladura y acarreo del material fragmentado. 4.
V o l a d u r a
Proyecto:
235
Bco.:
3910
Tajo
Chabuca
Norte
(30
Abril)
Se disparó 35 taladros en Monzonita CZ R4, Se cargó con una densidad final de Emulsión gasificada de 1.1 g/cm3, la cual es un equivalente a HA46, Se observó que en los taladros de producción hubo un esponjamiento de la emulsión gasificada en un equivalente al 15%, lo cual es aproximadamente entre 0.9 a 1.1 m. Este fue un proyecto sin presencia de agua y el cual no genero gases nitrosos. Después de la voladura se aprecia esponjamiento del material volado entre 1.5 a 2.0 m. Luego de analizar las imágenes el software no arroja un P80 pulg. Tamaño similar a voladuras con Heavy ANFO realizado en este sector del tajo. El registro de vibraciones nos arrojó un de PPV de 154 mm/s a 40 m., muy similar a registros pasados a esa misma distancia.
61
5. Voladura Proyecto: 238 Bco.: 3910 Tajo Chabuca Norte (01 Mayo) Se disparó 28 taladros en Monzonita CZ R4, Se cargó con una densidad final de Emulsión gasificada de 1.1 g/cm3, la cual es un equivalente a HA46, Se observó que en los taladros de producción hubo un esponjamiento de la emulsión gasificada en un equivalente al 15%, lo cual es aproximadamente entre 0.9 a 1.1 m. Este fue un proyecto sin presencia de agua y el cual no genero gases nitrosos. Después de la voladura se aprecia esponjamiento del material volado entre 1.5 a 2.0 m. Luego de analizar las imágenes el software 62
no arroja un P80 pulg. Tamaño similar a voladuras con Heavy ANFO realizado en este sector del tajo. El registro de vibraciones nos arrojó un de PPV de 100 mm/s a 40 m., muy por debajo de los registros pasados a esa misma distancia.
6.
Vol adu ra
Proyecto: 239 Bco.: 3910 Tajo Chabuca Norte (02 Mayo) La importancia de este disparo es que tubo presencia de agua, y se pudo observar la eficiencia con la que trabaja la emulsión gasificada y la eliminación de los gases nitrosos, en presencia de agua. Este disparó tubo dos sectores 63
uno cargado con HA 64 y El otro con Emulsión Gasificada; El cual conto con 23 taladros en Monzonita SK R6, MZ 4 y LAT. Se cargó con una densidad final de Emulsión gasificada de 1.1 g/cm3, la cual es un equivalente a HA46. Se observó que en los taladros de producción hubo un esponjamiento de la emulsión gasificada en un equivalente entre 10% a 15%, lo cual es aproximadamente entre 0.7 a 1.1 m. Luego de analizar las imágenes el software no arroja un P80 pulg. Tamaño similar a voladuras con Heavy ANFO realizado en este sector del tajo.
64
El equipo fue ubicado cerca de la zona cargada con emulsión gasificada, el cual no registro presencia de gases nitrosos.
65
B. PRUEBAS CON LAS EMULSIONES EN LA E.A. CHUNGAR S.A.-MINA ANIMÓN
-
EMULNOR CARACTERISTICAS TECNICAS
•
Resistencia al agua:
Excelente
•
Gases:
Clase 1
•
Iniciación:
Fulminante N. 8
•
VOD:
4600 - 5100 m/s
•
Densidad:
1,15 - 1,38 g/cm3
•
POD:
69 - 94 Kbar
•
Potencia :
780 - 1012 Cal/g
a. DISPAROS REALIZADOS: DEL 26.04 AL 06.05 Y DEL 12.05 A LA FECHA MALLA DE PERFORACION SECCION 3,0 x 3,0 m RP (+) MIRKO C_1
66
67
ANALISIS DE FRAGMENTACION CON SOFTWARE WIP FRAG
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
C.
REPORTE DEL DISPARO CON EMULSION GASIFICABLE (SLURREX G) – SIVE EXSA - CUAJONE a. Proyecto 3145-507 ubicado en la zona sur, perforadora 14. El proyecto se conformó por 40 taladros, 16 de ellos al sur del fueron cargados con la mezcla HA45/55 y los 24 taladros restantes al norte con la mezcla AP-73.
78
79
PRUEBA DE DENSIDADES EN CAMPO
Se realizó la prueba de densidades en campo al camión fabrica (Q 34) preparado para la prueba con emulsión gasificable (AP-73).
PRUEBA DE VISCOSIDAD
Los valores obtenidos de las muestras de emulsión G y emulsión matriz se encuentran en los rangos establecidos por laboratorio.
80
ESPONJAMIENTO DEL PROYECTO
REGISTRO DE VOD
Se realizo 2 registros de VOD en el proyecto prueba , sin embargo solo se registro uno de ellos del Heavy ANFO 45/55, Obteniendo como resultado 5485.40 m/s.
81
CAPITULO V: CONCLUSIONES
-
De acuerdo a las pruebas realizadas se puede observar, que al emplear la Emulsión Gasificada se Eliminan los gases nitrosos en taladros con agua, lo cual es un gran aporte, para los aspectos Medio Ambiental y Social. Se recomienda seguir realizando mas pruebas en estas condiciones.
-
Las Velocidades de detonación (VOD) monitoreadas arrojan VOD desde 5680 hasta 6111 m/s. registros que superan considerablemente a explosivos de tipo Heavy ANFO.
-
De acuerdo a las hojas de carga, se puede concluir que al emplear Emulsión gasificada equivalente a HA 46, se obtiene una ahorro de HA 46 en 5% en peso; Así mismo al emplear Emulsión gasificada equivalente a HA 64, se obtiene un ahorro de HA 64 en 8 % en peso.
-
La fragmentación obtenida en las tres voladuras son similares a las obtenidas con explosivo de tipo Heavy ANFO.
-
Según el registro de vibraciones obtenido, estas se encuentran dentro del PPV normal para las distancias en las que se ubicó el sismógrafo.
-
Se puede mencionar que los resultados obtenidos son satisfactorios aun teniendo inconvenientes en la dosificación de la solución G. por el camión fabrica. 82
-
El carguío de taladros con la emulsión gasificada se debe realizar desde el fondo del taladro (bajar la manguera del sistema bombeable dentro del taladro) para los taladros con presencia de agua y desde la altura del taco para los taladros sin la presencia de agua. Con la finalidad de eliminar el desperdicio de la mezcla explosiva en las paredes del taladro.
-
A la luz de las investigaciones y con el desarrollo de la ingeniería de explosivos, los ingenieros de voladura deben incluir el concepto de trabajo útil a la hora de medir y comparar el desempeño de los explosivos.
-
Los actuales modelos implementados en los softwares de diseño y simulación más comunes, no son adecuados para predecir el desempeño de la mezcla basada en emulsión sensibilizada.
-
Mediante un modelo matemático basado en la hidrodinámica que es usado por muchos investigadores al rededor del mundo, se ha demostrado que la mezcla basada en emulsión sensitivizada despliega mayor trabajo útil que la mayoría de mezclas AP.
-
En aspectos operativos (resistencia al agua, bombeabilidad, etc) las mezclas basadas en emulsión sensitivizada tienen grandes ventajas sobre las mezclas de AP; que algunas como la AP 50/50 podrían realizar el mismo trabajo útil pero son muy poco practicas en condiciones de humedad.
-
El uso de un modelo predictivo del trabajo útil traerá beneficios en el diseño y optimización de la voladura (Burden, espaciamiento, etc.)
-
La gran cantidad de información y análisis de resultados que provienen de las operaciones de voladura en mina, han respaldado las conclusiones finales de este trabajo. Sin embargo, las pruebas a escala y modelos numéricos ha cumplido un importante papel en el entendimiento y predicción de la voladura con estos explosivos.
83
RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 84
Fleetwood, Villaescusa, Eloranta (2012). Comparison of the Non-Ideal Shock Energies of Sensitised and Unsensitised Bulk ANFOEmulsion Blends in Intermediate Blasthole Diameters. Western Australian School of Mines.
Australia. Gerald & Kerley (1993). Prediction of Explosive Cylinder Tests Using
Equations of State from the PANDA Code. Sandia National Laboratories. Nuevo Mexico, California. Håkan Hansson
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