INGENIERIA EN MINAS
EL TENIENTE METODO BLOCK CAVING
Carlos Choque Yucra CARRERA: Ingeniería en minas ASIGNATURA: Introducción a la Minería y Metalurgia PROFESOR: Suazo Ardiles Solange Haydee FECHA: Lunes 5 de junio SECCION :113 NOMBRE:
INDICE
Contenido EL TENIENTE METODO BLOCK CAVING ...................................................................................................... 1
1
Introducción ...........................................................................................................................................
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El teniente ..............................................................................................................................................
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3
BLOCK CAVING ...................................................................................................................................
5
4
5
3.1
Condiciones de aplicación ........................................................................................................... 5
3.2
Diseño ............................................................................................................................................
5
3.3
Arranque ........................................................................................................................................
5
3.4
Manejo de mineral ........................................................................................................................
6
3.5
Ventilación .....................................................................................................................................
6
3.6
Fortificación ...................................................................................................................................
7
Proceso productivo ...............................................................................................................................
7
4.1
chancado ........................................................................................................................................
7
4.2
Molienda .........................................................................................................................................
8
4.3
Molienda convencional ................................................................................................................
8
4.4
Flotación .........................................................................................................................................
8
4.5
Secado ...........................................................................................................................................
9
4.6
Fusión .............................................................................................................................................
9
4.7
refinación ........................................................................................................................................
9
4.8
Electro refinación ..........................................................................................................................
9
Conclusión ...........................................................................................................................................
10
1 Introducción En minería subterránea existen distintos métodos de extracción de mineral entre los que se destaca el Block Caving debido a su aplicabilidad en cuerpos masivos con calidad de roca medianamente competente, este permite el hundimiento del macizo apoyado en los efectos de la fuerza de gravedad, y garantiza un tamaño de fragmentos adecuados para su posterior carguío y transporte. Por otra parte, la minería actual se encuentra enfrentada a la progresiva disminución de las leyes de mineral a extraer lo que obliga a aumentar la capacidad productiva y disminuir los costos operacionales de manera de lograr competitividad bajo estas nuevas condiciones respecto a aquellas en que las leyes son más favorables. Y se tratara de dar a conoce el método de block caving en sus puntos más importantes que son - condiciones de aplicación -diseño -arranque - manejo del mineral -ventilación - fortificación El proceso de la piro metalurgia es muy usado en la separación de los elementos que tiene la solución, en el proceso la solución se incrementa la temperatura llevándolo aun estado solido a liquido asiéndolo más fácil la separación y con mayor rapidez y se logre con relativa facilidad en la cuyo proceso productivo es la piro metalurgia y sus etapas -Chancado Molienda -Flotación -Secado -Fusión -Refinación -Electro refinación
2 El teniente El Teniente se encuentra ubicada ochenta kilómetros al sur de Santiago, en la comuna de Machalí, explotando mineral entre la cota 2.200 hasta los 2.800 metros sobre el nivel del mar. Actualmente, centra sus operaciones en la explotación de la mina subterránea de cobre más grande del mundo y un Rajo ubicado inmediatamente al sur de la mina subterránea. Esta mina, ubicada sobre un cerro, comenzó a ser explotada en 1905 y a los largo de su historia se han construido 2.400 kilómetros de galerías subterráneas, aunque actualmente no todas están habilitadas, ni en operaciones. También tiene una operación en superficie, el Rajo Sur, ubicado entre 2.730 y 3.240 metros sobre el nivel del mar, que entró en funcionamiento a fines de 2012 El Teniente produce cobre en la forma ánodos , cátodos y concentrado de cobre. Como subproductos y resultado del procesamiento del mineral también se obtiene molibdeno en forma de concentrado y ácido sulfúrico. Las principales operaciones del complejo industrial de la División son la mina, el concentrador (Colón) y la fundición (Caletones) Como uno de los proyectos estructurales corporativos está el proyecto Nuevo Nivel Mina que permitirá explotar el yacimiento por 50 años más, manteniendo los actuales niveles de producción de cobre fino y generando, además, opciones importantes de crecimiento en el largo plazo. Con este proyecto, la División explotará 2.500 millones de toneladas de reservas, ubicadas a mayor profundidad en el yacimiento El Teniente (cota 1.880 de altitud), con una ley media de cobre de 0,84%. El proyecto estructural beneficiará del orden de 137 mil toneladas de mineral por día, que equivalen a una producción en régimen en torno a las 430 mil toneladas métricas de cobre fino al año, dejando abierta la opción futura de iniciar las obras de ampliación necesarias para llegar a procesar 180 mil toneladas de mineral por día al año 2020. Mención aparte merece el ex campamento minero Sewell, ubicado al lado de la mina, el mismo que fue declarado patrimonio de la humanidad por UNESCO en el año 2006, destino turístico clave de la región, patrocinado por la División y la Fundación Sewell UBICACIÓN GEOGRAFICA
3 BLOCK CAVING 3.1 Condiciones de aplicación
El método de block caving, en yacimientos masivos de grandes dimensiones, como son por ejemplo, los depósitos minerales diseminados conocidos con el nombre de cobres porfídicos, de gran ocurrencia e importancia económica en nuestro país. También es posible su aplicación en cuerpos de forma tabular de gran espesor. Sus mejores condiciones de aplicación se dan en rocas mineralizadas relativamente incompetentes, con un alto índice de fracturas, que se hunden con facilidad quebrándose en fragmentos de tamaño reducido. Es muy deseable o casi imprescindible que los límites del depósito sean regulares y que la distribución de leyes sea uniforme. 3.2 Diseño
En lo esencial, el diseño de un block caving lo determina la clasificación geo mecánica del macizo rocoso a hundir, que se traduce en una estimación de la granulometría esperada del material producto del hundimiento. Numerosas investigaciones con modelos a escala, validadas por la práctica, concluyen que el diámetro de la columna que se extrae aisladamente por un punto de extracción es proporcional al tamaño del material. Si la extracción o tiraje es interactiva, vale decir, a partir de puntos de extracción múltiples, ese diámetro puede aumentar hasta 1,5 veces. En suma, la granulometría o tamaño del producto determina el espaciamiento máximo posible de la malla de extracción, de modo que los elipsoides de tiraje se intercepten. A su vez, dicho espaciamiento determina la configuración geométrica modular del sistema de labores. 3.3 Arranque Sólo se requiere perforación y tronadura para socavar o cortar la base de la columna miner alizada, corte de una altura que oscila entre 5 a 15 m. A esta operación se le denomina hundimiento, y se realiza con tiros radiales en abanico de 50 a 75 mm de diámetro barrenados con jumbos electrohidráulicos. La longitud de estos tiros puede variar entre unos 5 a 20 m.
El resto de la columna se desploma y se fragmento por el efecto combinado de los esfuerzos naturales que actúan sobre el macizo rocoso y el desequilibrio generado por el proceso de socavación basal.
3.4 Manejo de mineral
LHD. Se aplica cuando se trata de macizos rocosos competentes, poco fracturados, que se hunden generando fragmentos o colpas de gran tamaño. Se utilizan palas de 5 a 8 yardas cúbicas de capacidad. • Extracción mecanizada con equipos
-Las dimensiones de la malla de extracción pueden variar en este caso entre 12,0 x 12,0 m hasta unos 17,0 x 17,0 m. -Los equipos LHD extraen y cargan el mineral desde los puntos de extracción y lo transportan hasta los puntos de traspaso regularmente distribuidos a distancias del orden de 80 a 120 m. Su rendimiento puede variar entre unas 600 a 1.200 [ton/turno]. -Las colpas de grandes dimensiones que la pala no es capaz de cargar se reducen tamaño en los mismos puntos de extracción utilizando cargas explosivas.
de
Un segundo control de tamaño se realiza en los puntos de vaciado dotados de parrillas o alternativamente en un subnivel inferior en cámaras de picado especialmente dispuestas para estos fines. En ambos casos se utilizan martillos picadores estacionarios o semiestacionarios de accionamiento hidráulico. La capacidad productiva del sistema de extracción se mide o expresa en [ton / m2 hundido x día]. Este índice depende de las características de hundibilidad de la columna mineralizada, 3.5 Ventilación
El block caving es un método que requiere un suministro intensivo de ventilación, en especial al nivel de producción, donde se concentran un conjunto de operaciones altamente contaminantes con presencia de personal: extracción y traspaso (polvo); tronadur a secundaria (gases); y también, en muchos casos, carguío y transporte con equipo diesel (polvo y gases). La solución es tener un subnivel de ventilación, Consiste en un conjunto de galerías paralelas coincidentes y alineadas con las galerías de cabecera o cruzados de acceso a los bloques El aire fresco se inyecta a las galerías de producción a través de chimeneas, r ecorre estas galerías y retorna al subnivel de ventilación por otras chimeneas similares ubicadas en la línea de bloques siguiente. Es necesario tener tunes principales de inyección y extracción de aire , dotado por los ventiladores
3.6 Fortificación
El principal problema dice relación con la estabilidad de las labores del nivel de producción. Estas labores son sometidas a intensas solicitaciones inducidas por la redistribución y concentración de esfuerzos asociadas al proceso de hundimiento. En presencia de roca poco competente con buenas características de hundibilidad. Si las condiciones son menos rigurosas, puede ser suficiente un apernado conjuntamente con malla de acero y shotcrete. Cuando se trata de roca competente (granulometría gruesa), donde se aplica un sistema de extracción mecanizado con equipos LHD, se requieren galerías de sección más grande (4,0 x3,6 m). En estos casos, dependiendo de las condiciones locales, se recurre a soluciones que contemplan progresivamente apernado sistemático, malla de acero y shotcrete. Las situaciones más críticas se presentan en las intersecciones de las galerías de producción con los brazos de carguío y en las viceras de los puntos de extracción. Para mantener su estabilidad se recurre, en la mayoría de los casos, a fortificación con marcos de acero y hormigón armado. Los piques de traspaso son también labores conflictivas que requieren una atención especial. Se recurre incluso a revestimientos con planchas de acero o rieles insertos en hormigón.
4 Proceso productivo 4.1 chancado El objetivo del proceso de chancado es liberar y concentrar las partículas de cobre que se encuentran en forma de sulfuros en las rocas mineralizadas, de manera que pueda continuar a otras etapas del proceso productivo ,consta de dos fases (chancado y molienda) que van reduciendo de tamaño gradualmente y obtener el tamaño uniforme y adecuado para el siguiente proceso
Este proceso se realiza atreves de equipos de grandes dimensiones que trituran la roca o material mediante movimientos vibratorios. Son alimentados por correas trasportadoras y consta de tres etapas -chancado primario: por lo general está muy cerca de la mina o zona de explotación su
objetivo es reducir su tamaño para poderlas trasportarlas en correas, el chancador primario reduce el tamaño máximo de los fragmentos a 8 pulgadas de diámetro. -chancador secundario : el material entra en un diámetro de 8 pulgada y se reduce
a3
pulgadas de diámetro. -chancador terciaria : en el último chancador el materia termina en un diámetro
pulgada.
½
4.2 Molienda Mediante la molienda, se continúa reduciendo el tamaño de las partículas que componen el mineral, para obtener una granulometría máxima de 180 micrones (0,18 mm), la que permite finalmente la liberación de la mayor parte de los minerales de cobre en forma de partículas individuales.
Esto se raliza por grandes equipos giratorios o molinos de forma cilíndrica, en dos formas diferentes: molienda convencional o molienda SAG. En esta etapa, al material mineralizado se le agregan agua en cantidades suficientes para formar un fluido lechoso y los reactivos necesarios para realizar el proceso siguiente que es la flotación. 4.3 Molienda convencional La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas sólo se utiliza el segundo. En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente que es la flotación.
-Molienda de barras : Este equipo tiene en su interior barras de acero. El molino gira con el material proveniente del chancador terciario El material se va moliendo por la acción del movimiento de las barras que se encuentran libres y que caen sobre el m ineral. El mineral molido continúa el proceso, pasando en línea al molino de bolas. -Molienda de bolas: Las bolas de acero que tiene el molino de bolas, caen sobre las
rocas cuando el molino gira, reduciendo aún más su tamaño. En un proceso de aproximadamente 20 minutos, el 80% del mineral es reducido a un tamaño máximo de 180 micrones. -Molienda SAG: La instalación de un molino SAG constituye una innovación reciente en
algunas plantas. Los molinos SAG (SemiAutóGenos) son equipos de mayores y eficientes que los anteriores. Gracias a su gran capacidad y eficiencia, acortan proceso de chancado y molienda.
más el
4.4 Flotación La flotación es un proceso físico-químico que permite la separación de los minerales sulfurados de cobre y otros elementos como el molibdeno, del resto de los minerales que componen la mayor parte de la roca original.
La pulpa proveniente de la molienda, que tiene ya incorporados los reactivos necesarios para la flotación, se introduce en unos receptáculos como piscinas, llamados celdas de flotación. Desde el fondo de las celdas, se hace burbujear aire y se mantiene la mezcla en constante agitación para que el proceso sea intensivo.
4.5 Secado El concentrado húmedo proveniente del domo de mezcla, es almacenado en tolvas desde donde ingresa a las líneas de secado de cada equipo de fusión que cuenta con secadores calefaccionados con vapor de agua En esta etapa la humedad original del concentrado (entre 6% y 8%) se reduce a niveles que oscilan entre 0,2% y 0,3%.
El concentrado va reduciendo sus niveles de humedad a medida que avanza dentro un tambor metálico. En el interior circula vapor a temperatura de 180ºC, Tostación parcial de concentrados Podemos definirla como el calentamiento de un metal o compuesto metálico, en contacto con oxígeno, hasta alcanzar una temperatura elevada, pero sin llegar a la fusión, con objeto de llevar a cabo un cambio químico por el cual se elimine algún componente por volatilización. En nuestro caso el objetivo es regular o controlar la cantidad de azufre. Se tuesta el concentrado de sulfuro de cobre con el oxígeno del aire, se elimina parte del azufre por volatilización. 4.6 Fusión en la que el cobre pasa del estado sólido al estado líquido. La fusión es un proceso de concentración , en el que una parte de las impurezas se reúnen llamada escoria forman se generarán importantes cantidades de calor en el reactor, suficientes para tener un proceso totalmente autógeno, donde se funden además, materiale s fríos de recirculación con cobre o carga fría, generada en el proceso productivo y utilizada para regular la temperatura en el horno.Los productos generados en este proceso son una fase rica en cobre, conocida como eje de alta ley, con un 62%-70% de cobre, una escoria con un 1%-2% de cobre y 8%-12% de Fe3O4 do un producto ligero llamado escoria y el cobre por su densidad queda en el fondo refinación El cobre blíster obtenido de la etapa de conversión aún contiene impurezas y materiales valiosos tales como plata, oro, hierro ,etc.por lo que debe ser refinado en los hornos anódicos. La operación de los hornos de refinación es cíclica (batch) y está constituida por las siguientes etapas: Llenado, Oxidación, Escoriado, Reducción y Vaciado.
Cada horno opera de forma secuencial, de acuerdo con las cinco etapas mencionadas. Completada la carga del horno, se inicia la etapa de oxidación, que permite remover el sulfuro contenido en el blíster hasta un nivel de 50 ppm. Para tal efecto se inyecta al baño fundido aire enriquecido con oxígeno. Adicionalmente se renuevan otras impurezas contenidas en el cobre blíster, inyectándose vía toberas, si es necesario, pequeñas cantidades de cal, que permiten la formación de una escoria que se descarta por sangrado y posteriormente es recirculado. Así se obtiene cobre anódico con un contenido de cobre de un 99,6%. 4.8 Electro refinación La refinación electrolítica es una operación de recuperación y purificación del cobre contenido en el ánodo, se basa en la aplicación de una corriente que circula entre un ánodo de cobre soluble y un cátodo de cobre, ambos inmersos en un electrolito ácido de iones cúpricos. Aso se obtiene cobre con 99,99 % de pureza
5 Conclusión Para el método de explotación es necesario saber las caracterizas geo mecánicas y físicas del yacimiento, Otros factores que contribuyen a esta toma de decisión es la disminución en los costos de preparación minera, de reparaciones, fortificación y dilución, para poder extraer con el menor costo posible e incrementar la producción de cobre La piro metalurgia es un proceso muy importante dentro de la elaboración de los ánodos de cobre, la tecnología para la obtención del cobre está muy bien desarrollada aunque es laboriosa debido a la pobreza de la ley de los minerales. Los yacimientos de cobre contienen generalmente concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la causa de que muchas de las distintas fases de producción tengan por objeto la eliminación de impurezas. La Piro metalurgia es una rama de la metalurgia extractiva se encarga de emplear procesos para la obtención de metales utilizando el calor, tal es el caso de la fundición.
