UNIDAD I: MUESTREO PREPARACION MECANICA DE MINERALES ÁREA MINERÍA Y METALURGIA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
I.- CARATERIZACION DE PARTICULAS Y CONJUNTOS DE PARTICULAS La caracterización de partículas y conjuntos de partículas es muy importante en el Procesamiento de Minerales, ya que el tamaño se usa como una medida de control para la conminución que tiene como finalidad la liberación de las especies de interés. La conminución tiene un alto costo, por lo que se debe evitar una sobreliberación o subliberación de la especie de interés la subliberación ocurre cuando el grado de reducción de la partícula no es suficiente para liberar completamente a la especie de interés. En cambio, la sobreliberación ocurre cuando el grado de reducción de la partícula es mayor que el necesario para liberar completamente la partícula. La figura Muestra un esquema de cada caso: Representación de los grados de reducción de una partícula
La figura muestra un esquema de mineral y sus distintas conformaciones:
Para medir el grado de liberación se usa el tamaño de la partícula debido a su relativa facilidad de medición. El tamaño de una partícula es igual a una dimensión representativa de su volumen en formas geométricas regulares. Ejemplo: Esfera = el tamaño puede describirse
por su diámetro. Las partículas molidas o chancadas son irregulares, por lo que se recurre a un diámetro nominal el que se puede definir de distintas formas.
Diámetro basado en 1 dimensión lineal: a).- Diámetro de Feret (df): Valor de la distancia entre 2 paralelas tangentes a la silueta proyectada de la partícula y que son perpendiculares a una dirección fija.
Fig. Representación del Diámetro de Feret. b).- Diámetro de Martin (dM): Largo de la línea paralela a una dirección fija que divide la silueta proyectada en 2 partes iguales
Fig. Representación del Diámetro de Martin c).- Diámetro Máximo y Mínimo Lineal: Corresponden a la máxima y mínima dimensión lineal de una partícula.
Fig. Representación de lo diámetro máximo y mínimo lineal. 2).- Diámetro Basado en el Volumen (dV): Corresponde al diámetro de una esfera que tiene el mismo volumen V que la partícula.
3).- Diámetro Basado en el Area Superficial (dA): Corresponde al diámetro de una esfera que tiene la misma área superficial A que la partícula.
4).- Diámetro de Sedimentación (dS): Es el diámetro de una esfera que tiene la misma densidad y velocidad de sedimentación que la partícula en un fluido de la misma densidad y viscosidad. 5).- Diámetro de Stokes (dst): Es el diámetro de sedimentación en un fluido laminar.
6).- Diámetro Basado en el Area Proyectada de la Partícula (dAP): Diámetro de un círculo que tiene la misma área que la proyección de la partícula.
7).- Diámetro Basado en el Perímetro (dPer): Diámetro del círculo que tiene el mismo perímetro que la proyección de la partícula.
8).- Diámetro de Tamizaje (dt): Ancho de la mínima abertura cuadrada a través de la cual pasará la partícula. FORMA DE LAS PARTICULAS Para caracterizar totalmente las partículas se debe indicar la forma que tienen. En efecto, la forma de las partículas puede afectar fuertemente la clasificación por tamaños. Una partícula angular puede ser clasificada en diferentes formatos según la manera en la que enfrente a la abertura de un harnero o tamiz. Esto se aprecia en la siguiente figura:
Fig. Efecto de la forma en la clasificación de partículas. a).- Partícula retenida. b).- Partícula pasa una abertura mucho menor que la anterior. Para definir la forma de una partícula, generalmente se recurre al concepto de esfericidad Ψ, que se define:
Como la esfera es la forma geométrica que tiene superficie/volumen, se tiene que el rango de Ψ será de 0 a 1.
la
menor
razón
Tabla 1. Valores de Esfericidad
Existen diferentes formas de medir el tamaño de una partícula o de un conjunto de partículas: -
d0 = Diámetro de una esfera dA = Diámetro de la abertura de un tamiz ds = Diámetro de superficie ( ds ≅ 1,28 dA) dv = Diámetro en volumen (dv ≅ 1,1 dA) da = Diámetro del área proyectada ( da ≅ 1,4 dA)
El tamaño de las partículas provenientes de un mineral no es parámetro absoluto, ya que su forma y tamaño es irregular, por lo que es necesario definir un tamaño nominal conocido como d80. d80: Es el tamaño de la abertura del tamiz por donde pasa el 80% de las partículas en cuestión. II.- ELEMENTOS DE TEORIA DE MUESTREO
Para una óptima caracterización de un yacimiento se requiere de un acabado conocimiento de la Mena de interés, para lo cual se deben obtener una serie de muestras extraídas sistemáticamente, es decir, que sean lo más representativas posibles. Las muestras obtenidas deben ser lo más cercano posible a las propiedades reales del mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus propiedades a todo el yacimiento. En general en el P.M. es vital una adecuada muestra para poder caracterizar eficientemente la mena. Esta debe ser lo más representativa posible para extrapolar sus propiedades a todo el mineral. Parámetros a Determinar o Propiedades Típicas Granulometría, dureza, humedad, gravedad específica (g.e.), forma, área superficial, composición, etc. El Muestreo puede Realizarse • Para evaluación metalúrgica de yacimientos. • Para balance metalúrgico. • Para embarque de mineral. La muestra tiene la difícil tarea de representar una cantidad muchas veces mayor, ya que un embarque de 1.000[Ton] o 50.000[Ton] debe ser representado por 1[kgr]. FACTORES QUE AFECTAN AL MUESTREO • Gran variedad de constituyentes minerales en la mena. • Distribución desigual de minerales en la mena. • Presencia de distribución de tamaño de partícula (diferentes tamaños de partícula). • Distribución de dureza de los minerales. • Distribución de densidad de los minerales (diferentes pesos específicos). Uno de los principales problemas que existe al analizar un grupo de varios trozos de rocas seleccionados al azar de una masa de mineral, es la obtención de diferentes resultados de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme
de minerales de un fragmento Heterogeneidades. Se tienen 2 tipos de Heterogeneidades:
a
otro.
Estas
características
se
llaman
1).- De Composición: Si se seleccionan al azar trozos de roca de una masa de mineral se tendrán variaciones de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de minerales de un fragmento a otro. Esto es lo que se denomina heterogeneidad de composición. Las variaciones entre fragmentos individuales de rocas tienden a aumentar a medida que disminuye el tamaño de las partículas (es decir aumenta el grado de reducción de tamaño del material). Esto se debe a que al disminuir el tamaño del material, más partículas minerales están liberadas, es decir, libres de ganga. Para una muestra consistente de varias partículas de diferentes tamaños, las variaciones entre muestras tienden a disminuir a medida que aumenta el tamaño de la muestra (se incluye más partículas en la muestra), puesto que la muestra incluye una variedad de partículas teniendo un rango de contenido mineral y tamaños. Las variaciones entre muestras pueden reducirse al nivel que se desee tomando muestras más grandes, pero debe considerarse que un aumento en el tamaño de la muestra resulta un mayor costo para realizar el muestreo con muestras de mayor peso. También es importante la ley de la mena. Una mena de alta ley se puede caracterizar adecuadamente con una muestra más pequeña comparada con una de baja ley a igualdad del resto de los factores. Factor Extra: Es importante la razón entre el tamaño de grano del mineral en la roca al tamaño del pedazo de roca. Si esta razón es pequeña, la muestra necesariamente será mayor que la muestra en el otro caso (si la razón es grande). Menor Tamaño de Muestra: Es preciso tratar con muestras de menas de tamaño más pequeño que grandes, ya que se tendrá un mayor número de partículas en el mismo volumen de muestra. 2).- De Distribución: Provocada porque la distribución de fragmentos de material no es al azar sino que existe segregación. Para que la distribución sea al azar es necesario que la posición espacial de cualquier fragmento sea independiente de sus características de tamaño, forma y densidad. Este tipo de heterogeneidad debe tratar de evitarse en la práctica ya que produce un enorme aumento del error de muestreo. El mezclado que se practica al material previo al muestreo tiene por objeto eliminar este tipo de heterogeneidad y obtener una distribución al azar de trozos de mineral. Debe quedar claro que un muestreo exacto de un material heterogéneo es imposible, siempre existirá un error asociado al muestreo, entendiéndose por error la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la proposición Xj (material) en estudio. IMPORTANCIA DEL MUESTREO A MINERALES La evaluación de un yacimiento incluye diferentes tipos de análisis que, en su conjunto, nos van a definir la posible viabilidad del proyecto minero. Parte de este trabajo es puramente técnico, donde se van a llevar a cabo estudios que permitan conocer donde está la mineralización, que características presenta, sus cantidades y distribución, etc. Otra parte del trabajo es económica, donde se define el potencial económico del yacimiento, comparando los posibles beneficios que se obtendrán con la producción de la mina, con los gastos asociados hasta que se llega a ese nivel de producción. Por último, otras partes del trabajo son estrictamente socioeconómicas, especialmente si hay un gobierno involucrado en el proyecto. El análisis técnico en la evaluación de un yacimiento incluye todo un conjunto de fases que, secuencialmente, van a permitir establecer las bases para el análisis de la viabilidad económica del proyecto minero. Aspectos tales como el método a
seguir en la toma de muestras, el análisis de las leyes o contenido del mineral/metal útil, la cubicación del cuerpo mineralizado, inciden notablemente en la calidad del proceso evaluador, por lo que su adecuada optimización resulta básica para llevar a cabo una correcta evaluación. Si bien todas las fases involucradas en el proceso evaluador de un yacimiento son de gran importancia, el muestreo, por ser la primera y la que va a condicionar, en gran parte, la viabilidad económica de la explotación, presenta una serie de características que le confieren un carácter crítico. Si las muestras no son representativas del yacimiento, el resto de la evaluación carece de interés. Por ello, el profesional encargado de llevar ha cabo el muestreo debe asegurar que factores tales como la cantidad de muestra a tomar, su disposición, la reducción de la cantidad de muestra original, etc., aseguren la citada representatividad. DEFINICION DE MUESTREO Muestreo es la operación estadística mediante la cual se elige un número determinado de individuos y con ellos se pretende caracterizar una población mucho mayor. Es decir, se trata de inferir las características de las variables en estudio de la totalidad de la población. Esta técnica es usada en los depósitos minerales, ya que rara vez es posible someter toda la zona estudiada a pruebas en donde se destruye el objeto de estudio y/o que requieran elevados costos o mucho esfuerzo. Sin embargo, la muestra debe ser representativa del total de la población a partir de la que se obtiene y, por tanto, se debe extraer de manera aleatoria, lo que significa que cada elemento o miembro de la población tiene la misma oportunidad de salir en cada ensayo. El muestreo puede ser con reposición, si se mide y luego se retorna a la población manteniéndola inalterada para que el elemento ya leído pueda ser obtenido nuevamente, por el contrario si se escogen los elementos uno por uno para formar la muestra y después son medidos, se dice que el muestreo es sin reposición, siendo éste, evidentemente el caso minero. A partir de estas muestras se hacen inferencias para determinar el comportamiento de la población. DEFINICIONES BASICAS 1) CONSTANTES Son como su nombre lo indica, aquellas características que se observan en diferentes, lugares o elementos, cuyo valor no cambia. Como, por ejemplo el peso de un camión vacío 2) VARIABLE En el estricto sentido de la palabra, es la propiedad que tiene un elemento de diferenciarse de otro del mismo conjunto, lote o muestra. Las variables pueden clasificarse en dos grupos que son cualitativas y cuantitativas y éstas a su vez dividirse en discretas y continuas. Como, por ejemplo las leyes de un sector a muestrear. 3) VARIABLES CUALITATIVAS Son aquellas que se refieren a atributos no medibles tales como el color, textura, olor, etc 4) VARIABLES CUANTITATIVAS Las variables cuantitativas son aquellas cuyos diferentes estados pueden ser expresados de una manera numérica. Como la longitud, peso, contenido de mineral en una muestra. 5) VARIABLES DISCRETAS Son aquellas que se caracterizan por saltos o interrupciones en los valores que estas pueden tener. Estos saltos indican la ausencia de valores intermedios entre los valores particulares. Un ejemplo puede ser el número de sondajes realizados en una campaña de prospección. 6) VARIABLES CONTINUAS Las variables continuas son las que se caracterizan por alcanzar (teóricamente), un número infinito de valores entre dos puntos cualesquiera. Cualquier lectura de una variable continua es aproximación de la medida exacta, salvo en casos particulares. Como ejemplo tenemos el largo de cada sondaje, el cual lo aproximamos al centímetro
7) UNIVERSO, POBLACION Y MUESTRA Cualquier grupo específico de individuos (u objetos) que tengan características comunes observables constituyen un universo. Un universo puede tener varias poblaciones asociadas con él. A veces cuando se desea conocer solamente una característica particular del universo, el conjunto hipotético de todas las observaciones, o medidas posibles de esa característica observada que se estudia estadísticamente puede denominarse indistintamente población o universo. Cualquier subconjunto de una población es una muestra de esa población 8) MUESTRA Es el grupo de observaciones o medidas obtenidas de la población o lote, a través de incrementos y que estudiada en forma conveniente nos dará información sobre las características de toda la población de donde fueron obtenidos. La utilidad de la muestra, o sea, su mayor o menor capacidad para representar a la población, depende de como se elige o toma la muestra. La tarea del estadístico consiste en sacar conclusiones generales a partir de datos fragmentarios, los cuales serán verídicos sólo si la muestra es representativa de la población muestreada. Cualquier característica mensurable de la muestra se llama estadístico. La diferencia con un parámetro es que: el parámetro es un valor fijo no así los estadísticos que son variables de una muestra a otra. El concepto de una muestra, correspondiente a una población, es muy importante. Una muestra es una parte de la población, seleccionada de acuerdo con una regla o plan. Las cosas importantes que debemos saber son: 1) Si estamos tratando con una muestra y 2) Que población ha sido muestreada. Si tratamos con toda la población, nuestro trabajo estadístico será principalmente descriptivo. Por el contrario, si tratamos con una muestra, el trabajo estadístico no únicamente describe a la muestra sino que también proporciona información respecto a la población muestreada. El tamaño de la muestra que se representa comúnmente por la letra “n”, es el número de elementos de la muestra. Una muestra puede ser de cualquier tamaño, desde “n” igual a uno hasta el número total de elementos del universo. 9) LOTE Total del material desde donde los incrementos y las muestras son recolectadas. El lote debe tener sus límites bien definidos, pudiendo estar representado por una bolsa, un camión, un carro, un convoy, una corrida de mineral o un sondaje, etc. 10) MUESTRA DE PARTIDA Es la muestra tomada directamente del depósito o lote que puede tener un peso desde algunas decenas de gramos a varias toneladas. 11) INCREMENTO Es la unidad de material recolectado por un método de toma de muestra, los incrementos son obtenidos cada un determinado tiempo o unidad de masa, cuyo total recopilado represente al lote. 12) MUESTRA DE LABORATORIO Cantidad de muestra que finalmente ha sido seleccionado luego de aplicar los métodos establecidos de preparación y reducción a la muestra de partida en el mismo lugar de toma de muestras, y sobre la cual se llevará a cabo el análisis requerido para medir un atributo específico. Su peso, que suele ser inferior a un kilogramo, se calcula por medio de diversos procedimientos a partir de la granulometría del mineral. 13) MUESTRAS DE ANALISIS Es la parte de la muestra elegida para el laboratorio, sobre la cual se realizan los análisis requeridos. El peso suele ser de 0,5 a 3 kilogramos. 14) MUESTRA ALEATORIA DE UNA POBLACION FINITA Un conjunto de observaciones x1, x2, x3, ..., xn constituyen una muestra aleatoria de tamaño “n” de una población finita de medida “N”, si es elegida en forma tal que cada subconjunto de “n” de los “N” elementos de la población tenga la misma probabilidad de ser elegido. 15)MUESTRA ALEATORIA DE UNA POBLACION INFINITA Las observaciones x1, x2, x3, ..., xn constituyen una muestra aleatoria de tamaño “n” de una población infinita f(x) si: 1) cada xi es un valor de una variable aleatoria cuya distribución tiene los valores f(x) ; 2) Estas n variables aleatorias son
independientes. Este comportamiento de la muestra nos asegura la equiprobabilidad, o sea la misma probabilidad, que tienen cada una de las muestras de ser elegidas para representar al lote. Son ejemplos las muestras que se podrían obtener de un sector de interés económico. 16) DISTRIBUCION DE LAS MEDIDAS DEL UNIVERSO Puede existir, pero en general la distribución de las medidas de todo el universo no tiene una forma observable. Uno de los problemas más importantes en la estadística es decidir que información, acerca de la distribución de la población, puede interferirse de un estudio de la muestra. 17) DISTRIBUCION MUESTREAL DE MUESTRAS Se dice que la distribución muestreal de muestras, consiste en la distribución de una característica medida para cada una de las muestras posibles de un tamaño determinado, que podrían obtenerse de un universo. 18) REPETIBILIDAD Y REPRODUCTIVILIDAD Generalmente, en todo ensayo existe una dispersión de los resultados debido al propio ensayo o análisis, y a la influencia que puede tener el operador sobre aquél. Aparecen, pues, los conceptos de repetibilidad y reproductibilidad de los resultados obtenidos en cada uno de los ensayos. El método de ensayo será tanto mejor desde el punto de vista del control y, por tanto, más fiable cuando exista repetibilidad (el ensayo ofrece poca dispersión de los resultados al repetirlo el mismo operador) y reproductibilidad (el ensayo ofrece poca variación de los resultados obtenidos al realizarlo en otro laboratorio y con distinto operador). 19) PRECISION Y EXACTITUD En la teoría del muestreo es imprescindible distinguir los conceptos de precisión y exactitud para no confundirlos. En términos estadísticos estos conceptos corresponden a la media, la cual debe ser insesgada (exactitud) y a la varianza del error, la cual debe ser no mayor a un estándar (precisión). La figura muestra gráficamente ambos conceptos. Habitualmente, el término precisión es usado para describir la reproductivilidad de los estimadores. Por ejemplo, sea ML una población o lote con 4 datos y MS una muestra de 2 observaciones del lote ML= ( x1, x2, x3, x4) N= 4 MS= ( a1, a2 ) n = 2 Las muestras posibles y las medias muestrales correspondientes son:
La media del lote es: Y la media de las muestras posibles es:
Se observa entonces que: Se dice que m* es un estimador insesgado de m0. La propiedad de disponer de un estimador insesgado se cumplirá cuando la muestra sea equiprobable.
Figura. Conceptos de precisión y exactitud TIPOS DE MUESTREO Existe una serie de tipos de muestreo, los cuales serán descritos a continuación: 1) MUESTREO A CRITERIO Para realizar un muestreo a criterio las determinaciones serán hechas por un experto con un conocimiento acabado de los elementos en análisis, sin tener una base matemática que lo respalde sino una base de conocimientos empíricos, lo cual no permitirá saber en donde se ubica un supuesto error. Son ejemplos las muestras de cateo hecho por un geólogo en la etapa de prospección de un yacimiento. 2) MUESTREO SIMPLE AL AZAR Dentro de la gran gama de tipos de muestreo, es el muestreo aleatorio simple o muestreo simple al azar el más básico. Este muestreo se define como un procedimiento de selección que otorga a cada muestra posible de tamaño n la misma oportunidad de ser escogida como un elemento representativo de la población o universo. Este elemento ahora se llamará Muestra Aleatoria. Este tipo de muestreo es sencillo, pero tiene una baja representatividad de la población muestreada. Un ejemplo sería la toma de muestras de prospección, en donde se requiere tener una idea general, no muy exacta, de las variaciones de leyes en un sector amplio y sin información previa. 3) MUESTREO SISTEMATICO Cuando la extracción de una muestra y la siguiente es determinada por una regla fija que se aplica en cada elección, estamos en presencia de un muestreo sistemático. Es el más usado en minería junto con el estratificado, ya que el muestreo simple al azar puede llevar a errores importantes. Se basa en el muestreo estratificado, pero la obtención de las muestras se realiza a intervalos regulares de tiempo o de masa, sin estratos, ejemplo sería las muestras obtenidas después de la perforación de tiros en cielo abierto. 4) MUESTREO ESTRATIFICADO Un muestreo estratificado ocurre cuando se divide la población o conjunto en subconjuntos o estratos que no se solapan entre sí y luego se procede a elegir las muestras que representarán al conjunto. Por lo general, el tamaño de la muestra elegida es proporcional al del estrato siendo usados en gran medida en muestreo de poblaciones humanas. Unos ejemplos son: estudios de mercado, o el muestreo a lotes de minerales en donde es necesario estratificar o separar por calidades de leyes
Figura. Muestreo Estratificado Fórmula para estimar un valor medio:
5) MUESTREO POR SELECCION INTENCIONAL Para que una muestra sea seleccionada intencionalmente se hace coincidir en uno o más aspectos la muestra elegida con el conjunto en estudio. Un ejemplo es el estudio de muestras que contengan más de 3 especies minerales de interés económico. 6) MUESTREO NO CENTRADO En el muestreo no centrado las muestras deben ser tomadas para un propósito claro y del modo preciso para que el análisis a someter nos entregue una información fidedigna de la población muestreada. Si alguna muestra es elegida con una mayor facilidad que otra, ésta muestra será no centrada lo cual puede llevar a resultados muy erróneos. Un método que presenta este tipo de muestras es el que se basa en la subjetividad del muestreador ya sea subconsciente o conscientemente; como es la toma manual de muestras tipo Chip en interior mina, en donde existen sectores más blandos que otros, desde los cuales suele ser elegida una mayor cantidad de material. 7) REQUERIMIENTOS DEL MUESTREO Los requerimientos del muestreo, están definidos en función del resultado, que es la determinación de la ley de la muestra, que representa la ley del conjunto de material que se quiere estimar. Para que la ley de la muestra represente realmente la ley del lote, se requiere: exactitud, precisión y representatividad. La exactitud, como se definió anteriormente, es la media de los resultados obtenidos. Esta media debe tener un error de muestreo exactamente cero, o menor que un cierto valor estándar que es asumido como aceptable, así:
e=0 donde e = (LM – LL ) / LL e = error relativo de muestreo. LM = ley de la muestra. LL = ley del lote La precisión requiere que la media del error de muestreo, sea igual a cero y el sesgo de la reunión de varias muestras, debiera ser igual al sesgo de la media real de estos errores relativos al muestreo, así:
También se debe cumplir que la varianza real de los errores del muestreo sea menor o igual que la varianza del error tolerado, o sea el error de muestreo está poco disperso respecto de su media, pudiendo ser ésta nula o no, así:
Y por último, para que el muestreo sea representativo, se requiere que la media de los errores al cuadrado sea igual a la varianza del error más la media al cuadrado del error y todo esto a la vez, sea menor o igual que la estimación experimental de la varianza tolerada de los errores, así:
MUESTREO DE MINERALES INTRODUCCION Casi todas las decisiones que se hacen respecto de un proyecto minero, desde la exploración hasta el cierre de la mina, están basados en valores obtenidos de material muestreado. Es necesario conocer los 3 estados del mineral y la teoría aplicable en cada caso de las condiciones medias de un todo o la técnica de selección de una pequeña parte estadísticamente determinada para inferir el valor de una o varias características del lote. ESTRUCTURA Y TEXTURA DE LAS ROCAS La estructura (constitución) de la roca es un concepto complejo. Con este concepto unificamos la constitución del esqueleto mineral y a los tipos de enlaces estructurales interminerales. La constitución del esqueleto mineral se caracteriza por las particularidades morfológicas (forma y dimensiones) de los componentes minerales y de su interdisposición en el volumen de la roca. La estructura de los enlaces interminerales se caracteriza por las singularidades morfológicas de las oquedades (poros, grietas) y su relación espacial recíproca. Por lo anterior, se puede decir que las estructuras de las rocas dependen del procedimiento y condiciones de su formación. Llaman la atención las diferencias muy importantes de las propiedades de las rocas en la muestra (en pequeño volumen) y en el macizo. Por consiguiente, la constitución de la roca en la muestra en lo sucesivo la denominaremos estructura, y su constitución como cuerpo geológico (en el macizo) la denominaremos textura. Las unidades estructurales de las rocas, evidentemente, son los granos minerales, sus agregados, las inclusiones y la génesis. La forma, las dimensiones y la disposición mutua de los componentes minerales determinan precisamente la estructura de la roca. Las características estructurales generalmente no se observan en todo el volumen de la roca. El carácter y el grado de heterogeneidad estructural determinan precisamente la textura de la roca. Las unidades de la textura de las rocas son las capas, las intercalaciones, los cuerpos lenticulares, y otras formaciones semejantes a éstas que se diferencian entre sí por su composición y constitución. En caso de no existir diferenciación estructural la textura de la roca se considera homogénea o maciza. VENTAJAS DEL USO DEL MUESTREO - Ahorro en dinero al comparar el costo de muestreo y las pérdidas generadas en la planta de tratamiento al no cumplir con la ley media del mineral a procesar. - Ahorro en tiempo al permitir concentrar la atención en casos individuales (muestras) permitiendo obtener mayor información respecto al lote con todo la exactitud que su objetivo necesite, o sea, una mayor calidad de los resultados. - Uso de poco personal y espacio. Basta con un número reducido de personas debidamente entrenadas y que sean capaces de seguir las normas establecidas antemano. - Muchas veces es la única posibilidad razonable de análisis, ya que existen pruebas que exigen la destrucción o inutilización de la muestra.
TEORIA DEL MUESTREO MINERO Siendo un yacimiento una mezcla de minerales en proporciones y distribuciones que varían de un lugar a otro dentro de sus límites, una sola muestra tomada en el yacimiento no sería representativa del conjunto, a no ser que el cuerpo mineralizado sea completamente homogéneo, cosa imposible de ocurrir. El posible error disminuye con el número de muestras tomadas, pero no desaparece, a menos que la muestra sea el yacimiento completo. Los puntos fundamentales a decidir en un muestreo son el tamaño de las muestras individuales y a que intervalo se tomarán, ya que mientras más fino sea el tamaño de las partículas de minerales y más uniforme sea la repartición de la mena en el cuerpo mineralizado, la cantidad de muestra puede ser menor y tener una mayor separación. En lo posible, el muestreo debe ser representado por una recolección mecánica del material a intervalos matemáticamente espaciados, o sea, debe ser un proceso mecánico-matemático. La operación de muestreo está íntimamente relacionada con las diferentes etapas que vive una mina, es decir un yacimiento en sus comienzos requerirá de un tipo de muestreo (sondajes). Cuando este se encuentre en producción las operaciones de muestreo estarán relacionadas con el control de calidad. Con el propósito de saber si vale la pena el arranque del mineral o si se justifican nuevos trabajos de exploración, desarrollo y explotación, también descubrir características físicas y químicas de las menas, con esto podemos tomar decisiones operacionales de suma importancia como: - Planificación y Desarrollo - Control diario de leyes - Leyes de corte - Control y limitaciones económicas - Características de la dilución existente Otro objetivo es el control de costos tanto de explotación como de producción. Como observación, debemos decir que el muestreo como único análisis no bastará para tomar una decisión, pero será el factor de mayor relevancia. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LAS MUESTRAS Una parte fundamental a saber es: ¿qué es lo que va a ser muestreado?, ya que resulta distinto un muestreo dirigido a una ladera de cerro, que el muestreo a una celda de flotación, incluso es distinto muestrear oro, que cobre o mantos carboníferos, debido a la génesis diferente de cada cuerpo mineralizado. O realizar un muestreo al mineral chancado y al in situ ya que el tamaño de la granulometría es diferente. Por lo tanto, debemos tener conocimientos generales de la población que se va a muestrear, para elegir un método adecuado a las condiciones y objetivos. El muestreo puede ser en un punto o superficie expuesta del cuerpo in situ (piques, afloramientos, socavones, cruzados, chimeneas, etc.) o minerales arrancados y disgregados (control de carros, buzones, etc.). CONDICIONES DE LA MUESTRA De nada nos sirve tener muestras que no representen realmente el lote muestreado. La obtención de muestras representativas no es sencilla y a menudo son de confianza sólo cuando se toman sistemáticamente y en gran número, de modo que los errores en las muestras individuales se compensen y no se acumulen. El
muestreo sistemático debe regular procedimientos, tales que se elimine la ecuación personal. Una muestra perfecta debería tener la misma ley que el lote de donde fue extraída, pero como los minerales valiosos se presentan en forma irregular dentro del depósito, una muestra perfecta es casi imposible de obtener. Conceptos básicos Compósitos: un mismo conjunto de datos no debe contener muestras de soporte distinto. Por ende, es necesario llevar las muestras a compósitos de la misma longitud (generalmente, igual a la altura del bloque de selección minera o a un submúltiplo de esta altura) que se pueden agrupar en el estudio estadístico Mientras más largo el compósito, menos dispersos y menos erráticos los valores Ley de Corte o Umbral Máximo Aceptable: en general, corresponde a cualquier valor utilizado para clasificar el material. Corte entre mineral y lastre Corte entre estéril, acopio de baja ley, acopio de alta ley y mineral Corte entre una concentración aceptable o peligrosa de un contaminante sobre un área. Se denotará como zC
Continuidad: se refiere a la distribución de una variable regionalizada en el espacio continuidad geológica continuidad de leyes ESTADOS EN QUE SE PUEDE ENCONTRAR UN MINERAL El mineral puede encontrarse de 3 distintas formas, las cuales se deben analizar con criterios distintos. Para un mineral encontrado en su estado in situ es recomendable para la determinación del espaciamiento entre muestras aplicar la teoría de la geoestadística. Para un mineral quebrado o chancado se pone en práctica la teoría de Pierre Gy. Para un mineral liberado, o sea, que se encuentra separado de la ganga, se aplica la ley hipergeométrica. Observando la figura. Las dimensiones de la partícula o su diámetro (d), disminuye desde el arranque del mineral y sus posteriores análisis.
Figura. Distintos criterios para distintos tamaños de partícula. ANALISIS A SOMETER UNA MUESTRA Ya recolectada la muestra y conociendo su objetivo nos trasladamos al laboratorio para hacerle los ensayos correspondientes a la característica que se pida medir. Así se pueden hacer diferentes análisis como: QUIMICO Para determinar la ley del mineral en estudio como oro, plata, cobre, etc. o sus impurezas como azufre y ceniza en mantos de carbón y fósforo en yacimientos de fierro, etc MINERALOGICO Para diluir porcentajes de mena y ganga en una muestra, a través de cortes pulidos hechos en un trozo del material en cuestión. METALURGICO En el caso que estemos en una planta de beneficio y requerimos saber las razones de concentración y recuperación del mineral a beneficio, con ello podemos optimizar procedimientos. MECANICO El cual nos entregará valores de resistencia a los esfuerzos de tensión, compresión o triaxial. Esto medirá el comportamiento mecánico del mineral al someterlo a estos esfuerzos, datos necesarios para la construcción de labores subterráneas, por ejemplo. ESQUEMA DE MUESTREO Para llevar a efecto la operación en forma eficiente se recomienda tener presente el siguiente diagrama de flujo y la descripción de cada paso. DIAGRAMA DE FLUJO PARA OBSERVAR EL DEBIDO ESQUEMA DE MUESTREO.
El primer paso para el muestreo es saber qué lugar debe ser muestreado, junto con las consideraciones para la toma de las muestras, tales como su finalidad, material a muestrear, grado de exactitud requerido, condiciones locales y que característica deseamos medir, todo esto con el objeto de tener una idea preliminar de qué es lo que se hará, para obtener una muestra representativa del lugar en cuestión. Teniendo en cuenta las condiciones anteriores se procederá al traslado de los implementos necesarios para una eficiente toma de muestras, tales como: equipos mecánicos, hidráulicos o manuales y accesorios para la recolección del material escogido como muestra como las tarjetas de identificación de muestras, bolsas, lápiz, plumón, receptáculo, etc. Este proceso es evidentemente importante, especialmente en campañas de prospección de zonas aisladas, ya que en este caso, el no llevar todos los accesorios necesarios se tendría que incurrir en un gasto de dinero y tiempo al tener que regresar a buscar lo que falta. Esto, ciertamente, nos costaría nuestro empleo. Una vez posicionado en el lugar de trabajo y con los accesorios de muestreo necesarios, se procederá al acondicionamiento del lugar, para que la muestra no resulte contaminada con materiales no representativos del lugar en cuestión. Un ejemplo sería: Sacar la pasadura del montículo a muestrear dejado por la perforación primaria, en cielo abierto, o la limpieza de la superficie donde se cortará una muestra tipo canal, en minería subterránea. La marca de la muestra se hará, ya sea, en forma sistemática a intervalos regulares o en forma dirigida, según sea el objetivo de la muestra. Esta marca debe tener dimensiones preestablecidas y cualquier material, fuera de nuestra demarcación, que se junte con la muestra tomada será contaminante y nos llevará a resultados erróneos. Ya marcada la muestra, se debe hacer una identificación topográfica de ésta, con el objeto de saber con certeza en que lugar específico se hizo el muestreo. Esto debe hacerse en un plano o informe de muestreo, quedando un registro para un posible replanteo topográfico de los puntos o para fines estadísticos, así debemos anotar por ejemplo coordenadas con respecto a un punto de referencia topográfico o posicional, características de la zona muestreada como quebradas, cerros, banco en barrenos de producción, labores subterráneas, etc. La extracción del material a muestrear es el siguiente paso a tomar. Esta extracción se hace según el objetivo y según normas que se estandarizan, para obtener muestras en iguales condiciones. Es un paso muy importante, ya que aquí
es donde puede haber errores importantes de operación y/o manipulación de la muestra. Después de obtener nuestra muestra debemos embolsarla y etiquetarla con sus datos, como por ejemplo el número de muestra, la zona muestreada, profundidad, etc., con el fin de poder identificar y no confundir la bolsa correspondiente al lugar muestreado, asignándole las características obtenidas después del análisis en un laboratorio. Con respecto al traslado de las muestras a la sala de preparación para su posterior análisis. Se debe tener presente de no perder ni confundir las bolsas, siendo esto muy importante en lugares alejados del laboratorio ERRORES DE MUESTREO Los principales errores que pueden afectar al muestreo de minerales los podemos clasificar según las etapas en donde se encuentre la muestra, siendo estas: la toma de muestras, la preparación para el análisis respectivo y en el análisis respectivo. Cada una de las operaciones generan un error y una dispersión de los datos. El error asociado al valor final que se obtenga corresponderá a la suma de los errores parciales, es decir:
ERRORES EN LA TOMA DE MUESTRAS Estos errores se producen en el lugar a muestrear ( labores, tiros de producción, geoquímica, trincheras, catas, etc.), como: equipo adecuado para la operación, ubicación correcta de la muestra, extracción de la misma, embolsado y etiquetado EXTRACCION DE LA MUESTRA Los errores frecuentes en la extracción de la muestra se relacionan con la experiencia y concentración del muestreo, ya que una baja concentración puede llevar a contaminaciones debido a que no se limpió adecuadamente los instrumentos utilizados en la toma o recepción de la muestra (lona receptora, barrenos contaminados, etc.), o por la extracción en mayor cantidad de materiales con distinta dureza. Otro factor puede ser la pérdida de muestra, como por ejemplo salpicadura de muestra fuera de la lona de recepción en un muestreo por canalas o por caída de la lona, etc. La extracción de la muestra debe ser en el lugar específico marcado por el geólogo o por el jefe de turno, ya que al traspasar los límites de la muestra la estamos contaminando con material que no ha sido considerado para el análisis, pudiendo tener un mayor o menor valor que el real (muestreo de la pasadura en tiros de producción); lo que ocurre para muestras en donde no se extrae completamente el largo proyectado. ERRORES DE PREPARACION DE MUESTRAS Los errores de preparación de la muestra para su posterior análisis también es de suma relevancia para dar una completa validez a las características obtenidas de cada muestra, siendo los más importantes: LA SEGREGACION La segregación se define como una clasificación por tamaños, que puede ocurrir en la toma de la muestra, en el transporte, chancado, etc., del mineral, especialmente en menas o lotes de oro y plata. Este factor a considerar se presenta en la manipulación del material después de su arranque, debido al peso de la partícula mayor o menor, al tamaño de la granulometría y a su forma externa. Si todas estas características fueran regularmente parecidas estaríamos en un caso de homogeneidad del material, en este caso, aunque casi imposible, no existiría una segregación de importancia para la obtención de la muestra. No existen muchos estudios sobre la segregación de muestras de minerales, pero una receta para disminuir sus efectos en la toma de muestras es realizar varios incrementos, como ya vimos, esto significa tomar un cierto número de submuestras para construir una muestra compuesta por varios sectores del lote. Otra forma de eliminarla sería por medio de la homogeneización del mineral, para lo cual se
somete a ciertos minerales a un tratamiento que impide la decantación o separación de los elementos constitutivos en su masa. La homogeneización se puede hacer en cancha, por medio de traspaleos sucesivos y en laboratorios, por medio de un roleador. En este caso se debe tener presente las siguientes medidas de limpieza: - Barrer y limpiar la superficie a usar para el traspaleo. - Limpiar cuidadosamente la maquinaria a emplear (soplar). - Usar ropa limpia y adecuada para la realización de las operaciones. En la figura, se muestran 3 casos los cuales muestran la homogeneidad y la segregación entre partículas de mena y ganga.
Figura. Homogeneidad y segregación máximas. RELACION PESO- DIAMETRO Las medidas de las colpas y el número de ellas con valor, son independientes en su efecto sobre el peso mínimo de muestra tolerable y afecta este proceso porque la exactitud requiere de la inclusión en la muestra de una cantidad mínima de colpas más que de cualquier peso dado de mineral. La gravitación relativa del mineral con valor y la ganga, determinarán el efecto que una partícula de un volumen dado, en exceso o déficit, tendrá sobre el valor de la muestra. La tabla publicada por Henry Louis, y basada en experiencias prácticas, es la siguiente: Tabla Relación peso / diámetro de trozo mayor recomendado
Para muestras de 0,5 a 1 kg., el tamaño debe ser mucho más pequeño, aproximadamente de 0,75 mm. Se sobreentiende que estos tamaños han de aplicarse a menas ordinarias. En menas ricas de metales preciosos los trozos han de ser más pequeños que los indicados en la tabla; para menas homogéneas, como menas de hierro o pirita, pueden ser algo mayores. ERRORES POR CONTAMINACION Tales errores suceden cuando materiales extraños contaminan el lote o una de sus muestras. Esto puede suceder en los siguientes casos: - Contaminación por polvos: cuando se manejan materiales que contienen partículas finas y secas es prácticamente imposible evitar la formación de polvo, el que tiende a ir a cualquier lado. Este polvo puede contaminar cualquier muestra que no esté protegida adecuadamente. Las soluciones son: prevenir la formación de polvo reduciendo las caídas libres al máximo, encerrar las fuentes de polvo en cajas selladas, usando un sistema colector de polvos y por último proteger el circuito de muestreo y cada aparato de muestreo. - Contaminación por materiales presentes en el circuito y equipo de muestreo: Cualquier circuito o equipo de muestreo trabajando en forma intermitente, ya sea en una planta o laboratorio, debería ser cuidadosamente limpiado por medio de limpieza al vacío o a presión de acuerdo a la naturaleza del material a limpiar. En un laboratorio o sala de preparación, donde se reciben muestras de diferentes leyes tales como mineral, concentrados, relaves, etc., es necesario emplear equipos distintos (cuarteadores, chancadores, pulverizadores, etc.) para cada tipo de mineral. - Contaminación por abrasión: el chancado, molienda, pulverizado y en menor grado todas las operaciones de manejo llevadas a cabo en materiales abrasivos pueden introducir en olas muestras pequeñas partículas de material del equipo usado. Este problema puede llegar a ser serio cuando se castiga impurezas como el fierro y otros elementos similares. La solución puede consistir en emplear materiales de construcción no críticos o difíciles de ser sometidos a abrasión. - Contaminación por corrosión: corrosión del equipo de preparación o de muestreo puede suceder cuando se maneje los materiales corrosivos siguientes: materiales húmedos que desarrollan reacciones ácidas tales como algunos minerales que contienen sulfuros (especialmente, pirrotina, pirita, etc.), pulpas de flotación ácidas, pulpas de flotación en agua salada, pulpas o soluciones hidrometalúrgicas, minerales muy corrosivos como el nitrato de potasio. En cada caso particular la solución debe ser cuidadosamente estudiada con la ayuda de expertos en corrosión. Cuando se manejan materiales normales se recomienda acero inoxidable para todas las partes del equipo en contacto con el material a ser muestreado ERRORES POR PERDIDA Estos errores aparecen cuando se pierde material del lote o de sus muestras. Esto puede suceder en los siguientes casos: - Pérdidas de fino como polvo: cuando se manejan materiales finos y secos, cualquiera caída libre es probable que genere polvo. Si este polvo pertenece a la muestra su pérdida produce errores. La solución consiste en encerrar el equipo de muestreo en una caja limpia, sellada y conectada a un eficiente sistema de colección de polvo. - Pérdida de material remanente en el circuito de muestreo o preparación: después de cualquier operación de muestreo el equipo de muestreo y preparación debe siempre ser cuidadosamente limpiado y el material recuperado agregado a la muestra, siempre que pertenezca a ésta. - Pérdida de algunas fracciones de la muestra: cuando se preparan muestras para análisis químico, éstas son generalmente pulverizadas en circuito cerrado. Como este proceso en ocasiones es repetido varias veces un operador impaciente o
descuidado puede botar el segundo o tercer sobretamaño, pudiendo ser éste un concentrado de alguno de los componentes mineralógicos de la muestra. La solución a este problema debe ser específica. Cuando se trata de oro nativo, por ejemplo esta práctica es perjudicial ya que el oro grueso tiende a laminarse en el pulverizador y no pasar las mallas respectivas. CLASIFICACION DE LAS TECNICAS DE MUESTREO En toda técnica de muestreo debemos distinguir el tipo de muestra, método de muestreo y sistema de muestreo, ya que se refieren a distintos conceptos. La forma en que se toma la muestra desde un lote determinado nos dará el tipo de muestra. La manera en que se organiza la toma de la muestra sobre el lote se denomina método de muestreo, teniendo relación con el lugar a muestrear. Ahora, para una campaña de muestreo se debe combinar el tipo de muestra con el método de muestreo utilizado para obtener una cantidad de muestras necesarias para el posterior análisis. Esta combinación se denomina sistema de muestreo.
TIPOS DE MUESTRA CHANNEL SAMPLING Este tipo de muestreo está ampliamente extendido en minería, aunque su uso se restringe cada vez más por razones de coste y rendimiento. Es la muestra obtenida en la excavación de un canal estrecho y continuo, a lo largo de la capa o veta o bien en ángulo recto al trazado de ésta. Las dimensiones de la acanaladura suelen ser del orden de 5-10 cm de anchura por 2-5 cm de profundidad, manteniéndose estas dimensiones lo más constantes posible. Se toma como muestra el total del material excavado en la acanaladura. Este se recoge en tela lisa o plástico extendido al pie del lugar de la toma. Si se juntan varias muestras de un canal para constituir una única muestra, la cantidad de cada una debe ser proporcional a la veta o capa respectiva. Cuando se desea obtener una muestra tipo canaleta, la primera operación consiste en marcar, en el afloramiento la orientación y el largo, además de los intervalos a los cuales se recuperará la muestra. A menos que se lo requiera de otro tipo, la canaleta debe orientarse de manera perpendicular a cualquier elemento lineal del conjunto, si lo hubiera. El intervalo de muestra a recuperar depende de la potencia de los elementos lineales y del grado de exactitud que se desee. Así, para cuerpos continuos y homogéneos se recomienda unos 3 metros de separación, para zonas con gran variabilidad y fuerte control estructural (vetas, fallas, etc.) 1 metros de separación y en general para cuerpos homogéneos con cierto control estructural entre 1 y 3 metros de distancia. Una vez cortada la muestra, ésta se recolecta mediante una lona, evitando al máximo la contaminación. Para una posterior restitución topográfica, se debe dejar indicado en terreno, mediante una placa metálica inoxidable fijada en cada intervalo de muestreo, el correspondiente número de muestra y metraje CHIP SAMPLING Este método suele sustituir, en muchas ocasiones, al anterior por razones de coste y rendimiento. Aquí el material no procede de una ranura del cuerpo mineral sino de puntos distribuidos geométricamente en la masa mineral, de forma lineal o bien formando una malla regular en dos dimensiones. La distancia entre puntos es variable pero no debe superar los 20 – 30 cm. y la cantidad de muestra debe ser siempre igual (p.e. orificios de 45 mm de diámetro y unos 25-30 cm de profundidad o de picoteos en cada estructura marcada siguiendo un orden horizontal). La definición de intervalos fijos en la malla evita la tendencia subjetiva a muestrear en exceso las zonas de ley más elevada. En ocasiones se realiza un muestreo continuo del área entre puntos de malla de voladuras en los frentes de la mina. Este tipo de muestreo es particularmente útil en el control de leyes del mineral en minas productivas. Esto se muestra en las figuras
Figura. Recolección de la muestra tipo Chip. CHIP CHANNEL SAMPLING Esta es una denominación de terreno para una muestra que se diseña como canaleta, pero se obtiene como chip. Puede corresponder a una canaleta discontinua o a una serie de chips continuos, cuya longitud total excede los 5 metros. Es aplicable sólo en afloramientos. GRAB SAMPLING Consiste en la recolección de muestras grandes a partir del material ya extraído v acumulado en los frentes o bien en las zonas de acopio, así como scoop y otros medios de transporte empleados para el movimiento del mineral. Se recogen muestras de varios kilogramos, aunque la cantidad adecuada depende del tamaño de los fragmentos grandes y de la naturaleza de la mineralización. Este método de muestreo es altamente subjetivo y puede generar importantes errores, dada la tendencia a tomar los fragmentos más aparentes en cuanto a riqueza de mineral, la falta de una homogeneidad real del material tanto en los acopios como en las scoop, la diferencia de tamaños de los bloques y fragmentos, etc. Una posible reducción de estos inconvenientes se alcanza al hacer una toma de muestras de forma ordenada en las zonas de acopio. Así el método de cuerdas y nudos, el cual se verá más adelante, nos dará una distribución sistemática de las muestras. BULK SAMPLING Este método consiste en la recogida de muestras de gran volumen, de 1 a 50 toneladas. Se utiliza en yacimientos de muy baja ley ( por ejemplo: diamantes, oro aluvionar o platino) en los que las pequeñas desviaciones en la ley pueden tener un efecto crítico, y, sobre todo, como aporte de mineral a una planta piloto. ROCK SAMPLING, HAND SAMPLING Son muestras que se toman en forma especial para estudios de laboratorio, tales como mineralógicos y petrográficos, etc. Se recomienda un volumen apropiado para un análisis de este tipo, generalmente se usa un cubo de 10 x 10 x 10 cms. o en su defecto 2 muestras del tamaño de un puño. Se deben incluir trozos frescos o meteorizados. ROCK CHIP Se obtienen de cateos preliminares, tomando trozos de roca correspondientes a zonas de pocos afloramientos o cubiertos riolíticos. Son recolectados en forma irregular o no sistemática ya que son dirigidos a trabajos futuros. DRILL SAMPLING La realización de sondeos en minería resulta una labor sumamente frecuente, por lo que su adecuado muestreo resulta básico, tanto en la etapa de exploración como en la de evaluación e, incluso, en la de explotación. Dos son las situaciones básicas que nos podemos encontrar a la hora de muestrear sondeos: muestras de testigo continuo y muestras de detritus. En el primer caso, y después del corte, de la extracción del testigo, su lavado y acondicionamiento del testigo, éste se divide en segmentos según su eje (Figura), normalmente dos, uno de los cuales se utiliza para el análisis de leyes y el otro se guarda en la caja
correspondiente para ulteriores análisis o comprobaciones. El tamaño del trozo de sondeo para cada muestra no debe de exceder el metro y medio, ni ser inferior a 20 cm. Cuando se van a hacer, posteriormente, estudios geostadísticos, las muestras tomadas deben tener una longitud constante en las diferentes partes del sondeo o entre los diferentes sondeos efectuados, se sugiere una diferencia máxima del 50% en el tamaño de las muestras. Por último, hay que hacer constar que el porcentaje de recuperación del testigo es un dato de gran interés, pues recuperaciones inferiores al 75% pueden introducir serios errores a la hora de la evaluación.
En el segundo caso, las muestras de detritus procedentes, por ejemplo, de una máquina de sondeos de circulación inversa, la propia máquina suele llevar incorporado un ciclón en el que se recogen los detritus, normalmente con dos salidas para permitir obtener dos copias idénticas de cada muestra. Estas se acumulan en bolsas que posteriormente son testificadas. Este tipo de muestreo se verá más detalladamente en los sistemas de muestreo, debido a su gran importancia. METODOS DE MUESTREO En la clasificación de los métodos de muestreo existen varios esquemas de selección de la muestra. Un esquema de selección aleatorio permite que todas las partículas o elementos constitutivos del lote tengan la misma probabilidad de ser seleccionados. Las consideraciones prácticas hacen que resulte muy difícil, por lo general, obtener una muestra verdaderamente aleatoria. Por ejemplo, en un camión cargado de mineral, las partículas que se encuentran ubicadas en un lugar de difícil acceso no tendrán la misma probabilidad de ser elegidas que el resto. En este caso es conveniente dividir el volumen contenido por el camión en unidades más pequeñas, numerarlas, seleccionar una al azar y efectuar la extracción al momento de cargar el camión (muestreo no sistemático). Los tipos de muestras más usadas en los muestreos no sistemáticos son : Chip Sampling, Chip Channel Sampling, Rock Sampling y Grab Sampling. Suele ser corriente en el muestreo, aplicar un plan sistemático periódico en lugar de uno verdaderamente aleatorio, en este caso los incrementos se seleccionan a intervalos aproximadamente iguales en términos de tiempo, peso, espacio o número obteniéndose el primer incremento al azar. Este esquema de selección es casi siempre el más reproducible, sin embargo cuando existen fluctuaciones periódicas puede generar un error sistemático inaceptable como se muestra en la figura. Para evitar esto el periodo de muestreo debe ser lo más pequeño posible ( muestreo sistemático).
Figura Selección de muestras con una fluctuación periódica. Si se sabe o sospecha que un lote no es uniforme, es aconsejable dividirlo en secciones aproximadamente homogéneas, tomando muestras aleatorias en cada una de ellas, es decir, empleando muestreo estratificado al azar. Este método de selección de incrementos es tan reproducible como el esquema sistemático y suprime el error de muestreo que pueden introducir las variaciones periódicas del lote. MUESTREO DEL SUBSUELO El muestreo hecho del subsuelo es una operación que consiste en extraer una muestra sólida desde la profundidad a la superficie por algún medio artificial, de tal manera que ésta sea representativa del lugar de donde fue extraída y pueda ser conocidas con exactitud su ubicación. Los más característicos son las muestras desde la superficie y el muestreo en interior mina (labores de reconocimiento, producción y controles diarios). En el muestreo desde la superficie es el sondaje y los pozos de producción en cielo abierto, los más comunes. A. MUESTREO DESDE LA SUPERFICIE Los sondeos son principalmente ocupados en la etapa de exploración y evaluación de un depósito mineral, ya que al no tener datos suficientes en superficie lo mejor es muestrear el material que se encuentra debajo de ella. También pueden ser usados en minas productivas para saber más claramente los cambios de mineralización y por ende hacia donde apuntar los desarrollos futuros, se usan tanto en cielo abierto como en minas subterráneas. Existen tres tradicionales métodos de sondeos usados en la recuperación de ripios que son : el sondaje de percusión tipo martillo en cabeza (Drifter) , el sondaje de percusión tipo martillo de en fondo (D.T.H. o D.H.D.), sondajes de rotación tipo Rotary drill. Por cierto, cada uno de ellos tiene aplicaciones distintas, sin embargo, la perforación DTH ofrece ventajas innegables y es aplicable a casi todas las necesidades de prospección. Una vez que se han empleado todos los métodos tradicionales para determinar que un terreno tiene concentraciones de mineral, se hace necesario realizar un muestreo más detallado ocupando otros tipos de sondajes más precisos y costosos como son: el de recuperación de testigo contínuo con diamantina (D.D.H) y el rotopercutivo tipo circulación inversa (C.S.R ). i. PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA (DRIFTER) La perforación con sistema drifter (drifter drilling) usa martillos en cabeza, de aire o hidráulicos ubicados en una guía de perforación afuera del hoyo (figura). El pistón descarga energía sobre la roca a través de la barra de percusión, las uniones, barra de perforación y el bit, de modo que esta energía rompe la roca en pequeños cortes. El motor de rotación hace girar el bit de manera que al encontrar roca nueva, rompe los cortes en pedazos aun más pequeños. El aire comprimido los arroja fuera del barreno. Un dispositivo de alimentación mantiene una fuerza constante sobre el bit y la superficie de la roca, para utilizar el máximo de energía del martillo. Añadir barras de perforación y uniones disipa la energía de perforación. En consecuencia, la velocidad disminuye con la profundidad.
Figura Sistemas de sondajes ocupados en prospección. DIAGRAMA DEL PROCESO A LA CUAL ES SOMETIDA LA MUESTRA
B. MUESTREO EN INTERIOR MINA i. RANURADO CONTINUO (CANALAS) El muestreo más usado, en interior mina, es el muestreo por canalas (Channel Sampling) o ranurado continuo (al techo, cajas o gradiente, frente de explotación y piso), el que nos permite dar a la muestra una representatividad acorde al objetivo que ésta busca, siendo ocupada en muestreos asociados a yacimiento en exploración y explotación. Este sistema de muestreo es útil para muestrear galerías de reconocimiento, que se utilizan normalmente en etapas muy avanzadas de exploración, principalmente para comprobar la geometría y extensión de los cuerpos de mineral previamente interpretados sobre la base de sondajes. A la vez, entrega una muestra representativa, fidedigna y en volumen suficiente para utilizar pruebas metalúrgicas y mineralógicas. Este muestreo también es muy usado para el control de leyes, que deben cumplir una cierta calidad, para ser llevadas a la planta de tratamiento. ii. RANURADO DISCONTINUO Otro sistema de muestreo muy usado en el desmuestre de minas subterráneas, es el muestreo de ranurado discontinuo ( Chip Sampling al techo, cajas y frente), el cual tiene una menor representatividad que el de canala continua, pero es de un costo menor y toma un menor tiempo en desarrollarse, siendo una herramienta importante para muestreos en que se necesitan estimaciones sin un alto nivel de certeza.. Este sistema de muestreo se puede hacer también por picoteo o extracción de chips por medio de un martillo geológico, esta muestra es obtenida en distintos sectores, en la vertical, de la estructura mineralizada marcada por geología, a lo largo de 5 hasta 20 metros según sea la estructura o el objetivo. iii. MUESTREO DE LODOS DE PERFORACION Un tercer tipo de muestreo en interior mina es el denominado muestreo de lodos, el cual es realizado cuando se necesita reconocer una estructura mineralizada a partir de una labor existente, en forma rápida y de bajo costo. Los tiros son
perforados con máquinas manuales o mecanizadas con recuperación de los detritus de la perforación con barrido de agua. A continuación se muestra un diagrama que resume las etapas básicas del muestreo en interior mina incluyendo el muestreo a materiales tronados como son las marinas. DIAGRAMA DEL PROCESO DE MUESTREO EN LABORES SUBTERRANEAS
MUESTREO EN LA SUPERFICIE El muestreo hecho en la superficie es ocupado principalmente en el proceso de exploración, en zonas de alteraciones o estructuras que pueden llevarnos a descubrir un yacimiento escondido debajo de la superficie. Los más comunes son el Geoquímico y las Zanjas, Trincheras y Catas. A. MUESTREO GEOQUIMICO Generalmente los cuerpos mineralizados se encuentran restringidos a áreas relativamente pequeñas dentro de una zona a explorar. Sin embargo, es necesario tener presente que cuando se forma el yacimiento se produce una dispersión química alrededor del depósito mismo (dispersión primaria). También, y como producto de fenómenos postformacionales, se produce una dispersión secundaria. La dispersión de ambos tipos se expresa como halas o aureolas con contenidos anómalos del o los elementos químicos objeto de la búsqueda mineral normalmente asociados a ellos. Las áreas producidas por la dispersión, son entonces mucho más extensas que el depósito mineral al que corresponden y por lo tanto más fáciles de detectar. Por ejemplo una veta de minerales de oro y cobre de 1 metro de espesor, puede presentar dispersiones laterales de oro hasta 5 a 10 metros a partir de las cajas de la veta y quizás dispersiones de cobre hasta 50 metros de ella. La ciencia que se preocupa del estudio de estas variaciones es la Geoquímica y ha sido usada exitosamente, junto a otras ciencias auxiliares de la geología, en la ubicación de numerosos yacimientos minerales. Surge entonces la necesidad de colectar porciones representativas (muestras) para caracterizar la distribución y las variaciones de ciertos elementos químicos en la zona objeto exploración. Una vez identificada un área con contenidos significativos (anómalos) en de los elementos buscados y sus acompañantes frecuentes, la exploración y el muestreo se hacen más intensivos y puede llegarse a identificar un yacimiento económicamente explotable. Los muestreos continúan asociados al desarrollo del yacimiento, a su etapa de producción y aún el control medioambiental posterior a la etapa de producción requiere de muestreos para asegurar el control de eventuales daños por contaminaciones post-operacionales. El
muestreo geoquímico tiene el objetivo de detectar dispersiones primarias y secundarias que puedan representar la existencia de un yacimiento mineral no identificado en las rocas adyacentes a la anomalía mineral. B. MUESTREO DE ZANJAS, TRINCHERAS Y CALICATAS El muestreo por Zanjas, Trinchera y Calicatas, es realizado por los inconvenientes de contaminación que tiene un muestreo simple al piso, por cuanto los minerales metálicos son más pesados y caen partículas que falsean la muestra produciendo un falso enriquecimiento. Estos tres tipos de excavaciones, se diferencian por sus dimensiones como la profundidad y sección (largo y ancho). Las zanjas son labores a cielo abierto, de gran longitud, con corte transversal trapezoidal (con menor frecuencia con corte transversal recto), cuya profundidad va desde l hasta 5 m, siendo su ancho por la base superior desde 2 hasta 2,5 m y por la inferior (por el fondo) desde 0,4 hasta 1 metro. Las zanjas con paredes a plomo suelen ser denominadas trincheras. El declive de la zanja, determinado como la relación entre las proyecciones horizontal y vertical de la pared y que expresa el grado de inclinación de la misma, varía desde 1 (lo cual corresponde a un ángulo de inclinación de 45° en las rocas sueltas), hasta 0 (paredes verticales en las rocas monolíticas muy resistentes). Una variedad especial de zanjas son los cortes efectuados en las pendientes del terreno, a lo que se denomina zanjas abiertas. Comúnmente la profundidad de las zanjas está limitada por la potencia de los depósitos detríticos y aluviales y su profundización en la roca madre normalmente no supera los 0,3~0,5 metros. Si la zanja se practica con fines de drenaje, su profundidad estará determinada por la profundidad a que se halle el estrato impermeable. El muestreo de zanjas se realiza por medio de canales horizontales a media altura a lo largo de la trinchera en una o ambas paredes frescas libres de contaminación. Luego estas muestras son guardadas y etiquetadas para su posterior traslado al laboratorio de análisis (químico, físico, etc.). Las calicatas son excavaciones realizadas verticalmente o en forma casi vertical, de sección transversal rectangular, cuadrada o circular, de 0,9 a 2,0 m2 de superficie y de hasta 30 metros de profundidad (raramente más), comunicadas directamente con la superficie. En algunos casos las calicatas van acompañadas por pequeñas excavaciones horizontales subterráneas, llamadas cruzeros. La excavación de calicatas representa un conjunto complejo de distintos trabajos que incluye la excavación propiamente dicha (profundización), la extracción de la roca desde el tajo a la superficie, el entibado (apuntalamiento) de las paredes de la calicata, así como su ventilación y drenaje. En las rocas blandas las calicatas, poco profundas, por lo general se excavan en forma manual. En las rocas duras se emplea el método de perforación y tronadura. En el caso de rocas fisuradas pueden utilizarse martillos picadores. En las rocas blandas, ante una gran profundidad, es aconsejable el empleo de equipos de excavación o máquinas perforadoras de pozos. El muestreo de calicatas es realizado en forma de canales verticales un dos o las cuatro paredes recientemente expuestas sin contaminación a partir de 10 a 20 cm bajo la superficie hacia el fondo de la excavación. Las muestras, al igual que en las zanjas, son guardadas en bolsas de muestreo meticulosamente rotuladas con números consecutivos y su ubicación dentro del plano de muestreo. En resumen se puede estandarizar los tipos de muestreo según el nivel de exploración, el grado de conocimiento y los objetivos buscados obteniéndose la tabla siguiente Tabla Tipo de muestreo según objetivos y grados de reconocimiento del depósito en estudio.
TECNICAS DE REDUCCION DE LA MUESTRA A. POR TRASPALEO Y RIFLE - El muestrero antes de comenzar con su trabajo, debe verificar si cuenta con todos los elementos necesarios, que se describen ahora, para la toma de muestras. - Palas punta cuadrada y palas según las normas J.I.S. que van de acuerdo con la dimensión de la máxima partícula a muestrear. La primera sirve como elemento para homogenizar la muestra. Siendo la segunda utilizada para sacar incrementos desde la muestra ya homogénea en la bandeja receptora. - Cuarteador riffle 30R, para dividir la muestra (figura).
Figura. El cuarteador tipo Rifle y su forma correcta de uso. - Bandeja receptora, el cual es el elemento que sirve como receptáculo del material (figura). - Bolsas plásticas, para recepcionar la muestra desde la bandeja receptora y servir como elemento de transporte hacia el laboratorio, evitando la contaminación.
- Tarjeta de identificación, para distinguir las muestras con respecto a número de pozo, nivel, ubicación, fecha y turno en que se tomó la muestra. - Brochas y guaipe, para limpiar las superficies propensas a contaminar la muestra. - Tablilla que identifique el pozo de perforación, con respecto a número, nivel, ubicación, pasadura y profundidad total del pozo. Figura. Bandeja receptora dimensionada
- Antes de comenzar el muestreo debe verificar que los implementos a utilizar estén totalmente limpios; si cuenta con bolsas usadas debe limpiarlas con guaipe; las palas y la bandeja debe limpiarlas con la brocha; esto con el fin de evitar contaminaciones en las muestras. Se recomienda que el muestrero sea acompañado de un ayudante para el transporte de los equipos y suministros. - Se marcan dos sectores con el ancho de la pala punta cuadrada (aproximadamente 50 cm) en la superficie del cono; uno al frente del otro, para los pozos ubicados en cuerpos principales. En cuerpos de baja ley sólo se marca un sector. - Se elige uno de los sectores marcados y utilizando la pala punta cuadrada se despeja el material de la superficie que corresponde a la pasadura, estimadamente un 20% de la altura total del cono. - Con la misma pala se saca el detritus y se va depositando en el cuarteador rifle ocupando toda el área, hasta extraer todo el material del sector. - Si el recipiente del cuarteador rifle se llena antes de terminar de muestrear el sector, este deben ser retirado y vaciado en la bandeja reductora. El recipiente se instalan nuevamente y se continúa el muestreo como se describió anteriormente hasta procesar todo el material del sector. - La muestra contenida en la bandeja reductora es homogeneizada con la pala punta cuadrada mediante traspaleo, formando finalmente, una capa de igual espesor y que abarque la totalidad del área de la bandeja. - Se procede a dividir la torta formada en el punto anterior en seis partes iguales, esto se obtiene realizando dos divisiones a lo ancho de la bandeja (vertical) y una a lo largo (horizontal). - La pala elegida según normas J.I.S. se introduce en cada una de las seis (cuatro si el pozo tiene presencia de agua) divisiones trazadas, asegurándose que la pala llegue hasta el fondo de la bandeja y sea retirada llena, cada palada obtenida es depositada en una bolsa de plástico; formando así la muestra del pozo si corresponde al cuerpo baja ley. La muestra del cuerpo principal debe seguir al punto.
- Se debe volver al punto puntos c) para muestrear el otro sector del pozo y así completar la muestra del pozo. Cabe destacar que el tiempo de muestreo es aproximadamente 3 minutos por sector. - Una vez obtenida la muestra del pozo se debe identificar con la tarjeta, para tal efecto señalando: N° pozo, nivel, sector y fecha. La identificación se introduce en la bolsa, quedando una copia en poder del muestrero. - Una vez muestreado el pozo se debe colocar la tablilla de tronadura en forma correcta, esto significa, en posición vertical y semi enterrada en el cono de perforación. - Al terminar el muestreo de un diseño perforado se anotarán los datos de cada tarjeta en la guía de remisión de muestras. - Al concluir el muestreo de acuerdo al punto anterior se trasladarán las muestras al laboratorio, en donde se entregarán a la persona responsable de su recepción, quién firmará la guía de remisión de muestras, al igual que el muestrero. Cualquier anomalía en la recepción quedará anotada en la guía. - Al retirarse, finalizado el muestreo verificar que no se olvide ningún elemento en terreno. Los pasos antes de la toma y después de la toma de la muestra es igual para todos los procedimientos de muestreo, considerando sí los implementos distintos que se usan en cada una de ellos. B. DE TODA LA MUESTRA - Atendiendo a los pasos a) y b) anteriores se prosigue colocando una lona extendida alrededor de la perforación donde la muestra se va a depositar. - Finalizada la perforación la muestra se rolea para homogenizarla. - Se confecciona una torta, se divide en 4 partes iguales y se sacan porciones opuestas con palas normadas de incrementos, se llena la bolsa de muestreo hasta la mitad y se corchetea. Este procedimiento es repetitivo. - Se aconseja confeccionar un croquis a mano alzada con las perforaciones, ya que sirven de chequeo con los planos de muestreo. C. DESDE UN TUBO DE MUESTREO - El muestreo vía tubo se realiza en el cono formado por el detritus de la perforación, luego de terminada la operación. Al igual que el anterior el muestreo debe asegurarse de tener los elementos necesarios, en este caso el tubo, bolsa para la toma de muestras, talonario de identificación, huinchas de 5 y 50 mts., pintura spray receptáculo, estacas, lápiz y plumón, - Debe darse especial cuidado al movimiento de la perforadora luego de terminado el pozo, a fin de alterar lo menos posible la geometría del cono
- Se usa un tubo de PVC cuyas dimensiones son de 0.6 a 1.15m de largo y 5.5 a 10 cm de diámetro, figura. Este método aunque no refleja los cambios granulométricos en la horizontal, es práctico y permite un control adecuado. - Para asegurarse de muestrear la altura correspondiente al banco perforado, debe sacarse la pasadura antes de muestrear. La pasadura corresponde a la última capa depositada en el cono con un espesor aproximado de 5 a 10 cms. - El muestreo consiste en 8 penetraciones inclinadas, aproximadamente 20° con respecto a la vertical, distribuidas en el cono de acuerdo a los vértices imaginarios de un octaedro regular. - Estas penetraciones se compositan en una muestra resultando un total aproximadamente de 10 kg. Para reducir el volumen del compósito a una magnitud apropiada para su fase de traslado a laboratorio, se ocupa el método de reducción de incrementos, para esto se debe contar con una bandeja receptora y una pala de reducción según normas J.I.S. en cada perforadora. - Luego se embolsa y se manda al laboratorio químico. D. CON CORTADOR O CAPTADOR DE MUESTRA - Los accesorios llevados por la unidad deben ser un cortador de muestra (rectangular o radial), bandeja receptora, pala de reducción de incrementos (según normas J.I.S), bolsa de polietileno, talonario, tablilla, plumón, lápiz y huincha La unidad de tronadura marca en terreno el punto exacto en donde se debe perforar el pozo, mediante una tablilla de identificación. Las dimensiones de los elementos involucrados se ven en la figura. En la figura se muestra la construcción de un captador radial con sus dimensiones típicas.
Figura. Dimensionamiento diferentes para captadores de muestras diferentes.
Figura. Plano de construcción de un captador radial. - La tablilla contiene la siguiente información: número del pozo, identificación del nivel y ubicación, altura del Banco, largo total del Pozo y sus dimensiones son de ancho 8cms. y de alto 14 cms. La tablilla nos indica la profundidad a la cual se debe retirar el cortador de muestra, para no muestrear la pasadura, evitando obtener material representativo del banco inferior. - Una vez bien instalada la máquina, y ubicada la columna de perforación en el lugar a perforar en el lugar a perforar, se coloca el cortador de muestra, a una distancia máxima de 10 cms. desde el borde del pozo, de manera que el detritus proyectado radialmente sobre el área abierta del cortador, se deposite en su interior, a una distancia mayor, el - Cuando se ha perforado la mitad de lo que se desea muestrear, se debe detener la perforación, se retira el cortador y la muestra se deposita en la bandeja receptora, se limpia la boca del pozo, se vuelve a colocar el cortador de muestra en posición correcta (se recomienda poner el cortador en otra posición, debido a que el material no se deposita en forma homogénea fuera da la perforación)y se continua con la perforación. Esto se hace para evitar el riesgo del derrame del detritus al llevarse el cortador. - Antes de comenzar a perforar la pasadura, se detiene nuevamente la perforación, se retira el cortador, se suma la muestra obtenida anteriormente en la bandeja receptora, se limpia la boca del pozo y se continua con la perforación hasta completar la longitud total del pozo, esto se hace con el objetivo de no tener muestra que represente al nivel inferior y que pueda contaminar muestra del nivel y sector a muestrear. - Para reducir el volumen del compósito a una magnitud apropiada para su fase de traslado a laboratorio, se ocupa el método de reducción de incrementos, para esto se debe contar con una bandeja receptora y una pala de reducción según normas J.I.S. en cada perforadora. - El procedimiento consiste en depositar la totalidad del material contenido en el cortador sobre la bandeja receptora, homogenizando y dividiendo la totalidad del material en seis partes iguales con la pala de incrementos. - Posteriormente, usando la pala normada se toma una porción de cada división, las que son depositadas en una bolsa de polietileno disponible en cada perforadora, dentro de la cual debe introducirse el talonario que identifique a la muestra. - La bolsa posteriormente es retirada y llevada a laboratorio para su análisis químico. - El talonario se debe completar en forma correcta y la parte correspondiente se debe colocar dentro de la bolsa con muestra, coincidiendo la muestra con la información completada en el talonario.
Al posicionar o mover la perforadora, cuidar de que la máquina no dañe implementos de muestreo. En traslados largos, mantener implementos sobre la máquina y asegurarlos para evitar posibles caídas y pérdidas. E. MUESTREO AUTOMATICO EN PERFORADORA Los detritus son arrastrados hacia la superficie por el barrido, que generalmente es aire, del cual deben ser separados. Para ello, se utilizan ciclones o filtros, pudiendo ser capaz de reconstruir aproximadamente la columna litológica colocando una bolsa tubular de plástico, de un diámetro similar al de perforación, a la salida del ciclón. Esta bolsa se va llenando con los detritus que van saliendo por la parte inferior del sistema captador de polvo a medida que progresa la perforación. La recogida de la bolsa con los ripios se hace periódicamente, cada vez que se perfora una determinada cantidad de metros o cuando se añade una varilla nueva a la sarta de perforación. En cualquier caso, hay que anotar siempre la profundidad de la maniobra para tener localizada la situación del ripio. La columna litológica se reconstruye a partir de las bolsas que contienen los detritus, incluidas sise conocen, la posición de las perdidas. La toma de la muestra se efectúa normalmente a distancias fijas (siendo lo normal, cada metro de profundidad). Si el fluido de barrido es agua o lodo, los ripios se separan mediante cribas, tamices o decantadores, de donde se van retirando cada vez que se completa una maniobra del varillaje o se profundiza una distancia prefijada. Durante el proceso de separación, los ripios se mezclan entre sí en su recorrido por las cribas o durante la decantación. Por ello, es prácticamente imposible realizar un muestreo continuo, a diferencia de lo que ocurre en el caso anterior. Hay que tener presente que las muestras de ripio del fondo del sondeo pueden, y de hecho así ocurre con frecuencia, estar contaminadas con material arrastrado de las paredes del pozo en su ascenso. También existe un cierto grado de mezcla entre ripios previos a su separación del fluido, especialmente si éste es aire, debido a la diferente densidad de las rocas perforadas y el régimen turbulento que reina en el anular. Por estas razones pueden llegar simultáneamente a la superficie granos de roca o minerales de distinta procedencia, y habrá que ser muy cuidadoso en la interpretación de los resultados deducidos de los ripios. Esto es especialmente importante en la determinación de leyes y mediciones de potencias de los tramos mineralizados. A continuación se da un ejemplo de un captador de polvo y su funcionamiento. a) El equipo de perforación utilizado para la captación de polvo puede ser a una perforadora de la marca Tamrock modelo CHA 1100 u otra que tenga un muestreador incorporado, con un diámetro de perforación es de 4”. b) La recuperación de muestras se realiza el sistema aire directo, aprovechando el método con que cuenta el equipo para la evacuación del detritus producto de la perforación, como se muestra en la figura.
Figura. Se aprecia el sistema de captación de polvo t sistema de recolección de muestra con operación de cuarteo de esta en el mismo terreno. c) Para el corte de las diferentes muestras se ha adicionado un sistema cortador al equipo de perforación, el cual consiste en un depósito cilíndrico; propio del equipo cuya función es separar el material fino del material grueso, una especie de ciclón, a este ciclón se le ha adosado un receptáculo que en su interior posee 3 descargas de las cuales una de ellas será la que corresponde a muestra, las otras dos serán el rechazo. d) A la descarga que será muestra se adhiere una bolsa de polietileno, la descarga del material se realiza cada 3.3 m perforados sacándose la bolsa y reemplazándose por otra. e) Las bolsas se dejan a un lado del pozo en perforación. f) Si el pozo perforado consta de más de una muestra, el personal a cargo de la perforación debe marcar las bolsas con una letra, ya sea A, B, o C, según corresponda a la profundidad de perforación; es decir a los primeros 3.3 m le corresponderá la letra A, los siguientes 3.3 m le corresponderá la letra B, lo mismo con muestra siguiente. g) Después de toda esta operación sigue la etapa de codificación de las muestras y el levantamiento topográfico de cada uno de los pozos perforados. FLOW – SHEET DEL MUESTREO A POZO DE PRODUCCION FLOW – SHEET PROCEDIMIENTO DE MUESTREO A POZO DE PERFORACION PRIMARIA LEY MEDIA
FLOW – SHEET PROCEDIMIENTO DE MUESTREO A POZO DE PERFORACION PRIMARIA BAJA MEDIA
FLOW – SHEET PROCEDIMIENTO DE MUESTREO A POZO DE PERFORACION PRIMARIA CON PRESENCIA DE AGUA
MUESTREO EN LABORES SUBTERRANEAS GENERALIDADES El muestreo hecho en labores subterráneas, se denomina ranurado, y consiste en cortar bloques de dimensiones previamente establecidas directamente del frente
expuesto de la mena o de la roca encajante, mediante los instrumentos y maquinarias necesarios para este fin, ya sea que se haga en forma manual o mecanizada. El material extraído desde el corte constituye la muestra a analizar, este corte puede ser hecho en forma continua o canalas (como un solo trozo de mena en forma de canal) o discontinua (juntando varios trozos de mena de distintos puntos) para obtener la muestra representativa de esa zona en particular. Un tercer muestreo es el muestreo de lodos el cual es más rápido que el de canales y entrega una mayor información que el discontinuo, ya que se puede juntar la muestra en el orden en que sale de la perforación guardándola en bolsas alargadas (se asemeja a una perforación de testigo contínuo), pudiendo así determinar la continuidad de las estructuras para decisiones en el desarrollo de las labores actuales y futuras. Otro factor determinante en el sistema de muestreo a emplear y como emplearlo, es la forma en que se presenta la mineralización dentro del depósito subterráneo, para esto veremos las formas más comunes en que se puede presentar la distribución del mineral dentro de la zona mineralizada. - En vetas anchas. - Dispuesta en bandas. - Diseminada en zonas. - Irregularmente. A.- MUESTREO EN VETAS ANCHAS Al tomar muestras de una veta o depósito ancho es mejor dividir el ancho en secciones y hacerles un muestreo separadamente con el objeto de determinar la distribución del mineral. Estas anchuras pueden aun tomarse como múltiplos de ancho total, si el depósito muestra un apariencia uniforme. De lo contrario, si presenta un aspecto en bandas, las diversas fajas o bandas deben ser muestreadas separadamente. Al preparar una mina para su examen debe procurarse que las galerías corten el mineral en todo su ancho. Si la veta es más ancha que el frontón de manera que la sección de este no alcanza a exponer toda la veta, será necesario abrir estocadas cada cierto tramo para exponer toda la potencia de la veta. En ningún caso debe hacerse un muestreo dejando mineral en las cajas. El muestreo en las estocadas se hará en donde quede expuesta toda la mineralización y las canaletas hechas en la labor principal se extenderán en la misma dirección hacia la estocada hasta cubrir el total de esta. B.- MUETREO DE VETAS EN BANDAS Cuando una sección de la veta queda expuesta irregularmente y como sucede generalmente en una veta expuesta en el techo de la labor, el canal de muestreo debe ser más profundo en la parte que está en ángulo recto con el frontón o galería que en los bordes, con el objeto de tener proporciones iguales de las bandas. Esto es importante cuando se va a tomar una muestra común para todo el ancho. A veces será conveniente muestrear cada faja separadamente. C.- MUESTREO DE MINERALES DISPERSOS EN LA ROCA El muestreo correcto de estos minerales dispersos es complicado. En el caso de un mineral que consiste de cuarzo estéril o casi estéril y que contiene oro libre, es imposible determinar el promedio mediante el muestreo, una gran parte de las muestras de un mineral de esta clase tendrá ley muy baja o cero, y unas pocas muestrea serán de leyes muy altas( efecto pepita). El promedio que se obtenga a través de un muestreo por canales en estas condiciones será más bien una cuestión de suerte que una base para una estimación correcta. La única solución en estas minas es fabricar una base de datos muy grande para tener referencias de cómo se comporta el mineral en las distintas zonas del yacimiento, con y la experiencia del muestrero se pueden establecer leyes visuales al momento en que se hace un muestreo discontinuo, o bien, hacer un beneficio directo en plantas pequeñas. D.- MUESTREO DE MINERALES IRREGULARES Muchas minas en Chile son de distribución muy irregular de modo que su muestreo sistemático es muy difícil. Las
conclusiones que se pueden obtener de estos muestreo deberán, en consecuencia ser cuidadosamente consideradas por el muestrero o geólogo antes de emitidas como válidas. No solo deberá considerarse la distribución de los valores a lo largo del frontón o chimenea, sino que deberá estudiarse con el máximo de cuidad la distribución del oro en la faja misma que se muestrea y observar por ejemplo, si hay fuertes diferencias de ley entre los finos y las colpas; si hay bandas distintas en la veta., determinar cuál o cuáles son las más ricas. Si el material blando y molido, como es frecuente, es el más rico, durante la cortadura de la muestra se desprenderá más fácilmente perdiendo representatividad. Las únicas recomendaciones posibles serán en este caso, tener el máximo de cuidado y precaución al cortar la muestra, y un criterio muy bien meditado para su interpretación. RANURADO CONTINUO POR MEDIO DE CANALES Esta técnica de muestreo también llamada muestreo de canalas, ha sido muy utilizada en la industria minera, como en trincheras o pozos en muestreos de superficie, pero su mayor uso es especialmente en métodos de explotación subterráneos, aunque en las últimas décadas se ha ido abandonando por razones de costos y rendimientos. Consiste en la excavación de un canal estrecho y continuo, bien de forma horizontal, vertical o perpendicular al manteo de la mineralización. Las dimensiones del canal son variables, aunque valores de 2-5 cm. de profundidad y 5-10 cm. de anchura son los más comunes, debiéndose mantener, en lo posible, estas dimensiones lo más constantes posible. Cuando el material es blando el muestreo puede ser realizado con un martillo de geólogo y para minerales de dureza media, utilizan taladros, cincel y martillo. Para los minerales duros pueden ser usados también cincel y martillo, pero un mejor resultado nos dará el muestreo por medio de un pequeño martillo neumático. Eventualmente, pueden ser utilizados discos diamantados para dar el corte inicial, limitando las paredes laterales del canal y retirando el material con un martillo. Se toma como muestra el total del material extraído, recogiéndose en tela lisa o plástico extendido al pie del lugar de la toma. Se pueden juntar varias muestras de un canal para constituir una única muestra, pero debe tenerse en cuenta que la cantidad de cada submuestra debe ser proporcional a la veta o capa respectiva. La separación o distancia entre canales de muestreo va ha depender de las heterogeneidad o variación que presente la mineralización en cada zona de muestreo, no siendo aconsejable, por pérdida de representatividad de las muestras, separaciones que superen los 5 metros. En teoría, un canal continuo y uniforme podría ser equivalente a un sondeo con testigo, con lo cual ganaría en representatividad. Sin embargo, la experiencia indica que, a menudo, sólo es equivalente a un ranurado discontinuo a lo largo de una línea. Existen diversas razones que explican este comportamiento, siendo una de ellas la existencia de diferentes durezas del material muestreado, lo que hace que se obtenga mayor o menor cantidad de mineral de diferentes características. No obstante, algunas experiencias llevadas ha cabo, en cuanto a la obtención de semivariogramas en Geoestadística, hacen que, bajo determinadas condiciones, los resultados puedan ser similares RANURADO DISCONTINUO Este método suele sustituir al canal continuo, en muchos yacimientos, por razones de costo y rendimiento. Consiste en la obtención de trozos de muestra en distintos puntos de forma discontinua a lo largo de una línea o líneas, normalmente en direcciones horizontales. También suele ser frecuente la definición de una pequeña malla regular en dos direcciones, obteniéndose las muestras en los correspondientes nodos de la malla. La distancia entre puntos puede ser variable, en función de las características de la mineralización, aunque lo normal es separar las muestras entre 20 y 30 cm. La cantidad de muestra debe ser similar en cada
punto, pues de lo contrario se pueden producir muestras sesgadas. Las muestras deben tener un diámetro de 45mm. y 25-30 cm. de profundidad aproximadamente para considerarlas como normales, aunque en materiales de altas leyes, como el oro, pueden ampliarse. Este sistema de muestreo es muy indicado para el control de leyes del mineral en minas subterráneas en producción o muestreos especiales, como determinar el fin o comienzo de la mineralización en sectores de pérdida de la estructura dominante, todo esto para dirigir los cursos de acción con respecto al avance o estancamiento de labores. También, en ocasiones, pueden utilizarse el diagrama de tiro como puntos de muestreo, aunque el propio carácter de la muestra le resta representatividad El sistema también es muy ocupado en yacimientos de minerales valiosos como el oro y diamantes, por medio de picoteo dirigido a lo largo y ancho de la zona a muestrear subdividida por las distintas bandas marcadas por geología con spray. No es aconsejable por su poca representatividad, pero en donde se tiene un conocimiento de las distribuciones de calidad del yacimiento puede entregar una herramienta aceptable a un bajo costo, por supuesto que implica una amplia experiencia del muestrero. Por otro lado el carácter errático del oro puede hacer de otro método más laborioso una pérdida de tiempo, ya que, la distribución de las leyes no hace compatible un método de tanto esfuerzo como el de canales continuos. Un ejemplo se muestra en la figura
Figura. Diferentes tipos de muestreo en ranurado discontinuo, para una frente
Figura. División de una zona de muestreo por bandas de diferente mineralización. En general, para ambos casos es imprescindible la correcta clasificación de la o las muestras especificándose datos como: distancia entre canales o muestras, anchura total de la zona mineralizada (horizontal, vertical y verdadera), número de muestras tomadas, longitud de la muestra, descripción de las características mineralógicas,
estimación visual de leyes, tipo de roca encajante, y también de cómo encontrar la ubicación de la zona de muestreo. Las diferencias entre una canala de muestreo y un muestreo con ranurado discontinuo serán solamente la distribución de las muestras ya que los materiales, equipos, implementos de protección personal y todo el procedimiento seguro serán iguales para ambos casos. Por otro lado la ubicación de las muestras corresponderá a una malla o una línea con las respectivas distancias entre las muestras tomadas, esto podemos asemejarlo a la ubicación de una muestra individual realizada en un muestreo continuo y el largo de canala lo asemejamos al diámetro de la perforación, o sea, el total de muestras discontinuas será la suma de cada muestra individual. Así podemos ubicar cada punto de muestreo dentro de un plano teniendo en cuenta las distancias entre muestras. En el caso de una muestra hecha por picoteo la diferencia será que no habrá un ancho ni una profundidad determinada, pero el largo será igual al de una canala subdividida por sus estructuras que la componen. Como las técnicas de muestreo por canales continuos se pueden extender al ranurado discontinuos con las modificaciones ya descritas. A continuación se desarrollarán los pasos para obtener una muestra por canales continuos, debido al mayor trabajo que significa un ranurado a lo largo de un nivel horizontal sin saltos entre una perforación y otra. El muestreo de lodos se verá más adelante, después del muestreo por canalas. Esto debido a que las tareas propias de éste método, son diferentes que los dos anteriores y también a la importancia que tiene, en la determinación de los cursos a seguir en una mina en producción o en una campaña de reconocimiento de zonas con posibilidades de explotación y beneficio económico.
LOCALIZACION DE LA MUESTRA La mayoría de los yacimientos presentan alguna semejanza a bandas o capas. Las vetas tienen por lo general una estructura en bandas o fajas aproximadamente paralelas a sus paredes; los sedimentos y menas debido a una sustitución de minerales están dispuestos en capas; yacimientos de otros tipos pueden presentar foliación, ramificado u otra disposición paralela. Puesto que la distribución del contenido de metales suele seguir tales bandas, una muestra que incluya todas las bandas es probable que sea la más representativa. Aunque una muestra tomada en ángulo recto al plano de las capas de la longitud más corta de corte, la canala puede cruzar las capas bajo cualquier ángulo conveniente en tanto que atraviese todas las capas y las corte a todas bajo el mismo ángulo. En galerías por vetas con fuerte pendiente, la práctica más conveniente consiste en cortar las muestras en el techo de la galería. Sin embargo, el techo puede que no exponga toda la veta (aplicable también a vetas anchas), en cuyo caso quizás sea necesario extender la canala a parte o toda una pared de una galería. Cuando éste es el caso, o el techo está arqueado, se presenta un problema pues es imposible cruzar todas las bandas bajo un ángulo uniforme. Algunos ingenieros resuelven esta situación variando la anchura o profundidad del canal para tomar la muestra mayor en la parte más cercana a la normal al manteo de la veta, siguiendo así el principio de que una muestra debe contener pesos iguales de material para porciones iguales de anchura de veta. Pero esto exige una gran experiencia personal, y parece más seguro subdividir las muestras de esta clase. En transversales o estocadas, la canaleta puede cortarse ya sea horizontalmente o inclinado perpendicular al manteo de la veta. Si en este último caso el corte no atraviesa por completo la anchura total de la veta, tiene que hacerse varios cortes como se muestran en la figura. Aquí serían conveniente, las canalas inclinadas B-B, o el canal horizontal A-A. Si bien B-B requiere un menor corte, A-A puede ser más conveniente.
Figura. Canalas para el muestreo de una formación de manteo suave en una labor transversal a la veta (sección vertical). En consecuencia podemos ver que las dimensiones del canal varían con la regularidad y con el espesor del cuerpo mineralizado. Así que la longitud generalmente coincide con el ancho del material, ya que debe cortarse todo el material mineralizado, en cuanto a que la regularidad condiciona la profundidad y longitud como se muestra en la tabla, que asigna secciones transversales usualmente utilizadas según experiencias anteriores en distintas minas del mundo. Tabla. Dimensiones de canalas según características del mineral.
SUBDIVISION DE CANALAS Si la mineralización tiene una anchura mayor de 1,5m. , la práctica convencional es la de tomar dos o más muestras de cada canal, subdividiendo ésta en tal forma que ninguna muestra individual represente una anchura mayor de 1,5m. Así, una veta de 6m de ancho se dividiría en cuatro secciones de 1,5m. Esto muestra, al menos de un modo general, qué partes de la veta son más ricas y cuáles más pobres, información que puede ser útil para el trabajo de explotación. Aunque la convencional anchura de 1,5 m., o cualquiera otra distancia uniforme, simplifica el cálculo, no da como regla la información más exacta respecto a la distribución de valores, y existen especiales ventajas al hacer las subdivisiones no a distancias arbitrarias sino en los límites naturales entre tipos constantes de roca y veta, efectuando un muestreo dirigido a cada formación en particular como se muestra en figura.
Figura. Plano de un muestreo hecho por canalas subdivididas (los números representan gr/ton de oro). Algunas de las ventajas son: a) Exactitud en al muestreo: - Si una veta está formada de bandas que contrastan en riqueza, la tendencia natural humana es tomar demasiado de las partes ricas o, en un esfuerzo para evitar esta tentación, inclinarse en sentido contrario y tomar demasiado poco de una banda rica. Pero si se toman muestras de cada banda separadamente se evitan estas posibles fuentes de inexactitud. - Si la mena está formada por bandas duras y blandas hay una tendencia similar, ya sea por comodidad o por demasiada conciencia profesional, a tomar cantidades desproporcionadas de las partes duras y blandas respectivamente. Este peligro no se presenta si se estudia cada banda separadamente. b) Exactitud de información: - Tomando muestras de las bandas de distinta naturaleza mineralógicas se tiene evidencia geológica valiosa respecto a la asociación de metales con los distintos tipos de veta, y permite también estudiar en detalle la estructura del yacimiento en general. - Una información explícita respecto a la distribución de valores en el yacimiento puede influir en los métodos de extracción. Por ejemplo, en el caso de un yacimiento ancho puede demostrar que no debe ser extraído todo el ancho. En el caso de una veta estrecha, muestras separadas del muro, la veta en sí y el techo indicarán la extensión en que el ancho de la labor afectará la ley de la mena y pueden dar una idea del ancho de la labor en alguna zona en particular. Estos métodos de subdivisión darán como resultado un mayor número de muestras y, en consecuencia, se tendrá un costo mayor de análisis que el método convencional de anchos arbitrarios de 1,5m., pero sus ventajas compensan habitualmente su mayor gasto. Una forma de aminorar estos costos son los compósitos de muestras. MEDICION DE ANCHOS Ya se haya cortado o no la muestra normalmente a las paredes de la veta el ancho anotado debe ser ordinariamente el verdadero, esto es, el ancho medido en la línea perpendicular a las paredes de la veta (potencia). Midiéndolo entre los planos proyectados de las paredes, o entre las proyecciones de los puntos en los que el canal se ha subdividido, es por lo general adecuado, pero si se desea gran exactitud es algunas veces posible hacer la proyección tendiendo una cuerda de la pared de la veta expuesta en el techo de una galería a la traza de la misma pared en el costado y medir el ancho en ángulo recto a la cuerda. También pueden hacerse las mediciones a lo largo del canal y tomar su inclinación con un brújula, calculando el verdadero ancho por trigonometría. Naturalmente, también es posible tomar todas las medidas horizontalmente. Entonces, para estimar el volumen de la mena se multiplica el área de la sección horizontal por la distancia vertical entre el fondo y la superficie del bloque, puesto que el ancho horizontal por la altura vertical da el
mismo resultado que la verdadera anchura por la altura inclinada. Lo anterior se muestra en la figura
Figura Subdivisión de una canala. Izquierda: Subdivisión a causa de la irregularidad del techo de la galería.Derecha: Subdivisión a causa de los contrastes de tipo de material. ESPACIAMIENTO ENTRE CANALES CONSECUTIVOS La distancia conveniente entre canalas depende de la uniformidad de la mena. Para una mena de tipo medio es costumbre espaciar la muestras 1,5 metros a lo largo de la veta. Esta medida puede ser dada por el avance de la frente si se hace un muestreo de ésta para comparar resultados con el muestreo de la marina posterior al disparo. Este intervalo es posible que tenga que reducirse a 1 metro si la mena es rica y localizada en puntos, pero puede ser tan grande como 3 o más metros si la mena es excepcionalmente homogénea. Las muestras preliminares no necesitan estar tan juntas como esto, y se ahorra trabajo en la investigación si se toman primero una serie de muestras a intervalos de 6 metros, con la intención de cortar muestras intermedias en aquellas secciones en las que los primeros resultados muestren valores apreciables. En particular se verá más adelante la forma como se puede determinar el mejor espaciamiento entre muestras por medio de la estimación estadística. Cualquiera que sea el intervalo debe ser uniforme en una sección dada de la mina, y las muestras deben ser cortadas con exactitud donde indiquen las medidas, pues un espaciamiento uniforme no sólo simplifica el cálculo sino que elimina el elemento subjetivo al elegir los lugares de corte. En vetas estrechas y ricas como las de Cobalto, donde muchas de las vetas no tienen más de unos centímetros de ancho, puede convenir hacer una canala continua a lo largo de la veta en lugar de canales espaciados perpendicularmente a ella. En tal caso deben cortarse muestras auxiliares de los hastiales de roca. Las medidas deben estar referidas a algún punto permanente, tal como la intersección de una galería y una transversal o, preferiblemente, a una estación topográfica. El frente de una galería es una señal muy precaria, pues desaparece si se hace avanzar el frente de la galería. MUESTRAS AL SUELO Aunque el techo y los costados son los lugares más convenientes para tomar muestras, puede suceder que haya sido extraído el mineral de la galería, y que el único mineral esté en el suelo de la galería. Desgraciadamente, las muestras del suelo no sólo son inconvenientes de tomar a causa de rieles, topografía dispareja y, a menudo, por el agua, sino que es probable que los resultados no sean de confianza. Si la mena de un frente de trabajo ha sido transportada por ese nivel,
pueden haber acumulado finos en el suelo e introducidos a través de grietas de la roca. En consecuencia es, en general, más seguro y no mucho más costoso hacer pequeñas perforaciones a intervalos, si las condiciones lo permiten, practicar perforaciones a percusión formando cierto ángulo con la veta. Donde no haya otra alternativa se pueden perfectamente tomar muestras al suelo, levantando rieles (si es el caso), lavando la superficie tan por completo como sea posible, y cortando los canales en la forma ordinaria. Si los valores están contenidos en piezas sólidas de la mena, más bien que en fracturas, es mejor lavar cada trozo que forma parte de la muestra. Pero si los valores están en vetas pequeñas de mineral disgregable, el peligro de perder finos debe pesarse contra el riesgo de enriquecimiento por contaminación. Si el agua corre por la galería es necesario desviarla a una cuneta construyendo a través de la galería un dique con planchas de madera sujetas con clavos a pies derechos de la entibación o algún otro método, y tapar las grietas con arcilla. REDUCCION DE TAMAÑOS Puesto que las muestras para enviar al laboratorio no necesitan pesar más que unos pocos gramos cada una , la posibilidad de reducir el peso guardando solamente parte de la muestra y desechando el resto es de gran importancia si el ingeniero ha de transportar por sí mismo las muestras. Incluso si el transporte no es problema pueden ser deseables muestras duplicadas para comprobaciones, o como material dispuesto a formar muestras compuestas para un ensayo más completo o para pruebas metalúrgicas. Las muestras compuestas se preparan apartando una porción de cada muestra de peso proporcional al ancho de la muestra o al tonelaje que la muestra representa (compósito). Dividir una muestra en partes más pequeñas equivale a tomar muestras de una muestra, y debe efectuarse de manera sistemática para que la submuestra sea verdaderamente representativa del conjunto. Como ya se dijo en su momento el tamaño depende del peso y de la ley de la partícula mayor (que puede que sea también la más rica) comparada con el peso y ley de la submuestra. Las tablas de Richards, y también el trabajo matemático de Brunton, indican que en una muestra de 1 kilogramo de peso ninguna partícula debe ser mayor de 0.75mm en menas de ley media, y 0.13 cm en menas ricas o muy localizadas. Otra tabla es la ya vista en los errores del muestreo en el capítulo II publicada por Henry Luis, debiéndose tener en cuenta que para los minerales más ricos (fierro, cromo, titanio, fósforo, etc.) la granulación puede ser ligeramente superior, encuanto que para los minerales pobres o de baja ley (oro, plata, platina, etc.) el diámetro puede ser inferior al de la tabla la cual veremos nuevamente por su importancia en muestreos operacionales: Tabla. Relación entre el peso de la muestra y el tamaño del trozo mayor.
Estos valores pueden variar según sea el comportamiento del mineral, será menor si es una mina de alto valor económico o será mayor en menas más homogéneas. Las muestras pueden ser trituradas y luego se separa en una lona limpia, siendo la división hecha por el método conocido como “pilas y cuarteo”. Las pilas son cónicas y se hacen vertiendo sucesivamente paladas de la mena triturada sobre la lona en una superficie plana. Los finos se apilan formando el vértice del cono, mientras que las partículas mayores ruedan por los costados repartiéndose de manera uniforme.
A continuación la pila se aplasta hasta que tome la forma de un disco plano extendido radialmente desde el centro. El proceso final de cuartear consiste en dividir el disco en cuatro partes como si se cortara un pastel, y combinar dos cuartas partes opuestas para hacer una submuestra, mientras que los otros dos cuartos forman el duplicado o se rechaza. Teniendo es cuenta las distintas etapas que se deben desarrollar para la obtención de una muestra por canales lo más representativa posible, a continuación se presenta un procedimiento seguro recomendado para todas las etapas y cuidados del muestreo por canales al techo, gradiente o cajas, frente y piso. MUESTREO DE LODO EN INTERIOR MINA Generalmente en interior mina, se necesita reconocer una estructura a partir de una labor existente, en forma rápida y a un bajo costo, esto se logra utilizando instrumentos y técnicas ocupadas en operaciones comunes en la mina, como la perforación. En el caso de usar una máquina perforadora manual “Jack Leg “o un “Jumbo”, del mismo tipo que los usados para perforar avances. Se perfora con barra de acople de 1 a 1,5 metros de longitud por 7/8 “de diámetro y con un bit de 1 ¼“de diámetro como elemento perforador y barra escareadora de 2 ¼ “de diámetro. Se perfora con esta máquina a una pendiente de 2 a 5%, para que escurra el detritus con barrido de agua por el canalizador de muestra (cañería de PVC). La muestra se recupera en un balde recibidor, al cual conviene agregarle previamente un poco de solución “ floculante” la cual cumple la misión de aglomerar los sólidos dispersos en el agua, de tal forma que decanten fácilmente evitando de esta manera la fuga de partículas finas (lama) al vaciar el agua clara. El recipiente se cambia por uno nuevo metro a metro, al cual se le bota el agua y vacía el contenido sólido en una bolsa de polietileno, para su posterior envío al laboratorio. Si la muestra cae directamente a la bolsa, dejar decantar los sólidos y luego botar el agua clara sellando la bolsa. Con este método se alcanzan sin grandes dificultades los 30 metros, para distancias mayores se recomienda usar un sondajes de diamantina. Uno de los grandes inconvenientes que se presentan en este tipo de muestreo sucede cuando la mena es de un mineral soluble (caso del cobre soluble), en donde este método cambia la estructura química del metal transformándolo. Debido a esto el muestreo ya no es representativo pues la muestra está contaminada con iones de agua. A continuación se detallará el procedimiento seguro recomendado para un muestreo realizado con máquina manual “Jack-Leg” o sobre ruedas “Jumbo perforador”. MUESTREO EN LA SUPERFICIE MUESTREO GEOQUIMICO Los procesos geológicos que forman los yacimientos de interés económico generan enriquecimientos locales elementales, incluso de mayor tamaño que el propio yacimiento en sí, que reciben el nombre de Halos primarios. A su vez, la alteración de estos yacimientos conduce a una redistribución de los elementos en Halos secundarios, que se pueden encontrar en la roca alterada, suelos, vegetación, etc., aumentado, de forma excepcional, el área en el cual se puede detectar la presencia de un posible yacimiento (anomalías). Los elementos que constituyen los halos Primarios se generan en la roca encajante en el mismo momento de la formación del yacimiento y son muy útiles para su
búsqueda. La composición y distribución de estos halos Primarios depende del tipo de depósito considerado. Los pórfidos cupríferos, por ejemplo, poseen halos que se desarrollan a lo largo de cientos de metros, tanto en la horizontal como en la vertical, mientras que los sulfuros estratiformes suelen presentar halos con gran dispersión horizontal pero nulo desarrollo vertical. Por su parte, los halos Secundarios se forman por ruptura mecánica, a la que si se suma un transporte se origina un placer, o química (disolución),. Durante esta dispersión, los elementos pueden reconcentrarse en la vegetación o, por adsorción, en los minerales de la arcilla, materia orgánica u óxidos de hierro-manganeso, por lo que todos estos compuestos constituyen objetivos de gran interés a la hora de llevar a cabo la selección del tipo de muestra a analizar. Debido a esto se debe aclarar que la dispersión de los elementos lleva a la formación de una zona “geoquímicamente anómala” (en torno a la mineralización) que contrasta con los valores “normales” para éstos dentro del medio de dispersión (roca, suelo, agua). De esta manera podemos definir dos conceptos estadísticos de vital importancia en el muestreo geoquímico (Schalckleton, 1986): a) valor de fondo (Backgraund), que corresponde al valor “normal” de un elemento para un medio concreto dado y b) anomalía, que corresponde a una desviación estadística significativa a partir de un valor de fondo (ejemplo, 2 a 3 desviaciones estándar). Al respecto cabe indicar que las anomalías pueden ser positivas (por concentración del elemento) o negativas (por lixiviación selectiva del elemento). Ver tabla En resumen se puede decir que el muestreo en una prospección geoquímica se basa en la dispersión que sufren ciertos elementos contenidos en las rocas y que por procesos de erosión, alteración y transporte, pasan a formar parte de otros materiales, como suelos, sedimentos y aguas( halos secundarios) Esta dispersión hace que los elementos que se encuentran formando un yacimiento de difícil detección, emigren hacia otros lugares formando parte de los productos de la erosión y pueda, por ese motivo, ser ubicado a través del muestreo realizado en el material con el cual se movilizó, unos elementos presentan mayor movilidad es decir, hay elementos que se consideran estables porque difícilmente los efectos de lixiviación y erosión, los vuelven solubles para ser transportados, mientras que otros elementos presentan gran facilidad para su desplazamiento de la roca origen, a materiales secundarios. Son los elementos movibles los que se usan preferentemente en el muestreo de prospección geoquímica, ya que a través de ellos se pueden detectar sus propias concentraciones o los de otros elementos estables que lo acompañen. Por ejemplo, se podrá utilizar el molibdeno en la búsqueda del cobre, (del tipo porfírico en particular), el arsénico en la búsqueda de oro, de cobalto y de tungsteno. Se puede decir entonces que, en el muestreo de prospección geoquímica se utiliza como material, fundamentalmente, los productos secundarios de las destrucción de las rocas y se trata de encontrar en ellos anomalías, es decir, concentraciones mayores que lo normal, que den pautas para ubicar el yacimiento de origen TABLA. Elementos químicos secundarios que sirven como base para la prospección geoquímica de los diversos tipos de yacimientos(Evans, 1995).
Según evoluciona el programa de investigación, se van ajustando los modelos y los métodos de muestreo, pues la falta de existencia de una determinada anomalía no asegura la ausencia de un yacimiento. De hecho, muchos yacimientos han permanecido sin descubrir por una errónea interpretación de las anomalías geoquímicas. Closs y Nichol en 1989, ofrecen un listado de los aspectos que deben considerarse para que una campaña de prospección geoquímica, en un sentido metodológico, se desarrolle correctamente. Estos son: a) Conocimiento exacto del tipo de yacimiento a investigar. b) Adecuado conocimiento del terreno a investigar. c) Naturaleza de los posibles halos Primarios y Secundarios. d) Tipos de muestreo posibles. e) Procedimientos para la recogida de las muestras. f) Tamaño de muestra requerido. g) Intervalo de muestreo, orientación y densidad de la malla. h) Procedimientos para la preparación de las muestras. i) Preparación de la fracción de la muestra a analizar. j) Método analítico más recomendable. k) Elemento o conjunto de elementos a analizar. l) Formato de los datos para su interpretación.
GEOQUIMICA DE SUELOS Las características de los suelos difieren en función de los aspectos geológicos, fisiográficos y climatológicos de una región. Estas condicionan sus perfiles típicos en cuanto al desarrollo ( o ausencia ) y extensión de los distintos horizontes (A-C) como se muestra en la figura. Bajo el punto de vista de la geoquímica (Levinson, 1980), el horizonte B (de acumulación) presenta un gran interés, ya que es donde suelen concentrarse de preferencia los elementos químicos. No obstante, es importante aclarar que lo ideal es determinar en cada región a muestrear el horizonte que mejor concentra el o los elementos bajo estudio. El estudio y el muestreo del perfil permite conocer la evolución del contenido metálico en profundidad y de esa manera seleccionar el horizonte más adecuado para el muestreo. Aunque generalmente la fracción más fina es la de mayor contenido metálico, es conveniente establecer qué fracción da la mejor indicación de mineralización. Generalmente se emplea la fracción menor que 80 mallas, lo que no significa que sea la mejor. Estas muestras se toman generalmente en áreas con extensa cubierta regolítica o con alta razón cubierta / afloramiento. La selección del plan de muestreo de suelos se determina principalmente por la probable forma y diseminación del yacimiento buscado. Si se conoce el rumbo de las estructuras mineralizadas, las líneas de los perfiles o cortes del suelo, deberían ser perpendiculares a éste, y espaciada de manera tal que cada posible yacimiento sea interceptado por al menos dos perfiles. Si no se conocen estructuras el muestreo se realiza según un cuadriculado regular o malla geoquímica que se describe más adelante. Los perfiles y el sitio de extracción de cada muestra deben ser marcados claramente en terreno (con hitos y estacas). Debe además emplearse un método seguro y práctico de numeración, y anotar en el terreno las características de cada punto de muestreo (horizonte del suelo, drenaje, vegetación, etc.), la preparación de las muestras para análisis incluye secado y tamizado.
Figura. Perfil de suelo ( A) y variaciones en función del tipo de relieve y clima (B) de Livington, 1980). La toma de muestras en sedimentos de arroyos constituye uno de los pilares básicos de la exploración geoquímica, representando, cada muestra, el área de
influencia del sedimento muestreado. Los análisis obtenidos en el muestreo de pequeños arroyos suelen presentar una máxima resolución y un fuerte contraste, al contrario que los realizados en extensos arroyos o cursos fluviales, en los que las grandes cantidades de sedimento tienden a diluir la concentración de elementos y enmascarar las anomalías. En exploraciones de tipo regional, la densidad de muestreo se establece de forma que se llegue a un compromiso entre la mínima densidad necesaria para detectar la anomalía y la máxima en términos de tiempo y costo económico. Dicha densidad suele oscilar entre una muestra cada 100 km2 en programas de reconocimiento regional y varias muestras cada km2 en etapas de seguimiento local. En cuanto a la posible presencia de focos de contaminación, hay que evitar el muestreo en zonas influidas por la presencia de carreteras, núcleos de población, fábricas, y, especialmente, antiguas labores mineras, pues enmascaran las anomalías generales de carácter natural. Para explorar la presencia de metales que forman compuestos químicamente resistentes (oro, platino, estaño o titanio), se obtienen concentrados de minerales pesados en sedimentos de arroyos como se ve en la figura (Zantop y Nespereira, 1978). Este método también es especialmente útil en zonas remotas donde la realización de los análisis es lenta, por la lejanía de los laboratorios, y el coste de volver a visitar el área es muy elevado. Por el contrario, en la exploración de metales solubles (cobre, plomo, cinc, molibdeno, níquel o cobalto) se toman muestras en las zonas donde los tributarios conectan con las corrientes principales, así como en los arroyos a intervalos regulares. Es frecuente la toma de muestras a profundidades de 10-15 cm., para evitar la excesiva presencia de óxidos de hierro y manganeso, los cuales están normalmente enriquecidos, por adsorción, en diversos elementos traza. También se recomienda muestrear en lo posible sedimentos de la misma granulometría y contenidos de material orgánico, ya que ambos factores son de especial importancia en el contenido metálico. Se debe evitar tomar material de sedimentos antiguos o material procedente de las paredes adyacentes Las muestras se tamizan y la fracción fina de menos de 150-200 micras, que es la que refleja mejor las anomalías metálicas (pues la fracción gruesa tiene un carácter más local y no suele presentar enriquecimientos importantes), se analiza, bien por métodos rápidos sobre el terreno, o bien, más frecuentemente, en laboratorios especializados. Los valores para el fondo geoquímico regional y las anomalías se determinan estadísticamente, estableciéndose las zonas anómalas sobre las que, posteriormente, se cierra la malla para un ulterior muestreo. Las aguas, tanto superficiales como subterráneas, se muestrean en las campañas de prospección Hidrogeoquímica. Las concentraciones de los elementos analizados son el resultado de la interacción de un variado número de factores: (a) la solubilidad de los propios elementos; (b) el flujo de agua, que depende de la estación del año en la que se haya hecho el muestreo; (c) la cantidad de materia orgánica, o minerales de la arcilla, en suspensión y (d) los parámetros de tipo químico como el pH, potencial de oxidación o la presencia de ligandos en el agua. Fruto de esta complejidad, este tipo de análisis genera resultados menos convincente, que los obtenidos, por ejemplo, en el análisis de sedimentos en arroyos o suelos, por lo que sus aplicaciones, comparativamente, son menores. Además, el soporte acuoso presenta una gran capacidad para contaminarse por la actividad humana, lo que hace que los resultados sean siempre inciertos LA MALLA GEOQUIMICA Cuando se tienen áreas extensas de alteración, sin mineralización visible y/o con cubierta regolítica considerable, se emplean las denominadas “mallas geoquímicas”. Estas consisten en tomar muestras como las previamente citadas a un cierto intervalo regular, cubriendo parcial o totalmente el área de interés, cuyas características geológicas y dimensiones determinarán la
orientación de la malla y la densidad del muestreo (son ejemplos mallas de 100*50, 50*50 y 50*25 mts., con muestras de relleno donde se considere necesario). Para levantar una malla geoquímica en terreno, se traza una línea o perfil base según la orientación y longitud establecida por el geólogo. Esto se hace normalmente con brújula y huincha. A partir de este perfil base se realizan los siguientes, a brújula y huincha, ya sea en forma perpendicular o paralela a la línea base. Es necesario dejar expresado en terreno, mediante un monolito pintado, el lugar físico de la muestra, así como el número de ésta. Es también imprescindible llevar un mapa de terreno, ya sea sobre una carta topográfica o fotografía aérea, con la ubicación, numeración y tipo de muestra obtenida. Una vez levantada topográficamente la malla, se plotean los valores entregados por laboratorio y se contornean líneas de isoleyes, definiendo así si existen zonas anómalas. MANIPULACION E IDENTIFICACION DE LAS MUESTRAS Una vez obtenida una muestra, se debe envasar e identificar convenientemente. Para lo primero se utilizan bolsas de lona o nylon indestructible de tamaño apropiado, siendo normalmente de entre 30*25 cm. a 50*50 cm., de acuerdo a la cantidad de muestra. Se debe sellar el envase con corchetes y doble giro de la mitad superior. Toda tarjeta de identificación debe llevar un número que debe ser correlativo e irrepetible para una misma área, el nombre del área, ubicación, largo y tipo de muestra, nombre del recolector y fecha de recolección de la muestra. También si se trata de una muestra tipo channel sampling, chip sampling o chip channel sampling. En muestreos no sistemáticos, los aspectos críticos son el tipo de muestra, material muestreado y su ubicación. En el caso de mallas geoquímicas, la ubicación se puede expresar como la interacción de perfiles (por ejemplo P510N-P695E) indicando, además, el tipo, horizonte y profundidad a que se obtuvo, junto a estos datos básicos, se deben agregar todas aquellas características que puedan ser importantes, como color del suelo, grado de humedad, contenido de arcilla, etc. METODOS DE ANALISIS USADOS EN LA EXPLORACION GEOQUIMICA El objetivo de toda prospección geoquímica es la identificación de anomalías, necesitando la colaboración de un prospector y un geoquímico. El prospector provee información de campo, descripciones de muestras encontradas, información de posible contaminación, etc. El geoquímico usa sus conocimientos de la movilidad de elementos diferenciados, asociaciones características de diferentes formaciones, etc. La mayor parte de los métodos analíticos tienen por objetivo la determinación de la concentración de los elementos en una muestra, normalmente elementos de carácter metálico. Existen dos métodos de análisis químico en exploración geoquímica, el colorimétrico y el espectográfico. En el procedimiento colorimétrico, tenemos tres tipos. El primer tipo, usado para la determinación del cobre, Pb, Mo, Tungsteno y otros elementos consistente en que el metal deseado es extraído de una solución acuosa a un solvente inmiscible obteniéndose una capa coloreada y separada por un complejo del elemento. La intensidad del color es proporcional a la cantidad del elemento presentado. El segundo tipo colorimétrico usado para la determinación de arsénico, consiste en una prueba de un punto determinado en el cual, un precipitado coloreado es obtenido en un área establecida o definida. La intensidad de este color también es una fracción de la cantidad del metal presente.
En el tercer tipo colorimétrico, una separación del papel cromatográfico, del elemento deseado, es seguido por la relación de este constituyente, con un compuesto adecuado a producir en el papel de bandas coloreadas, cuya anchura e intensidad del color, son proporcionales a la cantidad del constituyente presente; este método es usado para determinación de Uranio, Cobalto, Cobre y Níquel. El método espectográfico es también considerado como un método complementario del colorimétrico. La mayoría de estos métodos están designados para el uso en el terreno y son caracterizados por la brevedad y simplicidad compatible con la recopilación de grandes cantidades de datos, moderadamente analíticos y precisos. Por consiguiente, decimos que el rango de cada método para un elemento dado dependerá de una mínima concentración del elemento en la solución de la muestra, por lo cual un resultado positivo puede ser registrado por el método ya designado sensitivamente y la concentración que produce el color, más allá de la diferencia de color perceptible. Estas concentraciones están determinadas, experimentalmente y convenientemente expresadas en microgramos / mililitros ya que la cantidad de un elemento constituye en la solución para ser aprobado, debe ser proporcional al tamaño de la muestra usada; el peso de la muestra puede ser aumentado por pruebas o ensayos y cuyo valor está determinado por la concentración del elemento constituyente en la solución, siendo esto suficiente para dar una prueba positiva. La interpretación de los datos geoquímicos obtenidos, generalmente presentados en forma de mapas con los puntos de muestreo y los valores del elemento o elementos analizados, se lleva a cabo con técnicas estadísticas, desde la simple aplicación de los diagramas de frecuencias hasta técnicas más complejas como los análisis multivariantes (p.e. análisis factorial o análisis cluster). MUESTRA EN ZANJAS Y TRINCHERAS Este tipo de excavaciones se realizan normalmente en la etapa de exploración de un área de interés, teniendo su mejor aplicación en terrenos de aluvión de poca profundidad, como el caso de una posible instalación de lavadero de oro (muestreo geoquímico). ZANJAS SOMERAS Las zanjas someras son cavidades pequeñas de 0,5 a 0,8 metros de ancho, que se practican en los suelos blandos o sueltos. Como una variedad de zanjas someras se cuenta a las de despejo (de limpieza). Las zanjas someras se practican comúnmente a fin de tomar muestras metalométricas, de residuos minerales u otras. Las zanjas de despejo se emplean para el estudio de los planos de contacto de los minerales útiles, diques u otros objetos geológicos, recubiertos por aluvios poco potentes. Para la excavación de zanjas se utilizan, por regla general, palas, picos, barras y muy raramente palas neumáticas o martillos picadores. Cuando la magnitud de los trabajos de excavación de las zanjas de despejo así lo requiera pueden utilizarse bulldozer y scraper. Esto tiene lugar, por ejemplo, en los trabajos de reconocimiento, cuando se limpia la parte superior de los cuerpos de minerales útiles, de depósitos detríticos poco potentes. Este tipo de zanjas pueden ser de tal forma que se obtenga solo una cara libre para el muestreo, ver figura
Figura. Zanja de despeje. La documentación geológica de las zanjas someras y de las zanjas de despejo se efectúan en forma análoga a la que se utiliza para la descripción de los afloramientos en la descripción siguiente de zanjas. ZANJAS Y TRINCHERAS Las zanjas son labores a cielo abierto, de gran longitud, con corte transversal trapezoidal (con menor frecuencia con corte transversal recto), cuya profundidad va desde l hasta 5 m, siendo su ancho por la base superior desde 2 hasta 2,5 m y por la inferior (por el fondo) desde 0,4 hasta 1 m (figura). Las zanjas con paredes a plomo suelen ser denominadas trincheras (figura). El declive de la zanja, determinado como la relación entre las proyecciones horizontal y vertical de la pared y que expresa el grado de inclinación de la misma, varía desde 1 (lo cual corresponde a un ángulo de inclinación de 45° en las rocas sueltas), hasta 0 (paredes verticales en las rocas monolíticas muy resistentes). Una variedad especial de zanjas son los cortes efectuados en las pendientes del terreno, a lo que se denomina zanjas abiertas. Comúnmente la profundidad de las zanjas está limitada por la potencia de los depósitos detríticos y aluviales y su profundización en la roca madre normalmente no supera los 0,3~0,5 metros. Si la zanja se practica con fines de drenaje, su profundidad estará determinada por la profundidad a que se halle el estrato impermeable.
Figura. Trinchera de exploración
Figura Sección transversal de las zanjas. Siendo 1: costeros de entibación; 2: travesaño ; 3:depósitos sueltos (por ejemplo aluvios); 4: rocas madres.
En las rocas blandas, sueltas y fisuradas las zanjas se excavan manualmente por traspaleo. Cuando la profundidad es mayor de 2 a 2,5 m, la roca se extrae con ayuda de plataformas intermedias de traspaleo, de un aparejo con balde o de una grúa simple. En el caso de labores de gran envergadura, es aconsejable el empleo de excavadoras de cuchara ordinaria, excavadoras de cangilones e incluso bulldozers. En presencia de un relieve accidentado, las zanjas pueden ser excavadas con ayuda de scrapers o mediante el método hidráulico (con ayuda de torrentes artificiales de agua). En las rocas duras fisuradas se utilizan martillos picadores, en tanto que para practicar zanjas en las rocas duras se utiliza el método de excavación por explosivos. Con frecuencia se emplea el método de perforación y tronadura, en el cual, por efecto de una carga explosiva reforzada, la roca tronada es lanzada a cierta distancia. Durante la realización de trabajos de búsqueda y levantamiento es común la apertura de zanjas para el despeje del corte de las rocas madres. A tal fin, la zanja se practica en dirección perpendicular al arrumbamiento de las capas de inclinación brusca en las condiciones de llanura y de las capas yacentes horizontalmente en las pendientes. Cuando la zanja se profundiza en rocas madres, frecuentemente las capas rocosas muy resistentes no son trabajadas, quedando en el fondo de la excavación en forma de salientes (pilares)
Figura. Zanja de despejo con saliente de la veta prospectada. Durante el reconocimiento de yacimientos, las zanjas se practican con fines de despejo de las partes superiores de los minerales útiles para estudiar su morfología, composición y para la toma de muestras, siempre y cuando la potencia de los terrenos de recubrimiento no supere los 3 a 5 m. Cuando el afloramiento del mineral útil no supera en su ancho los 1 o 2 metros y es de longitud considerable, es conveniente practicar la zanja por la extensión del cuerpo mineral para lograr un despejo total de su afloramiento por debajo de los depósitos no cohesionados. En los lugares donde se verifica un ensanchamiento del cuerpo, consecuentemente se ensancha la zanja o se practican zanjas de corte complementarias a sus lados. Cuando el ancho del afloramiento del mineral útil es significativo o se reconoce una zona mineralizada potente y extendida, compuesta de pequeños cuerpos cercanos, su destape se efectúa mediante zanjas practicadas cruzando el rumbo del cuerpo mineral (o de la zona mineralizada) hasta lograr un corte total de los dos planos de contacto. A fin de evitar su desmoronamiento, las paredes de la zanja pueden apuntalarse. Para ello se las suele reforzar con costeros u otros materiales del lugar, a los que se asegura mediante travesaños. Los datos obtenidos mediante la apertura de zanjas sirven para correlacionar su fondo con el mapa geológico, indicándose los puntos de origen, final y de giro de la zanja, especificándose los contactos de las rocas y los trastornos tectónicos,
haciendo mención de los elementos de estratificación (posición de yacimiento). Aquellos elementos tales como las diferencias litológico-petrográficas de las rocas y la calidad del mineral útil, entre otros, se indican mediante símbolos convencionales. En el caso de una estructura geológica particularmente complicada se traza además un croquis de las paredes de la zanja. Finalmente, en la libreta de documentación se asienta la descripción del corte geológico puesto en descubierto con la apertura de la zanja, en tanto que en el parte de muestreo se registran las muestras y probetas que se han tomado. En el caso que sea una zanja o el muestreo por canalas se realiza de igual forma: a) Lo primero es ubicar el lugar a muestrear, ya sea al azar o por un método sistemático, dependiendo de nuestra búsqueda. b) Las dimensiones pueden variar según ya se describió y separarse en unos 15 a 150 metros. Su extensión puede ir hasta los 50 m o más. c) En caso de que se tenga conocimiento de un posible afloramiento de veta, se debe llevar también otro sistema, de trincheras o zanjas, perpendicular (como se muestra en la figura) , debido a que si se emplea un solo sistema, se corre el riesgo que estas sean hechas paralelas a la corrida de la veta. Por su puesto se debe seguir la orientación de la excavación que corte a la veta. Normalmente, en nuestro país, las vetas de importancia están orientadas en la línea magnética norte-sur aproximadamente
Figura Orientación de zanjas o trincheras. d) El muestreo en sí consiste en hacer un canala longitudinal a lo largo de la zanja o trinchera. e) La toma de la muestra se puede hacer en forma de chip channel sampling o channel sampling (técnicas ocupadas tanto en exterior o interior mina),a la misma profundidad, se puede realizar con cuña y martillo de 6 libras, martillo neumático o con algún otro equipo especial, como por ejemplo un cortador esmeril). Esta canala se hace siempre en la misma cara y dirección. f) Luego, limpiar la superficie expuesta con aire comprimido, agua a presión o brocha si es roca sólida. g) Subdividida en fracciones que constituyen las muestras. Esta subdivisión puede ser sistemática (intervalos iguales) o dirigida (muestras de anchos variables, de acuerdo a las diferentes estructuras), pudiendo haber una combinación de ambas. Dicha canaleta debe hacerse en roca fresca (expuesta), para ello se deberá limpiar la superficie a muestrear, preferentemente aislada del piso y de la superficie, para evitar contaminar la muestra con material de derrumbe o acarreo. h) La dimensión mínima de la canala deberá ser de 10 cm de ancho por 3 cm de profundidad lo que, por ejemplo, para una roca de densidad 2.7 y 100 cm de largo, nos generará 8.1 Kg de muestra. La muestra obtenida de un largo mayor que 100
cm. nos dará una cantidad tal de muestra, que será necesario cuartear en el terreno para reducir el volumen a embolsar. i) Si se hace un muestreo sistemático, la muestra se subdivide en intervalos iguales, respecto a perpendiculares proyectadas desde un eje de muestreo a la pared a muestrear, en la cual se trazan con pintura, procediendo luego a la limpieza de la canala, para posteriormente sacar la muestra y embolsarla. El eje de muestreo es por lo general, mas o menos normal al rumbo de las estructuras a muestrear, se genera por la unión de dos puntos ubicados por el muestrero y sobre estos puntos se ubica la huincha. Luego de tomadas las muestras, se procede a asignar a cada una de ellas un número, usando para ello, como en los demás sistemas vistos anteriormente, un talonario de muestreo con numeración correlativa. Esto nos permite identificar las muestras con su respectiva etiqueta. Los puntos generados para la materialización de los ejes de muestreo, deben ser solicitados a topografía, para su posterior levantamiento mediante formato especial como se muestra en la figura:
Figura. Exploracion en la veta “Trazadora” en el sector de Los Morros, febrero 1994. MUESTREO POR POZOS O CALICATAS El sistema de pozos o calicatas puede ser sistemático o dirigido. Muy usado para hacer un muestreo a grandes desmontes, mantos, placeres auríferos, etc. , por ende, en la prospección geoquímica. CALICATAS Las calicatas son excavaciones realizadas verticalmente o en forma casi vertical, de sección transversal rectangular, cuadrada o circular, de 0,9 a 2,0 m2 de superficie y de hasta 30 metros de profundidad (raramente más), comunicadas directamente con la superficie. En algunos casos las calicatas van acompañadas por pequeñas excavaciones horizontales subterráneas, llamadas estocadas. La excavación de calicatas representa un conjunto complejo de distintos trabajos que incluye la excavación propiamente dicha (profundización), la extracción de la roca desde el tajo a la superficie, el entibado (apuntalamiento) de las paredes de la calicata, así como su ventilación y drenaje. En las rocas blandas las calicatas poco profundas por lo común se excavan en forma manual. En las rocas duras se emplea el método de perforación y tronadura. En el caso de rocas fisuradas pueden utilizarse martillos picadores. En las rocas blandas, ente una gran profundidad, es aconsejable el empleo de equipos de excavación o máquinas perforadoras de pozos.
La roca se evacúa del pozo por traspaleo sólo hasta los dos metros de profundidad. A mayor profundidad, la roca es extraída con ayuda de baldes y cabrestante o de grúa elevadora. En forma análoga se verifican las operaciones de descenso y ascenso de los operarios, materiales e instrumentos. Ante calicatas de poca profundidad (4 a 6 m) pueden utilizarse plataformas de traspaleo intermedias (es decir entarimados de madera que cubren alrededor de un tercio de la sección de la calicata), para la transferencia manual de la roca desde el hoyo a la superficie del terreno. La carga de la roca en el balde se realiza manualmente, con palas o con un cargador de mandíbulas. A fin de evitar posibles derrumbamientos de las paredes de la calicata y garantizar la seguridad de los trabajos en el fondo de la misma, a medida que se adelanta la excavación se procede al reforzamiento de aquéllas. Sin refuerzo de las paredes sólo es admisible la excavación de calicatas de no más de 10 m de profundidad y siempre que se las perfore en rocas estables. Por regla general a estas calicatas, por seguridad, se elimina (rellena) poco tiempo después de haber sido excavadas. Existe una serie de métodos de entibación de calicatas, de acuerdo con la resistencia y estabilidad de las rocas. Si la roca permite avanzar en la excavación hasta 4 o 5 m sin apuntalamiento, lo aconsejable es no utilizar reforzamientos continuos, sino marcos de entibación sobre puntales para lo cual en el fondo de la calicata se coloca el marco de entibación básico, de madera en rollo o escuadrada de forma tal que sus partes salientes (uñas) entren en cavidades especiales excavadas en las paredes de la calicata: por los ángulos de la calicata, empalmados "en espiga" se colocan puntales de alrededor de 1 metro de altura, sobre los cuales, también empalmados "en espiga", se coloca un marco de entibación común sin "uñas", sobre éste se colocan nuevos puntales y así sucesivamente. Este refuerzo se efectúa de abajo hacia arriba y su comodidad estriba en que la mayor parte de la superficie de las paredes de la calicata queda descubierta, lo que simplifica su estudio. A veces, con posterioridad a la realización de la documentación y en previsión de posibles desprendimientos de trozos de roca, se procede a cubrir la entibación con costeros. Si la calicata no es profunda, el sistema de entibación se simplifica: los paneles o costeros colocados a lo largo de las paredes son firmemente ajustados por medio de marcos de entibación simples, sostenidos en posición horizontal por la fuerza de rozamiento, sin que haya necesidad de utilizar puntales o marcos de entibación básicos con "uñas" (a). Cuando sólo es posible profundizar la calicata hasta 1,5-2,0 metros sin refuerzo, se utiliza la entibación continua a marcos con "uñas": sobre el marco básico, ubicado en el fondo de la calicata, con sus “uñas" insertadas en las ranuras previamente practicadas en la roca, se colocan marcos de entibación simples de abajo hacia arriba. Antes de la colocación de los marcos de entibación, el geólogo procede a realizar la documentación de las paredes de la calicata. A posteriori, ésta se profundiza nuevamente en 1,5-2,0 m y se repite la operación arriba indicada (figura d).En las rocas sueltas o poco estables, que permiten una profundización muy pequeña (0,2~0,5 m), se utilizan entibaciones de bastidores suspendidos: después de efectuada la profundización, al bastidor de dirección ubicado en la superficie, se le une el primer marco de entibación por medio de grapones, a éste el segundo y así sucesivamente. La mayor inconveniencia de este método estriba en que la documentación sólo puede efectuarse sobre la base de la roca que se extrae del pozo, lo que lo hace poco preciso.
Figura. Entibación de calicatas: a) entibación con tablas (2) y marcos de entibación (1); b, c) entibación sobre puntales: 1- marcos de entibación; 2 – marcos de entibación básicos; 3 – puntales; 4 – tablas; d) entibación continua a marcos con “uñas”: 1 – bastidor de dirección; 2 – “uñas” del bastidor; 3 – bastidor de entibación básico; 4 – marco de entibación simple; e) entibación continua a marcos suspendidos; f, g) entibación a estacas con hincado de los puntales verticales e inclinados: 1 – marco exterior; 2 – marco interior; 3 – tablas pilotes. El caso más complicado que puede presentarse es el de la excavación de calicatas en terrenos o arenas movedizas y en gravas (desmontes o tranques de relaves antiguos). En estos casos, la profundización se efectúa con reforzamiento (este es el caso de los desmontes y tranques de relaves antiguos, figura f-g). En el terreno se colocan marcos de entibación exterior e interior y por el perímetro del pozo, en el espacio entre ambos marcos, se hincan estacas o tablas aguzadas de 1a 5 metros de longitud, a una profundidad de 0,2-0,3 metros. Luego se procede a la extracción de la roca (en 0,4 - 0,2 m) tras lo cual se hincan más profundamente las estacas o tablas pilotes, y así sucesivamente hasta su total hincamiento. En caso de ser necesario continuar profundizando el pozo, nuevamente se colocan dos marcos de entibación, exterior e interior, procediéndose luego al consiguiente hincado de las tablestacas y a la extracción de la roca. Con el fin de mantener un corte transversal uniforme de la calicata, las tablestacas se hincan con un pequeño ángulo, ya que cuando las tablas pilotes se hincan verticalmente la sección del pozo va reduciéndose a medida que aumenta su profundidad. Un tipo singular de entibación de calicatas es el denominado reforzamiento por congelamiento, que puede utilizarse en condiciones invernales y en presencia de temperaturas bajas estables. La calicata se practica en el hielo del depósito de agua, con el frente de la excavación situado a un nivel superior en 12-15 cm. al nivel del espejo del agua. Pasado un tiempo el agua se congela, lo que permite profundizar levemente la calicata; continuando en esta forma, es posible profundizar hasta alcanzar los depósitos de fondo y penetrar en ellos. A pesar de lo circunscripto de su aplicación, este método de entibación es prácticamente insustituible cuando se estudian los sedimentos de fondo de los depósitos de agua o aquellas rocas cubiertas por agua o por capas considerables de rocas acuíferas. El geólogo o muestrero debe efectuar la documentación geológica de la calicata a medida que ésta se va profundizando. Lo más conveniente es estudiar la composición litológica y la correlación espacial de las rocas, por las paredes de la calicata. En algunos casos se debe proceder a efectuar dicha documentación en la superficie, basándose en la roca extraída. La documentación, de acuerdo con la complejidad de la estructura geológica, se lleva a cabo por una, dos o las cuatro
paredes de la calicata, utilizando el método lineal (canala) o el de retícula. Si las capas rocosas se yacen horizontalmente y son firmes por su potencia y composición, será suficiente indicar por una de las paredes, las cotas de techo y de piso de cada estrato, trazando una característica de sus rocas componentes. En presencia de una estratificación monoclinal de las capas se deben efectuar la documentación de dos paredes adyacentes, midiéndose los ángulos de caída de cada estrato. En la orientación espacial de las paredes de la calicata estos datos son suficientes para la determinación, por métodos gráficos o analíticos, de elementos de estratificación, potencia real de capa y posición en el plano, bajo los depósitos de recubrimiento. En los casos de estructuras geológicas complejas (variación de la potencia de los estratos, presencia de cuerpos intrusivos, xenolitos, trastornos tectónicos, pliegues pequeños, etc.), la documentación debe efectuarse por las cuatro paredes. En estos casos, con frecuencia surge la necesidad de trazar en retícula el croquis de cada pared. En la libreta de documentación se indica la ubicación de la calicata, la orientación y longitud de las paredes, los ángulos de caída visibles, la composición litológica y petrográfica de las rocas, los lugares donde han tomado probetas y muestras. El procedimiento general de muestreo por canalas es el siguiente: a) Se ubica el lugar exacto a catar, llevando los elementos para realizar el muestreo, ya descritos. b) Se procede a construir la calicata o el pozo con las dimensiones señaladas según el lugar de muestreo. Comúnmente es usada una cata cuadrada de 1.5 x 1.5 metros. La separación entre catas puede variar entre 5 a 20 metros, pero al igual que en el caso de las zanjas, su separación dependerá del área de interés económico,
Figura. Cateo en busca de una veta. c) El tipo de muestreo es a través de canalas verticales, para medir estratos, u horizontales, para muestrear vetas, o sea un channel sampling o un chip channel samplig y su recolección es similar a la anterior de zanjas. d) Luego de recolectadas las muestras se etiquetan, se embolsan y mandan a laboratorio de manera similar a un muestreo por zanjas sistemáticas o dirigidas. e) Es convenientemente ubicarlos en un plano de muestreo. Junto con la cantidad de muestra extraída. En el caso que se busque una veta, este sistema por calicatas, no es tan eficiente como el muestreo por trincheras, debido a que el área abarcada es menor.
Figura. Profundidades de los distintos sistemas de muestreo en superficie. Siendo 1: material suelto; 2: veta y 3: roca sólida. El muestreo de desmontes es siempre problemático, por encontrarse “ suelto” el material. El sistema de muestreo por trincheras y el sistema de muestreo por catas, pueden ser usados en desmontes, pero el segundo tiene una mayor dificultad operacional debido a derrumbes de material PIQUES DE EXPLORACION (EN MINAS) Los pozos de exploración son labores verticales (muy raramente inclinadas), con acceso directo a la superficie, destinadas a facilitar los trabajos relacionados con la prospección de minerales útiles. La profundidad de los pozos de exploración alcanza los 150-250 metros y la superficie de su corte transversal (por lo común, rectangular) va desde 6 hasta 14 m2. Estas labores mineras se emplean fundamentalmente para reconocer menas de buzamiento vertical o casi vertical, en los lugares de llanura. El pozo está compuesto por dos secciones: de elevación y de escaleras; esta última está separada cada 2-3 m por tableros, figura. Para la instalación de mecanismos elevadores, instalaciones de compresión y de bombeo, sobre la boca del pozo se encuentran el castillete. Las operaciones de descenso y ascenso se efectúan por medio de un huinche. La roca extraída se traslada a un vaciadero especial. La entibación del pozo es casi siempre continua (de bastidores y de estacas). A partir del pozo se practican labores horizontales subterráneas: galerías y estocadas, a veces de gran longitud. La documentación geológica de los pozos se realiza en forma análoga a la de las calicatas.
Figura. Cortes transversales en piques escalonados para diferentes profundidades, siendo: a) pozo indicado para profundidades de 4 a 7 metros; b) pozo indicado para profundidades superiores a 7 metros. MUESTREO DE DEPOSITOS ALUVIALES O PLACERES Un Aluvión puede estar constituido por, limo, arena, arcilla, grava o material suelto depositado por corrientes de agua. El aluvión aparece normalmente en cualquier punto en el que la velocidad de las aguas torrenciales se reduce, así como la
capacidad de transporte de la corriente hasta que el traslado de sedimentos ya no es posible. Los depósitos aluviales se localizan en las llanuras de inundación de los valles de los ríos, en medio de los deltas y donde los arroyos de montaña desaguan en lagos o pasan a fluir por un terreno más llano. Cuando el depósito aluvial en su fase de acumulación adquiere la forma de abanico o cono, como sucede en la base de una montaña, da lugar a lo que se llama cono de deyección. Entre los grandes depósitos aluviales del mundo destacan los deltas del Nilo en Egipto, del Ganges en la India, y del Huang He (río Amarillo) en China, así como la llanura de inundación del Mississippi en Norteamérica. Los placeres son depósitos de partículas minerales mezcladas con arena o grava. La minería de Placer implica la excavación de depósitos de aluvión poco compactos (arena, grava, limo o arcilla). Los minerales valiosos se separan de los materiales de aluvión mediante un sistema de cribas y lavaderos (calderos, artesas). Entre los minerales de placer figuran metales como el oro, el platino o el estaño y gemas como diamantes y rubíes. Las minas de placer suelen estar situadas en los lechos de los ríos o en sus proximidades, puesto que la mayoría de los placeres son aluviales de ríos actuales o fósiles de ríos desaparecidos. No obstante, los depósitos de playas, los sedimentos del lecho marino y los depósitos de los glaciares también entran en esta categoría. La naturaleza de los procesos de concentración que dan lugar a los placeres hace que en este tipo de minas se obtengan materiales densos y ya liberados de la roca circundante. Eso hace que el proceso de extracción sea relativamente sencillo y se limite al movimiento de tierras y al empleo de sistemas sencillos de recuperación física, no química, para recuperar el contenido útil. El material extraído puede depositarse en zonas ya explotadas a medida que va avanzando la mina, a la vez que se recupera la superficie. Las minas de placer terrestres emplean equipos similares a los de otras minas de superficie. Sin embargo, muchas minas de placer se explotan mediante dragado. RELACIONES FISIOGRAFICAS EN PLACERES Los acontecimientos topográficos juegan un papel crítico en la acumulación de placeres auríferos y de otros minerales pesados estables. Las condiciones más favorables son aquellas en que la secuencia de acontecimientos ha conducido a su: Preparación, concentración, y preservación. La mejor preparación consiste en un largo periodo de profunda meteorización en una superficie de topografía erosionada. Esto libera las partículas individuales de metal o mineral pesado del material que los aprisiona, y prepara una capa profunda de suelo residual donde las corrientes que se originan más tarde, acompañadas y seguidas de una erosión vigorosa, cortan canales en la vieja superficie, transportando detritos y depositando los minerales pesados en lugares favorables. Los placeres formados en esta fase son valiosos, pero la erosión continua o acelerada los destruye si prosigue su acción durante un largo periodo. La destrucción es evitada si los placeres se cubren por formaciones más jóvenes, ya por desviación de los cursos de las corrientes, o por mantos de lava que rellenan los valles parcial o completamente. Si rejuvenece por segunda ves, y nuevas corrientes ponen al descubierto viejos placeres, reclasificándolos y reconcentrándolos, los depósitos resultantes pueden ser excepcionalmente ricos. GUIA DE CANALES La posición de un canal enterrado puede no ser obvia, en especial si el nuevo sistema hidrológico ha adoptado un esquema distinto. Para delimitar el canal son de asistencia la Geología y la Geomorfología. En el condado Calaveras (California) los canales eocenos, cortados en rocas y esquistos graníticos precretáceos, fueron rellenados posteriormente por sedimentos y mantos volcánicos del Mioceno y Plioceno. Así, el levantamiento del contacto entre las formaciones precretáceas y terciarias sirve para delimitar los viejos valles e indicar su forma general. A este fin son de gran ayuda las fotografías aéreas
Cuando se ha establecido la posición de un viejo valle pueden usarse métodos geofísicos para determinar la profundidad del zócalo rocoso, e indicar la posición probable de las partes más profundas del canal. Una investigación magnética puede delimitar la posición de las "arenas negras" con Magnetita que habitualmente se acumulan al mismo tiempo que el oro, éste método alcanza su mayor eficacia cuando la cobertura no es demasiado profunda y el zócalo rocoso es silicio. Donde el zócalo es máfico y tiene una intensidad magnética más alta que la grava, la posición de los mínimos magnéticos indica la posición del canal. Los métodos eléctricos siguen algunas veces a la investigación preliminar magnética para confirmar y suplementar los resultados. Su efectividad depende del contraste en conductividad entre el zócalo rocoso denso y el material aluvial húmedo. Si se ha recurrido o no a la ayuda de la Geofísica, la forma del valle se confirma hundiendo filas transversales de pozos exploratorios. El contorno del zócalo, usando como guías los resultados de los pozos y las formas habituales de los valles, puede dar una indicación más precisa respecto a las partes del canal que deben comprobarse mediante sondeos más próximamente espaciados. LOCALIZACION DE FAJAS RICAS En placeres el canal de la corriente constituye el yacimiento, pero dentro de él existen fajas ricas. Como el oro tiende a depositarse en los lugares en que la velocidad de la corriente disminuye, las partes del perfil en que el gradiente es menor resulta más favorable que aquellas en que es muy inclinado. Sin embargo, el gradiente actual no es siempre indicativo. Los canales terciarios de Sierra Nevada (California) han sufrido un balanceo debido a movimientos relacionados con fallas de grandes bloques, así que ahora algunos de los canales corren "colina arriba". Los lugares en que la corriente emergía de rápidos a aguas tranquilas son favorables a causa de la reducida velocidad y mayor oportunidad de deposición. Un valle ancho tras una garganta estrecha presenta una oportunidad para el cambio de situación de los canales, con la consiguiente reclasificación de placeres viejos. La resultante multiplicidad de canales da ocasión a más puntos potenciales de fajas ricas. Un valle ancho permite la formación de meandros con el desarrollo de canales curvados y arcos cerrados, y es bien sabido que los lados interiores de las curvas son especialmente favorables. Las bocas de afluentes son puntos de enriquecimiento si los tributarios corren por terrenos auríferos. La eficiencia del zócalo para retener las partículas pesadas es un factor determinante importante. Algunos de los placeres más ricos de California se encuentran sobre Caliza, cuya superficie rugosa ha formado lugares ideales de asentamiento. En contraste, la Diorita forma un lecho pulimentado y es inferior a la Caliza o al Esquisto, aunque se han encontrado acumulaciones ricas locales en pozos y en puntos en que se han acumulado rocas. Los esquistos y otras formaciones que se erosionan formando crestas y ranuras en miniatura constituyen clasificadores naturales; pero, de forma sorprendente, las rugosidades paralelas a la dirección de la corriente son más efectivas que las que la cruzan bajo un ángulo grande; por tanto, la posición de los canales aproximadamente paralelos al rumbo de las rocas esquistosas son favorables. En los placeres con contenido de oro relativamente bajo, la naturaleza del zócalo puede determinar la posibilidad de explotación. Los rascadores de fondos, puesto que son incapaces de recuperar todo el oro de superficies duras y ásperas, tienen más éxito cuando el material sobre el que descansa el placer es arcilla, toba o roca parcialmente descompuesta. Un placer productivo puede que no consista en un simple canal solo, de hecho, algunos de los placeres más ricos tienen una compleja historia de sedimentación. Canales más jóvenes cruzan y cortan los viejos, limpiando los niveles altos y reconcentrando el oro en el canal más joven. Alternativamente, los canales más
recientes pueden encontrarse a niveles más altos que los viejos, formándose acumulaciones después de haber tenido lugar un relleno parcial. El tamaño y forma de las partículas de oro, si son grandes o pequeñas, ásperas o pulimentadas, constituye un índice de la distancia de acarreo; la forma, disposición y naturaleza petrográfica de los guijarros que los acompañan dan una pista del punto original y, en algunos casos, de la edad del placer en los respectivos canales. De esta forma la reconstrucción de la historia de la erosión y deposición, usando los principios de geomorfología y sedimentación, proporciona una visión del arreglo de los canales y la probable posición de las fajas ricas. UBICACION DE LOS PUNTOS DE MUESTREO En primera lugar, el muestreo de la superficie arenosa no da ninguna idea de la concentración que pueda tener la zona aluvial; debido a esto, se deben excavar pozos u hoyos en los principales cursos de drenaje La ubicación ideal se encuentra en la orilla convexa hasta encontrar el lecho de roca, si es necasario, se debe recorrer agujeros tipo “olla” (un agujero tipo olla es una profunda depresión inclinada en el lecho de roca, donde pesados minerales se acumulan como resultado de la erosión circular). En este caso, a menudo se excava una zanja a lo ancho del lecho y las muestras son tomadas en el punto de contacto con el lecho de roca.
Figura. Varias posiciones del lecho de un curso de agua, en relación a las diferentes zonas de un depósito aluvial con las posiciones de los puntos de muestreo. En tercer lugar se deben recolectar muestras tomadas desde las orillas, en el aluvión, parcialmente elevadas sobre el nivel del río. De cualquier manera, es también importante tomar muestras específicas de cualquier agujero tipo olla situado en el lecho de la roca el cual, a pesar del trabajo extra que implica, puede indicar el contenido cualitativo del antiguo aluvión. En áreas donde existen rápidos o caídas de agua, es inutil tomar muestras en agujeros tipo olla río abajo, porque la erosión es tanta que los minerales pesados no permanecen por mucho tiempo y son rápidamente arrastrados. Es a menudo mejor hacer un muestreo río arriba con respecto a los rápidos, antes de encontrar remolinos.
Figura. Distribución lateral de zonas enriquesidas en depósitos aluviales, (M Derruau, “Précis de Geomorphologie”). Dependiendo del tipo de lecho de roca o esquistos, los minerales pesados son retenidos en distintos grados, especialmente si el esquisto es inclinado río arriba y actua como una tamiz natural. Cuando se toma una muestra aluvial en el borde de una pista, no se debe olvidar que se deben tomar muestras con almenos 50 m río arriba desde cualquier puente, y nunca río abajo,ya que la construcción de un puente puede alterar la concentración de los minerales. METODOS DE MUESTREO EMPLEADOS Aunque de un punto de vista geológico los placeres son relativamente sencillos, el muestreo exacto y su interpretación son a menudo difíciles. Frecuentemente se han sacado conclusiones erróneas debido a interpretaciones incompletas e inexactas de los muestreos, conduciendo a fracasos económicos. Los depósitos de placeres se exploran por medio de excavaciones (calicatas) o por perforaciones. A.- MUESTREO MEDIANTE EXCAVACIONES Las excavaciones de Calicatas se usan cuando las condiciones del terreno lo permitan, ya que, estas son las más convenientes por las razones siguientes: a) Permiten extraer muestras más grandes y por lo tanto, más representativas. b) Permiten la observación directa de la grava tal como está en el banco. c) Menor costo que una campaña de sondajes. Pero cuando se encuentra demasiada agua se hacen impracticables, por los posibles derrumbes de las paredes de la calicata. Antes de decidir la localización para una excavación, la prescencia de grava en el punto seleccionado es generalmente confirmada por medio de un avarilla taladrora, la cual es encajada o metida verticalmente dentro del suelo sirviendo para garantizar la existencia de grava, su profundidad y su probable espesor. La prospección comienza usando excavaciones apartadas: un hoyo de sección rectangular en cada orilla del rio preferentemente en la parte convexa de dos meandros sucesivos. El eje mayor de la excavación debe estar orientado perpendicular hacia el lecho del río. Si el río no es más ancho que unos cuantos métros y la grava es suficientemente profunda, es aceptable excavar dentro del lecho (obviamente en una parte seca). i.- TAMAÑO DE LAS EXCAVACIONES DE MUESTREO En una sección rectangular (figura) los hoyos deben ser cavados, con dimensiones de 0.80 x
0.50 metros con una profundidad cercana a los 0.60 metros. Para profundidades entre 0.60 y 3.00 metros, la sección del hoyo será de 1.50 a 1.80 m de largo y 0.70 a 0.80 m de ancho. Para excavaciones de 3.00 m o más profundas, la sección será circular de 3.60 m en superficie, si se realiza en 2 fases la sección en profundidad será de 0.80 m. Si se presentan grandes bolones, la sección inicial (0.80 x 0.50m) debe ser incrementada a 1.20 x 1.00 m
Figura. Sección transversal de una excavación exploratoria. Cuando la prospección es para diamantes, se requieren grandes volúmenes de material, el hoyo de sección cruzada puede, de acuerdo con el espesor de la grava detectada, alcanzar de 4 a 6 metros de largo y 2 a 4 metros de ancho. Son frecuentemente excavados, pozos de secciones cuadradas con 5 a 6 metros de lado. La sobrecarga es retirada hacia un lado, a una cierta distancia desde el borde del hoyo (debido al peligro que implica la caída del material retirado dentro del pozo), con la grava en el lado opuesto. Los 10 a 15 cm. superiores al lecho de roca, deben ser también colectados y adheridos a la grava. Los pedrejones deben ser lavados en pilas separadas. Si la grava forma grandes capas superpuestas, una varilla de perforación debe ser usada para asegurarse que el nivel asumido, no indica un falso lecho de roca. Si la grava está presente en grandes capas superpuestas alternadas con niveles arcillosos, esta debe ser ubicada en pilas separadas desde cada capa,. Si la mineralización entre capas no es diferente puede incurrirse en gastos no productivos. ii.- SUPERVISION DE LA EXCAVACION Un grupo guía supervisa la excavación de los hoyos y observa el cumplimiento de las normas de los trabajadores, asegurándose que las paredes del pozo sean verticales y que la sección superficial del hoyo hacia el lecho de roca sea uniforme. El debe estar capacitado para tomar las medidas de los hoyos correctamente con una huincha para medir (espesor de la grava y sobrecarga) o mediante una la introducir una varilla de corte. Si es necesario, el también debe enmaderar las paredes del pozo si estas son frágiles. iii.- DISTRIBUCION DE LOS CORTES Si el hoyo tiene más de 2 metros de profundidad, un trabajador en la superficie debe remover el material cortado en cubetas amarradas al final de una cuerda. La cubeta debe ser llenada por el excavador, quien trabaja al fondo del foso. Sistema “torno” en chile. iv.- DRENAJE DE LAS EXCAVACIONES POR MEDIO DE CUBETAS El agua debe ser vaciada en el lado usado como vertedero, para asegurar que esta no vuelva a entrar en el pozo por medio de filtraciones. Si la filtración de agua es significativa, el drenaje puede ser terminado por medio de una bomba con una capacidad de acuerdo con el caudal de agua fluyente. V,- INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD Para hoyos de más de 2 metros de profundidad los excavadores deben trabajar en grupos de 2 personas. En el caso que se produzca un accidente el trabajador que se encuentra en la superficie puede proporcionar ayuda al que se encuentra en el fondo del pozo. El trabajador debe usar casco y estar atado a una cuerda para ascender y descender. La cuerda debe
estar apropiadamente asegurada a la correa de la pala que desciende. Esta cuerda es sostenida por su asistente, el cual la amarra en un poste firmemente enterrado en el suelo. El palero asistente se posa detrás del borde del pozo permitiendo que la cuerda se deslice hacia abajo cuando la solicite el excavador. Para prevenir la caída de material dentro del pozo, por la cuerda se desliza un pedazo de madera el cual es acuñado dentro de un canal que se desliza de lado a lado del pozo. Pisos de seguridad. Los pisos de seguridad o tapados deben ser provistos para excavaciones de más de 5 metros de profundidad. El primer piso debe ser ubicado a 3 metros de la superficie, y después cada 5 metros de intervalo. Los pisos de protección deben cubrir al menos un tercio de la sección del hoyo. El piso debe consistir de 3 varas largas circulares (con un diámetro mínimo de 8 cm.) localizadas horizontalmente y enclavadas en las paredes del pozo. Estas varas deben ser cubiertas con bambú o ramas de palma y un amortiguador compuesto por hojas o plantas. Nótese que si el suelo es bueno y no requiere un enmaderamiento, es propicio para excavaciones circulares.
Figura. Sección de una excavación exploratoria con enmaderamiento. Escaleras flexibles o rígidas. Para pozos de más de 10 metros de profundidad el trabajador puede usar una escalera flexible o una de metal adecuada para trepar fuera o dentro del pozo. La escalera debe ser acomodada por sus ganchos a un poste, situada sobre la excavación. El final de la varilla está localizado encanales cortados previamente. Sumario de medidas de seguridad. 1) Canales en las paredes de 0 a 2 metros de profundidad. 2) Cascos duros obligatorios desde 2 metros de profundidad. 3) Cuerdas de seguridad desde 3 metros de profundidad. 4) Pisos de seguridad desde 5 metros de profundidad. 5) Escaleras flexibles o de metal a más de 10 metros de profundidad. Como una regla, estas medidas pueden ser solo observadas en excavaciones en donde las paredes al golpearla produzcan sonidos (depósitos secos o aluviales). Si
la cohesión del suelo es pobre, es necesario enmaderar las paredes de la excavación o usando un perforador tipo “Banka”. Test de equipamiento. Los lazos deben ser atados regularmente en la cuerda de extracción, para prevenir el deslizamiento de la cuerda a través de las manos del excavador. Las cuerdas deben estar en buenas condiciones y, si es posible, de nylon a prueba de pudrimiento. Estas cuerdas deben ser enlazadas entre sí al final de la operación para ser secadas. Los peldaños de una escalera dañada deben ser reemplazados inmediatamente. Cubetas usadas para la extracción del agua cuyas argollas y mangos son débiles, deben ser fortificados. La periferia de la superficie debe ser limpiada al menos en 1,5 metros de radio y cubrir con grava fina el borde del pozo para prevenir el deslizamiento de material hacia el interior. Es apropiado proveer de un sistema de ventilación en ciertos casos y chequear que el aire es respirable en el fondo del pozo, antes de descender. Protección de la excavaciones en áreas inhabitadas. Una excavación que no se encuentra rellena debe ser rodeada por una cerca (4 postes sólidos enclavados en el suelo, para formar un cuadrado cubierto por alambres de púas, con una altura de 1m sobre el nivel del suelo; si el alambre no está disponible se pueden utilizar varillas largas de madera para formar una cerca). Las autoridades de la zona deben tener conocimiento de los riesgos para los habitantes y un letrero de peligro debe ser puesto cerca de la excavación. Si el sitio de excavación es grande debe estar cercado por completo. Llenado de excavaciones. En áreas no habitadas cuando la excavación está en desuso y no es extensa, ésta debe ser llenada. En ninguna circunstancia la grava extraída debe ser usada para este propósito. La parte superior de la excavación debe ser ensanchada formando un embudo y el material extraído debe ser usado para rellenar la parte más baja de la excavación. B.- MUESTREO MEDIANTE PERFORACIONES. El método de sondaje, en esencia, consiste en enterrar una entubación o cañería en la grava a una profundidad dada, removiendo el material de dentro de la entubación, y volviendo a enterrar más la entubación, prosiguiendo así sucesivamente hasta que se alcanza la profundidad deseada. El material que se va removiendo después de cada perforación, sirve como muestra para la longitud en la cual se ha avanzado la entubación. Algunas veces el material en la cañería puede ser lo suficientemente suelto como para ser extraído sin gran dificultad, pero otras veces será necesario romperlo primero con una sonda de percusión que trabaja dentro de la entubación. Una de las dificultades más graves que se presentan para un trabajo de esta naturaleza es la presencia de bolones grandes a través de los cuales, naturalmente, no se puede enterrar la tubería, lo que hace necesario poner cargas de explosivos, como dinamita, para pasarlo. i.- PERFORADORES LIVIANOS “BANKA” Los datos generados por una perforación, son usualmente muy completos. Este tipo de muestreo debe ser usado solamente cuando los pozos no pueden ser excavados. Esto es aplicable a llanuras, las cuales continúan dentro de la corriente activa del río (perforador montada en una barcaza), y llanuras donde la sobrecarga consiste en arenas movedizas. El equipo de perforación generalmente usado es el “Banka” de 4 ó 6 pulgadas de diámetro (figura). El liviano perforador de 4” es utilizado para prospecciones estratégicas, mientras que el perforador de 6” es mejor para depósitos distribuidos, puesto que se pueden obtener mayor cantidad de muestra. Las mejores condiciones de operación son obtenidas cuando el depósito es bastante extenso y la grava se encuentra con pequeños elementos no cementados que constituye un bajo volumen y la mineralización es regularmente uniforme. El lecho de roca no debe ser muy duro.
MANEJO DE LA MUESTRA De cualquier manera que se obtengan las muestras (calicatas o sondajes) estas son lavadas en “tiestos”, “artesas” o por medio de una “criba” obteniendo del material " in-situ" la cantidad de mineral (oro, platino, etc.). Esta cantidad de mineral es medida a través de su ley, la cual puede ser expresa por lo general en miligramos por m3. Las muestras, generalmente, no se ensayan químicamente salvo en ciertos controles para determinar la cantidad de mineral recuperable en el lavado. Las leyes se calculan, pues a base del mineral efectivamente lavado. No siempre es cuestión sencilla determinar exactamente la cantidad de material efectivo representado por la muestra, o estar seguro que no ha habido dilución o contaminación de la muestra. A.- MUESTREO DE LA GRAVA Varios procesos están disponibles para tomar muestras de grava (geoquímica de arroyo) desde una excavación, dos de estos son los siguientes: 1) Llenar 3 tiestos con grava extraída de la excavación, después de haber sido mezclada en la superficie. Esto constituye un promedio estándar de muestras. 2) Llenar de 2 a 4 tiestos con grava extraída de todo el espesor de la formación (dentro de la excavación) usando canales verticales a dos lados opuestos o a las 4 caras de la excavación. B.- LAVADO Y CONCENTRACION Las muestras de grava tomadas en el lecho activo de la corriente de agua o desde una excavación son lavados en artesas o un caldero, usando una criba manual o un tamiz. Lavado en artesas o calderos. Las muestras son lavadas, si es posible, en el mismo lugar de la toma o en una estación de lavado establecida en el centro del área prospectada, en la orilla de un flujo de agua fácilmente accesible o dejando las muestras en tambores o en cubetas artificiales, en zonas áridas. La grava es limpiada del lodo bajo la malla de 5mm, la cubeta es ubicada sobre el agua o sobre un rodillo, esta operación debe ser realizada con mucho cuidado para no producir perdidas de muestra sólida. El material que no pasa por la malla es rápidamente examinado; en el caso de una mineralización visible las muestras son almacenadas. Los residuos de la malla bajo los 5mm de diámetro son limpiados en un caldero o artesa y el lodo es cuidadosamente vertido al terreno. Los minerales pesados son separados por medio de una artesa o caldero. La artesa cónica, generalmente metálica, requiere de un gran y regular caudal de agua para un correcto manejo. El instrumento el cual flota en el agua tiene un movimiento inclinado, por ello los materiales ruedan por la superficie y son separados por fuerza centrífuga y ascienden a lo más alto del punto opuesto al operador. Si el lavador trabaja en las orillas, los elementos livianos son removidos en dirección de la corriente. Los productos que generalmente se colectan en el centro de la artesa pueden ser removidos a través de ligeros movimientos horizontales, los cuales un lavador experimentado puede realizar mientras rota la artesa muy ligeramente para extender los minerales. El caldero con la forma de un cono truncado no descansa en el agua sino que es sostenido con ambas manos, los codos del lavador deben presionarlos contra sus piernas justo sobre sus rodillas. La operación incluye ciclos de tres movimientos sucesivos, los cuales se repiten hasta que los minerales livianos sean eliminados: 1) Movimiento horizontal, con el caldero moderadamente lleno con agua y manteniéndolo horizontal;
2) La inclinación del caldero es hacia el lado opuesto del operador y el derrame del agua se hace sin perder ninguna arena; 3) Mientras se mantiene esta posición inclinada se sumerge el caldero en el agua, de arroyo o en un bolo, añadiendo agua y removiéndola inmediatamente, así la capa superior de tierra es reducida (este movimiento puede ser repetido no más de 3 veces); 4) Se reanuda la posición horizontal, el movimiento y todo el procedimiento se repite. VALOR DEL YACIMIENTO La fórmula para calcular el valor por m3 del material de cada sondaje o excavaciones es la siguiente: VALOR POR METRO CUBICO = (C * .M) / (A * L) Siendo: C: Valor del mineral en pesos por gramo. Para el caso del oro este valor depende de la cotización de éste, y del fino del oro, ya que el oro recuperado en el lavado no es de mil milésimos. M: Número de gramos de mineral recuperado en la muestra después del lavado. A : Sección de la cañería en el caso de sondajes o la sección de la cata en metros cuadrados. L : Largo de la muestra a través de la capa de grava en metros. El término medio para cada pozo se obtiene tomando el término medio de las muestras individuales pesadas separadamente cada una, cuando no corresponden a los mismos metros cúbicos, y computadas en proporción a su peso; el término medio para todo el depósito se determina de una manera similar, tomando los promedios matemáticos de los valores del mineral, pesados para cada pozo en proporción al volumen representado para cada pozo. La cubicación total se determina a partir de las profundidades muestreadas de los barrenos y del área que representan. Al combinar los valores y estimar las cubicaciones, se requiere experiencia y buen criterio. Se debe tomar en consideración: El tipo del depósito, la distribución del mineral y el método de explotación que se va a emplear. También debe considerarse hasta que grado el material arrancado, durante la explotación general, va a seguir las leyes que dieron los muestreos.
MUESTREOS ESPECIALES : EN SUPERFICIE MUESTREO A UNIDADES DE CARGUIO Y TRANSPORTE El muestreo realizado en unidades de transporte como camiones o vagones y unidades de carguio como cargadores frontales o scoop, es usado a tanto en cielo abierto como en interior mina. Es también llamado muestreo por decimación y consiste en tomar muestras sistemáticas por cada número de unidades (5, 10, 15, etc.) que pasan (al acopio, al chancador, a la planta, de la mina, etc.). El número de unidades por cada muestreo biene dado por la homogeneidad del mineral, así como por la granulometría de éste. Este método de muestreo es bastante usado en procesos de embarque o movimiento de minerales. La exactitud requerida está dada por el número de unidades tomadas de muestra, debiendo ser numerosas y la cantidad de material recolectado en cada muestra. La muestra obtenida mediante esta técnica es generalmente más representativa que las obtenidas en un muestreo en pila o cama, puesto que el material se expone a través de pequeñas porciones de tiempo para su muestreo.
A.- MUESTREO A UNIDADES DE TRANSPORTE Las muestras realizadas a camiones o a vagones pueden obtenerse a través de unas paladas de mena o una serie de trozos elegidos, ya al azar o de acuerdo con un sistema preconcebido, como el método de cuerdas y nudos, tomándose de cada vagoneta o camión que pase. Otra forma de realizarlo sería tomar una unidad completa cada cierto número preestablecido de unidades que pasen y analizarla por medio del muestreo en pila o en cama que se describirá más adelante. Puesto que esto da lugar a grandes cantidades de muestras, existe la posibilidad de que sea representativamente correcta. En el caso de unidades de transporte grandes, en comparación con el total, se tomaría un unidad completa de muestra por cada 3 o 5 unidades. Tratándose de materiales uniformes, como por ejemplo carbón de piedra, una muestra se podría tomar por cada 10 unidades de transporte, dando un grado de exactitud bastante alto.
Figura. Puntos de muestreo en balde y tolva de un camión. Al muestrear grandes cantidades de minerales metálicos puede llegarse tan lejos como sea necesario, es decir, 100 a 1000 muestras por lote, todo en función del tonelaje y riqueza del contenido. Esta técnica de muestreo se utiliza en algunas minas para tener una ley comparativa con la entregada por la planta de procesos. B.- MUESTREO A UNIDADES DE CARGUIO Corresponde a la muestra que se toma del balde de un scoop, o de un cargador frontal cuando realiza la operación de carguio o transporte, para formar una pila, vaciar en algún pique de traspaso, buzón o a camiones. Si tomamos como ejemplo el caso del carguío de camiones, la operación de muestreo es la siguiente: - Se muestreará cada balde que se cargue a los camiones o cada camión que pase, inclusive aquellas cantidades menores que completen la carga o lo que se carga para terminar completamente con el acopio a cargar, lo que se muestreará proporcionalmente a la cantidad que contenga el balde. - El muestreo se realiza cortando 3 canales con la poruña (en el caso de un balde de scoop) ubicándolos simétricamente a lo largo del balde y a través de todo el ancho del mismo. Con las poruñas se sacarán 3 incrementos de cada canal (debe sacarse
todo lo que abarque la canala, incluyendo las colpas que deberán partirse con un macho o combo). En el caso del muestreo a camiones, se debe hacer una malla de muestreo sacando material de cada intersección de las líneas trazadas - Las muestras obtenidas de cada baldada se cuartearán por separado, en dos partes, una de ellas llevará la boleta de identificación y la otra tendrá el mismo número de boleta, marcada en la bolsa, con números grandes, con plumón indeleble. - La preparación de las muestras debe efectuarse inmediatamente de despachados los camiones y enviadas a la Sala de Preparación de Muestras, con su correspondiente informe de muestreo. - En el formulario de Informe de Muestreo debe informarse, las patentes de los camiones, el número de bolsa par cada número de boleta y una nota en que se especifica de que lugar son. MUESTREO DE MARINAS SUPERFICIALES Como ya se dijo, marina se entiende al material quebrado (por tronadura) de una frente de desarrollo o explotación. Estas marinas se pueden muestrear de dos formas, ya sea en la misma forma como se encuentra acopiada (en forma de pila) o exparsiendola en una mayor superficie (en forma de cama), dentro de la cancha de acopios no permanentes. Se debe tener en cuenta desde la recepción de la marina hasta el posterior ensacado de la muestra, para que el muestreo sea lo más representativo posible y no ocurran equibocaciones en la identificación de la muestra. A.- RECEPCION E IDENTIFICACION DEL MINERAL Estando el muestrero encargado de la cancha presente en ésta, es él el que dará la ubicación para dejar el mineral y procederá a su identificación ubicando un letrero, con su correspondiente plástico, en el que con plumón indeleble debe anotar la procedencia, nivel, labor y veta, su tonelaje y la fecha de recepción. El muestrero debe tener claras algunas precausiones: - Los diferentes stocks deben quedar suficientemente separados entre sí para evitar su contaminación. - Deben usarse letreros en buenas condiciones. - Las anotaciones deben ser claras y precisas para evitar una posible confusión con los otros acopios. - Debe considerarse la estreches de la cancha y aprovechar bien el espacio. - No deben dejarse los stocks muy apegados al cerro, lo que al sacarlos podrían contaminarse con estéril, por desprendimiento de los taludes. - Debe dejarse pasada para el cargador frontal entre el cerco de malla y los acopios, y entre los mismos. Si la fecha de embarque lo permite, el mineral será chancado antes de su muestreo. Debido a que el muestreo en cama es más representativo que el de pila debido a la posible segregación de tamaños, se detallará un método suguro para el desmuestre e de una marina o ocopio en cama. B.- MUESTREO EN PILA Consiste en el muestreo que se realiza con la marina estoqueada en forma de pila, cuya forma se asemeja a un cono. El cono se dividirá en forma imaginaria o con una malla de cuerdas anudadas en secciones aproximadas de 1 m.2 (según tamaño de la pila) procediendo a tomar
porciones de cada una de las intersecciones de esta malla, tomando mayor cantidad de muestra en la parte inferior del cono, disminuyendo hacia la parte alta. La cantidad de muestra debe ser de entre 15 a 20 kilogramos por cada 10 toneladas de mineral. Por cuarteos sucesivos se treducirá a una muestra de 15 a 20 kilos repartida en dos bolsas, con el mismo número, la que se enviará a la sala de Preparación de Muestras. Para obtener una muestra representativa de la pila, no es conveniente formar pilas mayores a 200 toneladas.
Figura. Malla imaginaria en el muestreo de pilas. C.- MUESTREO EN CAMA Cuando es posible de hacer, por espacio físico de la cancha o tratándose de un remuestreo, en cuyo caso el mineral a remuestrear será previamente chancado, es conveniente extender la pila con cargador frontal, dejando una cama de 0,50 a 1,0 metro de altura. Esta técnica nos entrega una muestra mucho más representativa que la pila, por presentar el problema de segregación de tamaños del material (más fino en la parte alta y mayor en la base).
Figura. Dimensiones de la malla en un muestreo en cama
Figura. Sentido del muestreo en cama MUESTREO DE DESMONTES, RIPIOS Y RELAVES En el pasado la tecnología sólo permitía recuperar algunos elementos, a partir de minerales que además debían tener una ley relativamente alta para ser rentable; sin embargo, el avance tecnológico de hoy, nos permite recuperar estos y otros elementos a partir de materiales ya beneficiados (ripios de lixiviación o relaves de flotación), como también de desmontes. Estos materiales constantemente son motivo de preocupación, una porque pueden presentar un atractivo económico, ante una nueva tecnología o ante un cambio en los precios de los metales en los mercados, y otra como control de algún elemento que pueda sufrir descomposiciones y dañar el medio ambiente. Por estas razones, es necesario conocer la ley de estos mediante el muestreo. A continuación se darán algunas recetas de como muestrear estos materiales. A.- MUESTREO DE DESMONTES Un desmonte corresponde a materiales sueltos que se encuentran en las boca mina, minas subterráneas, o los botaderos de las minas a rajo abierto. Se caracterizan por tener una granulometría heterogénea con bolones de gran diámetro. Estos desmontes presentan normalmente en la parte superior una superficie más o menos horizontal (plataforma), con otra con pendiente rodeando la anterior (falda). El método a aplicar consiste en hacer excavaciones de más o menos 1 a 2 metros de profundidad, en la intersección de una malla rectangular (como la vista en el muestreo en cama) hecha en la superficie superior del desmonte, en cada excavación se saca una porción de material con algún tubo muestreador (ya descrito) o tornillo de muestreo (ver figura), desde el fondo hasta la superficie. Esto se hace con el propósito de hacer un muestreo sistemático que represente realmente al desmonte. En el caso de que se topase con un bolón, en algún punto de la malla, este se tratará de quebrar mediante cuñas y combo, para luego sacar el material hacia la superficie, el cual se ensacará inmediatamente y se mandará a la sala de preparación de muestras para su posterior análisis en el laboratorio. Otro sistema de muestreo puede ser el de catas (ya descrito)de 1 metro de profundidad en el centro de la división de la malla rectangular, ya que el tornillo toma solamente los materiales finos y empuja los gruesos hacia los lados, y debería encontrarse dentro de un tubo para retirar la muestra.
En general la malla rectangular se recomienda que sea de 10 x 10 m. para un muestreo de cobre o de 5 x 5m. para un muestreo de minerales de oro y plata, debido a su consentración tan errática. B.-MUESTREO DE RIPIOS DE LIXIVIACION O RELAVES DE FLOTACION Los Ripios de Plantas de Lixiviación, corresponden a las colas del proceso de beneficio por lixiviación, se pueden presentar de manera similar a los desmontes o en grandes tortas. se caracterizan por tener una granulometría homogénea y de tamaño pequeño, menos de 2 a 1 pulgada de diámetro Los Relaves de Plantas de Flotación, corresponden a las colas del material que probiene de la planta de beneficio en la cual se flotan los minerales de interás y el resto se bota en tranques de relaves que constituyen en algunos casos enormes volúmenes de material. Se caracterizan por presentar una granulometría fina( bajo 68 mallas) y de acuerdo a su edad un porcentaje de humedad, que en ningún caso desaparece en el centro de él. El muestreo aplicado a estos materiales se puede realizar de 3 formas distintas, las cuales ya fueron analizadas en su ocación, siendo éstas las siguientes:
Figura. Tornillo de muestreo MUESTREOS ESPECIALES INTERIOR MINA MUESTREO DE LAVORES VERTICALES Las labores verticales que se muestrean pueden ser piques y chimeneas que sirven de reconocimiento. Los piques son labores inclinadas que tienen un gradiente aproximadamente de 60°. Generalmente en los niveles intermedios la sección de ellos es de 1,5m. x 1,5 m., y de 2 m. x 2 m. en los piques principales de los niveles inferiores. Puede observarse que en el piso, apegado a una caja van las cañerías de aire y agua y por el otro lado cuelga un cable de 2” de diámetro.
Figura Muestreo en labores verticales. En estas condiciones el muestrear tales labores es tarea difícil y peligrosa. No se puede pensar en hacer el muestreo por canaletas, no sólo por la difícil posición del muestrero colgado de un cable en un plano inclinado a 60°, sino porque el agua de la máquina perforadora corre por el piso del andamio, formando un barro resbaloso que cubre también el cable y dificulta más la posición de por sí peligrosa del muestrero. Por esta razón, el muestreo se hace en forma práctica y segura, aunque haya que sacrificar la exactitud. Lógicamente, en este caso la muestra no resulta representativa. Pero, algo compensa el mayor número de muestras tomadas. Por ejemplo, supongamos que el pique tiene 60 metros de largo, con muestras cada 3 metros, debemos tomar 20 muestras. Ahora bien, 60 metros con 60° de inclinación nos dan 30 metros verticales. Esta es la medida del pique en el plano vertical de muestreo. En los perfiles de muestreos se colocan las muestras cada 3 metros, tal como fue tomada. MUESTREO EN PUNTOS DE EXTRACCION Un método de explotación por hundimiento, como el block-caving o panel-caving, presenta una baja selectividad. Además, está sujeto a la incorporación de material de baja ley, debido al fenómeno de dilución, que se produce durante el proceso productivo. Por estos motivos, hay material estéril contenido en el mineral total enviado a planta. Esta condición es inevitable, pero en la medida que se controla, disminuyen sus efectos y con ello mejoran los beneficios económicos de la explotación de los recursos minerales, al aumentar la recuperación de tonelaje y eficiencia de ley. Para minimizar la cantidad de estéril enviado a planta , es necesario seleccionar o clasificar adecuadamente los materiales, ya sea como mineral o como estéril. La herramienta práctica que permite discriminar entre estéril y mineral, para una determinada ley de cierre, es el muestreo de los puntos de extracción. El muestreo en puntos de extracción se puede clasificar como grab sampling. Este tipo de muestreo se puede realizar en buzones de traspaso, en conos de extracción de un bloque hundido, en zanjas recolectoras o en carros de transporte de material arrancado (este último muestreo es análogo al aplicado a camiones, por ello lo veremos en el muestreo a estos). La ecuación personal tiene más influencia en este método que en cualquiera de los otros. Los datos que se tienen de la experiencia con esta clase de muestreo indican
que en general los resultados son demasiados altos. Pero si este sistema se emplea tan sistemáticamente y con el mismo cuidado que comúnmente se emplea en el muestreo por canales, se pueden tener también resultados de bastante confianza, especialmente en vetas de cierto tipo. Hay ciertos minerales en que los minerales valiosos están contenidos en casi exclusivamente en manchas o bolsones dentro de la roca estéril. Estos no se pueden someter al muestreo sistemático por canales, pero pueden ser muestreados con un grado bastante alto de seguridad tomando lotes de mineral en varios puntos después de su quiebre. La precisión de este tipo de muestreo es, frecuentemente, muy baja y el sesgo elevado debido a: - La tendencia natural del muestreador a escoger los fragmentos más ricos de mineral. - La tendencia del mineral a concentrarse en la fracción más fina. - El material amontonado no está suficientemente homogeneizado. - El material se puede recoger de la superficie correspondiente con criterios puramente visuales. Otro hecho que hay que tener en cuenta es que la cantidad de muestra depende del tamaño de grano de los fragmentos mayores que contiene la muestra, lo que aveces obligaría a tomar cantidades de hasta 1000 kg. de roca, cosa que solo puede hacerse excepcionalmente. Se han propuesto alternativas para mejorar la fiabilidad del proceso, las cuales se irán dando a medida que se vean los distintos tipos de muestreos en puntos de explotación. A.- OBJETIVOS DEL MUESTREO A PUNTOS DE EXTRACCION Los objetivos principales del muestreo de puntos de extracción, en minas explotadas por métodos de explotación por hundimiento, son los siguientes: 1. Controlar la producción: - Controlar el fino contenido en el mineral, que globalmente la mina envía a planta turno a turno. Es necesario el control por sectores o áreas productivas y el control por punto de extracción. - El control turno a turno permite el control por unidades de tiempo más largas, que se fijen como hitos de control, como día, semana, mes, año u otro, para cumplir principalmente metas de fino. - Bajo este contexto el muestreo, además, permite identificar materiales no deseados, tales como: material de cráter prematuro (disminuye la ley del mineral), barro (baja la productividad en la planta de chancado) y/o metales nocivos (el Arsénico y el Plomo provocan problemas comerciales acarreando castigos y hasta rechazos de productos finales). 2. Administrar puntos de extracción: - Determinar políticas o procedimientos que orienten las decisiones con respecto al tiraje de cada punto de extracción. Algunas de las decisiones que se toman permanentemente son: continuar la extracción, limitar, cerrar temporalmente, cerrar definitivamente o abandonar un punto de extracción. 3. Reconciliar tonelajes y leyes mina-planta:
- La mina toma los resultados de leyes reportados por la planta y ajusta sus propios tonelajes y leyes, en base a un archivo histórico, estimando las reservas remanentes de los puntos de extracción. 4. Verificar la confiabilidad de la estimación de reservas extraíbles: - Comparando la estimación de las reservas insitu, su transformación a reservas extraíbles mediante un modelo de dilución y el material reportado como extraído de acuerdo al muestreo mina. Esto permite validar el modelo de dilución y verificar la validez de los programas de producción. B.- MUESTREO EN BUZONES Para este tipo de muestreo su objetivo radica en que una mina explotada por el sistema de block-caving, en que el mineral comercial está recubierto por una capa de material estéril que alcanza desde 40 metros o más de 100 metros de espesor, es muy importante llevar un exacto control del tonelaje y de la ley del mineral producido (generalmente cobre), sobre todo, para determinar la caída de ley por la aparición del desmonte en buzones de producción. Este muestreo no es equiprobable debido a la gran variedad de tamaños y a la superficialidad del muestreo del punto de extracción. Lo mismo ocurre en las marinas. Cuadrilla de trabajo: Este trabajo lo hace una cuadrilla, bajo la supervisión del jefe de turno o capataz, la cual está formada por un muestrero a cargo y 2 muestreros más. La tarea de esta cuadrilla consiste en cortar muestra en todo los buzones en trabajo, de los niveles de producción Herramientas a usar: Las herramientas que usan, son sencillas para una rápida recolección de la muestra, estas son: Una poruña, un martillo de pico o geológico, una lona y varios sacos para guardar la muestra con su respectiva etiqueta. El trabajo de esta cuadrilla juega un papel importante la experiencia del muestrero a cargo, para obtener muestras representativas, tomadas en la forma más simple posible. Toma de la muestra: La operación de tomar la muestra es muy simple. La figura muestra la boca de un buzón en un nivel de producción. Los puntos 1–2–3 muestran las partes en que el muestrero hunde la poruña para sacar la muestra. Las rocas grandes son muestreadas con la ayuda de un martillo de pico. El producto de la muestra, si es necesario, se vacía sobre la lona, para mezclarlo bien y cuartearlo. La muestra final obtenida es ensacada y convenientemente rotulada como ya se ha visto con anterioridad. Luego los muestreros las transportan al laboratorio para su posterior análisis. Control de desmontes: El control del desmonte o dilución en buzones es determinado en términos de porcentaje a ojo por el jefe de turno o por su ayudante, quienes diariamente recorren los diferentes niveles y ordenan toma de muestras especiales, además de las que normalmente deben tomarse. Este control que parece tan simple es de enorme importancia, ya que en toda mina conviene determinar la ley comercial (ley adoptada como más conveniente para los tratamientos metalúrgicos, después de considerar cuidadosamente diferentes factores) y la ley crítica (ley cuyo contenido en valores útiles recuperables es igual al costo del tratamiento) de explotación.
Clasificación de las muestras: Existen dos clases de muestras: a) Muestras corrientes: Son aquellas que se sacan diariamente en los niveles, según la extracción. Pueden ser buzones limpios o con desmontes (dilución). b) Muestras especiales: Son las que se programan, cuando el desmonte aparece en los buzones, los que están sujetos a un control especial. Normas generales para el muestreo de buzones: - Todos los buzones en tiraje deben ser muestreados de acuerdo con el tonelaje extraído (muestras corrientes). - Los muestreos deben hacerse con mayor frecuencia en aquellos buzones que son tirados con frecuencia. - La lista de los buzones a muestrear es preparada por el ingeniero o geólogo a cargo y traspasada al jefe de turno. - Se tomarán una muestra de 10 kg. por cada 500 toneladas extraídas, en mineral limpio de desmonte y una muestra debiera tomarse por cada 150 toneladas o más según el grado de dilución del mineral contaminado. - El desmonte en buzones se controla por observación visual y muestras especiales. - Cada muestra especial debe pesar 20 kilogramos como mínimo. Se denominan chicas cuando a la muestra del buzón se le saca un solo ensayo y grande cuando a la muestra se le sacan dos ensayos. Estos se denominan A y B respectivamente y se usan para cortar (parar el tiraje) buzones (ley menor a la crítica). - Los buzones en tiraje de zonas nuevas de producción deben ser les debe hacer un muestreo inmediatamente después del hundimiento. - Todos los buzones deben ser muestreados durante el mes, no importa cual sea el tonelaje extraído. Es decir, cada buzón con extracción debe por lo menos tener un ensayo por mes. - A los buzones que tienen extracción regular se les tratará de sacar una muestra corriente por cada 500 toneladas extraídas. - En un block recién hundido se saca una muestra corriente cada 100 toneladas hasta completar los 500 kilogramos de muestra, siempre que corresponda sacar muestras de ese nivel. Completándose 3 muestras como término medio, se continuará sacando una muestra corriente por cada 500 toneladas. Para facilitar el trabajo de los muestreros se muestreará, de preferencia, un nivel por día, aunque en estos niveles el tonelaje extraído está sobre las 500 toneladas con respecto al muestreo anterior. - Si a fin de mes hay buzones que tienen mucha extracción y el número de muestras es reducido en dichos buzones, deberán tomarse muestras especiales, igualmente en el caso de muestras pendientes. Referencia de muestras especiales: Muestra A – B, marcadas con rojo deben ser tomadas de buzones clavados (o en reposo) con la frecuencia necesaria. Esto es debido a la convicción de que los buzones clavados deben ser cortados o reabiertos dentro de los tres días siguientes. Para obtener una muestra representativa de un buzón clavado deberá sacarse un mínimo de 20 kg. de muestra. Será el muestrero a cargo, quien con el martillo de pico quebrará las rocas en los puntos pertenecientes a la muestra marcada. El resto también lo sacará él mismo, con auxilio de la Poruña (figura). La lona se usará siempre para mezclar y cuartear bien la muestra. Cualquier buzón dudoso, por la inspección visual y apreciación del porcentaje de desmonte que haga
el jefe de turno o ayudante, podrá ser muestreado el mismo día o al día siguiente de preferencia si ellos así lo ordenan. Se pueden sacar también en parrillas de niveles de traspaso, para obtener la ley media de la saca del pique, cuando la ley media de la mina es anormal. Esto se realizará tomando de 6 a 8 fragmentos de material con un diámetro de 10 a 15 centímetros cada uno, completando un peso total de muestra de 7 a 8 kilos, las cuales serán recogidas y transportadas a la sala de preparación de muestras. C. MUESTREO EN CONOS Y ZANJAS DE EXTRACCION La metodología consiste en un muestreo manual, en que la muestra se toma en un punto de extracción por medio de Poruñas (figura N° 3.92). Para tomar la muestra, el material fragmentado que está a la vista en el punto de extracción se recorre cortando el flujo con incrementos horizontales. Tipos de muestras: - Muestras corrientes: se programan exclusivamente en base a la frecuencia de muestreo. - Muestras especiales: se programan cuando: - Existe contaminación: dilución o impurezas. - Los puntos de extracción presentan altos porcentajes de extracción o están por agotarse. - Es necesario repetir el muestreo. El procedimiento normal de toma de muestras corrientes (figura) considera recoger 10 incrementos ubicados en la horizontal (a una altura apropiada para el buen y ágil muestro) del cono de reposo de material fragmentado en el punto de extracción, para completar en total aproximado de 8 Kg. de muestra. Para muestras especiales, con granulometría mayor a 5 cm. se recolectan 20 Kg. en terreno, dejando sólo 8 Kg. Para materiales menores se sacan sólo los 8 Kg.
Figura. Puntos de extracción en zanjas recolectoras. La toma de muestras se debe realizar considerando lo siguiente: - Dar una carga de trabajo equilibrada a los muestreros. - Estandarizar el número de incrementos. - Estandarizar las herramientas de muestre y la manera de tomar cada incremento. - Establecer un sistema de muestreo según el porcentaje de extracción. - Variar la frecuencia de muestreo según el porcentaje de extracción D.- OPORTUNIDAD DE LA INFORMACION DE MUESTREO La diferencia entre el momento en que se toma la muestra y el momento en que se dispone de la ley de muestreo, se le denomina oportunidad de la información de muestreo.
Para una gestión de producción eficiente se requiere, que el personal involucrado en el ciclo del muestreo, realice su labor sin incurrir en pérdidas de tiempo, es decir, se requiere que la oportunidad del muestreo sea mínima. El ciclo del muestreo comprende las siguientes etapas:
Figura Esquema del muestreo a punto de extracción interior mina. - Toma de muestra de acuerdo a programa de muestreo. - Transporte a planta de preparación de muestras subterráneas. - Preparación de muestras. - Transporte de muestras a planta de análisis de muestras. - Análisis de la muestra. - Ingreso de la ley de muestra al sistema de control de la producción. - Acción, por parte del planificador de la producción diaria, en base al resultado de la ley de muestra. Programación de muestreo E.- ERRORES ASOCIADOS AL MUESTREO DE PUNTOS DE EXTRACCION Asociado al muestreo, existen errores que se producen durante las etapas de toma, procesamiento y análisis de las muestras. El margen de error de las leyes de muestreo, produce una mal clasificación del mineral y del estéril. Es decir, parte del material que clasificamos y extraemos como mineral de acuerdo a una determinada ley de corte es realmente estéril y también parte del mineral que no extraemos por clasificarlo como estéril es realmente mineral. Técnicas para estimar errores de muestreo: - Análisis de muestras duplicadas: consiste en un análisis estadístico de muestreos tomados en el mismo punto de extracción, sin que se haya extraído tonelaje entre muestras. - Variografía temporal de puntos de extracción representativos: permite cuantificar las diferentes fuentes de variabilidad. Este análisis es útil para: - Medir el error de muestreo periódicamente (efecto pepita) y tratar de mejorarlo a través de entrenamiento, introducción de nuevas técnicas de muestreo,
optimización del protocolo de muestreo, investigación de sesgos y procedimientos analíticos. - Medir la variabilidad entre muestras y optimizar la frecuencia de muestreo. - Investigar la presencia de ciclos en el proceso, estos también tienen una incidencia el la frecuencia de muestreo. Es importante destacar que la baja selectividad del método de explotación, se hace crítica cuando la ley de extracción se acerca a la ley de corte de planificación del yacimiento. En esta situación, una disminución del error asociado al muestreo involucra una mayor confiabilidad de la clasificación de los materiales, lo que se traduce en una mejor selectividad y maximización del fino producido. F.- TIPOS DE HETEROGENEIDAD QUE SE ENCUENTRAN EN LOS MATERIALES FRAGMENTADOS Y LOS ERRORES ASOCIADOS Heterogeneidad y errores: La heterogeneidad de materiales puede dividirse en las siguientes tres categorías: 1. Heterogeneidad de corto alcance, que a su vez puede dividirse en: - Heterogeneidad de constitución (causada porque los grupos de fragmentos son diferentes unos de otros en cuanto a forma, densidad, ley, etc.). - Heterogeneidad de distribución (causada porque los grupos de fragmentos son diferentes principalmente debido a la gravedad). 2. Heterogeneidad de largo alcance. 3. Heterogeneidad periódica. El error fundamental, que es un error aleatorio, se debe a la heterogeneidad de constitución. Este es el único error que es de interés cuantificar. El error de agrupamiento y segregación, que también es un error aleatorio, se debe a la heterogeneidad de distribución. El error de fluctuación periódica, que es un fenómeno ciclico, se debe a la heterogeneidad periódica. Los tres errores que se mencionan a continuación se deben a la materialización de la toma de las muestras o incrementos. Ellos son: - Error de delimitación de los incrementos. - Error de extracción de los incrementos. - Error de preparación de la muestra. MUESTREO DE MARINAS Por marina entendemos el material quebrado de una frente de explotación, del avance de una labor o explotación, este muestreo se puede realizar tanto en la frente misma de explotación como en lugares de acopio en donde es depositada la marina acarreada por un scoop. El muestreo en lugares de acopio se realiza generalmente a cielo abierto por lo que lo veremos más adelante, en ese tipo de muestreos especiales. El muestreo de estos materiales ofrece un alto grado de dificultad y además producen muestras que pueden tener una fuerte variación con los resultados reales, como se dijo con anterioridad. Una posible reducción de estos inconvenientes se alcanza al hacer una toma de muestras de forma ordenada, usando el método de cuerdas y nudos. Otra solución más imaginativa, para evitar el muestreo del mineral más rico, es la toma de muestras en momentos de ausencia de luz.
Muestreo de marina en la frente: Consiste en el muestreo que se realiza con la marina estoqueada en un frente de avance. Para este caso se sugiere una forma de realizarlo, que tiene que ver con el tamaño de la granulometría. Para granulometrías uniformes y trozos medianos de material, consiste en tomar varios elementos con la pala (corriente o tipo especial), después de haber dividido la marina en cuadrados por medio de trazos horizontales y verticales. En algunas faenas cuentan con un cordel anudado cada cierta distancia (1 metro, aproximadamente), el que se acuesta sobre la marina, y cada nudo corresponde a un punto donde se debe tomar un elemento. Finalmente el conjunto de elementos constituye la muestra. Para granulometrías desuniformes y con bolones grandes, si algún elemento que constituirá la muestra cae sobre un bolón, este debe ser extraído por medio de la fragmentación del bolón mediante un combo. La cantidad de muestra a tomar debe ser como mínimo de 15 a 20 kilogramos por cada 10 toneladas de marina, aumentando ésta con la distribución de la mineralización y el grado de riqueza (ley). Como este muestreo se realiza en una zona en donde ha habido una reciente tronadora, se deben tener consideraciones especiales para que este un muestreo no represente riesgos para los trabajadores involucrados. Así, se darán recomendaciones de cómo realizar un procedimiento seguro de muestreo, con el número de trabajadores y equipos necesarios para este fin.
Figura. Vista de elevación de un muestreo a la marina de una frente explotada
I.- ELEMENTOS DE TEORIA DE MUESTREO Para una óptima caracterización de un yacimiento se requiere de un acabado conocimiento de la Mena de interés, para lo cual se deben obtener una serie de muestras extraídas sistemáticamente, es decir, que sean lo más representativas posibles. Las muestras obtenidas deben ser lo más cercano posible a las propiedades reales del mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus propiedades a todo el yacimiento. En general en el P.M. es vital una adecuada muestra para poder caracterizar eficientemente la mena. Esta debe ser lo más representativa posible para extrapolar sus propiedades a todo el mineral. Parámetros a Determinar o Propiedades Típicas: Granulometría, dureza, humedad, gravedad específica superficial, composición, etc..
(g.e.),
forma,
área
El Muestreo puede Realizarse: • Para evaluación metalúrgica de yacimientos. • Para balance metalúrgico. • Para embarque de mineral. FACTORES QUE AFECTAN AL MUESTREO • Gran variedad de constituyentes minerales en la mena. • Distribución desigual de minerales en la mena. • Presencia de distribución de tamaño de partícula (diferentes tamaños de partícula). • Distribución de dureza de los minerales. • Distribución de densidad de los minerales (diferentes pesos específicos). Uno de los principales problemas que existe al analizar un grupo de varios trozos de rocas seleccionados al azar de una masa de mineral, es la obtención de diferentes resultados de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de minerales de un fragmento a otro. Estas características se llaman Heterogeneidades. Se tienen 2 tipos de Heterogeneidades: 1).- De Composición: Si se seleccionan al azar trozos de roca de una masa de mineral se tendrán variaciones de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de minerales de un fragmento a otro. Esto es lo que se denomina heterogeneidad de composición. Las variaciones entre fragmentos individuales de rocas tienden a aumentar a medida que disminuye el tamaño de las partículas (es decir aumenta el grado de reducción de tamaño del material). Esto se debe a que al disminuir el tamaño del material, más partículas minerales están liberadas, es decir, libres de ganga. Para una muestra consistente de varias partículas de diferentes tamaños, las variaciones entre muestras tienden a disminuir a medida que aumenta el tamaño
de la muestra (se incluye más partículas en la muestra), puesto que la muestra incluye una variedad de partículas teniendo un rango de contenido mineral y tamaños. Las variaciones entre muestras pueden reducirse al nivel que se desee tomando muestras más grandes, pero debe considerarse que un aumento en el tamaño de la muestra resulta un mayor costo para realizar el muestreo con muestras de mayor peso También es importante la ley de la mena. Una mena de alta ley se puede caracterizar adecuadamente con una muestra más pequeña comparada con una de baja ley a igualdad del resto de los factores. Factor Extra: Es importante la razón entre el tamaño de grano del mineral en la roca al tamaño del pedazo de roca. Si esta razón es pequeña, la muestra necesariamente será mayor que la muestra en el otro caso (si la razón es grande). Menor Tamaño de Muestra: Es preciso tratar con muestras de menas de tamaño más pequeño que grandes, ya que se tendrá un mayor número de partículas en el mismo volumen de muestra. 2).- De Distribución: Provocada porque la distribución de fragmentos de material no es al azar sino que existe segregación. Para que la distribución sea al azar es necesario que la posición espacial de cualquier fragmento sea independiente de sus características de tamaño, forma y densidad. Este tipo de heterogeneidad debe tratar de evitarse en la práctica ya que produce un enorme aumento del error de muestreo. El mezclado que se practica al material previo al muestreo tiene por objeto eliminar este tipo de heterogeneidad y obtener una distribución al azar de trozos de mineral. Debe quedar claro que un muestreo exacto de un material heterogéneo es imposible, siempre existirá un error asociado al muestreo, entendiéndose por error la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la proposición Xj (material) en estudio.
II.- ESTIMACION DEL ERROR FUNDAMENTAL DE MUESTREO En general se puede estimar que la ley de una muestra tiene una distribución normal o Gausiana que tiene la forma:
Generalmente un 95% de probabilidad o certeza de estar predeterminados es un nivel de probabilidad o certeza aceptable. Donde:
entre
límites
La ecuación de Pierre Gy determina la varianza del error fundamental para una muestra de peso mg.
No sólo es importante determinar el tamaño de la muestra, también lo es determinar las etapas sucesivas de reducción de tamaño y remuestreo, a las que debe ser sometida ésta antes de obtener la muestra final, que será finalmente enviada a análisis. Los errores de muestreo en los que se puede incurrir en estas etapas pueden ser considerables. Las instalaciones de muestreo que actualmente existen no se construyeron y no operan con procedimientos que involucren un criterio de muestreo, es decir, una optimización desde el punto de vista de la minimiacion de lerror de muesteo El concepto de muestreo se puede definir de varias formas siendo las más utilizadas las siguientes
En el caso particular de la Industria Minera, donde encontramos materiales particulados y sistemas particulados, los que no constituyen medios continuos, significa que junto a una partícula pueden encontrarse otras de composición, densidad o tamaño completamente distintos. Esto se denomina HETEROGENEIDAD DE CONSTITUCIÓN y es lo que genera errores asociados al “ERROR FUNDAMENTAL O ERROR DE MUESTREO” En una población de partículas fuera de la heterogeneidad de constitución existe la Denominada HETEROGENEIDAD DE DISTRIBUCION la que corresponde a como se ordenan las partículas en el lugar donde se encuentran. Esto último genera lo que llamamos ERRORES POR SEGREGACION, los cuales pueden ser evitados con una buena homogeneización de la muestra Existen dos tipos de segregación: 1.- SEGREGACION POR TAMAÑO: En este caso si la densidad permanece constante, las partículas más pequeñas tenderán a ocupar un espacio o posición en el lote diferente que las más grandes, ejemplo de esto lo podemos encontrar en los silos, en las correas transportadoras, etc..
2.- SEGREGACION POR DENSIDAD: En este caso si el tamaño permanece constante, las partículas menos densas ocuparán una posición en el lote distinto que las más densas, este tipo de segregación es la base de la concentración gravitacional.
Los errores, desviaciones o sesgo, constituyen la diferencia entre el valor exacto de la característica de un lote y su estimación a partir de la muestra Para que una muestra sea representativa ésta debe conservar las características del lote dentro de ciertos límites de exactitud y precisión fijadas. Dada la heterogeneidad de constitución y distribución que podemos encontrar en un lote de mineral, al extraer una muestra de éste estamos cometiendo errores, alguno de los cuales es imposible de eliminar (error fundamental) pero sí de minimizar y otros que son posibles de anular o minimizar (error de preparación, análisis, etc.), dentro de estos errores están los siguientes: Error fundamental: es el que se introduce al seleccionar y extraer la muestra, también se denomina error de muestreo. Este error es imposible de eliminar dada la heterogeneidad de constitución, pero se puede minimizar. Error Segregación: es producto de la heterogeneidad de distribución Error Preparación: está relacionado con la preservación de la integridad de la muestra, se pueden encontrar los siguientes errores: contaminación, pérdida de muestra, alteración de la muestra, errores humanos, fraude y sabotaje Error de análisis: está asociado al método analítico empleado, en éste puede destacarse los errores aleatorios y sistemáticos
La cantidad de material requerido en una muestra depende de: - Tamaño de las partículas - Abundancia de la especie mineralógica portadora de la especie de interés - Tamaño del grano de las especies útiles Para que la muestra final sea representativa del lote, ésta debe seguir un adecuado protocolo de muestreo, lo que significa que exista un método estandarizado para obtener la muestra, es decir: - Un método de extracción (subdivisión de muestras), - Preparación (reducción de tamaño), También en la etapa de análisis, debe existir un estado controlado y se deben seguir estándares adecuados al análisis a efectuar Ecuación de Muestreo de Pierre Gy Numerosos autores han abordado el problema del muestreo, y en la actualidad se acepta como válida la teoría de muestreo de materiales particulados de Pierre Gy (1953 – 1992). En ella, se distinguen las distintas clases de errores, como son los de Segregacion, delimitacion, de extracción y de preparación y se indica como anularlos o minimizarlos, como así mismo se demuestra que existe una fuente de error denominada HETEROGENEIDAD DE CONSTITUCIÓN , la que es imposible de anular, dando origen al denominado ERROR FUNDAMENTAL. A pesar de la imposibilidad de eliminar el Error Fundamental, el autor desarrolló una expresión que permite dimensionarlo y minimizarlo, en base a decisiones que se ven representadas por las variables de ésta. La expresión es ampliamente utilizada y se le conoce como Ecuación de Pierre Gy II.- DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULAS
Figura. Distintos criterios para distintos tamaños de partícula. Definición matemática de la CH
Factor de forma, f
IV.- METODOS PARA DETERMINAR DENSIDAD Y CANTIDAD DE MUESTREO DENSIDAD DE MUESTREO La determinación del número de muestras a tomar en un área en investigación o, lo que es lo mismo, la separación entre las muestras, es un aspecto importante pues un excesivo muestreo lleva consigo un gasto económico innecesario, mientras que un número muy limitado de muestras puede afectar a la representatividad del conjunto, lo que incide en los posteriores cálculos de viabilidad técnico-económica. La densidad de la red de muestreo o área de influencia de cada muestra depende de la naturaleza del depósito mineral. Aunque han sido varios los métodos desarrollados para estimarla, en muchos casos, la experiencia ocupa un papel insustituible. Las muestras se toman de forma discontinua. Esto es consecuencia de su propia naturaleza, ya que la muestra es siempre parte de un todo. La muestra que es representativa representa a la masa mineral del lugar donde se toma. Al no ser estas masas homogéneas, la muestra tomada en un lugar no puede representar al conjunto del yacimiento. Este se encuentra representado por una serie de muestras tomadas según determinadas pautas de muestreo. Su número y el lugar de la toma dependen del carácter y de la intensidad de la variación de la característica del mineral que se esté analizando. Cuando la variación de la característica es regular de unos puntos a otros, se debe establecer la ley de variación. Para ello, los resultados de las distintas observaciones deben ser representados tabular o gráficamente en las direcciones adecuadas (que pueden ser las de máxima o mínima variabilidad, rumbo, buzamiento, etc.). Varían regularmente aquellas características cuyo valor depende de su posición, es decir, del lugar de la toma. A partir de las representaciones se puede deducir si el cambio es efectivamente regular o no. Para saber si una característica varia linealmente, basta unas pocas observaciones. En el caso de la variación regular se puede interpolar y extrapolar el valor de la característica de unos puntos a otros.
1.- METODOS EMPIRICOS Son aquellos métodos que se basan en experiencias anteriores, las cuales se generalizan a depósitos de igual comportamiento. A continuación se destacan los siguientes A.-METODO EMPIRICO DE ZENKOV El método empírico de Zenkov se basa en una suposición muy sencilla que admite que el número de muestras necesarias es función cuadrática de la variabilidad de las leyes del yacimiento (en forma directa) y de la precisión deseada (en forma inversa). La fórmula aplicada es la siguiente:
B.- METODO PESO DE MUESTRA – NUMERO DE UNIDADES Este sistema procede también de autores rusos y añade a la relación fundamental de Zenkov la influencia de la unidad de muestreo. Supone que los cristales de la mena se encuentran regularmente distribuidos en el depósito mineral, y selecciona el tamaño de la muestra con la densidad de cristales del mineral útil que pretendemos valorar, así tenemos la siguiente fórmula para el cálculo del volumen de muestra a tomar:
2.- METODOS ESTADISTICOS En este método se parte del conocimiento de los parámetros estadísticos fundamentales, obtenidos en una etapa previa (canalas superficiales, galerías de reconocimiento, sondeos previos, etc). Existen varios métodos que ocupan la estadística como base para la obtención de resultados que sean representativos de la zona muestreada, siendo los siguientes, los más importantes: A.- METODO DE LAS DISTRIBUCIONES DE LEYES La estadística clásica permite conocer, frente a un conjunto de datos tomados al azar y no correlacionados, si el número de muestras obtenido es suficiente para un nivel de confianza determinado, es decir, no define una distancia de muestreo determinada, pero sí si el número de muestras tomadas puede considerarse válido, lo que puede indicar indirectamente, si la red de muestreo está suficientemente espaciada o hay que cerrarla más. La distribución de las leyes en un yacimiento cualquiera suele ser, en la mayor parte de los casos, de tipo normal o logarítmico, lo cual debe tenerse en cuenta antes de su tratamiento estadístico para elegir el método correcto Cuando se quiere aplicar la técnica estadística, es necesario haber tomado previamente una serie de muestras que permitan conocer el tipo de distribución presente. Según sea ésta, así se empleará un método u otro La estadística convencional y los test para descubrir la distribución de las muestras (normal, lognormal, etc.), la cual se estudia con detención en el anexo A1, no define una distancia de muestreo óptima, pero sí si el número de muestras tomadas es suficiente, para un determinado nivel de confianza. Para estimarlos se hace como sigue. Sea una población de datos (leyes en todos los puntos de un yacimiento, por ejemplo) cuyo valor medio real viene dado por la media poblacional presenta una desviación estándar de toda la población muestras de esa
, que
Cuando se toman
3.- METODOS ECONOMICOS Se basan en la adecuación del número de sondeos a las posibilidades económicas de su realización teniendo en cuenta algunas características inferidas del cuerpo mineralizado como profundidad, dimensiones, etc. A.- METODO DE RELACION ENTRE LA POTENCIA V/S LA PROFUNDIDAD DEL MINERAL Cuando se establece una malla de sondeos, una de las primeras preguntas que se hace el geólogo es si dicha malla será suficiente o será necesario ampliarla. La respuesta puede tener dos vertientes: la solución se puede obtener con los métodos descritos anteriormente y/o la capacidad económica para llevar a cabo una determinada red de muestreo, es decir, de poco sirve saber cada cuántos metros hay que hacer un muestreo si no se dispone de fondos para ello. La siguiente pregunta podría ser hasta dónde se cerraría la malla en el supuesto de que la capacidad económica de la empresa, para tal efecto, fuese ilimitada. Es obvio que una mayor densidad de muestreo, al generar un número de muestras mayor hace aumentar el conocimiento de la mineralización y por tanto, disminuir el error en la estimación. Sin embargo, esta relación número de muestras versus minimización del error tiene sus limites, es decir, la relación no es una ecuación en forma de recta que permita siempre un aumento proporcional de la precisión a costa de aumentar el número de sondeos. En la Figura N° 4.9 (Annels, 1991) se muestran las curvas que relacionan el espaciado de la perforación con el costo de un sondeo (sobre 1000 m3 de mineral en un yacimiento de oro tipo placer en Ghana). Estas curvas son el fruto de la experiencia en un campo o grupo minero determinado, y vienen a constituir la guía para una optimización de las inversiones de investigación, en función del rendimiento económico que podría conseguirse. El espaciado en metros señala la medida de la precisión empleada, mientras que las ordenadas del gráfico indican su costo de sondeo por cada 1000 m3 de mineral. Las curvas representan las relaciones entre estas dos variables en función de la razón entre la potencia del yacimiento y el espesor del depósito (Tw / To).
Para una configuración geométrica determinada (Tw/ To, o relación estéril mineral del sondeo), el óptimo podría estar en la inflexión de la curva, o es decir, aquel tramo en que, sin aumentar aún su costo, ya empieza a producir una buena precisión (espaciado aún estrecho).
Gráfico que relaciona Costos de sondeos y Número de muestras 4.- CANTIDAD DE MUESTRA El peso mínimo de muestra a tomar puede influir en la elección del método de toma de la muestra En cualquier caso, la muestra debe ser representativa y poder sustituir por si sola o representar a una determinada zona del depósito mineral. Cuanto más heterogénea sea la masa mineral, menor es la zona representada por cada muestra. El problema que supone la disminución de la zona representada por cada muestra al aumentar el carácter heterogéneo del yacimiento puede solucionarse aumentando el tamaño de cada una de ellas. La determinación del peso de la muestra, según Kuzvart y Bohmer (1978), viene condicionada por los siguientes factores: - El peso de la muestra puede ser más pequeño en los depósitos que tienen una distribución regular de los minerales (masivos o con estructura bandeada) que en los depósitos donde el mineral se presenta en forma irregular (discontinuidades o impregnaciones) - Cuan mayor sea el tamaño del grano de los minerales, mayor debe ser el peso de la muestra. - Cuan mayor sea la densidad del mineral útil, mayor cantidad de muestra debe recogerse.
- Cuan mayor sea la ley del mineral, menor debe ser el peso de la muestra y menos probable se hace el error al reducir el tamaño para su análisis. El peso inicial de la muestra debe ser suficiente para que ésta sea representativa, pero no demasiado grande ya que reducir el tamaño a los valores necesitados en el análisis químico (menos de 100 gr.), manteniendo la representatividad, puede consumir mucho tiempo y ser excesivamente caro. Desde el punto de vista teórico, existen diversos autores que han estudiado la problemática del tamaño óptimo de la muestra, y que han deducido fórmulas o tablas que proporcionan este peso en función de las características del yacimiento, principalmente relacionadas con la variabilidad de la ley. Así, se pueden establecer básicamente tres métodos para calcular la cantidad de muestra a tomar: Coeficiente de Variación, Richards-Czeczott, Royle, y Pierre Gy. A.- METODO DEL COEFICIENTE DE VARIACION Consiste en calcular el peso aproximado de muestra en función de un parámetro estadístico denominado Coeficiente de Variación “V”. Este coeficiente se define como el cociente entre la desviación estándar o típica y la media aritmética de un conjunto de datos (normalmente valores de leyes), multiplicado por cien (para expresarlo en porcentaje). Como se puede observar es una medida de dispersión de los datos, por lo que cuanto mayor sea el coeficiente, mayor será la cantidad demuestra a tomar. A continuación se muestran las fórmulas del coeficiente de variación:
La tabla N° 4.4 proporciona los pesos de las muestras a tomar en función del coeficiente de variación, para diversos tipos de yacimientos. La aplicación de éste método y su fórmula presupone que ha habido una campaña de muestreo preliminar a partir de la cual se han podido determinar un cierto número de leyes y parámetros estadísticos. En la práctica, con bastante frecuencia, la libertad para tomar la cantidad óptima de muestra deducida de la fórmula descrita, está limitada por diversas circunstancias (costos, método de muestreo, equipos para la toma de las muestras, accesibilidad del punto de toma de la muestra, etc.) que condicionan severamente la cantidad de muestra que se puede obtener.
B.- METODO DE RICHARDS-CZECZOTT El método de Richards-Czeczott se basa en la utilización de la fórmula siguiente:
En la tabla N° 4.5 se proporciona algunos valores del peso de la muestra, calculados con ésta fórmula, en función del tamaño de grano del mineral. El peso viene indicado para cinco tamaños máximos de grano. Los yacimientos típicos, según el carácter de la mineralización, son los siguientes: - Minerales regulares: Grandes depósitos sedimentarios de Hierro, Manganeso. y Bauxita, depósitos metamórficos de Hierro con la ley distribuida regularmente. - Minerales irregulares: Depósitos de Magnetita, Cromita, Areniscas y Pórfidos Cupríferos, minerales polimetálicos con una distribución poco uniforme del elemento - Minerales muy irregulares: Filones de metales no férreos, metales preciosos o raros, y minerales radiactivos. - Mineralización extremadamente irregular: Pequeños depósitos de Platino, Diamantes y Oro con contenidos muy variables.
C.- METODO DE ROYLE Royle permite establecer lo que el autor define como peso de seguridad mínimo, obtenido a través de la siguiente fórmula:
D.- METODO DE PIERRE GY Es un método que permite calcular el peso de la muestra a tomar, determinando el error cometido en el proceso, para una confianza (por ejemplo del 95%). Sin embargo, esta no es la utilidad básica del método de Gy, que ha sido diseñado fundamentalmente para controlar el proceso de reducción de tamaño de las muestras. Por ello, se remite al final de éste capítulo en donde, como aplicación adicional, se incluye un ejemplo que trata del cálculo del tamaño de la muestra. 5.- REDUCCION DEL PESO DE LA MUESTRA La reducción del peso de la muestra de partida tiene por finalidad obtener una muestra de laboratorio que sea una parte representativa de la muestra total. La reducción lleva implícita las siguientes etapas: - Trituración y cribado para reducir heterogeneidad. - Mezcla del material triturado para homogeneizarlo. - Cuarteo o proceso de reducción de peso propiamente dicho. El proceso consiste en una iteración de las tres etapas citadas, reduciéndose al final de cada proceso parcial tanto la cantidad de material como su granulometría. Para la molienda se utilizan pequeñas chancadores de mandíbulas y molinos de rodillos, martillos y bolas, dependiendo del tamaño del mineral de partida. El material molido se selecciona en cribas de tamaño adecuado, a partir de las cuales se determina la dimensión de los granos. A.- METODO DE RICHARDS Y CZECZOTT La fórmula utilizada tiene por expresión, como se vio anteriormente siendo “Q” la cantidad de muestra en cada etapa (en kg), d el diámetro de los granos mayores en cada etapa (en mm) y “k” una constante que depende de la regularidad del depósito y cuyos valores están en la tabla N° 4.5, vista anterior mente. Para conocer cuánto se tiene que cuartear y cuánto triturar, se acude a la fórmula
una vez sustituidos los valores en la fórmula y calculada ésta, pueden suceder dos cosas: a) que el valor n sea superior , en cuyo caso hay que cuartear (dividir en mitades) el número de veces obtenido, o b) que dicho valor sea , en donde será necesario triturar a un diámetro posible según trituradoras disponibles, dimensión de la red de criba disponible o respecto a la fórmula de Richards y Czeczott. Con este método, se consigue la deseada reducción de la muestra manteniendo, en lo posible, la representatividad. Este proceso de trituración-cuarteos se lleva a cabo sistemáticamente hasta que la muestra de laboratorio cumpla las condiciones de peso de muestra y diámetro de partícula. Esto se puede demostrar mejor con un ejemplo: Considerando que el peso de la muestra de partida es de 60 kg, diámetro máximo de partícula 50 mm., con “k” = 0,2 (coeficiente de variación 40%). Determinar el proceso de trituración y cuarteo necesario para obtener un peso de muestra aproximado de 250 a 200 gr., con la posibilidad técnica de molienda de: 8mm, 3mm, 1.5mm y 0.15mm
B.- METODO DEL ABACOS DE POZHARITSKII Expresan la ecuación de Demond~Halferdal en papel logarítmico para tres valores del exponente “a” que corresponden a los siguientes tipos de yacimientos: a = 1,8 para depósito con mineralización muy uniforme. a = 2,0 para depósito con mineralización uniforme. a = 2,25 para depósito con mineralización variable o muy variable. La representación son tres rectas divergentes en escala logarítmica, como se aprecia en la Figura N° 4.15, las cuales proporcionan los pesos de las muestras en función del tamaño de grano máximo.
C.- METODO DE PIERRE GY La reducción del peso de la muestra de partida lleva consigo, de forma implícita, un error, que puede ser cuantificado a través de la fórmula de Pierre Gy (1968). Esta fórmula permite calcular el error en cada etapa del proceso de reducción del tamaño de la muestra, y qué tamaño debe tener la muestra reducida para un error determinado, con un 95% de confianza (por que corresponde, aproximadamente, a 2 desviaciones estándar y, por otro lado, es un nivel lo suficientemente alto como para considerar que la probabilidad de equivocarse es muy pequeña, se puede utilizar también otro nivel). El proceso de reducción, en sí mismo, debe ser calculado en sus etapas por alguno de los método vistos anteriormente. Para que la fórmula se pueda aplicares se han de cumplir las tres condiciones siguientes: - La distribución de los valores de la ley debe ser normal. - Cada partícula y tipo de componente tiene la misma oportunidad de ser tomados en el muestreo. - La realización del muestreo y de las medidas no presentan sesgo o error sistemático. La varianza relativa del error fundamental de muestreo está dada por:
III.- DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULAS En una corriente de mineral vienen partículas de distintos tamaños, es decir, una distribución de tamaños. Las partículas típicas en el Procesamiento de Minerales son irregulares, entonces para describirlas se requiere de ciertas funciones, como la función de densidad e integrales. Ambas tienen un comportamiento análogo a la función de probabilidad En la práctica es innecesario o imposible determinar la función completa de densidad de tamaño o la función distribución de tamaño. Para efectos prácticos puede determinarse la aproximación determinando las fracciones de partículas en una serie de intervalos discretos de tamaño. Esto se puede apreciar en la figura siguiente:
