Análisis Granulométrico Post Tronadura

ANLISIS GRANULOMTRICO POST-TRONADURA

D I S E O Y P L A N E A M I E N T O M I N E R O

Docente a Cargo:

Mg. Eduardo Contreras Moreno

Integrantes:

Eduardo Pedraza Valencia.

Cristian Rojas Olivares.


DISEO Y PLANEAMIENTO MINERO

DISEO Y PLANEAMIENTO MINERO 1

Resumen

Bajo un marco acadmico se presenta el siguiente

estudio que tiene por finalidad indicar y definir los

procesos de estudio y anlisis de la granulometra

posterior a la tronadura.

El estudio comienza definiendo los modelos

predictivos usados en la industria que permite

definir la granulometra de la fragmentacin

dependiendo de parmetros preestablecidos por la

planificacin en la operacin.

Luego de predecir el tipo de fragmentacin, se

procede a validar tales resultados con metodologas

aplicadas tanto en terreno como en gabinete, las

cuales consisten en tomar una serie de imgenes de

la pila de material tronado de diferentes ngulos y

luego procesarlas por medio de programas

computaciones aplicados a dichos anlisis los cuales

entregarn curvas de granulometra con los cuales se

validarn los modelos anteriormente creados.

Finalmente luego de este estudio se obtienen los

parmetros necesarios que permitirn conciliar los

modelos y resultados en terreno y con ello optimizar

los procesos anteriores y posteriores a la tornadura

de tal forma de minimizar los costos y al mismo

tiempo maximizar el rendimiento tanto de los

equipos de carguo y transporte como los procesos de

conminucin en la planta.

Finalmente se concluye el estudio presentando un

caso real de anlisis de granulometra post-

tronadura aplicado a la faena minera El Soldado de

la empresa Anglo American Chile, en el cual se

pretende analizar y optimizar las operaciones

unitarias posteriores a la tronadura que permitirn

minimizar los costos de las mismas.

UNIVERSIDAD DE

SANTIAGO DE

CHILE

FACULTAD DE

INGENIERA

DEPARTAMENTO DE

INGENIERA EN

MINAS




Tabla de contenido Resumen ................................................................................................................................ 1

Introduccin .......................................................................................................................... 3

Objetivos ................................................................................................................................ 4

Modelos Predictivos .............................................................................................................. 5

Evaluacin de los resultados en la tronadura.................................................................12

Softwares utilizados en anlisis post-tronadura ...............................................................15

Caso Estudio Mina El Salvador Anglo American (2013).................................................18

Conclusiones y Recomendaciones ..................................................................................26

Bibliografa ...........................................................................................................................27

ndice de Tablas

Tabla 1: Parmetros del Factor de Roca de Lilly .............................................................. 7

Tabla 2: Parmetros del Factor de Roca de Cunningham ............................................. 8

Tabla 3: Factor Modelo Cunningham (II) ........................................................................... 9

ndice de Ilustraciones

Ilustracin 1: Curvas de distribucin Rosin Ramler ..........................................................11

Ilustracin 2: Imgenes de tronadura. .............................................................................15

Ilustracin 3: Mtodo correcto de toma de fotografa .................................................16

Ilustracin 4: Uso de escala en toma de imgenes .......................................................16

Ilustracin 5: Delineacin de fragmentos ........................................................................17

Ilustracin 6: Ubicacin El Soldado ...................................................................................19

Ilustracin 7: Diagrama Caso Estudio ...............................................................................20

Ilustracin 8: Forma de las pilas de tronadura ................................................................20

Ilustracin 9: Protocolo Split ...............................................................................................21

Ilustracin 10: Resultados Split ...........................................................................................23

Ilustracin 11: Implicancias de la granulometra en cargadores .................................24




Introduccin

El objetivo de la tronadura es fragmentar la roca de manera que quede de un

tamao suficientemente pequeo, en general menor de 1 metro de dimetro, para

ser cargada y transportada por lo camiones mineros a lo botaderos o al chancado

primario en donde se inicia el proceso de reduccin.

La granulometra que se obtendr depende de las caractersticas de la roca misma

y la energa que se aplica, porque si se aplica una granulometra fina hay que utilizar

una mayor cantidad de explosivos o aumentar la potencia de la tronadura.

Dado lo anterior resulta imprescindible realizar un anlisis de cada proceso de

manera de asegurar la optimizacin de los recursos y con ello minimizar los costos.

Es por ello que en la tronadura, dada su importancia en el negocio minero, se debe

evaluar antes y despus de su ejecucin.

Para evaluar la tronadura se comienza realizando predicciones de la

fragmentacin del material que quedar luego de su ejecucin, tales predicciones

se determinan en base a modelos matemticos, los cuales no son exactos, pero

permiten aproximar los tamaos que tendrn las rocas luego de la voladura.

Posteriormente se debe realizar un anlisis de los resultados de la tronadura, los

cuales deben acercarse a las aproximaciones hechas anteriores, dichos anlisis

requieren una toma de muestras entre las cuales destaca la toma de fotografas

que posteriormente son analizadas digitalmente en programas computacionales los

cuales permiten conciliar los datos arrojados por la prediccin y posterior tronadura.

En el presente informe se incluir los mtodos predictivos y posterior toma de

muestras en terreno junto con el anlisis en gabinete que incluye los programas

computacionales mineros ms usados para ello que permitirn obtener resultados

concretos que optimicen el proceso unitario de la tronadura.

Finalmente se incluir un caso estudio realizado a la faena minera El Soldado de

Anglo American que de acuerdo a un estudio de nuevas alternativas de diseo en

perforacin y tronadura que permitir obtener las variables que entreguen el mayor

beneficio globales mina-planta.




Objetivos

-Sealar y definir los modelos de prediccin usados en minera para determinar la

granulometra posterior a la operacin unitaria de la tronadura.

-Indicar los mtodos para evaluar la granulometra post-tronadura.

-Nombrar los programas computacionales usados en la evaluacin de la

granulometra post-tronadura.




Modelos Predictivos

Se mencionan a continuacin distintos modelos de prediccin de fragmentacin.

1.- Ecuacin de Larsson (1973)

La siguiente ecuacin se plantea para determinar 50 , o la abertura de malla

cuadrada por la que pasa el 50% del material tronado.

50 = (0,58 () 0,45 (

) 1,18 (

) 0,82)

Donde:

s: Factor de volabilidad. Este factor tiene en cuenta la discontinuidad y

heterogeneidad del macizo rocoso. Puede tomar los siguientes valores:

o Roca muy fisurada y diaclasas muy prximas: .s = 0,60

o Roca diaclasa: .s = 0,55

o Roca normal con algunas grietas: .....s = 0,50

o Roca relativamente homognea: .s = 0,45

o Roca homognea: ..s = 0,40

c: Constante de la roca. Equivale al consume especifico de explosivo

gelatinoso necesario para fragmentar la roca , normalmente vara entre 0,3

y 0,5 [

3]

Ce: Consumo especifico de explosivo en [

3].

S: Espaciamiento en [m].

B: Burden en [m].

En base a esta ecuacin se han determinado bacos que permiten estimar el 50

y curvas granulomtricas tericas del material tronado en base a los parmetros

de diseo de la tronadura y tambin permiten proceder en sentido inverso y

determinar parmetros de diseo en base a una distribucin granulomtrica

deseada.




2.- SVDEFO

Este mtodo planteado por la Swedish Detonic Research Foundation es una

modificacin de la ecuacin de Larsson, que agrega un factor para que la

ecuacin tenga en cuenta el efecto de la altura del banco y del taco.

50 = [1 + 4,67 (

)

2,5

] (0,29 2

1,25

1,18 (

) 0,82)

Donde:

T: Largo del Taco en metros.

L: Altura del banco en metros.

3.- Kuz Ram (1983)

Este mtodo desarrollado por Cunningham se basa en la formula emprica de

Kunznetsov para tamaos medios de productos de tronadura y en la curva de

distribucin granulomtrica de Rosin Ramler.

Formula de Kunznetsov

50 = (0

)0,8

6 (

115

)

0,633

Donde:

50: Tamao medio de los fragmentos post-tronadura en [cm]

0: Volumen de roca fragmentada por pozo en [3]

: Factor de roca (se definir posteriormente)

: Cantidad de explosivo por pozo en []

: Potencia relativa en paso referida al ANFO

Se debe hacer notar que esta ecuacin es una modificacin de la frmula original

que est diseada en base a tiros cargados con cartuchos de TNT.

El Factor de roca (A) se estima en funcin de las propiedades de la roca y ha sido

definido y modificado por diferentes autores segn la relevancia que le asignan a

distintos variables del proceso de fragmentacin por tronadura.

El Factor de Roca segn Lilly (1986) se define en base a la variable llamada ndice

Volatilidad () de la roca que depende de las caractersticas geolgicas,

geotecnicas y estructurales del macizo rocoso.




El factor de roca Segn Lilly se define de la siguiente manera:

= 0,12

A su vez el ndice de Volatilidad est definido por:

= 1

2( + + + )

Donde:

RMD: Descripcin geotcnica del macizo rocoso.

JF: Factor de fracturas. Definido por = +

Donde

o JPS: Espaciamiento entre fracturas.

o JPO: Orientacin de planos de fractura.

SGI: ndice de densidad de la roca.

HF: Dureza de la roca.

En el siguiente cuadro se resumen los posibles valores de las variables que definen

el ndice de volatilidad y a su vez el Factor de roca.

PARAMETRO VALOR

Descripcin Geotcnica del Macizo Rocoso (RMD)

Polvoreamiento / Quebradizo 10

Fracturamiento en bloques 20

Masivo 50

Espaciamiento entre fracturas (JPS)

Cercano: JPS < 0,1 m 10

Intermedio: 0,1 m < JPS < 1 m 20

Amplio: JPS > 1 m 50

Orientacin de plano de Diaclasamiento (JPO)

Horizontal 10

Orientacin exterior 20

Rumbo normal 30

Orientacin interior 40

Influencia de la Densidad (SGI): SGI = 25 x SG 50; con SG = Densidad de la roca en

[

].

Factor de dureza (H), entre 1 y 10 unidades.

Tabla 1: Parmetros del Factor de Roca de Lilly




El Factor de Roca de Cunningham (1989) es una modificacin del ndice de

Volatilidad de Lilly, utilizando distintos parmetros de caracterizacin geotcnica y

dndole mayor ponderacin a la dureza de la roca. De esta manera el Factor de

Roca queda definido por la siguiente relacin:

= 3

50( + + + + )

Donde:

RMR: ndice de calidad de la roca.

JPS: Espaciamiento entre fracturas.

JPA: ngulo del plano de fractura.

RDI: Influencia de la densidad.

HF: Dureza de la roca.

PARAMETRO VALOR

Indice de calidad de la roca (RMR)

Meteorizada / Quebradiza 10

Diaclasas Verticales JPS + JPA

Masiva 50

Espaciamiento entre fracturas (JPS)

0,1 m 10

0,1 m a sobretamao 20

Sobretamao a tamao de malla 50

Angulo de plano de fractura (JPA)

Buzamiento exterior a plano de fractura 20

Rumbo perpendicular a plano de

fractura

30

Buzamiento interior a plano de fractura 50

Influencia de la Densidad (SGI): SGI = 25 x SG 50; con SG = Densidad de la roca en

[

].

Factor de Dureza (HF)

HF = E/3 Si E < 50 GPa

HF = UCS/5 Si E > 50 GPa

Donde:

E = Mdulo de Elasticidad de Young

UCS = Resistencia a la compresin uniaxial de la roca

Tabla 2: Parmetros del Factor de Roca de Cunningham




El Factor de roca de JKRMC (1998) es una modificacin del trabajo de Cunningham

basado en el cambio de algunos datos de entrada requeridos para estimarlo.

Este factor requiere como dato de entrada la granulometra correspondiente al 80%

del material pasante, tambin conocido como 80. La frmula correspondiente a

este factor es:

= 0,06( + + + )

La siguiente tabla resume los datos de entrada de este factor con sus valores.

PARAMETROS DE ENTRADA

Descripcin de la calidad de la roca (RMD)

RMD = 100 Para 80< 0,1m.

RMD = 5,56 + 44,4 Para 0,1m < 80 < 1m.

RMD = 50 Para 80 > 1m.

Factor de fractura (JF)

JF = 50 Para 80 > B/2

JF = 100 /B Para 80 < B/2

Descripcin de la densidad de la roca (SGI)

SGI = 0 Para SG < 2 [

]

SGI = 25 x SG 50 Para SG > 2 [

]

Descripcin de la dureza de la roca (HF)

HF = E/3 E < 50 GPa

HF = UCS/5 E > 50 GPa

Tabla 3: Factor Modelo Cunningham (II)

En general, el 80 se obtiene mediante anlisis posteriores, mediante herramientas

computacionales especializadas, tales como Split Desktop o Wipfrag, anlisis que

ser explicado mas adelante.




Ecuacin de Rosin Ramler

Esta ecuacin es capaz de calcular un tamao cualquiera a partir de un tamiz de

referencia en funcin del nmero de mallas de dicho tamiz y su abertura.

Esto se expresa en la siguiente relacin:

() = (

)

Donde:

R(x): Proporcin de material retenido para una abertura de malla x.

: Abertura de malla en [cm].

: Tamao caracterstico en [cm], correspondiente al 62,9% del material

presente.

: ndice de uniformidad de Cunningham.

ndice de uniformidad de Cunningham

Este parmetro de la Ecuacin de Rosin Ramler se utiliza para calcular el rango de

tamaos en una distribucin granulomtrica. Este ndice fue diseado para su uso

en faenas de rajo por lo que depende de parmetros de diseo de mallas de

disparo y las dimensiones del banco.

La expresin emprica, determinada por Cunningham, para este parmetro es:

= (2,2 14

)(

1 +

2) (1

)(

| |

+ 0,1)0,1

0

Donde:

n: ndice de uniformidad de Cunningham.

: Dimetro de perforacin en [mm].

B: Burden [m].

: Razn de Espaciamiento/Burden.

W: Desviacin de la perforacin en [m].

BCL: Longitud de la Carga de Fondo en [m].

CCL: Longitud de la Carga de Columna en [m].

: Longitud total de la Carga en [m].

0: Longitud de Carga sobre el nivel del piso en [m].

: Altura de Banco en [m].




Como el objetivo de este ndice es calcular el rango de tamaos, se lo puede utilizar

tambin para dar cuenta de la homogeneidad del material tronado. Para un valor

alto de este ndice el rango de tamaos es menor por lo que da cuenta de una

mayor homogeneidad y vise versa. El siguiente grafico da cuenta de esta situacin:

Ilustracin 1: Curvas de distribucin Rosin Ramler

La interseccin de estas curvas se encuentra en el punto que define el tamao

medio de la distribucin granulomtrica. Usando este punto y la pendiente de la

recta tangente al punto la ecuacin de Rosin Ramler es capaz de definir

completamente la distribucin de tamaos post tronadura. Del grafico

semilogaritmico anterior se puede comprobar adems que la pendiente de la recta

tangente al punto de interseccin es igual al ndice de uniformidad y corresponde

con la siguiente expresin:

=ln [ln(1 (1)) ln(1 (2))]

ln (1) ln ( 2)

Donde () es el porcentaje pasante asociado a las aberturas de longitud .

Una vez determinado el ndice de uniformidad para una tronadura en especfico,

se pueden completar los parmetros de la ecuacin de Rosin Rammler

calculando el tamao caracterstico forzando al tamao de malla a tener el valor

medio (50 ) y a R(x) = 50% obteniendo la siguiente expresin para el tamao

caracterstico:




=50

0,693

Limitaciones del Modelo Kuz Ram

Como todo modelo, Kuz Ram tiene limitaciones que son muy importantes de tener

en cuenta para lograr buenos resultados. Al respecto se tiene:

La razn de espaciamiento/ burden no debe ser superior a 2.

La secuencia de salida y los retardos deben ser tales que la fragmentacin

se buena.

El explosivo a utilizar debe liberar una energa similar a la potencia relativa en

peso calculada.

Evaluacin de los resultados en la tronadura

El objetivo principal de la tronadura consiste en que sta se lleve a cabo con el

menor coste, cumpliendo con especificaciones tcnicas y condiciones de

seguridad previstas.

La tronadura representa una de las operaciones unitarias de mayor relevancia

dentro del negocio minero, la cual debe evaluar los siguientes aspectos:

Fragmentacin y esponjamiento de la pila de escombro.

Geometra de la pila, altura y desplazamiento.

Estado del macizo residual y piso del banco.

Presencia de bolos en la pila de material.

Vibraciones, proyecciones y onda area producida en la voladura.

En este estudio slo se revisarn los mtodos para medir la granulometra post-

tronadura, la cual tendr implicancias que permitirn la optimizacin de los

procesos mina-planta.

La evaluacin del material se concibe mediante estudios de distribucin

granulomtrica, lo cual constituye una herramienta bsica de optimizacin de

tronaduras, lo cual permite realizar estudios de sensibilidad de los parmetros de

diseo.

Para realizar los estudios granulomtricos se realizan diversas tcnicas de muestreo

que permiten identificar las curvas granulomtricas.




Anlisis cualitativo visual

Es un mtodo ampliamente utilizado y en algunos casos el nico que se ocupa, el

cual consiste en observar la tronadura inmediatamente despus de efectuado el

disparo.

El procedimiento lo realiza un tcnico responsable mediante una evaluacin

subjetiva; sin embargo este mtodo no permite apreciar cambios muy acuciosos y

slo permite tener un primer contacto con los resultados de la tronadora que

permitan un posterior estudio en profundidad de ella.

Mtodos fotogrficos

Es un mtodo el cual se toman fotografas de la pila sobre la cual se eligen

aleatoriamente unas zonas equivalentes al 15% de la superficie total.

El sistema es uno de los ms tiles y, adems proporciona una documentacin

grfica para el anlisis y comparacin de diferentes trabajos. Los nicos

inconvenientes de este mtodo vienen dados por el tiempo de preparacin y

estudio y la cuantificacin de los tamaos pequeos.

Mtodos gravimtricos

Los mtodos gravimtricos aportan una precisin mayor que los de fotografa

convencional, pero dado que el alto coste de inversin de los equipos y accesorios,

su empleo es slo un complemento de las aplicaciones principales, las cuales son el

control topogrfico de la explotacin en los tajos y excavaciones entre otros.

Las ventajas de este estudio permiten el estudio tridimensional de la pila de

escombro, pudiendo calcularse el tamao de cada fragmento, el volumen y el

esponjamiento de la pila.

Anlisis de imgenes por computadora

Una vez tomadas las imgenes en terreno, stas deben ser analizadas en gabinete.

Dicho anlisis proviene de los recientes avances en informtica que han permitido

la aplicacin del anlisis de imgenes a la evaluacin de la fragmentacin del

macizo en la tronadura.

Los mtodos de anlisis utilizan un software y hardware sofisticado para

cuantificar las imgenes en aspectos geomtricos, tales como el rea, nmero,

permetro, forma, tamao y orientacin.

Son varias las dificultades que hoy estn resueltas, como por ejemplo la definicin

de contornos precisos, la correccin de errores debido al solape entre fragmentos,

entre otros.




Actualmente los procedimientos para desarrollados para evaluar la granulometra

se reducen a los siguientes puntos:

1. Captacin de la imagen: La imagen es captada por medio de una cmara,

generalmente de video, y sometida a un proceso de digitalizacin

automtica. Esto supone una conversin de la imagen ptica a un formato

digital en forma de matriz de puntos elementales pictures point pixels, a los

que se les hace corresponder una determinada luminosidad, o valor de gris,

desde negro hasta blanco (255 colores).

2. Cambio de escala: se define la imagen de la escala, normalmente,

aprovechando un estilo de referencia colocado sobre la pila de escombro.

3. Intensificacin de la imagen: En esta etapa se utilizan filtros digitales que

permiten obtener una imagen de los fragmentos resaltada. Por ejemplo se

emplian los filtros baja o Gaussianos para eliminar ruido, filtros de sombreado

que corrigen defectos de iluminacin, entre otros.

4. Segmentacin de la imagen: En esta etapa los fragmentos son separados

del resto del fondo para producir una imagen binaria (blanco y negro). Para

ello se defina un nivel de gris, los pixeles con valores sobre dicho nivel se harn

blancos (fragmentos), y se tendrn en cuenta, mientras que los que estn

por debajo sern ms oscuros (fondos) y se convertirn en negro.

5. Manipulacin de la imagen binaria: El proceso de segmentacin nunca es

perfecto, ya que los contornos de algunos fragmentos se cruzarn y otros se

habrn ocultado en el fondo. Para efectuar las correcciones se aplica un

proceso iterativo de digitalizacin, adelgazamiento y eliminacin de lneas.

6. Medida: El sistema, despus de identificar cada objeto en la imagen binaria

como un objeto independiente, mide el dimetro en un crculo de rea

equivalente y clasifica.

7. Interpretacin estereomtrica: En esta etapa la distribucin de los tamaos

con dos dimensiones se transforma en una distribucin de los tamaos

volumtricos o tridimensionales. Esta conversin exige la aplicacin de los

principios estereomtricos y el uso de algunas relaciones empricas




Softwares utilizados en anlisis post-tronadura

Split Engineering LLC

Split es un programa computacional que permite el anlisis granulomtrico de

voladura de rocas por medio de la toma de imgenes que son analizadas en el

mismo.

Las imgenes deben ser capturadas de forma sistemtica de modo que los

resultados representen de manera real la curva de la curva de tamaos del material

en cuestin. La toma y el anlisis de las fotografas representa el primer paso en la

cuantificacin de resultados para el proceso revisado. Una mala estimacin en esta

primera etapa afecta los resultados y las conclusiones del proyecto, por lo cual a

continuacin se seala un protocolo que permita la toma y anlisis de las

fotografas:

Tomar imgenes sin distorsin, para ello se debe enfocar de manera

adecuada y no moverse durante la toma de la fotografa.

Ilustracin 2: Imgenes de tronadura.

Distribuir espacialmente de manera correcta los elementos de escalamiento,

es decir, el cuadro se debe ubicar de tal manera que su base quede

paralela al piso.

Tomar fotografas perpendicularmente a la pendiente. En la siguiente figura

se observa la manera correcta y la manera errnea de obtener imgenes.




Ilustracin 3: Mtodo correcto de toma de fotografa

La iluminacin es importante, se debe tener cuidado con las sombras. En la

siguiente figura se muestra la forma ideal de luminosidad y la forma

equivocada de obtener las imgenes.

Ilustracin 4: Uso de escala en toma de imgenes

Las imgenes deben contener todos los tamaos, para lo cual se

recomienda sacar fotografa panormica y varias fotografas con un

acercamiento medio, y con ello se asegura que cada foto represente un

rea estndar definida.

Para representar el espectro completo de tamaos se puede usar la

fotografa panormica dado que las fotografas slo se obtienen de la parte

inferior de la frente.




Ilustracin 5: Delineacin de fragmentos

Se recomienda revisar, mediante el uso del zoom que cada uno de los trozos

de roca queden bien delineados, ya que el resultado puede variar producto

de la no contemplacin de algunos trazos.

Las fotografas deben representar el mayor porcentaje posible de la pila,

para ello se sacan fotografas una al lado de la otra, teniendo cuidado el

traslape de las imgenes.

El envo de imgenes digitales a la computadora debe realizarse en algn

formato tal, idealmente se usa JPEG por su menor tamao y mayor rapidez

de transferencia.

El formato de los resultados los entrega con una curva de granulometra del

sector analizado y tambin con una base de datos que permita guardar la

informacin que se ocupe.

Wipfrag: Software de anlisis de fragmentacin

El mtodo Wipfrag comienza con una imagen de video de la roca quebrada y lo

convierte en una red de fragmentos. Luego mide la red, y muestra y delinea una

seleccin de estadsticas de fragmentacin y grficos. Este programa permite

comparar la red resultante con la imagen de la roca y corregir inexactitudes por

medio de una edicin manual.

Se emplea una cmara porttil la cual ir tomando cintas de videos que permitan

un almacenaje compacto para cualquier cantidad de imgenes, por otra parte

Wipfrag tambin permite la entrada de fotos impresas.




Wipfrag utiliza la teora de probabilidades para desplegar una distribucin en 3-D.

Esto considera para fragmentos parcialmente superpuestos, as como para finos de

cierto tamao.

Por otra parte, dada una distribucin de tamaos, los finos son imposibles de medir

y difciles de predecir, para lo cual deben tomarse una serie de imgenes y realizar

comparaciones entre ellas, existiendo un sesgo entre los resultados de mediciones

de finos con las mediciones de gruesos.

A continuacin se detalla el protocolo de muestreo y fotografa:

Se deben tomar varias fotos, preferentemente al menos en 5 lugares al azar

en una pila de rocas grandes, o de varias cargas de cambin o puntos de

descarga. El programa permite que las imgenes se proemdien y fusionen

como una sola muestra de datos.

Se debe incluir en las consideraciones la segregacin de la pila de roca, los

cuales pueden variar los resultados. Estos efectos se minimizan aumentando

el nmero de imgenes por muestra.

Caso Estudio Mina El Salvador Anglo American (2013)

Antecedentes

El Soldado se encuentra ubicada en la V Regin, en la comuna de Nogales, a 132

kilmetros de Santiago y a 600 metros sobre el nivel del mar.

Comprende una mina a rajo abierto, plantas de chancado e instalaciones para el

tratamiento de minerales oxidados y sulfurados. En 2012 produjo 53.894 toneladas

de cobre fino, entre ctodos de alta pureza y cobre contenido en concentrado.

El estudio tuvo como motivacin el aumento del rendimiento en el carguo y

transporte y en la molienda SAG de la Mina El Soldado. Por ejemplo, el aumento en

1 tph en el rendimiento del molino SAG, considerando los actuales costos de

operacin asociados al proceso completo del producto, tiene como consecuencia

un beneficio marginal de ms de 300.000 [US$] al ao.

Se estudiaron 13 disparos, tanto en mineral como en estril. El rajo se encuentra

sobre labores de la antigua mina subterrnea explotada por mtodos de Sublevel

Stoping, y un gran porcentaje de los disparos realizados (cerca del 80%) se

encuentran en sectores de caserones rellenos (caving). Debido a ello y con el

propsito de cuantificar la informacin que refleje la actual operacin de la mina,

se analizaron los disparos en la totalidad de los sectores: sector de roca saca, sector

de caving y en sectores de borde. Los disparos analizados se encuentran ubicados

en las Fases 2 y 3.




Ilustracin 6: Ubicacin El Soldado

Medicin de Resultados de la perforacin y tronadura

En relacin al estudio, se recopilaron los antecedentes necesarios de 13 disparos,

escogidos de manera de abarcar todo el espectro de valores de cada variable. Por

ejemplo, para la variable litologa se tomaron disparos que contuviesen Toba

Brechosa, Andesita, Traquita y Veta Negra, que son las 4 litologas dominantes

presentes actualmente en la mina.

El resultado de la perforacin y tronadura se evalu en base a la granulometra del

material quebrado producto del proceso; pero, adems, en funcin de los efectos

producidos por los procesos aguas abajo. Especficamente, se estudi el efecto

producido por el rendimiento de las palas, como asimismo el efecto producido en

el rendimiento de la planta.

A continuacin se seala un diagrama que ejemplifica lo sealado anteriormente:




Ilustracin 7: Diagrama Caso Estudio

En este caso se destaca la evaluacin del producto de la tronadura, la cual se

evalu mediante los siguientes criterios:

1. Geometra de la pila generada

Luego de efectuada la tronadura in situ se midi la geometra

correspondiente a cada pila generada con el disparo, las cuales en la fase

2 corresponden al tipo B, mientras la fase 3 corresponden a la geometra C.

Ilustracin 8: Forma de las pilas de tronadura

Variacin en el rendimiento efectivo y variacin en TPH Sag

Efecto en el rendimiento en palas y

planta

Producto de la tronadura

Perforacin y Tronadura




2. Granulometra de la pila tronada

La granulometra es un buen estimador relativo para cuantificar la calidad de la

tronadura. La granulometra se midi mediante foto-planimetra, donde las

imgenes obtenidas de la frente expuesta fueron analizadas mediante el programa

computacional minero Split, el cual arroja como resultado una curva

granulomtrica, que categoriza todo el espectro de los tamaos de la pila.

Mediante la curva granulomtrica fue posible obtener el D80, que representa el

tamao bajo el cual se encuentra el 80% de la muestra estudiada.

Ilustracin 9: Protocolo Split

Toma de fotografas

Para cuantificar de buena manera la pila en todo su dominio, es necesario tener

muestras representativas. Para ello se tomaron fotografas de cada disparo, tanto

en mineral, como en estril. Para representar el rango de tamaos de los

fragmentos, es necesario usar un elemento de escalamiento, en este caso de utiliz

un marco de pvc 1[m] x 1 [m].




Cada fotografa, se tom con la rigurosidad correspondiente, anotando los datos

de las coordenadas geogrficas mediante un plano actualizado y con la ayuda de

los topgrafos; tambin se anot la fecha y hora. Esta informacin permiti realizar

un estudio de los resultados granulomtricos por sector, y as correlacionarlos con su

respectiva influencia en la pala que trabaja en el lugar y al momento de la toma

del dato.

La influencia de la granulometra en la operacin de carguo se cuantific mediante

la medicin en la variacin del rendimiento efectivo de la pala en toneladas por

hora, para el caso del mineral, por otra parte, se realiz un seguimiento en su

trayectoria para as conocer la granulometra entrante al chancador asociada a la

fotografa correspondiente.

ANLISIS MEDIANTE SPLIT

El programa computacional minero Split permite obtener el resultado de la

fragmentacin mediante el anlisis de imgenes. Las fotografas se obtienen en

terreno y luego son procesadas a intervalos de tiempo en la salida del chancador,

mediante una cmara ubicada en las correas de alimentacin al stockpile, antes

de entrar al molino SAG.

El programa computacional permite analizar imgenes individuales y tambin

conjuntos de imgenes. Esto permite obtener resultados por fotografa, por mineral

o estril, por frente expuesta y por el disparo completo.




CURVA GRANULOMTRICA

La curva granulomtrica obtenida se divide entre el sector de gruesos que

representa todos los tamaos que fue posible delimitar manualmente, y en el sector

de finos, que es el sector estimado. Es importante entonces tratar de delimitar el

mayor porcentaje de trozos de rocas, y asegurar as una mayor precisin en la curva,

para lo cual se debe usar el zoom del programa.

El sector de finos se estima mediante la curva que mejor se ajuste a la curva de

gruesos, para ello el programa elige entre la distribucin Rosim-Rammler y la

distribucin Gaudin-Shuhmann, mediante la minimizacin del error cuadrtico. En la

siguiente figura se observa el sector de gruesos en color oscuro y el sector de finos

en color claro. A la derecha se incluye la tabla donde se muestra el tamao del

fragmento en pulgadas y su respectivo porcentaje pasante. Split adems entrega

el D20, D50, D80 y D100.

Ilustracin 10: Resultados Split




ANLISIS DE RESULTADOS POST-TRONADURA

Para evaluar si la tronadura es buena o no deben usarse criterios, algunos tanto

subjetivos como la inspeccin de la pila tronada, u otros ms tcnicos como el uso

de programas computacionales de medicin granulomtrica.

De lo anterior la tronadura, como se ha mencionado, se puede cuantificar por

medio de la granulometra de la pila o de los anlisis en los procesos posteriores al a

tronadura como el carguo, transporte y la planta.

RENDIMIENTO EN LAS PALAS

Evidentemente la granulometra influye en el rendimiento efectivo de las palas, para

determinar dicha dependencia, se registraron los rendimientos en cada disparo,

teniendo presente que cada uno de ellos presenta una granulometra ya

cuantificada.

Ilustracin 11: Implicancias de la granulometra en cargadores

De los grficos anteriores se denota que los modelos predictivos para los tres tipos

de palas en Fase 2, se observa que el rendimiento efectivo de las palas aumenta

marginalmente de forma decreciente al disminuir el D80 de la tronadura.

Anlisis rendimiento en la planta

El rendimiento del molino SAG depende de varios factores, entre ellos de la

granulometra de entrada, informacin que no estaba disponible para los efectos

de este estudio, sin embargo se conoca la curva ideal de alimentacin al SAG, que

maximiza su rendimiento, y que fue estimada por los ingenieros de la planta en base

a simulaciones con JKSimMet y en base a un anlisis estadstico de datos que posee

la faena.

Con todas las curvas entregadas por Split se gener una curva promedio de la mina

Adems, teniendo el factor de reduccin por tamaos, se puede calcular la curva

de entrada al chancador, que luego genere la curva ideal de alimentacin al SAG.




CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

Del estudio anterior se determinaron las formas de optimizar el proceso productivo

de la mina El Salvador en su operacin de tronadura, por otra parte a partir de ello

de terminaron las variables que influan directamente en la granulometra del

material tronado y como ste afecta a su vez el rendimiento en palas como en la

planta.

Con ello se determinaron parmetros ptimos de diseo de combinacin malla-

explosivo que coincide con anlisis econmicos en cuanto al rendimiento de las

palas y la planta.

Dichos parmetros permitieron estimar el gasto en perforacin y tronadura como

tambin determinar parmetros tcnicos que definieran el diseo de dichas

operaciones unitarias sealando las principales variables que afectan el proceso

como tambin las implicancias que poseen en el desarrollo del mismo.




Conclusiones y Recomendaciones

Con respecto a los objetivos generales:

Del estudio anterior se concluye que los estudios y anlisis de la granulometra post-

tronadura permiten optimizar el objetivo global que persigue el negocio minero, el

cual es maximizar utilidades y reducir costos.

Lo anterior lo consiguen, en primer lugar, con modelos que, de acuerdo a

parmetros preestablecidos de diseo, predecir la granulometra esperada

producto de la tronadura y en base a ello realizar la planificacin de los procesos

mina-planta. Luego de ello estos modelos son validados por medio de estudios en

terreno de las pilas tronadas que permiten conciliar dichos resultados para as

mejorar los aspectos del diseo minero y con ello optimizar las operaciones

dependientes de dicho proceso.

Para lograr lo anterior deben trabajarse ambas herramientas, modelos predictivos y

anlisis de imgenes por medio de programas computacionales, siendo una de

prediccin y otra de medicin respectivamente, que permiten calibrar los modelos

para las condiciones actuales de la tronadura.

Con respecto a las consideraciones especficas del estudio:

Se concluye que para que los modelos predictivos sean una herramienta factible

que ayude a optimizar los procesos, es necesario que las variables estn bien

definidas, de acuerdo a los parmetros mencionados anteriormente asimismo, para

las mediciones, sus resultados dependern de la calidad del muestreo.




Bibliografa

LPEZ JIMENO, C. Manual de Perforacin y Voladura. Instituto

Tecnolgico GeoMinero de Espaa.

ROA, C. Estudio y Anlisis Granulomtrico para el Control de Finos Post-

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Análisis Granulométrico Post Tronadura