Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniera Departamento de Ingeniera de Minas

Polticas de manejo de stocks y mezcla de materialesDiseo y planeamiento minero Diego Ibez Cristin Ramrez

Contenidos

Definiciones y funciones Ventajas desventajas: Pilas o Stocks Pila Mezcla Mtodos de formacin de pilas

Chevron Windrow Chevron Capas horizontales Estratos inclinados Chevcon

Mezclas Mtodos para calcular mezclas de material Matemtico Programacin lineal Grafico

IntroduccinDesafos constantes Aumento de produccin (rendimientos, avances tecnolgicos, recuperaciones, medio ambiente, eficiencia, disponibilidad, etc. )

Faenas bajo condiciones desfavorables y extremas: Fallas mecnicas, paralizaciones (huelgas), clima (lluvias, nevazones), mercado, Etc.

Problema econmico: combinacin optima de los sectores en produccin, con el fin de maximizar los beneficios en funcin de los ritmos de produccin.

Detencin de produccin? Problemas?PILAS / STOCKS DE MATERIAL

Definiciones y funciones Pilas de acopio

Acumulacin de material con distintas caractersticas (ley, granulometra, etc.) permitiendo la formacin de compositos (mezcla). Al integrar materiales con diferentes propiedades es capaz de satisfacer los requerimientos de la planta. Stocks

Acumulan material ya mezclado proveniente de las pilas. Esto permite una alimentacin constante y continua a la planta. Pilas o stocks se acumulan en forma de pirmides mediante CT o equipos Stacker Reclaimer Equipo comandado que posee un brazo mecnico mvil. En general el ngulo de formacin est dado por el ngulo de reposo de los materiales: 37 - 40.

Definiciones y funciones Pilas / Stocks Distribucin / Amortiguacin

Proporciona una reserva suficiente de material, garantizando el funcionamiento continuo de la planta de procesos. Amortigua : operaciones continuas y discontinuas mina procesos. Homogeneizador Transforma sistemticamente el flujo de entrada en un flujo de salida continuo, combatiendo la heterogeneidad de los distintos sectores. Composito o mezclas Pila o stock representa la composicin necesaria.

Pilas / stocks: Ventajas y desventajasPILAS DE ACOPIO O STOCKS VENTAJAS DESVENTAJAS Permite una produccin continua a pesar de Requiere de grandes areas libres para su posibles paralizaciones (huelgas, clima, etc.) depositacion.Permite un flujo continuo de material Es necesaria infraestructura que permita homogneo hacia la planta de tratamiento proteger el material de condiciones climticas

Permite un mejor rendimiento del molino SAG Genera problemas en cuanto al material ya que la alimentacin es continua y particulado en el ambiente. granulomtricamente homognea Optimiza la productividad de la planta Requieren costos extras: Mantencin y (recuperacin) ya que permite cumplir con las Transporte condiciones requeridas (ley, granulometra) Bajo consumo de energa Bajo condiciones especiales, permiten la lixiviacin mediante solventes desde el stock

Pila Mezcla Ubicacin pilas consideradas desde la etapa de

diseo: Evitar problemas operaciones futuros Sacar partido de un material que dada su

condicin variable en el tiempo: precio, tecnologa, entre otros hace posible la obtencin de un beneficio. CODELCO Norte 2008: Hacer mas con menos

2 iniciativas: Pila Mezcla: Recuperar el cobre desde los ripios

depositados hace mas de 80 aos por Chile Exploration Company, en la etapa de exploracin de Chuquicamata.

Pila MezclaMaterial trasladado a un sector protegido por una capa de polietileno que permite la recuperacin del cobre mediante lixiviacin (y posterior SX y EW).

VAN = US$1 milln

Mtodos de formacin de pilas CHEVRON LONGITUDINAL

Descarga material (con diferentes caractersticas)

sobre la pila formando capas. Stacker Reclaimer: Equipo alimentador que bascula a una velocidad constante de ida y vuelta a lo largo de la pila. Altura implica espesor de la capa. Si la recuperacin del material (para la acumulacin en el stock) es usando Scraper Reclaimer de manera cruzada se logra la mas eficiente homogeneizacin.

Mtodos de formacin de pilas CHEVRON LONGITUDINAL

Mtodos de formacin de pilas WINDROW CHEVRON

Llenado de la pila de igual manera que el caso

anterior. La diferencia radica en que el equipo (Stacker Reclaimer) efecta movimientos tanto longitudinales como transversales, obtenindose una pila sobre otra. Metodo considerado tambin como pre homogeneizador, ya que se tiene un apilamiento casi horizontal. Variante: Correas transportadoras menor inversin y ocupan menos espacio. La desventaja radica en la altura fija, provocando la cada del material inicial muy alta polvo.

Mtodos de formacin de pilas WINDROW CHEVRONGrain Segregation: Segregacin de material producto de diferentes granulometras. Este mtodo permite menores segregaciones respecto al mtodo anterior.

Los colores destacan la secuencia de formacin. Cada color corresponde a caractersticas particulares.

Comparacin: Chevrn longitudinal Windrow ChevrnVENTAJAS

METODO CHEVRN Armado simple y rpido

WINDROW - CHEVRN Menor segregacin, al estar constituida por un conjunto de pequeas pilas

Posee una sola direccin (longitudinal) Mayor control sobre posibles de llenado desmoronamientos Extraccin por Silos tiene menores probabilidades de colgar el material.DESVENTAJAS

Alto nivel de segregacin, ya que la Armado complejo y lento. diferencias de granulometras permiten depositaciones (segregacin) Mayor probabilidad de Dos direcciones de llenado: desmoronamiento Movimientos longitudinales, y movimientos transversales Extraccin por Silos, tiene mayor probabilidad a colgar el material por obstruccin de fragmentos.

Mtodos de formacin de pilas

CAPAS HORIZONTALES Material depositado en capas superpuestas horizontales. El espesor aumenta a medida que se forma la pila Permite apilas capas de distintos espesores, y materiales con distintos ngulos de reposo Distribucin granulomtrica amplia. Realizado mediante cintas transportadoras

ESTRATOS INCLINADOS Material depositado en estratos superpuestos inclinados. Angulo formado con el piso: 32 - 38. Inconveniente: Acumulacin de gruesos en la parte inferior Diseado para ser utilizado con equipo Scraper Reclaimer Inclinacin permite las mejores condiciones homogeneizar al recuperar el material.

Mtodos de formacin de pilas CONO (CONE SHELL) Usado en materiales que no requieren mayor

homogeneizacin ni procesamiento (Carbn). Diseado para ser utilizado junto al equipo Scraper Reclaimer

Mtodos de formacin de pilas CHEVCON (CHEVRON CONTINUO)

Combina: Pirmides de Chevron con las pilas

cnicas (Cone Shell) Depositacion continua (diferencia a los mtodos anteriores). Mantiene una longitud constante y de capas superpuestas.

Comparacin: Ventajas Chevcon sobre Chevrn Menores costos de inversin al mismo volumen

de almacenamiento. Se puede automatizar Reduccin de costos de operacin y mantencin. Flexibilidad en el diseo Circulo se adapta fcilmente, considerando la entrada y salida continua de material en 360. Adems permite un diseo compacto con CT cortas. Sin fin No es necesario reinstalar el equipo que recupera el material. Capas (o estratos) de igual espesor. Menor consumo de energa (en tasas comparables de alimentacin y recuperacin) debido a:

Comparacin: Ventajas Chevcon sobre Chevrn Correas transportadoras de menor longitud Sin cables de bobina del motor Stacker reclaimer no viaja a lo largo de la pila DESVENTAJA

Ampliaciones futuras en el sistema circular no son posibles. En cambio la pila longitudinal se adapta fcilmente a nuevas demandas de almacenamiento.

Mezclas Objetivo: Optimizar, segn los ritmos de

produccin, los distintos sectores de extraccin en una mina, permitiendo maximizar el valor presente. Considerar las restricciones metalrgicas, operativas, ambientales, econmicas, entre otras. Mezcla apilada permite amortiguar, distribuir y homogeneizar el material, formando un composito homogneo. Esto considerando la heterogeneidad ya que el material proviene de distintos sectores (o frentes).

Mezclas

Reduccin de la variabilidad y comportamiento errtico en cuanto al input ley. Luego de la mezcla se tiene un comportamiento suave y uniforme.

Mtodos calculo mezclas Los principales mtodos son: Mtodo Matemtico Mtodo de Programacin Lineal Mtodo Grfico.

Mtodo matemticoINPUT Ley de Cabeza de la planta de procesamiento. Capacidad de la planta. Leyes de cada sector. Leyes mximas de los contaminantes. Etc.

Sistema de Ecuaciones

Mezcla de materia l

Mtodo matemtico Ejemplo:Una mina desea obtener la mezcla (blend) de 3 sectores en operacin en forma de abastecer a la planta de 45.000 tpd con una ley de 1,2% Cu y el arsnico mximo permitido es de 0,12% La informacin de leyes caractersticas de cada una de las palas se muestra a continuacin.

Sectore s 1 2 3

% CU 0,75 1,35 0,82

%As 0,025 0,15 0,098

Mtodo matemtico Sea: X Tonelaje diario a extraer por la pala 1 Y: Tonelaje diario a extraer por la pala 1 Z: Tonelaje diario a extraer por la pala 1

Ley de cabeza:

Concentracin mxima de arsnico:

Capacidad de la planta:

Mtodo matemtico X: 10.399,43 [tpd] Y: 33.637,66 [tpd] Z: 962,91 [tpd]

Resultado que nos muestra que la pala 1

extraer 10.400 tpd, la pala 2 33.600 tpd y la pala 3 960 tpd, para optimizar el resultado.

Mtodo programacin linealINPUT Ley de Cabeza de la planta de procesamiento. Capacidad de la planta. Leyes de cada sector. Leyes mximas de los contaminantes. Etc.

- Funcin Objetivo - Restricciones

Mezcla de materia l

Mtodo de programacin lineal Ejemplo:Una mina explota un yacimiento de oro. La capacidad mxima de operacin anual de la planta de beneficio es de 1000 Kt. y La alimentacin de la mina es de 10 g/t.

Sector es 1

Ley Capacidade Utilidad(US (g/t) s (kt) $/ton) 1,5 600 300

2

10

500

180

Mtodo de programacin lineal Variables:o X: tonelaje, en kt, extrado del Sector 1 o Y: Tonelaje, en kt, extrado del Sector 2

Funcin Objetivo:o MAX (Z) = 300 X + 180 Y

Restricciones: Capacidad del Sector 1 Capacidad del Sector 2 Capacidad de la Planta Alimentacin a la Planta

X 600 Y 500 X + Y 1000 1,5 X + 10 Y 10

Se deben extraer 600 kt desde el sector 1 y 400

kt del sector 2, obteniendo con esto la utilidad de US$ 252.000.

Mtodo grfico Ejemplo Utilizaremos los datos correspondientes a dos

sectores Mina Esmeralda y Mina Diablo Regimiento, se necesitan un total de 50 camionadas con ley de cabeza en el rango de 0,9 a 1,1% de Cu. Adems sabemos que la ley de Cu del mineral de Mina Esmeralda es de 1,2% y la de Mina Diablo Regimiento es de 0,8%.

Mtodo grfico

Caso Real: Mina Fierro Se explota la magnetita La alimentacin a la quebradora se lleva a cabo

por campaas, es decir, por voladuras completas. Las mezclas se efectan en su totalidad en el almacn de mineral pero como su diseo es limitado, no permite efectuar estas mezclas ni con la oportunidad ni en el volumen demandados por el proceso de molienda y concentracin.

Caso Real: Mina Fierro Propuesta:

Mtodo de trabajo basado en un modelo de

programacin lineal, mediante la alternativa de viajes llevando el material ya mezclado a almacn y de esta manera no realizar la mezcla en este lugar con equipos de apoyo. Luego de ingresar todas las variables al sistema, se realiz mediante mltiples corridas del programa en un periodo de 90 das utilizando el software QBS.

Caso Real: Mina Fierro Duracin promedio del ciclo de carga

Caso Real: Mina Fierro Alimentacin de chancado

Caso Real: Mina Fierro Produccin de concentrado

Conclusiones Acopio de material mediante mezclas permite igualar variaciones de las

propiedades, convirtiendo un material de baja calidad en uno de calidad superior Efecto homogeneizador. Se presentaron los distintos mtodos de formacin de pilas, enfatizando los mas usados en minera (ventajas y desventajas). La eleccin del mtodo a utilizar depender del material con que se trabaje as como tambin por la particularidad de la faena. La metodologa de Windrow-Chevrn posee una mayor cantidad de ventajas tcnicas, pues su estructura engloba una serie de pequeas pilas, lo que transmite un menor riesgo de desmoronamiento, menor posibilidad de material colgado, siendo ambos factores propiciados por la menor segregacin de la pila Aplicabilidad enfatizada para mtodos de explotacin con diversos tipos de materiales (ley y granulometra fundamentalmente: botadero, planta, stock), por lo que minera subterrnea de hundimiento carecen de necesidad de formar pilas. Minera continua problema aparte. Pilas / Stock permiten alimentacin constante y continua amortiguando el proceso minero, ante eventualidades (huelgas, lluvias, nevazones, etc.), y tambin problemas con CyT. En general, la planta concentradora o de tratamiento es la que pone las mayores restricciones, luego paralizaciones afectarn de manera directa la evaluacin de la operacin.

Conclusiones Requerimiento de grandes reas libres para su construccin,

adems de infraestructura para la proteccin del clima (oxidacin). Costos de mantencin y costos de re manejo de material. Aumento de la generacin de Stocks o Pilas en la minera, pues se entiende que a pesar de tener un costo de re-manejo, ya no se contabilizara el costo de extraccin o explotacin, pues el material marginal (de ley levemente inferior a la ley de corte) fue extrado probablemente a la par de mineral de buena ley, aprovechando el costo de oportunidad de hacerlo. Polticas de manejo de material se refieren a las polticas que maneja la empresa para permitir un aumento o maximizacin de indicadores econmicos de rentabilidad (VAN), que influyen en la toma de decisiones Optima cantidad de material que se debe extraer por sector, segn requerimientos de planta y considerando restricciones. En cuanto a los mtodos de calculo por su facultad de buscar el ptimo (matemtico) se recomienda la metodologa de programacin lineal.