Universidad de Santiago de ChileFacultad de IngenieraDepartamento de Ingeniera en MinasDiseo y planeamiento minero

Estudio y anlisis de anlisis granulomtricos post tronadura

Profesor: Eduardo Contreras M. Integrantes: Andrs Moraga B. Gonzalo Muoz M. Fecha deentrega: 10 de Abril de 2015

Resumen ejecutivo

Como primera etapa dentro del proceso de reduccin de tamao de la roca, la perforacin y tronadura asume un papel preponderante en la generacin de valor al proceso productivo, su estudio y posterior control de resultados pueden generar mejoras sustanciales en la ptima operacin de las etapas siguientes (carguo y transporte, planta de chancado, plantas de tratamiento).Debe existir un compromiso entre la Superintendencia de operaciones mina, particularmente el rea de perforacin y tronadura, con el mejoramiento y optimizacin de procesos; y es por esto que se considera importante estudiar los resultados y cuantificar los tamaos de roca obtenidos a partir de la voladura de rocas. Determinando as el aporte real de material fino enviado a planta, realizando anlisis de forma y tamao del material resultante; para ello, se utilizan softwares mineros, que permitan caracterizar el resultado de una tronadura y predecir el comportamiento que tendr el material en el futuro, bajo dadas condiciones. Finalmente, luego de este estudio, una vez obtenidos los parmetros necesarios para conciliar los modelos y resultados en terreno, se han de optimizar los procesos anteriores y posteriores a la tornadura de tal forma de minimizar los costos y al mismo tiempo, y a la vez, maximizar el rendimiento de los equipos disponibles. El estudio fue concluido con 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 que dependen de la tronadura, para as minimizar los costos de las mismas.

ndice de contenidos

1.Introduccin62.Objetivos62.1.Objetivo principal62.2.Objetivos secundarios63.Modelos predictivos73.1.Modelo de Kuz Ram73.1.1.Factor de roca por Lilly83.1.2.Factor de Roca por Cunningham93.1.3. Factor de roca de JKMRC (1998)103.1.4.Ecuacin de Rosin - Rammler113.1.5.ndice de uniformidad (n)113.2.Ecuacin de Larsson (1973)133.3.SVDEFO133.4.Limitaciones del Modelo Kuz Ram144.Evaluacin de los resultados en la tronadura144.1.Anlisis cualitativo visual144.2. Mtodos fotogrficos154.3.Mtodos gravimtricos154.4.Anlisis de imgenes por computadora155.Softwares utilizados para el anlisis granulomtrico post tronadura165.1. Split Engineering LLC165.2. Wipfrag186.Caso de estudio: El Soldado206.1. Recopilacin de antecedentes206.1.1 Geometra de la pila tronada216.1.2. Granulometra de la pila tronada226.1.3. Toma de fotografa226.1.4. Anlisis mediante Split236.1.5. Curva granulomtrica236.2. Anlisis de resultados de tronadura256.3.Anlisis en el rendimiento de palas266.4.Evaluacin en planta276.5.Conclusiones del estudio277.Conclusiones y recomendaciones288.Bibliografa29

ndice de Ecuaciones

Ecuacin 1 - Ecuacin de Kuznetzov actualizada.7Ecuacin 2 - ndice de Tronabilidad por Lilly.8Ecuacin 3 - Factor de Roca por Lilly.8Ecuacin 4 - Factor de Energa segn BI de Lilly.9Ecuacin 5 - Factor de Roca por Cunningham.9Ecuacin 6 - Factor de roca de JKMRC.10Ecuacin 7 - Ecuacin de Rosin - Rammler.11Ecuacin 8 - Estimacin del ndice de uniformidad.11Ecuacin 9 - Ecuacin de n, segn pendientes.12Ecuacin 10 - Tamao caracterstico, segn Rosin - Rammler.12Ecuacin 11 - Ecuacin de Larsson.13Ecuacin 12 - Ecuacin de la SVDEFO.13ndice de Figuras

Figura 1 - Curva de distribucin de Rosin - Rammler.12Figura 2 - Ejemplificacin del trabajo de split Engineering LLC.17Figura 3 - Ejemplo visualizacin de los resultados.17Figura 4 - Ejemplo de la posicin de la cmara con respecto a la superficie.18Figura 5 - Ejemplo de diferencias al usar una abertura peque, y una ms ancha18Figura 6 - Ejemplo de la posicin y distancia de las fuentes de luz y la cmara.19Figura 7 - Ubicacin mina El Soldado.20Figura 8 - Tipos de geometra en pilas.22Figura 9 - Ejemplo de la toma de fotografas con elemento de escala.23Figura 10 - Resultados del uso en Split.24Figura 11 - Grfico D80 segn malla-explosivo.26Figura 12 - Rendimiento de palas en Fase 2.27

ndice de Tablas

Tabla 1 - ndice de tronabilidad de Lilly.8Tabla 2- Factor de roca por Cunningham.9Tabla 3 - Factor de roca JKMRC.10Tabla 4 - Litologa y malla utilizada en cada disparo.21Tabla 5 - Resultados para cada disparo.25

1. Introduccin

Dentro del proceso productivo de una mina, la etapa de reduccin de tamao de la roca es considerada de vital importancia para asegurar la continuidad operacional y productividad de la operacin. Como primer proceso dentro de esta etapa de reduccin de tamao, la perforacin y tronadura tiene la misin de responder de manera efectiva ante los requerimientos y necesidades de las etapas de conminucin y obtencin que la siguen. Uno de los problemas que pueden ser detectados, es referente a la generacin de fino de la perforacin y tronadura, el cual puede afectar a las etapas de recuperacin y concentracin. Para solucionar esto, se requiere de la integracin de una gran gama de informacin respecto a anlisis granulomtricos, leyes de mineral, cuantificacin de finos y caractersticas litolgicas, antecedentes de malla de perforacin y tronadura, cantidad y tipo de explosivos; todo esto, tal de obtener un tamao ptimo tronado que permita la maximizacin del desempeo en fases posteriores. Durante el desarrollo de este trabajo se estudi la importancia de los anlisis granulomtricos post tronadura, los modelos de prediccin existentes y aplicacin de softwares, a partir de la obtencin de informacin en terreno y posterior trabajo en oficina.2. Objetivos2.1. Objetivo principal

Describir los distintos mtodos utilizados en minera para la prediccin de la granulometra despus de la tronadura, haciendo especial nfasis en la obtencin de datos que permitan optimizar el proceso. 2.2. Objetivos secundarios

Descripcin de las labores de recoleccin de informacin en terreno, y posterior anlisis en oficina de los resultados obtenidos. Presentacin y comparacin de programas computacionales utilizados en la industria para la prediccin de tamaos post tronadura. Realizacin de un ejemplo real, en el cual el anlisis post tronadura haya permitido mejorar el desempeo, tanto de la tronadura en si, como de los procesos siguientes.

3. Modelos predictivos

Existen varios modelos que permiten estimar la fragmentacin y distribucin granulomtrica post tronadura. Se han seleccionado los modelos considerados ms reconocidos, tanto en minera como en procesamiento de materiales.

3.1. Modelo de Kuz Ram

Este modelo es uno de los ms reconocidos y utilizados, desarrollado en 1983 por Cunningham, lleva el nombre de Kuznetov y Rosin Rammler. Relaciona de forma simple parmetros de tronadura y el tamao medio caracterstico del material resultante.Ecuacin 1 - Ecuacin de Kuznetzov actualizada. .Al considerar la masa de explosivo, se incluye de forma indirecta el dimetro del pozo, pues la masa de explosivo a usar depender directamente del espacio disponible dentro de la perforacin, y de la densidad del explosivo. En otras palabras, para menor dimetro de perforacin (con factor de roca y factor de carga constante), se tiene un tamao promedio menor. Luego de realizar ciertos ajustes experimentales, se obtuvo la nueva ecuacin que hace referencia a la masa de TNT equivalente en energa a la carga de ANFO, tal como se muestra en la ecuacin anterior.El factor de roca (A) se define como la facilidad con que se puede fragmentar la roca a partir de la energa del explosivo. Por ende, una roca con alto factor A presentar mayor resistencia a ser fracturada, o bien, se requerir mayor energa para llevar el trabajo a cabo. Este factor es directamente proporcional al tamao de los fragmentos de una distribucin. El factor A depende de las propiedades del macizo, lo cual hace imprescindible contar con el apoyo de geologa en el anlisis en terreno. 3.1.1. Factor de roca por Lilly

Peter Lilly (1986), desarroll un ndice de Tronabilidad (Blastability Index), basado en una combinacin de propiedades fsicas y estructurales de la masa rocosa a ser tronada. El formulismo para determinarlo se presenta a continuacin:

Ecuacin 2 - ndice de Tronabilidad por Lilly. Estos factores propuestos por Lilly y sus respectivas ponderaciones, se presentan en la siguiente tabla:PARMETRORANKING

Descripcin de la masa rocosa (RMD)

Polvoramiento/ Quebradizo10

Se fractura en bloques20

Totalmente masiva50

Espaciamiento de Fracturas (JPS)

Cercano a 0,1m10

Intermedio 0,1-1m20

Amplio > 1m50

Orientacin de Planos de Diaclasas (JPO)

Horizontal10

Orientacin hacia afuera20

Rumbo normal30

Inclinacin hacia dentro40

Influencia de la densidad (SGI)= 25*SG-50

Factor de dureza (H): 1-10

Tabla 1 - ndice de tronabilidad de Lilly.Luego, el factor de roca A, definido por Lilly se obtiene segn la siguiente expresin:

Ecuacin 3 - Factor de Roca por Lilly.Este ndice de tronabilidad tambin entrega una relacin con un factor de energa [KgANFO/Ton; MJ/Ton] o factor de carga requeridos para fragmentar la masa rocosa caracterizada anteriormente.

Ecuacin 4 - Factor de Energa segn BI de Lilly.3.1.2. Factor de Roca por Cunningham

El factor de roca de Cunningham es una modificacin del factor propuesto por Lilly. La gran diferencia radica en la importancia que se le otorga a la dureza en este nuevo factor.

Ecuacin 5 - Factor de Roca por Cunningham. Las ponderaciones son las siguientes,PARMETRORANKING

Descripcin de la masa rocosa (RMD)

Meteorizado/Quebradizo10

Diaclasado verticalmenteJPS + JPA

Masiva50

Espaciamiento de Fracturas (JPS)

0,1 [m]10

0,1 [m] a sobre tamao20

Sobre tamao a tamao de malla50

ngulo de plano de fractura (JPA)

Buza fuera de la cara20

Rumbo perpendicular a la cara30

Buza hacia la cara50

Influencia de la densidad (SGI)= 25*SG-50

Factor de dureza (HF)

E50 GPAUCS/5

Tabla 2- Factor de roca por Cunningham.3.1.3. Factor de roca de JKMRC (1998)

JKMRC (Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre), basndose en el modelo propuesto por Cunningham, propone una nueva metodologa,

Ecuacin 6 - Factor de roca de JKMRC. Los valores para esta ecuacin se presentan en la siguiente tabla,Entradas

X80 [m]Tamao asociado al 80% pasante in situ

UCS [Mpa]Resistencia a la compresin simple

E [Gpa] Mdulo de Young

BBurden

SGADensidad de la roca

RMD

RMD = 100*X80x80 < 0,1 [m]

RMD = 5.56 + 44.4*X800,1 < X80 < 1 [m]

RMD = 50x80 > 1 [m]

JF

JF = 50X80 > B/2 [m]

JF = 100*X80/BX80 < B/2 [m]

SGI

SGI = 0SG < 2

SGI = 25*SG - 50SG > 2

HF

HF = E/3E < 50 [Gpa]

HF = UCS/5 E > 50 [Gpa ]

Tabla 3 - Factor de roca JKMRC.Esta metodologa se diferencia de las dems por sus parmetros de entrada fciles de obtener, salvo el 80% in situ. Para ello se utilizar el P80 entregado por algn software de anlisis granulomtrico, a partir de datos post tronadura. Si bien los valores no sern los reales, se aceptan como cercanos y verdicos, al ser una tarea difcil la de conseguir los valores in situ. 3.1.4. Ecuacin de Rosin - Rammler

La ecuacin propuesta por Rosin - Rammler entrega una descripcin de la distribucin de tamaos de un volumen de roca tronado,Ecuacin 7 - Ecuacin de Rosin - Rammler. Para comprender la trascendencia del modelo de Rosin - Rammler, es necesario conocer el ndice de uniformidad. 3.1.5. ndice de uniformidad (n)

Fue desarrollado por Cunningham (1987), a partir de pruebas en terreno. Da cuenta de la homogeneidad de la distribucin granulomtrica de partculas en una distribucin, se tiene entonces, para un mayor valor de n, el rango de tamaos es ms estrecho, es decir, distribucin de material ms homognea. Este ndice relaciona variables geomtricas de la malla de perforacin, cargado de los pozos y diseo de bancos. La ecuacin para estimar el ndice de uniformidad:Ecuacin 8 - Estimacin del ndice de uniformidad.

La relacin entre la homogeneidad del material y el valor del ndice de uniformidad queda estipulada en las curvas de distribucin de Rosin - Rammler, tal como se ve a continuacin:

Figura 1 - Curva de distribucin de Rosin - Rammler.La intereseccin 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 de la ecuacin de Rosin Rammler, se puede definir completamente la distribucin de tamaos post tronadura. Del grfico semilogartmico anterior se puede comprobar adems que la pendiente de la recta tangente al punto de intereseccin, es igual al ndice de uniformidad y viene dado por:

Ecuacin 9 - Ecuacin de n, segn pendientes.Donde P(xi) es el porcentaje pasante asociado a la abertura de longitud xi. 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. Esto se hace forzando al tamao de malla a tener el valor medio (X50) y a R(x) = 50%, obteniendo la siguiente expresin para tamao caracterstico:

Ecuacin 10 - Tamao caracterstico, segn Rosin - Rammler.

3.2. Ecuacin de Larsson (1973)

La ecuacin de Larsson busca determinar el K50, o a la abertura de malla cuadrada por la que pasa el 50% del material tronado,Ecuacin 11 - Ecuacin de Larsson. En base a esta ecuacin, se han llevado a cabo experimentos que permitieron sintetizar los resultados en bacos, para as estimar el K50 y curvas granulomtricas, en base a los parmetros de diseo de la tronadura. Cabe destacar que tambin permiten la implementacin inversa, es decir, obtener parmetros de diseo a partir de una granulometra deseada. 3.3. SVDEFO

Este mtodo fue planetado por la Swedish Detonic Research Foundation y es una modificacin de la ecuacin de Larsson. Se agrega un nuevo factor, tal que la ecuacin contenga el efecto de la altura del banco y del taco.

Ecuacin 12 - Ecuacin de la SVDEFO. Existe variedad de formulismo para determinarlo, sin embargo, cabe destacar que a la hora de seleccionar un mtodo, se deben considerar los inputs necesarios y la factibilidad que existe de obtener los datos de manera oportuna.

3.4. Limitaciones del Modelo Kuz Ram

Al igual que todos los ajustes y modelos matemticos, el modelo de Kuz Ram tiene un rango de valores para los cuales se ajusta de manera fidedigna, y otro para el cual sus resultados, si bien puedan seguir teniendo validez matemtica, no son lo suficientemente robustos como para tomar decisiones de diseo a partir de ellos. La razn de espaciamiento/ burden no debe ser superior a 2. La secuencia de salida, y los retardos deben ser diseados en busca de una buena fragmentacin. Una fragmentacin pobre no podr ser bien caracterizada. El explosivo a utilizar debe liberar una energa similar a la potencia relativa en peso calculada.4. Evaluacin de los resultados en la tronadura

La tarea de la tronadura no solo es fracturar el macizo para obtener el material de inters, si no tambin hacerlo al menor coste posible, manteniendo altos estndares de calidad tcnica, y de seguridad. Esta operacin unitaria es de gran relevancia, ya que optimizndola, se logra facilitar la tarea de las dems etapas; ante esto, se propone tener en consideracin los siguientes factores: Fragmentacin y esponjamiento de la pila de material esponjado. Geometra, altura y desplazamiento de la pila. Estado del macizo residual y piso del banco. Presencia de protuberancias en la pila de material. Vibraciones, proyecciones y onda area producida en la voladura. En este estudio slo se revisaron los mtodos para medir la granulometra post tronadura, la cual tendr implicancias que permitirn la optimizacin de los procesos mina-planta. Para realizar los estudios granulomtricos se realizan diversas tcnicas de muestreo que permiten identificar las curvas granulomtricas.4.1. Anlisis cualitativo visual

Es un mtodo ampliamente utilizado y en algunos casos el nico que se ocupa. Consiste en observar la pila de material tronado, inmediatamente despus de efectuado el disparo. El procedimiento es llevado a cabo por un tcnico responsable mediante una evaluacin subjetiva; sin embargo, este mtodo depende netamente de la habilidad del tcnico, y es difcil detectar las pequeas, pero importantes variaciones en los tamaos. Este anlisis slo permite tener un primer contacto con los resultados de la tronadura, para luego llevar a cabo otro ms exhaustivo. 4.2. Mtodos fotogrficos

Es un mtodo el cual se toman fotografas de la pila de material tronado, 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, estudio y la cuantificacin de los tamaos pequeos.4.3. 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. 4.4. Anlisis de imgenes por computadora

Una vez tomadas las imgenes en terreno, stas deben ser analizadas en gabinete. Los mtodos de anlisis utilizan un software para dimensionar los fragmentos presentes en las imgenes en aspectos geomtricos, tales como el rea, nmero, permetro, forma, y orientacin. Parmetros importantes deben ser diferenciados, entre ellos se destaca la definicin de contornos precisos y la correccin de errores debido al solape entre fragmentos. 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 ellas se les asigna una determinada luminosidad, o valor de gris, desde negro hasta blanco (255 colores). 2. Cambio de escala: A partir de un marco de referencia, con dimensiones previamente conocidas, se determina la escala de la imagen, y de los fragmentos dentro de ella. 3. Intensificacin de la imagen: En esta etapa se utilizan filtros digitales que permiten obtener una imagen de los fragmentos resaltada. Por ejemplo, se emplean filtros 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 debe definir 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. Nuevamente, este proceso depende de la calidad y experiencia del usuario del software. 6. Medicin: 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 geomtricos y el uso de algunas relaciones empricas.5. Softwares utilizados para el anlisis granulomtrico post tronadura

Los anlisis granulomtricos post-tronadura se realizan principalmente con dos programas: Split Engineering LLC y Wipfrag. 5.1. Split Engineering LLC

Split lleva a cabo un anlisis granulomtrico a partir de imgenes ingresadas, las que deben ser tomadas de manera sistemtica para una correcta representacin de la curva de tamaos, por este motivo, existe un procedimiento estipulado para un correcto trabajo con los datos. Las imgenes deben ser capturadas sin distorsin, con el enfoque adecuado y sin movimiento por parte del fotgrafo. Para tener un buen dimensionamiento con los elementos de escala, la fotografa debe ser tomada de forma perpendicular a la superficie, de la misma manera se debe dejar la base paralela al suelo. Iluminacin correcta, las sombras pueden interferir en el anlisis, por lo que se debe trabajar con la luz de frente al espacio fotografiado. Con las imgenes se tienen que representar todos los tamaos, por ende, se recomienda una fotografa general (panormica) y luego realizar varias por sector con un aumento mayor. Posterior a la toma de cada imagen se debe verificar que los fragmentos estn totalmente delineados, puesto que si no se contempla alguno el software puede pasarlo por alto y por consecuencia errar el anlisis. Se debe representar el mayor porcentaje de la pila posible, por ende se sacan fotografas de manera continua, cuidando el traslape entre ellas. Se debe tomar en cuenta que las fotografas son el primer paso para realizar el anlisis, hacerlo de forma indebida puede conllevar a conclusiones errneas y la inutilidad del trabajo. El resultado ser una curva granulomtrica y una base de datos del sector analizado. En las figuras 2 y 3 se muestra cmo interpreta las imgenes ingresadas el software, as mismo, en la figura 4 se representa la visualizacin de los resultados en el programa.

Figura 2 - Ejemplificacin del trabajo de split Engineering LLC.

Figura 3 - Ejemplo visualizacin de los resultados.

5.2. Wipfrag

Wipfrag funciona a travs de la deteccin de bordes de cada partcula, generando polgonos para cada una de estas, obteniendo resultados de fragmentacin de manera inmediata. El trabajo de Wipfrag es basado totalmente en las fotografas tomadas en terreno, por lo que se deben tener diversas consideraciones en el momento de realizarlas: Equipo: se deben usar la misma cmara y el mismo lente siempre que sea posible Configuracin fsica: posicin, altura y distancia de la cmara se encuentran estandarizados para obtener resultados ptimos.

Figura 4 - Ejemplo de la posicin de la cmara con respecto a la superficie.

Configuracin de la cmara: se debe mantener durante la serie de fotografas; apertura, obturador, balance de blancos, tamao y calidad.

Figura 5 - Ejemplo de diferencias al usar una abertura pequea (ejemplo a la derecha) a una ms ancha (izquierda) Usar fotografas con ejemplos significativos, evitar centrarse en los fragmentos de gran tamao o en partculas pequeas.

Iluminacin: geometra de la iluminacin, luz del objetivo, altura, ngulo y orientacin de la luz.

Figura 6 - Ejemplo de la posicin y distancia de las fuentes de luz y la cmara.El resultado de los anlisis ser entregado con una serie de grficas y adems una base de datos en formato .csv.

6. Caso de estudio: El Soldado

Perteneciente a Anglo American, la mina El Soldado se encuentra ubicada en la comuna Nogales, en la quinta regin, en la cordillera de la costa, a 600 metros sobre el nivel del mar y a 132 kilmetros de distancia de Santiago. En la figura NN se muestra la ubicacin de la mina.Comprende una mina a rajo abierto, con 8.000 hectreas de superficie y un rea de operacin cercana a las 1.200 hectreas. El Soldado cuenta con aproximadamente 2.000 trabajadores, incluyendo personal propio y contratistas. En el ao 2013 produjo 51.500 toneladas de cobre fino, entre ctodos de alta pureza y concentrado de cobre. La mina comprende 7 fases diseadas, estando en la actualidad la Fase 2 y la fase 3 en operacin.

Figura 7 - Ubicacin mina El Soldado.Cabe destacar que se extraen tanto minerales sulfurados como oxidados, los que siguen procesos de tratamiento distintos, y se obtiene como producto concentrado y ctodos de cobre respectivamente. 6.1. Recopilacin de antecedentes

Para el estudio se recopilaron los antecedentes necesarios de 13 disparos, los que fueron elegidos para abarcar todo el rango de valores de cada una de las variables, por ejemplo, para la variable de la litologa se eligieron disparos que contuviesen andesita, traquita, toba brechosa y veta negra, los cuales son los cuatro tipos de litologas presentes en la mina. Las variables se agruparon en 4 grupos. Geologa- Litologas Geomecnica - Estructuras Perforacin- Malla de perforacin- Dimetro de perforacin- Estados de pozo y terreno Tronadura- Explosivo- Factor de carga- Tiempos de retardo- Secuencia de salida- TacoA continuacin, en la tabla NN, se muestran los datos de todas las variables pertenecientes a los disparos. Cabe destacar que se utilizaron modelos geolgicos para los sectores sin informacin, junto con planos geolgicos de muestreos diarios.

Tabla 4 - Litologa y malla utilizada en cada disparo.El resultado de la perforacin y la tronadura se evalu en funcin de la granulometra del material fragmentado, sin embargo, tambin se consideraron los efectos aguas abajo, de manera ms especfica, tambin se analiz el rendimiento de las palas y en la planta. 6.1.1 Geometra de la pila tronada

El primer punto a evaluar era la forma que posee la pila de material fragmentado despus de la tronadura, esto se realiz in-situ, y se categoriz en tres grupos distintos, mostrados en la figura 9. En todos los disparos de la fase 2 se presenta una geometra B, mientras que en los de la fase 3 son del tipo C. Figura 8 - Tipos de geometra en pilas.

6.1.2. Granulometra de la pila tronada

Para la evaluacin de la calidad de una tronadura, la granulometra es un buen estimador, esta fue medida con foto-planimetra, utilizando el programa Split, con lo que se obtendra la curva de granulometras presente en la pila, con lo que se obtendr el D80, es decir, el tamao en el cual en encuentran el 80% de los fragmentos en la pila de estudio. 6.1.3. Toma de fotografa

Se tomaron fotografas en cada disparo, de modo de tener muestras representativas. Las imgenes fueron tomadas tanto en mineral como en estril. El elemento de escalamiento utilizado fue un marco de pvc de 1m x 1m. Se siguieron los procedimientos recomendados por el software para un correcto muestreo. Para relacionar el rendimiento de la tronadura con la eficiencia de la pala se registr la fecha, hora y coordenadas geogrficas de cada disparo, adems, en el caso de tratarse de mineral, se realiz un seguimiento de ste hasta la planta de tratamiento. Cabe destacar que las fotografas fueron tomadas a medida que la pala extraa el material.En total se capturaron 114 imgenes, de las cuales 56 fueron en mineral, las 58 restantes en estril.

Figura 9 - Ejemplo de la toma de fotografas con elemento de escala.6.1.4. Anlisis mediante Split

El anlisis de las imgenes se realiz con el programa Split, con el que se obtiene la curva granulomtrica para la fotografa analizada, aunque tambin puede ser utilizado para trabajar con un conjunto de imgenes, como por ejemplo los resultados de solo el mineral, de un disparo o un sector en especfico. Cabe destacar que tanto Split como Wipfrag entregan resultados similares, con un error relativo de un 5% entre ambos. 6.1.5. Curva granulomtrica

Para la curva se debe tener en consideracin que existen valores estimados, los que corresponden a los finos, mientras que los gruesos son los que pueden ser clasificados de forma manual, por ende la mayor delimitacin de fragmentos llevar a un mejor anlisis y un menor nmero de estimaciones en la curva. El programa realizar las estimaciones utilizando las distribuciones de Rosin-Rammler o Gaudin-Schuhmann, segn cual se ajuste mejor a la de los gruesos, minimizando el error cuadrtico. El porcentaje pasante para cada tamao se muestra en la tabla presente en la figura 11, para el estudio se utiliz el D80. Figura 10 - Resultados del uso en Split.

6.2. Anlisis de resultados de tronadura En este apartado se pueden realizar diversos anlisis, unos con mayor certeza tcnica que otros, como la visualizacin de la pila y la determinacin de la geometra de sta, sin embargo se trat de abarcar los parmetros ms significativos, siempre evaluando los procesos posteriores a la tronadura. 6.2.1. Anlisis por fase

Se tienen dos fases en funcionamiento la Fase 2 y la Fase 3, las cuales presentan dos D80 con valores de 7,8 y 10,2 pulgadas respectivamente. La diferencia entre estos tamaos yace en que el diseo de la malla y tronadura para la Fase 3 est en funcin de los requerimientos de las palas y no de la planta puesto que es un sector en el que solo se encuentra estril.6.2.2. Anlisis por banco

En el estudio se llevaron a cabo diversas combinaciones de mallas y explosivos, por lo que los tamaos granulomtricos son variables, donde el banco 950 presenta el mayor D80 (12,8 pulgadas) y el banco 920 el menor (4,9 pulgadas).6.2.3. Anlisis por disparo

En la Tabla 4 se muestran los resultados del D80 para cada uno de los disparos, incluyendo tanto estril como mineral.

Tabla 5 - Resultados para cada disparo.El disparo 950-312 tiene el D80 ms elevado, provocado por distintos factores, puesto que se realiz un factor de carga bajo, adems de una litologa complicada. 6.2.4. Anlisis por sector

Se verifican los resultados para cada tipo de malla, donde la malla 5x5 presenta el menor D80 (5,1 pulgadas), mientras que la malla 5,5x6,5 es la que tiene el mayor D80 (13,8 pulgadas). Las mallas 6x7 y 7x8 presentan resultados similares, 7,9 y 9,2 pulgadas respectivamente, y se encuentran entre las otras dos. 6.2.5. Anlisis segn la configuracin malla-explosivo

Para las diversas combinaciones de malla-explosivo se tiene la figura 12, en la cual se muestran los D80 para las configuraciones utilizadas.

Figura 11 - Grfico D80 segn malla-explosivo.6.3. Anlisis en el rendimiento de palas

En las variables que afectan el rendimiento de las palas deben considerarse diversos factores, como lo seran la habilidad del operador, la geometra del material tronado (las cuales pueden ser maximizadas tanto para palas como para cargadores), el tipo de pala y la granulometra. En la faena existen tres tipos de palas, dos palas PC-5500 frontales de 37 yd3, dos palas PC-5500 excavadoras de 37 yd3 y una pala PC-8000 frontal de 55 yd3.En el aspecto de la geometra de la pila, se tiene que esta estar determinada por la fase, puesto que como se mencion anteriormente, la Fase 2 corresponde a tipo B y la Fase 3 a tipo C. Para realizar una comparativa entre ambas fases, se utilizarn las palas 5 y 7, puesto que trabajan en ambas, con lo que se observa que el rendimiento en la Fase 3 es mayor que la Fase 2, aunque tericamente debera ser el resultado inverso, esto se debe a que en la Fase 2 existe menor espacio y al trabajo conjunto de por lo menos dos equipos en extraccin de mineral. Por otro lado, la granulometra afecta en gran medida el rendimiento de las palas, se llega a los modelos de rendimiento efectivo para cada una de las palas en ambas fases. Se observa que el rendimiento aumenta marginalmente de forma decreciente al disminuir el D80 de la tronadura.Figura 12 - Rendimiento de palas en Fase 2.

Figura 13 - Rendimiento de palas en Fase 3.

6.4. Evaluacin en planta

En el anlisis del rendimiento de un molino SAG se tienen diversos factores, entre los que se encuentran la granulometra del material entrante, sin embargo no se conoca esta informacin, aunque s la curva ideal de alimentacin, utilizada para maximizar el rendimiento del equipo. Split estima el fino de las curvas granulomtricas, por ello no se tiene una representacin fehaciente de la realidad, demostrado en las diferencias de las curvas registradas con respecto a la curva ideal del molino. De los 13 disparos realizados, solo 3 alimentaron al chancador en por lo menos un 80% de su capacidad en el turno. 6.5. Conclusiones del estudio

Se analizaron las diversas variables que influyen en la granulometra de la roca post-tronadura, de la misma forma los parmetros determinantes a la hora de verificar la eficiencia y rendimiento tanto de las palas como de la planta. En base a los resultados obtenidos se obtiene una configuracin de malla y explosivo idnea para la explotacin del recurso mineral, optimizando los procesos de carguo y tratamiento del material. Los mejores resultados granulomtricos se lograron con mallas de 5x5m y explosivo Blendex-930, sin embargo, se recomienda utilizar Emultex, puesto que este explosivo tiene un gran poder rompedor y volumen de gases, adems de evitar los cambios de explosivo ante la presencia de agua. En base a conocer la malla y el explosivo a utilizar para la explotacin se puede obtener una estimacin bastante cercana a los gastos en que se incurrir por estas operaciones.

7. Conclusiones y recomendaciones

Se mostraron de manera clara los procedimientos para estimar la curva granulomtrica post tronadura en la minera, en especial utilizando software que realiza la tarea y los clculos. Los programas ms utilizados en la industria son Split y Wipfrag, ambos de funcionamiento similar, y con un error relativo entre ellos del 5%. La razn de estos estudios es la optimizacin de los procesos mineros, con motivo de maximizar las utilidades y reducir los costos. En el caso de estudio se llev a cabo un anlisis de las variables influyentes en la granulometra de la roca fragmentada, adems de estudiar el rendimiento en operaciones mineras posteriores, como lo seran el carguo, evaluando el rendimiento de las palas, y la planta, estudiando el molino SAG, comparando con su curva ideal de alimentacin. Finalizado el estudio, se obtiene una malla y explosivo ptimos, sin embargo para el ptimo econmico se decide cambiar el explosivo por uno ms verstil con rendimiento similar. Posterior a esto se puede realizar el clculo de los gastos totales que provendrn de la tronadura. Se debe hacer especial nfasis en la correcta toma de las fotografas, puesto que supondr una mejor calidad del trabajo, por lo que las conclusiones y toma de decisiones sern mucho ms acertadas, sabiendo que en base a los resultados se pueden realizar cambios tanto en la configuracin de los disparos como en los explosivos a utilizar. Adems, para futuros estudios, realizar anlisis de todas las variables posibles en la determinacin de rendimiento de equipos, puesto que con mayor informacin las decisiones tomadas tendrn mayor validez y un mejor sustento, recordando siempre que los estudios son realizados para una optimizacin de la mina.

8. Bibliografa

User Manuals Wipfrag Software- http://wipware.com/products-services/wipfrag-blast-optimisation-software/#.VR_gb-GYG4Y. ltima vez revisado 2/04/15, 22:30 hrs.

Split-Desktop Brochure - http://www.spliteng.com/dloads/. ltima vez revisado 3/04/15, 11:00 hrs.

Anlisis de la perforacin y tronadura en El Soldado, Marco Aurelio Quiroga Acua. Memoria para optar al ttulo de Ingeniero Civil en Minas.