Sistemas de fragmentación Mine to Mill

Raúl Castro R.

SISTEMA

• El concepto de sistema involucra las actividades de describir los procesos, una definición de objetivos y optimización

• La idea es que mediante la examinación del sistema como un todo, uno puede alcanzar mejoras en los costos, productividad, calidad del producto, que no se alcanzaría viendo los procesos por separado

Sb1 Sb2 Sb3 Final

OPERACIONES UNITARIAS

Yacimiento

Perforación y Tronadura

Producto B

Carguío y Transporte

Producto C

Chancado

Producto D

Molienda

El objetivo es alanzar un algo grado de fragmentación a mínimo costo.

Operaciones Unitarias en Open Pit

Yacimiento

Perforación

Producto A

Tronadura

Producto B

Carguío

OPERACIONES UNITARIAS Las operaciones unitarias en minería se pueden clasificar en fragmentación y

transporte

In Situ

Tronadura

Carguío y Transporte

Chancado Primario

Correas

Chancado Secundario

Molienda

M

i

n

a

P

l

a

n

t

a

El problema radica en decidir en que etapa debe ocurrir el proceso de fragmentación . Cada etapa tiene una eficiencia diferente.

SISTEMA GLOBAL DE FRAGMENTACIÓN

Molienda eficiente

Alta producción TPH

Buena Fragmentación

Ingeniería de Tronadura

Diagrama de disparo

Ambiente interno

• Mínimo daño a taludes

Ambiente externo

• Eyección de rocas

• Ruido

• Estallido de aire

• vibración

DISEÑO DE TRONADURA V

aria

ble

s co

ntr

ola

ble

s Diámetro de perforación

Profundidad de perforación

Pasadura

Taco/Tipo Taco

Altura de banco

Diagrama de perforación

Tamaño de tronadura

Sistema de iniciación

Secuencia de iniciación

N° de caras libres

Tipo de explosivo

Energía del explosivo

Carguió del explosivo

Agua

Etc

Var

iab

les

no

co

ntr

ola

ble

s Geología

Resistencia de los materiales

Discontinuidades

Condiciones climáticas

Agua

Etc

Tronadura

DISEÑO DE TRONADURA

Maximizar

Fragmentación

Desplazamiento pila

Forma de la pila

Minimizar

Vibraciones

Air Blast

Fly rock

Tiros quedados

Etc

Tronadura

ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN

Ley de Bond Hay dos procesos involucrados en el fracturamiento: - Energía para la deformación - Energía para la creación de superficie Se puede describir con la siguiente formula:

ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN

Ley de Bond Puede enunciarse como sigue: Donde :

ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN

Ejemplo 1: Determinación de la constante de Bond Suponga que 3 kWh reduce 1 tonelada de mineral de 1600 μm a 400 μm. Manipulando la ecuación de Bond.

EVALUACIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN

La fragmentación puede medirse por:

• Registro de sobretamaños

• Midiendo rocas directamente

• Screen analysis

Métodos Directos

• Métodos fotográficos

• Midiendo otros parámetros que se correlacionan con la fragmentación (consumo de energía por ejemplo en el caso de un chancador, y el monitoreo de la pala)

Métodos Indirectos

Analisis y procesamiento de imagenes

Índices

Índice de utilización de

carguío

Factor de llenado

Índice de carguío

Índices mecánicos

Vibración del brazo

EVALUACIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN

Resultados de la tronadura

Fragmentación

Métodos fotográficos

Registros de sobretamaño

Facilidad para el carguío

Tiempo de carguío

Índice de carguío

Índice de vibración

Como evaluar la tronadura?

CURVAS ÓPTIMAS DE FRAGMENTACIÓN

Perforación Dependerá del tipo de explosivo, diámetro de perforación,etc

Tronadura Aumenta dependiendo de la cantidad de energía requerida

Carguío Aumento de productividad, disminuye los costos de mantención y reparación

CURVAS ÓPTIMAS DE FRAGMENTACIÓN

Transporte Aumento de la productividad, disminuye tiempos de ciclo

Chancado

Tronadura óptima

DISTRIBUCIÓN DE COSTOS EN OPEN PIT

• Perforación 14%

• Tronadura 22%

• Manejo de minerales 64%

COSTOS MINA

• Perforación 5%

• Tronadura 8%

• Manejo de minerales 23%

• Chancado Primario 8%

• Chancado secundario 20%

• Molienda 36%

COSTOS MINA Y COSTO PLANTA

EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA

Anfo

Calor de detonación Q= 921 cal/gramo

Velocidad de detonación VOD= 4529 m/s

Ejemplo: Pozo de tronadura de D=300 [mm] y L=8[m], con una ρe=0,8[gr/cm3]

Presión de detonación

EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA

Presión de explosión (Presión de gases)

Ejemplo

10 cm

200 cm

EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA

Relación Presión - Volumen

Ecuacíón de gases ideales

Para el ANFO γ P[atm]

2.035 4.500-19.971

1.631 500-4.500

1.285 100-500

1.271 1-100

EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA

La energía del explosivo va a : • Crear nuevas fracturas • Extender fracturas existentes • Desplazar la roca • Mover el centro de gravedad hacia adelante • Efectos no deseados (proyección de roca, vibraciones, etc)

DISEÑO PARA TRONADURA

Raúl Castro R.

DISEÑO

J se utiliza por el empotramiento del banco en su base

S: Spacing (espaciamiento) B: Burden J: Pasadura L=H+J D: Diámetro

DISEÑO

Relaciones Relevantes

DISEÑO

Ejemplo de cálculo

•Explosivo Anfo • Altura de banco =15[m] •Diámetro de perforación = 381 [mm] •Diagrama staggered

•4 líneas de pozos (6 pozos) para una tronadura

DISEÑO

APROXIMACIÓN ASH(1963)

Explosivos livianos roca dura Explosivos duros roca liviana Explosivos livianos roca estándar Explosivos densos roca estándar

DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN)

Tonelaje por disparo

Cantidad de explosivo requerida

Cantidad de explosivo disponible

B: Burden

DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN)

Resolviendo para B:

El factor de carga del explosivo se puede escribir en función del ANFO:

Luego:

DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN)

EJEMPLO

Una de las formas de utilizar la fórmula anterior se refiere a caracterizar los cambios en el diagrama de disparos por un cambio en el explosivo , manteniendo constante los otros parámetros como ‒ diámetro de perforación ‒ H ‒ tipo de roca ‒ espaciamiento ‒ pasadura ‒ taco

Explosivo 1

Explosivo 2

DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN)

EJEMPLO

De lo anterior:

Si Kh se considera que no varia mucho, entonces:

Luego la aproximación, se refiere a iterar:

SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO DE DIAGRAMA

(diámetro de perforación)=12 ¼” H=40 ‘ Burden=25’ Espaciamiento=29’ Pasadura=7” Taco=17” ANFO: SANFO=1 Q=012 cal/gr SGR=2,65 PFANFO=0,5 lb/ton

Cual es el diagrama si De= 15”? En el sistema inglés se tiene:

SIMULACIÓN DE ESCENARIOS DE CAMBIO DE DIAGRAMA

Luego:

B = 30’ S = 34,5’ T = 21’ J = 9’

Este diagrama resultaría en una fragmentación mas gruesa que el caso anterior, por lo tanto se debe aumentar el factor de carga.

SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO EXPLOSIVO

Que sucede si se cambia el explosivo de ANFO a HEAVY ANFO?

Q=815 cal/gr SG=1,10

El poder respecto al ANFO:

y

Luego:

Si:

B = 27 (12,25/12) = 27,6’ S = 31,7’ J = 8,3’ T = 19,3’

SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO EXPLOSIVO

EFECTO DE LAS ESTRUCTURAS EN LA TRONADURA

Shooting with the dip

Más backbreak Menos problemas en las patas Piso mas liso Mas movimiento afuera de la cara , por lo tanto una altura menor de pila

Shooting against the dip

Menos backbreak La pata es mas difícil de extraer Piso mas rugoso Pila mas alta (sin movimiento)

EFECTO DE LAS ESTRUCTURAS EN LA TRONADURA

Shooting with the strike

Problemas en el piso Backbreak es irregular Peores condiciones para perforación y tronadura

MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD)

Tasa de penetración Torque Presión de empuje Velocidad de rotación (rpm)

MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD)

Cargabilidad Tasa de penetración Patrón de perforación

BLASTABILITY (TRONABILIDAD)

Donde: RMD: Rock Mass Description JPS: espaciamiento de las estructuras JPO: orientación de las estructuras SGI: gravedad específica H: dureza de la roca

BLASTABILITY (TRONABILIDAD) EJEMPLO

Considere una roca de cuarzo bien fracturada en la cual las discontinuidades tienen un rumbo normal a la cara del banco RMD=20 JPS=15 JPO=30 SGI=25x2,65-50=16,25 H=7 1- Calcule el índice de tronabilidad BI =44 2- Calcule el factor de carga PFfactor=0,18 [kg/ton]

Ecuaciones de fragmentación