Desarrollos VerticalesSemestre Otoo 2007Profesor Ral Castro

ContenidosSistemas de traspasoChimeneasParrillasBuzones

Sistema de traspasoPunto de descarga a piqueChimenea de TraspasoDescarga BuznNivel de Transporte PrincipalNivel de Produccin o transporte secundarioEstocada de carguoPunto de recepcin

Diseo de chimeneasMI57G- Manejo de minerales

Chimeneas de traspasoChimeneas son construcciones verticales a subverticales diseadas para:

Traspaso de mineralAirePersonalAlmacenamiento mineral (Stock interior mina)

ComponentesChimenea de traspasoDos o mas niveles en la minaPunto de vaciado: parrillas, chancadoresPunto de descarga: buzones

Diseo de chimeneas para traspasoBuznAlimentacinQuiebreSeccinParametros a definir:Angulo de la chimeneaLargo de la chimeneaDimetro de la chimeneaAngulo de quiebre

Factores en el diseoEl diseo de piques de traspaso requiere que el material fluya cuando este se activa.El flujo de material es un proceso de falla por corteFuerzas contrarias al flujo son cohesin y friccin.Se debe evitar condiciones de no-flujo: colgaduras y piping, asi como la estabilidad del pique de traspaso.

Diseo de chimeneas- prediccin de colgadurasLa mobilidad del medio particulado depende de su composicin granulometrica.Material fino tiende a producir cohesin y por lo tanto disminuir la mobilidad de conjunto de partculas.Presencia de agua tiende a aumentar dicha cohesin.El ngulo al cual el material fluye entonces es caracterstico de cada material.

Flujo en una chimenea-material no cohesivo

Compactacin = f (peso columna, caracteristicas del mineral)ArcoLa probabilidad de colgadura en una chimenea puede ser obtenida de la experiencia. La probabilidad de que exista una colgadura en el caso de materiales no cohesivos se debe al entrabamiento de granos. En este caso la probabilidad de trancadura se puede disminuir mediante el aumento del dimetro de la chimenea ya que el arco se hace inestable. Se ha mostrado que para disminuir la colgadura se debe tener un diametro de la chimenea de 5 veces el tamao maximo de particula.

Dchimenea/d100Observacion> 5Flujo continuo3 - 5Existe probabilidad de entrabamiento< 3Existe una alta probabilidad de entrabamiento

Flujo en una chimenea-material cohesivoUn arco cohesivo falla si el peso del arco excede la resistencia al corte (Parisseau, 1983)D: dimetro de la chimenea (m)1/r = 1; para un pique circular1/r=D/L para un pique rectangular 1/r= para un slot largoC = cohesiong= peso especificof= angulo de friccin

Efecto cohesin en dimetrof= 30, g= 18.6 KN/m3Chimenea circular

Grfico1

0.9302098859

1.8604197718

2.7906296577

3.7208395436

4.6510494296

5.5812593155

Cohesion (KN/m2)

Diametro (m)

Hoja1

1. Diseo de ancho de piques en el caso cohesivo

c51015202530KN/m2

fi300.52radianes

g9.8m/s2

densidad190018.62KN/m3

c/gamma0.2690.5370.8061.0741.3431.611

2

1.73

D0.931.862.793.724.655.58metros

Hoja1

Cohesion (KN/m2)

Diametro (m)

Hoja2

Hoja3

Otras causas de colgaduras

Soluciones a problemas operacionales- Colgaduras20 mColigue con explosivosPerforacin coyotePuntos de observacin

Solucin en El Teniente. Rojas et al (2004)Soluciones a problemas operacionales- Caseroneo

Parametros de diseo:largo y pendiente de la chimeneaLa inclinacin de las chimeneas depende de las caractersticas de flujo del material, se han usado desde 90 a 30 de pendiente.

Largos son variables y dependen del uso: de 18 a 180 metros.

Intervalo entre niveles de observacin es 46 metros.

Metodos de Construccin de chimeneasAlimakRaise BorerVertical Crater Retreat (VCR)Box hole

Alimak

Construccin de chimeneas VCRdimetroPilotoEste mtodo requiere la construccin previa de dos nivelesChimeneas de 2-3 m de dimetroNivel inferiorNivel perforacin

Raise BorerDimetros de 2-7 m

Box HoleSistema no requiere de desarrollos en nivel superior

Parrillas

ParrillasLas parrillas son harneros que sirven para controlar la granulometra mxima que pasa por un pique/chimenea de traspaso.

Las parrillas se construyen de acero, rieles, vigas T, tubos vacos y con hormign, barras de molino. Comnmente no son estructuras soldadas y deben resistir la reduccin del sobretamao sobre ella. Esta ultima es una operacin de mucho impacto.

Diseo de parrillasdbastidor

barrotes

Diseo de parrillasEn el diseo de parrillas se debe determinar la :

Distancia de barrotesLargo de la parrilla

Reduccin en una ParrillaParche : ConfinamientoCachorreo: Disponibilidad Rompedor : Hidrulico o Mecnicos: InversinDisponibilidadEvolucin del diseo en una parrilla

Distancia entre barrotesEjemplo:Determinar el espaciamiento de barras para asegurar flujo en una chimenea de 3 m de dimetro.

Barras espaciados a 0.6 m

Perfil de las barras ( , l, s, h )Incgnitas : , l, s, h = Variables a determinar

Largo de la Parrilla

La energa potencial que tiene la roca en 0, se gasta en el trayecto y como lmite (mximo) la roca se detiene en 2 ( fin de la parrilla ).

La energa se gasta en trabajo.

La energa en 2 debe ser 0.

La roca llega a 2 con toda la energa gastada es decir con todo el trabajo realizado.

Qu ocurre en el camino ? Principio

Disipacin de energa en 1 producto del choque.

Gasto de energa por roce dinmico entre:Roca y roca y entre roca y barrotes de la parrilla.

Trabajo para vencer la fuerza de roce en 1-2, que tambien incluye la disipacin de energa por cambio de planos.

Se define:e = disipacin de energa en 1f = coeficiente de roce dinmico entre rocas y barrotes.

E 1 = m g h ( 1 - e ) + m g l sen

Energa que se debe gastar en el trabajo que se realizar para recorrer el plano inclinado y el tramo horizontal s.

W = Fd en general.

W = mgl cos f + mgsf

Al suponer que la roca se detiene en 2, toda la energa que tenamos en 1 se gasta en hacer este trabajo.

As E 1 - W = 0

Reemplazando:

mg h ( 1-e ) + mg l sen - mg l cos f - mgsf = 0

h ( 1 - e ) + l sen - l cos f - sf = 0

Se debe encontrar , l, s, h.

Falta conocer e y f.

e y f dependen del tipo de roca.1

Condicin de borde: Si h = 0 f = l sen l cos + s Se arrojan rocas y se mide hasta donde llegan (s) en diferentes parrillas.

l (m) s (m) f

272,100,820,36252,310,780,3421,52,820,540,3333,51,631,200,35

Para los valores de l, s y a se calcula f.

Se supone que las propiedades de la roca es cte y se obtiene un promedio para f = 0,345

Determinacin de e. Si no se perdiera energa, cuanto s debera desplazarse un boln , al subir un h.

Como E = W y W = FdLa energa suplementaria es:mg h = mg f s h = f s h = 0,345 s

Al suponer h = 16 cm s = 46,5 cm es el desplazamiento suplementario en caso de no haber disipacin de energa.

s fue menor.% = s - s real ss real = 65 % s hay disipacin de energa% = 1 - 0,65 = 0,35 1e = 35 % de disipacin de energae = 0,35Al chocar la roca en 1, pierde un 35% de la energa que tena en 0. El resto la pierde en el trabajo que an le resta por realizar.

Hay 2 incgnitas resueltas !

Reemplazando en

0,65 h + l sen - 0,345 l cos - 0,345 s = 0 0,65 h + l sen - 0,345 l cos = s0,345

Para = constante h = constante

s = nl + c en que n = sen - 0,345 cos 0,345

Por ejemplo si = 25, n = 0,319 y s = 0,319 l + 1,88 h

Se puede hacer pues es una variable constructiva

Se puede fijar en el diseo

Luego: s = 0,319 l + 1,88 h

Dependiendo de la altura de vaciado tendremos una familia de curvas de parrillas a elegir.

h depende del sistema de carguo hacia la parrilla depende del tipo de maquinaria con la cual se vace a la parrilla.

si hay una buitra h 0si es un camin h 0,5 m.si es un scoop h 1,5 m.

Por lo tanto, el sistema de carguo determina h.

Con esto se ha determinado otra incgnita y solo resta por conocer s y l.

Construyamos una familia de curvas para h = 0,5 y 2, con s = 0,319 l + 1,88 h. s h = 2 ; = 25 4 3 2 h = 0,5 ; = 25 1 l 1 2 3 Entonces se procede as: h l s 25 0,5 0 0,94 1 1,259 s aumenta rpidamente en la medida 25 2 0 3,76 que aumenta la altura de cada de las 1 4,07 piedras.si h = 0,5 s = 0,319 l + 0,94si h = 2 s = 0,319l+ 3,76

Resumen chimeneasSeleccin de dimetroCaso no cohesivo: Usar parrilla para caso de flujo.Caso cohesivo: determinar esfuerzos y resistencia a la compresin simple del material y la funcin de flujo funcin de flujo ff como: sc /szz ff < 1 (flujo es probable que ocurra)ff >= 1 (flujo intermitente o no flujo)

Resumen ChimeneasDeterminar el largo de la parrilla utilizando la energa asociada a la cada de rocas desde la altura del equipo (h) y perdidas de energa asociadas.

En el diseo se asume una parrilla con angulo dd