4. sistemas de fragmentación mine to mill
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Sistemas de fragmentación Mine to Mill
Raúl Castro R.
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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
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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
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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
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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
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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
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DISEÑO DE TRONADURA
Maximizar
Fragmentación
Desplazamiento pila
Forma de la pila
Minimizar
Vibraciones
Air Blast
Fly rock
Tiros quedados
Etc
Tronadura
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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:
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ENERGÍA REQUERIDA EN FRAGMENTACIÓN
Ley de Bond Puede enunciarse como sigue: Donde :
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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.
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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
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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?
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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
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CURVAS ÓPTIMAS DE FRAGMENTACIÓN
Transporte Aumento de la productividad, disminuye tiempos de ciclo
Chancado
Tronadura óptima
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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
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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]
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Presión de detonación
EXPLOSIVOS COMO FUENTE DE ENERGÍA
Presión de explosión (Presión de gases)
Ejemplo
10 cm
200 cm
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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
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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)
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DISEÑO PARA TRONADURA
Raúl Castro R.
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DISEÑO
J se utiliza por el empotramiento del banco en su base
S: Spacing (espaciamiento) B: Burden J: Pasadura L=H+J D: Diámetro
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DISEÑO
Relaciones Relevantes
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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
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DISEÑO
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APROXIMACIÓN ASH(1963)
Explosivos livianos roca dura Explosivos duros roca liviana Explosivos livianos roca estándar Explosivos densos roca estándar
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DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN)
Tonelaje por disparo
Cantidad de explosivo requerida
Cantidad de explosivo disponible
B: Burden
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DETERMINACIÓN DEL KB (FACTOR DE BURDEN)
Resolviendo para B:
El factor de carga del explosivo se puede escribir en función del ANFO:
Luego:
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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
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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:
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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:
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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.
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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:
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B = 27 (12,25/12) = 27,6’ S = 31,7’ J = 8,3’ T = 19,3’
SIMULACIÓN DE ESCENARIOS CAMBIO EXPLOSIVO
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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)
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EFECTO DE LAS ESTRUCTURAS EN LA TRONADURA
Shooting with the strike
Problemas en el piso Backbreak es irregular Peores condiciones para perforación y tronadura
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MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD)
Tasa de penetración Torque Presión de empuje Velocidad de rotación (rpm)
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MEDICIONES DURANTE LA PERFORACIÓN (MWD)
Cargabilidad Tasa de penetración Patrón de perforación
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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
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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]
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Ecuaciones de fragmentación