9.- diseño de mina tajo abierto
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Dise;o de tajoTRANSCRIPT
1
DISEÑO DE MINAS
(PARTE 3 – DISEÑO DE MINAS A TAJO ABIERTO)
Minería a Tajo Abierto • Generalmente aplicado a yacimientos
de baja ley y superficiales • Ritmo de producción >20,000 tpd • Moderadamente selectivo ya que
posee la facilidad de vaciar el estéril en botaderos
• Desafíos en el diseño • Manejo de la razón estéril/mineral y su
evolución en el tiempo • Ubicación de las rampas de acceso y
producción • Diseño de las flotas de equipos • Estabilidad de las paredes del rajo
Conceptos Básicos • Excavación superficial, cuyo objetivo es la extracción de mineral. • Consideraciones:
• Modelo de Bloques a utilizar (calidad de los recursos minerales). • Modelo de costos (mejor estimación de los costos de largo plazo). • Precio de Largo plazo de los minerales que serán explotados. • Parámetros de diseño (ángulo de talud, recuperación metalúrgica, etc). • Restricciones Medio Ambientales.
Modelo geomecánico
• El modelo geomecánico debe contener: • Modelo tri dimensional • Tipos de rocas • Dominios estructurales • Ángulos permitidos
DD 233°
DD 278°
DD 320°
DD 352°
DD 30°
DD 68°
DD 185°
Dominio IIDominio I
Dominio IV
Dominio III
DD 155°
DD 128°
Ld = 6 m.Berma Minimo= 4m.Ld = 6 m.Berma Minimo= 4m.
Ld = 5 m.Berma Minimo= 4 m.Ld = 5 m.Berma Minimo= 4 m.
Ld = 6 m.Berma Minimo= 4 m.Ld = 6 m.Berma Minimo= 4 m.
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
NO
PLANAR SLIDE
Ld = 5.4 m.Berma Minimo= 4 m.Ld = 5.4 m.Berma Minimo= 4 m.
Ld = 6 m.Berma Minimo= 4 m.Ld = 6 m.Berma Minimo= 4 m.
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 5
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 6
Sección tipo de un Tajo
Rampa
Rampa
Esquema General de la Planificación Minera en Tajo
Evaluación de Recursos
Definición de Mineral Ley de Corte marginal
Consideraciones Geotécnicas y geométricas
Pit Anidados o Lersch and Grossman con Multi Cut offs
Secuenciamiento
Valorización
Programa de Producción
SONDAJES
MODELOGEOLÓGICO
TOPOGRAFÍA
MODELODE BLOQUE
PLANIFICACIÓNMINERA
LEYES:LcorteLmedia
MODELODE COSTOS
EQUIPOS
ESTUDIOGEOMECÁNICO
α
SONDAJES
MODELOGEOLÓGICO
TOPOGRAFÍA
MODELODE BLOQUE
PLANIFICACIÓNMINERA
LEYES:LcorteLmedia
MODELODE COSTOS
EQUIPOSEQUIPOS
ESTUDIOGEOMECÁNICO
α
ESTUDIOGEOMECÁNICO
α
Diseño minero de Tajo abierto
DISEÑO MINERO
Modelo de Costos
Topografía inicial
Parámetros de Diseño
•Rajo Final - Secuenciamiento (Fases)•Límites de los cuerpos Subterráneos
• Expansiones Mina/Planta más probables• Estrategias de Leyes de corte de envio a
planta • Planes mineros
•Económicos de los casos estudiados( NPV – IRR)
Etapas del Diseño y Evaluación
Cálculo de los límites económicos del Rajo
Modelo de Bloque
Términos de Referencia Optimización de los límites económicos de la Minería a Rajo y Subterránea
Planes Mineros y de Producción
Subterráneo
Evaluación Económica
Modelo de Costos
Topografía inicial
Parámetros de Diseño
•Rajo Final - Secuenciamiento (Fases)•Límites de los cuerpos Subterráneos
• Expansiones Mina/Planta más probables• Estrategias de Leyes de corte de envio a
planta • Planes mineros
•Económicos de los casos estudiados( NPV – IRR)
Etapas del Diseño y Evaluación
Cálculo de los límites económicos del Rajo
Modelo de Bloque
Términos de Referencia Optimización de los límites económicos de la Minería a Rajo y Subterránea
Planes Mineros y de Producción
Subterráneo
Evaluación Económica
Modelo de Bloques:
Estudio Geológico / Geofísico / u otros
Definición de campaña de Sondajes
Interpretación Geológica
Modelos Geoestadísticos
Modelo de Bloques que representa el los recursos minerales del yacimientos Geoestadísticos
Modelo de Bloque
• Se debe caracterizar cada Bloque con sus leyes, caracteristicas geomecánicas, costos de extracción, costos de proceso, etc.
• Con toda la información necesaria y definida en los términos de referencia, de valoriza cada bloque individualmente.
Modelo de Costos
• Costos Mina • Costos Planta • Costos de Fundición y Refinación • Costos Generales • Otros que representen la extracción
del costos del Bloque
Se debe crear el modelo de costos que representa la extracción y proceso del bloque:
¿Qué unidades utilizo para los costos Mina / Planta / F&R / GG?
Topográfia de inicio
Se definir la topografía con la cual se iniciaría el proyecto en estudio, esto es muy importante sobre todo en aquellos proyectos donde el yacimiento se encuentra en operación:
Ejemplo:
Parámetros de diseño
Términos de Referencia
Entre los principales parámetros de diseño, podemos mencionar: •Ángulos de talud. •Recuperación metalúrgica. •Sub productos •TPH en Planta (Dureza por tipo roca) •etc
Ejemplo Ángulos de talud:
Zona 1 50°
Zona 2 52°
Zona 3 55°
Zona 4 47°
Zona 1 49°
SONDAJES
CUERPOS MINERALIZADOS
TESTIGOS
DETERMINACIÓN DE LEY DE CORTE CRÍTICA
UNIDAD DE MATERIAL L E Y
TOPOGRAFÍA
RAJO
MODELO DE BLOQUE
DETERMINACIÓN DE LEY DE CORTE CRÍTICA
* Ley de corte crítica o marginalista es aquella ley mínima que al enviarla a planta de tratamiento no se produce un beneficio económico ni tampoco una pérdida es decir los ingresos por la venta del producto de este bloque es igual a los costos de extraerlo y procesarlo.
Ley de corte crítica B = 0 I = C
- Costos Mina ( US$/Ton Material ) - Costos Planta ( US$/Ton Mineral ) - Costos Fundición / Refinación ( US$ / lb)
UNIDAD DE MATERIAL
Ley = cc.
( Costos de Operación, Recuperación, Precio del Cobre ) ƒ
DISEÑO DE MINA A RAJO ABIERTO
DETERMINACIÓN DE LEY DE CORTE CRÍTICA
Ley = cc.
( Costos de Operación, Recuperación, Precio del Cobre ) ƒ
Ley (%)*Rec(%) * 2204,6(lb) cc 100 (Ton)
100
P - C Cu FR
= CM US$ Ton
CP US$ Ton +
2204,6(lb) * Rec (%) * (Ton) 100
Ley cc
= CM US$
Ton CP US$
Ton +
P - C Cu FR
* 100
UM(Ton)* Ley (%)*Rec(%) *Pcu US$ * 2204,6(lb) = UM(Ton)*CM US$ + UM*CP US$ + UM*Ley (%)*Rec(%)*CFR US$ cc 100 lb 1 (Ton) Ton Ton cc 100 lb
100 100
* 2204, (lb 1 Ton
EJEMPLO DE APLICACIÓN
CATEGORÍA I 1) Costo Directo Mina
2) Depreciación Equipos Mineros
Costo de Perforación
Costo de Tronadura
Costo de Carguío
Costo de Transporte
Costo de Servicios
Costo de Administración Mina
0,04 0,07 0,11 0,28 0,18
US$/Ton Mat
US$/Ton Mat
US$/Ton Mat
US$/Ton Mat
US$/Ton Mat
US$/Ton Mat 0,21 PP.RR - RR.HH - ADM.- S.M - etc..
TOTAL COSTO DIRECTO MINA 0,89 US$/Ton Mat
0,50 US$/Ton Mat
TOTAL COSTOS CATEGORÍA I = 1,39 US$/Ton Mat
CATEGORÍA III
TOTAL COSTOS CATEGORÍA III = 0,38 US$/lb Cu
1) Costo:Transporte - Puerto- Créditos - Seguros Tratamiento por fusión y/o Refino, etc.
CATEGORÍA II
1) Costo Tratamiento del Mineral:
2) Costo Gerencia General:
Costo Procesamiento de Mineral: 4,40 US$/Ton Min
Costo Administración Central: 0,90 US$/Ton Min
TOTAL COSTOS CATEGORÍA II = 5,30 US$/Ton Min
DATOS:
A) Recuperación Metalúrgica: B) Precio del Metal :
90 %
1,10 US$/lb Cu
Ley de Corte = Crítica %
(Categoría I + Categoría II) X 100
2204.6 X RM/100(PRECIO - CATEGORÍA III)
= 0,47%
Programa de extracción • Método de razón estéril mineral descendente
• A medida que cada banco de mineral es extraído, todo el material estéril en dicho banco es extraído hasta el límite del pit
• Ventaja, espacio de trabajo operativo • Desventaja, costos operativos son máximos en los primeros años
de operación debido al gran volumen de estéril
Programa de extracción • Método de razón estéril mineral ascendente
• La extracción de estéril se realiza de tal forma hasta alcanzar el mineral. • Ventaja, beneficio neto máximo en los primeros años reduciendo riesgo en
inversión • Desventaja, falta de espacio de trabajo operacional debido a que los
bancos son estrechos.
Programa de extracción • Método de pendientes de trabajo
• La extracción inicial de estéril son muy bajas, a medida que se incrementa la profundidad de la extracción esta va aumentando.
• Ventaja, se dispone de acceso a todos los bancos de la mina
Programa de extracción • Secuencia de extracción en fases
• Yacimientos de gran tamaño, cuyos volúmenes de estériles iniciales son bajos y se mantienen bajos hasta el termino de la vida de la mina.
• Ventajas • Razón estéril mineral bajas en los primeros años. • Flexibilidad en el diseño de pit final. • Equipos trabajan a capacidad máxima. • Permite retiros programados hacia el termino de la mina. • El área de trabajo operativo no es excesivamente grande.
Valorizacion económica • Ingresos pueden ser calculados de:
• Tonelajes • Leyes • Recuperaciones • Precio del producto
• Costos pueden ser calculados de: • Costos de minería • Costos de procesamiento • Costos de metalurgia • Costos generales
Costos de extracción • Perforación • Voladura • Carguío • Transporte • Mantenimiento de vías • Botaderos • Bombeo de aguas • Costos generales de la mina • Amortización y depreciación
Costos de concentración • Movimiento desde stockpile • Molienda • Flotación • Espesadores • Filtración • Secadores • Costos generales de la planta de concentración • Amortización y depreciación
Costos de fundición y refinación • Transporte del concentrado • Costos generales de fundición y refinería • Amortización y depreciación • Perdidas de la fundición y refinería • Transporte del cobre blister • Créditos y cargos de la fundición
Valorización de Bloques Nomenclatura
• Cm, costo mina $/t • Cp, costo planta $/t • Cfr, costo de refinación y fundición $/t • R, recuperación del proceso minero y metalúrgico • Lm, ley media • P, precio • RF, factor de utilidad =(P-Cfr)*R*f, f=22.04 para cobre
Valoración de Bloques • Formulación
Utilidad = Ingreso - Costos Marginal por bloque
%Cu
0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 1 0.30.15 0.15 4 0.15 0.15
7 1 0.1
-5 -5 -5 -5 -5 3 -5-6 -6 36 -6 -6
69 3 -7
$/t
Cm+Cp 8 ($/t)RF 11 ($/t/%Cu)
Relación Estéril Mineral • La relación estéril/mineral
debe ser incorporada en la valoración de un determinado cono
• Dependiendo de los parámetros económicos esta relación permitirá más o menos estéril
• Equilibrio Ingreso=Costos
RF*Lm*M=((1+E/M)*Cm+Cp)*M
M
E
Lm=((1+E/M)*Cm+Cp)/RF
Equilibrio Marginal Para un Cono
M
E
Lm=((1+E/M)*Cm+Cp)/RF E/M
Lm
(Cm+Cp)/RF
Cm/RF
Flota o es económico
No Flota o no es económico
Material Explotable
Limites del Rajo Inventario de Mineral Económico
Sección XX - Cuerpo Masivo X X
Topografía
Tajo Final
Métodos de Cálculo de Pit Final
• Manual • Obtención de la razón
estéril mineral permitida por el modelo económico
• Comparar la razón estéril mineral de la columna a extraer con la permitida, incorporando las densidades.
-10 -10 -10 -10 -10 10 -10 -20 -20 40 -20 -20
70 10 -30
Estéril Mineral
Métodos de Cálculo de Pit Final
• Cono flotante (Iterativo) • Extraer un bloque de mineral
requiere extraer los bloques que se encuentran inmediatamente sobre él.
• Se aplica un cono, moviéndolo de izquierda a derecha en cada nivel.
• Si el valor es positivo se sacan los bloques.
• Problemas • Superposición de conos. • Tamaño inicial del cono
-10 -10 -10 -10 -10 10 -10 -20 -20 40 -20 -20
70 10 -30
Métodos de optimización • Generalmente tienden a optimizar el Van del proyecto
• Cada bloque debe tener un valor económico
Método de Cálculo de Pit Final • Lerch and Grossman
(optimizante) • Busca maximizar el beneficio • El modelo de bloques debe tener
una altura similar a la altura del banco, y se debe valorizar económicamente cada bloque.
• Donde Mij representa el beneficio obtenido para extraer una sola columna de bloques con el bloque ij en su base.
Gij 1 2 3 4 5 6 71 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 1 0.32 0.15 0.15 4 0.15 0.153 7 1 0.1
Vij 1 2 3 4 5 6 71 -5 -5 -5 -5 -5 3 -52 -6 -6 36 -6 -63 69 3 -7
Mij 1 2 3 4 5 6 71 -5 -5 -5 -5 -5 3 -52 -5 -11 -11 31 -11 -3 -53 -5 -11 58 34 -18 -3 -5
Construcción Matriz de Beneficios Acumulados
• Pij, se calcula adhiriendo una fila con 0s de modo de usarlo como condición de borde.
• Pij representa el beneficio obtenido al extraer el pit representado por el nodo (i,j)
Pij 1 2 3 4 5 6 70 0 0 0 0 0 0 Adherir Fila en blanco
1 -5 -5 -5 -5 69 72 67 Partir con el valor mayor y devolverse2 -5 -16 -16 74 65 65 673 -5 -16 42 77 59 62 61
Limite final operativo
CASO PRÁCTICO
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 40
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 41
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 42
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 43
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 44
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 45
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 46
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 47
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 48
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 49
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 50
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 51
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 52
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 53
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 54
Universidad Nacional de Piura – Dpto. de Ingeniería de Minas 55
FIN