MUESTREO MINERO I. INTRODUCCIÓN E IMPORTANCIA DEL MUESTREO DE MINERALES Definiciones. Según el Diccionario de la Lengua española: Muestra: Es una parte ó porción extraída de un conjunto por métodos que permiten considerarla como representativa del mismo. Muestreo: Es la acción de recoger muestras representativas de la calidad ó condiciones medias de un todo ó la técnica empleada en esta selección ó la selección de una pequeña parte estadísticamente determinada para inferir el valor de una ó varias características del conjunto. Población o lote: es el conjunto completo de observaciones que deseamos estudiar. El muestreo estadístico es diferente del muestreo de minerales:
En el muestreo estadístico, el lote ó población está compuesto por objetos de igual peso.
En el muestreo de minerales, el lote está compuesto de objetos de diferentes pesos.
Muestreo estadístico y muestreo de minerales. El muestreo de minerales. Importancia: Casi todas las decisiones que se hacen respecto de un Proyecto Minero, desde la exploración hasta el cierre de la mina, están basadas en valores obtenidos de material muestreado. Estas decisiones significan millones de dólares.
II. TIPOS ESPECIALES DE MUESTREO MINERO. Tipos especiales de muestreo, de gran utilización en minería. 1.
MUESTREO DE CANALETAS.
Las figuras siguientes muestran lo difícil que es realizar un buen muestreo de canaletas o canales.
Es difícil delimitar bien la muestra en una canaleta. No hay solución operativa.
Canaleta bien muestreada. Otros factores que afectan la calidad de la muestra de canal serían los siguientes:
a)
Por lo general son manuales y el operador corta (en forma consciente ó inconsciente) las partes más blandas de la pared ó partes que tienen una característica común (color), etc.
b)
En ciertas minas las leyes altas se encuentran en fracturas. Al construir las galerías, las paredes de éstas corresponden en forma natural a caras de fracturas.
En la gran mayoría de las minas que utilizan canaletas, se ha comprobado que existe un sesgo, al comparar las leyes de las canaletas con las leyes de los sondajes próximos. En algunas minas subterráneas se ha abandonado el muestreo por canaletas. En otras se utiliza como alternativa perforaciones de poca profundidad.
Perforaciones para reemplazar canaletas. 2.
MUESTREO EN MINAS DE CALIZAS SUBTERRÁNEAS.
En ciertas minas de calizas subterráneas se utilizaban métodos de muestreo no equiprobables tal como muestran las figuras anexas:
a)
El captador no es perpendicular al flujo.
b) El captador no es radial. c)
La reducción de la muestra es manual.
d) Las muestras se introducen en un gran cilindro plástico y se hace un nudo para cada metro de perforación. Se comprobó que esta operación contaminaba las muestras.
El corte de muestra no es perpendicular al flujo.
El captador no es radial, luego no es equiprobable.
Contaminación entre muestras de caliza. Las minas de caliza tienen, desde el punto de vista del muestreo, una ventaja: sus leyes son altas (sobre 65%). Una ley alta es favorable en lo que respecta al error de muestreo (tal como veremos más adelante). Una ley baja, por ejemplo de oro (en gr/ton, es decir ppm.), es desfavorable.
3.
MUESTREOS DE CARROS MINEROS. CAMIONES.
El muestreo de carros mineros y el muestreo de camiones mineros no es equiprobable debido a que obligatoriamente la muestra es superficial.
Es casi imposible tener una muestra equiprobable de un carro o camión minero. 4.
MUESTREO EN PUNTOS DE EXTRACCIÓN. MARINAS.
El muestreo en puntos de extracción, por ejemplo en una mina explotada por blockcaving, es difícil, debido a que es superficial además de no ser equiprobable debido a la gran variedad de tamaños en el punto (a veces existen bolones de gran diámetro). Lo mismo ocurre con las muestras de marinas.
Muestreo en un punto de extracción. Para mejorar la situación existen soluciones de alto costo. Una de ellas es construir un scoop muestrador el cual tiene incorporado un chancador. La otra, aplicable al caso de marinas, es utilizar una torre de muestreo
y enviar el avance completo a la torre.
Algunos autores consideran que disponer de una buena torre de muestreo constituye un seguro de vida para la mina.
Una torre de muestreo. 5.
EL MUESTREO DE HOYOS DE TRONADURA.
En la figura aparece un esquema de un hoyo de tronadura y uno de los métodos para tomar una muestra del “cono”: el tubo muestreador
En algunos casos el material acumulado en el cono puede ser del orden de una tonelada. Es imprescindible entonces tomar una muestra de unos cuantos kilos.
III. 1.
TOMA DE MUESTRAS EN AFLORAMIENTOS
Limpiar la veta o estructura a muestrear Efectuar una trinchera que corte la veta, hasta que se observen las cajas definidas Extraer la muestra con punta y combo mediante un canal de 10 cm. de ancho por 2 cms. de profundidad, perpendicular y a todo lo ancho de la veta, o selectivamente.
2.
EN INTERIOR MINA
Limpiar un canal (10 cm. x 2 cm.) perpendicular a las cajas o limpiar los puntos de intersección del reticulado.
Muestreo sistemático: Espaciamiento de acuerdo a la clase de sustancia y uniformidad de la estructura mineralizada. Muestreo referencial: Donde se requiera conocer la Ley. Compósito: Se juntan las muestras tomadas en determinado tramo o sector. Por puntos: Reticulado espaciado según clase de sustancia y uniformidad del cuerpo mineralizado. Se toma la muestra en cada intersección del reticulado.
3.
EN CANCHAS El muestreo de los minerales acumulados en cancha mina, o en cancha planta, se hace mediante canales o pozos, según el volumen del mineral, luego con una lampa se toman las muestras a lo largo de los canales o pozos.
Las muestras de los canales o pozos se cuartean hasta obtener la muestra representativa, que puede ser de 1.0 kg., para el análisis químico, ó de 20 kg. para prueba metalúrgica. El cuarteo debe realizarse en superficies previamente limpiadas.
El muestreo de relaves de amalgamación y concentrados de flotación, se hacen con sondas metálicas de muestreo, aplicándose en diferentes puntos, sistemáticamente espaciados, ó directamente en los sacos con mineral.
El pequeño minero, con planta metalúrgica, debe contar con muestradores automáticos para el mineral de cabeza, concentrados y relaves, lo que permitirá establecer un balance metalúrgico, conocer la recuperación y el ratio de concentración, a fin de efectuar los controles y correcciones que faciliten optimizar las operaciones.
4. a)
EN PLACERES
TERRAZAS ALTAS
En los frentes de las terrazas, mediante canales verticales, espaciados sistemáticamente; se toman muestras diferenciadas del venero, sobre venero y sobrecarga.
En la superficie de las terrazas se hace un reticulado sistemático en cuyas intersecciones se efectúan los pozos de muestreo tratando de llegar al «bed rock», obteniéndose las muestras de dos caras contrapuestas del pozo, cuyo canal tendrá una sección, determinada por la profundidad del pozo, de modo que se obtenga entre 0.5 a 1.0 m3 de muestra.
Las muestras se procesan en pequeños ingenios de laboratorio, constituidos principalmente de Sluice de madera o metal con riflería y alfombra, cuyo concentrado de arenilla con oro, es clasificado en bateas, obteniéndose el oro libre, el cual es pesado.
El contenido de oro en placeres auríferos se expresa en gr/m3 de grava aurífera. . La ley de oro del yacimiento estará determinado, por el promedio ponderado de las leyes de los pozos y canales muestreados. b)
LLANURA ALUVIAL
El muestreo de las terrazas fluviales de selva baja es similar al efectuado en las terrazas altas, cuya diferencia está determinada por la menor potencia de la terraza.
c)
CAÑOS DE RECUPERACIÓN DE AVENTADEROS
Los caños empedrados tienen longitudes variables hasta de 500 m. y ancho de 0.80 a 1.20 m.
En los caños empedrados se recupera el oro, producto del lavado de los aventaderos, con monitores ó cochazos.
El muestreo de los caños se efectúa levantando un metro de empedrado de donde se obtiene la arenilla y el material pesado, que es procesado en sluices con riflería, obteniéndose el oro en bateas, expresando la ley en gr/m. lineal.
Generalmente en un caño de 100 m. de longitud se obtienen tres muestras, junto a la playa, al centro y a los 100 m. Para una mayor longitud del caño, se incrementará el número de muestras.
Con el promedio aritmético de las tres leyes por la longitud del caño se obtiene el total general de oro acumulado en el caño de recuperación.
IV.
MUESTREO EN MINAS SUBTERRANEAS
TOMA DE MUESTRAS En esta sección no nos centraremos en lo que es la toma de muestras rutinaria para la cartografía, o una campaña geoquímica, sino que estudiaremos las metodologías concretas que se utilizan sobre las zonas más interesantes de un prospecto. Una vez localizado un blanco dentro de un prospecto lo que procede es pasar a la etapa de estudio de detalle del mismo. Durante esta fase, la toma de muestras cobra especial relevancia. Esta la llevaremos a cabo mediante tres metodologías:
Pozos.
Trincheras (calicatas).
Sondeos.
Los pozos y trincheras se realizan ahí donde el terreno lo permite (fácil de excavar), y se realizan normalmente mediante métodos mecánicos. Estas constituyen técnicas preliminares, en un prospecto, o pueden ser utilizadas de complementaria durante la fase de sondeos. Los pozos son muy comunes en la exploración de placeres auríferos; con maquinaria especializada se pueden alcanzar profundidades de hasta unos 13 m.
Excavador hidráulico Poclain 160; permite alcanzar una profundidad en el pozo es de unos 12-13 m. Las trincheras se utilizan para obtener muestras y cartografiar en detalle. La excavación puede realizarse con una retroexcavadora o un bulldozer, pudiéndose alcanzar profundidades de hasta 4 m.
Geólogo trabajando en una trinchera. Note los bancos de seguridad (safety batters) para minimizar el riesgo de derrumbes. La toma de muestra suele realizarse por roza continua (channel sampling), abriéndose un canal (roza) con la ayuda de una sierra eléctrica, martillo neumático, o martillo geológico. La idea es que el canal tenga unos 5 cm de ancho, y sea tan largo para la toma de la muestra como continua sea la geología. Es decir, si hay cambios litológicos o mineralógicos importantes, deberemos empezar la toma de una nueva muestra a lo largo del canal:
Aunque este ejemplo es para un frente de galería en una mina subterránea, sirve igual para los propósitos del tema trincheras. Note que la roza continua de muestreo se ha realizado perpendicular a la estructura, y que tendremos tantas muestras continuas (1 a la 5) como cambios litológicos o mineralógicos son observados. Deberemos localizar en nuestro mapa de la trinchera la localización de la roza de muestreo, así mismo marcando las distancias de cada muestra continua. Existen diversas maneras de disponer los sondeos sobre un blanco de exploración. Si la investigación tiene carácter muy preliminar (determinar si hay o no mineralización) entonces se pueden hacer unos pocos sondeos dispuestos geométricamente con criterio geológico. En el caso de que estemos en una etapa más avanzada del proceso de evaluación del prospecto, dispondremos los sondeos según una malla que nos permita obtener una información homogénea de la zona bajo estudio. Las mallas más típicas son las de tipo cuadrada y triangular. En cualquier caso, la decisión sobre el tipo de malla e inclinación de los sondeos obedecerá a criterios estrictamente geológicos. Repitámoslo una vez más, si no tenemos clara la geología no tenemos claro nada. Como regla general en el caso de cuerpos regulares (e.g., filones), la disposición y secuencia de sondeos es la siguiente:
Arriba podemos observar la disposición de sondeos del tipo DDH (ver más adelante: sondeos con recuperación de testigo), para estudiar un cuerpo regular delimitado por una anomalía en superficie. Abajo podemos observar la misma situación en un corte. Dado que se ha determinado que el cuerpo mineralizado se dispone E-W, buzando 50º S, los sondeos se dispondrán con una inclinación de 40º N. Primero se llevará a cabo los sondeos 1 y 2. Si la cosa va bien (leyes y mineralogía interesantes), pasaremos a la posición 3, y si la cosa continua bien (el geólogo está ahí mismo para testificar los sondeos "a pié de sondeadora"), se continuará con la secuencia que se presenta en la figura.
En el caso de cuerpos irregulares la situación es mucho más compleja, y el geólogo deberá determinar la mejor manera de intersectar en profundidad un cuerpo cuya morfología sólo puede intuir en base a la información geológica. Veamos el siguiente ejemplo:
Disposición de sondeos del tipo DDH para estudiar un cuerpo de geometría irregular. Recuerde que el geólogo solo contará con las intersecciones de los sondeos con el cuerpo mineralizado (segmentos en negro) para delimitar la geometría del cuerpo. Por un momento solo visualice las intersecciones y vea difícil que puede ser el proceso. Los sondeos pueden ser diversos tipos, dependiendo del tipo de terreno y la calidad de información que queramos obtener. Entre los distintos tipos de sondeos tenemos los siguientes:
Hélice (auger drilling).
Percusión-rotación (down-the-hole: DTH).
Recuperación de testigo = diamente = diamantina (diamond drill hole: DDH).
Aire reverso (circulación reversa; reverse circulation: RC).
Los sondeos de hélice son los más simples, y pueden ser realizados manualmente o con máquinas montadas en vehículos. Se realizan en terrenos de fácil penetración, y pueden alcanzar profundidades de hasta unos 60 m, siendo 30 m una profundidad común. El diámetro normal es de unos 5-15 cm:
Realización de un sondeo tipo hélice (auger drilling). Los sondeos de percusión-rotación son realizados con un martillo accionado neumáticamente, al que se le imprime un movimiento vertical y rotacional. La herramienta (martillo) suele ser carburo de tungsteno, permiten diámetros de hasta 20 cm, y pueden penetrar hasta unos 200 m. Dependiendo del tipo de roca, se pueden perforar hasta unos 100-150 m en unas 8 horas. Si bien su coste es bajo (comparado con la de recuperación de testigo), la información geológica que entrega es pobre, ya que ésta consiste tan solo en la gravilla (cuttings) que sube por las paredes de la perforación a medida que se inyecta aire a presión por las varillas (rods). Su principal uso es para la determinación de leyes. Otro problema que presentan es la contaminación: los materiales que ascienden se pueden contaminar con otros, de tramos superiores, que han caído por efectos del movimiento de la varillas:
Percusión-rotación (down-the-hole: DDH). Observe como se inyecta aire a presión (flechas descendentes) por las varillas (rods). Al llegar al fondo, el aire transporta en suspensión hacia arriba (flechas ascendentes) al material desmenuzado (cuttings) que se encuentra en el fondo de la perforación. Los sondeos con recuperación de testigo son caros pero proporcionan gran información geológica. Los precios son de alrededor de US$ 100 (€ 110) por metro perforado. La herramienta de corte es un tubo hueco con una corona de diamante en la cabeza, siendo los diámetros más comunes: 2.17 - 6.35 cm. Se pueden perforar hasta 10 m por hora. La herramienta gira y corta un testigo de roca (testigo) a medida que profundiza. Dicho cilindro de roca queda contenido dentro del tubo portatestigo. A medida que se profundiza, se van agregando varillas al sistema. El problema es que cuando el portatestigo está lleno (3 m), hay que retirar el varillaje que se ha ido agregando progresivamente. Cuando se han perforado muchos metros, por ejemplo, más de 100, toma tiempo recuperar el tubo portatestigo, y recordemos, el tiempo es dinero. Para remediar esto se puede utilizar un tubo portatestigo conectado con un cable a superficie (wireline core barrel), pero en ese caso, el diámetro del testigo será inferior.
Esquema del tubo portatestigo.
Al centro, sondeadora DDH Los sondeos por aire reverso son muy populares, y están en uso desde los años 70. El sistema permite la recuperación de cuttings por inyección de aire o agua a través de un sistema de pared doble, que evita los problemas de contaminación que se producen en el sistema percusión-rotación. Son de gran velocidad y en algunos casos pueden ser implementados como sistemas duales RC/DDH.
Aire reverso. Note como el aire/agua entra por un sistema interno de doble pared (flechas descendentes) y regresa con los cuttings a superficie por el interior (flechas ascendentes), lo que evita la contaminación que suele producirse en el sistema percusión-rotación.
¿Qué se hace con un testigo?: Los primeros estudios se llevan a cabo "a pié de sondeadora", luego los testigos son enviados a una nave donde se almacenan y pueden ser estudiados en detalle. Una mitad (sección longitudinal) suele destinarse para análisis químicos (determinación de leyes). Con la otra mitad del testigo el geólogo estudiará la litología, mineralogía, en parte algunos rasgos estructurales, y el RQD.
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