UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE GEOLOGIA, MINAS Y METALURGICA ESCUELA PROFESIONAL DE MINAS
NOMBRE DEL CURSO
: DRENAJE DE MINAS
DOCENTE
: ING. SOTO ELGUERA JUAN FRANCISCO
ALUMNO
: CANSAYA PAPEL DAVID
CÓDIGO
: 130251
TEMA: TIPOS DE RELLENOS EN MINA
CUSCO - 2016
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
INDICE introduccion___________________________________________3 Objetivos______________________________________________3 Ventajas De Los Diferentes Tipos De Rellenos_____________________4 Relleno Hidraulico________________________________________5 Aplicaciones___________________________________________________________5 Ventajas Del Relleno Hidráulico___________________________________________5 Desventajas Del Relleno Hidráulico________________________________________6 Pulpa_________________________________________________________________6 Pulpa Homogénea___________________________________________________________6 Pulpa Heterogénea__________________________________________________________6
Efecto Del Agua En El Relleno Hidráulico___________________________________6 Compactación_________________________________________________________7 Cementación___________________________________________________________7
Relleno En Pasta________________________________________8 Espesado_____________________________________________________________9 Filtrado_______________________________________________________________9 Abastecimiento De Cemento Y Esteril_____________________________________10 El Cemento_______________________________________________________________10 Preparación De Tailing______________________________________________________10
Mezclado_____________________________________________________________10 Bombeo______________________________________________________________11 Distribucion Subterranea_______________________________________________12 Aplicaciones__________________________________________________________12
Relleno Cementado______________________________________13 Ventajas Del Relleno Cementado_________________________________________13
Relleno Detritico________________________________________14 Obtención Del Relleno Detrítico__________________________________________14 Características Generales_______________________________________________14 Desventajas__________________________________________________________14
Conclusiones__________________________________________15 Bibliografía____________________________________________15 DRENAJE DE MINAS 2
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS INTRODUCCION Este trabajo se hizo con la finalidad de dar a conocer cuáles son los tipos de relleno en minería y cuáles son sus ventajas y desventajas; también nos ayuda a disminuir los problemas de inestabilidad en la explotación. Algunos métodos de explotación minera (underground mining methods) o simplemente stoping methods tales como: Cut&fill o variantes como drift&Fill, Bench&Fill, etc. Después de extraer el mineral dejan grandes vacíos que es necesario rellenar con materiales exógenos que permitan estabilizar paredes y servir como piso de trabajo para el arranque y extracción del tajo siguiente. Estos rellenos son conocidos como backfill, aunque en general, el término se extiende a todo el proceso por el que materiales, habitualmente de desecho (desperdicios metalúrgicos) o agregados previamente preparados, son depositados en la mina.
OBJETIVOS Conocer cuáles son los tipos de rellenos en mina: sus ventajas y desventajas, sus preparaciones, su composición, y sus usos. El método de relleno óptimo para ser utilizado en una mina está claramente relacionado con el método de extracción . Si el método de extracción queda determinado, el procedimiento de selección del método de relleno se simplifica. El problema surge cuando la selección se hace sobre la base de la tecnología actual. (Cuando hablamos de las tecnologías de relleno estas tiene una vida útil corta.) Por ello los sistemas de relleno seleccionados deben ser lo suficientemente flexibles como para acomodarse a los avances esperados en la tecnología. Estos rellenos pueden agruparse en cuatro categorías: - Rellenos secos. - Rocas cementadas. - Relaves con cemento o Relleno Hidráulico (CHF -Cemented hydraulic fill). - Pasta de relleno (Paste Fill).
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VENTAJAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE RELLENOS Disminuyen los apilamientos de desechos en superficie reduciendo el impacto medio ambiental. Mejora los soportes en la excavación disminuyendo sensiblemente los riesgos de hundimientos en superficie o subsidencia. Reduce los riesgos por explosión de rocas. Aumenta la seguridad de operarios y trabajadores. Facilita la selección del depósito mineral o veta en los tajos secundarios. Favorable desde la perspectiva medio - ambiental. Aumenta los ratios de explotación. Facilita la recuperación de pilares. Cuando se utiliza relave de una planta concentradora el costo de la obtención del material de relleno se reduce, ya que la planta cubre los costos de reducción de tamaño del material. Al depositarse el relleno en el tajo en forma de pulpa tiende a buscar su nivel en forma natural, eliminando así la necesidad de utilizar recursos adicionales para esparcirlo manual o mecánicamente. El relleno hidráulico por la granulometría del material, que es de fácil control, permite una alta resistencia al movimiento de las cajas.
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RELLENO HIDRAULICO El relleno hidráulico se aplicó por primera vez el año 1864 en la mina Shenandoah en Pennsylvania, Estados Unidos, como control de la subsidencia, posteriormente se fue mecanizando y optimizando su uso en la explotación en la minería subterránea. En el Perú se aplicó relleno hidráulico en el año 1937 en la mina Lourdes de Cerro de Pasco con la finalidad de controlar incendios, implementándose luego al ciclo de minado. Se define como relleno hidráulico al material que es transportado en forma de pulpa por tuberías1. En su mayoría el material es el relave de planta concentradora, pero también se utiliza arenas glaciares y otros materiales granulares que se encuentra en la naturaleza. APLICACIONES El relleno hidráulico tiene las siguientes aplicaciones:
Proveer una plataforma de trabajo. Evitar el movimiento y caída de las rocas. Facilitar la recuperación de pilares. Evitar o minimizar la subsidencia. Estabilizar el macizo rocoso en las minas, reduciendo la posibilidad de estallidos de roca. Controlar y prevenir incendios en las minas. Minimizar la deposición de relaves o material rocoso en superficie ayudado al control ambiental. VENTAJAS DEL RELLENO HIDRÁULICO Cuando se utiliza relave de una planta concentradora el costo de la obtención del material es cero, ya que la planta cubre los costos de reducción de tamaño del material. Cuando se utiliza el material detrítico producto de las labores de preparación y desarrollo se contribuye a maximizar la vida útil de las desmontaras y asimismo se minimiza el impacto ambiental. El transporte en tuberías es mucho más económico, eficiente y rápido que con otro tipo de transporte. Al depositarse el relleno en el tajo en forma de pulpa tiende a buscar su nivel en forma natural, eliminando así la necesidad de utilizar recursos adicionales para esparcirlo manual o mecánicamente. El relleno hidráulico por la granulometría del material que es de fácil control permite una alta resistencia al movimiento de las cajas.
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El relleno hidráulico permite aumentar la eficiencia y productividad en los tajos debido a la disminución del consumo de madera y a la reducción del costo de minado por la versatilidad que brinda.
DESVENTAJAS DEL RELLENO HIDRÁULICO El sistema de relleno hidráulico requiere una alta inversión de capital, para lo cual es necesario tener un sustento financiero de aplicabilidad. La introducción de agua en el relleno a la mina es un problema si el drenaje se realiza por bombeo. Cuando se utiliza material con contenidos altos de pirita o pirrotita, al oxidarse estos sulfuros se produce una reacción exotérmica lo cual eleva la temperatura y produce anhídrido sulfuroso. En el agua de drenaje del relleno siempre arrastra cierta cantidad de finos los cuales se depositan en los niveles inferiores de las labores rellenadas. PULPA Se define como pulpa a la mezcla constituida por una fase sólida y una líquida, donde la fase líquida transporta a la sólida en suspensión. PULPA HOMOGÉNEA Este tipo de pulpa se comporta como un fluido plástico de Binghan, es decir que las propiedades del agua se afectan por la presencia de los sólidos, por ejemplo las arcillas. PULPA HETEROGÉNEA Los relaves, arenas, concentrados de minerales se comportan como mezclas, ya que el líquido y los sólidos se comportan independientemente, denominándose al conjunto sólido-líquido, mezcla o pulpa heterogénea. Efecto del Agua en el Relleno Hidráulico El agua puede presentarse en el relleno hidráulico en dos formas: a. En forma de partículas alrededor de los granos. b. Ocupando parte o todos los vacíos entre los granos del material. Si los vacíos están completamente llenos con agua, el relleno está saturado y la mezcla se dice que es continua, si los vacíos están parcialmente llenos, la mezcla es discontinua formando cuñas de agua entre los granos adyacentes y películas de mezcla alrededor de ellas. Muchos de los rellenos hidráulicos probablemente desarrollen superficies capilares, al menos temporalmente. Estas superficies pueden ser engañosas ya que las tensiones capilares tienden a consolidar la superficie del relleno, haciendo que el relleno parezca mas firme de lo que es en profundidad.
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS Consolidación Es el cambio de volumen de una carga constante a medida que transcurre el tiempo. Se diferencia de la compresión, en que en ésta hay un cambio de volumen debido a un incremento de carga. El relleno tiende a consolidarse bajo cargas estáticas, tales como las que ocurren cuando el tajeo tiende a cerrarse. Esta consolidación inicial puede ser muy grande en rellenos sueltos, mientras que en rellenos densos tienen menor tendencia a consolidarse bajo cargas estáticas. Después de una consolidación inicial ocurre una consolidación secundaria más lenta tanto en rellenos sueltos como en densos. Compactación Es la densificación artificial de los suelos. Los materiales cohesivos se compactan mejor bajo cargas dinámicas. La eficiente compactación de estos materiales a su máxima densidad está en muchos casos, en relación al contenido de agua del material. La cantidad de agua presente debe ser suficiente como para lubricar las partículas; un exceso de agua llenará los vacíos y creará tensiones neutras positivas en el suelo, reduciendo así su densificación. En materiales no cohesivos, como muchos rellenos, no se llega generalmente a su máxima densidad mediante la aplicación de cargas estáticas o dinámicas, siendo necesario el uso de vibradores. Cementación La cementación de los rellenos hidráulicos puede tomar muchos años, dependiendo principalmente de la composición química del relleno. Los rellenos provenientes de relaves pobres en sulfuros muestran un grado de cementación baja. En realidad la cementación ocurre en estos rellenos, en un periodo corto de tiempo, pero las altas temperaturas debido a las oxidaciones son una desventaja para la cementación.
RELLENO HIDRAULICO EN TAJO
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RELLENO EN PASTA
La pasta es un fluido no Newtoniano, con alta concentración de sólidos. Se utiliza los relaves totales generados en la Planta Concentradora como componente principal. La pulpa de relaves pasa por dos procesos de separación solido - liquido, para incrementar su contenido de sólidos. Se mezcla con cemento y escoria metalúrgica molida, para obtener una pasta con valores de resistencia a la compresión uniaxial, a un determinado tiempo de curado.
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ESPESADO Es la primera etapa de separación sólido-líquido. El Espesador es un equipo de separación sólido–líquido por sedimentación continua, con floculación, en un tanque cilíndrico de 80 pies de diámetro. Se alimenta 110 TMS por hora contenidas en una pulpa de 8.2% de sólidos. El Under Flow es el producto obtenido, una pulpa con 60% de sólidos. El Over flow es agua clarificada que rebosa hacia unas bombas que lo recirculan al proceso de la Planta Concentradora. Ingresan los siguientes tipos de relaves: < Gruesos de Estaño < De pirita < Finos (lamas) La dosificación del floculante es de 19 gramos por tonelada métrica seca de sólidos.
FILTRADO El Filtrado es la segunda etapa de separación solido-liquido por medio filtrante. Los equipos usados son dos filtros de discos, con bombas de vacío, que funcionan alternadamente. El filtro tiene 10 discos. Cada disco tiene 10.5 pies de diámetro, dividido en diez sectores. El medio filtrante son telas de material polietileno mono filamento, con permeabilidad de 20 cfm y peso específico de 11 onzas/yd2. El vacío es generado con bomba de vacío asociada al filtro, con presión de 6 psi negativo. El producto es el relave filtrado llamado Keke, con 78% de sólidos. Se obtiene una producción de 110 toneladas secas por hora.
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El sistema de soplado para el desprendimiento del Keke de la tela es con aire comprimido a 15 psi de presión, con un caudal de 340 cfm. El Keke descarga a una faja transportadora.
Abastecimiento de Cemento y Esteril El cemento Es del tipo PORTLAND IPM a granel. Es ingresado a interior mina con bombonas de bajo perfil, con capacidad de transportar 15 toneladas por viaje. Luego, mediante un sistema de descarga con aire comprimido a 20 psi de presión, es llevado a un silo de 150 toneladas de capacidad. La escoria molida
Tiene un proceso de molienda en la Fundición de Pisco y transportado a San Rafael en Big Bags de 1.5 Ton. Es ingresado a interior mina por un proceso igual al del cemento, a un silo de 250 toneladas de capacidad.
Preparación de Tailing El Tailing se obtiene de alimentar a un mezclador continuo de 5 m3, el Keke transportado por faja, más un flujo controlado de pulpa espesada, obteniéndose de esa mezcla una Pasta de relaves con un contenido de solidos de 75%. Es ingresada a una tolva intermedia en donde se almacena para luego ser descargado por tandas programadas. MEZCLADO El sistema de mezclado es por Batch.
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La mezcladora es de paletas con una capacidad de 3.5 m3. Ingresan a su interior los siguientes materiales: < Cemento < Escoria molida < Tailing < Agua Los silos de cemento y escoria tienen bases cónicas que están conectadas a transportadores de tornillo sin fin, a través de ellos llegan a una misma tolva que descarga al mezclador. Los pesos de cemento y escoria son calculados en función al peso seco del tailing. El Tailing se pesa en un tolva y descarga al mezclador. El peso seco se calcula a partir del peso húmedo y su porcentaje de contenido de sólidos. El agua ingresa para darle una consistencia de fluido bombeable a la pasta.
BOMBEO
La pasta del mezclador se descarga a una tolva y de ésta a la bomba. El equipo usado es una bomba de desplazamiento positivo, modelo válvulas de asiento, con dos pistones y unidad hidráulica. Rendimiento : 77 m3/hr Bombea una pasta con las siguientes características: < <
Densidad: 1860 Gr/lt Contenido de solidos: 73.5 %
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS DISTRIBUCION SUBTERRANEA La Pasta se transporta a través de tuberías de acero al carbono y tuberías de HDPE. El diámetro interno de la tubería en toda la extensión, desde la Planta hasta el Tajo, es de 8 pulgadas. Para llegar a niveles inferiores se realizan taladros de 12 pulgadas de diámetro, en los cuales se instalan tuberías Sch 80 de 8 pulgadas de diámetro interno, con roscas especiales en sus extremos, unidos y sellados con soldadura. RECEPCION EN EL TAJEO Las barreras son de desmonte proveniente de las labores de preparación. Se acarrea con Scoop y se acumula en la labor hasta cubrir el 80% de la abertura. Se completa pircando con piedras de mayor tamaño hasta cerrar completamente la abertura. Se coloca tela de polipropileno por la parte interna. Dependiendo de la longitud del tajo, el relleno puede ingresar por uno, dos o tres puntos, para distribuir adecuadamente la Pasta hasta cubrir todo el espacio vacío.
APLICACIONES Método de Explotación: Sub Level Stoping con taladros largos en cuerpos y vetas angostas. Función del Relleno: Pilar o Pared auto estable
RELLENO CEMENTADO DRENAJE DE MINAS 12
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El relleno cementado es parte del proceso de explotación minera utilizado para determinados métodos de minado subterráneo. Este tipo de relleno está fabricado a partir del material estéril recuperado de la propia mina o material de cantera, mezclados con agua y cemento.
El relleno cementado surgió en la búsqueda de reducir los costos de explotación causados por la amplia utilización de madera, buscando un sustituto que ayude en la reducción de costos, permita la mecanización de labores, dentro del marco de alta seguridad que demanda la minería.
Ventajas del relleno cementado
El especialista indicó que el relleno cementado en la explotación de minas permite generar estabilidad en el macizo rocoso y continuar la explotación de mineral en áreas adyacentes a la excavada y rellenada, permitiendo de esta manera una mayor recuperación del mineral de las reservas de un depósito mineral.
Agregó que el relleno cementado se diseña para responder a determinadas condiciones de resistencia y de velocidad de consolidación, manejado esto convenientemente en la explotación de las excavaciones subterráneas, permite reducir los ciclos de minado (reduce los costos) y acerca la producción del mineral de la veta o cuerpo a la mayor recuperación de sus reservas (impacta en las ventas).
“Entre las principales ventajas podemos mencionar: Su bajo costo, mayor seguridad, se usa en labores donde las rocas encajonantes
no son buenas, las labores pueden ser mecanizadas ya que contamos con mayor espacio”, indicó el Ing. Diaz.con el propósito de preparar relleno cementado con una resistencia de 2 MPa y así vinculamos este servicio a nuestras operaciones.
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RELLENO DETRITICO
Obtención del Relleno Detrítico
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Características generales
Desventajas
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Conclusiones
La aplicación de Relleno en pasta cumple una función estructural, restablece la estabilidad del macizo rocoso y por consiguiente permite lo siguiente: La recuperación total y segura de pilares de mineral existentes en la mina. La continuidad del minado a niveles inferiores Los beneficios ambientales son los siguientes: El uso en relleno del 82% de los relaves totales generados en la recuperación metalúrgica de la Planta Concentradora, sin clasificar, incluido finos. El uso de escoria molida metalúrgica de la Planta de Fundición de Pisco que se incorpora a la Pasta. Luego de estudios y ensayos que confirman que su inclusión en la Pasta contribuye a la obtención de resistencia a la compresión. El agua residual, resultante de los procesos de separación solido- liquido, se recupera y se vuelve a utilizar en la Planta de Relleno y en la Planta Concentradora. Con una adecuada tecnología de separación solido-liquido, que requiere inversión en maquinaria, se puede utilizar los finos existentes en los relaves y obtener un relleno cementado. Es recomendable realizar un estudio analítico previo que permita conocer las propiedades de los relaves cuando participan en una mezcla con cemento y luego proyectar los costos operativos.
Bibliografía: Cantorín, I. O. (23 de FEBRERO de 2013). METODO DE RELLENO EN PASTA EN LA MINA DE SAN RAFAEL. Obtenido de MINSUR. GROUP, G. (s.f.). CEMENTOS ESPECIALES PARA RELLENO DE MINAS. Montes, L. W. (2007). Aplicación de relleno hidráulico en la Mina LA PODEROSA. Obtenido de UNMSM.
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