Sesión 4 - Analisis de Costos en Operaciones Mineras a Tajo Abierto (08-May-14)

Curso de Actualización:

Sesión N N° ° 4: “ANALISIS DE COSTOS OPERACIONE OPERACIONES S MINERAS MINERAS 4: “ANALISIS COST OS EN OPERACIONES A TAJO ABIERTO” Mg. Ing. Fredy Fredy Ponce R.

Lima, Perú Perú – 07, 08 y 09 Mayo 2014 2014

DIA JUEVES 08 MAYO 2014 Sesión N° N° 44:: ANALISIS ANALISIS DE COSTOS EN EN OPERACIONES OPERACIONE S MINERAS MINERAS A TAJO ABIERTO

Temario: I. OPERA OPERACIONE CIONES S MINERA MINERAS S A TAJO TAJO ABIER ABIERTO. TO. II. COST COSTOS OS DE MINADO A TAJO TAJO ABIERT ABIERTO. O. III. SISTEMAS DE PERFORACION PERFORACION EN MINAS M INAS A TAJO ABIERTO. ABIERTO. IV. TECNICAS DE VOLADURA DE ROCAS EN MINAS MI NAS A TAJO TAJO ABIERTO. V. COSTOS DE MINADO A TAJO TAJO ABIERTO ABIERTO DE MEDIANA M EDIANA PRODUCC PRODUCCION. ION. 5.1) Costos Unitarios de Desbroce y Explotación de Mineral. Miner al. 5.2) Evaluación del Ciclo de Minado (Análisis de Costos). VI. ENFOQUE ACTUAL ACTUAL DE COSTOS DE MINADO M INADO A TAJO TAJO ABIERTO. ABIERTO.

Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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“COSTOS, PRESUPUESTOS Y VALORIZACIONES EN LAS OPERACIONES MINERAS”

I. OPERACIONES OPERACIO OPERA CIONES NES MINERAS MINERAS A TAJO ABIERTO AB ABIIERTO ERTO


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1. MIN MINAS AS A CIELO ABI ABIERTO ERTO • Se lla llama ma “Mina a Tajo Abierto” (también “Mina a Cielo Abierto” , “Mina a Rajo Abierto” o “Mina Superficial”) , a la explotación minera desarrollada desarrollada en la superficie del terreno. • Para explota explotarr una mina a cielo abierto, abierto, se necesit necesita a a veces excavar, con medios mecánicos o con explosivos, los terrenos que recubren o rodean la formación geológica que forma form a el yacimiento. Estos materiales se denominan genéricamente “Estéril” ; mientras que a la formación a explotar se le llama “Mineral” . • El estéril estéril excavado excavado es necesario necesario apilarlo apilarlo en en escombreras fuera del área final que ocupará la explotación, con vistas vi stas a su utilización en la restauración de la mina una vez terminada su explotación. • Una mina a cielo abierto abierto es económicament económicamente e rentable rentable cuando cuando el yacimiento aflora en superficie (se ubica cerca de la superficie), con un recubrimiento pequeño, o la competencia del terreno no es estructuralmente adecuada adecuada para trabajos subterráneos. sub terráneos.


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1. MIN MINAS AS A CIELO ABI ABIERTO ERTO

• Cuando la profundidad del del yacimiento aumenta, aumenta, la ventaja económica económica del cielo abierto disminuye en favor de la explotación exp lotación subterránea. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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2. MINA MINADO DO A CIELO ABIERTO VS. MINADO MINADO SUBTERRANEO VENTAJAS TECNICAS: • Mayor productividad en cielo abierto (hasta 10 veces v eces más que en subterráneo). • Concentración de operaciones, mayor sencillez de control y dirección. • Mayor producción por unidad de extracción (tajo, sección o área). • Elevada mecanización por menor limitación en tamaño y peso p eso de las máquinas. • Mejor posibilidad posibilidad de de comprobación geológic geológica a y una explora exploración ción más sencilla. • Simplicid Simplicidad ad en en operaciones operaciones auxiliares e incluso incluso eliminación eliminación de algunos. • Mejor recuperación del yacimiento. • Más fácil planificación y control. • Mayor flexibilidad flexibilidad para responder al aumento o disminución de v ariación coyuntural coyuntural de la demanda. la producción , en función de la variación Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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VENTAJAS ECONÓMICAS: • Menor costo de capital por tonelada de material (estéril o mineral) producido. • Menor costo de operación por tonelada de material removido. • Posibilid Posibilidad ad de de movilizar una gran relación de estéril a mineral. • Mayor disponibilidad disponibilidad de reservas por

explotación de recursos de menor ley . • Posibilidad de tercerizar parte o el total de algún proceso minero (geología, minado y tratamiento).

VENTAJAS SOCIALES: • Mayor seguridad e higiene en el trabajo. • Mayor Mayor facilidad para encont encontrar rar mano de obra. • Menor influencia del factor de costo del personal. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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3. TECNICAS DE MINADO MINADO A CIELO ABIERTO ABIERTO • Son explotaciones tridimensionales de yacimientos mineros que evolucionan en profundidad . • La forma típica de una corta corta es similar a un cono invertido . • La extracción (arranque) del mineral y estéril, se realiza realiza mediante perforación y voladura . La carga se efectúa con palas cargadoras, y el transporte mediante m ediante volquetes. • La dimensión final de de la corta (profundidad) viene dada por lo que se conoce como radio de desbroce (proporción entre el estéril que hay que excavar con respecto al mineral mi neral que se va a explotar). • Al aumentar la profundidad de la corta, el radio de desbroce se incrementa, por lo tanto el costo de excavación del estéril aumenta, y por ende el costo total de minado. m inado. • El factor factor económico económico clave de este método es el costo de equipos . Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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TAJO ABIERTO: IMPACTO ECONOMICO • • • •

Bajo costo de capital por tonelada de material producido (estéril o mineral Bajo costo de operación por tonelada de material removido. Posibilidad de movilizar una gran relación de estéril a mineral (bajo tenor). Mayor disponibilidad de reservas por explotación de recursos de menor ley. • Mayor valor de reservas. • Mayores costos generales derivados de la profundización de la mina.

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4. DISEÑO Y PLANEAMIENTO DE UNA MINA A TAJO ABIERTO ANGULOS DE TALUD ANGULO DE TALUD FINAL


ANGULO DE TALUD DE TRABAJO

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4. DISEÑO Y PLANEAMIENTO DE UNA MINA A TAJO ABIERTO SECUENCIAMIENTO DE MINADO PEOR CASO

MEJOR CASO

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4. DISEÑO Y PLANEAMIENTO DE UNA MINA A TAJO ABIERTO Vista en vertical

α

SECUENCIA DE OPERACIONES UNITARIAS

β

Vista en planta

α β Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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5. PROCESO MINERO METALICO A TAJO ABIERTO (Cadena de Valor)

COBRE, ORO

• Ingeniería - Largo Plazo - Med. Plazo - Corto Plazo • Geología • Geotecnia

1°

PERFORACIÓN

5°(A)

PADS DE LIXI VIACIÓN

6°(A)

CÁTODO, LINGOTE

2°

VOLADURA

DESMONTE

3°

5°(B)

CARGUIO 4°(B)

BOTADERO

ACARREO

5°(C)

8°(C)

PUERTO

COBRE, PLATA, PLOMO, ZINC 7°(C)

CONCENTRADO

CHANCADO 6°(C)

CONCENTRADORA


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6. PRE-MINADO • Antes de iniciar el trabajo de explotación en sí, es necesario retirar del terreno la capa superficial de tierra orgánica (top soil) que permite el crecimiento de vegetación en la superficie. • Esto se hace con equipo pequeño, y deja las condiciones para que en la etapa de minado se pueda explotar con equipos más grandes. • Esta capa se almacena en áreas especiales para ser utilizada

posteriormente en los trabajos de restauración del terreno o cierre de mina , el que ya se viene ejecutando en aquellas zonas donde ya se dejó de explotar. Este trabajo puede ser realizado con equipos y mano de obra local.


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7. MINADO 1) PERFORACION Y VOLADURA • Consiste en la extracción del material que contiene el metal valioso. • Se inicia con la perforación del terreno , para hacer unos agujeros (taladros), que luego son llenados con material explosivo. • Estos taladros al detonar, fragmentan la roca y remueven subterráneamente el material exponiéndolo a la superficie. • En esta etapa se aplican los más altos estándares de seguridad.


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7. MINADO 2) CARGUIO Y ACARREO • Las explosiones que se realizan, y la posterior remoción del material empiezan a formar grandes huecos en la tierra llamados “Tajos”. • Camiones gigantes (que pueden cargar hasta 440 t) llevan el mineral extraído del tajo a la pila de lixiviación o PAD (estructura donde se acumula el mineral extraído para ser lixiviado), y así recuperar el metal existente. • Estos camiones y palas están controlados a través de un sistema computarizado, que permite conocer por satélite su ubicación exacta y rendimientos en todo momento.


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II. COSTOS DE MINADO A TAJO ABIERTO


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1. COSTOS DE MINADO A TAJO ABIERTO PARA UNA RELACION (ESTERIL / MINERAL) = 2 / 1 Y DIVERSOS NIVELES DE PRODUCCION


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1. COSTOS DE MINADO A TAJO ABIERTO PARA UNA PRODUCCION DE 40,000 TM/día Y DIVERSOS RATIOS ESTERIL / MINERAL

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III. SISTEMAS DE PERFORACION EN MINAS A TAJO ABIERTO


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1. OBJETIVOS TECNICO, ECONOMICO, DE SEGURIDAD Y AMBIENTAL DE LA PERFORACION Y VOLADURA EN UNA MINA A TAJO ABIERTO FRAGMENTACION OPTIMA • Menor Costo Global Mina - Planta

DILUCION DE MINERAL • Valor del del Mineral PERFORACION YV VOLADURA OLADURA DE ROCAS

ESPONJAMIENTO (Pila de Escombro y Nivel de Piso) • Carguío Eficiente

ESTABILIDAD DE TALUDES • Daño al Macizo Rocoso y Seguridad de la operación

CONTROL DE IMPACTOS AMBIENTALES • Roca Volante, Vibración, Onda Aérea, Ruido) Mg. Ing. Fredy Ponce R.

Video 2: VOLADURA EFICIENTE

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1. OBJETIVOS TECNICOS, AMBIENTALES Y DE SEGURIDAD DE LA PERFORACION Y VOLADURA EN UNA MINA A TAJO ABIERTO Principales: 1) Lograr un adecuado grado de fragmentación de la roca, de tal modo que minimice el costo global del proceso Mina – Planta (remoción, carguío, acarreo, chancado primario, molienda). 2) Lograr un nivel de piso, y pilas de escombro adecuados para un carguío eficiente del material.


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1. OBJETIVOS TECNICOS, AMBIENTALES Y DE SEGURIDAD DE LA PERFORACION Y VOLADURA EN UNA MINA A TAJO ABIERTO Secundarios: 1) Evitar la dilución del mineral. 2) Minimizar el daño al macizo rocoso en su entorno, protegiendo la integridad de los bancos y la estabilidad de los taludes, para hacer viable la operación minera en el largo plazo. 3) Controlar impactos ambientales generados por las voladuras, como: proyecciones de rocas volantes, vibraciones, onda aérea, ruido.

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2. SISTEMA DE PERFORACION EN MINAS A TAJO ABIERTO DE GRAN PRODUCCION 1) Sistema de Energía 2) Método de Perforación 3) Equipo de Perforación 4) Energía para la Perforadora 5) Ubicación del Martillo 6) Rango Diámetro de Perforación

MECÁNICA ROTATIVO ROTOPERCUSIVO ROTARIA TRACKDRILL Hidráulica Diesel o Eléctrica Martillo en Fondo

7) Altura de Banco

6 ” a 24” ø > 10 m

63/4” a 115/6” ø > 10 m

8) Aplicación o Tipo de Trabajo

Producción

Pre-corte


3/4

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3. SISTEMA DE PERFORACION EN MINAS A TAJO ABIERTO DE MEDIANA PRODUCCION MECÁNICA ROTOPERCUSIVO TRACKDRILL Hidráulica

1) Sistema de Energía 2) Método de Perforación 3) Equipo de Perforación 4) Energía para la Perforadora 5) Ubicación del Martillo 6) Rango Diámetro de Perforación

Martillo en Cabeza Martillo en Fondo

3½” a 5½” ø

4½” a 6” ø

≤6m

>6m

Producción

Producción

7) Altura de Banco 8) Aplicación o Tipo de Trabajo

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4. PERFORACION ROTOPERCUSIVA • Son equipos montadas en chasis sobre ruedas u orugas, para taladros hasta 150 mm (6” de diámetro) y 20 m de profundidad, que emplean barrenos acoplables con brocas intercambiables. • Este sistema relaciona las variables: rotación, percusión, empuje y barrido con variables de la roca (dureza, resistencia), en función de una mayor velocidad de penetración y rendimiento, que en definitiva lleven a:

ii UN MENOR COSTO POR METRO PERFORADO !!

TIPOS DE PERFORACIÓN ROTOPERCUSIVA: 1) MARTILLO EN CABEZA


2) MARTILLO EN FONDO

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4.1) PERFORACION ROTOPERCUSIVA MARTILLO EN CABEZA 1) CARACTERISTICAS PRINCIPALES

a) El martillo (drifter) se sitúa en la cabeza o parte superior de la columna de perforación, y va instalado en un equipo sobre orugas (denominado “Trackdrill”), y se usa en la perforación de taladros de pequeño diámetro y de poca profundidad. b) Se mantiene en la guía, aplicando percusión y rotación a la columna, el cual se produce fuera del taladro, y puede ser accionado neumática o hidráulicamente. c) El diámetro de perforación limitado de 1 5/8” hasta 5½”. d) La profundidad del taladro limitada máximo de 12 a 17 m. e) Aplicable para todo tipo de roca y dureza f) La velocidad de perforación disminuye, conforme profundiza, por pérdida de energía en la transmisión de onda de choque, y por la desviación del taladro (longitud ≤ 10 m). g) Las presiones de aire son limitados (≤ 150 PSI). Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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MONTAJE TIPICO DE LA PERFORADORA O MARTILLO (DRIFTER) EN EL SISTEMA “MARTILLO EN CABEZA”


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2) TRACKDRILLS HIDRAULICOS CON MARTILLO EN CABEZA CABEZA

(Top Hammer) • Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos que una neumática. Sin embargo, la principal diferencia entre ambos sistemas radica en que la perforadora hidráulica utiliza un motor que actúa sobre un grupo de bombas , las que suministran un caudal y presión de aceite que acciona los componentes de rotación y movimiento alternativo del pistón .

Características

Und

Valores

Presión de trabajo

Mpa

12 - 25

Potencia de impacto

Kw

6 - 20

Frecuencia de golpeo Velocidad de rotación Par máximo Consumo relativo de aire por cada cm. de diámetro

golpes/min 2,000 – 5,000 RPM

1 - 500

Nm

100 – 1,800

m³/min

0.60 - 0.90


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TRACKDRILLS HIDRAULICOS (con Martillo en Cabeza)


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3) ACCESORIOS DE PERFORACION PARA MARTILLO EN CABEZA ROSCA Y DIAMETRO DEL VARILLAJE DE PERFORACION

a) Rosca del Varillaje de Perforación: • Este elemento tiene la función de unir las culatas, coplas, barras y brocas, obteniendo un ajuste eficiente entre los elementos de la columna de perforación para lograr una adecuada transmisión de energía. • Es importante considerar que un apriete excesivo dificulta el desacoplamiento. • El tipo de rosca utilizado actualmente en operaciones de minas a tajo abierto de mediana producción es del tipo “T” .

b) Diámetro del Varillaje de Perforación: • El diámetro del varillaje depende del diámetro de perforación , y de la potencia del martillo del equipo de perforación. • Ejemplos: T38, T45, T51, etc.


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ELEMENTOS DEL VARILLAJE DE PERFORACION: 1) Adaptadores de culata. 2) Manguitos o Acoples. 3) Barras de extensión. 4) Brocas.

1) ADAPTADOR DE CULATA • Corresponde a aquel elemento que se fija a la perforadora para transmitir la energía de impacto, la rotación y el empuje.

2) MANGUITO O ACOPLE • Es una estructura que sirve para unir las barras hasta conseguir la longitud deseada, asegurando que los extremos estén en contacto para una mejor transmisión de energía.


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3) BARRA DE EXTENSION TIPO TIPO MF • El uso de perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza en perforaciones de diámetros > 115 mm (4½”), ha llevado a diseñar barras de extensión tipo “MF”, que poseen las siguientes v entajas: a) Mayor rigidez, lo que permite reducir las desviaciones . b) Mejor transmisión de la energía , al no ser necesario el uso de acoples. c) Mejor barrido, al existir una mejor transmisión del aire en el espacio anular.

Barras de extensión MF (con acople incorporado), de 12 pies de longitud. 33


4) BROCA • La broca (bit) es el elemento que está en contacto directo con la roca que se está perforando. • Por ello, las características de la roca son importantes de considerar cuando se selecciona el tipo de broca. • Según el tipo de inserto, existen dos tipos de brocas:

a) Brocas de Pastillas o Plaquitas. b) Brocas de Botones. 4.a) BROCA DE BOTONES • El diseño de la broca y de los botones se realiza de acuerdo al tipo de roca.


Broca tipo normal

Broca tipo retráctil

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4.2) PERFORACION ROTOPERCUSIVA MARTILLO EN FONDO 1) CARACTERISTICAS PRINCIPALES

a) El martillo se sitúa en el fondo de la perforación . b) La percusión se realiza directamente sobre la broca y la rotación se efectúa fuera del taladro, y puede ser accionado neumática o hidráulicamente. c) La relación carrera / diámetro es de: 1.6 - 2.5 en diámetros pequeños ≥ 1.0 en diámetros grandes d) Actualmente en excavaciones de superficie, es aplicable para todo tipo de roca y dureza, sobretodo para rocas duras y diámetros superiores a los 150 mm (6”). e) Requiere aire a alta presión (≥ 250 PSI).

f) El diámetro limitado de 3½” - 6” (89 - 152 mm). g) La profundidad no es un factor limitante. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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2) MECANISMOS DE PERCUSION Y ROTACION EN MARTILLO MARTILLO DE FONDO

a) La rotación a velocidad variable viene transmitida de un cabezal rotatorio, normalmente accionado por un motor hidráulico, a través de los tubos de perforación. b) El elemento de percusión se encuentra en el fondo del barreno.

c) El barrido se efectúa por el escape del aire del martillo a través de los orificios en la broca.


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3) PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN MARTILLO DTH DTH • El funcionamiento de un martillo en fondo se basa en que el pistón golpea directamente a la broca durante la perforación, generalmente con una frecuencia de golpeo que oscila entre 600 y 1.600 golpes por minutos . • El fluido de accionamiento es aire comprimido, que se suministra a través de un tubo que constituye el soporte y hace girar el martillo. La rotación es efectuada por un simple motor neumático o hidráulico, montado en el carro situado en superficie (figura anterior). • La limpieza del detrito se efectúa por el escape del aire del martillo a través de los orificios de la broca.

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4) CARACTERISTICAS PROMEDIOS DE MARTILLOS MARTILLOS DTH Diámetros de pistón recomendados en función al diámetro de perforación Características Diámetro de perforación

Und mm

Dimensiones 100

125

150

200 7/8

300 11

5/6

pulg

4.0

5.0

6.0

7

Diámetro del pistón

mm

75

91

108

148

216

Carrera del pistón

mm

100

102

102

100

100

Peso del martillo

Kg

38.5

68.5

106

177

624

Consumo de aire, a 1 Mpa

m³/min

1.33

1.37

1.39

1.35

1.39

Consumo relativo de aire por cada cm. de diámetro

m³/min

0.47

0.54

0.67

0.86

0.94

• Los martillos que poseen estos equipos fueron desarrollados por Stenuick en 1951. • Se vienen utilizando tanto en minas a cielo abierto, como en minas subterráneas asociadas al uso de métodos de explotación de taladros largos (L.B.H.) y V.C.R. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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5) APLICACIONES DE UN MARTILLO DE DE FONDO a) b) c) d) e) f) g)

Taladros en diámetros de 4” a 8½”. Profundidades mayores a 10 metros. Demanda de taladros rectos sin desviación. Buen acabado del pozo o taladro. Se aplica especialmente en terreno fracturado y semiquebrantado. Se requiere una alta disponibilidad y utilización. Reducción en el nivel de ruido de perforación.

BUEN ACABADO DEL TALADRO a) b) c) d) e)

Paredes se mantienen estables. Permite una eficiente limpieza. Menor riesgo de atasques. Taladros o pozos rectos. Facilita el carguio con el explosivo.

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6) REQUERIMIENTOS DE AIRE CON MARTILLO DE FONDO • Para obtener velocidades óptimas, se requiere aire a alta presión (de 250 a 350 lbs/pulg²). • Al aumentar la presión del aire, aumenta la energía de golpe del pistón y la frecuencia de impactos sobre la broca , con lo cual se logra una mayor velocidad de perforación.

VELOCIDAD DE PENETRACION CON MARTILLO DTH


Martillos de ultima generación Martillos de diseño anterior

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7. COLUMNA DE PERFORACION CON MARTILLO DE FONDO • Extienden la columna hasta la profundidad requerida. • Transmiten el medio de barrido (aire). • Transmiten rotación a la broca.

A) TUBERIA O BARRA DE PERFORACION • Extienden la columna hasta la profundidad requerida. • Transmiten el medio de barrido (aire). • Transmiten rotación a la broca.

B) BROCA PARA MARTILLO DE FONDO • Transmiten la energía de percusión y rotación a la roca. • Guían aire de barrido para mejorar la limpieza del taladro. • Se pueden reacondicionar. • Es importante considerar tamaño de inserto. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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8) APLICACIONES EN MINADO A TAJO ABIERTO • Taladros de producción en tajos abiertos de mediana producción. • Taladros de pre-corte para estabilización de paredes de bancos, en tajos abiertos de gran producción. • Instalación de pernos de anclaje para estabilización de taludes. • Perforación en canteras de caliza, para fabricación del cemento.


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9) COSTOS DE PERFORACION EN MARTILLOS DE FONDO ROCA DE 120 MPA – – TALADRO 6” ø

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9) COSTOS DE PERFORACION EN MARTILLOS DE FONDO ROCA DE 180 MPA – – TALADRO 6” ø


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10) PERFORACION MARTILLO EN FONDO VS. MARTILLO EN CABEZA VENTAJAS:: VENTAJAS

1) La velocidad de penetración se mantiene prácticamente constante a medida que aumenta la profundidad de la perforación (ver gráfico siguiente).

2) Mayor velocidad de penetración en rocas semi-duras y duras . Es más eficiente en terrenos quebradizos y duros. La m enor energía por impacto y la alta frecuencia favorece perforar en terreno descompuesto. 3) Velocidad de rotación es más baja . Es preciso menor PAR y RPM que otros métodos. 4) Perforación es más eficiente , ya que el aire que acciona el pistón, se usa para limpiar el barreno. 5) Las desviaciones de los taladros son muy pequeñas, por lo que son apropiados para perforaciones de gran longitud.

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MARTILLO DE FONDO vs. MARTILLO EN CABEZA (Eficiencia de Velocidad de Penetración)

) % ( A M I X Á M N Ó I C A R T E N E P E D D A D I C O L E V

Perforación con Martillo en Fondo

Perforación com Martillo en Cabeza

(con barras acopladas)

1ra. 2da. 3ra. 4ta. 5ta. 6ta. 7ma. 8va.

NÚMERO DE BARRAS Mg. Ing. Fredy Ponce R.

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10) PERFORACION MARTILLO EN FONDO VS. MARTILLO EN CABEZA VENTAJAS:: VENTAJAS

6) El consumo de aire es más bajo que con martillo en cabeza neumático.

7) Las paredes de los taladros son más estables . 8) La operación es más silenciosa . El nivel de ruido en la zona de trabajo es inferior al estar el martillo dentro de la perforación. 9) Menor torque y mínimo peso en la broca requerido . 10) Mejor vida útil de los accesorios de perforación . Los desgastes de las brocas son menores que con m artillo en cabeza, debido a que el aire de accionamiento que pasa a través de la broca limpiando la superficie del fondo asciende eficazmente por el pequeño espacio anular que queda entre la barra de perforación y la pared del taladro.


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10) PERFORACION MARTILLO EN FONDO VS. MARTILLO EN CABEZA DESVENTAJAS:: DESVENTAJAS 1) Baja velocidad de penetración. 2) Cada martillo está diseñado para una gama pequeña de diámetros muy estrecha, que oscila entre 120 y 200 mm. 3) El diámetro más pequeño está limitado por las dimensiones del martillo con un rendimiento aceptable, que en la actualidad es de unos 76 mm. 4) Existe un riesgo de pérdida del martillo dentro de los barrenos por desprendimientos de roca. 5) Se precisan compresores de alta presión con elevados consumos energéticos.


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5. METODO DE PERFORACION ROTATIVA • Generalmente utilizan equipos de grandes dimensiones para uso en minas a tajo abierto, montadas sobre camión o sobre orugas con traslación propia, con motor rotatorio independiente y perforación por presión (pull down o presión de barra). • Utilizan brocas rotatorias tricónicas de 6” a 15” de diámetro, siendo las más comunes de 6”, 9 7/8” , 11¼” y 12 5/8”.


1) CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LA LA PERFORACION PERFORACION ROTATIVA • Método de perforación de gran peso y capacidad, desarrollado posteriormente al método rotopercusivo. • En este método de perforación no existe la percusión . • La penetración en la roca ocurre debido a la combinación de 3 acciones: a) Avance (empuje) b) Rotación c) Barrido • La perforación se hace triturando la roca, sin impacto. • La fuerza de avance es muy alta para poder vencer la resistencia de la roca. • Los torques requeridos, también son muy elevados debido al alto empuje. • En estas maquinas el barrido normalmente se hace con aire.


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2) ACCESORIOS DE PERFORACION ROTATIVA ROTATIVA AMORTIGUADOR ( SHOCK ABSORVER ) • Diámetro de Barra a Usar • Hilos o Roscas Pin y Box

ADAPTADOR SUPERIOR ( TOP SUB ) • Diámetro de Adaptador • Largo Util • Hilos o Roscas Pin y Box

BARRA DE PERFORACION ( DRILL PIPE ) • • • • •

Diámetro de Barra Largo Util Espesor de Tubo Hilos o Roscas Pin y Box Máximo desgaste exterior ( 1” )

ADAPTADOR INFERIOR ( BIT SUB ) • Diámetro de Adaptador • Largo Util • Hilos o Roscas Pin y Box

TRICONO • Diámetro del Tricono • Hilo o Rosca


DUREZA Y RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE LA ROCA

Dureza Relativa

Escala Mohs

Resistencia Compresión (PSI)

Muy Suave

1- 2

< 2,000

Suave

2- 3

2,000 – 5,000

Media

3 - 4.5

5,000 – 10,000

Media Dura

4.5 - 6

10,000 – 20,000

Dura

6- 7

20,000 – 30,000

Muy Dura

>7

> 30,000


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EQUIPOS ROTATIVOS PARA GRAN MINERIA SUPERFICIAL Perforadora Bucyrus Erie 49R3

Perforadora Bucyrus Erie 49R2

• 140.000 Pulldown máx. • Compresor de tornillo

• 120.000 Pulldown máx. • Compresor de tornillo

Perforadora Bucyrus Erie 49R

Perforadora P&H 250 XP

• 100.000 Pulldown máx. • 95.000 Pulldown máx. • Compresor de tornillo • Compresor de tornillo

3,000 CFM a 65 PSI.

2,600 CFM a 65 PSI.

2,400 CFM a 65 PSI.

3,000 CFM a 65 PSI.

• Eléctrica. • Single-pass. • 2 Barras: • 1 f 9 ¼” x 20’ • 1 f 9 ¼” x 40’

• Eléctrica. • Single-pass. • 2 Barras: • 1 f 9 ¼” x 20’ • 1 f 9 ¼” x 40’

• Eléctrica. • Single-pass. • 2 Barras: •1 f 9 ¼” x 20’ •1 f 9 ¼” x 40’

• Diesel-hidráulica. • Single-pass. • 2 Barras f 9 ¼” x 32’

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IV. TECNICAS TECNICAS DE VOLADURA DE ROCAS EN MINAS A TAJO ABIERTO


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1. VOLADURA DE BANCOS • Son excavaciones similares a escalones en el terreno con un mínimo de dos caras libres . • La expansión de la minería a cielo abierto y la evolución de los equipos de perforación han hecho de las voladuras en banco el método más popular de arranque de rocas con explosivos .


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2. TIPOS DE VOLADURA DE BANCOS • SEGÚN DIMENSION DEL BANCO Y DIÁMETRO DE PERFORACIÓN:

1) Voladuras en Banco de Pequeño y Mediano Diámetro.• Para diámetros de perforación en el rango de 65 mm (2½”) a 165 mm (6½”), aplicables para minas a tajo abierto de pequeña y mediana escala de producción (de 1,000 a 20,000 ton/día). • La perforación se suele llevar a cabo con equipos rotopercusivos (martillo en cabeza o en fondo), y con brocas de botones.

2) Voladuras en Banco de Gran Diámetro.• Para diámetros de perforación en el rango de 180 mm (7”) a 610 mm (24”), aplicables para tajo abierto de gran escala de producción (mayor a 20,000 ton/día). • La perforación se suele llevar a cabo con equipos rotativos, y con brocas de triconos.


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2. TIPOS DE VOLADURA DE BANCOS • SEGÚN OBJETIVO REQUERIDO DEL MATERIAL ROTO:

1) Voladura de Banco Convencional: Busca obtener la mayor concentración, esponjamiento y desplazamiento del material roto (casos de explotación de minas, canteras, y obras de construcción). 2) Voladura de Escollera (Rip-Rap): Son para producir bloques de rocas de diversas dimensiones, utilizados en construcción de presas, diques, defensas ribereñas, etc. El diámetro de perforación está comprendidos entre 76 mm (3”) y 115 mm 4½”).

3) Voladura de Proyección o Máximo Desplazamiento (Cast Blasting): Consiste en proyectar o desplazar el material volado a una distancia requerida, para facilitar así el trabajo de carguío y transporte, usual en tajos de carbón y caliza para cemento. 4) Voladura de Cráter: Son cargas puntuales en taladros cortos para labores de desbroce o excavaciones muy pequeñas.

Videos 5, 6, 7 y 8: VOLADURAS DE PRODUCCION Mg. Ing. Fredy Ponce R.

57

2.1) VOLADURA DE BANCO CONVENCIONAL PARÁMETROS DE UN BANCO Son las relaciones dimensionales entre las diferentes partes de un banco, siendo las principales: • Superficie del banco. • Altura de banco. • Diámetro de taladros • Burden. • Espaciamiento.


• Profundidad del taladro. • Sobreperforación. • Longitud y distribución de columna explosiva. • Longitud de taco. • Volumen de roca a romper.

58

29

NOMENCLATURA EN LA VOLADURA DE BANCO BURDEN DE PRECORTE

LÍNEA DE TALADROS DE PRE-CORTE BURDEN

ESPACIAMIENTO DE PRECORTE

TALUD DE BANCO TACO INERTE

ALTURA DE BANCO

LONGITUD DE TALADRO CARGA DE COLUMNA

SOBREPERFORACIÓN

TALADROS DE PRODUCCIÓN


Video 1A: VOLADURA EN59BANCO

VOLADURA DE BANCO - NOMENCLATURA 1) FILA ÚNICA DE TALADROS: BURDEN

TACO LONGITUD DE TALADRO

ALTURA DE BANCO CARGA DE COLUMNA

PISO

CARGA DE FONDO SOBREPERFORACIÓN

CEBO

DIÁMETRO DE TALADRO (∅) Mg. Ing. Fredy Ponce R.

60

30

2) VARIAS FILAS DE TALADROS: LÍNEA DE ENCENDIDO Y RETARDOS

x

x

CRESTA

1

2

3

PISO

CARGA DE COLUMNA COMPLETA Mg. Ing. Fredy Ponce R.

CARGA DE FONDO Y CARGA DE COLUMNA

CARGA ESPACIADA O ESCALONADA 61

3. VARIABLES CONTROLABLES DE LA VOLADURA En el cálculo y diseño de las voladuras, las variables que son controlables son las siguientes: Diámetro de los taladros. Altura de banco. Inclinación de los taladros. Retacado. Sobreperforación. Burden y espaciamiento. Esquemas de perforación. Geometría del frente libre. Tamaño y forma de la voladura. 10)Volumen de expansión disponible. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

11) Configuración de las cargas. 12) Desacoplamiento de las cargas. 13) Explosivos. 14) Distribución de los explosivos en

los taladros. 15) Consumo específico de explosivos. 16) Iniciación y cebado de cargas. 17) Tiempos de retardo y secuencias de encendido. 18) Influencia del equipo de carga en el diseño de las voladuras. 19) Desviación de los taladros.

EXISTEN DIVERSAS TEORÍAS DE VOLADURA DE ROCAS, QUE NOS SIRVEN COMO REFERENCIA INICIAL EN EL DISEÑO DEL MISMO, QUE A SU VEZ SON OPORTUNIDADES DE MEJORAS EN CADA CENTRO DE OPERACIÓN. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

62

31

4. TRAZOS DE PERFORACIÓN E

1) MALLA CUADRADA: B

E=B

E

2) MALLA RECTANGULAR:

B

E=2B

3) MALLA TRIANGULAR:

E B

E=B/2

63


5. VOLADURA SECUENCIAL 2) SALIDAS EN “V” (Mineral)

1) SALIDAS EN PARALELO (Desmonte, Estéril) 1

5

6

3 2

E 1

E

3 2 1


4

3 4

5

2

3

4

3

2

1 2

3

4 64

32

5. VOLADURA SECUENCIAL 3) SALIDAS EN ECHELON (Desmonte, Mineral) 1

2

1

3

4

2

5

3

6

4

5 65




V. COSTO DE MINADO EN UNA MINA A TAJO ABIERTO DE MEDIANA PRODUCCION


66

33

1. COSTO DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS • El Costo de Perforación y Voladura de Rocas en general está íntimamente ligado a los siguientes factores: a) Tipo de excavación (masivo, no masivo, estructural). b) Nivel de producción (diámetro de taladro).

c) Características geomecánicas del macizo rocoso (resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, propiedades elásticas, etc.). d) Grado de abrasividad del macizo rocoso. e) Grado de fragmentación requerida. f) Malla de perforación (perforación específica). g) Tipos de explosivos y accesorios de voladura utilizados. h) Factor de carga (kg/m³). i) Restricciones ambientales.

67


MINAS CHAPI COMPAÑÍA MINERA MILPO S.A.A. Parte más alta del Pit 4

Caso :

COSTO DE PE RFORACION DE UNA MINA A TAJO ABIERTO DE MEDIANA PRODUCCION


34

MINAS CHAPI COMPAÑÍA MINERA MILPO S.A.A.

Zona lado derecho del Pit 4


69

MINAS CHAPI COMPAÑÍA MINERA MILPO S.A.A.

Torre de alta tensión que cruza el Pit 4


35

1. COSTO DE PERFORACION EN UNA MINA A TAJO ABIERTO PROYECTO: TAJO ABIERTO PARTIDA: PERFORACION EQUIPO: Trackdrill Hidráulico MATERIAL: ANDESITA

DESCRIPCION

N°Taladros: Diam. Perf.: Veloc. Perf.: Efic. Operac.: Hras/Turno: TM/Turno: CANT RECURSO (CANT/TM)


Tal Pulg. m/hr

P.e.: B (m): E (m): H (m): Hr S (m): TM Mts. Perf. P.UNIT. PARCIAL

2.50 4.50 5.00 6.00 0.50 187.50 TOTAL

US$/UND

US$/TM

US$/TM

0.25 1.00 1.00

0.0003 0.0010 0.0010

HH HH HH

12.32 11.05 8.51

0.0032 0.0114 0.0087 -

0.0233

1.00 1.00 1.00 10%

0.000024 0.000009 0.000008

pza pza pza

400.00 600.00 800.00

0.0096 0.0055 0.0062 0.0010

0.0223

1.00 136.71

0.0008

HM

136.71

0.1053

0.0008

HM

38.14

0.0294

MANO DE OBRA Supervisor Operario Perforista Ayudante Perforista MATERIALES Broca T51, de 5" ø Barra T51, de 12 pies Shank T51 Afilado de brocas EQUIPOS 1.0 Trackdrill Hidráulico A.1. Costo horario de posesión B.1. Costo horario de operación (a+b+c+d+e+f) a Mantenimiento (US$/hr) b Llantas/tren de rodaje (US$/hr) c Lubricantes (US$/hr) d Filtros (US$/hr) Petróleo (gln/hr) e Petróleo (US$/gln) f Repuestos (US$/hr) 2.0 Compresora A.2. Costo horario de posesión B.2. Costo horario de operación (a+b+c+d+e+f) a Mantenimiento (US$/hr) b Llantas/tren de rodaje (US$/hr) c Lubricantes (US$/hr) d Filtros (US$/hr) Petróleo (gln/hr) e Petróleo (US$/hr) f Repuestos (US$/hr) 3.0 Equipo auxiliar (ídem) COSTO DIRECTO GASTOS GENERALES UTILIDAD

29 5.00 25.00 75% 10.00 9,736 UND

9.00 4.24

US$/TM % % US$/TM US$/m³

20.00% 10.00%

PRECIO UNITARIO

0.1347 0.1802 0.0360 0.0180 0.2343 0.5857

2. COSTO DE VOLADURA EN UNA MINA A TAJO ABIERTO PROYECTO: TAJO ABIERTO PARTIDA: VOLADURA EQUIPO: MATERIAL: ANDESITA DESCRIPCION MANO DE OBRA Supervisor Operario de Voladura Ayudante de Voladura MATERIALES Anfo Booster Dinamita Cordon detonante Detonador no eléctrico Guía de seguridad Fulminante No 6 Retardo Otros (protección de voladuras) EQUIPOS 1.0 Equipo auxiliar A.1. Costo horario de posesión B.1. Costo horario de operación (a+b+c+d+e+f) a Mantenimiento (US$/hr) b Llantas/tren de rodaje (US$/hr) c Lubricantes (US$/hr) d Filtros (US$/hr) Petróleo (gln/hr) e Petróleo (US$/hr) f Repuestos (US$/hr) COSTO DIRECTO GASTOS GENERALES UTILIDAD PRECIO UNITARIO

N°Taladros: Diam. Perf.: TM/Turno: Hras/Turno: CANT

RECURSO

29 Tal 5.00 Pulg. 9,736 T M 9.00 Hr UND

(CANT/TM)

0.25 1.00 1.00

29 200 29 3 2 4 5%

20.00% 10.00%

0.0002 0.0009 0.0009

0.140000 0.002963 0.020543 0.002963 0.000308 0.000205 0.000411

HH HH HH

kg pzas kg mts pzas mts pzas pzas

P.e.: B (m): E (m): H (m):

2.50 4.50 5.00 6.00

P.UNITARIO

PARCIAL

TOTAL

US$/UND

US$/TM

US$/TM

12.32 9.61 8.51

0.0028 0.0089 0.0079 -

0.0196

0 .1372 0.0035 0.0045 0.0049 0.0000 0.0000 0.0010 0.0076

0.1588

US$/TM % % US$/TM US$/m³

0.1784 0.0357 0.0178 0.2319 0.5798

0.9800 1.1965 0.0000 0.2200 1.6504 0.1400 0.1200 2.5000


36

3. COSTO TOTAL DE MINADO A TAJO ABIERTO ITEM DESCRIPCION

UNIDAD

COSTO DIRECTO US$/TM

G.G.

Utilidad

Subtotal

TOTAL

%

%

US$/TM

US$/TM

1.00 Producción de material 1.10 Perforación

TM

0.1802

0.0360

0.0180

0.2343

1.20 Voladura

TM

0.1784

0.0357

0.0178

0.2319

1.30 Remociòn

TM

0.0770

0.0073

0.0038

0.0882

1.40 Carguío

TM

0.1803

0.0172

0.0090

0.2065

1.50 Transporte (d = 2.75 km)

TM

0.4447

0.0424

0.0222

0.5093

1.60 Mantenimiento de botadero

TM

0.0382

0.0036

0.0019

0.0438

1.70 Mantenimiento de vias

TM

0.0293

0.0028

0.0015

0.0335

TM

1.1281

0.1450

0.0743

1.3474

Total producción de material

73




VI. ENFOQUE ACTUAL DE COSTOS DE MINADO A TAJO TAJO ABIERTO


74

37

1. ENFOQUE ANTERIOR OPTIMIZACION DE COSTOS MINA Y PLANTA 1.1) ENFOQUE N° N° 1: COSTOS MINA Y PLANTA POR POR SEPARADO SEPARADO • Tradicionalmente, el proceso global de producción en minería es clasificado dentro de 2 grupos como: Mina y Planta de Procesos . • En este enfoque, la gestión de la Mina y Planta de Procesamiento apuntan a optimizar cada proceso independientemente, en lugar de una gestión integral. • El objetivo era maximizar su producción a un mínimo costo , cumpliendo con el presupuesto pre-establecido, y logrando que la eficiencia de cada subproceso esté dentro de los objetivos de producción, con centro de costos separados dada su “supuesta”

independencia. • En este caso, la conminución con voladura no era considerada

como una parte integrante del proceso de agregación de valor. Su objetivo económico era realizar el arranque y fragmentación del

mineral con un costo mínimo (US$ / TM rota o volada). Mg. Ing. Fredy Ponce R.

1. ENFOQUE ANTERIOR OPTIMIZACION DE COSTOS MINA Y PLANTA 1.2) ENFOQUE N° N° 2: COSTOS MINA Y CHANCADO PRIMARIO • En este caso, la conminución con chancado primario se agrega al proceso de la mina, y considera que “UNA FRAGMENTACION OPTIMA" es la que permite que la operación de minado exprese el más bajo costo, mediante la siguiente relación:

CTMinado = CPerforación + CVoladura + CCarguio + CTransporte + CChancado Cperforación = f1 (Diámetro de taladro, Burden, Espaciamiento) = f2 (Peso del explosivo, Precio del explosivo) Cvoladura CCarguio + CTransporte + CChancado = f3 (Tamaño de fragmento) • Esta optimización está enfocada a minimizar el costo total mina, impactando hasta el chancado primario (ver figura siguiente). • Identifica el elemento de costo más alto y trata de minimizarlo, sin considerar la mayor productividad posible de lograr en el resto de procesos de minado. La perforación y voladura son los que influyen más en los costos de los procesos subsiguientes. • Es decir falta aún, una visión más integral del negocio minero. Mg. Ing. Fredy Ponce R.

38

COSTO DE MINADO VS. FRAGMENTACION CON EXPLOSIVOS ENFOQUE N°2 (Mina – Chancado Primario) US$/TM

o t n a r e u i d m o a i l m d i o t n V e p e R O d

Nivel de Fragmentación

77


1.2) ENFOQUE N° N° 2: COSTOS MINA Y CHANCADO PRIMARIO INCIDENCIA DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA EN LA REDUCCION DEL COSTO MINA – CHANCADO PRIMARIO CASO: MINA DE HIERRO ) S L T / $ S U (

O I R A T I N U O T S O C

2010

2011

2012

AÑO Mg. Ing. Fredy Ponce R.

39

2. ENFOQUE ACTUAL DEL COSTO DE OPERACIÓN EN MINERIA MINERIA (“MINE TO MILL”) PERFORACION OPTIMA

OBJETIVO

+

VOLADURA ÓPTIMA

MENOR COSTO MINA - MOLIENDA

FRAGMENTACION OPTIMA EN PROCESOS DE CONMINUCION

1) Aplicar la Perforación y Voladura como etapas de Cadena de Valor definiendo la fragmentación óptima ( el cual debe ser de un tamaño según requerimiento del proceso global Mina – Planta Procesos) que genere altas eficiencias en los procesos subsiguientes de carguío acarreo, chancado y molienda). 2) En este enfoque, optimizar la fragmentación por perforación y voladura no es buscar “la TM rota más barata” (enfoque anterior), sino hallar

“la TM más económica del proceso Mina - Molienda”.


79

3. PROCESOS DE CONMINUCION • La Extracción y Procesamiento de Minerales son un conjunto de operaciones íntimamente relacionadas entre sí. Un factor importante para mantener un flujo constante de mineral desde la mina a la planta,

es controlar el grado de fragmentación, el cual requiere un gran consumo de energía • Cada proceso de tratamiento de mineral requiere de diferente grado de fragmentación, para de esa forma extraer el material de valor

(metal) de la manera más eficiente. • La CONMINUCIÓN es un término general utilizado para designar procesos de reducción de tamaño de un material, y que puede ser aplicado sin importar el mecanismo de fractura involucrado. La importancia de las operaciones de conminución radica especialmente por sus altos costos de operación y de capital. • Se reconocen 2 tipos de conminución: a) Conminución Minera, o Química (con energía de explosivos), y b)Conminución Metalúrgica, o Mecánica (chancado y molienda). Mg. Ing. Fredy Ponce R.

80

40

3.1 PROCESOS DE CONMINUCION EN MINERIA METALICA PERFORACION ACARREO VOLADURA VOLADURA

CHANCADO CHANCADO

CARGUIO

Energía Química DESAGUADO

ESPESADOR

FLOTACION

MOLIENDA MOLIENDA

Energía Mecánica Energía Mecánica

SECADO

FUNDICION ALMACENAJE CONCENTRADO

REFINERIA

TRANSPORTE

METAL (Producto Terminado)


81

4. CONMINUCION QUIMICA DEL MINERAL (VOLADURA) 4.1 FRAGMENTACION DE ROCAS CON EXPLOSIVOS • Se reconoce a la Voladura de Rocas como el primer proceso de Conminución, y es la segunda operación minera unitaria después de la Perforación, y su objetivo principal es el arranque y

fragmentación del macizo rocoso, según el requerimiento del proceso global Mina - Planta, • Esta fragmentación se produce por el desbalance de energías que debe existir entre:

a) La energía físico-química producida por la detonación de una mezcla explosiva comercial, y

b) La energía de deformación de la roca a fragmentarse. • La Voladura de Rocas sigue siendo la técnica más efectiva y

económica para la fragmentación inicial de rocas y minerales.


82

41

FASE 2: 1: AGRIETAMIENTO GENERACION DEPOR LA ONDA FASE ONDASDE DECHOQUE TENSION FASE INICIAL: TALADRO CARGADO DE EXPLOSIVOS (Vistaen enPerfil) Perfil) (Vista

TACO

BURDEN O PIEDRA

TALADRO CARGA DE COLUMNA

CARGA DE FONDO INICIADOR + DETONADOR

CONDICIONES FUNDAMENTALES PARA UNA Condiciones: Condiciones: FRAGMENTACION DE ROCAS

Las de compresión Lasondas ondas o fuerzas de al 1) Condiciones geológicas. llegar a una atmósfera 2) Caracompresión libre. generadasdiferente en el 3) Burden adecuado (distancia óptima del y (cara libre) en ésta, taladro porse la reflejan detonación del taladro a la cara libre). regresan enviajan formahacia de Ondas o explosivo, la cara CARA 4) Relación entre diámetro del taladro a burden. Fuerzas de Tensión que agrietan libre.entre Lasburden, que escapan producen LIBRE 5) Relación altura de banco y yconcusión fragmentan la roca sísmicas. en un profundidad del taladro. y ondas 6) Explosivo generar fisuramiento rangopara de 20 a 30elveces el cilíndrico radial, y la consecuente rotura diámetro de la carga explosiva. flexural. Se nota ya la expansión de los 7) Iniciador suficiente. gases. 8) Taco inerte. 9) Confinamiento del explosivo en taladro.

SOBREPERFORACIÓN

Ondas de compresión viajando después de la detonación. 83


FASE 5: 3: 4: FORMACION ROTURA PORMAXIMA EXPANSION DE EXPANSION LA PILA DE DE ROCA ESCOMBROS TRITURADA (ROTURA FLEXURAL) (Fase (VistaFinal en Perfil) de una Voladura Convencional) LosLos gases gases a presionan alta entran presión en al contacto cuerpo se de expanden roca con entre el medio rápidamente el taladro ambiente, y lapenetrando cara pierden libre, en doblándola fuerza, las grietas y yelcreando de material tensión planos triturado iniciando decae la rotura rotura al pie horizontales de radial la nueva y el desplazamiento adicionales. cara libre. de la roca.

MATERIAL TRITURADO MATERIAL ROTURA ADICIONAL DESPLAZADO POR DESCOSTRE


84

42

PARTICION DE LA ENERGIA EN UNA VOLADURA (DESCRIPCION DE LOS MECANISMOS QUE ACTUAN)

DETONACION DEL EXPLOSIVO SU INTERACCION CON LA ROCA Y EL MEDIO AMBIENTE GASES A ALTA PRESION: 80%

ONDA DE CHOQUE: 20%

FRAGMENTACION: 43% • GRIETAS RADIALES Y CIRCUNFERENCIALES • GRIETAS POR REFLEXION

10% 5%

• PROPAGACION DE GRIETAS

1%

28%

DESPLAZAMIENTO: 51%

50%

FORMACION DE LA PILA DE ESCOMBROS

VIBRACIONES: 4%

ONDA AEREA: 2% 85


5. CONMINUCION MECANICA DE MINERALES • Este proceso tiene 2 etapas: Chancado y Molienda, y se caracteriza por su alto consumo de energía. Entre sus objetivos están;

1) Producir partículas de mineral, de tamaño y forma definidos. 2) Liberar los minerales valiosos, del material de desecho (ganga), de modo que ellos puedan ser concentrados. 3) Acelerar la velocidad de reacción en los procesos de concentración.

ETAPAS DEL PROCESO DE CONMINUCIÓN MECANICA MINERAL ROM (De Voladura)

CHANCADO

ROM R.O .M. 40” 40"

6” 6" - 8"

CHANCADO1º PRIMARIO: Mandíbulas 1)Mandíbulas 1% de Giratorio 2)Giratorio Mineral de Cobre 3)Impacto Impacto

a 8”

ROCA MINERALIZADA

CHANCADO

CHANCADO2º SECUNDARIO: Cono Estándar 1)Cono Estándar Impacto 2)Impacto

1" - 2"1”

a 2”

CHANCADO CHANCADO3º TERCIARIO: ConoCabeza Cabeza Corta 1)Cono Corta vertical 2)DeDe EjeejeVertical 3)Rodillos Rodillos

1/2” a 3/4” 1/2" - 3/4"

MOLIENDA MOLIENDA

150 300 150 -a300 umum

TAMAÑO DEL PRODUCTO

43

EFECTOS DEL GRADO DE FRAGMENTACION EN LOS COSTOS DE UNA OPERACIÓN MINA - MOLIENDA $

PERFORACION Y VOLADURA

GRUESA

Curva de Costos

$

FINA

GRUESA

GRADO DE FRAGMENTACION

GRUESA

FINA

IMPACTOS AMBIENTALES TOTAL

$

VOLADURA

GRUESA

COSTO TOTAL $

GRUESA


FINA

FINA


$

CARGUIO

$

TRANSPORTE

FINA

CHANCADO Y MOLIENDA

GRUESA

FINA



OTRAS CONSIDERACIONES:

“Existe un grado de fragmentación tal, que representa un menor costo global Mina – Molienda”.

GRADO DE FRAGMENTACION Mg. Ing. Fredy Ponce R.

SEGURIDAD DAÑOS POR VOLADURA TAMAÑO POR VOLADURA DISEÑO Y PLANIFICACION MINERA CARACTERISTICAS DE LA PILA DE ESCOMBROS, EXCAVABILIDAD • CONTROL DE LEYES, DILUCION • CONTROL GEOLOGICO • DISPONIBILIDAD DE EQUIPOS, ETC . • • • • •

6. CASO DEL COSTO OPERACIONAL DE UNA MINA (Caso Base) • Para resaltar el impacto que tiene la fragmentación como resultado de la voladura en las operaciones unitarias de chancado y molienda se presenta las estadísticas obtenidas en una operación minera: a) Mineral explotado: Taconita (mineral de hierro). b) Explosivo: Heavy AN/FO (HAN/FO). c) Calor de explosión (Q3) = 850 Kcal/Kg. • Los resultados de los cálculos, se muestran en la siguiente tabla. Operación Unitaria Voladura Chancado primario Chancado secundario Molienda

Tamaño Alimentado (cm) ∞

40 10.20 1.91

Tamaño Energía de Producido Ingreso (cm) (Kw-Hr/TM) 40 1.24 10.20 0.23 1.91 0.61 0.0053 19.35 20.43 Σ=

Costo de Energía (US$/TM) 0.087 0.016 0.043 1.350 1.500

¡¡ LA ENERGIA QUIMICA ES MAS BARATA QUE LA ENERGIA MECANICA !! Mg. Ing. Fredy Ponce R.

88

44

PROCESOS DE CONMINUCION ENERGIA REQUERIDA (Kwh/ton)

COSTOS DE ENERGIA (US$/ton)

Molienda 19.35 95%

Chancado Secundario 0.61 3% Chancado Primario 0.23 1%

Explosivos 0.24 1%

Molienda 1.35 90%

Chancado Secundario 0.043 3% Chancado Primario 0.016 1%

Explosivos 0.087 6%


6. CASO DEL COSTO OPERACIONAL DE UNA MINA (Caso Base) En la tabla anterior, se muestran los tamaños de alimento y producto; la energía de ingreso total calculada y el costo de cada operación unitaria. • El costo del explosivo está basado en un factor de carga de 0.33 Kg/TM disparada; y un costo del explosivo de 0.264 US$/Kg, con lo que resulta un costo de 0.087 US$/TM . • Por otro lado, el costo de la energía eléctrica consumida fue calculado, y se obtuvo un promedio de 0.07 US$/Kw-Hr. • También se puede deducir de la tabla, que la operación de

molienda es la que consume mayor cantidad de Kw-Hr/TM (19.35), del cual resulta un costo de energía de 1.35 US$/TM . • Por lo tanto, se puede afirmar que los resultados de una voladura con buena fragmentación, reducirán los costos de la energía consumida en la operación de molienda . Mg. Ing. Fredy Ponce R.

90

45

7. CASO DEL COSTO OPERACIONAL DE UNA MINA (Caso Optimizado a través de Fragmentación por Voladura) • Se propuso aumentar el factor de carga a 0,45 kg/ton. • Nuevamente, se consideran dos etapas de chancado, y un circuito de molienda. El mineral es del tamaño 80% pasando malla 270. El Cuadro 2 ofrece los resultados de este análisis. El mismo HANFO se usa como explosivo, y el costo de voladura se basa en el factor de carga, que es una energía muy alta. Tamaño

Operación Explosivos Chancado Primario Chancado Secundario Molienda Total

Energía Costo de Tasa Alimento Producto Reducc. Requerida Energía Tamaño Kwh/ton cm cm $/ton ∞

30.00

0.270

0.119

30.00

10.20

2.92

0.135

0.009

10.20

1.91

5.34

0.428

0 .030

1.91

0.0053

360.38

13.550

0.949

14.38

1.107


91

7. CASO DEL COSTO OPERACIONAL DE UNA MINA (Caso Optimizado a través de Fragmentación por Voladura) • En este caso, la energía de ingreso disminuyó en un 30%, y el costo total en un 26% . El costo en el chancado y molienda se ha reducido en un 30%. No se tiene en cuenta aquí el aumento de la producción, menor desgaste, e incremento de fragmentos de menor tamaño que no pasan por las etapas de chancado. • Asumiendo una mina que trata 40 millones de toneladas por año. En el caso básico (factor de carga de 0.33 kgs/ton), la mina gastará $ 60,0 millones de dólares por año por la energía calculada en la tabla 1. • Cuando el factor de carga es mayor (0.45 kgs/ton), el gasto total

baja a $ 44,28 millones de dólares. • Por lo tanto se realiza un ahorro de $ 15,72 millones de dólares por año, o de $ 0,39 por tonelada. Esta es una reducción significativa de costos Mg. Ing. Fredy Ponce R.

92

46

8. PROPUESTA DE CAMBIO EN LA ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL ESQUEMA ACTUAL DE LA ORGANIZACIÓN DE UNA EMPRESA MINERA

GERENTE GENERAL GERENTE DE MINA PLANEAMIENTO Y CONTROL DE MINERAL

OPERACIONES: • Perforación y

Voladura

• Carguío y

Transporte

GERENTE DE PLANTA OPERACIONES:

MANTENIMIEN TO:

• Chancado y

MANTENIMIEN TO:

• Mecánico • Eléctrico

• Flotación o

• Mecánico • Eléctrico e

• Servicios

Auxiliares

Molienda

LX/SXEW • Relave • Servicios Auxiliares (agua, etc.)

PLANEAMIENTO Y CONTROL DE PROCESOS

Instrumentac ión

93


ESQUEMA PROPUESTO DE LA ORGANIZACIÓN DE UNA EMPRESA MINERA

GERENTE GENERAL GERENTE DE OPERACIONES OPERACIONES: • Carguío y

MANTENIMIEN TO:

• Servicios

• Mecánico • Eléctrico

Transporte Auxiliares (Propietario o Contratista)

GERENTE DE FRAGMENTACION SUPERINTENDENTE DEPARTAMENTO FRAGMENTACION: TECNICO: • Perforación y

Voladura • Chancado y Molienda

• Planeamiento

de Producción • Control de Mineral • Control de Procesos

GERENTE DE PROCESOS OPERACIONES: • Flotación o

LX/SXEW

• Relave • Servicios

Auxiliares (agua, etc.)

MANTENIMIEN TO: • Mecánico • Eléctrico e

Instrumentac ión

Sólo las empresas que incorporan estas innovaciones en su cultura empresarial pueden alcanzar la excelencia y estará en mejor posición para competir en un mercado con muchos retos.

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Sesión 4 - Analisis de Costos en Operaciones Mineras a Tajo Abierto (08-May-14)

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