Apuntes 1 - Operaciones Mineras

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Apuntes generales

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  • MDULO R1 Procesos Mineros

    1. Introduccin.

    La asignatura ser entregada a los alumnos en tres grandes aspectos generales, fundamentales

    para la gestin ambiental minera:

    a) Procesos Mineros

    b) Sistemas de Gestin

    c) Aspectos Socio Ambientales

    Cada aspecto ser abordado en profundidad por profesores especialistas, en forma coordinada y

    complementaria, con el objetivo de entregarles una visin amplia y realista de la gestin ambiental

    minera.

    En la fase de Procesos Mineros, nos referiremos principalmente a la minera del cobre, donde

    abordaremos las operaciones mineras, aquellas que se desarrollan en las cercanas del yacimiento,

    haremos una breve revisin de la mineraloga y como sta define las lneas de proceso para la

    extraccin, para luego profundizar en las sub etapas de las lneas de proceso, con lo que se espera

    comprender el origen de los principales aspectos ambientales, sumando un anlisis conceptual del

    negocio minero del cobre cuyo objetivo es vincularlo a la gestin ambiental. Finalmente, como

    complemento revisaremos a modo general las lneas de tratamiento y proceso para la minera del

    oro y del fierro.

    2. Operaciones Mineras

    Las operaciones mineras incluyen la exploracin, cuyo objetivo bsico es obtener informacin

    especfica del posible yacimiento para las evaluaciones de los proyectos de explotacin y

    beneficio, que incluyen mediciones topogrficas, aerofotogrametra, modelaciones geolgicas,

    etc., siendo la actividad ms invasiva la de obtener muestras de material de la superficie y el

    subsuelo. Sin embargo, en este curso nos referiremos a las operaciones en mineras ya activas,

    considerando las siguientes operaciones generales:

    o Explotacin

    o Perforacin y tronadura

    o Carguo y Transporte

    o Reduccin de tamao de minerales (Chancado primario)

    Las que se desarrollan en el yacimiento o en sus cercanas.

    2.1. Explotacin

    Considerando una clasificacin muy general, podemos mencionar dos tipos de explotacin: minas

    a rajo abierto y minas subterrneas, las primeras se aplican cuando la veta mineral se encuentra

    en la superficie o a muy poca profundidad mientras que las de tipo subterrneo se aplican a

  • minerales ubicados a gran profundidad, aun cuando la decisin de cual mtodo aplicar es de

    carcter econmico, as, una mina a rajo abierto, despus de una determinada profundidad,

    habitualmente se contina explotando en forma subterrnea.

    En la Figura 1, se muestra un esquema donde se ilustran la infraestructura general de una mina. En

    la zona superficial, existe una explotacin por rajo abierto, pero por las caractersticas de la

    mineralizacin, la explotacin contina como una mina subterrnea. Para ello, se puede ver que se

    construy un pique (excavacin vertical descendente) que permite el acceso a los distintos niveles

    de la mina, y se desarrollan subniveles que permiten acceder a los caserones en explotacin,

    piques de traspaso para llevar el mineral al nivel inferior y cargar el balde (skip). Adicionalmente,

    se pueden ver rampas que conectan subniveles y otros desarrollos de exploracin en los niveles

    inferiores de la mina. Este tipo de infraestructura es tpico de un complejo minero de mediana

    minera. Normalmente, las minas, tanto a rajo abierto como subterrneas, explotan varias frentes,

    muchas veces coordinando en paralelo la explotacin de algunos sectores y la preparacin de

    otros.

    Las principales operaciones que se avizoran en una faena de explotacin minera se pueden

    conceptualizar como se muestra en la figura 2: En el yacimiento, destacan las operaciones de

    perforacin y tronadura para quebrantar la roca y el carguo a los medios de transporte que

    llevarn el material hasta los sitios de botadero en el caso de la ganga, o al chancador primario en

    el caso de la mena o mineral, inicindose las operaciones de reduccin de tamao necesarias para

    cualquier tratamiento posterior en las platas de procesamiento de minerales.

    Fig. 1.- Esquema de una mina mixta, a cielo abierto y subterrnea

  • Fig. 2.- Diagrama general de flujos de operaciones mineras en el yacimiento

    2.2. Perforacin y tronadura.

    Los objetivos principales de las operaciones de perforacin y tronadura son separar la ganga de la

    mena (separar la paja del trigo) y reducir el tamao de las rocas a un nivel que pueda ser

    transportado, ya sea en camiones, correas transportadoras u otro medio, hasta la planta de

    chancado primario o hasta el botadero, segn sea el caso.

    Fig 3 .- Algo que mo debe ocurrir.

  • Las operaciones de perforacin y tronadura, constituyen la primera operacin del ciclo productivo

    de la minera y consiste bsicamente en colocar en el interior de la roca (perforada) explosivos que

    mediante una reaccin qumica liberan una gran cantidad de energa concentrada que, de acuerdo

    a la cantidad, tipo y forma de disponerlo, permite la fragmentacin de la roca a los tamaos

    adecuados.

    Fig. 4.- Esquema de explotacin de una mina a rajo abierto

    Se puede deducir desde las figuras 1 y 4, que la cantidad de estril que ser necesario remover

    para llegar a las zonas del yacimiento propiamente tal, puede ser de gran magnitud. La figura 5,

    muestra una faena de perforacin para una mina subterrnea.

    Fig. 5.- Vista de una faena de perforacin en una mina subterrnea.

  • La figura 6, muestra las etapas o actividades secuenciales de perforacin y tronadura para la

    construccin de un tnel minero.

    Fig. 6.- Ciclo operativo de construccin de un tnel minero.

    La siguiente tabla muestra algunos indicadores que pueden dar una idea de las capacidades

    tecnolgicas actuales y futuras de esta operacin unitaria.

    Las operaciones mineras que usan P y T son esencialmente de carcter batch, es decir, se trabaja

    en frentes discontinuos de perforacin/tronadura y extraccin, con muchos tiempos muertos que

    hacen operaciones poco eficientes, mientras que la minera continua, actualmente en desarrollo

  • con algunas aplicaciones en la gran minera, , en cambio, los procesos de extraccin, transporte y

    beneficio de mineral no se detienen, lo que est sustentado en una gran automatizacin, por

    ejemplo mediante equipos telecomandados a kilmetros de distancia.

    Fig. 7.- Imagen de una operacin minera continua

    2.3. Carguo y Transporte

    Para retirar el material desde la mina, ya diseminado y reducido en su tamao, se debe trasladar,

    ya sea al botadero el estril, o a la planta de chancado el mineral. En primer trmino se utilizan

    camiones. En el caso del material til, despus del chancado primario, cuya planta se encuentra

    normalmente en las cercanas o al interior de la mina, se utilizan en general, correas

    transportadoras hasta las plantas de chancado secundario y molienda.

    Un ndice importante para la administracin de los estriles es la relacin estril/mineral, que es el

    cociente entre la cantidad total de estriles y la cantidad de mineral extrada. Esta relacin es

    variable de mineral a mineral y de mina a mina, pudiendo ser menor que 1 y alcanzar 20, 30 o ms.

    Los equipos utilizados para estas operaciones, en general, son cargadores frontales, palas de

    carga, camiones y correas transportadoras. Cargadores y camiones son propios de operaciones

    ubicadas en el frente de explotacin, mientras que las correas transportadoras, ms bien son

    usadas para el traslado del mineral a las zonas de beneficio (plantas). Las siguientes figuras 8, 9 y

    10, son ejemplos de estos equipos.

  • Fig. 8.- Cargador frontal usado en minera subterrnea.

    Fig. 9.- Pala de carga CAT7495, 100 ton., usada en minera a rajo abierto.

    Fig. 10.- Camin 797F de CAT, de casi 625 toneladas de peso bruto de operacin, carga til de

    345 toneladas, longitud total 14, 530 m y una potencia de 3599 CV (3550 hp) usado en Minera

    Escondida Ltda.

  • Por otra parte, el uso de correas transportadoras se prefiere por su mayor eficiencia energtica,

    debido a su operacin continua.

    La siguiente figura muestra un esquema de los elementos que componen una correa

    transportadora.

    Fig. 11.- Esquema y nomenclatura de partes de una correa transportadora.

    Fig. 12.- El objetivo de la industria en las operaciones de transporte es el control total del

    material transportado.

  • Fig. 13.- Vista de una correa transportadora en Minera Escondida Ltda.

    Todos estos equipos generan residuos de mantenimiento por desgaste y alto consumo de energa,

    as como intervencin de los espacios donde operan, sin embargo, las correas transportadoras se

    han plasmado por su alta eficiencia y como una oportunidad de aumentar la eficiencia energtica:

    La realimentacin de energa puede darse en situaciones como, por ejemplo, la desaceleracin, o

    parada total, de una carga con alta inercia o el control de una carga en movimiento vertical (como

    por ejemplo el movimiento de izaje de una gra).

    No todos los procesos aprovechan la regeneracin de energa. Una de las aplicaciones ms

    frecuentes se logra en las correas transportadoras. No todas las correas son regenerativas. Lo

    principal es que la correa sea de bajada, es decir, que el punto de inicio comience en un nivel

    superior que el punto de trmino, en esos casos los motores, las mquinas elctricas, que son

    finalmente las que van a generar esta energa, no actan en rgimen de consumo de energa

    (cadena de subida), sin