¿COMO LA FRAGMENTACIÓN DE VOLADURA IMPACTA LOS PROCESOS PLANTA?

Jair Alarcón, Process Plant Specialist

Gerencia Servicios Técnicos Región Sur, ORICA MS-LA jair.alarcon@orica.com

RESUMEN La fragmentación de la roca en la voladura impacta directamente en los procesos planta: rendimiento, capacidad, recuperación del metal de interés, consumo de energía específico de la roca, etc., son algunas de las variables que se ven afectadas. A continuación se presenta una revisión de curvas de fragmentación y como pueden afectar en una planta, y el estudio de 2 casos reales. 1 INTRODUCCIÓN La fragmentación óptima es la que estratégicamente integra la operación mina planta, para optimizar los resultados operacionales globales y por consecuencia maximizar las utilidades del negocio como un todo. En los últimos años una gran cantidad de esfuerzos se han focalizado en optimizar el chancado y molienda a través de una mejor fragmentación en la voladura. Estudios han demostrado que una gran cantidad de energía puede ser ahorrada y que es posible aumentar la producción con los mismos equipos y potencia instalada mediante la optimización de la distribución de fragmentos de roca de tamaño crítico. En consecuencia, se puede aumentar la disponibilidad de equipos por su uso adecuado, tales como chancadores, molinos, etc. La mejor fragmentación puede aumentar la recuperación del metal de interés y producir también la disminución de tiempos de carguío en la mina, por ende la disminución de sus costos de carguío y transporte, implica una baja de costos de producción del negocio global. La ley de corte de un mineral puede ir variando de acuerdo a la situación económica que se esté viviendo, por consecuencia la selección de minerales que se procesarán en la planta, además el comportamiento de la roca no es homogéneo en toda su extensión, por lo cual si se usan los mismos patrones de voladura en todo el mineral a lo largo del desarrollo de todo el proyecto no garantiza una misma fragmentación, ni el mismo comportamiento de la planta. 2 REVISIÓN CONCEPTUAL ¿Cual es la fragmentación que requiere la planta?, existen directrices generales, y no siempre son aplicables para todas las plantas, tienen ciertos matices que pueden hacer la diferencia.

2.1 Alimentación planta chancado molienda La curva de fragmentación de voladura tradicional que se indica para optimizar una planta de chancado molienda es la siguiente:

Alimentación Óptima Planta Chancado Molienda

0

20

40

60

80

100

120

1 10 100 1000

Tamaño (mm)

% P

asan

te A

cum

ula

do

Óptima Habitual De acuerdo a la curva, se optimiza la alimentación fragmentando más fino la distribución completa, con esto se logra aumentar la producción y disminuir el consumo específico de energía, esto se puede demostrar a través de lo siguiente: Donde,

E = Energía específica consumida, kWh/tc P = Potencia instalada, kW t = tiempo, h M = Masa, tc Si la potencia actual es igual a la futura, entonces:

M

tPE

×=ˆ

=⇒×

=×

1

1

2

2

2

1

2

22

1

11

ˆ

ˆˆˆ

t

M

t

M

E

E

t

ME

t

ME

Según el postulado de Bond para la conminución se tiene: Donde, Wi = Work Index ó índice de Bond de laboratorio, kWh/tc F = Factores de corrección del Wi para escalar a nivel industrial

P80 = Tamaño del 80% pasante en el producto, µm

F80 = Tamaño del 80% pasante en la alimentación, µm Luego, si son exactamente los mismos equipos de conminución para situación actual y futura, entonces F1 = F2. Además, es el mismo mineral a procesar, entonces Wi1 =Wi2. Por lo tanto, De acuerdo a esto, si se disminuye el F80, pero se mantiene el mismo P80 aumenta la capacidad de producción, tph. 2.2 Alimentación Molino SAG Generalmente los molinos SAG son alimentados con el producto que entrega un chancador primario, cuyas aberturas de descargas son bastante grandes, por lo que la fragmentación que entrega la voladura influyen directamente en el rendimiento de este tipo de equipos. La curva de fragmentación para optimizar un molino SAG es la siguiente:

−×××=

8080

1110ˆ

FPFWiE

1

2

8080

8080

2

1

22

11

11

11

ˆ

ˆ

tph

tph

FP

FP

E

E=

−

−

=

Alimentación Óptima Molino SAG

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

1 10 100 1000

Tamaño (mm)

% P

asan

te A

cum

ula

do

Óptima Habitual

En la curva se puede observar que el material debe ser más fino, simplemente porque se debe moler menos, lo que implica que mientras menor es el F80 mejor el rendimiento, sin embargo se debe tener una fracción importante de mineral grueso, ya que su mecanismo de fragmentación predominante es la abrasión, lo que genera finos. Se deben aumentar los finos que se encuentran en un tamaño cercano al de la parrilla de descarga de la molienda, de este modo pasa rápidamente, y además se debe considerar que son de fácil fragmentación, ya que tienen un mecanismo de fractura puro. Los tamaños intermedios deben ser disminuidos, en cantidad, porque este tipo de molinos no tienen buen rendimiento en la fragmentación de este tipo de material, ni tienen un mecanismo predominante de fragmentación, es por eso que este tipo de molinos se les ayuda con molinos de pebbles. 2.3 Alimentación plantas hidrometalúrgicas Las curvas de fragmentación revisadas en los puntos 2.1 y 2.2 apuntan a que se debe entregar una roca de menor tamaño y aumentar la cantidad de finos. Sin embargo, las plantas hidrometalúrgicas generalmente no requieren aumentar los finos, al contrario, ya que provocan fenómenos de inundación en la pilas y que por consecuencia bajan la recuperación del metal de interés.

Alimentación Óptima Planta Hidrometalúrgica

0

20

40

60

80

100

120

1 10 100 1000

Tamaño (mm)

% P

asante

Acum

ula

do

Habitual Óptima Existen casos particulares, excepciones, que por las propiedades de la roca generan una muy baja cantidad de material fino, por lo cual para optimizar aun más la planta es necesario aumentar la cantidad de estos, es un beneficio extra aumentando la producción y recuperación. 2.4 Fracturamiento interno de la roca por voladura Se ha revisado como mejorar el rendimiento de los procesos planta con las distribuciones granulométricas, sin embargo, existe otra variable no menos importante que afecta directamente en los procesos, el fracturamiento interno de la roca. El fracturamiento interno de la roca es la consecuencia del consumo de energía de la roca en la voladura, la cual predispone la fragmentación de esta en los procesos de conminución posteriores, lo que puede determinar el tiempo de residencia dentro de los equipos y el consumo específico de energía en estos procesos. Por ende, al aumentar el fracturamiento interno se beneficia el rendimiento global del proceso. 3 EJEMPLOS A continuación se realizará una revisión de 2 casos reales en que a través de la voladura se impacta directamente en los procesos planta y en el negocio como un todo. 3.1 Caso 1: Faena que recupera cobre a través del proceso de lixiviación Dentro de los procesos de recuperación de cobre esta faena minera, tiene una etapa de lixiviación ROM, es decir, mineral con una ley intermedia, que es volado, por ende fragmentado y cargado directamente en pilas para luego ser regados. El efecto de la voladura repercute directamente en la recuperación, por lo cual se decide optimizar la fragmentación del mineral ROM en la voladura. Inicialmente poseen un P80 = 6”, se evalúan P80 de 3”, 4”, 5” y 6”, a escala piloto, gaviones, cuyos resultados se presentan a continuación:

Proyección de Recuperación de Cu al año de riego

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Extr

acc

ión

(%

)

Tiempo (días)

3" exp 3" cal 4" exp 4" cal 5" exp 5" cal 6" exp 6" cal

4"

6"

4" ajustada

6" ajustada

3" ajustada

5" ajustada

5"

3"

Es de esperar que a menor tamaño de partículas mayor la recuperación de Cu por aumentar el grado de liberación del metal de interés, sin embargo, de las curvas se puede concluir que la fragmentación que posee un P80 = 4” es la que aumenta más la recuperación, en un 4% respecto al P80 actual, 6”. La fragmentación con P80 = 3” tiene extracciones menores, esto se debe a la mayor presencia de finos, lo que traería como consecuencia la generación de zonas impermeabilizadas y canalizaciones preferenciales en el interior. Caso 2: Faena que recupera Cu a través de una planta SAG y proceso de flotación, desea mejorar la fragmentación de la voladura para optimizar su planta y de ese modo aumentar el beneficio desde el punto de vista global de negocio. A continuación se presenta parte del diagrama de flujos:

+3/4

7”

65 – 70 % 3 – 6”

-3”

+6”

Actualmente, la fragmentación de la voladura tiene un P80 de 6” aproximadamente y un 23% bajo 1”, se propone que las nuevas técnicas de voladura se obtenga un P80 de 5” y un 30% bajo 1”, los nuevos estándares de fragmentación de la voladura tienen directa relación con la gráfica expuesta en el punto 2.2, disminuir los gruesos y aumentar los finos, con esto se desea aumentar el throughput de la planta y disminuir el consumo específico de energía. Se puede deducir fácilmente en el diagrama de flujos que el aumentar el material bajo 1”, aumentará el flujo de material fino al molino SAG, ya que este es preseleccionado en el harnero de doble deck, este tipo de material pasa directamente a la alimentación del SAG y tiene un tamaño muy cercano al de la parrilla de descarga de este equipo. De acuerdo a lo expuesto, se estima que se tendrá un aumento del throughput del 2% y una disminución en el consumo de energía específico del 3% en el molino SAG y 1% en los molinos de bolas de la misma planta. 4 CONCLUSIONES

• La fragmentación en la voladura impacta directamente en el comportamiento de los procesos-planta.

• La fragmentación en la voladura debe ser la que estratégicamente integra la operación mina planta, para optimizar los resultados operacionales globales y por consecuencia maximizar las utilidades del negocio como un todo.

• Cada planta tiene su curva de fragmentación con la cual se le puede maximizar su rendimiento y beneficio.

• No solo la distribución granulométrica garantiza un buen rendimiento en la planta, el fracturamiento interno de la roca obtenido en la voladura, es muy gravitante en los resultados.

• Un solo patrón de voladura no garantiza la fragmentación, ni el fracturamiento interno del mineral en todo el desarrollo de la mina, ya que la roca está cambiando en forma permanente, para ello se debe estar buscando en forma constante los diseños que garanticen un buen rendimiento en los procesos planta.

5 REFERENCIAS Sepúlveda Jaime E. y Gutiérrez Leonel R. “Dimensionamiento y optimización de plantas concentradoras mediante técnicas de modelación matemática”, Centro de investigación minera y metalúrgica, 1986. Austin Leonard G. y Concha A. Fernando “Diseño y simulación de circuitos de molienda y clasificación”, Subprograma de tecnología mineral red de fragmentación XIII-A, 1994. Magne O. Luis “Conminución de minerales”, Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería, Departamento de Metalurgia, 1995. Morrell Steve “Increasing mine-site profitability through optimisation of mining and processing operations”