informe de quimica
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EXPLORACIÓN MINERA
La explotación de los yacimientos minerales, como veremos en el tema siguiente, es una
actividad de alto riesgo económico, ya que supone unas inversiones a largo plazo que
muchas veces se sustentan en precios del producto minero sujetos a altas oscilaciones. A su
vez, la exploración supone también un elevado riesgo económico, derivado éste del hecho
de que supone unos gastos que solamente se recuperan en caso de que la exploración tenga
éxito y suponga una explotación minera fructífera. Sobre estas bases, es fácil comprender
que la exploración supone la base de la industria minera, ya que debe permitir la
localización de los recursos mineros explotar, al mínimo coste posible.
Para ello, debe cumplir dos objetivos básicos:
1. Identificar muy claramente los objetivos del trabajo a realizar
2. Minimizar los costes sin que ello suponga dejar lagunas
Para ello dispone de una serie de herramientas y técnicas básicas, que son las que vamos a
sintetizar a continuación.
Metodología de la investigación minera
La base de cualquier trabajo bien hecho es la planificación de las actividades a realizar.
Esto es especialmente importante en la investigación minera, por las razones ya expuestas.
Así, en Investigación Minera se suele subdividir el trabajo en tres etapas claramente
diferenciadas, de forma que solamente se aborda la siguiente en caso de que la anterior
haya cumplido satisfactoriamente los objetivos previstos. Aunque pueden recibir distintos
nombres, en términos generales se trata de una fase de preexploración, una de exploración
propiamente dicha y otra de evaluación. Si incluso ésta última alcanza los resultados
previstos se realiza un estudio de viabilidad económica.
Como objetivos generales de cada una de estas etapas se pueden fijar los siguientes:
Preexploración: Tiene por objeto determinar si una zona concreta,
normalmente de gran extensión, presenta posibilidades de que exista un tipo
determinado de yacimiento mineral. Esto se establece en función de la
información de que disponemos sobre ese tipo de yacimiento y sobre la
geología de la región de estudio. Suele ser un trabajo fundamentalmente de
gabinete, en el que contaremos con el apoyo de información bibliográfica,
mapas, fotos aéreas, imágenes de satélite, etc., aunque puede incluir alguna
salida al campo para reconocer las zonas de mayor interés.
Exploración: Una vez establecidas las posibilidades de la región estudiada,
se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fase aplicaremos las diversas
técnicas disponibles para llevar a cabo de forma lo más completo posible el
trabajo, dentro de las posibilidades presupuestarias del mismo. Su objeto
final debe ser corroborar o descartar la hipótesis inicial de existencia de
mineralizaciones del tipo prospectado.
Evaluación: una vez que hemos detectado una mineralización de interés
minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que
pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su evaluación o
valoración económica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de ésta no
son aún concluyentes, y debe ir seguida, en caso de que la valoración
económica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos
los factores geológicos, mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden
permitir (o no) que una explotación se lleve a cabo.
Para cumplir con cada uno de estos objetivos disponemos de una serie de herramientas,
unas para aplicar en campo y otras en gabinete.
Herramientas y técnicas de exploración minera
La exploración minera se basa en una serie de técnicas, unas instrumentales y otras
empíricas, de coste muy diverso. Por ello, normalmente se aplican de forma sucesiva, solo
en caso de que el valor del producto sea suficiente para justificar su empleo, y solo si son
necesarias para complementar las técnicas que ya se hayan utilizado hasta el momento. Las
técnicas serían las siguientes:
Recopilación de información
Es una de las técnicas preliminares, de bajo coste, que puede llevarse a cabo en la propia
oficina, si bien en algunos casos supone ciertos desplazamientos, para localizar la
información en fuentes externas (bibliotecas, bases de datos…). Consiste básicamente en
recopilar toda la información disponible sobre el tipo de yacimiento prospectado
(características geológicas, volúmenes de reservas esperables, características
geométricas…), así como sobre la geología de la zona de estudio y de su historial minero
(tipo de explotaciones mineras que han existido, volumen de producciones, causas del
cierre de las explotaciones…). Toda esta información nos debe permitir establecer el
modelo concreto de yacimiento a prospectar y las condiciones bajo las que debe llevarse a
cabo el proceso de prospección.
En esta fase resulta muy útil contar con el apoyo de mapas metalogenéticos que muestren
no solo la localización (y tipología) de yacimientos, sino también las relaciones entre ellos
y su entorno. En este sentido, resulta muy útil la representación gráfica en éstos de
metalotectos o provincias metalogenéticas.
Teledetección
La utilización de la información de los satélites artificiales que orbitan nuestro planeta
puede ser de gran interés en investigación minera. Sigue siendo una técnica de
relativamente bajo coste (condicionado por el precio de la información a recabar de los
organismos que controlan este tipo de información) y que se aplica desde gabinete, aunque
también a menudo complementada con salidas al campo.
La información que ofrecen los satélites que resulta de utilidad geológico-minera se refiere
a la reflectividad del terreno frente a la radiación solar: ésta incide sobre el terreno, en
parte se absorbe, y en parte se refleja, en función de las características del terreno.
Determinadas radiaciones producen las sensaciones apreciables por el ojo humano, pero
hay otras zonas del espectro electromagnético, inapreciables para el ojo, que pueden ser
recogidas y analizadas mediante sensores específicos. La Teledetección aprovecha
precisamente estas bandas del espectro para identificar características del terreno que
pueden reflejar datos de interés minero, como alteraciones, presencia de determinados
minerales, variaciones de temperatura, humedad…
Geología
El estudio en mayor o menor detalle de las características de una región siempre es
necesario en cualquier estudio de ámbito minero, ya que cada tipo de yacimiento suele
presentar unos condicionantes específicos que hay que conocer para poder llevar a cabo
con mayores garantías de éxito nuestra exploración, así como otras que puedan
emprenderse en el futuro. Es un estudio que se lleva a cabo durante las fases de
preexploración y exploración, ya que su coste aún suele ser bastante bajo. Tiene también
un aspecto dual, en el sentido de que en parte puede hacerse en gabinete, a partir de los
datos de la recopilación de información y de la teledetección, pero cuando necesita un
cierto detalle, hay que complementarla con observaciones sobre el terreno.
Dentro del término genérico de geología se engloban muchos apartados distintos del
trabajo de reconocimiento geológico de un área. La cartografía geológica (o elaboración de
un mapa geológico de la misma) incluye el levantamiento estratigráfico (conocer la
sucesión de materiales estratigráficos presentes en la zona), el estudio tectónico
(identificación de las estructuras tectónicas, como fallas, pliegues, que afectan a los
materiales de la zona), el estudio petrológico (correcta identificación de los distintos tipos
de rocas), hidrogeológico (identificación de acuíferos y de sus caracteres más relevantes),
etcétera. En cada caso tendrán mayor o menos importancia unos u otros, en función del
control concreto que presente la mineralización investigada.
Geoquímica
La prospección geoquímica consiste en el análisis de muestras de sedimentos de arroyos o
de suelos o de aguas, o incluso de plantas que puedan concentrar elementos químicos
relacionados con una determinada mineralización. Tiene su base en que los elementos
químicos que componen la corteza tienen una distribución general característica, que
aunque puede ser distinta para cada área diferente, se caracteriza por presentar un rango de
valores definido por un distribución unimodal log-normal, En otras palabras, la
concentración "normal" de ese elemento en las muestras de una región aparece como una
campana de gauss en un gráfico semilogarítmico. Sin embargo, cuando hay alguna
concentración anómala de un determinado elemento en la zona (que puede estar producida
por la presencia de un yacimiento mineral de ese elemento), esta distribución se altera,
dando origen por lo general a una distribución bimodal, que permite diferenciar las
poblaciones normal (la existente en el entorno de la mineralización) y anómala (que se
situará precisamente sobre la mineralización).
Así, las distintas variantes de esta técnica (geoquímica de suelos, de arroyos,
biogeoquímica) analizan muestras de cada uno de estos tipos, siguiendo patrones
ordenados, de forma que se consiga tener un análisis representativo de toda una región, con
objeto de identificar la o las poblaciones anómalas que puedan existir en la misma, y
diferenciarlas de posibles poblaciones anómalas que puedan ser una indicación de la
existencia de mineralizaciones.
El coste de estas técnicas suele ser superior al de las de carácter geológico, ya que implican
un equipo de varias personas para la toma y preparación de las muestras, y el coste de los
análisis correspondientes. Por ello, se aplican cuando la geología ofrece ya información
que permite sospechar con fundamento la presencia de yacimientos.
Geofísica
Dentro de esta denominación genérica encontramos, como en el caso de la geología, toda
una gama de técnicas muy diversas, tanto en coste como en aplicabilidad a cada caso
concreto. La base es siempre la misma: intentar localizar rocas o minerales que presenten
una propiedad física que contraste con la de los minerales o rocas englobantes. Igual que
para localizar una aguja en un pajar un imán es una herramienta de gran utilidad, éste
mismo imán no nos servirá de nada si lo que hemos perdido entre la paja es una mina de
lapicero de 0.5 mm.
Así, las diversas técnica aplicables y su campo de aplicación puede ser el siguiente:
Métodos eléctricos: Se basan en el estudio de la conductividad (o su
inverso, la resistividad) del terreno, mediante dispositivos relativamente
simples: un sistema de introducción de corriente al terreno, y otro de
medida de la resistividad/conductividad. Se utilizan para identificar
materiales de diferentes conductividades: por ejemplo, los sulfuros suelen
ser muy conductores, al igual que el grafito. También se utilizan mucho
para la investigación de agua, debido a que las rocas que contienen agua se
hacen algo más conductoras que las que no la contienen, siempre y cuando
el agua tenga una cierta salinidad que la haga a su vez conductora.
Métodos electromagnéticos: Tiene su base en el estudio de otras
propiedades eléctricas o electromagnéticas del terreno. El más utilizado es
el método de la Polarización Inducida, que consiste en mediar la
cargabilidad del terreno: se introduce una corriente eléctrica de alto voltaje
en el terreno y al interrumpirse ésta se estudia cómo queda cargado el
terreno, y cómo se produce el proceso de descarga eléctrica. Muy utilizado
para prospección de sulfuros, ya que son los que presentan mayores
cargabilidades. Otras técnicas: polarización espontánea, métodos
magnetotelúricos, etc.
Métodos magnéticos: Basados en la medida del campo magnético sobre el
terreno. Este campo magnético como sabemos es función del campo
magnético terrestre, pero puede verse afectado por las rocas existentes en un
punto determinado, sobre todo si existen en la misma minerales
ferromagnéticos, como la magnetita o la pirrotina. Estos minerales producen
una alteración del campo magnético local que es detectable mediante los
denominados magnetómetros.
Métodos gravimétricos: se basan en la medida del campo gravitatorio
terrestre, que al igual que en el caso anterior, puede estar modificado de sus
valores normales por la presencia de rocas específicas, en este caso de
densidad distinta a la normal. El gravímetro es el instrumento que se emplea
para detectar estas variaciones, que por su pequeña entidad y por la
influencia que presentan las variaciones topográficas requieren correcciones
muy detalladas, y por tanto, también muy costosas. Esta técnica ha sido
utilizada con gran efectividad en la detección de cuerpos de sulfuros
masivos en la Faja Pirítica Ibérica.
Métodos radiométricos: se basan en la detección de radioactividad emitida
por el terreno, y se utilizan fundamentalmente para la prospección de
yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente se pueden utilizar como
método indirecto para otros elementos o rocas. Esta radioactividad emitida
por el terreno se puede medir o bien sobre el propio terreno, o bien desde el
aire, desde aviones o helicópteros. Los instrumentos de medida más usuales
son básicamente de dos tipos: Escintilómetros (también llamados
contadores de centelleo) o contadores Geiger. No obstante, estos
instrumentos solo mide radioactividad total, sin discriminar la longitud de
onda de la radiación emitida. Más útiles son los sensores capaces de
discriminar las distintas longitudes de onda, porque éstas son características
de cada elemento, lo que permite discriminar el elemento causante de la
radioactividad.
Sísmica: La transmisión de las ondas sísmicas por el terreno está sujeta a
una serie de postulados en los que intervienen parámetros relacionados con
la naturaleza de las rocas que atraviesan. De esta forma, si causamos
pequeños movimientos sísmicos, mediante explosiones o caída de objetos
pesados y analizamos la distribución de las ondas sísmicas hasta puntos de
medida estratégicamente situados, al igual que se hace con las ondas
sonoras en las ecografías, podemos establecer conclusiones sobre la
naturaleza de las rocas del subsuelo. Se diferencian dos grandes técnicas
diferentes: la sísmica de reflexión y la de refracción, que analizan cada uno
de estos aspectos de la transmisión de las ondas sísmicas. Es una de las
técnicas más caras, por lo que solo se utiliza para investigación de recursos
de alto coste, como el petróleo.
En definitiva, la geofísica dispone de toda una gama de herramientas distintas de gran
utilidad, pero que hay que saber aplicar a cada caso concreto en función de dos parámetros:
su coste, que debe ser proporcional al valor del objeto de la exploración, y la viabilidad
técnica, que debe considerarse a la luz del análisis preliminar de las características físicas
de este mismo objeto.
Calicatas
A menudo, tras la aplicación de las técnicas anteriores seguimos teniendo dudas razonadas
sobre si lo que estamos investigando es o no algo con interés minero. Por ejemplo,
podemos tener una anomalía geoquímica de plomo y una anomalía de geofísica eléctrica,
pero ¿será una mineralización de galena o una tubería antigua enterrada? En estos casos,
para verificar a bajo coste nuestras interpretaciones sobre alineaciones de posible interés
minero se pueden hacer zanjas en el terreno mediante pala retroexcavadora, que permitan
visualizar las rocas situadas justo debajo del suelo analizado o reconocido. Además, estas
calicatas permitirán obtener muestras más representativas de lo que exista en el subsuelo,
aunque no hay que olvidar que por su pequeña profundidad de trabajo (1-3 metros, a lo
sumo) siguen sin ser comparables a lo que pueda existir por debajo del nivel de alteración
meteórica, dado que, como vimos en el apartado correspondiente, precisamente las
mineralizaciones suelen favorecer la alteración supergénica.
Sondeos mecánicos
Los sondeos son una herramienta vital la investigación minera, que nos permite confirmar
o desmentir nuestras interpretaciones, ya que esta técnica permite obtener muestras del
subsuelo a profundidades variables. Su principal problema deriva de su representatividad,
pues no hay que olvidar que estas muestras constituyen, en el mejor de los casos (sondeos
con recuperación de testigo continuo) un cilindro de roca de algunos centímetros de
diámetro, que puede no haberse recuperado completamente (ha podido haber pérdidas
durante la perforación o la extracción), y que puede haber cortado la mineralización en un
punto excepcionalmente pobre o excepcionalmente rico. No obstante, son la información
más valiosa de que se dispone sobre la mineralización mientras no se llegue hasta ella
mediante labores mineras.
Los sondeos mecánicos son un mundo muy complejo, en el que existe toda una gama de
posibilidades, tanto en cuanto al método de perforación (percusión, rotación,
rotopercusión), como en lo que se refiere al diámetro de trabajo (desde diámetros métricos
a milimétricos), en cuanto al rango de profundidades alcanzables (que puede llegar a ser de
miles de metros en los sondeos petrolíferos), en cuanto al sistema de extracción del
material cortado (recuperación de testigo continuo, arrastre por el agua de perforación, o
por aire comprimido). Todo ello hace que la realización de sondeos mecánicos sea una
etapa especialmente importante dentro del proceso de investigación minera, y requiera la
toma de decisiones más detallada y problemática.
Interpretación de resultados
A la vista de los hasta ahora expuesto, el proceso de exploración minera consiste en una
toma de datos continua que hay que ir interpretando sobre la marcha, de forma que cada
decisión que se tome de seguir o no con las etapas siguientes esté fundamentada en unos
datos que apoyan o no a nuestra interpretación preliminar.
De esta forma, cada etapa de la investigación que desarrollamos debe ir encaminada
precisamente a apoyar o desmentir las interpretaciones preliminares, mediante nuevos
datos que supongan una mejora de la interpretación, pero sin buscar sistemáticamente la
confirmación a toda costa de nuestra idea: la cabezonería puede ser muy costosa para la
compañía, aunque sin ella a menudo no habría investigación minera.
En definitiva, la interpretación de los resultados debe ser muy detallada, y debe buscar las
coincidencias que supongan un apoyo a nuestras ideas, pero también las no coincidencias,
que debe analizarse de forma especialmente cuidadosa, buscando la o las explicaciones
alternativas que puedan suponer la confirmación o el desmentido de nuestras
interpretaciones, sin olvidar que al final los sondeos confirmarán o no éstas de forma casi
definitiva.
CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA DE MINERALES
Para una óptima caracterización de un yacimiento se requiere de un acabado conocimiento de la
Mena de interés, para lo cual se deben obtener una serie de muestras extraídas sistemáticamente,
es decir, que sean lo más representativas posibles. Las muestras obtenidas deben ser lo más
cercano posible a las propiedades reales del mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus
propiedades a todo el yacimiento. En general en el P.M. es vital una adecuada muestra para poder
caracterizar eficientemente la mena. Esta debe ser lo más representativa posible para extrapolar
sus propiedades a todo el mineral.
Parámetros a Determinar o Propiedades Típicas:
Granulometría, dureza, humedad, gravedad específica (g.e.), forma, área superficial, composición,
etc..
El Muestreo puede Realizarse:
• Para evaluación metalúrgica de yacimientos.
• Para balance metalúrgico.
• Para embarque de mineral.
La muestra tiene la difícil tarea de representar una cantidad muchas veces mayor,
ya que un embarque de 1.000[Ton] o 50.000[Ton] debe ser representado por 1[kgr].
FACTORES QUE AFECTAN AL MUESTREO
• Gran variedad de constituyentes minerales en la mena.
• Distribución desigual de minerales en la mena.
• Presencia de distribución de tamaño de partícula (diferentes tamaños de partícula).
• Distribución de dureza de los minerales.
• Distribución de densidad de los minerales (diferentes pesos específicos).
Uno de los principales problemas que existe al analizar un grupo de varios trozos de rocas
seleccionados al azar de una masa de mineral, es la obtención de diferentes resultados de análisis
entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de minerales de un fragmento a otro.
Estas características se llaman Heterogeneidades. Se tienen 2 tipos de Heterogeneidades:
1).- De Composición: Si se seleccionan al azar trozos de roca de una masa de mineral se
tendrán variaciones de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de
minerales de un fragmento a otro. Esto es lo que se denomina heterogeneidad de composición.
Las variaciones entre fragmentos individuales de rocas tienden a aumentar a medida que disminuye
el tamaño de las partículas (es decir aumenta el grado de reducción de tamaño del material). Esto
se debe a que al disminuir el tamaño del material, más partículas minerales están liberadas, es
decir, libres de ganga. Para una muestra consistente de varias partículas de diferentes tamaños, las
variaciones entre muestras tienden a disminuir a medida que aumenta el tamaño de la muestra (se
incluye más partículas en la muestra), puesto que la muestra incluye una variedad de partículas
teniendo un rango de contenido mineral y tamaños. Las variaciones entre muestras pueden
reducirse al nivel que se desee tomando muestras más grandes, pero debe considerarse que un
aumento en el tamaño de la muestra resulta un mayor costo para realizar el muestreo con
muestras de mayor peso.
También es importante la ley de la mena. Una mena de alta ley se puede caracterizar
adecuadamente con una muestra más pequeña comparada con una de baja ley a igualdad del resto
de los factores.
! VITAL ¡ porque 1[gr.] debe representar 1.000[Ton] o 50.000[Ton]
Factor Extra: Es importante la razón entre el tamaño de grano del mineral en la roca al tamaño del
pedazo de roca. Si esta razón es pequeña, la muestra necesariamente será mayor que la muestra
en el otro caso (si la razón es grande).
Menor Tamaño de Muestra: Es preciso tratar con muestras de menas de tamaño más pequeño
que grandes, ya que se tendrá un mayor número de partículas en el mismo volumen de muestra.
2).- De Distribución: Provocada porque la distribución de fragmentos de material no es al azar sino
que existe segregación. Para que la distribución sea al azar es necesario que la posición espacial
de cualquier fragmento sea independiente de sus características de tamaño, forma y densidad. Este
tipo de heterogeneidad debe tratar de evitarse en la práctica ya que produce un enorme aumento
del error de muestreo.
El mezclado que se practica al material previo al muestreo tiene por objeto eliminar este tipo de
heterogeneidad y obtener una distribución al azar de trozos de mineral.
LA TOMA DE MUESTRAS
En esta sección no nos centraremos en lo que es la toma de muestras rutinaria para la cartografía, o
una campaña geoquímica, sino que estudiaremos las metodologías concretas que se utilizan sobre
las zonas más interesantes de un prospecto.
Una vez localizado un blanco dentro de un prospecto lo que procede es pasar a la etapa de estudio
de detalle del mismo. Durante esta fase, la toma de muestras cobra especial relevancia. Esta la
llevaremos a cabo mediante tres metodologías:
Pozos.
Trincheras (calicatas).
Sondeos.
Los pozos y trincheras se realizan ahí donde el terreno lo permite (fácil de excavar), y se realizan
normalmente mediante métodos mecánicos. Estas constituyen técnicas preliminares, en un
prospecto, o pueden ser utilizadas de complementaria durante la fase de sondeos. Los pozos son
muy comunes en la exploración de placeres auríferos; con maquinaria especializada se pueden
alcanzar profundidades de hasta unos 13 m.
Excavador hidráulico Poclain 160; permite alcanzar una profundidad en el pozo es de unos
12-13 m.
Las trincheras se utilizan para obtener muestras y cartografiar en detalle. La excavación puede
realizarse con una retroexcavadora o un bulldozer, pudiéndose alcanzar profundidades de hasta 4
m.
Geólogo trabajando en una trinchera. Note los bancos de seguridad (safety batters) para
minimizar el riesgo de derrumbes.
La toma de muestra suele realizarse por roza continua (channel sampling), abriéndose un canal
(roza) con la ayuda de una sierra eléctrica, martillo neumático, o martillo geológico. La idea es que
el canal tenga unos 5 cm de ancho, y sea tan largo para la toma de la muestra como continua sea la
geología. Es decir, si hay cambios litológicos o mineralógicos importantes, deberemos empezar la
toma de una nueva muestra a lo largo del canal:
Aunque este ejemplo es para un frente de galería en una mina subterránea, sirve igual para
los propósitos del tema trincheras. Note que la roza continua de muestreo se ha realizado
perpendicular a la estructura, y que tendremos tantas muestras continuas (1 a la 5) como
cambios litológicos o mineralógicos son observados. Deberemos localizar en nuestro mapa
de la trinchera la localización de la roza de muestreo, así mismo marcando las distancia de
cada muestra continua.
Existen diversas maneras de disponer los sondeos sobre un blanco de exploración . Si la
investigación tiene carácter muy preliminar (determinar si hay o no mineralización) entonces se
pueden hacer unos pocos sondeos dispuestos geométricamente con criterio geológico. En el caso
de que estemos en una etapa más avanzada del proceso de evaluación del prospecto,
dispondremos los sondeos según una malla que nos permita obtener una información homogénea
de la zona bajo estudio. Las mallas más típicas son las de tipo cuadrada y triangular. En cualquier
caso, la decisión sobre el tipo de malla e inclinación de los sondeos obedecerá a criterios
estrictamente geológicos. Repitámoslo una vez más, si no tenemos clara la geología no
tenemos claro nada.
Como regla general en el caso de cuerpos regulares (e.g., filones), la disposición y secuencia de
sondeos es la siguiente:
A la izquierda podemos observar la disposición de sondeos del tipo DDH (ver más adelante:
sondeos con recuperación de testigo), para estudiar un cuerpo regular delimitado por una
anomalía en superficie. A la derecha podemos observar la misma situación en un corte. Dado
que se ha determinado que el cuerpo mineralizado se dispone E-W, buzando 50º S, los
sondeos se dispondrán con una inclinación de 40º N. Primero se llevarán a cabo los sondeos
1 y 2. Si la cosa va bien (leyes y mineralogía interesantes), pasaremos a la posición 3, y si la
cosa continua bien (el geólogo está ahí mismo para testificar los sondeos "a pié de
sondeadora"), se continuará con la secuencia que se presenta en la figura.
En el caso de cuerpos irregulares la situación es mucho más compleja, y el geólogo deberá
determinar la mejor manera de intersectar en profundidad un cuerpo cuya morfología sólo puede
intuir en base a la información geológica. Veamos el siguiente ejemplo:
Disposición de sondeos del tipo DDH para estudiar un cuerpo de geometría irregular.
Recuerde que el geólogo solo contará con las intersecciones de los sondeos con el cuerpo
mineralizado (segmentos en negro) para delimitar la geometría del cuerpo. Por un momento
solo visualice las intersecciones y vea difícil que puede ser el proceso.
Los sondeos pueden ser diversos tipos, dependiendo del tipo de terreno y la calidad de información
que queramos obtener. Entre los distintos tipos de sondeos tenemos los siguientes:
Hélice (auger drilling).
Percusión-rotación (down-the-hole: DTH).
Recuperación de testigo = diamente = diamantina (diamond drill hole: DDH).
Aire reverso (circulación reversa; reverse circulation: RC).
Los sondeos de hélice son los más simples, y pueden ser realizados manualmente o con
máquinas montadas en vehículos. Se realizan en terrenos de fácil penetración, y pueden alcanzar
profundidades de hasta unos 60 m, siendo 30 m una profundidad común. El diámetro normal es de
unos 5-15 cm:
Realización de un sondeo tipo hélice (auger drilling).
Los sondeos de percusión-rotación son realizados con un martillo accionado neumáticamente, al
que se le imprime un movimiento vertical y rotacional. La herramienta (martillo) suele ser carburo de
tungsteno, permiten diámetros de hasta 20 cm, y pueden penetrar hasta unos 200 m. Dependiendo
del tipo de roca, se pueden perforar hasta unos 100-150 m en unas 8 horas. Si bien su coste es
bajo (comparado con la de recuperación de testigo), la información geológica que entrega es pobre,
ya que ésta consiste tan solo en la gravilla (cuttings) que sube por las paredes de la perforación a
medida que se inyecta aire a presión por las varillas (rods). Su principal uso es para la
determinación de leyes. Otro problema que presentan es la contaminación: los materiales que
ascienden se pueden contaminar con otros, de tramos superiores, que han caído por efectos del
movimiento de la varillas:
Percusión-rotación (down-the-hole: DDH). Observe como se inyecta aire a presión (flechas
descendentes) por las varillas (rods). Al llegar al fondo, el aire transporta en suspensión
hacia arriba (flechas ascendentes) al material desmenuzado (cuttings) que se encuentra en el
fondo de la perforación.
Los sondeos con recuperación de testigo son caros pero proporcionan gran información
geológica. Los precios son de alrededor de US$ 100 (€ 110) por metro perforado. La herramienta de
corte es un tubo hueco con una corona de diamante en la cabeza, siendo los diámetros más
comunes: 2.17 - 6.35 cm. Se pueden perforar hasta 10 m por hora. La herramienta gira y corta un
testigo de roca (testigo) a medida que profundiza. Dicho cilindro de roca queda contenido dentro del
tubo portatestigo. A medida que se profundiza, se van agregando varillas al sistema. El problema es
que cuando el portatestigo está lleno (3 m), hay que retirar el varillaje que se ha ido agregando
progresivamente. Cuando se han perforado muchos metros, por ejemplo, más de 100, toma tiempo
recuperar el tubo portatestigo, y recordemos, el tiempo es dinero. Para remediar esto se puede
utilizar un tubo portatestigo conectado con un cable a superficie (wireline core barrel), pero en ese
caso, el diámetro del testigo será inferior.
Esquema del tubo portatestigo.
Al centro, sondeadora DDH .
Los sondeos por aire reverso son muy populares, y están en uso desde los años 70. El sistema
permite la recuperación de cuttings por inyección de aire o agua a través de un sistema de pared
doble, que evita los problemas de contaminación que se producen en el sistema percusión-rotación.
Son de gran velocidad y en algunos casos pueden ser implementados como sistemas duales
RC/DDH.
Aire reverso. Note como el aire/agua entra por un sistema interno de doble pared (flechas
descendentes) y regresa con los cuttings a superficie por el interior (flechas ascendentes), lo
que evita la contaminación que suele producirse en el sistema percusión-rotación.
Qué se hace con un testigo ? Los primeros estudios se llevan a cabo "a pié de sondeadora", luego
los testigos son enviados a una nave donde se almacenan y pueden ser estudiados en detalle. Una
mitad (sección longitudinal) suele destinarse para análisis químicos (determinación de leyes). Con la
otra mitad del testigo el geólogo estudiará la litología, mineralogía, en parte algunos rasgos
estructurales, y el RQD.
TECNICAS DE MUESTREO
1).- DIVISORES (REDUCIDORES DE MUESTRAS)
a).- Cono y cuarteo.
b).- Cortador de riffles.
c).- Reductor de triángulos.
d).- Divisores rotatorios.
a).- Cono y cuarteo: Consiste en mezclar el material para posteriormente apilarlo a la
forma de un cono. Este se aplasta y se divide con una pala o espátula en forma de cruz (4 partes
iguales). Se retiran 2 cuartos opuestos y los otros 2 restantes, que forman la nueva muestra, se
vuelven a mezclar y el proceso se repite varias veces hasta obtener el tamaño
apropiado de muestra.
Ejemplo: 1).- Con la muestra de 400[grs.] se forma un cono, el que se divide en 4 partes,
después de aplastarlo;
2).- De las 4 partes, se descartan 2 opuestas, y las otras 2 pasan a constituir la base de la nueva
muestra.
3).- Con la nueva muestra, se forma otro cono, y se repite el procedimiento hasta obtener una
muestra de 53[grs.].
b).- Cortador de Riffles: Consiste en un recipiente en forma de V que tiene en sus
costados una serie de canales o chutes que descargan alternativamente en 2 bandejas ubicadas en
ambos lados del cortador. El material es vaciado en la parte superior y al pasar por el equipo se
divide en 2 fracciones de aproximadamente igual tamaño.
Ejemplo: 1).- Se distribuye la muestra de 400[grs.] (homogenizada) uniformemente a lo
largo del cortador; de los 2 recipientes que reciben la muestra se descarta uno de ellos.
2).- El contenido del recipiente que no ha sido descartado, se vuelve a vertir sobre el cortador y se
repite el proceso hasta obtener la muestra de tamaño deseado.
c).- Reductor de Triángulos: Funciona en forma similar al cortador de riffles, pero la
división se realiza mediante obstáculos de forma triangular ubicados sobre una superficie plana y la
eliminación de las fracciones por ranuras en la superficie. Reduce la muestra a
1/16 por pasada.
d).- Divisores Rotatorios: Existen varios tipos, pero su función es obtener la muestra a
través de la rotación de un dispositivo mecánico.
2) MUESTREO POR LOTES DE MINERAL
a).- Grab Sampling
b).- Muestreo con Tubo
c).- Muestreo con Pala
a).- Grab Sampling: En este método las muestras se obtienen mediante una pala u otro
dispositivo, de acuerdo a un esquema fijo o aleatorio, desde la superficie del mineral, se aplica en
cualquier tipo de mineral a granel, barcos, etc.. Tiene poco uso debido a que tiene un gran error
asociado.
Ejemplo: 1).- De la muestra de 400[grs.], se toman pequeñas porciones a distintas
posiciones de la masa total.
2).- Luego, se mezclan las fracciones para constituir la muestra final.
d).- Muestreo con Tubos: Las muestras se obtienen insertando un tubo ranurado en el
material el cual es rotado para cortar y extraer una muestra. Es aplicable a materiales de
granulometría fina, húmedos o secos, en pilas de almacenamiento, silos, carros de ferrocarril o
camiones.
c).- Muestreo con Pala: Durante la transferencia manual del material, se extrae una
palada a intervalos especificados (2a, 5a, 10a, 20a). El método funciona mejor para materiales de
granulometría fina.
3) MUESTREO INCREMENTAL
Se refiere a los procedimientos para obtener muestras primarias por métodos periódicos,
generalmente desde un transportador (correas, canaletas, etc.).
Todos los muestreadores son iguales solo cambia el tamaño de tomar la muestra.
Los errores asociados con la obtención de muestras (incrementos) desde transportadores en
movimiento, son función de la falta de uniformidad de la corriente por efectos de segregación por
densidad y estratificación por tamaño. Estos pueden originarse en buzones o pilas desde donde se
alimenta a la correa o durante el transporte (por vibraciones en la correa). El material de
alimentación a la correa puede estar estratificado en composición
debido a un mezclado insuficiente cuando se carga al buzón o pila. Esto será
particularmente evidente en sólidos con un amplio rango de tamaños y densidades, los finos y
minerales de alta densidad tenderán a sedimentar acumulándose en el fondo de la correa. En el
caso de las pulpas, éstas se segregarán como resultado de la variación en
las velocidades de las partículas, con las más grande y densas sedimentando al fondo de la
corriente. El muestreo de corrientes de sólidos y pulpas se basa en que toda la corriente es
desviada por un intervalo especificado de tiempo, para la obtención de la muestra. El
método preferido para una mejor exactitud es muestrear desde la descarga del transportador.
Una técnica alternativa es usar un cortador fijo, que tome una porción de la corriente para el
muestreo. Si bien este método es más simple, no representa la corriente completa, por lo que la
simplicidad es anulada por la falta de confiabilidad.
El Muestreo Incremental se llama también Estratificado, que es el término que
describe el flujo de material con segregaciones a lo largo del transportador. Un plan para
muestreo incremental debe tomar en cuenta el grado de estratificación de la corriente.
La teoría del muestreo puede emplearse para resolver el problema de cantidad de muestra y
el intervalo de tiempo entre incrementos, de modo que la muestra final sea representativa del total.
4) TECNICAS DE MUESTREO INCREMENTAL
a).- Estratificado en base a tiempo constante: En este caso el mecanismo cortador de
muestra se activa a intervalos regulares de tiempo. Se supone aquí que el flujo másico
del material es constante.
b).- Estratificado en base a peso constante: Se usa la señal de masa integrada de una
balanza de correa u otro dispositivo para activar el cortador de muestra cuando una masa
predeterminada ha pasado por el sistema. Este método se emplea cuando el flujo de material es
irregular y el peso se puede medir con exactitud suficiente para asegurar que se lograran muestras
confiables de acuerdo al flujo másico.
c).- Estratificado aleatorio: Se realiza eligiendo un intervalo aleatorio para la operación del
cortador. Este método se usa cuando ocurren variaciones periódicas del flujo másico o
del parámetro a medir y se incurriría en error si se tomaran muestras correspondientes a
la periodicidad de la variación. De estos 3 métodos el más utilizado es el basado en el tiempo
constante, basado en el supuesto que el flujo de material es controlable a una velocidad constante.
La selección del método de muestreo incremental esta gobernado por las circunstancias
encontradas de modo de minimizar errores sistemáticos de muestreo, tomando en consideración
las fuentes de error que pueden influenciar la posibilidad de errores sistemáticos.
MUESTREO DE CORRIENTES DESDE UN TRANSPORTADOR
El término transportador se aplica a la descarga de sólidos desde correas y similarmente a pulpas
descargadas desde un canal o cañería. Los métodos para extraer o cortar una muestra desde una
corriente de material que cae desde un transportador son los siguientes:
a).- Corte con Correa Lineal: El cortador se mueve a través de la corriente siguiendo una
trayectoria en línea recta. La trayectoria puede ser perpendicular a la dirección del flujo, opuesto a la
dirección del flujo o en la misma dirección al flujo.
b).- Corte con Correa Rotacional: El cortador se mueve en una trayectoria con forma de
arco, de modo que la corriente completa está dentro del radio del arco.
c).- Cortador Fijo: El cortador permanece fijo y la corriente de material es desviada a
través de él.
Cualquiera sea el tipo de muestreador en general debe cumplir las siguientes
condiciones:
• Debe tomar la corriente completa de material en cada punto de la trayectoria y debe
pasar a través de toda la corriente.
• Debe tener lados paralelos y moverse en ángulo recto a la corriente de material.
• La abertura debe tener un ancho por lo menos de 4 veces mayor que la partícula más
grande del material a muestrear.
• La velocidad a través de la corriente debe ser constante y de una magnitud tal que
altere lo menos posible el flujo de material.
ESTIMACION DEL ERROR FUNDAMENTAL DE MUESTREO
Debe quedar claro que un muestreo exacto de un material heterogéneo es imposible, siempre
existirá un error asociado al muestreo, entendiéndose por error la diferencia entre el valor medido y
el valor verdadero de la proposición Xj (material) en estudio.
Cuando el lote de material a muestrear está mezclado uniformemente (es
homogéneo), el error de muestreo se reduce a un mínimo. Este error de
muestreo, que se
denomina error fundamental, se puede calcular conociendo las características del
material a
muestrear.
En general se puede estimar que la ley de una muestra tiene una distribución normal o Gausiana
que tiene la forma:
A partir de aquí se obtiene la función
continua de probabilidad o función
densidad en la que el área bajo la
curva es igual a la probabilidad P.
Donde: μ = valor medio
En particular se cumple que:
Si,
X1 = -σ y X2 = +σ ➨ P(-σ < X > +σ) = 0,67
X1 = -2σ y X2 = +2σ ➨ P(-2σ < X > +2σ) = 0,95
X1 = -3σ y X2 = +3σ ➨ P(-3σ < X > +3σ) = 0,99
ERROR = VALOR MEDIDO - VALOR VERDADEDRO
Generalmente un 95% de probabilidad o certeza de estar entre límites
predeterminados es un nivel de probabilidad o certeza aceptable.
Donde:
La ecuación de Pierre Gy determina la varianza del error fundamental para una muestra de peso
mg.
Donde: S = Desviación estándar de la distribución ag
σ2(ag) = Varianza de la distribución de ag
ãg = Media de la distribución de ag
C = Constante característica del material, que se expresa en [gr./cc.]
d = Tamaño de la partícula más grande del lote a ser muestreado. En
planta es igual al tamaño en [cm.] que retiene el 5% de la mena.
Donde: f = Factor de forma de los fragmentos, 0<f<1. Para menas típicas f = 0,5. Para
menas de metales preciosos f = 0,2.
m = Factor de composición mineralógica en [gr./cc.].
l = Factor de liberación de los minerales, adimensional. Varía de 0, si todos los
fragmentos tienen la misma composición mineralógica (homogenización
perfecta), a 1 si existe liberación completa, es decir, todo los fragmentos son de
mineral o ganga.
g = Factor de distribución de tamaño, adimensional. Varía entre 0 y 1. Para
menas sin clasificación vale 0,25 y para material clasificado vale 0,5 o más.
Donde: ã = Ley del mineral en fracción.
r = Densidad media del mineral valioso.
t = Densidad media de la ganga.
l 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05 0.02
d/L 1 4 10 40 100 250
Donde: l = Factor de liberación de los minerales.
d = Tamaño de la partícula más grande.
L = Tamaño práctico de liberación de los granos de mineral o minerales en [cm].
Ejercicios
1. Calcule el error de análisis cometido para una mena de Cobre a la forma de Calcocita (Cu2S),
que contiene una ley de 2,1% en Cu, que se chanca a un tamaño inferior a 2" y para el cual el
tamaño práctico de liberación es de alrededor de 100[μm]. Considere un peso de muestra de
0,08[Ton. cortas] y que las densidades del mineral de interés y de la ganga son de 2,9[ton/m3] y
1,9[ton/m3].
2. Diseñe un procedimiento de muestreo para una mena de -2" que tiene las siguientes
características:
• Una ley de Enargita (Cu3AsS4) de 9,2%, un tamaño de liberación (práctico o de corte) de 90 [μm]
y el que tiene una densidad de 2,8[gr/cc] y está asociado a una ganga con una densidad de
1,8[gr/cc].
• Se debe realizar una reducción de tamaño a 0,5[in]; 2,5[mm] y 80[μm], tomando muestras
representativas en cada etapa. ¿Cuál es el mínimo peso de muestra que debe tomarse en cada
etapa de tal forma de tener un error acumulado total igual a 2,5%?. Considere despreciable el error
cometido en el análisis químico.
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