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GEOLOGIA, METALURGIA Y PLAN MINERO DE RECURSOS DE MINERALES QUEBRADOS, EN EXPLOTACIONES SUBTERRANEAS NELSON SIMON DIAZ ACEVEDO: CODELCO –CHILE [email protected] RESUMEN Se describe una secuencia de trabajo para valorizar el recurso mineral no incorporado en los planes mineros de la época, por encontrarse bajo la ley de corte, o aquel que por problemas operacionales no se extrajo. La estimación del recurso se apoya fuertemente en reconstruir la historia, por lo que el dataroom y sus protocolos constituyen el soporte de su existencia. Su evaluación económica se debe realizar en dos escenarios: como proyecto independiente y como proyecto dependiente de la infraestructura existente. Esto esta de la mano con el modelo de negocio a aplicar, impactando en el VAN y el Gasto, Cash cost. Como valor agregado, este tipo de trabajo ayuda a conocer el grado de dilución que presentaran los planes mineros. INTRODUCCION Se indica una secuencia de trabajo para evaluar recursos de mineral Quebrado, remanente de una explotación previa, a la cual se le aplica un plan metalúrgico y minero. El material quebrado corresponde a un recurso no extraído, remanente de la extracción total o parcial de sectores explotados mediante minería subterránea, figura 1, que se ubican normalmente en el techo y en la periferia de los bloques en explotación. Corresponde a un recurso mineralizado que no fue incorporado en los planes mineros de la época por encontrarse bajo una ley de corte definida o porque correspondió a material que por motivos operacionales no pudo ser extraído. En este secuenciamiento de actividades, la estimación de éste recursos es el activo de mayor atención y auditabilidad, teniendo que demostrar su continuidad y que su riesgo es relativamente bajo.

Figura 1.- Perfil esquemático de una explotación subterránea.

PISO DE OXIDOS

MINERAL QUEBRADO

TECHO SULFURO

El Teniente, El Salvador, San Antonio y Miami son ejemplos directos de la valorización de estos tipos de recursos y que se han incorporado a los planes metalúrgicos y mineros. En un principio, en una condición bastante conservadora, hasta llegar a esfuerzos de constituir mina por si solo, que varían entre 100 Mton y 1000 Mton y 0.50 %CuT y 1.0% CuT. Figura 2.- Recursos mineral “Quebrado” en depósitos cupríferos chilenos

1,200

250 1.5 0.61 9.8 11 150 0.82 0.1 EL TENIENTE Mton 0.97 1.0 ANDINA MtfCu 0.65 SAN ANTONIO %CUT

EL SALVADOR

EL SALVADOR

EL TENIENTE

ANDINA

SAN ANTONIO

%CUT

0.61

0.82

0.97

0.65

M tf Cu

1.5

9.8

0.1

1.0

M ton

250

1,200

11

150

GEOLOGIA El conocer las leyes y su tonelaje, asociado a los minerales remanentes, que pueden constituir reservas mineras, presenta un gran desafió al tener que demostrar, en primer lugar, que existen y, luego, su continuidad geológica.

Es por estos dos objetivos, que se presenta una secuencia de trabajo, que tiene que ser tener una revisión de pares, las que se presentan a continuación: Levantamiento Topográfico Al iniciar los trabajos, se requerirán las topografías original y al finalizar la explotación, constituyéndose datos de entrada, las que deben ser validadas en un mismo sistema de coordenadas (Díaz, 2005A; 2005B; Müller y Carrasco, 2005). Modelo Geológico y Estimación de Recursos pre-hundimiento El modelo geológico Pre –hundimiento, armado con una arquitectura de secciones y plantas, donde se ingresa información de sondajes, canaletas, labores, permitiendo identificar el material in situ original. Los atributos modelados son la litología, estructuras, zona mineral, tipo mineral, alteración, unidades geológicas, techos y pisos, de tal manera de entender los mecanismos de quiebre, mezcla y canalización del material quebrado y su relación con la unidad geológica de la cual se deriva (Müller y Carrasco, 2005). La estimación de los recursos del modelo in situ se realiza con el tratamiento geoestadístico y es representado en un modelo de bloques. Historia de la Explotación Los antecedentes históricos nos muestran el porcentaje de extracción, su calidad remanente, ubicación (Vera, 2005), dilución, proceso metalúrgico, geomecánica del sector, datos que son la base al momento de realizar el balance de masa entre el mineral in situ y el material extraído Modelamiento de la Cavidad Se agrupan los bloques explotados de acuerdo a su cota de hundimiento, creando un polígono límite para cada cota y sector. El polígono que representa el sector más cercano a la superficie, es decir, de mayor cota, es proyectado contra la superficie actual formando un pequeño cráter. Hasta completar el cráter total correspondiente a la explotación de todos los bloques. El ángulo utilizado en las proyecciones es de 85 grados, pero en los bordes externos de la cavidad dichas proyecciones se ajustan manualmente de tal manera que coincidan exactamente con el límite superficial del cráter. Se estudia el efecto de paredes rectas, convexas y verticales.

Figura 3.- Modelamiento de la cavidad dejada por la explotación Subterránea SUPERFICIE

CRATER

CAVIDAD BAJO SUPERFICIE SUPERFICIE

Modelo de bloques y Estimación Recursos del Mineral Quebrado La figura 4 muestra los pasos para lograr el modelo de bloques del mineral remanente, el cual se inicia con el modelo que contiene el mineral insitu – original , a este se le coloca la infraestructura minera y se le aplica un algoritmo de mezcla asociado a la extracción que se realizo en cada punto y bloques, tanto en ley, tonelaje y tiempo. Figura 4.- Esquema de obtención modelo de bloques mineral Quebrado

Cambio de Soporte

Ubicación de Puntos de Extracción

Modelo de Bloques Original

Elección de Mejores Parámetros de Mezcla y Estimación de Material Quebrado

Modelo de Bloques Material Quebrado Remanente

Modelo Columnas Slice Extracción Histórica con Diferentes Parámetros de Mezcla

La estimación de los recursos, contempla lo siguiente: El primer paso es un balance de fino simplificado, que denominaremos Material Quebrado Esperado, que es la resta, en el sector explotado, entre el mineral in situ y el extraído (Díaz, 2005B; Müller y Carrasco, 2005). El segundo método es el de diferencia de topografías, que solo estima tonelaje, asignándole una ley media basado en

sondajes, los puntos de extracción. Este resultado lo denominaremos Material Quebrado por Topografía. El tercer modelo a obtener es donde se puede realizar una simulación de la explotación el que incluye mecanismos de mezclas. De esta manera, se obtiene un Material Quebrado Remanente, con los atributos del modelo original (Müller y Carrasco, 2005). El cuarto es un modelo geológico a partir de sondajes, mapeos de superficie, punto de extracción en una arquitectura de secciones y plantas, que se estima usando varios métodos que luego se comparan, logrando un Material Quebrado Modelado. Validación Los cuatro métodos de estimación, se comparan entre si, esperando una diferencia menor al 10%, siendo lo optimo menor a 3%. Si existe alguno que presenta una desviación notoria se debe revisar y complementar. La mejor prueba, de validez, es demostrar la continuidad de ley y los demás parámetros geológicos con sondajes, zanjas (Müller y Carrasco, 2005; Hunt, 2005). METALURGIA La metalurgia se asocia a dos tipos de procesos, según la mena a beneficiar: A).- Proceso Lixiviación B).- Proceso Flotación Una vez estimado el recurso cuprífero, los pasos siguientes, son conocidos por los lectores, los cuales se inicia con un programa de pruebas experimentales para respaldar las alternativas de procesos, con el propósito de obtener los siguientes productos: -

algoritmos para consumo de acido, recuperación, consumo de energía... los balances metalúrgicos del proceso, los criterios de operación y diseño de los procesos.

La experiencia indica debemos tener poblaciones insesgada con una variancia muy pequeña, por lo que debemos logar definir Unidades Geometalúrgicas. Es aconsejable separarlas por litología, en la mediada que se pueda. Los graficos 1 y 2 presentan una frecuencia, como ejemplo, de mineralogía de cobre y ganga en minerales quebrados, separados por litología.

Grafico 1.- Frecuencia de minerales de mena IDENTIFICACION Y FRECUENCIA DE MINERALES DE COBRE EN CAVIDAD NORTE 45,0 40,0 35,0

Frecuencia

30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0

Cr

Br

Ma

Pma

Az

ACu

OxN

LCu

Wad

Cc

Cpy

Metasedimento

11,3

0,7

6,8

0,2

0

0,9

23,2

25,7

30,9

0,2

0,1

Bo 0

Pórfido

9,9

1,0

14,4

0,6

4,3

4,6

4,9

18,0

39,2

2,3

0,7

0,03

% Volumen

Grafico 2.- Frecuencia de minerales de ganga IDENTIFICACION Y FRECUENCIA DE MINERALES DE GANGA EN CAVIDAD NORTE 40 35

Frecuencia

30 25 20 15 10 5 0

FK

Bio

Mag

Cl

Ep

Cal

Qz

Ser

Mon

Cao

Act

Alb

Py

Lim

Mn

Ye

Metasedimento

0,2

0,2

0,2

0,5

4,3

9,0

25,5

6,5

4,7

8,1

6,8

4,8

0,1

19,9

9,4

0,1

Pórfido

2,3

2,1

0,3

0

0,1

1,4

35,8

13,7

1,1

5,1

0,2

0

0,7

24,4

12,8

0

% Volumen

La figura 5 Indica el espaciamiento de muestras obtenidas en superficie y sondajes para test de reactores, columnas y gaviones. La colección de muestras es irregular dependiendo de los accesos.

Figura 5.- Distribución espacial de muestras para test metalurgicos. 3300

3275 3250

3225

3200

3175

3150

3125

E 458200

E 458000

E 457800

E 457600

E 457400

PLAN MINERO

Los planes mineros se relacionan al costo – beneficio de los bloques con la gran ventaja, es que se cuenta con infraestructura que tiene el costo “hundido”, en las minas y plantas. En algunos casos, se puede emplear 100 % y, en otros, solo parte de ella.

Las alternativas de extracción de mineral son: a).- Cielo Abierto: La alternativa de extraer mineral Quebrado por medio de un Rajo Abierto se da cuando el costo – beneficio, ambiental y otros parámetros indican que es factible. Este es el caso del deposito pórfido cuprífero Miami, que se inicia con una explotación subterránea que luego deriva a una del tipo Open Pit, pasando de sulfuros a mineral lixiviable. En la primera foto, se observa la entrada a la mina subterránea, en tanto que la segunda se observa la exposición de los puntos de extracción, de color rojo, de los bloques luego de la operación a cielo abierto, al extraer todo el mineral quebrado. Figura......- Fotos mostrando brocal a mina subterránea (1950) y tiempo después como mina Open Pit del Deposito Miami.

Otro ejemplo, se da en el depósito pórfido cuprífero San Antonio, ex Mina Vieja Potrerillos, donde se evalúa el mineral quebrado, principalmente óxidos de cobre, que ocupa los bloques explotados por sulfuros, en la administración de la Andes Copper Mining Campany. La razón estéril mineral es inferior a 1, debido a la roca de caja es en gran parte mineral. En la figura 6, se ilustra un perfil esquemático con los recursos asociados y la geometría de la cavidad. El mineral en estudio es el que se encuentra al interior de la cavidad

Figura 6.- Mineral “Quebrado”, en el deposito cuprífero San Antonio. 3500 m

OX I n

OX Q 22 M Ton.

172 M Ton.

0.66% Cut 0.45% Cus

0.44% Cut 0.24% Cus

OX Q 17 M Ton. 0.62% Cut 0.47% Cus

SSQ 12 M Ton.

MXQ 24 M Ton.

0.66% Cut 0.17% Cus

0.82% Cut 0.36% Cus

CS

3200 m

CN T SD

TS

T úne l las Ve gas MXIn 13 M Ton. 0.53% Cut 0.19% Cus

SSI n 9 M Ton.

a ldo Fa lla H er

SPI n 472 M Ton.

0.52% Cut 0.05% Cus

0.50% Cut 0.02% Cus

2700 m

0.68% Cut 0.11% Cus

SPQ 23 M Ton.

500 m.

LEY DE CORTE 0.1% CUT

b).- Subterránea: En la actualidad es el caso más practicado. Los mayores ejemplos están en El Teniente y El Salvador. Durante la explotación, todo mineral de las paredes laterales y techo esta fuera de los costos – beneficio y el mineral que por problemas operacionales no de ha extraído, es factible una sobre extracción de los puntos – bloques o generar proyectos de recuperación, como por ejemplo Rajadura, Túnel Falso. Al extraer mineral “fresco”, se debe tener especial registro de parámetros en los puntos de extracción, los que cumplida su tasa de extracción se monitorean para darle un destino final, tal como se indica en la figura siguiente. Figura 7.- Calidad de mineral en los puntos de extracción.

TABLA DE RESUM EN N º ZA N JA

% CUT

% C u c it

% SOLUB.

C U T /F e T

P

S

OXI

L IX

% EXTRAC.

E S T E R IL

41

0 .2 1 9

0 .0 1 9

9

0 .1 8 5

43

43

13

64

145

UG

9

L IX IV IA D O

9

0 .8 6 4

0 .1 7

19

0 .3 2

12

20

32

53

129

10

S .P .L .

200

0 .6 0 1

0 .0 3

5

0 .2 7

89

46

10

16

84

3

S .S .T .

149

0 .4 8 5

0 .0 1 9

3 .6

0 .1 5

79

54

4

24

111

3

c).- Lixiviación Insitu: En forma masiva y continua se puede realizar una vez terminadas las operaciones de las Subterráneas o Cielo Abierto. Por lo general, se aplica a minerales de bajas leyes y/o al remanente de ya no es económico extraerlo vía Subterráneo o Rajo abierto. La figura 8 es un esquema generalizo de un tipo de faena de lixiviación In situ. Figura 8.- Esquema de un proceso de Lixiviación In Place. H2O fresca

Acido - H2SO4

Solución Lixiviante Sistema de Riego Cráter Concentración Solución Rica

Lixiviación Cu

Nivel 2600

Sistema Colección Solución Rica

SX - EW Cátodos Sulfato Cobre

Planta Hidro Actual

INGENERIA PROCESO Y EVALUACION ECONOMICA

Una vez obtenido el plan minero y metalúrgico, la Ingeniería de Proceso evalúa las opciones para beneficiar los minerales quebrados y remanentes. A la selección, de las variantes estudiadas, se le realiza un Evaluación Económica que se inicia con un modelo de negocio para continuar con la Inversión, Gastos e Ingresos. El modelo de Negocio impactara en las inversiones y gastos al tener que evaluar, primero utilizando outsourcing y segundo con recursos propios, hasta donde se pueda. La inversiones, según el camino de modelo de negocio empleado, influirá fuertemente en el VAN, subiendo a medida que se incorporan los recursos propios, los que tienen costo “hundido”, ejemplo: chancador, bombas y otros.

Los gastos, también se verán afectados por el modelo de negocio, que influirá fuertemente en el costo a cátodo, debido al efecto de la mano de obra. Los ingresos serán los mismos, no se verán afectados por las inversiones o gastos En el caso de incorporar mineral “Quebrado” (color verde) al mineral In situ (color blanco con puntos), en el ejemplo de la figura 9, se observa un mejoramiento del negocio, tal como se observa en el cuadro 1 Figura 9.-Incorporación de mineral “Quebrado” (color gris) al caso base formada por solo mineral In situ (color blanco con puntos).

Cuadro 1.- Evaluación económica al incorporar mineral Quebrado al In situ.

CASO BASE VAN: 60 MUS$ INV: 130 MUS$ TIR : 17% FINO REC : 413 Kt INSITU

CON PROYECTO MODELO ORIGINAL

VAN: > 60 (180) EXPLOTACION HISTORICA

INV > 130 (150) MODELO CAVIDAD BALANCE DE MASAS

PORFIDO 36 Mt@ 0.5%CuT 2.5MUS$ 12 MESES

≈ 20%

FINO REC : 684 Kt COMPROBACION CON SONDAJES

FINO MINA: 596 Kt INSITU

METASED [email protected]%CuT

TIR: > 17

FINO MINA: 980 Kt ESTIMACION RECURSOS PORFIDO 36 Mt@ 0.5%CuT MODELO METASED [email protected]%CuT GEOMETA

MX QDO [email protected]%CuT

API S04A204

SONDAJES COMPROBACIÓN- CARTAS TIRAJES- MUESTREOS PUNTOS EXTRACCION- JUICIO EXPERTO: P. CARRASCO- G. MULLER - J. HUNT-N. DIAZ

VAN Esperado 120MUS$

CONCLUSION

El control de calidad es muy sensible con el tiempo, por lo que las minas antiguas cuentan con archivos históricos con muy escasa información, por lo que se inicia la interpolación. La metodología de los análisis químicos de los puntos de extracción, tipos de sondajes, diámetros, ubicación de los bloques extraídos son muy relevantes. Una especial atención se debe tener con la densidad. La validación y la calidad de la información van marcando el éxito y categorización del recurso a estimar. Por lo anterior, es muy relevante mantener un buen data room. REFERENCIAS Díaz, N. 2005 Mineral Quebrado en Proyecto San Antonio. Proyecto San Antonio Óxidos. Informe PSAOG -23. Inédito 27pp Díaz, N. 2005 Topografía de superficie en la estimación de recursos para la fase Ingeniería Conceptual. Proyecto San Antonio Óxidos. Informe PSAOG -09. Inédito 18pp Hunt, John 2005 7 pp.

San Antonio Project. Memorandum a Pedro Carrasco. Inédito

Müller, G., Carrasco, P., Vergara, P., Celhay, F. y Fuenzalida, J. 2005 Guía Mejores Prácticas de Material Quebrado.CODELCO-Chile. Inédito 65pp Vera, F. 2005 Explotación histórica mina Potrerillos. Estadística de los remanentes de los bloques explotados. Ordenamiento de la documentación. Ordenamiento información gráfica Inédito. 31 pp.