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• Patricio Adolfo Torres

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Universidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniería en Minas

Ore pass: “trabajo de investigación”

Alumnos: Alvarado Villazón, Bruno. Espinoza Retamal, Rodrigo. Profesor: Vera Barrientos, Miguel Cátedra: Carguio y Transporte.

Santiago, 16 de Diciembre 2008

Introducción “There is ample empirical evidence that gravity flow of fragmented rock is influenced by material properties and the size and shape of the ore pass. A series of design tools have been developed in an effort to ensure material flow in an ore pass. These design tools are often based on laboratory results of investigations using small-scale models. A review of ore pass records from ten Quebec underground mines identifies some of the limitations of available design tools.”1

El siguiente trabajo tiene dos objetivos el primero, es demostrar teóricamente cual es mejor diámetro de pique que debe ser utilizado para el traspaso de minerales que permita la eficiencia y la rentabilidad de cualquier empresa. Es decir evitar cualquier tipo de obstrucción del mineral para que la producción necesaria se cumpla.

El fenómeno de atrancamiento del material en el ore pass es analizado en el informe, donde se pretende demostrar que es facilitado por la dimensión de la sección transversal que debe ser lo suficientemente mayor que el tamaño máximo de roca.

También se pretende mostrar los problemas que provocan la interrupción de un trabajo, a esto nos referimos a accidentes laborales, demora en la extracción segura, económicos etc.

Se suma como los tratamientos adecuados permiten que se prevengan futuras obstrucciones en el flujo del material, como por ejemplo, en la abertura del pique podemos colocar distintos tipos de rejillas que delimitan el paso del material de determinado diámetro.

1

Lessard & Hadjigeorgiou , 2003, pp. 757.

También se analiza la importancia del ore pass pues es un importante componente de muchas operaciones mineras, ya que permite considerar aspectos que facilitan el flujo de materiales, y evitar la serie de complicaciones que profundizaremos en el trabajo. La literatura indica diferentes aspectos donde se pueden extraer temas del ore pass.

El segundo objetivo pretende demostrar la aplicación del ore pass, herramienta que permite el trasporte fluido del mineral, además de considerar cual es la mejor aplicación de este instrumento. Se explicara a través de pruebas empíricas (fotográficas y análisis de datos) el resultado del experimento del ore pass, la idea es desarrollar los aspectos teóricos del trabajo, y así comprender de manera practica el estudio sobre el ore pass.

Como también practicar aspectos relativos a la obstrucción de material, asegurando así que el experimento permita que el material no se obstruya. “an ore pass is considered to have failed if it does not meet all its design specifications related to ensuring uninterrupted transfer of material flow”.2

Se pretende comprender de manera clara la utilización de herramientas que permitan el libre paso de material, considerando los aspectos teóricos que primeramente han sido estudiados. A través de pruebas prácticas a pequeña escala se intentara obtener una relación aproximada a la que tuvo Aytaman o los otros autores los cuales realizaron las mismas pruebas en su determinado momento. El objetivo de nuestra investigación es obtener la relación entre el diámetro del pique con respecto al tamaño de la colpa, esto lo obtendremos a través de la practica de ensayo y error observando con detenimiento cada atrancamiento o colgamiento que ocurra en la simulación de pique que realizaremos con tubos de diferente rugosidad, un tubo será liso y el otro será rugoso para acercarse a la realidad de un ore pass. 2

Lessard & Hadjigeorgiou , 2003, pp. 757.

Además con estos experimento lograremos saber cuales son los ángulos mas adecuados para un ore pass ya que es un factor sumamente relevante en el flujo de todo material que utiliza la gravedad como energía mas económica en el transporte.

Resumen

El análisis de este documento esta enfocado al diámetro de un ore pass con respecto al tamaño de la colpa, esta relación la analizaremos detalladamente desde el punto de vista teórico y experimental pasando por autores que escribieron del tema, tales como Aytaman (1960) e Ingenieros International, Inc (1983) y otros mas, los cuales analizaron datos obtenidos a través de la observación de experimentos realizados a pequeña escala y de ore pass en minas reales. Cada uno de estos autores da relaciones las cuales son muy útiles en la construcción de un pique, ya que debido a esto podemos tener alguna idea de en que momento un ore pass tiene libre flujo y no se tranca, puede o no trancarse, o se tranca en cierto rango de diámetro de roca que pasa a través de este. Una ves analizando el tema con fundamentos teóricos que avalen nuestro desarrollo experimental nos enfocamos en la construcción de un ore pass a pequeña escala, esto lo desarrollamos en el laboratorio de procesos mineralúrgicos en la ex-ENAMI para contar con las herramientas necesarias que ayudaran al experimento. El análisis de este experimento lo enfocamos a la construcción de ore pass con tubos de 27 mm de diámetro y distinta rugosidad para acercarnos a la realidad, además chancamos roca y la pasamos por tamices obteniendo distintas granulometrías en los siguientes rangos 1/10" - 1/4", 1/4" - 3/8", 3/8" - 1/2". Cada granulometría fue pasada a través de cada tubo en distintos ángulos para observar que ocurría en el traspaso de material, analizando cuando el material escurría libremente o se trancaba en cada prueba realizada, además agregamos variables tales como el modo operacional y la humedad de la roca, gracias a estas pruebas logramos obtener relaciones del diámetro del pique con respecto al diámetro de la colpa, las cuales se acercan mucho a las obtenidas por distintos autores en su tiempo.

D/d ≥ 4.25 4.25 < D/d < 2.83 D/d ≤ 2.83

flujo siempre ocurre, libre circulación flujo puede o no ocurrir, probable flujo flujo no se produce

Desarrollo teórico

“The profitability of mining operations is strongly influenced by the performance of their material handling systems. In underground mines ore pass and waste systems provide a low cost method for the gravity transport of material though large vertical distances. Ore pass related problems can result in the disruption of ore production with important economic consequences. Comprehensive reviews of ore pass related problems have been undertaken by Lessard and Hadjigeorgiou (2003), Hagan and Acheampong (1999), Stacey and Swart (1997), Emmerich (1992) and Ferguson (1991)”.. 3

En el texto de Lessard, JF. Handjingeorgiou, J explica directamente la herramienta de manejo de material dentro de las minas subterráneas de Québec, instrumento el cual debe ser pensado en base a la rentabilidad económica que proporcione, con esto nos referimos directamente a resguardar intereses económicos de la empresa, pues la lentitud o la interrupción de material podría provocar grandes perdidas.

Aquel instrumento suma otro propósito que permita el paso de los residuos de manera ágil y dinámica grandes distancias verticales, sin perjudicar el objetivo antes expuesto

Para comprender y profundizar sobre los problemas económicos que provocaría la transportación de residuos debemos explicar el estudio realizado por Lessard y Hadjigeorgiou (2003), Hagan y Acheampong (1999), Stacey y Swart (1997), Emmerich (1992) y Ferguson (1991) el cual puede observarse en el siguiente cuadro:

Problemas en la interrupción de flujo de material Establecer de manera adecuada para el transporte de residuos que están obstaculizando el pique, por la poca accesibilidad donde se produce el problema. 3

Lessard & Hadjigeorgiou , 2003 , pp. 757.

El otro problema es la instabilidad que provoca al trabajador solucionar los problemas del flujo de residuos lo cual provoca accidentes. La utilización de explosivos provoca muchas veces problemas de degradación de la pared, lo cual debe solucionarse con mantenciones costosas para la empresa. Esquema 1: Esquema de Ore Pass

Fuente: Lessard, JF., Hadjigeorgiou, J., Diseño de herramientas para reducir al mínimo la ocurrencia de mineral de pasar la vinculación hang-ups en las minas de metal. ISRM 2003

En este diagrama se muestra un esquema de ore pass en las zonas de traspaso de mineral.

Es por esto que se han implementado una serie de herramientas que consideren estos aspectos y permitan garantizar el uso adecuado de los residuos que se quieren extraer, muchos de estos instrumentos son creados en laboratorios donde se realizan pruebas a pequeñas escalas.

Durante un estudio realizado en la minas de Québec, se utilizo el Método de Elemento (Código de partículas de flujo), el cual pretendía evaluar el procedimiento de distintas herramientas creadas, donde se pretendía que el material mantuviese el flujo que se requería, al surgir un error el instrumento fracasa directamente.

El paso de mineral de un pique de traspaso se puede identificar en tres etapas:

1.- Diámetro de la colpa a pasar por el pique cuando se extrae el mineral es transportado a la punta de la sección del pique de traspaso, aquí se realiza un control de la fragmentación de roca, lo cual es controlado a través de un buena aplicación de procedimientos operacionales los cuales utilizan herramientas tales como Scalpers o Grizzlies instalados en la desembocadura del mineral de pasar.

2.- Esta etapa implica el flujo del material a pasar por el ore pass, en este aspecto se enfoca la investigación del tema en cuestión.

3.- Aquí el material es descargado mediante el uso de una tolva u otro sistema de transporte que sea necesario en esta fase.

El material colgado resulta ser un impedimento en el flujo de llenado en el ore pass, no debemos tener obstrucciones en la zona de descarga, ya que en esta zona ingresamos la producción necesaria.

Et hambley al (1983) propone en el caso de fragmentación de roca de tamaño grueso se puede generar interrupciones debido a la formación de arcos entrelazados de roca.

Coherentes estructuras más prominentes son causa de material colgado o bloqueos de material compuesto de partículas finas que pasa la malla 200 (< 0.01mm). Kvapil (1965) sugiere que el material con una proporción de 10% o más pasa malla 200 se comportará como tal. Beus et al. (2001) han sugerido el valor crítico es del 20% o más. El fenómeno de atrancamiento del material en el ore pass, el flujo de materiales en el paso de material puede ser facilitado por la dimensión de la sección transversal que es lo suficientemente mayor que el tamaño máximo de roca. Esquema 2: Directrices para garantizar la libre circulación en un mineral

Fuente: Lessard, JF., Hadjigeorgiou, J., Diseño de herramientas para reducir al mínimo la ocurrencia de mineral de pasar la vinculación hang-ups en las minas de metal. ISRM 2003

En el cuadro se resume una lista de normas de la relación del diámetro del pique con respecto al tamaño de la colpa.

Este esquema nos muestra las directrices para garantizar la libre circulación en un mineral al pasar por la selección adecuada a través de una cierta dimensión (D) con respecto al tamaño de la roca (d). El grafico revela que las directrices existentes para permitir la variación de una libre circulación. Por ejemplo, si el fragmento más grande de roca en el mineral pasa 1m y, el siguiente mineral podría pasar una dimensión de 2 m y 5 m y así garantizar la libre circulación. Esto se traduce en el diseño de la sección transversal, áreas que van entre 4 y 25 m². Este simple ejemplo pone de relieve la consecuencia económica que se deriva de la selección de una proporción de mineral que pase sobre la base de la figura. El estudio basado en observaciones en Quebec minas, nos muestra todos los incidentes interrelacionados en el colgamiento de roca, el cual se representaremos en el siguiente grafico. Esquema 3: Umbral adecuado para garantizar la libre circulación

Fuente: Lessard, JF., Hadjigeorgiou, J., Diseño de herramientas para reducir al mínimo la ocurrencia de mineral de pasar la vinculación hang-ups en las minas de metal. ISRM 2003.

Este esquema demuestra que un umbral adecuado para garantizar la libre circulación es D / d equivalente al 4. Colgamiento se encuentra en ore pass con un D / d ratio superior a 2 pero no superior más de 4.

Los distintos diagramas que existen nos ayudan a comprender cuando o no se produce tranca en un ore pass, esto siendo analizado con diferentes tamaños de colpa pasando por distintos diámetros de pique. Con esta relación de D/d tenemos rangos los cuales no podemos superar ya que necesitamos que la roca fluya libremente a través del pique para cumplir con una determinada producción. Al realizar cada una de las pruebas con distintos diámetros de pique cada uno de los autores nos da una relación diferente respecto a sus pruebas basadas en observación del tema.

Esquema 4: Diferentes alternativas de control de roca

Fuente: mass min 2004

En la abertura del pique podemos colocar distintos tipos de rejillas que delimitan el paso del material de determinado diámetro, y esta delimitación la podemos realizar con scalper grizzly o grid grizzly los cuales actúan como tamices en la entrada del pique.

En este proceso no solo necesitamos estos implementos de acero para que pase una determinada granulometría de roca, si no que necesitamos equipos que ayuden a la conminución del material y por lo cual colocamos un martillo picador que puede ser tele comandado en la entrada del pique para que haga entrar la roca por medio de estos tamices.

La más completa serie de estudios de laboratorio relativas al tamaño de las partículas, con respecto al tamaño del ore pass y la formación de material colgado fue publicado por Aytaman (1960). En estos estudios, la fuente material se proyectó en el tamaño de diez fracciones que figuran en el siguiente cuadro. Esquema 5: Fracciones de pantalla utilizada en el estudio de colgadura de Aytaman (1960).

Fuente: mass min 2004

Las

pruebas

fueron

realizadas

utilizando

cada

una

de

las

fracciones en tubos de acero cilíndrico de diámetros nominales de 3 ", 2", 1-1/2 ", 1- 1 / 4 ", 1", ¾ "y ½". Los tubos se llenaron de roca con la parte inferior cerrada, y luego el cierre

de

la

parte

inferior

se

abrió.

Se

observó

si el material (1) fluía libremente, (2) fluía intermitente, o (3) no fluía en absoluto. El (x, y) puntos correspondientes al máximo diámetro de apertura (d) para cada par de pantallas y la real del tubo del diámetro (D). Luego se delimitaron líneas en representación al no-flujo y el libre flujo de la roca en el pique.

Aytaman (1960) encontró que las regiones fueron definidas por: D / d ≥ 4,21 flujo siempre ocurre, libre circulación 2,24