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CALCULO DEL DESPLAZAMIENTO POR VOLADURA PARA ELCONTROL DE DILUCION Y PRDIDA DE MINERAL EN ANTAMINA

Jhon Espinoza Lisset Muoz Ral ParraCompaa Minera ANTAMINA S.A.

jespinoza@antamina.com lmunoz@antamina.com rparra@antamina.com

RESUMEN

El proyecto de control de desplazamientopor voladura, se inici en febrero del 2008, con elobjetivo de cuantificar el movimiento demateriales despus de voladura, calcular ladilucin, prdida de mineral y minimizar dichoseventos para optimizar el minado, larecuperacin de la mena y el beneficio econmico

dentro de la operacin de Antamina.

Para el clculo del desplazamiento demateriales se colocaron monitores electrnicosdentro de hoyos que no son cargados conmaterial explosivo, se ubican a profundidadespre-establecidas y a determinada distancia entresi. Estos monitores emiten una seal de radio quepermite conocer su ubicacin antes y despus dela voladura, con lo que se llega a determinar eldesplazamiento en 3 dimensiones.

Los resultados indican que el

desplazamiento horizontal varia en un rango de 4a 12 metros, presentando un mayordesplazamiento a mitad de banco (7.5m). Asmismo, el desplazamiento depende de tresfactores relevantes: tipo de amarre de la malla(echelon, V y trapezoidal), factor de potencia ypresencia de material contigua a la voladura. Lasmedidas experimentales indican que eldesplazamiento despus de la voladura producedilucin y prdida de mineral en el orden del 5%,lo cual al ser controlado ha representado unbeneficio econmico de $7005,031.53 para elao 2009 en el caso de Antamina.

ABSTRACT

The project of displacement control due toblasting was initiated on February 2008 with theobjective of quantifying movement of materialsafter blasting, calculate dilution and ore loss andminimize such events in order to optimize mining,ore recovery and profits in Antamina operation.

To calculate material displacement,electronic monitors were used inside blastholes

that were not charged with explosives, separatedto avoid interference between them and placed ata specific depth. These monitors transmit a radial

signal that allows finding them before and afterblasting, thus the displacement is determined inthree dimensions.

The results show that the horizontalmovement ranges from 4 to 12 meters. Thehighest displacements occur at the middle of thebench height (7.5m). In addition, displacement

depends on three relevant factors: type of tie upof the grid pattern (Echelon, V and trapezoidal),power factor and presence of material adjacent toblasting. Experimental results indicate thatdisplacement after blasting produces dilution andore loss of up to 5%, thus by controling this effectit represented a profit of $7005,031.53 during2009 in Antamina.

INTRODUCCION

El depsito de skarn Cu -Zn de Antamina,es una de las operaciones ms grandes ycomplejas del mundo, la complejidad de sugeologa y las concentraciones variables deminerales de Cu, Zn, Bi, y Pb definen hasta ochotipos de materiales. Estos dos factores producenla generacin de polgonos de materiales condimensiones y geometras irregulares quedificultan su extraccin, as mismo, una malla deperforacin puede contener varios polgonos dediferentes minerales. Adicionalmente, eldesplazamiento de material producto de lavoladura da como consecuencia dilucin yprdida de mineral, en las zonas de contactoentre materiales, hacindola aun ms compleja larecuperacin de mineral durante el minado.

Antes y despus el diseo de amarre dela malla de voladura se puede determinar ladireccin de desplazamiento del material ms nola magnitud del movimiento y su impacto en losmateriales resultantes. Basado en estedesconocimiento, se opt por utilizar la tecnologade BMMs (Blast movement monitors) pararealizar el clculo y determinacin de la magnitudde desplazamiento producto de voladura y

atenuar el efecto de dilucin durante la operacinde carguo en Antamina.

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ANALISIS DEL PROBLEMA

Se define comnmente como dilucin a lainclusin de material estril con la mena duranteel minado lo cual conlleva a la disminucin de laley del mineral y genera una prdida econmica

durante el procesamiento ya que el desmonte estratado sin obtener un producto econmico yadems toma la oportunidad de que otra zona demena sea procesada. Se define como prdida demineral, al mineral cuyo valor econmico esconocido pero asignado como material dedesmonte y por lo tanto es asignado a losbotaderos de desmonte, con la consiguienteprdida econmica por no procesar la mena.

En la minera a cielo abierto, la tcnica deextraccin de mineral mediante voladura conllevauna necesidad de controlar la dilucin que se

produce a travs de los mecanismos defragmentacin y desplazamiento del material. Lanecesidad de optimizar los recursos, los grandesvolmenes movidos en cada voladura y el actualvalor histrico de los metales hacen del control dela dilucin un aspecto de significado econmicode primer orden.

En Antamina se han identificado dos factoresfundamentales para la dilucin:

1. La disarmona lito-mineralgica presente enAntamina es marcada y tpica de un

yacimiento tipo Skarn (Cu- Zn Bi- Mo - Pb),donde las unidades lito-mineralgicas quepresentan marcadas diferencias fsicas(dureza, peso especfico y grado defracturamiento) y mineralgicas (porensambles de cristalizacin debido a losgrados y tipos de alteracin) juegan un rolmuy importante en la voladura, variando eltipo de malla de perforacin y el uso deexplosivo (variacin de factor de carga) parauna mayor fragmentacin.

2. La optimizacin del grado de fracturamientode la rocas requerido por el Proyecto Mine to

Mill orientado a incrementar en tonelaje detratamiento de mineral en la planta (conmineral altamente triturado en el proceso devoladura); implica:

Reducir la malla de perforacin primariade 8m x 7m a 7.5m x 6m.

Incrementar significativamente la cargade material explosivo.

Conllevando a incrementar el factor de carga,lo lleva consigo una mayor fragmentacin,mayor desplazamiento y mayor dilucin delmineral

Los dos factores citados tienen una altarepercusin en la respuesta al proceso de

voladura en Antamina que se traduce en ladilucin debido al desplazamiento del materialfragmentado, que por ende genera contaminacinentre los diversos tipos de mineral y desmonte.

La dilucin generada en Antamina repercute en la

cadena de creacin de valor al: Generar problemas de recuperacin

metalrgica por la mezcla de los tipos demineral (contaminantes de un tipo demineral ingresan a otro libre de ellos).

Disminuir el tonelaje de los cuerpos porprdidas de mineral y dilucin.

Desplazar los contactos de las unidadeslitolgicas e inducir a errores en elminado como: enviar desmonte a laplanta o mineral a los botaderos.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Implementar mecanismos para controlar ladilucin y la prdida de mineral causado porel desplazamiento de material producto de lavoladura, mediante la colocacin estratgicade monitores electrnicos en las mallas deperforacin.

Definir los parmetros de desplazamiento,basados en la informacin que provee lavoladura tales como: tipo de amarre y factorde potencia.

Calcular y cuantificar el desplazamiento dematerial por efecto de voladura, para en basea estos valores ajustar los polgonosdiseados a su estado real despus de esta.

Controlar la dilucin y la prdida de mineralcausado por el desplazamiento de materialproducto de la voladura, mediante lacolocacin estratgica de monitoreselectrnicos en las mallas de perforacin.

METODOLOGIA Y CLCULO DEDESPLAZAMIENTO

Para el presente estudio se utilizaron 70monitores distribuidos en 22 mallas de voladura,donde el criterio para la ubicacin de losmonitores fueron: el contacto entre minerales deCu, Cu-Zn y mineral-desmonte.

La metodologa usada fue la siguiente:

Antes de la voladura, determinar la posicinde los monitores (BMM), lo que a su vezdepender de los siguientes factores:

Tamao de la malla devoladura.

Tipo de amarre de voladura. Contacto de materiales.

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Los monitores deben ser colocados adistancias mayores o iguales a 20m, paraevitar la interferencia de la seal de radioentre aquellos que fueron situados en lamalla de perforacin.

Planificada la ubicacin de los monitores,

se procedi a perforar los hoyos y colocarlos monitores. La ubicacin es planificadade acuerdo a la proyeccin de losmateriales y al posible contacto mena-desmonte.

Despus de voladura, usando el detector seprocedi a ubicar el monitor desplazado,basado en la seal de radio emitida porcada monitor.

Los monitores BMM se ubicaron en mallascon caractersticas similares en: tamao dela malla de perforacin, tipo de amarre,factor de potencia y tipo de roca.

La tecnologa BMM otorga el beneficio decuantificar el movimiento de materialproducto de la voladura en 3 dimensiones,ver figura 1.

Figura 1. Seccin del movimiento de monitoreselectrnicos durante la voladura.

Los datos de desplazamiento obtenidosindican que el desplazamiento horizontaltiene una distribucin parablica conrespecto a la profundidad donde el mayordesplazamiento se da a mitad de banco.Con los puntos experimentales se defineuna curva ideal de desplazamiento, lacual es representada de manera grafica enla figura 2.

La curva ideal debe rotarse para expresarel desplazamiento horizontal en el eje X y elvertical en el eje Y (Figura 3).

FUNCION DE CURVA IDEAL

y = -0.1193x2

- 1.4075x + 9.2514

0

2

4

6

8

10

12

14

16

-18-16-14-12-10-8-6-4-20246

PROFUNDIDAD

DESLPAZAMIENTOH

ORIZONTAL

Datos

Experimentales

Figura 2. Curva ideal de desplazamiento para Antamina.

Las magnitudes de desplazamiento(horizontal y vertical) obtenidos de losBMMs son llevados a un anlisis graficoconjuntamente con el ngulo de reposo delmaterial fragmentado (60) y la curva idealobtenida. Este clculo define la magnitud

verdadera de desplazamiento del materialque ser replanteado en campo y delimitarla posicin final del material a minar, elclculo grfico que explica esteprocedimiento se muestra en la figura 3.

Nivel 4058

11,59

8,

3

60

2,09

A M1

Mineral

Mineral

Desm onte

Pto. Inicial BMM

Pto. Final BMM

Curva Teorica

Posicion Inicialde Minado

Posicion Finalde Minado

Espongam iento

Figura 3. Perfil mostrando el desplazamiento demateriales determinado con monitores electrnicos. Eneste caso el Desmonte invade el Mineral por lo que el

lmite debe ser corregido para evitar dilucin y prdida demineral.

FACTORES DETERMINANTES DELDESPLAZAMIENTO

Luego de un anlisis de diversos factores sedeterminaron que las variables que sonsignificativas en el desplazamiento de materialproducto de voladura son:

Tipo de amarre de malla de voladura:

los tipos de amarre tienen la funcinde controlar y direccionar eldesplazamiento del material, es porello que el amarre en echelon debidoa que las fuerzas de movimientotienen una sola direccin incide msen el desplazamiento de materialcomparado con el tipo V y trapezoidalque conjugan dos o ms fuerzas.

Factor de potencia: las zonas demineral tienen un diseo de mallams reducida para mejorar sufragmentacin esto conduce al mayor

uso de explosivos por tonelada dematerial (Kg/Tn) generando mayor

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energa, mayor fragmentacin yconsiguientemente mayordesplazamiento de material.

Tipo de material: Los tipo demateriales de Antamina presentanmarcada variacin de densidad por

su composicin de menas, donde elmaterial de Cu-Zn es de mayordensidad comparado al material deCu.

Material volado que sirva deamortiguacin delante de la malla deperforacin: material fragmentadocontiguo a la malla de voladuracontribuye a amortiguar eldesplazamiento del material productode la voladura. Sin embargo, reasde voladura con pared expuesta o sinmaterial contiguo (amortiguacin o

colchn) conducen a un mayordesplazamiento del material yconsiguientemente a mayor dilucin.

RESULTADOS

Los resultados de este estudio se basanen el uso de 70 monitores electrnicos, de loscuales 16 de ellos fueron eliminados porconsiderarse como valores errticos yprocesando los resultados de 54 datos validos.Los resultados ms destacados son:

La magnitud del desplazamiento delmaterial producto de la voladura esfuncin del tipo de amarre, el factorde carga y la presencia o ausencia dematerial en la periferia de la malla.

El desplazamiento horizontal varacon la profundidad al cual fuecolocado el monitor: a mitad debanco (7.5m) el desplazamiento variaentre 8 a 13m, a 12m de profundidadel desplazamiento es de 7m, y a 4mde profundidad el desplazamiento esde 4m.

Se logr determinar la curva patrnde desplazamiento en el materialvolado (funcin parablica invertida).

Se ajustaron los lmites de loscontactos de polgonos de acuerdo aldesplazamiento medido y ajustadoconsiderando el ngulo de reposodel material.

Como producto del uso de estatecnologa, el ao 2009 se logroevitar 572,329 toneladas entre

dilucin y prdida de mineral, lo querepresent un 5% de la produccinanual de Antamina.

CONCLUSIONES

De acuerdo a los anlisis realizados se concluyeque:

Segn los tipos de amarre de

voladura utilizados, el amarre tipo Vgenera mayor desplazamientohorizontal, que va de 8m a 13mcomparado con el amarre de tipoEchelon que tiene un menordesplazamiento horizontal, de 4m a10m.

Para el amarre de tipo V, elmovimiento promedio del lmite dematerial en el campo posterior a lavoladura es de 4m.

Para el caso de amarre en chelon,el movimiento de lmites de

materiales va de 2 a 3m. A mayor factor de potencia

(>0.46Kg/Tn), existe un mayordesplazamiento horizontal.

Es importante contar con materialfragmentado al permetro o frente dela malla de perforacin, lo cualamortigua y contribuye a evitar unmayor desplazamiento durante lavoladura.

Para la determinacin de movimientode lmites de material en el campo, serealiz un clculo grafico y un modelo

matemtico que permite definir eldesplazamiento verdadero delmaterial en campo, para ello se usadatos adicionales de ngulo dereposo del material y proporcin endilucin de los materiales, como seobserva en el grafico 2.

RECOMENDACIONES

Suministrar informacin geolgica al

rea de Perforacin y Voladura paraun mejor clculo de cargaspuntualizadas que coadyuven adisminuir el desplazamiento de losmateriales despus de la voladura.

Implementar un control operativo dedilucin en el campo con gelogoscon el ajuste de los lmites demateriales de acuerdo a losresultados obtenidos con losmonitores electrnicos.

Los insumos para el proceso dedesplazamiento (monitoreselectrnicos) deben ser considerados

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como consumibles en el presupuestooperativo.

Uniformizar la prctica de dejar unazona de amortiguacin contgua auna malla a ser volada para reducir elefecto del desplazamiento. Se

recomienda dejar un ancho de 15m. Sistematizar el clculo del

desplazamiento y ajuste de lospolgonos de minado de acuerdo alos resultados obtenidos por unnmero limitado de monitores. Elclculo debe producirse con la menorintervencin posible del sesgosubjetivo personal y considerando elvalor econmico de laprdida/ganancia del material.

REFERENCIAS

1. Thornton D. Measuring 2008. Blast Movementfor Improved Grade Control at Antamina,Informe Interno febrero 2008.

2. Sarma S. K. 2007. Metso Minerals, Inc. Oreloss and dilution, Informe interno Antamina.

3. Cebrin Romo B. 2007. Tcnicas de voladuraspara control de dilucin en minera metlicaXII Congreso Internacional de Energa yRecursos Minerales, Oviedo, Octubre de2007.