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Extraccin subterrnea: del macizo rocoso a la roca mineralizada

Para extraer el cobre en una mina subterrnea se construyen tneles en la roca formando los niveles de hundimiento, produccin y transporte.El proceso general de extraccin Cul es el objetivo?

El objetivo de este proceso es extraer la porcin mineralizada con cobre y otros elementos desde el macizo rocoso de la mina (que puede ser a rajo abierto, subterrnea o la combinacin de ambas) y enviarla a la planta, en forma eficiente y segura, para ser sometida al proceso de obtencin del cobre y otros elementos.Para ello, debe lograrse la fragmentacin de la roca, de manera que pueda ser removida de su posicin original o in situ, cargar y transportar para ser procesada o depositada fuera de la mina como material suelto a una granulometra manejable.

Cmo se realiza la extraccin?

En la operacin de una mina, intervienen varios equipos de, cuyas acciones deben ser coordinadas para lograr una alta eficiencia y seguridad en la faena.

Geologa: entrega la informacin de las caractersticas fsicas, qumicas y mineralgicas del material a extraer:

Planificacin: elabora el plan minero, considerando todas las variables (geologa, operacin mantencin, costos, plazos, etc.) que intervienen en l.

Operaciones: realiza el movimiento de material en la mina (perforacin, tronadura, carguo y transporte).

Mantencin: debe velar por la disponibilidad electromecnica de todos los equipos (perforadoras, palas, camiones, equipos auxiliares).

Administracin: proporciona el apoyo en manejo de recursos humanos, adquisiciones, contratos, etc.

Adems, participan estamentos asesores en materias de seguridad, medio ambiente y calidad, para lograr el cumplimiento de las normas y orientaciones correspondientes a un trabajo seguro, limpio y de calidad.

Para construir los tneles se ponen explosivos en perforaciones hechas en la roca.Cmo se disea la extraccin?

El resultado de los diversos estudios de ingeniera, permite determinar la relacin ptima entre la capacidad de extraccin y beneficio de mineral, que se expresa en miles de toneladas de cobre fino a producir en un ao.De acuerdo con la capacidad de operacin establecida, se determina la mejor secuencia para extraer el mineral, compatibilizando las caractersticas de la operacin con los resultados econmicos esperados, para un largo perodo (en general, sobre los 10 aos). Esta secuencia se conoce como plan minero y el perodo en cual se alcanza el agotamiento total de los recursos, es la vida til de la mina.El plan minero entrega, adems, las bases para asegurar que la operacin sea eficiente y confiable en todas sus operaciones. Para esto, se define la porcin del yacimiento que se explota (denominada mineral en lenguaje minero) de acuerdo con la ley de corte, que es una relacin entre la ley (contenido de cobre) y lo que cuesta procesar este mineral, que depende de las caractersticas metalrgicas. De esta forma, se asegura un beneficio econmico.El material existente bajo la ley de corte es considerado estril, si no contiene cobre, o mineral de baja ley, si tiene algo de cobre que podra ser recuperado con otro procedimiento.

La extraccin del material se realiza siguiendo una secuencia de las siguientes fases:Perforacin.Tronadura.Carguo.Transporte.

El producto principal de este proceso es la entrega de mineral para ser procesado en la planta de beneficio.

Extraccin subterrnea de mineral

Un yacimiento se explota en forma subterrnea cuando presenta una cubierta de material estril de espesor tal, que su extraccin desde la superficie resulta antieconmica.

Cul es el objetivo?El objetivo es realizar la extraccin de las rocas que contienen minerales de cobre de grandes yacimientos y que se encuentran bajo una cubierta de estril de espesor considerable, por ejemplo al interior de un cerro.

Para ello, se construyen labores subterrneas en la roca desde la superficie para acceder a las zonas mineralizadas. Las labores subterrneas pueden ser horizontales (tneles o galeras), verticales (piques) o inclinadas (rampas) y se ubican en los diferentes niveles que permiten fragmentar, cargar y transportar el mineral desde el interior de la mina hasta la planta, generalmente situada en la superficie.

Cmo se construyen los niveles?Los tneles y piques subterrneos se construyen mediante explosivos que se colocan en perforaciones efectuadas en la roca. Estas perforaciones estn distribuidas siguiendo la forma que se le quiere dar a la labor subterrnea (tneles, piques o rampas) y la tronadura se realiza en una secuencia, partiendo desde un punto central hacia los bordes.

Despus de la tronadura, se extrae el material fragmentado y se estabilizan las paredes y techo del tnel. Para esto, se utiliza una fortificacin adecuada para para cada tipo de terreno, que depende de sus caractersticas y del uso que se le va a dar al tnel, pique o rampa. Entre cada tronadura, el sector debe ser ventilado y despejado.

Cmo se sostienen las labores subterrneas?

Para evitar los derrumbes, las diferentes labores subterrneas deben ser sostenidas en el tiempo para permitir el trnsito, el trabajo del personal y el uso de los equipos subterrneos con seguridad.

En forma natural, las rocas estn en un cierto equilibrio con el medio en que se encuentran, pero este equilibrio se rompe al hacer una perforacin en su interior. El objetivo de la fortificacin es ayudar a la roca a recuperar en parte su capacidad de soporte. El tipo de soporte o fortificacin empleada depende de varios factores:

Los tneles son reforzados con mallas de acero, pernos de anclaje y cables de hormign armado.a) Segn la funcin: las fortificaciones en los tneles de uso frecuente y prolongado, especialmente aquellas de los lugares por donde deben transitar personas y equipos, deben contar con un factor de seguridad mayor. Las fortificaciones de tneles que presentan un uso espordico o donde no transita personal, tienen exigencias menores.

b) Segn el peso que soportan: la presin que se genera alrededor de una labor subterrnea es mayor cuanto ms profunda se ubique, ya que debe soportar una altura mayor de roca. De esta forma los tneles que se encuentran a mayores profundidades requerirn de mayores fortificaciones y de mayor resistencia.

c) Segn las caractersticas del terreno: el macizo rocoso presenta diferencias en su constitucin (tipo de roca, alteracin, estructuras).Por ello, su comportamiento puede ser diferente en cuanto a dureza y resistencia a los esfuerzos. Una roca que se disgrega fcilmente requiere ser fortalecida totalmente; por el contrario, una roca cohesionada de dureza media se autosustenta y requiere poca fortificacin; en tanto que una roca cohesionada de alta dureza puede concentrar esfuerzos tan grandes que podran provocar la explosin de las paredes del tnel, por lo que requiere una fortificacin extrema.

Los materiales que se utilizan para reforzar los tneles, piques o rampas son:mallas de acero.pernos de anclaje.cables.hormign armado.marcos de acero.vigas de madera.lechada de hormign proyectado.Para qu se usan las labores subterrneas?

Dentro de una mina subterrnea se disponen de diferentes reas que permiten el trabajo de extraccin de mineral, as como todas las actividades de apoyo y aquellas inherentes a las necesidades humanas durante la jornada de trabajo. De esta manera, se tienen las siguientes reas:

Produccin: Incluye los niveles de transporte, produccin, hundimiento y ventilacin, piques de traspaso y carguo de mineral.

Servicios e infraestructura: talleres de mantencin, piques de transporte de personal, accesos principales, redes de agua y electricidad, drenajes, redes de incendios, oficinas, comedores, baos, policlnicos, bodegas, etc.

Cmo se explota la mina?

A diferencia de la explotacin a rajo abierto, una mina subterrnea extrae el mineral desde abajo hacia arriba, utilizando lo ms posible la fuerza de gravedad para producir la fragmentacin y el desplazamiento del mineral hacia los puntos de carguo. La otra diferencia importante es que en la mina subterrnea no se extrae roca estril, sino que debido a los altos costos que implica la construccin de tneles, la explotacin se concentra preferentemente en las zonas de mineral.Existe una variedad de mtodos de explotacin subterrnea, pero el ms utilizado en la extraccin de grandes yacimientos es el conocido como hundimiento por bloques. ste consiste en provocar el desprendimiento de una porcin del macizo rocoso del resto de la masa que lo rodea. Para ello y mediante el uso de explosivos, se socava la base de una columna de roca mineralizada, de manera que el resto de la columna se fragmente paulatinamente hacia arriba y se desplome hacia los puntos de extraccin especialmente ubicados para captar la casi totalidad del material quebrado de la columna.En general, los bloques tienen dimensiones entre 100 y 200 m de altura y un rea basal de 60m x 90 m, lo cual implica entre 1.000.000 y 2.500.000 toneladas por cada bloque. Cuando el hundimiento se produce en forma secuencial, por tajadas menores del bloque, se habla de mtodo de hundimiento por paneles.Los bloques de produccin estn agrupados de acuerdo a su ubicacin dentro de la mina, constituyendo reas de produccin. Cada una de estas reas cuenta con una red de tneles y piques que se distribuyen en diferentes niveles:a) Nivel de hundimiento: corresponde al nivel en que se produce la socavacin de la columna de mineral, que se logra haciendo una red de perforaciones hacia arriba que se disponen formando un abanico. En estas perforaciones se introducen explosivos, cuya tronadura produce la fragmentacin total de la base del bloque hasta una cierta altura. Una vez retirado el material quebrado, el resto del macizo queda colgando hasta que se comienza a disgregar por efecto gravitacional y produce el hundimiento paulatino del total de la columna.

b) Nivel de produccin: corresponde al nivel de galeras desde las cuales es captado el mineral quebrado y traspasado hacia el siguiente nivel. Se sita entre 8 y 18 m por debajo del anterior, con el cual est comunicado mediante piques que captan, en forma de embudos, el mineral desde el nivel de hundimiento.

En el nivel de produccin, el mineral es traspasado hacia el nivel de transporte situado ms abajo, mediante un trabajo manual o utilizando equipos especiales. Cuando el mineral es de granulometra fina puede ser manejado por un operador (buitrero) que lo hace pasar directamente hacia los niveles inferiores; si es demasiado grueso (roca dura) debe ser manejado por cargadores especiales llamados LHD. stos cargan el material, lo transportan y lo vierten en los piques de traspaso centralizados que lo conducen a las etapas siguientes.

En estos puntos llamados de vaciado, hay un sistema de parrillas que dejan pasar el mineral hasta cierto tamao. Los fragmentos de roca que exceden este tamao son reducidos mediante martillos picadores mviles o mediante tronadura secundaria, si es necesario.

c) Subnivel de ventilacin: corresponde a una red de galeras que se ubican por debajo del nivel de produccin. stas tienen por objetivo conducir aire fresco, captado desde la superficie por grandes extractores, hacia los lugares donde se est trabajando, y retirar el aire viciado (contaminado por los gases de tronadura y de equipos diesel) para expulsarlo a la superficie.

d) Niveles de traspaso: corresponde a una serie de galeras y piques que permiten controlar el paso del mineral desde el nivel de produccin hasta el nivel de transporte.En el caso de mineral grueso (duro), este mineral es enviado al chancador primario, ubicado dentro de la mina, donde se reduce su tamao para permitir su transporte final. En algunos casos, es necesario reducir el tamao de los bloques mayores (colpas). Para esto, se dispone de sistemas de martillos picadores fijos.

e) Nivel de transporte: en este nivel circula el ferrocarril, en cuyos carros se carga el mineral para ser transportado hacia la planta ubicada en la superficie. Este es el tnel de mayor tamao en la mina. Sus dimensiones son de 5m de ancho por 6 m de alto.

Durante la extraccin, el mineral se mantiene en los piques de traspaso, los cuales se mantienen llenos. El mineral es vaciado a los carros mediante un sistema de cierre hidrulico, ubicado en la parte inferior de dichos piques, conocido como buzn. El ferrocarril es cargado en movimiento, de manera que la operacin se realiza en forma continua. Cada carro transporta aproximadamente 80 toneladas y el tren completo es capaz de transportar unas 1.300 toneladas en cada viaje.Autores: Patricio Cuadra, Codelco Central.Julio Cuevas, Divisin El Teniente.

Las rocas que quedan atrapadas en las parrillas, son reducidas por un martillo picador para que pasen al siguiente nivel.

Las rocas de mineral secundario son ms blandas y se hacen pasar por las buitras de un nivel a otro mediante el trabajo de los mineros.

Sistema de "hundimiento por bloque". Se ponen explosivos en la base de un cubo imaginario el que se debilita y por efecto de la gravedad cae como grandes rocas por los embudos construidos en el cerro.

METALURGICA:La metalurgia es la ciencia y tcnica de la obtencin y tratamiento de los metales desde minerales metlicos, hasta los no metlicos. Tambin estudia la produccin de

HISTORIA:Alrededor del ao 3000 a.C. ya exista una primitiva metalurgia del hierro esponjoso; el hierro colado no se descubri hasta el ao 1600 a.C.. Algunas tcnicas usadas en la antigedad fueron el moldeo a la cera perdida, la soldadura o el templado del acero. Las primeras fundiciones conocidas empezaron en China en el siglo I a.C., pero no llegaron a Europa hasta el siglo XIII, cuando aparecieron los primeros altos hornos.

En la Edad Media la metalurgia estaba muy ligada a la alquimia y a las tcnicas de purificacin de metales preciosos y la acuacin de moneda.

PROCESOS METALURGICOS:

Los procesos metalrgicos comprenden las siguientes fases:

Obtencin del metal a partir de la mineral que lo contiene en estado natural, separndolo de la ganga.

El afino, enriquecimiento o purificacin: eliminacin de las impurezas que quedan en el metal.

Elaboracin de aleaciones.

Otros tratamientos del metal para facilitar su uso.

Operaciones bsicas de obtencin de metales:

Operaciones fsicas: triturado, molido, filtrado (a presin o al vaco), centrifugado, decantado, flotacin, separacin por densidad, disolucin, destilacin, secado, precipitacin fsica.

Operaciones qumicas: tostacin, oxidacin, reduccin, hidro metalurgia, electrlisis, hidrlisis, lixiviacin mediante reacciones cido-base, precipitacin qumica, electro deposicin, cianuracin.

Fundicin Siderurgia Edad de Bronce Edad de Hierro Historia de la metalurgia ferrosa Galvanizado Anodinado Electrlisis