7/25/2019 Optimizacin Del Rajo

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Optimizacin del rajo: qu es y cmo se hace

El objetivo de este artculo es mostrar desde un punto de vista

conceptual y prctico en qu consiste el diseo y optimizacin de

minas a rajo abierto profundas.

En trminos simples, Optimizacin del Rajo es el proceso que consiste en determinar qu

material vamos a extraer en la explotacin de una mina a tajo abierto, y en qu secuencia. El

resultado debe ser realista y factible para que el proyecto se pueda financiar y llevar a cabo.

En este tema hay varias etapas, y cada una tiene su propio objetivo lo cual debe ser atendido para

lograr el objetivo general de un rajo optimizado.

Se parte de la base de que hoy en da el diseo ptimo de rajos se realiza con herramientas

computacionales (software) adecuados y especiales para dicho objetivo.

Se pueden tener diferentes softwares para las diferentes etapas, y no es necesario que sean de un

mismo proveedor. La eleccin de cul herramienta especfica usar es una tema fuera del alcance

de este artculo.

Para este efecto se debe tener previamente lo que se conoce como un Modelo de Recursos, que

es una idealizacin de todo el yacimiento dividido en bloques de igual tamao en 3D. Cada bloque

contiene toda la informacin necesaria.

Dicha informacin se basa en todos los sondajes, estudios metalrgicos, modelos geolgicos,

estudios geotcnicos, hidrolgicos, geofsicos, etc., que se hayan hecho previamente y que

permitan contar con este modelo lo ms cercano a la realidad que sea posible. Adicionalmente

cada bloque es clasificado segn su grado de confianza para la estimacin de la ley principal. Esta

clasificacin puede ser diferente en cada mina pero usualmente se emplean los trminos medido,

indicado e inferido. El material medido e indicado es el usado para hacer el diseo.

Se denomina mineral al material que ser enviado a la planta, de cuyo tratamiento se obtendr el

ingreso para el negocio, y se denomina estril al material que no reportara ingresos suficientes

por lo que no ser enviado a la planta.

Tambin se debe incorporar al modelo el conocimiento de la superficie topogrfica en la zona del

yacimiento y alrededores y otros antecedentes tales como: posibles instalaciones existentes, zonas

de restriccin, propiedad superficial de los terrenos y propiedad minera (en Chile, la propiedad

sobre la superficie est separada de la concesin o derecho que otorga el Estado para explotar

un yacimiento).

http://www.mch.cl/reportajes/optimizacion-del-rajo-que-es-y-como-se-hace/http://www.mch.cl/reportajes/optimizacion-del-rajo-que-es-y-como-se-hace/

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Por simplicidad, en esta explicacin conceptual, supondremos que la mina que se va a disear

tiene slo una especie mineralgica posible de beneficiar o, dicho de otra forma, se trata de una

mina que produce un solo producto.

Un aspecto importante previo al diseo es considerar el tamao del bloque del modelo de recursos,

lo que se conoce como la selectividad del mtodo de explotacin. Para el caso de un rajo abiertola selectividad corresponde al mnimo tamao de bloque que se puede seleccionar o separar

fsicamente de un bloque vecino y est determinada por la altura del banco y el tamao de los

equipos que se utilizarn (en particular el tamao del balde del equipo de carguo). Lo anterior ya

que el modelo debe predecir en cuanto sea posible las condiciones del mineral que llegar a la

planta para una evaluacin econmica realista.

Diseo rajo final

Una vez que ya disponemos del modelo de bloques de recursos, se deben obtener lo que se

conoce como reservas, es decir, determinar todos aquellos bloques que son susceptibles

tcnicamente de extraer y tratar en la planta, produciendo un beneficio econmico global al

negocio.

De la misma definicin de reservas se puede intuir que ellas quedarn determinadas al comparar

en cada bloque del modelo el costo que representar su extraccin y tratamiento en planta, con los

beneficios o ingresos que cada bloque puede entregar. Los costos del bloque sern sus costos de

perforacin, tronadura, carguo y transporte ms los costos de apoyo, administracin beneficio o

tratamiento en la planta y costos de capital.

Los beneficios del bloque en particular estarn determinados por la ley del bloque, la recuperacin

esperada en planta, el precio de venta (supuesto) menos los costos de procesamiento posteriores a

la planta (por ejemplo, como es el caso de la fundicin y refinera para los concentrados de cobre),multas si las hubiera, transporte y ventas hasta llegar al cliente.

Cuando se trata de un estudio conceptual se trabaja generalmente con una recuperacin

supuesta para todos los bloques en el yacimiento y con costos de mina constantes promedio para

la vida del yacimiento. Pero se ensayan distintos tamaos de planta -tasa de consumo de las

reservas- a fin de determinar la estrategia ms conveniente para el desarrollo del proyecto.

En etapas siguientes de prefactibilidad y/o factibilidad, ya se deben colocar las recuperaciones de

cada bloque estimadas en funcin de los ensayos metalrgicos y los costos de extraccin de cada

bloque que variarn dependiendo de su ubicacin en 3D.

Los costos de transporte en una mina son tpicamente del orden del 50% del costo total del bloque,

por lo que deben ser representados lo mas fidedignamente en el modelo de recursos. Costos para

perforacin, tronadura, carguo y beneficio tambin podran variar bloque a bloque. Posteriormente,

el modelo de recursos es procesado con un software como Whittle 4D para la determinacin del

rajo final. El Whittle es el ms conocido, pero no es el nico. Dichos softwares se basan en la

aplicacin del concepto conocido como cono flotante, algoritmos de Lerchs- Grossman y otros.

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Se debe alimentar adems al Whittle 4D con otra informacin fundamental: el ngulo de talud

global de las paredes del rajo, que normalmente cambia dependiendo de la calidad de las rocas en

los distintos sectores. Adems el software optimizador requiere saber la tasa de alimentacin, y

costos de capital.

El programa recorre todos y cada uno de los bloques del modelo de recursos comparando losingresos y los costos de cada bloque.

Si el bloque resulta con ingresos superiores a los costos entonces el software lo retira y el bloque

es nominado mineral, en caso contrario lo deja sin extraer y es calificado de estril. Si el bloque en

anlisis tiene sobre s otros bloques de estril, el bloque en anlisis debe ser capaz de pagar tanto

su extraccin propia como la extraccin de los bloques de estril sobre el que le impiden su

acceso.

De esta forma, finalmente entrega una superficie en 3D conocida como envolvente de rajo final.

La envolvente encierra dentro de s todos los bloques que entregarn utilidad igual o superior a

cero, evidentemente habr una envolvente para cada precio de venta del mineral. Para precios

altos las envolventes sern mayores tomando bloque de leyes progresivamente menores

Optimizacin diseo del Rajo

En la etapa anterior llegamos a determinar una serie de rajos anidados, cada uno para un

escenario de precio de venta determinado, hasta llegar al precio ms alto a que se haya decidido

hacer el diseo.

Generalmente es interesante conocer si las reservas crecen o se mantienen a precios bastante

altos en especial para decidir la ubicacin de instalaciones como la Planta y los botaderos, los que

deben quedar fuera de la envolvente del mximo rajo posible.

El software simula para cada rajo final dos estrategias de consumo de las reservas de mineral. La

primera llamada Caso ptimo en la cual se supone que no hay restricciones ni en el nmero de

bancos ni tamao de banco que podr bajar la explotacin. Esta estrategia usualmente entrega la

recuperacin ms pronta factible para las altas leyes.

La segunda estrategia se conoce como El Caso Peor. Lo cual representa una explotacin banco

a banco, donde no se inicia el movimiento del banco inferior hasta terminar con el banco superior

en explotacin. Este caso es el peor desde el punto de vista econmico, ya que obliga a la

remocin total del material de un banco antes de poder ir en busca del mineral del banco

inmediatamente inferior.

El caso real estar entre ambos casos. Estas restricciones son, por ejemplo, el nmero mximo de

bancos o frentes que se puedan tener operativos simultneamente por razones de disponibilidad y

tipo de equipos, o por razones climticas (como es el caso en alta cordillera donde cada banco en

operacin significa equipos para mantener su acceso despejado de nieve) u otras como

disponibilidad de destino (stocks o pilas de lixiviacin), necesidad de mezclas de material, controles

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fsicos, etc. Muchas veces los softwares de optimizacin no pueden incorporar todas las

restricciones del mundo real; entonces hay que tener algn cuidado con sus resultados

confirmando sus resultados durante la etapa siguiente de confeccin del plan minero.

El software optimizador entrega adems del volumen final (para cada rajo) una ley de corte que

corresponde a aquella ley que maximiza el VAN luego de haber recuperado todo el rajo.

Teniendo en cuenta los volmenes resultantes y el espacio generado por cada rajo anidado, se

definen fases operativas. Lo que corresponde en trminos sencillos a dividir el volumen total del

rajo en diferentes etapas las que estn orientadas por los rajos anidados, de esta forma las fases

irn buscando la recuperacin ms pronta de los sectores de mejor ley y posponiendo los de leyes

ms bajas. Cada fase as optimizada tendr su propia ley de corte y con frecuencia las leyes de

corte de las fases siguientes sern inferiores a las de las primeras fases.

Rajo operativo

La ltima parte correspondiente al diseo es lo que se conoce como la operativizacin del diseo

y corresponde a adecuar el diseo terico a las condiciones de operacin en cuanto a las

pendientes y anchos de rampas de transporte principal y secundarias.

Tambin en esta etapa se establecen areas mnimas que permitan el trabajo de los equipos,

bermas seguras para el cruce de camiones, y parapetos o defensas de seguridad en las orillas de

las rampas y caminos de transporte.

Las condiciones anteriores son naturalmente funcin de los equipos que se ha determinado usar y

del estndar mnimo para una operacin segura de los equipos, estas correcciones disminuyen en

algn porcentaje (generalmente menor) la recuperacin del mineral definido en el rajo ptimo

econmico o bien aumentan el requerimiento de movimiento de estril.

Optimizacin de fases

Una vez que las fases operativas se encuentran determinadas, existirn mltiples formas o

alternativas para la extraccin de cada una de ellas, ya sea en forma individual o combinada. A

esto le podemos llamar optimizacin del rajo u optimizacin de las fases del rajo.

La optimizacin de una Fase se puede hacer hoy en da con diferentes herramientas

computacionales como son XPAC; Cronos; MineSched y otros. En Runge preferimos usar

XPAC, herramienta que ha sido diseada especialmente para este efecto y que resulta muy

poderosa para la planificacin minera en el corto, mediano y largo plazo. Permite planificar

interactuando con todas las componentes, de una o varias minas, los cuales son los botaderos,

stockpiles, rutas de transporte, requerimientos de la planta, recursos de transporte y carguo, entre

otros. XPAC tiene la ventaja de ser aplicable tanto para minera subterrnea como minera a rajo

abierto.

En un modelo completo de XPAC se pueden planificar todos los aspectos de movimiento de

material, especificado por las combinaciones de origen-destino

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como sea necesario, por ejemplo:

- Mineral desde los rajos a las chancadoras.

- Mineral a pilas de lixiviacin.

- Mineral de baja ley a stocks.

- Mineral de baja ley desde stocks hacia chancadoras o lixiviacin

- Solucin rica desde lixiviacin a planta SX/EW.- Estril de la mina a los botaderos, confeccionando el plan de llenado de botaderos.

Lo anterior nos permite por ejemplo:

1. Hacer anlisis de recursos para determinar reservas operacionales.

2. Generar planes para diferentes escenarios de precios del producto.

3. Analizar el impacto de las fechas del cambio de explotacin de alguna mina.

4. Determinar leyes de corte variable por periodo, maximizando el VAN.

5. Estudiar variaciones de las combinaciones de alimentacin a la planta desde varias minas.

6. Confeccionar los planes de produccin desglosados a nivel anual, trimestral, mensual, semanal

o como se desee.

7. Estudiar y evaluar econmicamente las restricciones operativas.

Las anteriores son slo algunas de las posibilidades para el desarrollo del modelo. La ventaja

usando XPAC es que casi cualquier cosa es posible modelar, y la planificacin no est limitada por

el alcance del software.

XPAC puede aceptar datos procedentes desde cualquiera de los principales paquetes de modelos

geolgicos que entregan los modelos de bloques. Cuenta con un calendario flexible que permite al

usuario crear las configuraciones de programacin que se requiera y muestra salidas grficas que

permiten la visualizacin y animacin en 3D haciendo ms fcil y amigable la confeccin y/o

revisin del Plan Minero.

La base de datos de XPAC maneja un nmero ilimitado de registros y valores de datos, permitiendo

modelar minas de cualquier tamao.

De esta manera se puede incorporar al anlisis mezclas de minas subterrneas y minas de rajo

abierto, procesos de lixiviacin y concentracin, o alguna otra combinacin que el usuario estime

conveniente, analizando en forma simultnea la mejor estrategia de leyes de corte, capacidad de

proceso, tamao de tronadura, o cualquier poltica que sea objeto de optimizar en los casos en

anlisis en el corto plazo.

Plan minero

El Plan Minero es el producto final en todo el proceso de planificacin y de l se desprenden: el

programa de produccin, la proyeccin de los costos de operacin; y las necesidades de equipos

y/o la renovacin de los mismos (Perfil de Inversiones).

En esta ltima etapa corresponde determinar los rendimientos de los equipos de carguo y

transporte para cada periodo para lo cual resulta muy til un software de simulacin producido por

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Runge llamado Talpac. Esta etapa tiene incidencia en el diseo y optimizacin ya que el

rendimiento de los equipos (que va variando con las variaciones de la geometra del rajo)

determinar la necesidad del parque, o nmero de unidades de carguo y transporte, siendo a

veces necesario iterar y volver hacia atrs en la planificacin suavizando o moderando el impacto

que puedan producir en el parque de equipos requeridos algunos peaks de movimiento de material.

La realidad hace que casi nunca podamos implementar un plan optimo las restricciones del

mundo real no nos permitirn un escenario completamente optimizado ante lo cual debemos elegir

el caso ms favorable para cada oportunidad y contar con las herramientas que permitan analizar

con prontitud las alternativas que van surgiendo en el negocio y en la operacin de un complejo

productivo minaplanta para que as el cliente optimice su negocio.