ORE PASS.docx

Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas

Diseño y análisis de Ore Pass

2 de diciembre de 2014

RESUMEN

El trabajo práctico del que se deriva este informe está enfocado en determinar la relación del diámetro de un ore pass con respecto al tamaño de la colpa. Esta relación será analizada desde el punto de vista teórico y experimental y comparándolo con los trabajos de Aytaman y de la sociedad internacional de ingenieros, quienes analizaron datos obtenidos mediante experimentos a escala muy parecidos a los descritos en este informe y también en minas reales, donde se producían colgaduras en piques reales en algunos lugares de minas operativas en ese entonces. 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 qué 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. Para obtener los datos hubo que dirigirse al laboratorio de procesos mineralúrgicos en la ex ENAMI, donde se podía contar con todos los implementos y herramientas necesarias para construir un ore pass a pequeña escala. La experiencia, trata la simulación de un pique principal de traspaso de material (ore pass), para esto se hicieron múltiples variaciones en la experiencia que comprenden:     

Inclinación del pique Rugosidad del pique Volumen del pique Dimensión de la colpa Humedad de la colpa

De acuerdo a los resultados considerando todas estas variables, según cálculos matemáticos, tablas, correlaciones y gráficos, plantear la relación D/d óptimo (diámetro Pique, diámetro colpa) para evitar futuras colgaduras y de esta forma, diseñar de manera óptima un pique de traspaso. Tabla resumen

OBJETIVOS OBJETICO GENERAL:

  Analizar experimentalmente el comportamiento de un pique de traspaso ante la presencia de distintas condiciones, tanto del pique en si como del material que por el circula.

OBJETIVOS PRINCIPALES: 

Establecer los parámetros de mejor circulación del flujo.



Definir relaciones entre los diámetros de la colpa y el diámetro de los piques requeridos.



Concluir el diseño óptimo para construir un pique.



Realizar una valorización del proyecto escalándolo a la realidad.

OBJETIVOS SECUNDARIOS: 

Calcular la densidad esponjada del material en el pique.

INTRODUCCION En minería subterránea, como lo es la división Andina de Codelco Chile, no existe información histórica relativa al estado operacional de los piques de traspaso, sin embargo, se reconoce que éstos son susceptibles a interferencias operativas. Según la oficina de planificación de corto plazo de la mina, la mayor causa de detención de piques,

es porque requieren reparaciones, es decir, se obvian los casos de piques llenos por acumulación de material, que son las colgaduras, sin embargo, como se dijo anteriormente, no existe un registro numérico que dé cuenta de esto. El escurrimiento del mineral a través de piques debe ser totalmente expedito y libre. Al almacenarse material en los conductos, se produce un problema, ya que si el material se deja en un pique o un silo, éste tiende a compactarse a medida que la columna crece, la roca tiende a formar un arco natural conocido como colgadura de un pique. Se debe esperar que un buen diseño evite este problema, ya que al aumentar el diámetro del pique el arco pierde resistencia. Asumiendo que al aumentar el diámetro se soluciona el problema se debe asumir también el costo que ello significa (excavación), por lo que se analiza si realmente es necesaria realizar una excavación mayor siendo que la probabilidad de que se forme el arco es baja, pero como su frecuencia de uso es bastante alta la ocurrencia de este suceso se hace más probable. Para evitar una colgadura debe realizarse un diseño adecuado sobre la base de un buen conocimiento de las características del material y de la explotación en sí. Ya en operación, también se pueden intercalar parrillas previamente al paso del material, evitando que el sobre tamaño entre a los piques. En el presente informe se detalla la realización de la experiencia práctica que tiene la finalidad de corroborar y analizar la relación que existe entre el diámetro del pique con el diámetro del material que pasa por éste, denominado colpa. El objetivo en sí de la experiencia es porque en muchas ocasiones debidos a malas prácticas o hechos puntuales se producen estancamientos del pique lo que significan pérdidas tanto en los rendimientos como en producción, lo que se traduce en económicas. En este tipo de situaciones influyen una serie de variables, pero la experiencia toma en cuenta aparte de las distintas granulometrías del material y diámetros de pique, analiza los ángulos que puede poseer un pique de traspaso, también la rugosidad del mismo pique y por último la humedad que posea el material y como pueden influir en el posible estancamiento.

FUNDAMENTOS TEORICOS 

Colgaduras: Interferencia operacional, cuando se forman arcos de mineral que impiden el flujo de mineral por el pique de traspaso.

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Parrillas: Regulan el tamaño máximo de mineral que es vaciado al pique de traspaso; estas al ser reparadas o cambiadas, el pique deja de producir.



Buzones: Puede decirse que un buzón cumple funciones de regulación de flujo de material, es decir actúa como una válvula de descarga. El sistema del buzón en sí, consta de partes metálicas principalmente, el sistema de accionamiento puede ser por aire comprimido o hidráulico (depende de la capacidad), debe ser capaz de abrirse y cerrarse cuando sea necesario y su descarga debe ser siempre sobre un equipo de transporte. El buzón debe cumplir con dejar pasar el material sin obstaculizarlo (cuando se requiera) y cumplir con las condiciones de diseño y sus dimensiones son las que permitirán cumplir con ello, de acuerdo al sistema de transporte y la granulometría del material. Se pretende lograr una operación simple, de bajo costo, sin riesgo y de alto rendimiento. 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 que se pueden 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 que 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 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.

Directrices para garantizar la libre circulación en un mineral

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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 muestra las directrices para garantizar la libre circulación del mineral al pasar por la selección adecuada, a través de una cierta dimensión (D) con respecto al tamaño de la roca (d). El gráfico revela 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, 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 representará en el siguiente gráfico.

Umbral adecuado para garantizar la libre circulación

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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 a 4. Colgamiento se encuentra en ore pass con un D/d radio superior a 2 pero no superior a 4. Los distintos diagramas que existen ayudan a comprender cuando 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 se tienen rangos, los cuales no se pueden superar, ya que se requiere 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 da una relación diferente respecto a sus pruebas basadas en observación del tema. Diferentes alternativas de control de roca

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Fuente: Mass min 2004.

En la abertura del pique se pueden colocar distintos tipos de rejillas que delimitan el paso del material de determinado diámetro, y esta delimitación podría realizarse con scalper grizzly o grid grizzly los cuales actúan como tamices en la entrada del pique. En este proceso no solo se utilizan implementos de acero para que pase una determinada granulometría de roca, si no que también equipos que ayuden a la conminución del material y por lo cual se coloca 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. Fracciones de pantalla utilizada en el estudio de colgadura de Aytaman (1960).

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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