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UNIVERSIDAD DE CHILEFACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA INDUSTRIAL

DESCRIPCIN CUANTITATIVA DE LOS PROCESOS DE EXTRACCIN YREDUCCIN DE MINERAL EN LA MINERA DE COBRE A CIELO ABIERTO

MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL INDUSTRIAL

MARIANA ROJAS CORNEJO

PROFESOR GUA:JOSE MOSQUERA CDIZ

MIEMBROS DE LA COMISIN:PATRICIO CONCA KELH

RAFAEL EPSTEIN NUMHAUSER

SANTIAGO DE CHILEOCTUBRE 2009


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INDICE

INDICE 1

1. INTRODUCCIN 5

2. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA 7

2.1. OBJETIVOS 72.1.1. OBJETIVO GENERAL 72.1.2. OBJETIVOS ESPECFICOS 72.2. ALCANCE 82.3. METODOLOGA DE INVESTIGACIN 92.3.1. DEFINICIN DEL SISTEMA 92.3.2. RECOPILACIN Y ESTRUCTURACIN DE INFORMACIN 92.3.3. ASIGNACIN DE CONSUMOS DE RECURSOS PROCESO-DEPENDIENTES A LAS OPERACIONES 102.3.4. IDENTIFICACIN DE FUNCIONES DE CONSUMO DE RECURSOS Y COSTOS. 10

3. ANTECEDENTES 10

3.1. MINERA CHILENA DE COBRE 103.1.1. EXTRACCIN 143.1.2. CHANCADO 143.1.3. MOLIENDA 143.1.4. FLOTACIN 143.1.5. FUSINCONVERSIN 153.1.6. ELECTRO REFINACIN 153.1.7. LIXIVIACIN 153.1.8. EXTRACCIN POR SOLVENTES 153.1.9. ELECTRO OBTENCIN 153.2. EXPLOTACIN MINERA A CIELO ABIERTO 163.3. REDUCCIN DEL MINERAL 18

4. OPERACIONES UNITARIAS 19

4.1. MODELO CONCEPTUAL DE PROCESOS 194.2. PROCESOS 234.2.1. PERFORACIN 234.2.2. TRONADURA 284.2.3. CARGUO Y TRANSPORTE 324.2.4. CHANCADO 384.2.5. MOLIENDA 414.3. RELACIONES ENTRE LAS OPERACIONES UNITARIAS 45


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5. FACTORES CAUSALES Y VARIABLES DE OPERACIN 47

5.1. PERFORACIN 475.1.1. FACTORES CAUSALES 475.1.2. VARIABLES DE OPERACIN 495.2. TRONADURA 57

5.2.1. FACTORES CAUSALES 585.2.2. VARIABLES DE OPERACIN 595.2.3. MODELO DE PREDICCIN DE LA FRAGMENTACIN DESPUS DE LA TRONADURA KUZ-RAM 605.2.3.1. ECUACIN DE ROSSIN RAMMLER 605.3. CARGUO Y TRANSPORTE 635.3.1. FACTORES CAUSALES 645.3.2. VARIABLES DE OPERACIN 655.4. CHANCADO 715.4.1. FACTORES CAUSALES 725.4.2. VARIABLES DE OPERACIN 745.5. MOLIENDA 755.5.1. FACTORES CAUSALES 755.5.2. VARIABLES DE OPERACIN 76

6. DESCRIPCIN CUANTITATIVA DE PROCESOS 77

6.1. PERFORACIN 776.1.1. CONSUMO DE ENERGA EN LA PERFORACIN 776.1.2. CONSUMO DE MANO DE OBRA EN LA PERFORACIN 786.1.3. DESGASTE DEL TRPANO 786.2. TRONADURA 796.2.1. CONSUMO DE EXPLOSIVOS EN LA TRONADURA 796.3. CARGUO Y TRANSPORTE 796.3.1. CONSUMO DE ENERGA EN EL CARGUO 796.3.2. CONSUMO DE COMBUSTIBLE EN EL TRANSPORTE 806.3.3. DESGASTE DE NEUMTICOS 806.4. CHANCADO 816.4.1. CONSUMO ENERGA CHANCADO 816.5. MOLIENDA 81

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 82

8. BIBLIOGRAFA 84

10. ANEXOS 85

ANEXO:ESPECIFICACIONES TCNICAS EQUIPOS Y MAQUINARIA 85ANEXO :CONTRATOS MARC(FUENTE:SII) 96


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ANEXO :CURVAS RIMPULL 99


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RESUMEN DE LA MEMORIAPARA OPTAR AL TITULO DEINGENIERO CIVIL INDUSTRIALPOR: MARIANA ROJAS CORNEJOFECHA: 06/10/2009PROFESOR GUA: JOS MOSQUERA CDIZ

Resumen Ejecutivo

La volatilidad del precio del cobre y de algunos de sus insumos generan la necesidad en laminera de cobre de controlar los costos y hacer ms eficientes los procesos; y no solo por el temade optimizacin y gestin de costos, sino que tambin hay una intensa bsqueda por generarprocesos eficientes que sean sustentables y amigables con el medio ambiente. Sin embargo y, eneste contexto, no se puede tener real control sobre los costos si no se conoce la logstica de losprocesos; en qu se gasta y cunto se gasta.

El presente trabajo de ttulo tiene como objetivo describir los procesos productivos delcobre que guardan relacin con la extraccin del mineral y la reduccin de su tamao desde unenfoque logstico y cuantitativo que permita conocer los procesos que generan el consumo derecursos y la magnitud de stos en base a las toneladas procesadas. El estudio se centr en labsqueda de relaciones tericas que definen el comportamiento de las etapas productivas y laderivacin de estas en funciones descriptivas de consumos de recursos y consecuentemente decostos de operacin. En particular, se busca describir las principales unidades generadores decostos basados en el consumo de insumos fundamentales para el desarrollo productivo del cobre,como petrleo, energa elctrica, explosivos, mano de obra, etc.

El desarrollo del trabajo signific la separacin del proceso en unidades de operacin mspequeas. Estas operaciones unitarias son: Perforacin, Tronadura, Carguo, Transporte,Chancado y Molienda. Cada una ella supone el consumo de recursos y consecuentemente lageneracin de costos en funcin de las caractersticas de los equipos con que se realizan, lascaractersticas del material a procesar y las caractersticas de la infraestructura de donde se opera.Asi se desarrolla un modelo de procesos capaz de modelar asertivamente la realidad del procesoextractivo y de reduccin del cobre (y de cada una de las etapas e interacciones que se llevan acabo), en base a la definicin de funciones de comportamiento de las etapas.

El trabajo desarrollado pretende apoyar la generacin de modelos de optimizacin,

sirviendo de base conceptual a estos, pero principalmente apoyar en la solucin de problemas enla cadena productiva. Al categorizar un procedimiento, identificando los puntos ms importantesen cuanto a la generacin de costos y consumo de recursos, se logra dimensionar la importanciade las actividades particulares de un proceso en su incidencia con el resultado de operacin.


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1. Introduccin

A travs de la historia el cobre ha tenido diversos usos y aplicaciones derivadas de susreconocidas propiedades fsicas y qumicas, lo que le ha permitido gozar de una crecientedemanda y de una presencia privilegiada en el mercado mundial. Desde 1994, Chile es el primerproductor mundial de cobre produciendo, al ao 2008, aproximadamente 5,3 millones de

toneladas de cobre fino al ao, correspondientes al 35% de la demanda mundial por este mineral.Se estima, adems, que Chile posee un tercio de las reservas mundiales de cobre, lo cual respaldael liderazgo del pas en lo que a produccin de este mineral se refiere. Por otro lado, la minera decobre resulta ser la principal actividad econmica de Chile, con una participacin del PIB del15%.

Desde el punto de vista de operaciones productivas, la actividad minera, puede ser vista, enforma muy simplificada, como una sucesin de etapas que se inician con la extraccin delmineral desde el yacimiento y culminan en la venta del mineral procesado en el mercado. Lasetapas intermedias consisten bsicamente en la reduccin del tamao de la roca y la

concentracin del mineral. Adems existen mltiples actividades de transporte que conectan cadauna de las etapas para conformar el proceso productivo total. Cada una de las operaciones que sellevan a cabo supone el consumo de recursos y consecuentemente la generacin de costos sobrelos cuales es necesario tener control para asegurar rentabilidades positivas. Mltiples variables,exgenas y endgenas inciden en la generacin de costos.

Entre las variables exgenas que aumentan los costos se encuentran:

- Aumento de costos de los principales insumos: energa, combustibles, lubricantes, acero,mano de obra de terceros, explosivos, neumticos, etc.

- Deterioro variables mineras: Baja en la ley de mineral, aumento de distancias en la faena.

- Incidentes de la naturaleza.- Aumento de regulaciones medioambientales.

Respecto a las variables endgenas que disminuyen la rentabilidad de la empresa,aumentando los costos, se pueden enumerar las siguientes:

- Menor produccin de cobre (utilizacin subptima de la capacidad instalada).- Tiempos muertos en la operacin.- Deterioro de equipos y maquinaria de produccin.- Nivel de experiencia de los trabajadores y accidentes laborales.- Tecnologizacin del proceso.

- Incremento de gastos en servicios de terceros.Respecto a lo anterior se ha observado, a nivel mundial, un encarecimiento de recursos

naturales como petrleo y agua1; muy escasos si se considera la localizacin de la mayora de las

1Para producir una tonelada de cobre se emplean aproximadamente 100 m de agua dependiendo, entre otrosfactores, de la tecnologizacin del proceso, la reutilizacin de agua entre etapas del proceso productivo y la ley delmineral.


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faenas mineras en Chile (Desierto de Atacama, II Regin) y la sobredemanda mundial por ambosrecursos. Junto con esto, existe un claro deterioro de las variables mineras en Chile consecuenciade planes de extraccin ptima que privilegian la extraccin de mineral desde aquellos puntos enque se maximiza la rentabilidad en un periodo dado; se prioriza la explotacin de aquellos bancosque poseen las mejores caractersticas mineras, quedando para el siguiente periodo puntos deextraccin menos buenos y as sucesivamente.

Es por lo tanto, una de las principales preocupaciones de las empresas mineras, generarsistemas sobre el proceso productivo, que optimicen la produccin de cobre y que apoyen lasdecisiones de extraccin, generando formas ptimas de operacin de las plantas respecto a losrecursos que se consumen en las etapas del proceso. Para prometer que los resultados de looptimizacin sean consistentes con la realidad, es necesario modelar la red de procesos quegenera la produccin de cobre y sus subproductos (principalmente molibdeno) utilizando datos lomas actualizado posibles y logrando un equilibrio entre las simplificaciones que se hacen paraconstruir los modelos (variables relevantes, parmetros, caracterizacin de las etapas, etc.) y elcomportamiento de la red, en base al contraste entre los resultados operacionales reales con los

que resultan al validar el comportamiento de la red modelada. Es en esta necesidad en la que sebasa el desarrollo del trabajo de ttulo. En generar una descripcin cuantitativa de la red deprocesos respecto a los recursos que consumen las actividades (operaciones unitarias2) que sellevan a cabo para producir cobre. Es decir generar la base conceptual sobre la cual seimplementarn modelos de optimizacin.

Tiene sentido, en este contexto, separar (y tratar por separado) las actividades enoperaciones mineras y operaciones metalrgicas. Las primeras actividades estn destinadas allevar a cabo los procesos de extraccin y reduccin de material y las segundas a la concentracindel mineral, mediante procesos metalrgicos3. Sin embargo, aunque se describan los procesos

mineros y metalrgicos por separado, es necesario tener en cuenta que ser restriccin del modeloconceptual la optimizacin en trminos granulomtricos y de homogeneidad de los productosresultantes de cada etapa de conminucin4, pues de esto depende la eficiencia de los procesosaguas abajo y los costos de produccin (es ms eficiente reducir el tamao de la roca en laTronadura que en el Chancado y ms eficiente en el Chancado que en la Molienda). Enparticular, en el presente trabajo, se describirn las operaciones destinadas a la extraccin yreduccin del mineral y las interacciones entre estas actividades correspondientes a carguo ytransporte del mineral. Se describen los elementos principales del problema y se plantea unmodelo conceptual de procesos.

2Operaciones Unitarias: Perforacin, Tronadura, Carguo, Transporte, Chancado, Molienda, etc.

3Metalurgia Extractiva: mtodos qumicos necesarios para tratar un mineral o un material de tal forma que se puedaobtener el metal, con diferentes grados de pureza o concentracin, o alguno de sus subproductos.4 Etapas destinadas a la extraccin y reduccin del material.


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2. Descripcin del Problema

El trabajo de ttulo se sita en el eslabn de recopilacin y organizacin de la informacin dela cadena de desarrollo de las herramientas de apoyo a la planificacin minero-metalrgica delargo plazo y supone el modelamiento de la red de procesos de extraccin, reduccin y transportedel mineral de la cadena de produccin de cobre en Chile para yacimientos a cielo Abierto.

2.1. Objetivos

Con el fin de desarrollar una herramienta descriptiva que sea capaz de simularasertivamente la realidad del proceso extractivo y de reduccin del cobre (y de cada una de lasetapas e interacciones que se llevan a cabo), en base al comportamiento que presentan dado lascantidades que se procesan, las caractersticas propias de la red de procesos y las condiciones demercado que influyen en los costos de produccin, se definen los objetivos expuestos acontinuacin.

2.1.1.

Objetivo General

Describir los procesos destinados a la extraccin y reduccin de mineral, y susinteracciones, en la produccin de cobre en la minera a cielo abierto chilena, en base a losprincipales recursos que son consumidos en la produccin, los principales insumos y equiposutilizados y la mano de obra que trabaja directamente en la operacin. Consecuentemente, alhacer dicha descripcin, se logra explicar la magnitud de los costos que son generados en laoperacin.

2.1.2. Objetivos Especficos

- Generar funciones, en base a unidades mnimas de operacin (operaciones unitarias), que

describan con alta confiabilidad el consumo de recursos real experimentado en el procesode extraccin y reduccin de mineral.- Definir pares insumo-proceso, a describir, en base a la teora y a la factibilidad de asignar

recursos a las actividades definidas.- Determinar los factores causales de los consumos de recursos y las variables relevantes

del mineral, la infraestructura y los equipos que inciden en el comportamiento de losprocesos.

- Lograr un modelo de procesos lo suficientemente genrico como para adaptarse a lasoperaciones de cualquier faena de minera de cobre a cielo abierto.

- Definir parmetros, factores y variables de operacin de modo que stos sean calculables

y medibles.


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2.2.

Alcance

En el contexto del trabajo de ttulo se separa el proceso productivo del cobre en actividadesmineras, descritas en el presente informe, y actividades metalrgicas. Las actividades minerastienen por objetivo separar una porcin mineralizada del macizo rocoso, transportarla y reducirlade tamao para permitir y facilitar la recuperacin y concentracin de cobre. Por su lado, el

objetivo de las actividades metalrgicas es concentrar del mineral, mediante procesosmetalrgicos5 . Para lograr los objetivos de las operaciones metalrgicas es necesario lograrresultados eficientes en las operaciones mineras respecto a la granulometra y homogeneidad delos productos resultantes de cada etapa de conminucin 6 . As, se describen las operacionesmineras, tomando como restriccin del problema la granulometra esperada del producto de cadaetapa. En el contexto de la extraccin y reduccin del cobre en la minera chilena a cielo abierto,se genera herramienta descriptiva pretende contestar las siguientes preguntas:

- En qu se gasta?,- Dnde se gasta? y- Cunto se gasta?

Para responder estas preguntas se genera un modelo de procesos en el que las operacionesquedan definidas por las actividades que se realizan, los equipos y mano de obra que se utilizan,los principales insumos gastados y las variables de operacin ms importantes que modelan elcomportamiento de los principales procesos de transformacin del material.

Se definen consumos proceso-dependientes en base a una revisin terica de diversosmodelos que describen las operaciones. Estos modelos estn definidos respecto a la necesidad delograr que la granulometra de los productos resultantes de cada una de las operacionesproductivas, sea la adecuada para lograr un comportamiento eficiente de la red de procesos, de

recursos consumidos y de utilizacin de equipos de carguo, transporte, chancado y molienda.Los recursos consumidos en la operacin dependen de variables operacionales y de las

caractersticas del material que se desea transformar (granulometra, dureza, etc.). Existen otrosfactores que generan gastos indirectos a la operacin, que no son asignables a alguna actividadespecfica y que por lo tanto, no se incluyen en esta descripcin pues escapa a los objetivosdescriptivos de la herramienta.

Existen, adems variables de la operacin que no son medibles pero que tienen un efectosobre el consumo de recursos, como por ejemplo el nivel de experiencia de los operadores de losequipos mineros. No es posible categorizar la experiencia de un operador ni tampoco conocer

cmo influye sta en el comportamiento de alguna operacin, sin embargo se sabe que a mayorexperiencia del operador con el equipo, ms eficiente ser el proceso. Por lo tanto, la inclusin deestas variables, escapa al alcance de este trabajo. Ejemplos de variables que no son medibles o

5Metalurgia Extractiva: mtodos qumicos necesarios para tratar un mineral o un material de tal forma que se puedaobtener el metal, con diferentes grados de pureza o concentracin, o alguno de sus subproductos.6 Etapas destinadas a la extraccin y reduccin del material.


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cuyos efectos sobre la operacin no son medibles son la temperatura y humedad del ambiente, elnivel de altura sobre el mar del lugar de trabajo y la ya nombrada experiencia de los trabajadores.

Dicho lo anterior la herramienta es capaz de describir los consumos generados en laoperacin de energa elctrica, combustible, insumos principales, mano de obra directa y agua.Estos consumos representan la mayor parte de los costos de las operaciones mineras. El resto de

los costos de operacin estn definidos por las mantenciones y repuestos de los equipos utilizadosen el proceso productivo del cobre.

2.3. Metodologa de Investigacin

La descripcin de procesos mineros, en el presente trabajo de ttulo, se basa en unaestructura metodolgica muy definida y lo suficientemente clara y general como para serdesarrollada en diversos yacimientos cuprferos a cielo abierto. La metodologa de investigacinconsta de cuatro etapas principales: Definicin del Sistema, Recopilacin y Estructuracin deInformacin, Asignacin de Consumos de Recursos proceso-dependientes e Identificacin deFunciones de Consumo de Recursos y Costos.

2.3.1.

Definicin del sistema

La primera tarea a realizar es estudiar a fondo los procesos involucrados en la produccinde cobre en la minera chilena a cielo abierto, tanto de forma individual como global, y hacer unlevantamiento de la situacin actual (equipos utilizados, tecnologas de procesamientoincorporadas, etc.). Esto significa identificar todas las etapas productivas posibles en la seccindel proceso de produccin de cobre del mbito del trabajo de ttulo; definir el diseo y laejecucin de las actividades del proceso, los equipos utilizados, la infraestructura proporcionadapor la faena y los productos de entrada y salida de cada etapa de transformacin del mineral.

Posteriormente y utilizando una metodologa formal se debe desarrollar una malla de procesos.

2.3.2. Recopilacin y estructuracin de informacin

Lo siguiente ser definir e identificar las caractersticas que poseen tanto los nodos de lamalla como los arcos o caminos de sta en la red de procesos productivos de la minera de cobrea cielo abierto. En esta etapa lo primordial es asignar la utilizacin de ciertos recursos a lasactividades productivas en base a unidades de recursos relevantes para el clculo de los costos(mano de obra, agua, energa, petrleo, etc.). Junto con esto caracterizar los equipos, lainfraestructura y las caractersticas de los insumos utilizados. Es necesario tener en cuenta trespremisas bsicas:

- El consumo de recursos e insumos es directamente proporcional a la cantidad procesada.- Los costos de produccin dependen tanto de los precios de los insumos como de la

cantidad procesada.- Las caractersticas de la infraestructura, de los equipos y maquinarias utilizadas y las

caractersticas mineralgicas propias del material que se est procesando influyen en elcomportamiento de la cadena productiva, modificando las capacidades y el rendimientode sta.


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2.3.3. Asignacin de consumos de recursos proceso-dependientes a las operaciones

La ejecucin de esta etapa consiste en la revisin bibliogrfica de modelos tericos que describenel comportamiento de diversas operaciones mineras en base a ciertas variables de operacin yfactores causales que definen el modelo. As es posible asignar formas funcionales de consumosde recursos a cada una de las operaciones mineras para los principales insumos utilizados y para

las variables de operacin.2.3.4.

Identificacin de funciones de consumo de recursos y costos.

Una vez caracterizada completamente la red de procesos es necesario descubrir e identificarel comportamiento de la red en base a las cantidades que se procesan, los precios de los insumosy las caractersticas propias de la red. La idea es definir funciones de consumo de recursos y decostos que permitan visualizar y detectar aquellas etapas intensivas en el gasto de algn recursoespecfico y aquellas que presentan costos de transformacin elevados al proyectar elprocesamiento de una cantidad definida de material, dado un configuracin especfica de la redde procesos y conocidas las condiciones de mercado para el momento dentro del cual se realiza la

proyeccin.

3. Antecedentes

3.1. Minera Chilena de Cobre

Chile es un pas mineralizado. Existe, a lo largo de la Cordillera de Los Andes, una altaconcentracin de Cobre, por lo que este mineral es explotable y comercializable de manerarentable. La mayor parte del cobre disponible aparece disperso en grandes reas, mezclado conmaterial mineralizado y con roca estril. Estos son los denominados yacimientos porfricos7,

caracterizados por contener grandes masas de rocas con cobre sulfurado. Tambin existen otrosyacimientos donde el cobre se encuentra en la parte superior de la roca mineralizada que ha sidoalterada por la accin de agentes atmosfricos; son los llamados yacimientos oxidados8 yrepresentan un tercio del total de mineral de cobre presente en Chile.

A continuacin se muestran las principales faenas mineras de Chile, su ubicacingeogrfica dentro del territorio nacional y sus capacidades productivas al ao 2008.

7Ejemplos de Yacimientos Porfricos: Chuquicamata, El Salvador, Andina y El Teniente.8Ejemplos de Yacimientos de Cobre Oxidado: Radomiro Tomic y El Abra.


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Chuquicamata (6):En produccin desde el ao 1915, Segunda Regin, a 240 km de laciudad de Antofagasta y a una altura de 2.800 m sobre el nivel del mar. En el ao 2008, tuvo unaproduccin total de 530.000 toneladas mtricas de cobre. Actualmente es considerado el rajo msgrande del mundo.

Michilla-Lince (7):En operaciones desde el ao 1992, Segunda Regin, a 70 km al sur de

la ciudad de Tocopilla. En el ao 2008, tuvo una produccin de47.700 toneladas mtricas decobre.

Mantos Blancos (8):En produccin desde el ao 1961. Actualmente explotan el rajo SantaBrbara, que incorpor todas las operaciones mineras anteriores, y cuya produccin comenz en1995. Se ubica en la Segunda Regin, a 45 km al noroeste de la ciudad de Antofagasta y a unaaltura aproximada de 1.000 m sobre el nivel del mar. En el ao 2008, tuvo una produccin de98.000 toneladas mtricas.

Lomas Bayas (9):En produccin desde el ao 1998, Segunda Regin, a 110 km al norestede Antofagasta y a una altura aproximada de 1.500 m sobre el nivel del mar. En el ao 2008, tuvo

una produccin de 50.000 toneladas mtricas. Se espera para los prximos aos una produccinde 60.000 toneladas mtricas.

Spence (10):Proyecto en estudio con puesta en marcha para el 2005, Segunda Regin, a140 km al noreste de Antofagasta y a una altura aproximada de 1.700 m sobre el nivel del mar.Su diseo contempla una produccin anual de 250.000 toneladas mtricas de cobre.

El Tesoro (11):En produccin desde el ao 2001 Segunda Regin, a 140 km al noroeste deAntofagasta en el distrito de Sierra Gorda, a una altura de 2.800 m sobre el nivel del mar. Sucapacidad se estima para una produccin anual de 90.000 toneladas mtricas de cobre.

Escondida (12):En produccin desde el ao 1991, Segunda Regin, a 160 km al sudestede Antofagasta, a una altura de 3.100 m sobre el nivel del mar. En el ao 2008, tuvo unaproduccin de 1.254.000 toneladas mtricas de cobre. Es la mina con mayor produccin en elmundo y la principal productora de cobre de nuestro pas.

Zaldivar (13):En produccin desde el ao 1995, Segunda Regin, a 175 km al sudeste deAntofagasta. En el ao 2008, tuvo una produccin de 133.500 toneladas mtricas de cobre.

El Salvador (14): En produccin desde el ao 1959, una vez agotado el yacimientoPotrerillos, Tercera Regin a 120 km al este de Chaaral y a una altura de 1.700 m sobre el niveldel mar. En el ao 2008, tuvo una produccin de 42.700 toneladas mtricas de cobre.

Manto Verde (15):En produccin desde el ao 1995, Tercera Regin, a 40 km al interiorde Chaaral. En el ao 2000 tuvo una produccin de 53.000 toneladas mtricas de cobre.

Candelaria (16):En produccin desde el ao 1994, Tercera Regin, a 20 km al noreste deCopiap. En el ao 2008 tuvo una produccin de 173.500 toneladas mtricas de cobre.

El Indio (17):Yacimiento de oro con cobre como subproducto, en produccin desde el ao1982. Ubicado en la cuarta Regin, a unos 100 km al noreste de Vicua y a una altura de 4.000 m


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sobre el nivel del mar. En el ao 2000 tuvo una produccin de 14.000 toneladas mtricas decobre.

Andacollo (18):En produccin desde el ao 1996, Cuarta Regin, a unos 40 km al sudestede Coquimbo, a una altura de 1.050 m sobre el nivel del mar. El ao 2000, tuvo una produccinde 22.000 toneladas mtricas de cobre.

Pelambres (19):En produccin desde fines del ao 1999, Cuarta Regin, a 79 km al estede Salamanca, a una altura de 3.000 a 3.6000 m sobre el nivel del mar. En el ao 2008 tuvo unaproduccin de 283.000 toneladas mtricas.

El Soldado (20): En produccin desde 1942, Quinta Regin, a 130 km al norte deSantiago, en la Comuna de Nogales. En el ao 2000 tuvo una produccin de 72.000 toneladasmtricas de cobre.

Andina (21): En produccin desde el ao 1970, Quinta Regin, a 50 km al noreste deSantiago, en el distrito de Saladillo, cercano a la ciudad de Los Andes, a una altura de 3.500 msobre el nivel del mar. En el ao 2008 tuvo una produccin de 219.000 toneladas mtricas de

cobre.

Los Bronces (22):En produccin desde el ao 1925, Regin Metropolitana, a 50 km deSantiago, a una altura de 3.500 m sobre el nivel del mar. En el ao 2000 tuvo una produccin de181.000 toneladas mtricas de cobre.

El Teniente (23): En produccin desde el ao 1906, Sexta Regin, a 80 km al sur deSantiago, al interior de la ciudad de Rancagua. Durante el ao 2008, tuvo una produccin de381.000 toneladas mtricas de cobre. Es la mina en explotacin subterrnea ms grande delmundo.

Los procesos productivos que se llevan a cabo para generar los productos intermedios(concentrado de cobre), finales (ctodos) y subproductos del cobre (principalmente molibdeno),dependen del tipo de mineral, sulfurado u oxidado, al que venga asociado el metal. La Figura 2resume la cadena de procesos que deben llevarse a cabo para producir cobre asociado a los dostipos de minerales a los que se encuentra asociado el cobre.

Figura 2: Proceso Productivo del Cobre


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3.1.1. Extraccin

La extraccin es el proceso por el cual se retira el material desde el macizo rocoso queforma el yacimiento. Esta etapa comprende tres importantes subprocesos:

- Perforacin: Una vez elegido la zona a explotar y utilizando una perforadora, se taladra laroca y se deposita el material explosivo en la cavidad generada.

- Tronadura: Corresponde al proceso durante el cual se hace explotar el explosivodepositado en la etapa anterior y se logra separar el material a extraer del resto del macizorocoso.

- Carguo: El material dinamitado es sacado de la zona de explotacin utilizando una pala ycargado en el sistema de transporte de la faena como camiones de gran tonelaje para elcaso de minera a cielo abierto.

Conjuntamente, el material cargado debe ser transportado al lugar de destinocorrespondiente. Puede ser a la etapa de chancado, en el caso del mineral sobre ley de corte 9, abotaderos de lixiviacin, en caso de sulfuros de baja ley, o a botaderos en caso de ser considerado

material estril. Una ltima variante se genera al transportar el mineral hacia stocks temporales,cuando alguna situacin operacional lo amerita.

3.1.2. Chancado

Independiente de su naturaleza (oxidado o sulfurado), cuando el mineral es procesable deforma rentable, el primer procesamiento corresponde al Chancado. El Chancado tiene comoobjetivo reducir tamao de las rocas mineralizadas triturndolas en chancadores, los cualespueden ser giratorios, de mandbulas o de conos.

Existen tres tipos de chancados dependiendo del tamao de roca que admite y el tamao de roca

que resulta de este proceso; chancado primario, secundario y terciario. El objetivo del chancadoen etapas es evitar consumos exagerados de energa, disminuir la presencia de material muy finoen el producto y evitar la ocurrencia de fallas mecnicas en las maquinas chancadoras debido alos fuerte esfuerzos que se producen por la aplicacin de cargas muy intensas.

3.1.3. Molienda

Dentro de la lnea de procesamiento de mineral sulfurado, la etapa que sigue al Chancadoes la Molienda. Este proceso se realiza para disminuir la granulometra 10del material procesado.Los equipos disponibles para realizar este proceso provienen principalmente de tres alternativastecnolgicas: molino de bolas, de barras y molino SAG.

3.1.4. Flotacin

El objetivo de este proceso es obtener un concentrado de cobre de 30% de ley, para lo cualla pulpa proveniente de la molienda, por medio de procesos fisicoqumicos, se pone en contacto

9Ley de corte: ley ms baja que puede tener un cuerpo mineralizado para ser explotado con beneficio econmico.10Tamao y homogeneidad del producto de alguna etapa conminutiva.


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con una solucin en la que se burbujea aire de modo tal que las partculas de cobre se adhieran alas burbujas y suban junto a ellas. Para que la solucin pueda ser transferida a fundicin y ascontine con su proceso piro metalrgico, primero debe extraerse el molibdeno remanente. Laobtencin de molibdeno se hace en plantas especialmente diseadas para dicho efecto. De estemodo, las plantas concentradoras entregan como producto tanto concentrado de cobre como demolibdeno.

3.1.5.

Fusin Conversin

Estas etapas se llevan a cabo en hornos de altas temperaturas y tienen como objetivoseparar al cobre del resto de las impurezas que lo acompaan, para lo cual se forman dos faseslquidas: Mata y Escoria. La primera contiene la mayor parte del cobre junto con metales comooro, plata selenio y teluro y una pequea fraccin de fierro y azufre. Ambas fases se separan pordiferencia de gravedad. Durante la conversin se elimina la mayor parte del fierro y del azufreque acompaan al cobre logrndose una ley de 99% de pureza. Cada una de estas etapas poseeproductos o subproductos comercializables como cobre blster.

3.1.6. Electro refinacin

En las celdas electrolticas se colocan alternadamente un nodo de cobre y una lminainicial de cobre puro en una solucin de cido sulfrico. A esta instalacin se le aplica corrienteelctrica continua de baja intensidad haciendo que se disuelva el cobre del nodo y se deposite enla lmina inicial. De esta forma se producen ctodos con 99,99% de pureza.

3.1.7. Lixiviacin

En el caso de los xidos, es posible utilizar rocas de mayor tamao, pues su proceso es detipo qumico. Se riega el mineral apilado con cido sulfrico (

0

) obteniendo una solucin de

cobre 0.3.1.8.

Extraccin por solventes

En esta etapa se utilizan solventes selectivos que permiten separar la solucin de cobre. Seobtiene de este proceso una fase que contiene impurezas y otra rica en cobre para enviar a laetapa de electro obtencin.

3.1.9. Electro obtencin

En la ltima etapa del procesos productivo de minerales oxidados se logra la deposicin decobre en un ctodo por medio de reacciones electroqumicas que involucran un ctodo y unnodo.


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3.2.

Explotacin Minera a Cielo Abierto

La eleccin de un mtodo de explotacin de un yacimiento mineral se basa principalmenteen una decisin econmica la cual est relacionada con mltiples factores propios del yacimientotales como ubicacin, tamao, topografa superficial, profundidad del cuerpo mineral, tipo demineral, calidad y distribucin de la mineralizacin y caractersticas de la roca. Toda esta

informacin proviene de una exploracin geolgica desarrollada previamente.La explotacin de minas es el conjunto de actividades y operaciones necesarias para separar

fsicamente los minerales desde su ambiente natural y transportarlos hasta las instalaciones deprocesamiento. En Chile, el 85% de la produccin de cobre proviene de faenas que explotan elrecurso a rajo abierto, mientras que slo el 15% restante lo hace a travs de mtodos deexplotacin subterrneos11.

La explotacin a Cielo Abierto (u Open Pit) se utiliza cuando los yacimientos presentan unaforma regular y estn ubicados en la superficie o cerca de sta, de manera que el material estrilque lo cubre pueda ser retirado a un costo tal que pueda ser absorbido por la explotacin de la

porcin mineralizada. Las ventajas de este sistema de extraccin es que permite utilizar equiposde grandes dimensiones, ya que el espacio no est restringido como en el caso de las minassubterrneas, sin embargo su operacin puede estar limitada por el clima como es el caso de lasminas ubicadas en la alta cordillera o la zona central del pas.

Para organizar la explotacin se divide la mina en elementos ms pequeos denominadosexpansiones, que surgen de la necesidad de hacer avances buscando explotar sectores con buenaley de mineral. El rajo se va construyendo en avances sucesivos, lateralmente y en profundidad.A medida que se va profundizando en la mina, se requiere ir ensanchndola para mantener laestabilidad de sus paredes. De este modo, se genera un anfiteatro escalonado con caminos

inclinados especialmente diseados para el trnsito de los equipos, cuya morfologa cambia amedida que progresa la explotacin.

La estabilidad de los taludes de una mina es particularmente crtica, ya que de esto dependela seguridad de la operacin siendo, adems, parte importante de la rentabilidad del negocio. Paraello, se establecen los siguientes parmetros geomtricos:

- Banco: en la explotacin a rajo abierto se hacen cortes escalonados en el yacimiento. Enlos cortes se ven dos caras descubiertas: una cara superior horizontal y una vertical lateral.

- Berma: es la cara superior del banco. Se utiliza para el carguo y para la circulacin de loscamiones.

La explotacin de una expansin se realiza por bancos en etapas sucesivas desde lasuperficie hacia el fondo del rajo. Los datos de la exploracin geolgica sern utilizados en laexplotacin a cielo abierto, procesados con el fin de obtener un Modelo de Bloques. Estemodelo consiste en una matriz tridimensional de bloques de dimensiones definidas por su largo,

11Referencias Apuntes Curso MI57E- Explotacin de Minas, Profesor Julin Ortiz C., Universidad de Chile


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ancho y alto, este ltimo valor corresponder a la altura de los bancos del futuro rajo. Dichaaltura ser definida principalmente en funcin de las caractersticas del yacimiento y la eleccinde los equipos de explotacin. Adems cada banco queda definido por:

- Tipo de Roca (caractersticas geomecnicas, estructuras y litologa).- Leyes de mineral (productos y subproductos).

- Datos econmicos (costos de extraccin, de proceso)- Recuperaciones metalrgicas.

Por su parte, el mineral de cobre se caracteriza, entre otras caractersticas litolgicas, portener una Ley de Cobre asociada, que representa el porcentaje de cobre que encierra unmineral12. En algunos yacimientos esta ley es de 1 a 1,8 por ciento pero con frecuencia resultamenor al 1%, lo que significa que la mayor parte del material explotado en las minas esdesechado. La importancia de la ley de cobre es que define la Ley de Corte, correspondiente a laley ms baja aceptada de un mineral para ser procesado con beneficio econmico. Todo elmaterial que tiene un contenido de cobre sobre la ley de corte se clasifica como mineral y esenviado a la planta para ser procesado, en tanto que el resto, que tiene un contenido de cobre msbajo, se considera estril o lastre y debe ser enviado a botaderos.

La explotacin de minas queda definida por dos subprocesos fundamentales:

- Arranque- Manejo de materiales.

Se denomina arranque al proceso de separar o arrancar el mineral de la corteza terrestre.Salvo algunas excepciones, esta operacin se realiza en la mayora de los casos haciendo detonarcargas explosivas emplazadas en huecos cilndricos perforados en el macizo rocoso, por lo tantoimplica la ejecucin de los procesos de perforacin y tronadura. El manejo de materiales implica

a su vez la ejecucin combinada, en varias instancias, de las suboperaciones de carguo ytransporte. La Figura 3 muestra un esquema de la explotacin de minas.

Figura 3: Explotacin de minas

12Una ley del 1% significa que en por cada 100 kg de roca mineralizada hay 1 kg de cobre puro.


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de tamao. Es importante notar que existen diferentes variables que inciden y hacen variar elfuncionamiento operativo tanto de las maquinarias del proceso de conminucin. Por ejemplo, ladureza del mineral tiene efectos sobre el consumo de energa y los tiempos de procesamiento paraalcanzar los resultados deseados.

4.

Operaciones UnitariasLas actividades de produccin pueden ser separadas en operaciones unitarias

independientes que realizadas en cierta secuencia permiten la explotacin y el desarrollo de undepsito. Aquellas que sern descritas en el presente trabajo de ttulo, en base a los recursos queconsumen, son aquellas destinadas a la explotacin y reduccin del mineral de cobre. Estas son:perforacin, tronadura, carguo, transporte, chancado y molienda. Cada una de estas actividadesqueda bien definida, en la operacin, por las diferentes funciones que cumple en la cadena deproduccin, por los equipos utilizados y los insumos consumidos en su desarrollo. La tabla acontinuacin muestra la distribucin del costo de las operaciones mina respecto a las actividades

que los originan.

Tabla 1: Distribucin Porcentual de costos, Operaciones mina

Fuente: Estadsticas del Cobre14

4.1.

Modelo Conceptual de Procesos

El objetivo de hacer una descripcin del modelo de procesos es encontrar relaciones con unbuen ajuste entre los consumos y las variables de proceso que puedan ser posibles factorescausales. Al determinar la magnitud de los factores causales para un periodo posterior, es posibleestimar los costos para ese periodo. Estas relaciones se definen para actividades intensivas engeneracin de costos y a nivel de equipos, ya que corresponden a las unidades mnimas queconsumen recursos. En base a esto se definen las operaciones unitarias que se describen msadelante.

14La fuente Estadsticas del Cobre estn referidas a un trabajo de benchmark de consumos y costos de la minerachilena a cielo abierto, realizada por un empresa cuyo nombre debe mantenerse en reserva.


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El modelo incluye los siguientes elementos esenciales:

- Estructuracin del proceso en unidades unitarias: perforacin, tronadura, carguo,transporte, chancado y molienda.

- Clculos de proceso, que determinan flujos materiales en el sistema y que proporcionalos valores de factores causales para el uso de insumos y las relaciones insumo- factor

causal.- Datos de operacin, en que se especifican las condiciones de operacin de maquinarias,niveles de movimientos, etc.

El criterio que se utiliza para describir los procesos responde a la identificacin de losprincipales recursos consumidos en realizar actividades, que transforman la roca en el productodeseado, y la magnitud del consumo. Los recursos son utilizados en funcin de la ejecucin delproceso, es decir, son dependientes del proceso; fluyen en proporcin a stos, son asignados acada actividad u operacin unitaria y pueden ser modelados respecto a variables del proceso yexpresados como funciones. La literatura sugiere que cerca del 55% de los costos totales deprocesar material guarda relacin con el consumo de recursos proceso-dependientes. La figura acontinuacin ejemplifica el proceso de extraccin y conminucin de mineral de cobre mostrandolas operaciones unitarias lo definen

Figura 4: Esquema General Modelo de Operaciones Unitarias

Las caractersticas del yacimiento y la ingeniera definen la forma en que ste serexplotado. En base a esto se disean las mallas de perforacin y la tronadura con la finalidad deseparar el mineral de la roca. Este material tronado debe ser transportado a su disposicinsiguiente que es funcin de las caractersticas metalrgicas de la roca. Si el mineral es explotablecon beneficio econmico, pasar a la etapa de chancado donde se reduce de tamao ydependiendo de la naturaleza del mineral se lleva molienda donde se convierte en una pulpa queser concentrada mediante procesos hidrometalrgicos. Cada una de las etapas del procesoproductivo genera productos que sern valores de entrada para la siguiente etapa, razn por lacual es necesario disear las etapas productivas teniendo en cuenta una serie de caractersticas del


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mineral, tanto como producto de entrada como de salida, para asegurar la eficiencia de cadaactividad y su impacto en las siguientes etapas del proceso productivo.

Para conocer en qu se gasta, dnde y cunto, es prudente definir una categorizacin derecursos proceso-dependientes como se muestra a continuacin:

- Insumos: Su consumo es generado por una necesidad directa del proceso productivo. Son

consumidos en la operacin (petrleo, energa elctrica, explosivos, etc.).- Recursos: Sirven al proceso en actividades de produccin o de apoyo (mquinas, equipos,

herramientas, etc.). Su consumo es derivado de su utilizacin y el desgaste que elloimplica.

- Dotacin: Mano de obra utilizada en la operacin de cada actividad productiva(empleados y supervisores)15.

Por otro lado existen recursos que se consumen en forma independiente a la produccin decobre, como por ejemplo gastos corporativos, mantenciones y gastos en infraestructura. Estos noson modelables funcin del proceso por lo cual no es posible realizar gestin de costos sobre

ellos. An cuando sus valores dependen de las necesidades de operacin, se conoce en base a laexperiencia y la realidad de operacin de las diferentes faenas chilenas, el porcentaje del costoque significan para cada operacin unitaria. La tabla a continuacin muestra los costos quegeneran los recursos que se consumen en las operaciones mineras. Cabe destacar que losservicios contratados se refiere a tercerizacin del proceso, generalmente de tronadura y arriendode maquinara de perforacin. El modelo de procesos propuesto considera estos costos comocostos propios de la operacin. La figura 5 muestra la distribucin de los costos en funcin de sunaturaleza o procedencia para las operaciones de mina

Figura 5: Distribucin porcentual de Costos respecto a su procedencia

Fuente: Estadsticas del cobre

15Por lo general, la dotacin se ve como un tem fijo, independiente de las actividades. Su valor es asignado en basea la experiencia y a las necesidades de operacin. Al hacerlo dependiente del proceso, se muestra cuntas HH (horashombre) consume cada actividad y es posible contrastar la dotacin actual con las verdaderas necesidades de laoperacin.


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Adems de la categorizacin descrita con anterioridad es necesario, para el desarrollo deltrabajo, tener claridad sobre los siguientes conceptos:

- Funciones:Se define una funcin como la mnima unidad en el anlisis de consumo derecursos, como equipos o tareas especficas dentro de la operacin. Una actividad estconformada por un grupo de funciones que modelan el consumo de un nmero finito de

recursos, insumos y dotacin.- Materiales y Productos:la realidad geolgica de Chile considera un conjunto numerosode materiales con distintas caractersticas en trminos de cantidad de mineral ypropiedades metalrgicas. Es posible definir los materiales a procesar, y los productos dela operacin, en base a caractersticas que impactan en el comportamiento y rendimientode la ejecucin de las operaciones unitarias (Work Index, Abrasividad, Resistencia a lacompresin, etc) y realizar una discretizacin de los tipos de materiales que circulan.Cada tipo de material, y sus caractersticas, tienen validez en una operacin productiva.Para definir un tipo de material se requiere especificar la cantidad de mineral contenido(ley para las etapas primarias, concentracin para las posteriores), su tipo metalrgico

(xido, sulfuro, mixto), sus propiedades metalrgicas y sus caractersticas geomecnicas.Sin embargo, para efectos del impacto del tipo de roca sobre el consumo de recursos en laoperacin, es suficiente definir sus caractersticas geomecnicas.

- Equipos e infraestructura:los equipos y maquinarias utilizados en la operacin poseencaractersticas de capacidad, potencia y consumo de energa que limitan la operacin. Enla realidad minera existen diversos equipos y mquinas, con diferentes caractersticas, quese utilizan en cada una de las operaciones unitarias y que inciden en los recursosconsumidos por cada tonelada de material procesado. Adems existen condicionesparticulares de operacin en cada faena minera, como distancias entre etapas productivas,ngulo de talud, altura de los bancos, etc.

Para lograr un mayor nivel de detalle, la herramienta descriptiva necesita identificarfunciones en las diferentes actividades que, para definirlas lo ms completo posible, se privilegialas funciones referidas a equipos principales, ya que representan las unidades que generanmayores consumos y se definen tareas que no son asignables a ningn equipo, pero querepresentan un costo considerable, como por ejemplo, la tronadura. Adems, existen relacionesentre las operaciones que explican la influencia del diseo y resultado de una actividadproductiva sobre otras etapas subsiguientes.

A continuacin se muestra el modelo de procesos estructurado en base a las operaciones

unitarias y los productos resultantes.


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Figura 6: Modelo Conceptual de Procesos

4.2. Procesos

Se definen a continuacin las operaciones unitarias en base a las actividades que se llevan a caboen su operacin, los equipos utilizados y los principales recursos consumidos.

4.2.1. Perforacin

Esta operacin es la que da inicio al proceso productivo en una faena minera. En la mayorade los casos, se realiza esta actividad perforando huecos cilndricos en la roca para insertar ydetonar material explosivo con la finalidad de fragmentar y separar los minerales desde la corteza

terrestre. Para crear un orificio en un slido es necesario aplicar energa. En el contexto deexplotacin minera, en la actualidad, se utilizan exclusivamente sistemas de perforacin que sebasan en la aplicacin de energa mediante mtodos mecnicos. La aplicacin de energamecnica para penetrar la roca se puede efectuar bsicamente mediante dos acciones; percusin yrotacin.

- Percusin: La herramienta penetra la roca por el efecto de impactos sucesivos de altafrecuencia y gran energa.

- Rotacin: La herramienta barrena la roca por la accin conjunta de un torque de rotaciny de una gran fuerza de empuje aplicada sobre la superficie rocosa.

4.2.1.1.

Actividades de Perforacin

La construccin de los pozos o tiros de perforacin, en los que se colocar el explosivo quems tarde ser detonado, supone la ejecucin de la siguiente secuencia de actividades:

- Programacin de la ubicacin y caractersticas de los pozos a perforar.- Seleccin de las herramientas a utilizar.- Preparacin de la zona de trabajo (topografa y limpieza)


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- Posicionamiento de equipos (en cada tiro)- Perforacin (de cada tiro)- Retiro y muestreo de detritus16- Verificacin de la calidad y cantidad de tiros perforados- Retiro del equipo del sector

El nmero de pozos a perforar, la ubicacin y caractersticas de cada uno de estos,respecto a los otros, definen una malla o diagrama de perforacin (Figura 7). Las perforacionesen el banco deben realizarse a distancias regulares entre s, generalmente entre 8 y 12 m y demanera que atraviesen toda la altura del banco para que, al introducirse los explosivos, ladetonacin permita fragmentar la roca. Por lo tanto cada pozo queda definido por su longitud, sudimetro y su inclinacin. Estas caractersticas dependen de las especificaciones propias de cadafaena las cuales guardan relacin con las caractersticas de la roca, la infraestructura de la mina ylos equipos disponibles.

Figura 7: Malla de Perforacin

Fuente: Apunte MI57E- Explotacin de Minas, Universidad de Chile

Adems de las caractersticas de los pozos (dimetro y longitud) una malla de perforacinqueda definida segn los siguientes parmetros:

- Burden: distancia ms prxima desde la perforacin hacia la cara libre o banco deexplotacin.

- Esparcimiento:distribucin de los pozos en la porcin de roca mineralizada a explotar.Se mide como la distancia entre los tiros de perforacin.

- Volumen y Tonelaje:tamao y peso de la porcin de roca que ser separada del macizo.

Una vez que se han definido los puntos a perforar y se ha ingresado al sector de trabajo, elequipo toma posicin y se inicia la perforacin, segn las especificaciones tcnicas de operacin.El operador posiciona su equipo en los puntos especificados en el diagrama de perforacin, fija el equipoy comienza la operacin, la cual bsicamente consta del apoyo de la herramienta sobre el terreno y elinicio de la perforacin con las especificaciones de velocidad de rotacin, empuje y velocidad del aire debarrido (retiro del detritus) en funcin de las caractersticas de la roca a perforar. Una vez finalizada laperforacin se procede a retirar el set de aceros desde el agujero, y finalmente el equipo se retira del lugarhacia otro punto.

16El detritus es el material que es evacuado desde los pozos de perforacin, producto de la penetracin de la roca. Esutilizado comnmente como material de taco para las tronaduras.


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4.2.1.2. Equipos utilizados en la Perforacin

La operacin se realiza con equipos diseados para este fin como perforadoras y equiposauxiliares (compresores, captadores de polvo). Las caractersticas de la flota de perforadorasseleccionada tienen relacin directa con las caractersticas de la mina, tanto fsicas comogeomtricas y operacionales (rendimientos exigidos, envergadura de las tronaduras, sectores

especiales).Para efectos de las caractersticas de la explotacin minera de cobre a cielo abierto en

Chile, los sistemas utilizados, prcticamente en la totalidad de las faenas mineras, son lossistemas de perforacin rotativos. El principio utilizado por este sistema consiste en aplicarenerga a la roca haciendo rotar una herramienta (trpano) conjuntamente con la accin de unagran fuerza de empuje.

Figura 8: Grfico campo de aplicacin de los mtodos de perforacin segn la dureza de laroca

Fuente: ORTIZ C., Julin, Apunte MI57E- Explotacin de Minas, Universidad de Chile

Los sistemas de perforacin rotativos utilizan directamente la energa elctrica (motores) ocombinaciones electro-hidrulicas para el accionamiento de los diferentes mecanismos queintervienen en el proceso (rotacin, fuerza de empuje, etc.). Asimismo, tambin es frecuente eluso de un motor diesel como unidad de potencia en combinaciones diesel-hidrulico y diesel-elctrico (Figura 9).

Figura 9: Aplicacin en faena de mtodos rotativos de perforacin con respecto al sistemade accionamiento.


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En la prctica minera, este sistema de perforacin presenta tres variantes segn el tipo deherramienta utilizado:

- Rotacin con trpano cortante (rocas blandas)- Rotacin con trpano triturante- Rotacin con herramienta abrasiva (sondajes de exploracin)

Figura 10: Descripcin general de Equipos de Perforacin

Fuente: ORTIZ C., Julin, Apunte MI57E- Explotacin de Minas, Universidad deChile

Se utilizan dos sistemas de montaje:

- Sobre orugas- Sobre neumticos (camin).

Los factores que influyen en la eleccin, de uno u otro sistema, son las condiciones delterreno y principalmente el grado de movilidad requerido. Mientras estn perforando, estosequipos se apoyan sobre tres o cuatro patas hidrulicas, que adems de soportar su peso sirvenpara nivelar la mquina.

El montaje sobre orugas se utiliza preferentemente en las grandes minas a cielo abierto,donde los requerimientos de movilidad son escasos. Su limitacin en cuanto a menor velocidadde traslacin (2 a 3 km/h) es poco relevante cuando el equipo permanece durante largos perodosoperando en un mismo banco o sector de la mina. En faenas de tamao mediano, donde serequiere un desplazamiento ms frecuente y gil del equipo (movilidad), se prefiere el montajesobre neumticos. Estos equipos van montados sobre un camin de dos o tres ejes los mslivianos, y slo los de mayor tamao se construyen sobre un chasis de cuatro ejes. Su velocidadmedia de desplazamiento es del orden de diez veces mayor al sistema de perforacin montadosobre orugas (20 a 30 km/h).

La fuente primaria de potencia utilizada por estos equipos puede ser elctrica o motoresdiesel. Los equipos que perforan dimetros superiores a 9 pulgadas (gran minera a cielo abierto)


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por lo general son alimentados por energa elctrica que es suministrada a la mquina medianteun cable que la conecta con sub-estaciones ubicadas al interior del rajo. Se les denomina equiposFull-electric. Tambin existen versiones diesel-elctricas, diseadas para minas de granproduccin que no disponen de suministro de energa elctrica. En el caso de perforadoras demenor tamao, montadas sobre un camin, la fuente de energa es uno o dos motores diesel. En laactualidad se prefiere utilizar dos motores, por su mayor eficiencia y por las caractersticas de los

motores requeridos.

El torque de rotacin se transmite a la herramienta por intermedio de la columna de barras.El accionamiento del sistema lo provee un motor elctrico o hidrulico montado sobre el cabezaldeslizante. En los equipos full-electric se utiliza un motor elctrico de corriente continua, quepermite una fcil regulacin de la velocidad de rotacin en un rango entre 0 a 150 rpm. Losequipos montados sobre un camin, con unidad de potencia diesel, utilizan un motor hidrulicoque opera en circuito cerrado con una bomba de presin constante y un convertidor de torque,que permite variar la velocidad de rotacin.

El efecto de penetracin se logra a travs de la aplicacin de una fuerza de empuje quedepende de la resistencia de la roca y del dimetro de perforacin. Casi siempre esta fuerza seobtiene a partir de un motor hidrulico y, por lo general, el mecanismo de empuje est diseadopara aplicar una fuerza del orden de un 50% del peso de la mquina (los equipos de mayortamao que operan hoy en da alcanzan un peso de hasta 120 toneladas). El sistema, adems,permite accionar el izamiento de la columna de barras, a velocidades de elevacin del orden de20 metros por minuto.

El barrido del detritus de la perforacin se realiza con aire comprimido, para lo cual elequipo est dotado de uno o dos compresores ubicados en la sala de mquinas. Mediante un tuboflexible se inyecta el flujo de aire a travs del cabezal de rotacin, por el interior de la columna de

barras hasta el fondo del pozo. Dependiendo de la longitud de los tiros, la presin requerida seubica en un rango de 2 a 4 [Bar].

En las aplicaciones mineras con fines de fragmentacin de rocas, las herramientas deperforacin utilizadas son exclusivamente los trpanos triturantes, conocidos con el nombre detriconos. La tecnologa del tricono se ha utilizado por ms de 50 aos en equipos rotativosdiseados para realizar perforaciones de tronadura en minas a cielo abierto. Innovaciones queguardan relacin con el diseo de estos triconos y la calidad de los aceros utilizados en sufabricacin, le otorgan, actualmente, a este sistema una gran versatilidad. Se aplica tanto en rocasblandas como muy duras. Su nica limitacin es el dimetro de perforacin, pues este sistema no

se aplica en dimetros menores a 175 mm para fines de fragmentacin de rocas. En Chileactualmente del orden de un 80% de la produccin de cobre proviene de faenas que aplican estaprctica de perforacin.

El efecto de penetracin de un tricono se obtiene por la aplicacin combinada de dosacciones; indentacin y corte. Los dientes o insertos del tricono, al rodar sobre el fondo, penetrano se entierran en la roca por la aplicacin de una gran fuerza de empuje. Esta accin es la que


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produce la trituracin de la roca. Tambin, por efecto de un desplazamiento lateral de los rodillos,se consigue una accin de corte o desgarre de la roca.

4.2.2.

Tronadura

El primer proceso de conminucin que se aplica al material es la tronadura, por lo que suxito permitir realizar un buen manejo de este material por parte de los procesos posteriores(chancado por ejemplo). El proceso de Tronadura consiste en cargar con explosivos los pozosgenerados en la perforacin, con el objetivo de fragmentar la roca a tamaos manejables por losequipos mineros. La fragmentacin de rocas requiere de aplicacin de energa, la cual se obtiene,en casi todos los casos, apartir de una reaccin qumica resultante de hacer detonar cargasexplosivas insertas en el macizo rocoso. El material tronado debe cumplir con una granulometray una disposicin espacial apta para los posteriores procesos asociados.

La granulometra depender de las caractersticas de la roca y de la energa aplicada sobreella, por lo que si deseamos una granulometra fina debemos utilizar mayor cantidad de recursos(explosivos) o aumentar su potencia.

4.2.2.1.

Actividades de Tronadura

El objetivo del proceso de tronadura es fracturar y remover el material requerido,logrando una granulometra adecuada para su posterior manejo. Esto se puede resumir en lasecuencia de actividades expuesta a continuacin:

- Preparacin de la zona de trabajo (incluye el aislamiento del sector),- Posicionamiento de equipos de carguo de explosivos,- Introduccin del explosivo y los accesorios necesarios,- Control de calidad del explosivo (en ciertos casos),

- Entacado del pozo,- Amarre segn secuencia de detonacin especificada,- Revisiones de seguridad en el sector (y otros sectores involucrados),- Primer aviso,- Avisos posteriores y ltimo,- Tronadura,- Ventilacin o limpieza del sector (hasta que la zona quede limpia),- Revisin de seguridad (tiros quedados, bloques colgados),- Quema de tiros quedados, descolgado de bloques, reduccin secundaria.

Una vez que todos los pozos han sido perforados y se ha chequeado que stos cumplancon los requisitos de calidad y cantidad impuestas por los requerimientos del diseo, se inicia laoperacin. En el caso de no ser as debern realizarse actividades correctivas para solucionardichos inconvenientes; relleno de tiros sobre perforados, para que no queden hoyos, repaso deperforacin en tiros cortos, para que no queden patas y/o rediseo de malla en caso de que no secumpla en terreno con la malla especificada, por inclinacin de tiros, existencia de agua,estructuras problemticas en la roca, derrumbe de pozos, etc.


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Fundamentalmente lo que se hace es introducir el explosivo en los pozos de perforacin,con sus respectivos accesorios y realizar el amarre para dar la secuencia de la salida de cadacolumna explosiva (Figura 11) cuyo diseo depende de las caractersticas de la roca, la capacidadde los explosivos y la granulometra deseada y tipo de pozos.

Figura 11 Columna Explosiva


Se clasifican los pozos segn su posicin en el diagrama de perforacin (Figura 12). Lospozos de Primera corrida, son aquellos que cuentan con al menos una cara libre para su salida,no estn afectados por restricciones (por ejemplo cerca del muro) y su salida es necesaria paragenerar una o ms caras libres a otros tiros. Estos tiros deben garantizar su salida antes de quecualquier otro pozo dependiente de ellos y por lo general se rellenan con un factor de carganmayor (ms potentes). Los tiros de Tercera o ltima Corrida, en cambio, s se encuentran

afectados por restricciones de potencia (por ejemplo cerca del muro). Su salida genera la caralibre del banco siguiente, de futuras tronaduras (atrs o al lado) o la cara del muro del rajo (pitfinal por ejemplo). Estos pozos o tiros deben garantizar condiciones aceptables de estabilidad a lacara que dejan libre, por lo que se cargan con un factor de carga menor (menos potentes). Elgrupo de tiros que queda entre los tiros de Primera Corrida y el de Tercera o ltima Corrida,se pueden considerar como tiros de Segunda Corrida, los cuales tendrn un factor de cargamayor que los de ltima corrida y menor o igual a los de primera corrida.


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Figura 12: Clasificacin de Tiros


Cuando se ha realizado el amarre, se ha despejado el rea y se encuentran dadas lascondiciones de seguridad para realizar la tronadura, esta se lleva a cabo. Una vez efectuada, seprocede a la inspeccin de la zona, de modo que se pueda detectar tiros quedados, colpas,necesidad de tronadura secundaria, condiciones de estabilidad y calidad de la tronadura realizada.Se procede a comparar los resultados obtenidos con los esperados, respecto a:

- Granulometra.- Gramos de explosivo por tonelada (factor de carga).- Costos (US$/ ton).- Rendimientos.

La detonacin de todos los explosivos industriales produce una gran cantidad de gases

como tambin pequeas cantidades de residuos slidos. Entre los gases que se forman siempreexiste una cierta proporcin variable de gases txicos, tales como el Monxido de Carbono (CO)y xidos de Nitrgeno (NO, NO, N0 y NO). En las minas a rajo abierto este problema notiene mayor relevancia, pero en las faenas subterrneas la presencia de estos gases nocivos es unaspecto que debe ser controlado rigurosamente.

El CO es un compuesto vido de oxgeno, de modo que al ser inhalado se transfiere en lospulmones a la sangre y captura el oxgeno de la hemoglobina produciendo su destruccin parcial,proceso que puede provocar la muerte si la concentracin es alta y/o si la persona permanece untiempo prolongado expuesto a un ambiente contaminado. A su vez, los xidos de Nitrgeno alser aspirados se combinan con la humedad presente en las vas respiratorias formando AcidoNtrico, el cual se deposita en los tejidos produciendo lesiones que pueden tambin comprometerla vida del individuo dependiendo de la concentracin y tiempo de exposicin.


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Entre los principales factores que contribuyen a generar gases txicos se pueden mencionarlos siguientes:

- Energa de iniciacin insuficiente- Mezclas explosivas defectuosas- Explosivo alterado en su composicin original por manejo descuidado

- Presencia de agentes extraos al explosivo mismo tales como aceite, agua, papel oplsticos.

4.2.2.2.

Equipos utilizados en la Tronadura

La operacin se realiza con equipos adecuados y personal calificado, segn la descripcindel proceso, y con la supervisin permanente sobre la operacin pues es sta una operacin dealto riesgo. Debido al riesgo del proceso, el servicio de tronadura, es subcontratado a terceros17mediante una modalidad de contratos denominada MARC18(Maintenance and Repair Contract).

Comnmente, el costo asociado al contrato de tronadura es variable y depende de lacantidad de explosivo utilizado en un periodo dado. En lo esencial, un explosivo puedeconsiderarse como una herramienta para realizar un trabajo, y en un sentido amplio se definecomo explosivo a cualquier artefacto capaz de liberar una gran cantidad de energa en unintervalo de tiempo muy pequeo, ejerciendo una accin dinmica de gran violencia sobre elmedio que lo rodea.

En minera y para fines extractivos se utilizan explosivos detonantes de origen qumico.Estos son compuestos qumicos slidos, lquidos o mezclas de ellos, que experimentan unareaccin qumica muy violenta llamada detonacin, que se propaga a travs de la columnaexplosiva acompaada de una onda de choquea una velocidad del orden de los miles de metrospor segundo (2.000 a 8.000 m/seg), desprendiendo una gran cantidad de gases a alta presin y

temperatura que se traduce en un impacto "brutal" sobre el medio cuando el explosivo reaccionaconfinado en un slido. El ejemplo ms popular y conocido son las Dinamitas y el explosivomayormente utilizado en minera para fragmentar y separar el mineral del macizo rocoso es elANFO (Nitrato de Amonio ms Fuel Oil). La tabla a continuacin muestra una clasificacin dematerial explosivo deacuerdo a sus caractersticas rompedoras.

Tabla 2: Clasificacin ANFOs


17ENAEX y ORICA son los principales proveedores del servicio de tronadura en Chile18Vase Anexos: Contratos MARC


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El concepto de fuerza o potencia se aplica en un sentido relativo para comparar lacapacidad de los explosivos para fragmentar y/o remover roca. Se asocia en general a la energaen forma de calor liberada por la reaccin qumica y se utiliza fuerza como sinnimo de trabajo.Por otra parte, el trmino potencia se refiere a la velocidad con que se realiza un cierto trabajo.En consecuencia, para un determinado explosivo la potencia depende de la cantidad de energaliberada (calor) como asimismo de la velocidad con que ella se libera (velocidad de detonacin).

4.2.3.

Carguo y Transporte

Las etapas de carguo y transporte suponen la ejecucin conjunta de cargar con equipos, degran tamao, el material en el sistema de transporte de la faena y transportarlo al lugar de destinocorrespondiente. Dependiendo de la calidad del mineral, las siguientes etapas pueden ser:chancado (en el caso del mineral sobre ley de corte), botaderos de lixiviacin (en caso de sulfurosde baja ley) o a botaderos (en caso de ser considerado material estril).

Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguo y transporte dematerial, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto

grado de mecanizacin, menor rendimiento productivo por equipo y constituye un proceso deoperacin prcticamente continuo. En promedio los costos de estas operaciones representan entre45% y 65% del costo de la mina19, por lo que es de gran importancia garantizar un ambiente deoperacin apto para lograr los mejores rendimientos de los equipos involucrados. Es por estarazn que se tratan en conjunto.

En la explotacin de un yacimiento, y desde el punto de vista de eficiencia y optimizacinde rendimiento y recursos, el dimensionamiento de los equipos de carguo y transporte resultamuy importante; no slo en nmero y tipo de equipos componentes de la flota, tambin encaractersticas y compatibilidad entre ellos. En funcin de esto se definen las mejores

alternativas de diseo de la flota para cierto proyecto. Adems, la flota de equipos para el carguoy transporte, deber cumplir con lo siguiente:

- Compatibilidad fsica entre los equipos de carguo y transporte con la explotacin, es decirque la flota de equipos sea capaz de operar en la faena en condiciones normales de operaciny seguridad (en funcin de la altura de bancos, dimensiones operacionales, selectividad, etc.).

- Compatibilidad fsica entre el equipo de carguo y el de transporte, es decir que el equipo decarguo sea capaz de operar en conjunto con el equipo de transporte (altura de descarga delcarguo v/ s altura de carga del transporte, match pala/camin20, etc.).

19Operaciones Mina: Perforacin, Tronadura, Carguo y Transporte.

20Match Pala/Camin: La capacidad del balde de la pala llena la capacidad de carga del camin en n movimientosde carga, con n, nmero natural. La necesidad de realizar medias cargas con la pala disminuye el rendimiento delcarguo y la subutilizacin de la capacidad de carga de los camiones de transporte disminuye el rendimiento de este

proceso.


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4.2.3.1. Actividades de Carguo y Transporte

El objetivo del proceso es retirar el material tronado del frente de trabajo y transportarloadecuadamente a su lugar de destino, lo cual se puede esquematizar de la siguiente forma:

- Preparacin de la zona de trabajo- Posicionamiento de equipos

- Retirar el material tronado desde el frente de trabajo (Carguo)- Traspaso del material al equipo de transporte dispuesto para el traslado- Transporte del material a su lugar de destino (Planta, acopio, botaderos, etc.)- Descarga del material- Retorno del equipo de transporte al punto de carguo (si es que se requiere su retorno).

Una vez que el material ha sido tronado y que se ha revisado el rea verificando que laoperacin ser segura (tiros quedados, colpas muy grandes, derrumbes, etc.), se procede apreparar la zona de carguo, para lo cual se requerir de palas de carguo y de equipos de apoyocomo cargadores de servicio y camiones de riego. Cumplido con esto se posiciona el equipo de

carguo con su correspondiente flota de equipos de transporte para iniciar la operacin.Fundamentalmente lo que se hace es extraer el material tronado desde el lugar de

operacin por el equipo de carguo, para luego ser depositado en el equipo de transporte, lo cualse logra posicionando el equipo frente al material cargado. El equipo de carguo recoge elmaterial tronado con su balde, y lo despalaza hacia el punto de descarga, donde el balde esvaciado sobre la tolva del equipo de transporte (Figura 13). Esto se repite hasta que el equipo detransporte alcance su llenado operacional y sea reemplazado por otro equipo de transporte paracontinuar cclicamente hasta agotar el material del frente de trabajo.

Figura 13: Pala de cable cargando camin

Fuente: Web CODELCO

Los equipos de transporte (Figura 14) trasladan el material a su destino parcial o final,donde se descarga el material y el camin retorna a la operacin. Esta secuencia se cumple hastaque haya sido retirado el material requerido del frente de trabajo.


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Figura 14: Camin transportando material

Fuente: Web CODELCO

4.2.3.2.

Equipos utilizados en el Carguo y Transporte

La flota seleccionada tendr relacin directa con las caractersticas de la mina, tantofsicas, geomtricas y operacionales (rendimientos exigidos). Los equipos se clasifican segn la

funcin que cumplen. Se definen equipos de carguo, equipos de transporte y equipos mixtos 21.

4.2.3.2.1. Equipos de Carguo

Los equipos de carguo realizan la labor de carga del material hacia un equipo detransporte o depositan directamente el material removido en un punto definido. Los equipos decarguo pueden separarse en unidades discretas de carguo, como es el caso de palas y cargadores,y en equipos de carguo de flujo continuo, como es el caso de excavadores de balde que realizanuna operacin continua de extraccin de material. Otra forma clasificar los equipos de carguoconsidera si stos se desplazan o no, por lo que se distingue entre equipos sin acarreo, cuya base

no se desplaza en la operacin de carguo, y equipos con acarreo que pueden desplazarse cortasdistancias (figura 15).

Figura 15: Clasificacin Equipos de Carguo

Sin Acarreo:Las palas, elctricas o de cables, se utilizan principalmente en mediana ygran minera a cielo abierto pues tienen la capacidad de manejar grandes volmenes. Cadamodelo puede combinarse con varios modelos de camiones (match pala/camin, Figura 16), loque les otorga gran flexibilidad. Son equipos crticos en la produccin por lo que requieren de

21Vase Anexo Especificaciones Tcnicas Equipos y Maquinaria para mayor profundidad de las caractersticas delos equipos de carguo y transporte. Slo se describen aquellos equipos que se utilizan en la minera a cielo abierto.


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mantenimiento preventivo para evitar interrupciones en sta. Para una misma produccin, laenerga elctrica que consumen estos equipos resulta ms econmica que el consumo decombustible de una pala hidrulica pero, el costo de inversin requerido es considerablementemayor en el caso de una pala elctrica.

Figura 16: Modelos y capacidades de palas elctricas P&H. Se incluye adems, el nmero

de pases necesarios para cargar ciertos modelos de camiones.

Fuente: Catlogo Equipos P&H.

El diseo de estas palas requiere alta estabilidad y seguridad para el operador, el cual seubica en frente de la pala, con una amplia visin del frente de trabajo, pero a una distancia quepermite que no exista el riesgo de ser alcanzado por desprendimientos de la roca.

Las retroexcavadoras (Figura 17) se utilizan principalmente en canteras y en algunoscasos en pequea y mediana minera no metlica. Permiten el manejo de producciones pequeas.Pueden estar montadas sobre neumticos u orugas. Las capacidades de los baldes alcanzan 4 yd,con motores diesel de hasta 400 HP.

Figura 17: Retroexcavadora en Operacin

Fuente: Web CODELCO

Las palas hidrulicas presentan una mejor movilidad que las palas de cable, aunque no

estn diseadas para cambiar de posicin de manera frecuente. Con una menor inversin y uncosto operacional levemente ms alto que en el caso de las palas elctricas, las palas hidrulicasposeen un rango de capacidades de balde menores (hasta 30 yd).

Acarreo Mnimo:Este tipo de equipos incluye cargadores frontales (Figura 18) y LHD.Los cargadores frontales ofrecen una alternativa al uso de palas elctricas o hidrulicas. Presentangrandes ventajas, tales como su movilidad y la posibilidad de manejar grandes volmenes dematerial (los ms grandes superan las 40 yd). Los cargadores permiten mayor flexibilidad en la


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produccin pues pueden desplazarse con relativa facilidad y rapidez desde un frente de trabajo aotro. Se utilizan en mediana y gran minera, tantopara minerales industriales como metlicos.

Figura 18: Cargador Frontal descargando en camin

Los LHD (load-haul-dump) corresponden a palas de bajo perfil que pueden clasificarse

tanto como equipos de carguo con acarreo mnimo o como equipo combinado de carguo ytransporte. Estos equipos poseen una alta eficiencia para distancias de acarreo de no ms de 300m. Tienen la particularidad de poseer un balde de gran tamao, el cual puede ser elevado paracargar un equipo de transporte, tal como un camin de bajo perfil o un camin convencional.Poseen una gran versatilidad y por ende son equipos de alta productividad a un bajo costooperacional.

4.2.3.2.2. Equipos de Transporte

Los equipos de transporte tienen por principal funcin desplazar el material extrado por

el equipo de carguo hacia un punto de destino definido por el plan minero. Pueden tener uncamino fijo (tren, por ejemplo) o bien pueden desplazarse libremente por cualquier camino, comoes el caso de los camiones. Adems, se pueden dividir en unidades discretas y equipos detransporte de flujo continuo (figura 19).

Figura 19: Clasificacin de equipos de transporte

Respecto a los equipos de transporte sin camino fijo, el camin corresponde a la unidad detransporte ms comnmente utilizada en explotacin de minas. Se utilizan camiones


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convencionales tanto en minera a cielo abierto, como en minera subterrnea. Los camionesfuera de carretera (o camiones mineros) estn especialmente diseados para acarrear tonelajesgrandes tonelajes. Adems poseen caractersticas de diseo especiales para su utilizacin enminera. Pueden acarrear sobre 300 toneladas de material en cada ciclo, lo que genera un bajocosto de operacin. Las dimensiones de estos equipos se muestran en la Figura 14. Estoscamiones poseen motores diesel de gran potencia y tienen capacidades que van desde las 35 ton a

ms de 320 ton. Alcanzan velocidades de desplazamiento sobre 50 km/h.

Figura 20: Dimensiones Camin Minero

Fuente: Catlogo de Equipos CATERPILLAR

Por otro lado, las cintas transportadoras son los equipos de flujo continuo comnmente msutilizados en la minera para transporte de slidos. Las cintas transportadoras (Figura 15)permiten el traslado de material fragmentado y pueden ser utilizadas en la mina (resulta muycomn encontrarlas en las plantas de procesamiento, una vez que el material ha sido reducido detamao). Los principales problemas de las correas es que generalmente existen colpas de grantamao que pueden daarla o ser inmanejables para los sistemas de traspaso y carga. Otroproblema es la poca flexibilidad que otorga al tener una posicin fija en la mina. A pesar de ello,en casos donde el material extrado de la mina tiene una granulometra manejable, las cintastransportadoras ofrecen una alternativa econmica y de buen rendimiento.

Figura 21: Correa transportadora en operacin

Fuente: Web CODELCO


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El chancado primario se lleva a efecto bsicamente en tres tipos distintos de chancadores:de mandbula, giratorio y de impacto. Cada uno con sus propias caractersticas de operacin ycon la capacidad de admitir el tamao mximo de la roca proveniente de la mina.

El chancado secundario comprende toda la serie de etapa en el proceso de conminucinque intervienen entre el chancador primario y la molienda. El tamao de alimentacin del

chancado secundario es del mismo orden que los productos finos provenientes de la mina. En loscasos en que la reduccin de tamao es ms efectiva en la etapa del chancado, se puede agregaruna etapa terciaria antes de llevar el mineral al circuito de molienda. Para todos los propsitos loschancadores terciarios son de igual diseo a los secundarios, excepto que tienen una abertura mscerrada. El equipo ms usado para la reduccin de tamao intermedio es de minerales es elchancador de cono.

Considerando el transporte del material y la movilidad de ste, se distinguen cuatro tipos deplantas:

- Planta Fija: Permanecen en el lugar de instalacin durante gran parte de la vida del

yacimiento. En lo posible se disea la ubicacin de la planta cerca del yacimiento y enun nivel inferior respecto de la zona de extraccin, para contar con un transportedescendente de los camiones cargados.

- Planta Semi-fija: Se instalan en faenas de perodos largos en las que se prev lareubicacin de la planta. Sus equipos y bases se construyen para ser individualmentedesmantelados y transportados a un nuevo lugar. La nueva localizacin requiere de unacondicionamiento del lugar, incluyendo la construccin de nuevas fundaciones.

- Planta Semi-porttil: se construyen por unidades (tolvas, trituradoras, cribas, etc.), lasque se montan sobre plataformas o bases metlicas, para ser trasladadas. Laconstruccin de una planta semi-porttil requiere de cierta preparacin del terreno y

origina paralizaciones breves de produccin (del orden de semanas).- Planta mvil: estas plantas van equipadas con un sistema de transporte integral; la

mayora auto transportables y montadas sobre ruedas con cubierta de goma u orugas.Debido a su excelente maniobrabilidad y su aceptable movilidad de traslado, selocalizan junto al rajo de la mina, para ser alimentadas directamente por el equipo decarga.

Sin embargo, la gran masa que poseen chancadores de cierta capacidad, la altura y lasgrandes fuerzas desarrolladas por las excntricas, hacen difcil su adaptacin a unidades mviles.

4.2.4.2.

Equipos utilizados en el ChancadoExisten tres tipos de chancadores que se utilizan en la minera de cobre chileno:

chancador giratorio, de mandbulas y de cono.

Los chancadores de mandbulas se caracterizan por tener dos placas que se abren y se cierrancomo mandbulas de animal. Las mandbulas estn dispuestas en un ngulo agudo y una espivoteada de tal forma que se mueve respecto de la otra fija. Una caracterstica de todos loschancadores de mandbulas es que estn provistos de un volante unido al motor, el cual es


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necesario para almacenar la energa durante el periodo de no compresin y entregarla durante elperiodo de compresin. La figura 22 ilustra las principales partes de este equipo. Estoschancadores necesitan una buena fundacin para absorber las vibraciones producidas por suoperacin.

Figura 22: Partes principales chancador de Mandbula

Los chancadores de mandbula se clasifican de acuerdo a cmo est pivoteada la placamvil:

- Chancador Blake: la mandbula esta pivoteada en el tope lo que da un rea dealimentacin fija y una abertura de descarga variable lo que permite dar mayormovimiento a los fragmentos ms pequeos.

- Chancador Dodge: la placa mvil esta pivoteada en el fondo lo que permite unaabertura de alimentacin variable y un rea de descarga fina, lo que favorece elmovimiento de rocas ms grandes.

Los chancadores giratorios (figura 23) estn constituidos por una superficie fija en forma deembudo y otra mvil con forma de cono, ubicada en el centro del embudo. Son utilizados en laPlanta Chancadora Primaria y fragmentan los materiales por compresin entre una pared cnica

con movimiento excntrico en el interior del espacio limitado por la pared de un tronco invertido.Por consiguiente el cono mvil se acerca sucesivamente a cada una de las generatrices de la paredcnica fija y despus se aleja, permitiendo que el material fragmentado descienda por gravedad auna zona inferior donde serpa sometida a una nueva compresin.


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Figura 23: Chancador Giratorio

Fuente: Web CODELCO

El modo de accin del chancador giratorio es exactamente el mismo que el del chancadorde mandbulas, salvo que, gracias a un movimiento mecnico continuo, se obtiene una sucesin

ininterrumpida de acciones alternadas de presin. Es decir, el chancador giratorio trabaja deforma continua en una mitad de su volumen, mientras que el chancador de mandbula trabaja lamitad del tiempo en la totalidad de su volumen.

El Chancador de Cono corresponde a una modificacin del giratorio. La diferencia esenciales que el eje del chancador de cono no est suspendido; est soportado en descansos universalescurvados bajo el cabezal giratorio del cono. Utiliza un cono con ngulo abierto en la partesuperior oscilando sobre un asiento semiesfrico. El ngulo entre la cara del cabezal y el mantodecrece gradualmente y se hace paralelo cerca de la salida en una longitud suficiente que aseguraque el cabezal efecte un o dos golpes antes que el material pueda atravesar la zona de

dimensionamiento. El mineral triturado cae por gravedad a unos buzones ubicados justo debajodel Chancador. Los buzones son de menor altura y tamao que los que reciben la carga de losmetaleros, ocupando solamente dos pisos de la planta (7 mts. de alto).

4.2.5.

Molienda

La molienda es la ltima etapa en un proceso de reduccin de tamaos. En esta etapa laspartculas se reducen de tamao por una combinacin de impacto y abrasin va seca o hmeda.El objetivo de esta operacin unitaria es reducir el tamao del mineral para liberar las partculasdel mineral de la ganga. La separacin entre partculas que contienen el mineral y el resto, ocurreen la etapa siguiente a la molienda; la flotacin.

La importancia de esta operacin queda demostrada por el hecho de que gran parte de laenerga gastada en el procesamiento de un mineral es utilizada en la molienda. En consecuenciaesta parte del proceso es de fundamental incidencia en el costo del producto. Cualquier mejora enla eficiencia de esta operacin se reflejar como una importante economa en el proceso. En el


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efecto produce molienda ms fina con aumento en la produccin de lamas23e incremento en eldesgaste del recubrimiento.

A mayores velocidades, el medio de molienda cae en un efecto catarata sobre el pie decarga. Este efecto favorece la reduccin de tamao por impacto y la produccin de partculas detamao mayor y aminora el desgaste del recubrimiento. A la velocidad crtica del molino, la

trayectoria terica del medio de molienda se mueve en una posicin esencialmente fija contra lacarcasa. En la prctica ocurre el fenmeno de centrifugacin.

4.2.5.2.

Equipos de Molienda

La operacin se realiza en recipientes cilndricos rotatorios llamados molinos de volteo.Estos contienen una carga de medio de molienda que se mueve dentro del molino produciendo ladisminucin de tamao de las partculas. Los molinos rotatorios de volteo consisten en unacarcasa cilndrica o cnica que rota sobre su eje horizontal y que est cargada con medios demolienda tales como barras, bolas o rocas del mismo mineral. Los tipos de molinos son:

- Molino de Barras- Molino de Bolas- Molino SAG

El molino de bolas difiere del de barras, a dems de los elementos de molienda, en surelacin largo dimetro (L/D). En general para un molino de bolas el largo no excede en tamaoal dimetro en cambio los molinos de barras suelen ser largos en comparacin al tamao deldimetro.

Figura 24: Molino de barras

Fuente: Manual Equipos TECMAC S.R.L

El molino de barras (figura 24) puede considerarse como mquina de chancado fino o de

molienda gruesa. Son capaces de trabajar con alimentaciones de 50 mm y entregar productos dehasta 300 m. A menudo se prefieren para chancado fino, sobre todo cuando el material tiene altocontenido de arcilla y tienden a atascar al chancador. Su razn L/D tpica est entre 1,5 y 2.5. Las

23Lamas: corresponden a las partculas que tienen un tamao menor al requerido (ejemplo, bajo 200 mallas tyler),pudiendo afectar la eficiencia de algunos procesos de recuperacin metalrgica. Usualmente se miden las lamascomparando su peso, versus un peso total.


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barras son un poco ms cortas que el largo del molino, para que trabajen en buenas condicionessin formar puentes a lo ancho del cilindro. La longitud mxima del molino es aproximadamente 6metros, pues para longitudes mayores las barras se deforman (se pandean24). Inicialmente losmolinos de barras se cargan con una seleccin de barras de diferentes dimetros. La proporcinde cada una se calcula en base a proporcionar una superficie mxima de molienda. Los dimetrosde las barras van desde 25 mm hasta 100mm. Mientras ms pequeo el dimetro de las barras,

mayor ser el rea de molienda y por lo tanto la eficiencia ser tambin mayor. La capacidadptima se obtiene con barras nuevas las que ocupan el 35% del volumen. Las ventajas queproporciona utilizar molinos de barras se explican a continuacin:

- El medio de molienda es de un costo relativamente bajo.- Se obtiene alta eficiencia de molienda ya que hay menos espacio vaco en una carga de

barras que en otro medio de molienda. Esto repercute, tambin, en un menor consumode aceros.

- Es fcil mantener las barras en condiciones de trabajo ptimas ya que las barrasgastadas se pueden reemplazar fcilmente.

Los Molinos de Bolas se utilizan en etapas finales de reduccin. Estos se clasifican segn lanaturaleza de la descarga:

- Descarg

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