Estudio experimental de migración de finos en minería de caving

Abstract

A medida que las reservas mineras superficiales se agotan y las minas subterráneas se profundizan, la minería de Caving aflora como una mejor opción. Dentro de los desafíos de la minería de Caving se encuentra estudiar el flujo gravitacional, el cual influye en la recuperación de las reservas del yacimiento. En particular, la migración de finos incide en el flujo diluyendo reservas, afectando la recuperación y la seguridad de la operación. Esta incidencia se ve acentuada si una gran proporción de las partículas ha fragmentado de tamaño fino en la columna de extracción. Dados estos argumentos y problemáticas que presentan las partículas finas, se vuelve necesario estudiar en mayor profundidad la migración de finos en minería de Caving. El objetivo de este trabajo es realizar experimentos que permitan estudiar la migración de finos en condiciones similares a las encontradas en minas de Caving y comparar los resultados con aquellos obtenidos en simulaciones. Para esto se llevan a cabo dos experimentos en un modelo físico, uno de extracción uniforme y otro de extracción aislada, que en una escala de 1:200 emulan una mina de Block/Panel Caving en general. Para el diseño del modelo físico se considera el análisis de similitud y los factores de escala. Para la realización de los experimentos el modelo es cargado con 240 [cm] de partículas gruesas (tamaño medio 4.45 [mm]) y por sobre las partículas gruesas son ubicadas partículas finas (tamaño medio 0.14 [mm]). Por otro lado se realizan seis simulaciones en REBOP 3.1 (Rapid Emulator Based On PFC3D) emulando los dos experimentos, tres imitando al experimento de extracción aislada y otras tres imitando al de extracción uniforme. Las simulaciones se diferencian en la variación de la granulometría de las partículas gruesas siendo igual o menor en promedio y desviación estándar a la del modelo físico. Los resultados experimentales indican que el punto de entrada de la dilución (PED) para los experimentos de extracción uniforme y extracción aislada es de 94.5% y 60.4% respectivamente (si no se considera la masa de la zona estancada ISZ para el experimento de extracción aislada corresponde a 78%). Además, la migración final que alcanza el experimento de extracción aislada es del orden de 3.5 veces mayor al experimento de extracción uniforme. Las simulaciones con resultados más cercanos a los experimentos registran un PED muy similar al modelo físico, aunque para esto deben ser calibradas. En general las simulaciones son capaces de representar resultados cuantitativos del modelo físico, sin embargo, es posible encontrar diferencias entre las imágenes del modelo físico y de las simulaciones. Finalmente se concluye que la migración de finos sí es influenciada por la estrategia de extracción, siendo este efecto mayor en una estrategia de extracción aislada. Esto se debe a que una estrategia de extracción aislada genera mayor deformación por corte en las partículas lo que permite la migración. Por otro lado es posible concluir que el software REBOP es capaz de replicar los experimentos una vez calibrado, siendo la calibración una etapa fundamental del proceso de simulación. A modo de recomendación, para facilitar la toma de imágenes en el modelo físico, se sugiere utilizarlo hasta bajas alturas y evitar el uso excesivo barras.