Desarrollo de una técnica de medición de microfracturas para la evaluación de procesos de tronadura: aplicación del concepto mine-to-mill

Abstract

Este trabajo consiste en el desarrollo de una técnica de medición de microfracturas mediante el fenómeno de adsorción física de gas en materiales. A través de la aplicación de procesos de adsorción sobre muestras de material post tronadura se obtienen isotermas de adsorción y desorción con las que se determinan los parámetros de área superficial específica y volumen de poros que cuantifican el nivel de microfractura. La metodología de trabajo contempla el desarrollo de pruebas preliminares y definitivas. En las pruebas preliminares se estudia la influencia del tamaño de los fragmentos del material post tronadura sobre la forma de las isotermas, esto para definir un rango de tamaño adecuado a emplear en las pruebas definitivas. En las pruebas definitivas se estudia si la técnica puede medir distintos niveles de microfractura en muestras de material tronado con ANFO y Emulsión bajo la hipótesis que tronaduras con Emulsión generan un mayor nivel de microfractura que el ANFO, y así, evaluar la aplicabilidad de la técnica en conjunto con resultados de pruebas de molienda. Respecto a los resultados de las pruebas preliminares, se tiene que, a menor tamaño de fragmentos se favorece la construcción de isotermas de adsorción con forma creciente, y que el rango de tamaño definido para las pruebas definitivas es de 50# - 70#. Respecto a los resultados de las pruebas definitivas, los valores de área superficial específica, volumen de poros e índice de trabajo para una tronadura de desarrollo con ANFO son 1.82 m2/g, 10.28 х 10-3 cm3/g y 18.94 kWh/tc respectivamente, mientras que para una con Emulsión son 3.64 m2/g, 28.25 х 10-3 cm3/g y 18.77 kWh/tc respectivamente. Los resultados de área y volumen permitirían plantear que la técnica puede diferenciar entre ANFO y Emulsión, sin embargo, las isotermas a partir de las cuales se calcularon los parámetros no tienen una forma adecuada para una aplicación apropiada de los modelos, lo que condiciona la confiabilidad de los resultados. Por otra parte, los índices de trabajo expresan que no hay diferencia significativa entre ANFO y Emulsión, lo que indica que las pruebas de molienda no pudieron diferenciar entre estos explosivos. Se concluye que, si bien la técnica entrega resultados esperados acorde con la hipótesis, hace falta ampliar los casos de estudio para evaluar si es posible obtener isotermas adecuadas para una aplicación confiable de los modelos de área superficial específica y volumen de poros, y así, concluir sobre la aplicabilidad de la técnica como una herramienta para medir microfracturas.

This work consists of the development of a technique for measuring microfractures through the phenomenon of physical adsorption of gas in materials. By applying adsorption processes to post-blasting material samples, adsorption and desorption isotherms are obtained, which determine the specific surface area and pore volume parameters that quantify the level of microfracture. The work methodology contemplates the development of preliminary and definitive tests. In the preliminary tests, the influence of the size of the fragments of the post-blasting material on the shape of the isotherms is studied, this in order to define an appropriate size range to be used in the definitive tests. In the definitive tests, it is studied whether the technique can measure different levels of microfracture in samples of material blasted with ANFO and Emulsion under the hypothesis that blasts with Emulsion generate a higher level of microfracture than ANFO, and thus, evaluate the applicability of the technique in conjunction with the results of grinding tests. Regarding the results of the preliminary tests, it is noted that the smaller the fragment size, the more likely it is to build adsorption isotherms with increasing shape, and that the defined size range for the definitive tests is 50# - 70#. Regarding the results of the definitive tests, the values of specific surface area, pore volume and work index for a development blast with ANFO are 1.82 m2 /g, 10.28 х 10-3 cm3 /g and 18.94 kWh/tc respectively, while for one with Emulsion they are 3.64 m2 /g, 28.25 х 10-3 cm3 /g and 18.77 kWh/tc respectively. The area and volumen results would suggest that the technique can differentiate between ANFO and Emulsion, however, the isotherms from which the parameters were calculated do not have suitable shape for an appropiate application of the models, which affects the reliability of the results. On the other hand, the work indexes express that there is no significant difference between ANFO and Emulsion, which indicates that the grinding tests could not differentiate between these explosives. It is concluded that, although the technique delivers expected results in accordance with the hypothesis, it is necessary to expand the case studies to evaluate whether it is possible to obtain appropriate isotherms for a reliable application of the specific surface area and pore volume models, and thus, conclude on the applicability of the technique as a tool to measure microfractures.