Sesión II_Foco en Granulometría
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8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Foco en Granulometría
de Voladuras
Foco en Granulometría
de VoladurasUniversidad Nacional
Santiago Antunez de Mayolo
Huaráz, 30 Oct – 01 Nov 2006
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8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Temas de la SesiónTemas de la Sesión
• Fragmentación – Influencias Principales
• Modelos de Predicción
• Métodos de Evaluación
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La EsperanzaLa Esperanza
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La RealidadLa Realidad
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La PesadillaLa Pesadilla
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Granulometría - InfluenciasGranulometría - Influencias
• Efectos Primarios
• Características de la roca
• Factor de Carga
• Efectos Segundarios
• Distribución de Explosivo (Ø)
• Tipo de Explosivo (VoD, Densidad)
• Precisión de los Retardos• Los tiempos entre-pozo
• Razón Esp. / Barden
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Características de la RocaCaracterísticas de la Roca
• Tamaño de los bloques
• Características de las fracturas – Apretadas y llenadas con cuarzo
– Llenadas con material blando y débil – Abiertas
• Dureza (resistencia a la compresión)
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El Efecto de la RocaEl Efecto de la RocaProceso de
quebramiento
Tamaño
%
pasante
80% 80%
Caja Negra
Tamaño
%
pasante AlimentaciónDescarga
-
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El Efecto de la RocaEl Efecto de la Roca
• La ecuación fundamental - Bond
8080
11
f p I E w
Energía por tonelada
Work Index
Tamaño después
Tamaño antes
-
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Ecuación de BondEcuación de BondEnergía requerida depende del tamaño inicial ydel tamaño final
Voladura
Molino
Chancador
Martillo0
5
10
15
20
25
0 2 4 6
Feed Size (m)
E n e r g y ( k W h / t )
P80 = 0.25 m
-
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Ecuación de BondEcuación de Bond
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6
Feed Size (m)
E n e r g y ( k W h / t )
P80 = 0.5 m
P80 = 0.25 m
Energía requerida depende del tamaño inicial ydel tamaño final
Voladura
Molino
Chancador
Martillo
-
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El Efecto de la RocaEl Efecto de la Roca
Si tenemos Pero queremos
Additional Energy to Halve P80 Size
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
0 1 2 3 4 5
Increase in
Energy
p80 = 0.5 / 0.25 m
Tamaño en campo
-
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El Efecto de la EstructuraEl Efecto de la Estructura
Si tenemos fracturas abiertas
Additional Energy to Halve P80 Size
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
0 1 2 3 4 5
Increase in
Energy
p80 = 0.5 / 0.25 m
Tamaño en campo
-
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Efecto de la DurezaEfecto de la Dureza
0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6
Feed Size (m)
E n e r g y ( k W h / t )
Iw = 25
Iw = 15
Normalmente, Iw aumenta con Rc de la roca
-
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Factor de CargaFactor de Carga
• En la ecuación de Bond. La Energía, E, es ladel explosivo
8080
11
f p I E w
Energía kWh/t
1 kWh/t = 3.6 MJ/t 1000 g ANFO/t
-
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Factor de CargaFactor de Carga
Si tenemos Pero queremos
Additional Energy to Halve P80 Size
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
0 1 2 3 4 5
p80 = 0.5 / 0.25 m
Tamaño en campo
Factor deCarga
Factor deCarga
-
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Factor de CargaFactor de Carga
Es fácil mejorar la granulometría en roca masiva
Additional Energy to Halve P80 Size
0%
20%
40%
60%
80%100%
120%
140%
160%
180%
200%
0 1 2 3 4 5
F80 Block Size
% Increase in
Energy
p80 = 0.5 / 0.25 m
-
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Factor de CargaFactor de Carga
Es difícil mejorar la granulometría en roca bien fracturada
Additional Energy to Halve P80 Size
0%
20%
40%
60%
80%100%
120%
140%
160%
180%
200%
0 1 2 3 4 5
F80 Block Size
% Increase in
Energy
p80 = 0.5 / 0.25 m
-
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Factor de Carga - ResumenFactor de Carga - Resumen
• Energía es el factor clave en controlar granulometría
• Para cambiar la granulometríasignificativamente, se tiene que cambiar elFactor de Carga significativamente
• La magnitud depende de la roca
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Efectos SegundariosEfectos Segundarios
• Distribución de energía – Longitud del taco
– Precisión de perforación
-
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Distribución de EnergíaDistribución de Energía
Zona delTaco
Desviación del espaciamiento
Contornos deiso-energía
100%
50%
Obtenido por software como 2DBench (JK, Australia) y QEDPlus (Austin Powder/Enaex)
-
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Efectos SegundariosEfectos Segundarios
• Tipo de Explosivo – Energía de choque (aumenta con VoD)
– Resistencia al agua
VOD/Vp
0.7 2.01.4
1.3 1.5
Bergmann, 1987
-
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El Papel de VoDEl Papel de VoD
• El explosivo que crea la red de fracturasmás intensa es el explosivo con mayor energía, mayor densidad y mayor
velocidad de detonación
• La más la necesidad de fragmentar, lamás la necesidad usar mayor proporciónde emulsión, aun en roca blanda
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Selección del ExplosivoSelección del Explosivo
Xc=700 mm
El objetivo es desplazamiento más que fracturamiento - ANFO
-
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Selección del ExplosivoSelección del Explosivo
Xc=700 mm
El objetivo es fracturamiento más que desplazamiento – HA 45/55
-
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Selección de ExplosivoSelección de Explosivo
• Cuando B80 < 0.5 Xc - ANFO
• Cuando 0.5 Xc < B80 < 0.75 Xc - HA 30/70
• Cuando 0.75 Xc < B80 < Xc - HA 40/60
• Cuando B80 > Xc - HA 45/55
-
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Efectos SegundariosEfectos Segundarios
• Tiempos entre-pozo – ¿Cortos, Intermedios o Largos?
• Precisión de los Retardos – Puede afectar granulometría solamente si los
tiempos la afectan
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Efectos SegundariosEfectos Segundarios
• Tipo de Malla – Cuadrada o trabada
• Razón Espaciamiento / Barden, RS/B – 1.15 < RS/B < 1.5
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Modelos de FragmentaciónModelos de Fragmentación
• El proceso de fragmentación de la roca esimposiblemente complejo para usar modelos teóricos
• Modelos empíricos son útiles, fácil, yproducen predicciones rápidamente (peroson pedagógicos más que precisos)
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Modelos de FragmentaciónModelos de Fragmentación
• Con datos duros, pueden proveentendencias confiables
• Son herramientas buenas del ingenieropara mejorar la eficiencia de lasvoladuras, pero indican tendencias másque resultados absolutos
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GranulometríaGranulometría
• Descripción gráfica de la variabilidad delos tamaños de los fragmentos quebrados
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000 10000
Fragment Size (mm)
% P a s s i n g
Pendiente de lacurva
Ubicaciónhorizontal de la
curva
-
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Índice de UniformidadÍndice de Uniformidad
0%10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000 10000
Fragment Size (mm)
% P a s s i n
g
-
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Tamaño PromedioTamaño Promedio
0%
10%
20%
30%
40%
50%60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000 10000
Fragment Size (mm)
% P a s s i n g
-
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Clasificación de ParámetrosClasificación de Parámetros
• Factores que afectan el nivel de energía –se relaciona con el tamaño promedio
• Factores que afectan la distribución de laenergía – se relaciona con el Índice deUniformidad
-
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Predicción Tamaño PromedioPredicción Tamaño Promedio
630
17080
50
115 .
..c E Q F Ad
Kuznetsov Ecuación
Factor de Roca
Factor de Carga(kg/m3)
Peso Explosivo(Kg)
Potencia del Explosivo(RWS%)
Tamaño promedio(cm)
-
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Factor de Carga - KuznetsovFactor de Carga - Kuznetsov
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Factor de Carga (kg/m3)
T a m a ñ o P r o m e d i o ( c m )
Para reducir tamaño promedio por la mitad, multiplica el Fc por 2.4
630
17080
50
115 .
..c
E Q F Ad
-
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Peso de Explosivo - KuznetsovPeso de Explosivo - Kuznetsov
Cuando se dobla el peso, se aumenta el tamaño promedio por 12%
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0 500 1000 1500 2000 2500
Peso Explosivo por Pozo (kg)
F a c t o
r d e A j u s t e
Distribución energía se empeora
630
17080
50
115 .
..c
E
Q F Ad
-
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Potencia del Explosivo -Kuznetsov
Potencia del Explosivo -Kuznetsov
Cuando se dobla la potencia, se reduzca el tamaño promedio por 65%
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5
Potencia Relativa por Peso (%)
F a c t o r d e A j u s t e
ANFO
ANFO/Em
Emulsión
TNT
630
17080
50
115 .
..c
E Q F Ad
-
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Factor de Roca - EstimaciónFactor de Roca - Estimación
• Hay métodos varios (y similares) incluyendo: – Lilly (1986)
– Cunningham (1987)
– Lilly (1989) – JKMRC
– Cunningham (2005)
-
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Factor de Roca - EstimaciónFactor de Roca - Estimación
• RMD con valores 10 – 50, – F (débil y polvorosa, bloqueada, masiva)
• JF con valores 10 – 50, – F (espaciamiento de las fracturas)
• JO con valores 20 – 40
– F (orientación de las fracturas)
SG HF JO JF RMD. A 060
Los factores JF y JO aplican solamente en roca bloqueada
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Espaciamiento de FracturasEspaciamiento de Fracturas
• Si Espaciamiento < 0.1 m – JF = 10
• Si 0.1 m < Espaciamiento < 0.3 m
– JF = 20• Si 0.3 < Espaciamiento < 0.95 x (B x S)1/2
– JF = 80
• Si Espaciamiento > 0.95 x (B x S)1/2
– JF = 50
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
42/78
Orientación de FracturasOrientación de Fracturas
JO = 20
Buzamiento hacia
la pared
JO = 40
Buzamiento hacia
el rajo
JO = 30
Buzamiento
paralelo el banco
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Factor de Roca - EstimaciónFactor de Roca - Estimación
• HF con valores 1 – 50 (depende del autor), – F (Rc y Modulo de Young, E)
SG HF JO JF RMD. A 060
3550 / E HF no si , / Rc HF ,GPa E si
5025 SG
• SG con valores 1 – 50,
– F (densidad)
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Espaciamiento de Fracturas -Problema
Espaciamiento de Fracturas -Problema
¿ Que significa “El espaciamiento de
las fracturas”?
¿ Que significa “El espaciamiento de
las fracturas”?
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Factor de Roca:Definición Preferida
Factor de Roca:Definición Preferida
• Método del Centro JK (Australia)
– RMD = 100B80 (B80 < 0.1)
– RMD = 5.56+44.4B80 (0.1 m < B80 < 1.0 m)
– RMD = 50 (B80 > 1)
B80 = Tamaño 80% pasante en campo
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Factor de Roca:Definición Preferida
Factor de Roca:Definición Preferida
• Método del Centro JK (Australia)
– JF = 50 (B80 > B / 2)
– JF = 100 (B80 / B) (B80 < B / 2)
B80 = Tamaño 80% pasante en campo
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Estimando B80Estimando B80
B80
Bmax
1375 mm
2570 mm965 mm
B50
0%
10%20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0.1 1 10
Block Size (m)
% P a s s i n g
Medir máximo
Medir mínimo
Curva Log - Normal
Curva Log Normal
-
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Predicción Tamaño PromedioPredicción Tamaño Promedio
630
17080
50
115 ...cr t
E Q F A Ad
Ajuste recién propuesto(Cunningham, 2005)
Factor de Roca
Factor de Carga
Peso Explosivo
Potencia del Explosivo
Tiempo entre-pozo
-
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15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
I-H Delay Time (ms/m burden)
D 5 0 ( c
m )
Tiempo Entre-Pozo:Cunningham
Tiempo Entre-Pozo:Cunningham
Tiempo optimo
Tiempos muy cortos
Tiempos muy largos
Tiempos muy cortos afectan negativamente el tamaño promedio
S/B = 1.0
1.4
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Modelo Kuz-RamModelo Kuz-Ram
• Desarrollado por Cunningham, 1983 – Combine Kuznetsov y Rosin Rammler
n
d
x.exp P %
5069301
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000 10000
Fragment Size (mm)
% P a s s i n g
630
17080
50
115 .
..
cr t E Q F A Ad
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000 10000
Fragment Size (mm)
%
P a s s i n g
d50
-
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Curva Rosin Rammler Curva Rosin Rammler
• Para definir la curva completamente senecesita – un punto (d 50 ) y el pendiente, n
n
d
x.exp P %
50
69301
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000 10000
Fragment Size (mm)
% P a s s i n g
Lo que queda es estimar n (Índice de Uniformidad) como función del diseño
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Índice de UniformidadÍndice de Uniformidad
• Describe la variabilidad en los tamañosmínimos y máximos en la pila
• Factores que controlan
– Barden (como razón del diámetro del pozo) – % Taco
– Precisión de perforación
– Precisión de los tiempos de detonación
– Razón B / S – La uniformidad en campo
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Índice de Uniformidad, n Índice de Uniformidad, n
H
L
B
W B / S
d
B. F n s
1
2
11422
Tipo de malla(cuadrada o trabada)
Barden (m) ydiámetro (mm)
Espaciamientoy Barden
Desviacióny Barden
Longitud deCarga y
Altura delBanco
1 1.1
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Índice de Uniformidad, n Índice de Uniformidad, n
30
12
1302
.
At s H
L
B
W B / S
d
B F F F n
Ajuste recién propuesto(Cunningham, 2005)
Precisión delos retardos
Refleja la rocaen campo
-
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Índice de Uniformidad, n Índice de Uniformidad, n
93.0b PPV %016 .0n
Propuesta por Onederra& Riihioja, 2006
%PPVb = proporción por volumen
del banco con PPV > PPVc
-
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Índice de Uniformidad, n Índice de Uniformidad, n
Carga Acoplada Carga con cámara de Aire
%PPV1500 = 44% %PPV1500 = 55%
Propuesta por Onederra & Riihioja, 2006
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Precisión de los RetardosPirotécnicos
Precisión de los RetardosPirotécnicos
600
570 580 590 600 610 620 630
Firing Time (ms)
St Dev’n = 7 ms
TmaxTmin
Tmax- Tmin ~ 6 F
-
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15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
I-H Delay Time (ms/m burden)
D 5 0 ( c
m )
Precisión de los Retardos:Cunningham
Precisión de los Retardos:Cunningham
TmaxTminTmax
Tmin
La precisión afecta la uniformidad lo más cuando T < T opt
S/B = 1.0
1.4
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Factor de IncertidumbreFactor de Incertidumbre
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
10 100 1,000 10,000
Block Size (mm)
% P a s
s i n g
Pre-Blast Post-Blast
Zona de interés (chancador)
Zona de interés (moliendo, lixiviación)
Factor de Roca, d50, Índice de Uniformidad
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Granulometría RegionalGranulometría Regional
Granulometría promedia – la pila entera – QED
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
61/78
Granulometría RegionalGranulometría Regional
Granulometría en la zona del taco - QED
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
62/78
Granulometría RegionalGranulometría Regional
Granulometría medio banco - QED
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Modelamiento de los FinosModelamiento de los Finos
• Cuando el foco es los finos, la curva deRosin Rammler no es confiable
b
maxmax X
X Ln / x
X Ln / P
50
11
• Una curva mas confiable es la curvaSwebrec
-
8/9/2019 Sesión II_Foco en Granulometría
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Curva SwebrecCurva Swebrec
b
maxmax
X
X Ln /
x
X Ln / P
50
11
Xmax = tamaño máximo en la pila
X50 = tamaño promedio en la pila
b = “pendiente” de la curva, relacionada el Índice de Uniformidad
50
22 X
X Ln )( Lnnb max
-
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Rosin Rammler / SwebrecRosin Rammler / Swebrec
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1 10 100 1000
% P a s s i n
Size (mm)
Swebrec
Rosin Rammler
-
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Rosin Rammler / SwebrecRosin Rammler / Swebrec
X > 100 mm, RRbastante bien
Estas áreas muy
importantes para estimar el impacto de voladuraen los procesos aguas
abajo.
RR produce resultadosincreíbles en las áreas
Xmax y X < 100 mm
Métodos fotográficos noproducen resultadosconfiables en estos
sectores
-
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Granulometría - Tiempos CortosGranulometría - Tiempos Cortos
• Datos duros indican tiempos ideales ~ 3-6ms/m
• Algunas operaciones reportan beneficios
con tiempos ~ 0.3 – 0.5 ms/m• ¿Cómo conciliar las observaciones?
-
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Pruebas en Muestras y CampoPruebas en Muestras y Campo
Stagg & Rholl 1987
-
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Pruebas en CampoPruebas en Campo
0 5 10 15 20 25 300
4
8
12
16 Stagg & Otterness, 1991
Retardo Entre-Pozo (ms/ft)
TamañoPromedio (in)
-
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Pruebas en CampoPruebas en Campo
Bergman, 1974
Retardo Entre-Pozo (ms/m)
TamañoPromedio (mm)
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
-
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Pruebas en CampoPruebas en Campo
Stagg & Rholl 1987
-
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Pruebas en MuestrasPruebas en Muestras
0
40
80
120
160
0 11 22 33 44 55
Katsabanis (2006)
Inter-Hole Delay (ms/m burden)
80% PassingSize (mm)
-
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Tiempos Cortos - ResumenTiempos Cortos - Resumen
• No hay datos que sugieren mejoras engranulometría con tiempos cortos
• La mayoría de los datos sugieren tiempo optimocomo 3 – 10 ms/m barden
• Percepciones de mejoras con tiempos cortospodrían correlacionar con mejoras en el Índicede Uniformidad
• Parece que micro-fracturamiento (y throughput
del molino) aumenta con tiempos cortos
-
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Medición de FragmentaciónMedición de Fragmentación
• Métodos incluyen: – Granulometría (análisis de los imágenes)
– Granulometría (harneo)
– Rendimiento de la pala (Dispatch) – Throughput del chancador
– Throughput del SAG Mill
– Recuperación en lixiviación
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Medición de FragmentaciónMedición de Fragmentación
• Razones por medición: – Optimizar procesos en rajo (pala/camión)
– Optimizar procesos globales (incl. planta)
• Optimizar Pala/Camión: – % > 500 mm controla Factor Llenado del balde
– Método fotográfico adecuado (¿No?)
– Análisis de datos de Dispatch más relevante
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Análisis de los ImágenesAnálisis de los Imágenes Análisis de los imágenes fotográficos (Ouchterlony et al)
¿Cuantas fotos senecesita paraestablecer la
granulometría?
Imágenesobtenidos del
chancador primario
-
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Medición de FragmentaciónMedición de Fragmentación
• Optimizar Procesos Aguas Abajo: – % > 900 mm controla throughput del chancador
– % < 20 mm controla throughput del SAG
– Métodos fotográficos inadecuados – Modelos con Rosin Rammler inadecuados
• Para optimizar, hay que seleccionar
modelos y sistemas de medición apropiados
-
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