Modelación física del fenómeno de migración de finos en minería de caving.

Abstract

La minería de caving requiere del control de múltiples variables, por lo que conocer la mayor cantidad de información de los parámetros que la afectan es esencial para una operación rentable económicamente y con altos estándares de seguridad. Un desafío durante la extracción de mineral está asociado a la migración de finos, que influye en el flujo de material, si es estéril, diluyendo el mineral y que frecuentemente se encuentra en presencia de humedad. Sin embargo, hay pocos estudios de flujo gravitacional en minería de caving que consideren el efecto de la humedad. El objetivo de este trabajo es el estudio del fenómeno de migración preferencial de material fino a través de experimentos controlados que permitan simular el comportamiento del flujo del material fino y grueso, cuantificando el impacto generado por el material fino, en presencia de humedad. Para lograr el objetivo se diseñó y construyó un modelo físico a escala 1:100 con dimensiones de 40 cm X 36 cm y una altura de columna de extracción de 100 cm. El set up experimental consideró un material grueso compuesto por grava con un d50 de 11.05 mm con porcentajes de humedad de 0%, 2% y 4%, y un material fino con un d50 de 0.96 mm dispuesto sobre el material grueso. Para cada experimento, se simuló una extracción a través de dos puntos de extracción. El análisis del comportamiento del flujo gravitacional se realizó con la ayuda de marcadores dispuestos en la columna de material y la cuantificación de la dilución del mineral a través del PED medido en los puntos de extracción. Los resultados indican que el porcentaje de humedad del material grueso si influye en la migración preferencial del material fino, retrasando su aparición en los puntos de extracción, para el set-up utilizado, debido probablemente al aumento de la cohesión y la formación de arcos cohesivos que dificultan la percolación del fino en bajas cantidades. El porcentaje de entrada de dilución se estimó en 21%, 27% y 32% para los experimentos con 0%, 2% y 4% de humedad del material grueso respectivamente. Por lo que la presencia de humedad aumenta el PED y la geometría de la zona de extracción siendo un parámetro relevante en el flujo por gravedad.

Caving mining requires the control of multiple variables, so understanding as much information as possible is essential for a profitable operation with high safety standards. One mine problem is related to the migration of fines, which influences the granular flow, if it is waste, diluting the mineral and that is frequently found in the presence of moisture. However, there are few studies of gravity flow in caving mining that consider the effect of moisture. The objective of this work is to study the phenomenon of preferential migration of fine material through experiments that allow the fine and coarse material flow to be simulated, quantifying the impact generated by the fine material, in the presence of humidity. A physical model was designed and built to achieve the objective, at a scale of 1:100 with dimensions of 40 cm X 36 cm and an extraction column height of 100 cm. The experimental set up considered a coarse material composed of gravel with a p50 of 11.05 mm with moisture contents of 0%, 2% and 4%, and a fine material with a p50 of 0.96 mm placed over the coarse material. Material was extracted through two drawpoints at the bottom. The analysis of the gravity flow behavior was performed with the help of markers arranged in the column of material and the quantification of the dilution of the mineral through the PED measured at the drawpoints. The results indicate that the moisture content in the coarse material delayed the preferential migration of the fine material, at the drawpoints. This probably because increased cohesion and the formation of cohesive arcs that make it difficult to percolate the fine. The dilution entry percentage was estimated at 21%, 27% and 32% for the experiments with 0%, 2% and 4% moisture content of the coarse material, respectively. Therefore, the presence of humidity increases the PED and the geometry of the extraction zone, being a relevant parameter in the gravity flow.