UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS
TESIS
“OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE PARA
INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN EN LA CANTERA SANTA ROSA 94-I C.C. LLOCLLAPAMPA”
PRESENTADA POR:
BACH. OMAR ALFREDO, BENITO CUBA BACH. IVAN CARLOS, HUAMAN MENDOZA
PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO DE MINAS
HUANCAYO – PERÚ
2014
II
Ing. Ms. SATURNINO ROSADO CARHUANCHO
ASESOR
III DEDICATORIA
Dedicamos la presente tesis:
A Dios por mostrarnos día a día que con humildad, paciencia y sabiduría todo es posible. A nuestros padres y hermanos quienes con su amor, apoyo y comprensión incondicional estuvieron siempre a lo largo de nuestra vida estudiantil; a ellos que siempre tuvieron una palabra de aliento en los momentos difíciles y que han sido incentivos de nuestras vidas.
IV AGRADECIMIENTO
En primer lugar nos gustaría expresar los más sinceros agradecimientos a la Universidad Nacional del Centro del Perú, institución que nos albergó durante los 5 años de esta importante etapa de nuestra vida.
Al Ing. Saturnino Rosado Carhuancho por su asesoramiento, enseñanza y consejos recibidos, y que gentilmente asumió la responsabilidad de asesorar esta tesis brindándonos su apoyo incondicional.
Así mismo el agradecimiento a todos los docentes de la Facultad de Ingeniería de Minas que con sus enseñanzas y experiencias contribuyeron a la elaboración de la presente investigación.
A la Comunidad Campesina de Llocllapampa por abrirnos las puertas para desarrollar este trabajo de investigación en su cantera y a cada uno de sus trabajadores por el apoyo en los trabajos realizados.
V RESUMEN
La presente tesis se realizó con la finalidad de responder al problema, ¿En qué medida la optimización y modernización incrementará la producción de arena de Sílice en la cantera “Santa Rosa 94-1”?, la misma que tuvo como fin Incrementar la producción de arena de Sílice, estableciendo un método de minado optimo, dando las especificaciones técnicas de la implementación de una planta de tratamiento integral, y determinando la inversión de esta.
En cuanto a la hipótesis, se verificó que al establecer un método de minado optimo, e implementar una planta de tratamiento integral se reduce los costos de operación, además de aumentar el rendimiento, la productividad y el Ratio Beneficio-Costo; asimismo se observó que la inversión es económicamente viable dado que la recuperación está dentro del tiempo establecido.
En la investigación se utilizó el Método Científico. Para establecer el método de minado óptimo se realizaron diversas iteraciones mediante la aplicación del
“Software Minesight” basándonos en los resultados obtenidos del Factor de Seguridad en el “Software Slide” y teniendo en cuenta la información geológica y topográfica. En las especificaciones técnicas de la implementación de una planta de tratamiento integral se revisó y analizó aplicaciones similares para adecuarlas a las condiciones que se presentan en la cantera estudiada.
Como consecuencia, dado que la evaluación económica resulta muy favorable para la concesión minera “Santa Rosa 94-1” es factible realizar el nuevo método de minado optimo y modernizar el proceso a través de la implementación de una planta de tratamiento integral obteniendo de esta manera el incremento de la producción, reducción de costos y acortar el tiempo de explotación.
Palabras claves: Producción, Planta de Tratamiento, Optimización del Método de Minado, Cantera de Arena de Sílice, Sílice.
VI ABSTRACT
This thesis was carried out in order to respond the problem, what extent the optimization and upgrading will increase production of silica sand in the quarry "
Santa Rosa 94-1 "? , it was aimed to increase production Silica sand , establishing an optimum mining method, giving the technical specifications for the implementation of a Comprehensive Treatment Plan and determining the investment of this .
As hypothesized, we found that to establish a method for optimal mining, and implement an integral treatment plant operating costs will be reduced, while increasing performance, productivity and Benefit - Cost Ratio, also noted that investment is economically viable because the recovery is within the set time.
In researching, the scientific method was used. To establish the optimal mining method several iterations were performed by applying the "Software Minesight”
Based on the results of the safety factor in the "Software Slide" and taking into account the geological and topographical information. In the technical specifications for the implementation of a comprehensive treatment plan is reviewed and analyzed similar applications to adapt to the conditions presented in the quarry studied.
Consequently, given that the economic evaluation is very favorable for the mining concession “Santa Rosa 94-1 " is the new feasible optimum mining method and modernize the process through the implementation of a comprehensive treatment plant thereby obtaining increased production, reduced costs and shorten the time of operation.
Keywords: Production, Treatment Plant Optimization Method Minado, Quarry Silica Sand, Silica.
VII CONTENIDO
ASESOR ... II DEDICATORIA ... III AGRADECIMIENTO ... IV RESUMEN ... V CONTENIDO ... VII ÍNDICE DE FIGURAS ... XV ÍNDICE DE GRÁFICOS ... XVI ÍNDICE DE TABLAS ... XVII ÍNDICE DE PLANOS ... XIX INTRODUCCIÓN ... XX
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO ... 1
1.1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ... 1
1.1.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ... 3
1.1.2.1. PROBLEMA GENERAL ... 3
1.1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS ... 3
1.2. OBJETIVOS ... 4
1.2.1. OBJETIVO GENERAL. ... 4
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ... 4
1.3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO ... 5
1.4. ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ... 7
1.4.1. ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN ... 7
1.4.2. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ... 8
1.5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN. ... 8
1.5.1. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN. ... 8
1.5.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN. ... 9
VIII
1.5.3. POBLACIÓN Y MUESTRA DEL ESTUDIO ... 9
1.5.3.1. POBLACIÓN ... 9
1.5.3.2. MUESTRA ... 9
1.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ... 10
1.6.1. TÉCNICAS DIRECTAS ... 10
1.6.2. TÉCNICAS INDIRECTAS ... 10
1.6.3. MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS A UTILIZAR ... 10
1.7. PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS. ... 11
1.8. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS. ... 11
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL 2.1. GENERALIDADES. ... 12
2.2. INVESTIGACIONES, ANTECEDENTES RELACIONADAS CON EL ESTUDIO. ... 13
2.2.1. Planta de trituración y clasificación para Sibelco Minerales ... 13
2.2.1.1. Objetivos ... 14
2.2.1.2. Procesos de tratamiento en la planta ... 15
2.2.1.3. Resultados y comparativos de curvas granulométricas ... 19
2.2.2. Explotación De Arena Sílice - Provincia Pinar Del Río ... 20
2.2.2.1. Extracción y acarreo del mineral ... 20
2.2.2.2. Proceso de beneficio ... 21
2.2.2.3. Operaciones tecnológicas asociadas ... 21
2.2.2.4. Descripción de las operaciones tecnológicas ... 22
2.2.3. Descripción de la planta de tratamiento de lodos ... 23
2.2.4. Proyecto de Explotación “Cantera de Agregados San José” ... 29
2.2.4.1. Descripción del Proceso ... 29
2.2.4.2. Productos Finales ... 31
2.2.5. Estudio de Impacto Ambiental Semidetallado – C.C. Llocllapampa ... 31
2.2.5.1. Descripción de las actividades a desarrollar ... 31
IX
2.2.5.2. Descripción del medio ... 32
2.2.5.3. Impactos Ambientales ... 33
2.2.5.4. Plan de manejo Ambiental ... 33
2.2.5.5. Plan de Monitoreo Ambiental ... 34
2.2.5.6. Plan de cierre ... 34
2.2.6. Diseño y Planeamiento de Minado de la cantera de Sílice “Santa Rosa 94-I” aplicando técnicas de tecnología informática C.C. Llocllapampa .... 35
2.3. BASES TEÓRICAS ... 37
2.3.1. ARENA DE SILICE Y MATERIALES SILÍCEOS ... 37
2.3.2. TRATAMIENTO DE ARENA DE SÍLICE ... 40
2.3.3. EQUIPOS DE TRATAMIENTO DE ARENAS ... 43
2.3.3.1. ALIMENTADORES ... 44
2.3.3.2. TRITURADORAS ... 45
2.3.3.3. FAJAS TRANSPORTADORAS ... 46
2.3.3.4. LAVADO ... 47
2.3.3.5. CLASIFICACIÓN ... 49
2.3.3.6. TRATAMIENTOS ESPECIALES ... 51
2.3.3.7. EQUIPOS AUXILIARES ... 52
2.3.4. CLARIFICACIÓN DE AGUAS ... 55
2.4. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS ... 57
2.4.1 Arena de Sílice ... 57
2.4.2 Optimización ... 57
2.4.3 Modernización ... 57
2.4.5 Explotación Tipo Canteras ... 58
2.4.6 Obtención ... 58
2.4.7 Incrementar ... 58
2.4.8 Producción ... 58
2.4.9 Altura del banco (metros) ... 58
2.4.10 Proceso de Tratamiento ... 59
2.4.11 Selección de la arena de Sílice ... 59
X
2.4.12 Inversión Mínima ... 59
2.4.13 Reservas de mineral ... 60
2.4.14 Presupuesto ... 60
2.5. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS ... 60
2.5.1. HIPÓTESIS GENERAL ... 60
2.5.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS ... 60
2.5.3. DETERMINACIÓN E INDICADORES DE LAS VARIABLES. ... 61
CAPÍTULO III SITUACIÓN ACTUAL DE LA CANTERA DE SÍLICE “SANTA ROSA 94-I” DE LA UNIDAD ADMINISTRATIVA SANTA ROSA 2000 – C.C. LLOCLLAPAMPA 3.1. GENERALIDADES ... 63
3.2. INFORMACIÓN INTRÍNSECA ... 64
3.2.1. ASPECTOS GENERALES ... 64
3.2.2. GEOLOGÍA ... 67
3.2.2.1. GEOLOGÍA REGIONAL ... 67
3.2.2.2. GEOLOGÍA LOCAL ... 71
3.2.2.3. ORIGEN DEL YACIMIENTO ... 72
3.2.2.4. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ... 72
3.2.2.5. GEOLOGÍA ECONÓMICA ... 73
3.2.2.6. INVENTARIO DE RESERVAS ... 74
3.2.3. PLAN DE MINADO ... 75
3.2.3.1. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN ... 75
3.2.3.2. DEMANDA DE PRODUCCIÓN ... 78
3.2.3.3. CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN Y OPERACIÓN ... 80
3.2.3.4. CONTROL DE PRODUCCIÓN ... 82
3.2.3.5. PROCESOS IDENTIFICADOS EN EL CICLO DE MINADO ... 83
3.3. SITUACIÓN EXTERNA ... 85
3.3.1. DEMANDA DE LA PRODUCCIÓN ... 85
XI
3.3.1.1. Antecedentes ... 85
3.3.1.2. Demanda de la sílice en la industria ... 86
3.3.2. PROVEEDORES ... 87
CAPÍTULO IV OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE 4.1. ACTUALIZACIÓN DE RECURSOS Y RESERVAS ... 88
4.1.1. MANEJO DE INFORMACIÓN Y TOMA DE DATOS DE CAMPO ... 89
4.1.2. MODELAMIENTO DEL YACIMIENTO ... 90
4.1.3. RESUMEN DE RESERVAS (2013) ... 93
4.2. ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LA ARENA DE SÍLICE ... 94
4.2.1. ANÁLISIS QUÍMICO ... 94
4.2.2. CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO ... 95
4.2.3. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO. ... 95
4.3. OPTIMIZACIÓN DE LAS OPERACIONES MINERAS ... 96
4.3.1. DISEÑO DE UN NUEVO MÉTODO DE EXPLOTACIÓN... 96
4.3.1.1. PARÁMETROS PARA EL DISEÑO DE LA EXPLOTACIÓN ... 97
4.3.1.1.1. PARÁMETROS GEOMÉTRICOS ... 99
4.3.1.1.2. PARÁMETROS GEOMECÁNICOS ... 99
4.3.1.1.3. PARÁMETROS OPERATIVOS ... 102
4.3.1.1.3.1. OPERACIONES UNITARIAS ... 102
4.3.1.1.3.1.1. PERFORACIÓN... 103
4.3.1.1.3.1.2. VOLADURA ... 104
4.3.1.1.3.1.3. LIMPIEZA... 104
4.3.1.1.3.1.4. TRANSPORTE ... 105
4.3.1.1.3.2. LÍMITES FINALES DE LA EXPLOTACIÓN ... 105
4.3.1.1.4. PARÁMETROS MEDIOAMBIENTALES ... 107
4.3.1.1.4.1. EROSIÓN ... 107
4.3.1.1.4.2. AFECTACIÓN DEL PAISAJISMO ... 108
XII
4.3.1.1.4.3. AFECTACIÓN AL RECURSO HÍDRICO ... 108
4.3.1.1.4.4. CONTAMINACIÓN DEL AIRE ... 109
4.3.1.1.4.5. GENERACIÓN DE RUIDO ... 109
4.3.1.2. ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTABILIDAD DE TALUDES ... 110
4.3.1.2.1. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES UTILIZANDO EL SOFTWARE SLIDE ... 110
4.3.2. PLANIFICACIÓN MINERA ... 111
4.3.2.1. DESCRIPCIÓN Y CÁLCULO DE BLOQUES POR NIVELES DE LA MINA ... 112
4.3.2.1.1. MODELO DIGITAL DEL TERRENO ... 112
4.3.2.1.2. NIVELES DE EXPLOTACIÓN ... 113
4.3.2.2. DETALLE DE EXPLOTACIÓN MINERA ... 116
4.3.2.3. REQUERIMIENTOS DE PERSONAL ……….124
4.3.2.4. REQUERIMIENTOS DE MAQUINARIA .……….124
4.4. MODERNIZACIÓN MEDIANTE LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO INTEGRAL ... 125
4.4.1. FUNDAMENTO DE LA PROPUESTA ... 125
4.4.2. PROCESO INDUSTRIAL ... 126
4.4.2.1. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ... 126
4.4.3. DISEÑO DE PLANTA (VER PLANO 04) ... 127
4.4.4. EQUIPAMIENTO Y MAQUINARIA INDUSTRIAL... 128
4.4.4.1. ALIMENTACIÓN Y CRIBADO ... 128
4.4.4.1.1. Alimentador de placas ... 131
4.4.4.1.2. Criba ... 132
4.4.4.1.3. Repartidor Vibrante ... 133
4.4.4.1.4. Estructura de las cribas ... 134
4.4.4.2. TRITURACIÓN ... 134
4.4.4.2.1. Machacadora secundaria ... 135
4.4.4.2.2. Estructura: ... 136
4.4.4.3. TRANSPORTADORES ... 137
4.4.4.3.1. Transportador EST. 4 ... 139
4.4.4.3.2. Transportador EST. 5 ... 141
XIII
4.4.4.3.3. Transportador EST. 7 ... 142
4.4.4.3.4. Transportador EST. 9 ... 144
4.4.4.3.5. Transportador EST. 10 ... 145
4.4.4.3.6. Ingeniería ... 147
4.4.4.4. LAVADO DE ARENAS ... 148
4.4.4.4.1. Noria ... 149
4.4.4.5. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ... 150
4.4.4.5.1. IMPORTANCIA DE LA CALIDAD DEL RECURSO ... 151
4.4.4.5.2. EVALUACIÓN DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES - AGUA . 153 4.4.4.5.3. Clarificador – Espesador ... 155
4.4.4.6. CUADRO DE POTENCIAS ... 155
4.4.5. REPERCUSIÓN DE LA ACTIVIDAD SOBRE EL MEDIO AMBIENTE... 156
4.4.5.1. EMISIONES ... 156
4.4.5.2. RUIDOS ... 158
4.4.5.3. VIBRACIONES ... 159
4.4.5.4. OLORES ... 159
4.4.5.5. ABASTECIMIENTO DE AGUA ... 160
4.4.5.6. RESIDUOS SÓLIDOS ... 160
4.4.6. GESTIÓN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO ... 160
4.4.6.1. ETAPAS ... 162
4.4.6.1.1. INVENTARIO TÉCNICO ... 162
4.4.6.1.2. CAPACITACIÓN DEL PERSONAL ... 163
4.4.6.1.3. DETERMINACIÓN DE COSTOS ... 164
4.4.6.1.4. SUPERVISIÓN ... 165
4.4.6.1.5. CONTROL ... 166
4.4.6.2. PLAN PROPUESTO ... 167
4.4.6.2.1. DEFINICIÓN DE TAREAS ... 168
4.4.6.2.2. ALIMENTACIÓN Y TRITURACIÓN ... 168
4.4.6.2.3. CRIBADO ... 169
4.4.6.2.4. CONSIGNA DE RECAMBIOS ... 170
4.4.6.2.5. INSTALACIÓN ELÉCTRICA ... 171
XIV CAPÍTULO V
EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PROYECTO
5.1. COSTOS ASOCIADOS A LA PRODUCCIÓN ... 172
5.1.1. COSTOS ACTUALES ... 172
5.1.2. COSTOS PROYECTADOS ... 173
5.2. EVALUACIÓN DEL ESTADO DE RESULTADOS ... 176
5.2.1. ANÁLISIS DE LA INVERSIÓN - FINANCIAMIENTO ... 176
5.2.2. ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS ... 178
5.3. FLUJO DE CAJA – ECONÓMICO Y FINANCIERO ... 179
5.3.1. FLUJO DE CAJA ECONÓMICO ... 179
5.3.2. FLUJO DE CAJA FINANCIERO ... 179
5.4. RESULTADOS ECONÓMICOS (VAN, TIR, PAYBACK) ... 180
5.5. RENTABILIDAD DEL PROYECTO ... 181
CAPÍTULO VI PRESENTACIÓN. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 6.1. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ... 182
6.2. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 185
6.3. PRUEBA DE HIPÓTESIS ... 192
CONCLUSIONES ... 195
RECOMENDACIONES ... 197
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 198
ANEXOS ... 200
XV ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Vista general de la planta completa de “Áridos BLESA” 23
Figura 2 - Decantador / Espesador “LASMERT” 24
Figura 3 - Cabeza de mando con elevador de palas hidráulico 26
Figura 4 - Conjunto del floc-control 26
Figura 5 - Central preparadora de floculante 1500 / 2000 27
Figura 6 - Rebose de las aguas clarificadas 27
Figura 7 - Depósito pulmón de las aguas clarificadas 28
Figura 8 - Agua recuperada en el filtro 28
Figura 9 - Flujograma de tratamiento de las arenas 42
Figura 10 - Fotografía del Frente de Explotación 76
Figura 11 - Fotografía de las Instalaciones Auxiliares 77
Figura 12 - Fotografía del Proceso de Lavado de Arena de sílice 77 Figura 13 - Fotografía de la Cancha de Almacenamiento de Mineral y Transporte 78 Figura 14 - Topografía del Área de la concesión Minera en 3 Dimensiones – Minesight 89 Figura 15 - Vista de la actual Cantera en 3 Dimensiones – Minesight 90
Figura 16 - Imagen ASTERN S 12 - W 075 91
Figura 17 - Block de Mineral Probado Probable en 3D – Minesight 92 Figura 18 - Vista del Yacimiento y topografía en 3D - Minesight 92 Figura 19 - Vista del block de Mineral dentro de la topografía en 3D - Minesight 93
Figura 20 - Detalle de perforación 103
Figura 21 - Detalle de taladro cargado 104
Figura 22 - Modelo Digital del Pit Final para una Explotación de 25 años 113 Figura 23 - Niveles de explotación en 25 años de Planificación 114
Figura 24 - Block de Mineral por Niveles a Explotar 117
Figura 25 - Diseño de la Tolva 130
Figura 26 - Diseño del Alimentador de Placas 132
Figura 27 - Diseño de la Criba 133
Figura 28 - Diseño de la Trituradora Secundaria 137
Figura 29 - Diseño de la Faja Transportadora 139
Figura 30 - Diseño de la Noria 149
Figura 31 - Sistema de tratamiento de aguas residuales. 150
XVI ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Producción de Materiales No Metálicos en el Perú ... 6
Gráfico 2 - Producción de Materiales No Metálicos en la Región Junín ... 7
Gráfico 3 - Análisis Granulométrico del Producto Arena de Sílice ... 19
Gráfico 4 - Producción de Sílice por Regiones ... 79
Gráfico 5 - Producción de Arena de Sílice en Concesiones Mineras de Junín ... 79
Gráfico 6 - Producción de Arena de Sílice en la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 ... 80
Gráfico 7 - Análisis Granulométrico de la Cantera ... 95
Gráfico 8 - Curva Granulométrica del Producto ... 96
Gráfico 9 - Diferencia de Producción Mensual entre Método actual y proyectado. ... 175
Gráfico 10 - Reducción del Costo de Operación con la Optimización y Modernización. . 176
Gráfico 11 - Diagrama entre la Producción actual y proyectada. ... 189
Gráfico 12 - Diagrama entre la Utilidad actual y proyectada... 190
XVII ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 - Operacionalización de Variables ... 62
Tabla 2 - Delimitación de la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 en Coordenadas UTM . 64 Tabla 3 - Ubicación de la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 ... 65
Tabla 4 - Accesibilidad a la Concesión Minera Santa Rosa 94-1 ... 66
Tabla 5 - Inventario de Reservas (1999) ... 74
Tabla 6 - Capacidad de producción de las pozas de lavado. ... 81
Tabla 7 - Capacidad operativa de las pozas de lavado. ... 81
Tabla 8 - Resumen de Reservas (2013) ... 93
Tabla 9 - Análisis Químico Industrial de material de Cantera ... 94
Tabla 10 - Análisis Químico Industrial del Producto ... 94
Tabla 11 - Especificaciones del Producto Final ... 95
Tabla 12 - Datos obtenidos en la Optimización del Diseño de Explotación ... 97
Tabla 13 - Parámetros Geométricos obtenidos del yacimiento ... 99
Tabla 14 - Propiedades físico-mecánicas de la arena de sílice ... 101
Tabla 15 - Propiedades físico-mecánicas de las calizas pertenecientes a las cajas... 101
Tabla 16 - Parámetros de Diseño del método de explotación sobre el mineral. ... 106
Tabla 17 - Parámetros de diseño sobre roca estéril. ... 106
Tabla 18 - Resultados del análisis con el Software “Slide” sobre el Mineral ... 111
Tabla 19 - Resultados del análisis con el Software “Slide” sobre limites finales de Explotación ... 111
Tabla 20 - Tonelaje de Mineral y Estéril por Nivel de Explotación ... 115
Tabla 21 - Vida de los Niveles de Explotación ... 116
Tabla 22 - Detalles de Explotación en los Niveles 3810,3820, 3830 y 3840. ... 118
Tabla 23 - Detalles de Explotación en los Niveles 3850, 3860, 3870 y 3880. ... 119
Tabla 24 - Detalles de Explotación en los Niveles 3890, 3900, 3910 y 3920 ... 120
Tabla 25 - Detalles de Explotación en los Niveles 3930, 3940, 3950 y 3960 ... 121
Tabla 26 - Detalles de Explotación en los Niveles 3970, 3980 y 3990. ... 122
XVIII
Tabla 27 - Detalles de Explotación en los Niveles 4000, 4010 y 4020. ... 123
Tabla 28 - Cantidad de Potencia Eléctrica requerida por cada máquina. ... 155
Tabla 29 - Detalle del Stock recomendado según la investigación. ... 170
Tabla 30 - Costos Actuales aplicando el Método Artesanal... 172
Tabla 31 - Costo de Operación actual aplicando el Método Artesanal ... 172
Tabla 32 - Costos Proyectados mediante la Optimización y Modernización del ... 173
Tabla 33 - Costos Operativo proyectado para la obtención ... 173
Tabla 34 - Costos detallado de Mineral para cada Nivel de Explotación. ... 174
Tabla 35 - Costo Operativo para extraer el material Estéril. ... 174
Tabla 36 - Costos detallado de Estéril para cada Nivel de Explotación. ... 175
Tabla 37 - Precios Unitarios de los componentes del Activo Tangible. ... 176
Tabla 38 - Análisis de la Inversión y su financiamiento. ... 177
Tabla 39 - Financiamiento del Préstamo ... 177
Tabla 40 - Resultados del Análisis del Estado de Resultados con el Financiamiento... 178
Tabla 41 - Flujo de Caja Neto Económico. ... 179
Tabla 42 - Flujo de Caja Neto Financiero. ... 179
Tabla 43 - VAN y TIR ECONÓMICO... 180
Tabla 44 - VAN y TIR FINANCIERO ... 180
Tabla 45 - Recuperación del Capital ... 181
Tabla 46 - Utilidad del Proyecto ... 181
Tabla 47 - Parámetros de Diseño del método de explotación sobre el mineral y estéril. 183 Tabla 48 – Movimiento de Tonelaje de mineral y estéril en los Niveles de Explotación en 25 años ... 184
Tabla 49– Maquinaria que conforma la Planta de Tratamiento Integral ... 184
XIX ÍNDICE DE PLANOS
Plano 1 : Ubicación y Localización Plano 2 : Geológico Regional Plano 3 : Geológico Local Plano 4 : Topográfico Actual Plano 5 : Topográfico Proyectado
Plano 6 : Diseño de Planta de Tratamiento Integral Plano 7 : Blocks de Mineral – Pit Final
XX INTRODUCCIÓN
La necesidad de aprovechar al máximo los recursos existentes de la concesión minera “Santa Rosa 94-1”, y utilizar la tecnología actual que nos permita obtener grandes beneficios tanto como económicos, sociales y medioambientales nos conduce al desarrollo de la investigación de la tesis: “OPTIMIZACIÓN Y MODERNIZACIÓN EN EL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ARENA DE SÍLICE PARA INCREMENTAR LA PRODUCCIÓN EN LA CANTERA SANTA ROSA 94-I C.C. LLOCLLAPAMPA”, la cual es un importante aporte para el desarrollo de la minería artesanal y pequeña minería concerniente al área de explotación de minerales no metálicos en esta región que cuenta con un alto potencial de estos yacimientos.
La presente investigación se ha estructurado en cinco capítulos: el Capítulo I - Planteamiento Del Problema; comprende la identificación y determinación del problema, la formulación del problema, objetivos, justificación, metodología de la investigación, población y muestra, diseño de investigación, técnicas de recolección de datos y técnicas de análisis de datos; el Capítulo II - Marco Teórico Conceptual trata sobre investigaciones y antecedentes relacionadas al estudio, bases teóricas, definición de términos, hipótesis y variables
XXI operacionales; en el Capítulo III - Situación Actual De La Cantera De Sílice
“Santa Rosa 94-I” De La Unidad Administrativa Santa Rosa 2000 se recopila la información intrínseca detallando los datos de la geología, plan de minado y las características del producto; así como se detalla la situación externa observando la demanda de la producción y proveedores; el Capítulo IV – Optimizacion y Modernización en el Proceso de Obtención de Arena de Sílice establece el diseño de un nuevo método de explotación considerando criterios geológicos, geométricos, geomecánicos, operativos y medio ambientales así como el análisis de estabilidad de taludes; también se plantea la planificación minera, viendo la descripción y cálculo de tonelaje en los niveles, detalle de explotación; presenta las especificaciones técnicas del proceso de implementación de una planta de tratamiento, la repercusión de la actividad sobre el medio ambiente y la gestión del mantenimiento preventivo; en el Capítulo V - Evaluación Económica Del Proyecto se muestra la diferencia entre los costos actuales y proyectados; los indicadores económicos, el costo de inversión del proyecto, los resultados económicos y la rentabilidad del mismo; en el Capítulo VI – Presentación, Análisis y Discusión de Resultados se presentan los resultados de la investigación, se realiza el análisis y discusión de resultados así como la prueba de hipótesis, y agregado a ello las conclusiones, recomendaciones y anexos respectivos.
1
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
1.1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
La comunidad campesina de Llocllapampa, es titular de la concesión
“Santa Rosa 94-I”, forma parte de la U.E.A. Santa Rosa 2000, que viene siendo explotado y administrado por la misma comunidad desde hace más de 100 años, con una producción de sílice actual de 260 TM diarios.
La fuerza laboral es de 30 trabajadores que son directamente pertenecientes a la comunidad, realizando el trabajo de un solo turno de 7 horas diarias y 6 días a la semana.
Para el carguío y transporte cuenta con un cargador de una capacidad de 3.3 m3 de cuchara y 2 volquetes con capacidad de 20 TM cada uno.
En la concesión minera Santa Rosa 94 - 1 se realiza una explotación de Tajo Abierto tipo Canteras, actualmente cuenta con bancos de alturas mayores a 40m y una sola plataforma de explotación, el material es debilitado con disparos y desprendido por medios mecánicos.
2 Se aprovecha la fuerza hidráulica del agua que es abastecida mediante canales provenientes de la quebrada de “Poncijalo” en época de lluvia o de abundancia de agua, de forma tal que el material disparado depositado por gravedad en la plataforma de carguío inferior, es acarreado a través de las canaletas para realizar el lavado del material roto.
PROCESO DE SELECCIÓN DE LA SÍLICE
El material pasante de la malla 1/16”, es trasladado hacia pozas de sedimentación; dichas pozas al colmatarse, el flujo de agua es detenido hasta que esta sea completamente drenada para el posterior almacenamiento y secado natural en las canchas circundantes. El diseño del método de explotación y lavado de la Sílice es artesanal en todo el proceso productivo, pues esta es desarrollada en forma manual, empírica y a veces por intuición lógica de los trabajadores, debido a la falta de capacitación e información.
El yacimiento está formado por arena de sílice de manera homogénea a lo largo de toda la estructura, con un estimado de 430 m de profundidad y 150 m de ancho y 1300 m de largo, con estas características el manto mineralizado presenta gran potencial para una extracción a gran escala, además la demanda actual del mercado nos lleva a una necesidad de aumentar la capacidad de producción de la cantera y para lograrlo requerimos de modernizar el proceso implementando una planta de tratamiento integral el cual ofrece un producto de calidad y cumpliendo todos los estándares solicitados por los clientes.
3 1.1.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
La minería en el mundo, actualmente se desarrolla en un ambiente cada vez más sofisticado, debido a la mecanización para la explotación de un yacimiento, de esta manera las minas se han visto obligados a incrementar su producción, incorporar la nueva tecnología en todas sus actividades, igualmente en las condiciones de seguridad y por supuesto en las restricciones ambientales que día a día son más exigentes. Por lo tanto, para la mejora y optimización de todos estos parámetros y hacer del yacimiento “Santa Rosa 94-I” un negocio rentable, es necesario modernizar el proceso de obtención de arena de Sílice a través de la implementación de una planta de tratamiento, para lo cual será necesario analizar y contar con una información actualizada acerca de la explotación de la cantera trayendo consigo los mayores ingresos que los cuadros actuales. Bajo este contexto se plantea las siguientes interrogantes:
1.1.2.1. PROBLEMA GENERAL
¿La optimización y modernización del proceso de obtención de arena de sílice incrementará la producción en la cantera “Santa Rosa 94-1”?.
1.1.2.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS
1.- ¿Qué método de minado debe aplicarse tendiente a la optimización, y en qué medida reducirá los costos de operación?
4 2.- ¿Qué efectos proporcionara la implementación de una Planta de
Tratamiento Integral?
3. ¿Cuál será la inversión para la implementación de una Planta de Tratamiento Integral en la cantera “Santa Rosa 94-1”?
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. OBJETIVO GENERAL.
Incrementar la producción en la cantera “Santa Rosa 94-1” mediante la optimización y modernización en el proceso de obtención de la arena de sílice.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
a) Determinar el método de minado mediante propuestas de optimización, y mostrar en qué medida se reduce los costos de operación.
b) Especificar los efectos más importantes que proporcionara la implementación de una Planta de Tratamiento Integral
c) Determinar la inversión para la implementación de una planta de tratamiento integral en la cantera “Santa Rosa 94-1”
5 1.3. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
El Perú cuenta con una gran variedad de minerales que lo convierte en un gran potencial (Gráfico 1) para desarrollar aportes económicos mientras la región Junín cuenta con muchas riquezas de minerales no metálicos, los cuales actualmente están siendo explotados por mineros artesanales y pequeños productores mineros (Gráfico 2), quienes no cuentan con un soporte técnico, ni asesoramiento de ingeniería en sus operaciones.
La concesión “Santa Rosa 94-I”, cuenta con recursos y reservas que pueden ser explotadas sosteniblemente para lograr cambios socio- económicos de sus usuarios (Comunidad Campesina de Llocllapampa). La presente investigación surge de la necesidad de aprovechar al máximo el potencial del recurso mineral no metálico.
Actualmente la Concesión Santa Rosa 94-1 se ha colocado como el principal productor de Sílice a nivel nacional. A pesar de esto no se viene dando la debida importancia al desarrollo sostenible que debe de presentar el tipo de explotación para esta cantera, lo que involucra el uso racional del agua y la aplicación de nuevas tecnologías que coexisten con el medio ambiente, y las comunidades circundantes al proyecto.
Debido a que dicha cantera está proyectada una vida de cientos de años con el ritmo de explotación actual, el presente proyecto se enfoca a reevaluar este tiempo de vida de la cantera, utilizando los métodos geo-estadísticos y otros datos con recolección de información actualizada y otros procesos de reingeniería.
6 Gráfico 1 - Producción de Materiales No Metálicos en el Perú Fuente: Ministerio de Energía y Minas
7 Gráfico 2 - Producción de Materiales No Metálicos en la Región Junín
Fuente: Ministerio de Energía y Minas
1.4. ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1. ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN
El alcance del presente estudio, es la investigación detallada del método de explotación de Sílice en la cantera “Santa Rosa 94-I” y lo que conlleva la implementación de una planta de tratamiento integral dirigida a la Comunidad Campesina de Llocllapampa.
8 1.4.2. LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN
En el desarrollo de la investigación se presentaron las siguientes limitaciones:
Una de las limitaciones más importantes de la investigación es que no se contó con una nutrida información de la explotación del material en el país que nos permita desarrollar una investigación más profunda en este campo.
El presente estudio se realizó en un tiempo de duración de 14 meses, el cual fue iniciado en septiembre del 2012 hasta noviembre del 2013.
1.5. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN.
1.5.1. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN.
La investigación que se desarrolló, utilizó el Método Científico no Experimental.
El presente trabajo de investigación es de tipo descriptivo y cualitativo de nivel adaptativo, que consiste en la “Optimización Y Modernización en el Proceso De Obtención de Arena de Sílice para Incrementar la Producción en la Cantera Santa Rosa 94-I”, para lo cual se revisa la información directa e indirecta con el objetivo de determinar las propuestas de mejora.
9 1.5.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.
El diseño que se empleó en esta investigación es del tipo descriptivo pre- facto.
M : Muestra de elementos de estudio Xi : Variables de estudio i = 1,2…
O1 : Resultados de la medición de las variables
1.5.3. POBLACIÓN Y MUESTRA DEL ESTUDIO
1.5.3.1. POBLACIÓN
La población que abarcó este estudio comprende al yacimiento de arena de sílice en las 3 cuadriculas que conforman a la concesión minera “Santa Rosa 94-1” perteneciente a la C.C. de Llocllapampa
1.5.3.2. MUESTRA
Según Hernández, Fernández y Baptista (1998), para el enfoque cualitativo, las muestras no probabilísticas o dirigidas son de gran valor, pues logran obtener los casos que interesan al investigador y que llegan a ofrecer una gran riqueza para la recolección y el análisis de los datos.
Existen varias clases de muestras no probabilísticas, pero en este estudio se utilizará el muestreo por conveniencia en el cual, según Kinnear y Taylor
10 (1998), los elementos muéstrales se seleccionan con base en la conveniencia del investigador. En este trabajo los elementos muéstrales que se incluyen son las diferentes zonas de trabajos actuales en la cantera, tales como la zona de explotación, la zona de lavado y la zona de almacenamiento.
1.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
1.6.1. TÉCNICAS DIRECTAS
Observación realizada por parte de los investigadores a las diferentes zonas de trabajo en la cantera.
Recolección de fotografías de la zona de estudio
1.6.2. TÉCNICAS INDIRECTAS
Se revisaron fuentes bibliográficas referidas al tema de investigación, tales como: libros, informes, revistas, publicaciones y tesis.
Revisión de inventarios e informes operacionales con que cuenta la comunidad para el planeamiento y control de producción de la cantera
1.6.3. MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS A UTILIZAR
Se utilizaron materiales como: datos históricos y actuales con los que cuentan la empresa, informes operacionales y de producción de la comunidad.
11 Además se aplicaron herramientas informáticas aplicativas tales como: el software minero Minesight 3D y otros programas como: AutoCAD, Global Mapper, ArcGis, Google Earth, Paquete de Rocsciense, AutoCAD Civil 3D, Excel, y algunas otras bibliografías.
Los instrumentos usados fueron los siguientes: computadoras, impresoras, GPS, Estación Total, Plotters, Cámaras fotográficas, Brújulas, etc.
1.7. PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS.
Se realizó la recopilación de información histórica y actual con la que cuenta la empresa y un análisis interno y externo de la misma.
Se realizó un levantamiento topográfico al detalle de toda la zona de exploración, oficinas, canchas de almacenamiento de mineral y desmonte y otras de infraestructuras.
Se estructuró una base de datos geológicos y mineralógicos que nos permita procesar la información obtenida
Se modeló un sistema tridimensional de la zona del yacimiento.
Para la implementación de una planta de mecanización, se buscó información de las maquinarias utilizadas a través del mercado para la viabilidad del mismo.
1.8. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS.
Fueron utilizados los conocimientos de estadística paramétrica, elaboración de tablas, gráficos, planos, fotografías, así como uso de herramientas informáticas, etc.
12 CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
2.1. GENERALIDADES.
Para sustentar la investigación se tomaron en cuenta tres parámetros importantes a considerar dentro del marco teórico conceptual, los cuales son: las investigaciones y antecedentes relacionadas con el estudio desarrolladas en la cantera estudiada así como en canteras de otras partes del mundo; las bases teóricas por autores especializados en el tema, la definición de términos básicos que serán empleados en la investigación y la definición de las hipótesis.
13 2.2. INVESTIGACIONES, ANTECEDENTES RELACIONADAS CON EL
ESTUDIO.
2.2.1. Planta de trituración y clasificación para Sibelco Minerales1
Sibelco Minerales forma parte del “Grupo Sibelco”2, que es el primer productor en el mundo de minerales Industriales para la fabricación de vidrio, fundición, cerámica y de distintas aplicaciones químicas.
Actualmente Sibelco Minerales explota un total de 11 centros mineros y 3.300 kton de arena silícea, 200 kton de harina silícea, más de 50 kton de caolín, 25 kton de cristobalita y 30 kton de otros minerales industriales.
Aritema es una empresa dedicada a la ingeniería, el diseño, la fabricación y el montaje de plantas de tratamiento de áridos y minerales, contando con ingenieros y proyectistas que durante más treinta años han realizado este trabajo para empresas constructoras, cementeras, multinacionales de árido y hormigón, así como para empresas de ámbito comercial o local, tanto en la industria como en la minería, siendo su especialidad la resolución de problemas y acoplamientos complicados, así como los proyectos llave en mano de instalaciones vía húmeda o vía seca, como la que se presenta a continuación.
1 ARITEMA – 2010 – Revista “Rocas y Minerales”
2 Sibelco se introdujo en España en 1953 como accionista de Arenas de Arija S.A., el año 2005 conforma Sibelco Minerales S.A.
14 La planta en la que se ha instalado la nueva maquinaria fabricada por Aritema3, se encuentra en la cantera propiedad de Sibelco Hispania, situada en Granada, concretamente en la población de Dúrcal. Esta renovación de maquinaria y ampliación de producción se ha diseñado para pasar de 30 t/h de producto útil a 90 t/h tras la introducción de la nueva maquinaria. Los productos a realizar partiendo de un material extraído por ripiado o por voladura (en función de cada momento de la explotación del frente) con granulometría 0/100 mm, son principalmente 0/1, 0/2, 0/3 mm, con posibilidad de su tratamiento en un desfillerizador para eliminar el filler4, obteniendo otros nuevos productos útiles.
2.2.1.1. Objetivos
El objetivo de la renovación de esta planta fue fundamentalmente el aumento de la producción, rendimiento de la planta, reducción de costes de operación, la mejora en el campo de la seguridad para todos los trabajadores de planta, reducción de emisiones en forma de polvo, reducción de partículas de hierro arrastradas por el material procedentes de los desgastes de trituración en los productos finales que anteriormente se producían, posibilidad de realizar productos distintos a los actuales, aumentando la flexibilidad en las especificaciones para los productos finales, siendo esta la característica principal de esta instalación. Sibelco Hispania se caracteriza por producir a la carta, es decir, a pesar de tener
3 Empresa Española dedicada a la ingeniería, diseño, fabricación y montaje de Planta de Tratamiento de Arena.
4 Es el material residual en forma de polvo con partículas <0.1mm que provocan graves enfermedades respiratorias.
15 generalmente unos productos estándar en cartera, cada cliente solicita una arena con las especificaciones que considere necesarias para su proceso.
Tiene clientes que piden especificaciones definidas hasta en 7 tamices distintos de un mismo producto, además de tener limitados contenidos en humedad, blancura, hierro, cromo, níquel, manganeso, etc.
El diseño de la instalación se planteó de tal manera que fuera lo más compacta posible para poder acoplarla al espacio reducido donde se encontraba la antigua instalación y tener un período de parada muy reducido debido al montaje de la nueva instalación.
La superficie de la planta es de aproximadamente 1200 m2, en la cual se encuentra una zona de alimentación mediante una tolva, una primera clasificación de limpieza, una trituración en un triturador de eje vertical, tras la cual se realiza una clasificación, y una desfillerización para completar los equipos necesarios para obtener los distintos productos que ofrecen.
Los grandes retos que se plantearon para Aritema fueron dar una solución técnica apropiada, con la flexibilidad deseada por Sibelco; montar la instalación en un tiempo récord de un mes, incluyendo las pruebas al arran- que, así como ofrecer un producto duradero frente al desgaste de la dolomía, prolongado en el tiempo.
2.2.1.2. Procesos de tratamiento en la planta
Los procesos a los que se somete la arena silícea tras su arranque y transporte a la planta se descomponen básicamente en dos. En una trituración terciaria y una clasificación en cribas y en separador dinámico,
16 con la peculiaridad de ofrecer distintas posibilidades de trabajo mediante los by-pass y la posibilidad de realizar múltiples combinaciones de mallas en las tres cribas probabilísticas montadas en la planta.
El esquema del proceso se aprecia en el diagrama de flujos, así como en los planos de planta y alzado.
La alimentación de la planta se realiza mediante camión desde el frente, a una tolva de 60 m3 de capacidad (boca de sección 4,5 x 4,3 m para recibir articulados Volvo A-30 o Caterpillar 730 desde el frente), la cual lleva Insta- lada una parrilla horizontal con una luz de 120 mm, con el objetivo de no permitir la entrada de tamaños superiores a los que puede triturar la trituradora, y no producir problemas de atascos en la campana de alimentación de la trituradora o roturas de los eyectores, La tolva está dotada de cubrición para reducir las emisiones de polvo durante las des- cargas de los camiones y está provista de un sistema de elevación de la parrilla mediante cabestrantes eléctricos.
La extracción del material de la tolva se hace mediante un alimentador vibrante de 600 mm de ancho hacia una cinta transportadora de 650 mm, equipada con una cubrición en chapa galvanizada y una potencia instalada de 15 kW. Desde esta cinta se alimenta una criba tipo probabilístico, que realiza labores de preclasificación con el fin de realizar una limpieza inicial con un rango de corte que puede variar en función de las condiciones ambientales para ofrecer la calidad requerida del producto final deseado.
17 Bajo la criba de limpieza se encuentra la trituradora, que es alimentado a su vez con material procedente del rechazo de las cribas de clasificación final.
El caudal de alimentación del equipo de precribado y de trituración es controlado automáticamente mediante un variador de frecuencia, que es regulado mediante el amperaje que presentan los motores de la trituradora respecto al nominal, siendo alimentado al máximo de una manera automá- tica, optimizando la producción, así como el desgaste de los forros y eyec- tores del mismo. Sobre esta trituradora, también es introducido el material de rechazo procedente de la clasificación mediante un elevador de cangilones.
Este triturador se encuentra clasificado dentro de la trituradora de eje ver- tical impactor de alto rendimiento. El fundamento de trabajo de esta trituradora se basa en la velocidad de lanzamiento del material de alimentación por los eyectores que se encuentran en la mesa (-64 m/s) hacia los yunques, contra los cuales impacta y fracciona el material. La velocidad a la que gira la mesa aportará la energía para la trituración del material. En esta instalación esta máquina es la adecuada para realizar la trituración del material, tanto por granulometría de alimentación, características del material, tipo y calidad de producto final que se desea obtener. La clasificación del producto procedente de la trituración se realiza mediante dos cribas de tipo probabilístico modelo CP 200/5 con dos metros de ancho cada una y cinco bandejas para realizar dos productos útiles y un rechazo a retriturar mediante un elevador de cangilones que descarga
18 sobre la trituradora. La clasificación es a 0,8 a 2 o 3 mm, pudiendo hacer distintos productos accionando los by-pass de las canaletas. También se pueden realizar distintos ajustes para diferentes productos modificando las luces de las mallas.
Estas cribas se caracterizan por realizar la clasificación de una manera vertical frente a las cribas convencionales que la realizan de una manera horizontal. Para facilitar este efecto, es necesario aprovechar toda la superficie útil de la máquina y esto se consigue utilizando alimentadores transversales. En este caso, se ha montado un único modelo de alimentador transversal modelo ATR 6012, para alimentar simultáneamente las dos cribas, con una potencia instalada de 2 x 4 kW, equipado con chapas anti desgaste totalmente intercambiables que prolongarán la vida útil de la máquina.
Tras estas clasificaciones, mediante los by-pass instalados en las canaletas, se pueden obtener distintos productos que pueden ser sometidos o no a procesos de desfillerización mediante un separador dinámico propiedad de Sibelco o no, abriendo una nueva gama de productos que ofrece a sus clientes.
Los distintos productos finales son almacenados en la nave y su apilado se realiza mediante cintas transportadoras. Su venta se realiza en diferentes formatos: big-bag, a granel, mediante camión con cuba cisterna, barco, etc.
19 2.2.1.3. Resultados y comparativos de curvas granulométricas
En el Gráfico 3 se presenta un análisis granulométrico sobre el cual se plasman dos curvas. La primera en color azul, que presenta los resultados de la arena silícea de iguales características a la existente en Dúrcal, pero procesada para aplicaciones convencionales en hormigón, siendo triturado en una trituradora igual al montado en la planta de Sibelco, y la segunda gráfica corresponde a una curva tipo de salida de la trituradora montado en la planta presentada en estas páginas, sobre la cual se cambian distintos parámetros como la alimentación a la planta, las rev/min a la que gira la trituradora, la carga y la recirculación del producto en función del producto que se desee realizar.
Gráfico 3 - Análisis Granulométrico del Producto Arena de Sílice Fuente: Sibelco Minerales - Aritema
■ TRATAMIENTO DE ÁRIDOS■ TRATAMIENTO DE ÁRIDOS■ TRATAMIENTO DE ÁRIDOS
Tamaño de las Partículas (mm)
% Retenido - AC
20 2.2.2. Explotación De Arena Sílice - Provincia Pinar Del Río5
2.2.2.1. Extracción y acarreo del mineral
Las arenas cuarzosas son extraídas del yacimiento Santa Teresa, arena calidad A o blanca a 10 Km de la planta de beneficio y la arena calidad B o amarilla a 8.5 Km. Desde el yacimiento San Ubaldo la arena calidad G a 22 Km y desde el yacimiento ESBEC 19 la arena calidad F a 26 km. Para su explotación se realizan dos labores fundamentales, el desbroce y la otra son la extracción.
Durante el desbroce se realiza la tala de los árboles y arbustos aprovechables por la empresa Forestal encargada de realizarla y la separación de la capa vegetal y el resto de la vegetación.
La dirección de ejecución del desbroce se realiza en sentido opuesto a la dirección del arranque para contribuir a disminuir las perdidas en el mayor grado posible. El material arrancado es empujado hacia otros bloques ya explotados o fuera de los límites del yacimiento.
Para las labores de extracción se utilizan bulldózer, cargadores y camiones. Una vez reapilada la arena por el bulldózer es cargada por cargador frontal hacia los equipos de acarreo hasta el patio de materia prima de la Planta de Beneficio.
5 EcuRed – Cuba – 2006 – “Proceso industrial para la arena sílice o cuarzosa”
21 2.2.2.2. Proceso de beneficio
El beneficio del mineral se realiza en una planta de alta tecnología de lavado con atrición, cribado, clasificación hidráulica, filtrado y secado. El proceso permite un tratamiento posterior de secado en una instalación anexa. Lavado y clasificación.
Aquí se obtiene mediante el cribado, la atrición y la clasificación hidráulica las características granulométricas del producto para su comercialización.
2.2.2.3. Operaciones tecnológicas asociadas
Cribado Primario
La arena cuarzosa es descargada en la Tolva primaria desde donde es extraída mediante un dosificador de banda de velocidad constante hacia el transportador de banda que alimenta una la criba vibrante. El rechazo de esta criba es todo material extraño en la arena (raíces, trozos de madera, etc.) entre 10-12 mm.
Cribado Secundario
Las bombas de aspiración alimentan la pulpa del 30 % en peso de sólidos a la criba estática de desbaste, donde se realiza el corte, mediante una rejilla de inclinación variable con luz entre 1 y 1.2 mm, el rechazo previsto en la anterior (aproximadamente el 15 % de la alimentación) se apura en otra criba sobre la que se descarga. Esta segunda criba es horizontal vibrante y dispone de boquillas rociadoras de agua, para rebajar la
22 concentración de sólidos en operación hasta un 10 % aproximadamente.
Ambas cribas realizan el mismo corte hasta reducir el rechazo por debajo del 2.5 % sobre la alimentación. Dicho rechazo (+ 0.63 mm) Se apilará junto al edificio de clasificación.
El pasante de ambas cribas, con partículas sólidas de tamaño inferior a 0.63 mm, se recoge en la tolva de descarga, junto con el agua de proceso procedente del colector general, para ajustar la concentración de la pulpa al 20 % en sólidos. Esta vierte la pulpa en el colector secundario.
Proceso de secado
Durante este proceso se obtiene un producto con una humedad máxima de1%.
2.2.2.4. Descripción de las operaciones tecnológicas
Alimentación y Secado
La arena después que alcanza la humedad prevista sale del tambor rotativo hacia una criba vibratoria diseñada para obtener producciones con determinadas características granulométricas.
Enfriamiento
La arena secada y aún caliente es depositada en una tolva mediante banda transportadora. El enfriamiento tiene lugar en la trayectoria desde la criba vibratoria hasta la tolva y durante el almacenamiento de la misma en dicha tolva aproximadamente 1 hora.
23 2.2.3. Descripción de la planta de tratamiento de lodos6
A mediados del año 2000 la empresa “ARIDOS BLESA S.A.” encargó a
“TEFSA” un estudio para la deshidratación de los lodos que se formaban con el lavado en su planta.
Después de estudiar detenidamente los múltiples ensayos realizados con los lodos y las aguas contaminadas, se determinó cuáles eran los equipos adecuados a utilizar para este proceso y, sobretodo, cuál era la ubicación correcta de toda la instalación.
Ahora se puede ver, tanto el dimensionado de los equipos como su ubicación, han resultado ser los adecuados.
Las aguas brutas llegan por gravedad al espesador, los lodos concentrados son alimentados al filtro con una distancia mínima de tubería, las aguas clarificadas del espesador vierten, también por gravedad, al tanque pulmón de aguas y, como han podido comprobar, los accesos del personal son muy fáciles.
Figura 1 - Vista general de la planta completa de “Áridos BLESA”
Fuente: “Áridos BLESA”
6 ARIDOS BLESA S.A. – 2000 – “Planta de Tratamiento de lodos montada en osera Ebro (Zaragoza)”
24 El estudio se ha basado sobre las siguientes bases de cálculo:
Caudal de agua tratar 350 m³/h
Contenido de sólidos en las aguas brutas 60 kg/m³
Contenido de sólidos en la purga del decantador 600 kg/m³
Peso de la materia seca que se produce 21 Tm/h
Volumen de lodos a deshidratar 35 m³/h
Humedad residual de las tortas 25%
Peso de las tortas a evacuar 25.455 kg/h
Horas de funcionamiento de la planta 10 h
Horas previstas de funcionamiento del filtro 11 h
Ciclos previstos para el filtro 2 c/h
Volumen necesario en el filtro 7.514 l
Decantador/Espesador 75 m,
o Altura 4m
Instalación automática de preparación de floculan 1500/2000
Depósito pulmón y almacén de aguas tratadas 3m,
o Altura 3,2 m,
Figura 2 - Decantador / Espesador “LASMERT”
Fuente: “Áridos BLESA”
25 El decantador/espesador7 seleccionado se trata de un espesador que tiene un diámetro de 11.75 m y una altura lateral de 4m. Con este equipo se puede tratar un caudal de hasta 450 m3/h de agua bruta.
Este espesador se caracteriza por tener el tanque configurado por 16 paneles de hormigón prefabricado que están exentos de mantenimiento y está dotado de los siguientes equipos:
Cabeza de mando formada por una corona y bis sin fin sumergidos en aceite.
Elevador de palas hidráulico que actúa en los momentos de sobrecarga.
Medidor de esfuerzos que controla el grado de espesamiento del lodos y actúa sobre la bomba de extracción de lodos y sobre el elevador de palas.
Central de preparación del floculante con capacidad de preparación de 1500 l y 2000 l de almacén.
Floc-control que dosifica en todo momento la cantidad adecuada de floculante que se necesita en función de la carga de sólidos que entra en el espesador.
7 El suministrador de la maquinaria es la empresa LASMERT que acapara prácticamente la totalidad del sector.
26 Figura 3 - Cabeza de mando con elevador de palas hidráulico
Fuente: “Áridos BLESA”
Figura 4 - Conjunto del floc-control Fuente: “Áridos BLESA”
Tanto la cabeza de mando del espesador como el floc-control, ejercen de cerebro en el control automático del espesador, son elementos imprescindibles para garantizar la total automatización del sistema.
27 Figura 5 - Central preparadora de floculante 1500 / 2000
Fuente: “Áridos BLESA”
Esta central de preparación de floculante recibe las órdenes del floc- control, prepara y dosifica el floculante en función de la carga de sólidos de las aguas que entran al espesador.
Una vez clarificadas las aguas vierten por gravedad al tanque pulmón y desde este son enviadas nuevamente a la planta para ser reutilizadas en el proceso del lavado.
Figura 6 - Rebose de las aguas clarificadas Fuente: “Áridos BLESA”
28 Figura 7 - Depósito pulmón de las aguas clarificadas
Fuente: “Áridos BLESA”
Figura 8 - Agua recuperada en el filtro Fuente: “Áridos BLESA”
En esta planta se ha conseguido eliminar por completo el vertido líquido a balsas. En definitiva se ha conseguido eliminar las grandes extensiones ocupadas por los lodos y se han recuperado las fincas ocupadas por este vertido.
29 2.2.4. Proyecto de Explotación “Cantera de Agregados San José”8
Proceso de la Planta de Trituración y Clasificación
Para la preparación de agregados de material de construcción se empleara una planta de trituración y clasificación, los productos que se obtendrán es de acuerdo a las especificaciones de las Normas Técnicas ASTM, que son los siguientes:
Piedra chancada de ¾”, ½” y 1/8” (confitillo)
Arena gruesa
Arena fina
2.2.4.1. Descripción del Proceso
Tolva de Alimentación
El material que es removido con excavadora y es cargado por la misma sobre volquetes se trasladan hacia la tolva de alimentación de gruesos provista de una parrilla de una abertura de 3m x 4m donde se separaran los materiales de dimensiones mayores que constituirán las piedras de zanja, mientras que el material de menor dimensión será almacenado en la tolva para luego ser recibido por el alimentador primario. La tolva de alimentación tendrá la capacidad de 24m3.
8 MINERA DUNA CORP S.A. – 2010 – “Estudio de Impacto Ambiental”
30 Alimentador Vibratorio
Una vez ingresado el material al alimentador vibratorio de 960 mm x 3800 mm, con motor de 11Kw; la función que cumple los alimentadores es de separar el material que son mayores a 3” que pasará a la chancadora primaria y los que son material menor a 3”, van directamente a la zaranda vibratoria que será conducida por la faja transportadora Nº 1, es aquí donde se clasificará el material en tamaños ¾’’, ½’’, 1/8’’ y arena gruesa.
Zaranda Vibratoria (Clasificador)
La Zaranda vibratoria cumple la función de clasificar el material en tamaños de ¾’’, ½’’, 1/8’’ y arena gruesa, los que son material mayor a ¾’’ es conducido por una faja transportadora a la chancadora secundaria cónica de 4”, esta zaranda vibratorias es múltiple compuesto por tres niveles con mallas de ¾’’, ½’’ y en la parte inferior sirve para dos productos que es el 1/8’’ y la arena gruesa.
Trituración Secundaria – Chancadora Cónica
En la chancadora secundaria cónica de 4”, se triturará todo el material a una granulometría menor de ¾’’ y una vez reducido el material es conducido nuevamente a la zaranda vibratoria mediante una faja transportadora, esto último se conoce con el nombre de circuito cerrado.
Fajas Transportadoras
Serán necesarios de 7 fajas transportadoras, su función es transportar el agregado a las diferentes maquinas que consiste en: la faja que transporta el material de la chancadora primaria hacia la Zaranda vibratoria, una faja
31 de la zaranda vibratoria hacia la chancadora cónica, una faja desde la chancadora cónica hacia la primera faja, una faja que transporta agregados de ¾’’,otra que transporta agregados de ½’’, otra que transporta agregados 1/8’’ y una última faja arena gruesa.
2.2.4.2. Productos Finales
En total se obtendrán cinco tipos de productos finales, en la planta de trituración y clasificación se obtendrán 4 productos que son piedra chancada de ¾’’, ½’’, 1/8’’ y arena gruesa, los mismos que serán descargados mediante sus respectivos fajas transportadoras de 15 mts de largo las cuales depositan el material separado en canchas especiales para su comercialización posterior. En la zaranda mecánica se obtendrá un producto que es la arena fina.
2.2.5. Estudio de Impacto Ambiental Semidetallado – C.C.
Llocllapampa9
En el presente estudio en el resumen ejecutivo se menciona:
2.2.5.1. Descripción de las actividades a desarrollar
La actividad principal a desarrollarse en la concesión minera “Santa Rosa 94-I” por la comunidad Campesina de Llocllapampa es la explotación del mineral No metálico Sílice (SiO2). Este producto mineral necesitara de un
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32 proceso de concentración y limpieza, para poder ser comercializado como materia prima en las diferentes industrias.
El método de explotación a utilizarse en la Concesión “Santa Rosa 94-I” es el minado superficial por el Sistema a Tajo Abierto Canteras, el mismo que consta del siguiente ciclo de explotación: Perforación, voladura, Limpieza.
El Sistema de explotación Tajo Abierto-Canteras consistirá en cortar tajadas de 10 metros de altura de banco con disparos, se aprovechara la fuerza hidráulica del agua que será abastecida mediante canales de la quebrada Poncijalo.
2.2.5.2. Descripción del medio
La topografía de ambas márgenes de la Quebrada Poncijalo se encuentran formando terrazas de topografía plana, la zona es ligeramente suave y fácilmente accesible con presencia de amplias áreas planas donde crecen pastos naturales, sin embargo se tiene algunos sectores con perfil estratificado y de materiales diversos, con característica escarpada de 20 a 30 metros de altura.
El clima típico de la zona es frio, y seco en los meses de invierno (Diciembre-Abril), se producen fuertes precipitaciones pluviales. En los meses de Mayo a Noviembre el clima es seco y con bastantes horas de sol, durante las noches se producen intensas heladas. Las condiciones climáticas de acuerdo con el Mapa Ecológico del Perú, elaborado por la oficina Nacional de los Recursos Naturales en base al Diagrama
