Dragado en Marcopper en Filipinas

Fuente: Minería Asia Pacífico

La mina a cielo abierto de cobre pórfido de Marcopper se encuentra cerca del centro geográfico de la provincia insular de Marinduque en el archipiélago filipino. La isla de 780 kilómetros cuadrados se encuentra a 170 kilómetros al sur de Manila. (Marcopper era hasta hace poco una subsidiaria de Placer Dome).

Corporación Minera Marcopper fue comisionado con una capacidad nominal de fábrica de 15000 toneladas por día. Los relaves del molino se depositaron en el cercano valle de San Antonio, a 4 kilómetros del concentrador. Se construyeron dos presas con laterita compactada en ambos extremos del valle para formar un embalse o cuenca. La parte principal de las dos presas se construyó con flujo subterráneo desde los relaves del molino ciclado hasta una altura de cresta eventual de 330 metros sobre el nivel del mar. En algunos lugares, la cresta de la presa estaba a 50 metros sobre el suelo del valle. El método de construcción aguas abajo para construir presas de colas resultó en playas arenosas cerca de las presas y la acumulación de limo cerca del centro del estanque.

Después de que se recuperó la inversión de capital inicial de la planta, comenzó la planificación para construir un sistema de disposición para transportar la suspensión espesa por gravedad al mar. Los espesantes de colas se construyeron para recuperar agua para reciclar y controlar la densidad de la suspensión entre 48% a 50% de sólidos en peso. Los depósitos de agua dulce se expandieron y la capacidad del concentrador se incrementó a 25,000 toneladas por día. El nuevo sistema de eliminación estaba compuesto por tuberías, canales de hormigón, cajas de descarga y tanques de descarga. La línea de cola tenía una longitud inicial de 13 kilómetros desde el concentrador, de los cuales más de 4 kilómetros atravesaban un túnel especialmente conducido para ese propósito. Para evitar la sedimentación y al mismo tiempo reducir el agua al mínimo, el gradiente del canal se estableció en -1% y el gradiente de la tubería no más de -1 / 2% para minimizar el desgaste. Se construyeron lavadoras de hormigón donde la topografía lo permitía y como fue posible con túneles. Se construyeron secciones de terreno accidentado con cajas de caída en áreas sin presión y con tanques de caída de acero donde se requería carga para conducir el flujo hacia el mar.

Después de perforar agujeros de perforación de diamante 139 en el estanque y las áreas adyacentes, se delineó un cuerpo de mineral y se encontró que contenía una reserva geológica total de mineral de 200 millones de toneladas con un promedio de 0.56% Cu utilizando una ley de corte de cobre 0.40%. Los estudios de viabilidad justificaron la extracción de la porción de alto grado cerca de la superficie del depósito. Esto requirió la remoción temprana de los relaves de molino acumulados del estanque dragando y transportando la lechada repelida a la instalación de eliminación de relaves en la Bahía de Calancan.

Selección
Después de un estudio mundial de todos los sistemas de dragado, se consideró un sistema de deshidratación de puerto italiano que utilizaba un dragado neumático. El método requirió el menor desperdicio de agua y produjo una suspensión a una densidad controlada entre 40% y 60% de sólidos en peso. Para establecer la idoneidad de la draga, se probó una pequeña unidad en el sitio de la mina. Después de varios meses de pruebas intensivas, los resultados fueron satisfactorios.

Los ingenieros extranjeros y de Marcopper diseñaron y construyeron dos dragas neumáticas de mucha mayor capacidad. Estos fueron comisionados poco después. Asimismo, la instalación de eliminación de relaves se amplió para acomodar los materiales de dragado adicionales. Las dos dragas operaron eficientemente en la arena de playa más gruesa y más fluida a una profundidad donde la toma está sumergida entre los metros 15 y 20 debajo de la superficie del agua.

A profundidades más bajas y en material más denso y más cohesivo, la draga neumática fue menos efectiva porque la cabeza hidrostática era insuficiente para forzar el material a la entrada de dragado. Se concluyó que las dragas neumáticas de acción más positiva encontraron grandes dificultades. Los estudios demostraron que un dragado de rueda de cangilones recientemente desarrollado podría ser más efectivo en términos de producción y flexibilidad para manejar una amplia gama de materiales en aguas poco profundas.

Un ellicott^® Se puso en funcionamiento la draga Wheel Dragon ™ de la marca B890. La draga de la rueda de cangilones, como se esperaba, se realizó notablemente y demostró ser muy superior en rendimiento y costo en comparación con las dragas neumáticas anteriores. En promedio, la producción de dragado de la rueda de cangilones calificó toneladas 8000 por día en comparación con las toneladas combinadas clasificadas 9500 por día de las dos dragas neumáticas. Dos años después, un segundo Ellicott^® draga de la marca se puso en funcionamiento.

La caída rápida del nivel del agua provocó el cierre de una draga neumática. A medida que el dragado se acercaba al contorno original del suelo, el uso del dragado neumático se volvió menos aplicable para mantener la lechada de alta densidad.

Una posición de flujo de efectivo en deterioro provocada por la recesión de los precios de los metales dejó un estimado de 5.2 millones de metros cúbicos de relaves programados para su eliminación después de la finalización de las operaciones de dragado.

Un cambio financiero posterior para Marcopper (debido a los mejores precios de los metales) y el agotamiento esperado del yacimiento de Tapian hicieron que el proyecto de cobre de San Antonio fuera digno de extensos estudios de factibilidad.

Características de colas
Un análisis típico de la cola del molino depositado en el estanque muestra la siguiente distribución de tamaños:

Una división arbitraria entre arena y limo se establece en 70% pasando la malla 270. De los 22.5 millones de metros cúbicos de colas predominantemente de arcilla caolinítica y clorito. Durante el período de prueba preliminar, el cabezal de dragado neumático penetró fácilmente en profundidad los diferentes tipos de materiales de colas. Fluían hacia el tubo de entrada de la cabeza de dragado formando agujeros en forma de cono en el fondo de limo.

Dos años después de las pruebas, el dragado neumático reveló que las capas viscosas se habían vuelto compactas y gelatinosas. Sin embargo, el dragado en las porciones de arena dio resultados satisfactorios. La cabeza de dragado se introduce fácilmente en la cama creando un cono que se derrumba y fluye fácilmente hacia la cabeza de dragado. Esto dio como resultado una alta producción y niveles aceptables de densidad de pulpa.

La draga neumática
El sistema de dragado neumático utiliza la presión hidrostática del lago suprayacente para empujar el material a través de una tubería enterrada a un tanque de presión ventilado a la atmósfera. Cuando se llena el tanque, se introduce aire comprimido en el cilindro, se cierra la válvula de entrada y se fuerza la descarga de la suspensión a la superficie a través de una salida en la parte superior del tanque. El aire se expulsa a la atmósfera y el ciclo se repite a intervalos de aproximadamente 20 segundos. En la práctica, los tanques 3 se agrupan para formar una cabeza de dragado. El aire comprimido se alimenta a cada cilindro a través de un distribuidor de aire. La lechada descargada de cada tanque pasa a un colector común a los tres tanques. Por lo tanto, el material se descarga como una corriente continua en lugar de en lotes. El equipo de dragado está montado en una barcaza de acero compartimentado que mide 12 metros de ancho, 32 metros de largo y 2.5 metros de profundidad. La cabeza de dragado cuelga de una torre de 15 de alto metro que está montada sobre una abertura en el piso de dragado.

Se emplearon dos métodos de dragado con la bomba neumática, a saber: "agujerear" y "arrastrar". En la perforación, las aberturas de succión están equipadas con tubos verticales que se introducen en el material por el peso de la bomba. En el arrastre, las aberturas de succión están provistas de palas y toda la bomba se arrastra por el fondo del estanque. A medida que bajó el nivel del agua en el estanque, la operación de las dragas neumáticas se restringió a áreas más pequeñas. A medida que el dragado se hizo más profundo, los lodos depositados se volvieron más compactados, cohesivos y menos fluidos. El funcionamiento de las dragas neumáticas se hizo cada vez más difícil a medida que se acercaba al terreno original. Finalmente, después de dragar unos 16 millones de toneladas de relaves, la primera draga neumática se cerró a principios de 1982 debido a los daños del tifón, mientras que la segunda también se cerró a fines del mismo año. Las dos dragas fueron posteriormente desmanteladas y vendidas.

La draga de la rueda de cangilones
Se investigó la viabilidad de dragar la cola con el uso de otro equipo de dragado aparte de las dragas neumáticas. Esto llevó a la compra de una draga de succión para las capas finales de limos y arena sobre el fondo desigual del estanque de relaves.

Se eligió una draga de rueda de cangilones como la draga de corte con succión estándar porque puede aplicar una acción de excavación directa en ambos modos de oscilación. Esta característica de la draga de rueda de cangilones permite que la draga descargue directamente sus productos en el sistema de eliminación de relaves. Después de evaluar varias cotizaciones de varios fabricantes, se tomó la decisión de comprar un Ellicott^® Draga marca B890 “Wheel-Dragon”.

Dragas de rueda de cangilones “Wheel-Dragon” ™ de la marca Ellicott 

Dragar
El ellicott^® La draga de la marca Bucketwheel es una draga de cabezal de corte de tubería hidráulica no autopropulsada cuya operación completa puede ser controlada por un solo hombre en una sala de control central. La planta de dragado está alojada en tres cascos seccionales rectangulares tipo pontón hechos de acero de alta resistencia.

La planta principal de la bomba de dragado está instalada en el pontón del casco del cortador.

Una escalera de dragado de acero tubular de servicio pesado montada en el extremo delantero del pontón del casco central transportaba la rueda giratoria de cubo para excavar los materiales a dragar.

La velocidad del cucharón puede variar según el requisito. La rueda de cangilones es accionada por un motor hidráulico de alta potencia y torque montado en la sección delantera de la escalera.

Una tubería de succión está montada debajo y asegurada a la escalera tubular. Se proporciona una conexión flexible de servicio pesado entre el tubo de succión de la escalera y el casco.

Hay dos palas tubulares de acero con puntas de acero, una instalada en un pozo fijo para sostener y otra instalada en un carro móvil para trabajar. Los spuds se levantan mediante cabrestantes de un solo tambor individuales con disposiciones de caída libre para una buena penetración. El sistema de calzada de vía permite un recorrido de tres metros hacia delante de la draga y se coloca mediante un conjunto de riel de desplazamiento.

Los motores principales son dos motores diésel: uno para accionar una bomba de dragado centrífugo de 14-inch que descarga material a una tubería flotante conectada a la popa del dragado, y otro para accionar bombas hidráulicas de servicio pesado que suministran circuitos separados al respectivo sistema hidráulico. Motores que conducen la rueda de cangilones, los cabrestantes oscilantes y spud, más el cabrestante de escalera.

Operación de dragado
A medida que la rueda de cangilones gira al final de la escalera de dragado, el material se recoge y se introduce en un sistema de succión. El diseño de la rueda de corte es tal que una vez que se corta el material, solo puede escapar a través de la tubería de succión y la línea de suministro.

La draga se balancea de lado a lado a través del corte con la ayuda de cabrestantes de línea directa individuales, líneas de cable y anclajes. La embarcación gira sobre la espiga de trabajo de sección transversal grande de servicio pesado. El movimiento de avance en el corte es proporcionado por un carro de desplazamiento operado hidráulicamente sobre el cual se monta la espiga de trabajo.

Cuando se completa un corte después de que el carro ha alcanzado su recorrido máximo, se baja la espiga de retención. La espiga de trabajo se eleva y el carro se desplaza 3-1 / 2 metros hacia adelante. La espita de trabajo se baja cuando se alcanza el recorrido deseado después de lo cual se eleva la espita de retención. La draga ahora está lista para hacer otro corte.

Componentes de dragado
La draga se compone de lo siguiente:

Componentes estructurales: el casco está hecho de tres pontones de acero soldados rectangulares, dos pontones laterales y un pontón central, que están conectados rígidamente para proporcionar estabilidad. Se proporciona un bastidor en A con tirantes rígidos en el extremo delantero del casco que, junto con el elevador de escalera, permite izar, sujetar y bajar la escalera de dragado.

Componentes de dragado: el módulo de rueda de cangilones consiste en una rueda de cangilones giratoria que es impulsada por dos pistones radiales, motores hidráulicos de eje de baja velocidad de 106 caballos de fuerza que proporcionan al cucharón de corte una fuerza de corte total de 1,400 libras. Un codo de succión de acero fundido está conectado a la tolva receptora de la rueda de cangilones en un extremo y al tubo de succión en la escalera en el otro extremo. El tubo de succión de la escalera está conectado al tubo de succión en el pontón central del casco por medio de una manguera de goma reforzada flexible, lo que permite la inclinación de la escalera a la profundidad de excavación deseada.

Prime Movers - El Ellicott^® La marca “Wheel-Dragon” está equipada con dos motores diesel de la siguiente manera: uno de 520 HP, CAT Serie 3412, para accionar la bomba de dragado principal, y uno de 210 HP, CAT 3306, para accionar la bomba hidráulica.

Sistema de energía hidráulica: el sistema hidráulico está compuesto por tres circuitos independientes de bucle abierto. Un circuito para la rueda de cangilones; un circuito para los cabrestantes de elevación y giro; y uno para los cabrestantes y el cilindro del carro. La bomba extrae aceite directamente del depósito de aceite de montaje bajo a través de un filtro de servicio pesado.

Sistema eléctrico: el sistema eléctrico está diseñado para proporcionar los siguientes circuitos:

Sistema de arranque de voltios 24 en el motor

Sistemas de recarga de baterías

Bomba de dragado y medidores auxiliares del motor y paradas

Válvulas de control hidráulico accionadas por solenoide.

Sistema de iluminación interna y externa 24 volt

Centro de control y controles operativos. Para promover la seguridad en la operación, flexibilidad y eficiencia, los controles están montados en una consola en el centro de control para proporcionar la operación de un solo hombre de la secuencia de dragado.

Equipo de apoyo y auxiliar

Un solo motor 235 HP, 10m largo X 3m ancho X 1.3m remolcador profundo. Esto se usa para mover las dragas a una gran distancia y para tirar de anclas de acero pesadas.

Un solo motor 50 HP, 8m largo X 3m ancho X 1.3m barco de servicio profundo. Las piezas pesadas para las dragas se cargan en este barco. Es utilizado por personal de mantenimiento mecánico.

Un monitor hidráulico y una bomba centrífuga de 12 × 10 accionada por un motor de 304 CV. Todo montado en una barcaza pesada de 23 m de largo x 12 m de ancho x 1.25 m de profundidad. Esto se está utilizando para hacer esclusas de terraplenes empinados sobre la superficie del agua que pueden colapsar en la rueda de cangilones cuando se draga.

Una barcaza 10m de largo X 4.5m de ancho X 1.8m de profundidad con un cabrestante 15-ton para usar en el levantamiento / arrastre de anclajes, líneas de reflujo y otros.

Una embarcación de servicio con motor fueraborda 9.9 HP.

Una máquina de soldar / equipo de corte establece en el exterior una pequeña plataforma flotante.

Un tanque de combustible flotante con capacidad de litros 15,000.

Monitoreo de relaves
La descarga de cada draga se bombea a través de líneas de reflujo de 16 ″ de diámetro de tuberías y mangueras flexibles hacia una caja de derivación de tres compartimentos antes de descargarse en la caja de mezcla que conduce al canal de relaves. Es en el punto de descarga en la caja de derivación donde se monitorea la pulpa bombeada por cada draga en cuanto a su idoneidad para el transporte a través del sistema de disposición de relaves. Un medidor nuclear mide la densidad de la pulpa que se descarga en cada compartimento. Como control adicional de la densidad, un muestreador activado manualmente corta y recolecta la pulpa que se descarga. A continuación, se comprueba la densidad y la tasa de sedimentación de estas muestras. Si la densidad está por debajo del 45% de sólidos y la tasa de sedimentación supera los 4 pies por hora, la descarga de la draga se canaliza de regreso al estanque. La descarga al canal de material con una tasa de sedimentación superior a 5 pies por hora o menos del 40% de densidad de sólidos ha provocado el manejo y el desbordamiento del canal. Durante estas condiciones, la draga se traslada a una nueva ubicación para obtener mejores materiales de dragado donde la producción será continua. La práctica consiste en mezclar la arena gruesa de una draga con lodo de la otra para producir una mezcla de pulpa de densidad y tasa de sedimentación de partículas adecuadas.

Planificación de dragado

Un lado del planificador traza la ubicación de las dragas por triangulación con el uso del sextante. La ubicación de las dragas se traza en un mapa y los movimientos de dragado para las próximas horas 24 se indican en el mapa y en el campo.

La producción de las dragas de la rueda de cangilones se basa en una encuesta volumétrica realizada a finales de mes.

En la planificación mensual y la programación a largo plazo, se consideran el rendimiento mecánico y operativo promedio durante los últimos meses, la topografía de todo el estanque considerando el grosor de los relaves restantes, la configuración del fondo del estanque y la distribución física de arena y lodos.

Acompañando el cronograma de producción de dragado hay un balance hídrico mensual proyectado que indica el nivel de agua en el estanque según el flujo de salida descargado por los dragados, la pérdida por evaporación y la filtración. Se proporciona agua de reposición en el estanque según sea necesario, según el requerimiento de agua. La tasa de entrada esperada depende de la precipitación mensual proyectada basada en la precipitación promedio durante un período de diez años.

Estado del Proyecto
La experiencia acumulada en la primera fase de dragado utilizando las dragas neumáticas y en el dragado final utilizando las dragas de rueda de cangilones, mostró que el Ellicott^®  La draga de marca es muy capaz de completar con éxito la eliminación de la cola del molino que se depositó sobre el depósito mineral de San Antonio. En varias ocasiones, la draga se usó para cavar laterita compactada y grava dentro del estanque sin dificultades, excepto para el manejo de la laterita y la grava en el tazón.

Posteriormente, los dos Ellicot^® Las dragas Brand Bucketwheel fueron compradas por un contratista minero que las utilizó con éxito en la extracción de formaciones de sal compactadas en el Mar Muerto. Las dragas todavía se utilizan allí hoy.

Reimpreso de Asia Pacific Mining