Resumen
En minería, la reducción de tamaño de la roca va desde la escala métrica a
micrométrica en la molienda. A lo largo del proceso de reducción de tamaño, la
resistencia de la roca está condicionada por las características geológicas y los
factores geométricos de las partículas.
La propagación de esfuerzos y energía requerida para fragmentar una roca cambia según su tamaño y forma. A escala métrica, las discontinuidades u orientaciones preexistentes de la roca tienen una mayor incidencia en la resistencia a la fragmentación por sobre las propiedades mecánicas de los minerales; mientras que, en escala de partículas, la resistencia esta condicionada por la microtextura y minerales presentes que conforman los planos de debilidad para la fractura.
El efecto del tamaño de las partículas sobre las propiedades geomecánicas ha sido poco estudiado para rangos de tamaño <20 mm; existiendo poco consenso en cómo afecta la resistencia mecánica de la roca, en etapas posteriores de reducción de tamaño, como la molienda del mineral.
En este estudio, se cuantifican propiedades geológicas como mineralogía modal y parámetros texturales mediante QEMSCAN y procesamiento de imágenes; propiedades físicas y geomecánicas, mediante inmersión en agua, ensayos UCS y brasileño; para analizar el efecto del tamaño de partícula y propiedades geológicas cuantificadas en la variabilidad del UCS, módulos de deformación y resistencia a la tracción.
Para realizar este análisis, se utilizan muestras de un deposito IOCG, en litologías de andesitas y magnetitas con una mineralogía relativamente homogénea y bajo grado de vetilleo. Cabe resaltar que los resultados muestran que, para muestras con tamaños entre 6 a 20 mm, existe una disminución del UCS y del módulo de Young al disminuir el tamaño de partícula. Mientras que en la razón de Poisson, no muestra tendencia; siendo consistente con lo que muestra la literatura.
Específicamente, andesitas porfídicas presentan menor resistencia que sus equivalente afaníticos; mientras que andesitas con alto porcentaje de carbonatos y mayor densidad tienen menor resistencia que sus contrapartes no alteradas y mayor porcentaje de hematita. En cuanto a las magnetitas, aquellas con alto porcentaje de cuarzo y/o sulfuros presentan mayor resistencia que magnetitas masivas o con alto porcentaje de carbonatos. Por otra parte, existe correlación inversa entre densidad, porosidad y grado de orientación de los fenocristales, con la resistencia de la roca. En cuanto al modulo de Young, este se encuentra influenciado principalmente por la mineralogía modal.
Esto demuestra que es importante caracterizar detalladamente las propiedades geológicas, dado que un mismo litotipo presenta variaciones importantes en su mineralogía o textura a escala de partícula. Adquirir conocimiento fenomenológico de la fragmentación y molienda permitirá que futuras investigaciones puedan generar modelos predictivos mas robustos o escalar parámetros de resistencia en función del tamaño. Esto permitiría reducir la incertidumbre asociada a la variabilidad geológica, reducir costos operacionales asociados a la molienda mineral o mejorar la toma decisiones operacionales en el procesamiento de minerales.
Autores
Fernando Stocker Oliva | SRK Consulting Chile
Pia Lois Morales | Universidad de Chile
Kimie Susuki Morales | Universidad de Chile
