Interesante trabajo de investigación en fragmentación y molienda

"Efecto del tamaño de partícula y las propiedades geológicas de los minerales durante la reducción del tamaño", se titula la investigación que realiza el estudiante del Magíster en Minería Fernando Stocker. Fernando pertenece al Grupo de Geometalurgia predictiva del Departamento de Ingeniería de Minas, a cargo de la académica Pía Lois.

Explica Stocker que 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, entre otras propiedades. Esta resistencia del material estudiado a través de 2 disciplinas: mecánica de rocas y conminución. La primera se encarga principalmente de representar y estudiar la resistencia del macizo rocoso frente a distintos esfuerzos, mientras que la segunda estudia la energía requerida para reducir rocas/partículas a un tamaño determinado. Si bien, ambas disciplinas analizan escalas de tamaño distintas de las rocas, pueden ser relacionadas según varias consideraciones.

"Propiedades como la mineralogía, textura, densidad y porosidad, ya se encuentran ampliamente abordadas en ambas disciplinas, las cuales se saben que condicionan la resistencia y elasticidad de la roca. Existen estudios que mencionan que la molienda gruesa esta dominada por esfuerzos de impacto, compresión y tracción", comenta. Agrega que esto es relevante, "considerando que la mecánica de rocas tiene como herramientas los ensayos de compresión uniaxial (UCS) para estudiar la resistencia a la compresión y ensayos brasileños para estudiar la resistencia a la tracción. La energía especifica de fractura, que se refiere a la energía requerida para generar un evento de fractura, podría ser utilizada como índice de común entre ambas disciplinas".

Cabe destacar que para relacionar ambas disciplinas, es necesario utilizar rangos de tamaño similares y estudiar en más detalle el efecto de la velocidad de carga, "teniendo en cuenta que los molinos a escala de laboratorio tienen altas tasas de deformación mientras que los ensayos UCS y brasileños se realizan a bajas tasas de deformación para cumplir las normativas estándar de los ensayos.

En este contexto y según nos señala  el trabajo se enfoca en la elaboración y aplicación de una metodología experimental que permite estudiar la resistencia de la roca intacta a escala milimétrica.

Agrega que el objetivo es "identificar el efecto del tamaño de testigo y/o partícula y las características geológicas en la fragmentación frente a esfuerzos compresivos y tracción en distintos diámetros de testigos. También busca conocer el impacto de dichas características en la resistencia intacta de la roca".

"Dicha metodología analiza muestras de testigos entre 6 a 20 mm diámetro en 2 etapas principales: La primera consiste en la caracterización y cuantificación de parámetros geológicos tales como granulometría, forma de los granos, orientación de los minerales o razones de borde entre minerales, además de la porosidad del material ", indica.

Una vez caracterizadas las muestras,  los pequeños testigos se someten  a ensayos destructivos geomecánicos como carga puntual (PLT), ensayos de compresión uniaxial (UCS) con/sin deformación y ensayos brasileños.  Hasta el momento los resultados son exitosos, y se ha obtenido un comportamiento del material en varias escalas, además de su relación con las variables geológicas., explica.

Añade que "la metodología utilizada para poder estudiar la resistencia de la roca intacta a escala milimétrica ofrece ser novedosa, puesto que no existen estudios similares que puedan analizar el efecto de las variables mencionadas a esta escala de tamaño. Además, a nivel técnico esto es posible de realizar gracias a las prensas y equipo personal disponibles del laboratorio de Mecánica de Rocas de la Universidad de Chile, únicos en Chile, que permiten obtener la precisión requerida en las mediciones de resistencia/deformación en muestras de escala milimétrica ".

"La aplicabilidad de este estudio permitirá aumentar el conocimiento científico de la fragmentación en rocas a una escala de partículas, relevante para el procesamiento del mineral. Esto implica que la conminución puede ser explicada y relacionada a partir de los fundamentos de la geomecánica", precisa. 

Finalmente, dice que, en cuanto a su aplicabilidad industrial, en el futuro se podría realizar un escalamiento de la resistencia de la roca en función de su tamaño, lo cual puede ser utilizado en modelos predictivos de molienda que utilicen ensayos como el JK Drop Weight Test (DWT) necesarios para modelar la resistencia de la roca en molinos SAG. Estos ensayos laboriosos podrían ser reemplazados por variables geomecánicas y/o geológicas cuantitativas que permitan modelar de mejor manera la variabilidad del material en la planta y realmente predecir su comportamiento.

La investigación forma parte del proyecto FONDECYT N°11220631: “Linking geotechnical and geological properties at the microscale to characterise the Conminution potential of ores” de la profesora Lois.