Estudio y optimización económica del sistema global de explotación de una cantera de áridos

Resumen

La necesidad de materias primas minerales en el mundo actual es inmensa comparada con la demanda habitual a comienzos del siglo XX.

En los últimos años la población mundial ha crecido de manera vertiginosa, manifestándose así el consumo de minerales, con unos ritmos superiores incluso a los de la población. Hoy en día se pueden estimar alrededor de 100.000 millones de toneladas de roca que requieren del consumo de 10 millones de toneladas al año de explosivos para lograr su fragmentación.

El agotamiento progresivo de los depósitos minerales más próximos a la superficie y de alta ley ha impulsado a la exploración de yacimientos más profundos y complejos. A su vez, la necesidad de garantizar la viabilidad económica de las operaciones ha exigido aprovechar las economías de escala, con fuertes ritmos de producción y maquinaria de gran tamaño.

Asimismo, en paralelo, tanto el conocimiento científico como la sofisticación de las tecnologías aplicadas a la actividad minera han sufrido una gran evolución.

Los equipos se han perfeccionado hasta adoptar las formas que se consideran actualmente como clásicas y los sistemas continuos de extracción basados fundamentalmente en el transporte con cintas se ha instaurado, principalmente debido a las ventajas económicas de la energía eléctrica generada con combustibles más baratos que el carbón.

La minería a cielo abierto ha sufrido un importante impulso innovador, aportando más del 70 % de los productos minerales en todo el mundo.

La maquinaria empleada ha evolucionado especialmente en cuanto a la fiabilidad de sus componentes y la automatización de sus funciones.

Todo lo anterior se ha traducido en un incremento de los rendimientos, un mejor aprovechamiento energético, una mayor disponibilidad de la maquinaria y, con todo ello, una reducción de los costes.

El presente trabajo ha tenido como principal objetivo la optimización económica del sistema global de explotación que compone una cantera, en concreto de áridos, situándose por lo tanto en el ámbito de la minería a cielo abierto.

La finalidad del proyecto ha sido, mediante la aplicación de un modelo determinístico y teniendo conocimiento previo de los parámetros que intervienen, realizar la estimación de los costes de una cantera real, así como predecir la fragmentación mediante el modelo KUZ-RAM.

Para esto último, se ha elaborado una calculadora en Excel que permita dibujar las curvas de fragmentación de dicho modelo de manera sencilla y automática, obteniendo así el tamaño medio de los fragmentos frente al porcentaje de material que pasa la criba.

Abstract

The need for mineral raw materials in today's world is immense compared to the usual demand at the beginning of the 20th century.

In the last years, the world's population has grown dramatically, thus manifesting the consumption of minerals at rates even higher than those of the population. Today around 100.000 million tons of rock that require the consumption of 10 million tons of explosives per year to achieve its fragmentation can be estimated.

The progressive depletion of the closest deposits to the surface and of high mineral ore grade has prompted the exploration of deeper and more complex deposits.

At the same time, the need to guarantee the economic viability of operations has required taking advantage of economies of scale, with strong production rates and large machinery.

Likewise, in parallel, both scientific knowledge and the sophistication of the technologies applied to mining activity have undergone a great evolution.

The equipment has been perfected until it has adopted the forms that are currently considered classic and continuous extraction systems based fundamentally on conveyor belts have been established, mainly due to the economic advantages of electrical energy generated with cheaper fuels than coal.
Open-pit mining has undergone a significant innovative boost, providing more than 70 % of mineral products worldwide. The machinery used has evolved especially in terms of the reliability of its components and the automation of its functions.

All of the above has translated into an increase in yields, better energy use, greater availability of machinery and, with all of this, a reduction in costs. The main objective of this work has been the economic optimization of the global exploitation system that makes up a quarry, specifically of aggregates, therefore placing it in the field of open-pit mining.

The purpose of the project has been, by applying a deterministic model and having prior knowledge of the parameters involved, to estimate the costs of a real quarry, as well as predicting the fragmentation using the KUZ-RAM model.

For the latter, a calculator that allows drawing the fragmentation curves of the previously said model in a simple and automatic way has been developed in Excel, thus obtaining the average size of the fragments versus the percentage of material that passes.