Los Surface Miner ofrecen un potencial de ahorro en la extracción de carbón

Las principales ventajas de la tecnología de Surface Mining (minería de superficie) de Wirtgen incluyen lo siguiente:

• Extracción selectiva
• Supresión de voladuras
• Corte, trituración y carga en un solo paso de trabajo
• Máxima explotación de los depósitos
• Gastos de transporte reducidos

Wirtgen ofrece Surface Miner en diferentes clases de rendimiento para la extracción selectiva de materias primas como el carbón, piedra caliza, bauxita, yeso, sal y fosfato. Además de la minería, estas máquinas también pueden llevar a cabo operaciones de trazado para construir carreteras y vías férreas, sanear calzadas y extender fondos de túneles. La gama de aplicaciones incluye también el corte preciso de zanjas y canales, al igual que la nivelación de superficies.

En colaboración con la Universidad Técnica de Aquisgrán (RWTH Aachen University), Wirtgen realizó un estudio en una mina de carbón de piedra de Queensland, Australia. Este artículo explorará las ventajas que ofrecen los Surface Miner en la extracción de carbón, basándose en los resultados de dicho estudio.

El Surface Miner 4200 SM tomó parte en una operación de extracción selectiva de carbón y bandas intermedias de material estéril. Durante la operación, se llevó a cabo un control regular de los objetivos que se habían definido previamente para determinar si se habían alcanzado. La tarjeta de evaluación del proyecto (Score Card - figura 1) ilustra las ventajas al emplear un Surface Miner en este tipo de mina. Durante un periodo de cuatro meses, se compararon los índices de producción de los Surface Miner con los del método para romper y juntar material utilizado anteriormente, basándose en varios indicadores de rendimiento. El sistema convencional de extracción comprende dos buldóceres de gran tamaño para romper y juntar el material y una cargadora sobre ruedas gigante para cargarlo en volquetas con carga útil de 130 a 190 t.

En comparación con las tres máquinas que se utilizaban anteriormente durante la extracción minera, sirviéndose de un Surface Miner fue posible corroborar una reducción significativa de las emisiones de ruido.

Asimismo, la extracción con el 4200 SM tiene un impacto positivo en las emisiones de polvo. Al contrario de los buldóceres y las cargadoras sobre ruedas, las cuales generan cantidades considerables de polvo que afecta el entorno de trabajo, el polvo producido por un Surface Miner queda encerrado en la caja del tambor de corte. Además, un sistema de supresión de polvo con sistema integrado de rociado con agua ayuda también a reducir y retener el polvo.

Adicionalmente, un análisis de los dos métodos de extracción demostró que el consumo de combustible (y, por ende, las emisiones de CO2 también) es un 79 % menor empleando el Surface Miner que empleando el método convencional (figura 2). La cantidad más reducida de máquinas utilizadas tiene, además, un efecto positivo en la gestión de riesgos, puesto que menos máquinas significan un riesgo reducido de accidentes en la mina.

La cabina del Surface Miner, libre de vibraciones, ofrece una mejor ergonomía y condiciones de trabajo optimizadas para el operario de la máquina. Las vibraciones generadas en el 4200 SM fueron clasificadas como «bajas» de acuerdo con el estándar de Australia AS 2670-2001, mientras que la clasificación de los sistemas convencionales era más elevada.

Los filones de carbón generalmente son de espesores variados y están separados por unas bandas intermedias de material estéril (figura 3). Precisamente, separar los diversos materiales es de suma importancia si el carbón debe ser extraído de la manera más económica posible, puesto que así se reducen los costos de tratamiento de forma significativa. Otro gran generador de costos a este respecto es el porcentaje de finos, ya que su tratamiento es más costoso que el de los materiales gruesos.

Para realizar este estudio, se analizó un total de cien muestras (de 30 t cada una) durante el trabajo del Surface Miner, con el fin de determinar la distribución granulométrica. Dichas muestras se compararon con unas similares tomadas con el equipo convencional de extracción y en campos de extracción idénticos. De ahí resultaron grandes ventajas al trabajar con el Surface Miner, que produjo, con granos de menos de 2 mm de tamaño, un 14 % menos de finos en comparación con la extracción convencional. La porción de finos a procesar se redujo en un 22 % con granos de menos de 1 mm y hasta en un 36 % con granos de menos de 0,5 mm. Además, se logró un ahorro adicional reduciendo de forma significativa la cantidad de granos de mayor tamaño. Por ejemplo, solo un 17 % del material extraído por los Surface Miner tuvo que ser triturado en comparación con un 26 % con los buldóceres.

El yacimiento analizado en el estudio contiene inclusiones de siderita, particularmente en el límite entre los filones y las bandas intermedias de material estéril (figura 3). En el proceso convencional, esto originó con frecuencia unas dificultades, puesto que la siderita es muy dura y, por ende, difícil de extraer. Debido a ello, los buldóceres extraen a menudo siderita de gran tamaño, lo que bloquea la instalación trituradora. Este no es el caso cuando se extrae con la ayuda de un Surface Miner.

Asimismo, el hecho de trabajar con un Surface Miner redujo las pérdidas en la extracción y la contaminación de carbón en la mina. Esto implica un aumento de la cantidad de material obtenido y, con ello, del volumen de ventas, un mejor aprovechamiento del yacimiento y una mejor relación entre el material estéril y el mineral útil.

Los Surface Miner de Wirtgen pueden cortar, triturar y cargar directamente material en camiones o volquetas en un solo paso de trabajo. Esto ahorra tiempo y costos adicionales de adquisición de maquinaria y combustible. El hecho de haber trabajado con el 4200 SM en la mina de Australia tuvo como consecuencia un 79 % de reducción del consumo de combustible por metro cúbico de material obtenido. En comparación con el método convencional, tanto los costos salariales como los costos de extracción unitarios por tonelada se redujeron en un 60 %.

La tarjeta de evaluación (Score Card) demostró claramente que, teniendo en cuenta la cadena completa de procesos, las compañías mineras se benefician de unas reducciones de costos muy significativas al usar un Surface Miner. Estas reducciones no son solo el resultado de un tratamiento más sencillo. Como ya se indicó anteriormente, la cantidad menor de maquinaria de extracción y mano de obra necesarias, así como la supresión de costos adicionales de transporte y tratamiento de roca estéril, también contribuyen notablemente al buen resultado general alcanzado por el Surface Miner.

No todos los beneficios que se obtienen con el Surface Miner formaron parte del estudio realizado. A continuación, se describirán algunos beneficios adicionales.

Con los Surface Miner, es posible prescindir completamente de las voladuras y el barrenado. En otras palabras, se pueden extraer de manera efectiva, incluso materias primas localizadas en las cercanías de áreas residenciales, vías públicas o cualquier otro tipo de infraestructura. Asimismo, es posible extraer recursos naturales localizados en zonas de amortiguamiento y de seguridad.

En la mayoría de los casos, la planificación y la ejecución de trabajos de voladura están asociadas a un esfuerzo considerable, altos costos y restricciones regulatorias. De hecho, eliminar el barrenado y las voladuras es un motivo de alivio para las personas responsables de ciertos desafíos. Las compañías mineras ya no necesitan invertir tiempo consiguiendo los permisos requeridos, contratando personal cualificado experto en voladuras o recopilando la documentación correspondiente. Es más, evitar el barrenado y las voladuras tiene un efecto muy positivo en la opinión pública, lo que significa que la minería a cielo abierto puede tener lugar sin provocar fricciones dentro de una comunidad.

Las siguientes son otras de las ventajas de la supresión del barrenado y las voladuras:

• Más seguridad en la mina debido a que no hay necesidad de almacenar explosivos

• Supresión del tratamiento de roca

• Menor impacto medioambiental (menos vibraciones, polvo y ruido)

• Trabajo continuo sin interrupción por voladuras (no hay retrasos en la producción)

• Mejor estabilidad en pendientes

• Menor desprendimiento de roca

• Mejor recultivación de taludes

El uso de un Surface Miner también tiene un efecto positivo en cuanto a la gestión del agua en una mina a cielo abierto. Las superficies de corte están niveladas y se pueden cortar en un ángulo de inclinación determinado. Como consecuencia, el drenaje mejora y la filtración de agua en el fondo se reduce.

El mayor factor de costo en las minas a cielo abierto es el transporte. La extracción con los Surface Miner de Wirtgen genera superficies planas que sirven de vías estables para soportar el transporte rápido de material. Esto hace que aumente la capacidad de transporte de toda la flota de camiones. Incluso el desgaste de las llantas, el chasis y la suspensión, se reduce gracias a la alta calidad de las vías, haciendo también posible el empleo de camiones estándar que normalmente circulan por carretera.

En los últimos años, Wirtgen ha realizado varios ensayos de campo a gran escala respecto a la distribución granulométrica y la degradación de mineral bruto. En estos estudios, se llevó a cabo un análisis del carbón y del material sedimentario proveniente de ocho minas diferentes para determinar su distribución granulométrica. Con el fin de comparar el material producido por los Surface Miner con el extraído por métodos de extracción convencionales, se examinaron unas 8000 t de material.

La totalidad de los estudios demuestra que, al trabajar con los Surface Miner de Wirtgen, se logran mejoras evidentes en la calidad final del producto, la rentabilidad, la protección del medio ambiente y la seguridad. Con el objetivo de aprovechar al máximo las ventajas potenciales de los Surface Miner, se debe llevar a cabo un análisis exhaustivo al iniciar la planificación de un proyecto de extracción minera.