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SEMINARIO DE TESIS UNCP INGENIRIA DE MINAS
RESUMEN
El Perú es un país privilegiado por la diversidad de recursos naturales que posee, dentro de ellos, los recursos minerales ocupan un lugar importante. Nuestros yacimientos ricos en oro, plata, cobre, plomo, zinc, estaño, molibdeno, hierro y uranio demuestran el potencial que tiene el país.
Esta investigación se realiza con el propósito de reducir los accidentes ocasionados por desprendimiento de rocas en minería subterránea, ya que es las mayores causales de accidentes mortales en la minería peruana.
Cobriza es la unidad minera de Doe Run Perú desde el 1ro de setiembre de 1998. Esta unidad, considerada una de las minas subterráneas más mecanizadas del país, provee el 30 % del concentrado de cobre que procesa el Complejo metalúrgico de La Oroya.
Doe Run Perú para mantener económicamente rentable ésta operación, inició hace varios años un proceso de recuperación de escudos y zigzags y un agresivo plan de exploración mediante perforación diamantina y laboreo minero, tanto en mina subterránea como en superficie, las que vienen dando resultados alentadores.Los logros más importantes en la gestión de la Mina cobriza se han dado en los aspectos de medio ambiente y en seguridad.
En el manejo ambiental, cumplió sus 4 proyectos PAMA en Junio del año 2004, siendo el proyecto de mayor significado el de disposición de relaves, poniendo fin a 36 años de contaminación del río Mantaro.
En seguridad, también las mejoras han sido significativas, logrando superar el millón de horas hombre sin accidentes incapacitantes hasta en 5 oportunidades desde la llegada de Doe Run Perú a Cobriza, haciendo realidad su política de “Operar de manera segura”. Podemos afirmar que estamos rumbo a una operación minera con una cultura preventiva.
Adicionalmente, Cobriza dispone de un equipo de rescate minero cuyos logros más importantes, han sido ocupar el 4to puesto a nivel internacional en Primeros Auxilios, en el Quinto Concurso Internacional de Rescate Minero en la República Popular China organizado por la Mine Safety and Health Administration
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INTRODUCCIÓN
En su condición actual de mina en agotamiento, lejanía de labores y baja calidad del mineral en los tajeos, Cobriza tiene un volumen limitado de reservas probadas que determinan un tiempo de cuatro años para las etapas que preceden al proceso de Cierre de Mina. Las reservas minerales para el Año fiscal 2004 ascienden a 6.5 MMt con 1.13% Cu, de las cuales 2,53 MMt (39%) con 1.29% Cu se encuentran en los puentes de seguridad, zig zags antiguos y escudos.
A partir del año 2003 se inició la recuperación de blocks de mineral, dentro y fuera de reservas, en los escudos de caja techo, que han sido dejados en las áreas ya explotadas. Estas labores constituyen las columnas de soporte de la mina, por lo tanto merecen un control adecuado de las operaciones unitarias del ciclo de minado.
Al recuperar estos escudos con el método de corte y relleno ascendente mecanizado, sobre un macizo rocoso de un RMR muy bajo y en ocasiones explotar el mineral en zonas de profundidad donde el estallido de rocas es muy frecuente, los accidentes por desprendimiento de roca se van haciendo un problema muy frecuente en esta unidad minera, por tal sentido se buscara reducir los accidentes por desprendimiento de roca en su totalidad.
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Capítulo I
1.1. DEFINICIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Reducir los accidentes por desprendimiento de rocas en minería subterránea en la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza
1.2. FUNDAMENTACIÓN DEL PROBLEMA
De acuerdo al método de explotación y debido a la incompetencia de las cajas se ha dejado en los tajeos un escudo o capa de mineral in-situ de ancho variable (5 - 10 m.) y pegado a la caja techo, a fin de proteger las cavidades de desprendimiento de rocas, dando tiempo para rellenar con material detrítico o relave clasificado.
Para sistematizar, cuantificar y calificar las características geomecánicas de los macizos rocosos donde se realizan las recuperaciones, se evalúan tanto las propiedades del mismo como la combinación entre las características de las rocas y las discontinuidades. Para tal fin se tiende a ubicar el macizo rocoso en un tipo estructural determinado y se establecen zonas geomecánicas que nos permiten dilucidar el sostenimiento y método de explotación adecuado.En Cobriza se utilizan 02 Sistemas de clasificación geomecánica: Bieniawski (CSIR-RMR) y Barton (NGI-Q), tomando en consideración factores inestabilizadores del macizo rocoso, como la voladura, el agua y grado de alteración de las rocas.
El mapeo de cada labor de recuperación se realiza en forma de arco rebatido considerando todos los parámetros requeridos para una buena clasificación geomecánica. Con los datos de campo obtenidos se elaboran los planos geotécnicos en planta, secciones longitudinales y transversales, y se establecen zonas de acuerdo a condiciones similares de comportamiento.
Se describen algunos aspectos a considerar en el diseño de las excavaciones y del soporte del macizo rocoso para la recuperación de puentes, pilares, escudos y zig zags:Investigación GeotécnicaSe determina la interacción de las rocas circundantes al yacimiento con las estructuras que podrían afectar la estabilidad de las labores. La determinación de las propiedades geomecánicas de las rocas se hace a través de la evaluación y logueo geotécnico de los testigos de los sondajes diamantinos
Análisis EstructuralPermite definir las inestabilidades con control estructural que son cinematicamente factibles en las distintas labores en recuperación, y así definir su orientación y diseñar el sostenimiento adecuado.
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Mediante estaciones micro tectónicas se determinan los distintos tipos de fracturamiento, estos datos son procesados, interpretados y evaluados en el Programa DIPS; luego se evalúa la geometría y estabilidad de bloques, definido por la intersección de discontinuidades, en el Programa
1.2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.2.1.1. Problema general
¿Se podrá reducir los accidentes por desprendimiento de rocas en la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza?
1.2.1.2. Problemas específicos
Gastos ocasionados por implementaciones de seguridad. Carencia de información de todos los departamentos en tiempo
real. Falta de comunicación constante entre los tres tipos de personal
que tiene la empresa.
1.3. OBJETIVOS
1.3.1. Objetivos de la investigación
A continuación se detallan los objetivos que se desean alcanzar con el desarrollo del siguiente trabajo de tesis.
1.3.1.1. Objetivo General
Reducir los Accidentes por desprendimiento de rocas en minería subterránea en la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza.
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1.3.1.2. Objetivo especifico
Reducir los accidentes por desprendimiento de rocas en la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza sin ocasionar gastos adicionales a dicha empresa.
Tener información de todos los departamentos de la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza a tiempo real, cuando se desee.
Estar en dialogo continuo con los tres tipos de personal que maneja la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza así para evitar accidentes por desprendimiento de rocas por falta de comunicación.
1.4. JUSTIFICACIÓN
La gran mayoría de accidentes producidos en las Empresas mineras y contratistas son un tema de estudio para las distintas universidades de nuestro país, porque el saldo estadístico que tiene los accidentes producidos por el desprendimiento de rocas en minería subterránea va creciente en los últimos años. El gobierno viendo tal preocupación elaboro El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional y otras medidas complementarias en minería D.S. N° 055 – 2010 EM, pero ni aun así se redujeron los accidentes Mortales por desprendimiento de rocas en minería subterránea, al contrario van aumentando en distintas unidades Mineras.
Se sabe que muchas de los titulares mineros y empresas contratistas mineras implementan su sistema de seguridad continuamente y hacen capacitaciones al personal para evitar los diferentes tipos de accidentes en interior mina pero sin tener resultados significativos.
Las tasas estadísticas sobre accidentes no disminuyen en gran proporción, pero lo que resulta más interesante es que el 33% de accidentes ocasionados en interior mina son provocados por el desprendimiento de rocas y el otro 33% son ocasionados conjuntamente por derrumbes, desplazamiento, soplado de mineral o escombros.
IMPORTANCIAEl presente trabajo de investigación a la luz de los resultados obtenidos de la caracterización del macizo rocoso y frente a la problemática de muertes prematura de trabajadores en la minería peruana, así como también en la Empresa Minera Doe Run – Unidad Cobriza y sabiendo que estos eventos significan daños a la salud y afectación a la producción y su crecimiento y conociendo las variables, se podrá
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aplicar a otras minas subterráneas a nivel región y nacional.
1.5. ALCANCE
El alcance del presente trabajo es evaluar técnica y económicamente, a nivel operativo la implementación de un nuevo sistema de seguridad subterránea de la Empresa Minera Doe Run – Unidad CobrizaEl presente estudio se realizó el año 2014 y parte del año 2015
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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1. ANTECEDENTES
“Geomecánica aplicada en la prevención de pérdidas por caída de rocas mina Huanzalá - Cía.”. Minera Santa Luisa S.A. Perú. 2010.
Según el estudio estadístico, de los 62 accidentes fatales ocurridos en el año 2007, aproximadamente el 23% de éstos (14 fatalidades) fue por desprendimiento de rocas. Si a esta cifra le añadimos el 13% de accidentes originados por derrumbes, deslizamientos, soplado de mineral o escombros, la segunda causa de muerte en minería, es más de 36% de fatalidades relacionadas con la inestabilidad de las rocas. El Planeamiento Estratégico de ésta investigación se desarrolló años atrás en la unidad y que se debe mejorar y actualizar con algunos conceptos modernos. Herramientas muy importantes en la actualidad que vienen desarrollando muchas empresas exitosas, todo esto permitirá a la empresa Santa Luisa, realizar sus operaciones con calidad a mediano plazo. Por tanto, estas herramientas permitirán también, disminuir la ocurrencia de incidentes en las diferentes operaciones mineras
2.2. BASES TEÓRICAS
2.2.1. Aspectos Generales de la Mina
Ubicación y accesibilidad
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La mina subterránea Cobriza está ubicada en el distrito de San Pedro de Coris, provincia de Churcampa, región Huancavelica, determinada por las coordenadas 74 23’ de Longitud Oeste y 12 30’ de Latitud Sur o coordenadas UTM 8 611 205N y 566 351E .Las operaciones minero-metalúrgicas se desarrollan en el flanco Oeste de la Cordillera Oriental de los Andes, en la margen izquierda del río Mantaro, a una elevación entre 2100 a 2700 msnm. La topografía regional y local es agreste y de empinados valles angostos en forma de V. Es accesible a través de una carretera afirmada de aproximadamente 250 Km. desde Huancayo. Desde la ciudad de Lima se debe recorrer alrededor de 505 Km.Los principales accesos son a través de las carreteras Huancayo-Cobriza y Ayacucho-Cobriza. El clima de acuerdo a la clasificación de las Regiones Naturales del Perú (Javier Pulgar Vidal, 1967) figura como zona ecológica Quechua, marcado por meses lluviosos (octubre a abril) y meses altamente soleados y secos (mayo a setiembre)
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2.2.2. GEOLOGIA
Geología General
En el distrito minero de Cobriza afloran ampliamente rocas sedimentarias de edad carbonífera a jurásica, representadas por las pizarras y calizas del grupo Tarma y Copacabana, clastos del grupo Mitu y calizas del grupo Pucará. La tectónica andina se manifiesta por la presencia de pliegues destacando el anticlinal de Coris, el cual fue
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perturbado por numerosos sistemas de fallas y fracturas de carácter regional y local.
Las rocas intrusivas en el área de Cobriza están representadas por un cuerpo granítico de dimensiones batolíticas, numerosos diques y sills andesíticos y básicos, y stocks de monzonita y diorita cuarcífera.
Estratigrafía Las rocas sedimentarias en el área de Cobriza, agrupan unidades que van desde el Paleozoico inferior y se han identificado tres unidades litológicas representadas por el Grupo Tarma, Copacabana y Mitu. Los depósitos de talúd son característicos de la zona.
Fuente: Efraín Max Estrella Hurtado
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Fuente: Efraín Max Estrella Hurtado
Fuente: Efraín Max Estrella Hurtado
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Yacimiento de mineral
Las dimensiones del manto mineralizado son de 5,500 m. de largo, 2,000 m. en la vertical y un ancho promedio de 15 a 30 m.La mineralizaron es un típico reemplazamiento metasomático de minerales, principalmente de cobre y hierro dentro de una ganga de silicatos, adquiriendo la forma estratiforme con bandeamientos finos hacia la caja piso y gruesos hacia la caja techo. La mineralogía consiste principalmente de chalcopirita, pirrotita, arsenopirita, magnetita, hornblenda, granates y hornfels, la esfalerita, galena y bismutina se encuentran en cantidades pequeñas. Hay un zoneamiento que va de la caja piso hacia la caja techo y a lo largo del rumbo del manto; notándose que los mejores lentes de chalcopirita están emplazados cerca de la caja piso, lo cual no descarta la posibilidad de encontrar lentes ricos de cobre inmediatos a la caja techo del manto.
La mineralización se encuentra en horizontes calcáreos favorables, sólo la caliza Cobriza aloja minerales económicos.
La mineralización es un típico reemplazamiento metasomático de minerales principalmente de cobre y hierro dentro de una ganga de silicatos, adquiriendo la forma estratiforme, con bandeamientos finos hacia la caja piso y gruesos hacia la caja techo. La mineralogía consiste principalmente en chalcopirita, pirrotita, arsenopirita, magnetita, hornblenda, granates y hornfels; la esfalerita, galena y bismutina se encuentran en cantidades subordinadas.
La alteración en las rocas de caja se manifiesta por la recristalización de la caliza y la silicificación y moderada piritización de las pizarras.
CONSIDERACIONES CARACTERISTICAS
FORMA DEL DEPOSITO
(Tabular)
Dimensiones: 5,500 de largo y 2,000 en la vertical
Potencia: 15 – 30 m.
Buzamiento : 30 - 45 SE
Rumbo : N 45 O
Roca encajonante: Pizarra (caja techo y caja piso)
ROCAS ENCAJONANTESRegular. Tipo de roca III, presencia de fracturas y fallas. Se deja un escudo de mineral para protección de la caja techo.
MANTO MINERALIZADO
Buena. Tipo de roca I, auto sostenido.
Roto (más de un mes), tiene efecto de aglomeración y compactación ( reacción exotérmica)Su peso específico in-situ es de 3.63 TM/M3
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Reservas
Las reservas minables para el año fiscal 2004 ascienden a 6.5 MMt con 1.13% de Cu, de las cuales 2.53 MMt (39%) con 1.29 % Cu se
encuentran en los puentes de seguridad, zig zags antiguos y escudos.
2.2.3. Geomecánica
Los principios Geomecánicos permiten conocer los efectos de las labores mineras en la estabilidad de las minas.
Se utiliza la Clasificación Geomecánica para sistematizar, cuantificar y calificar las características geomecánicas de los macizos rocosos donde se realizan las recuperaciones. Este proceso nos permite decidir el tipo de sostenimiento a utilizar y el método de explotación adecuado.
2.1.3.1. Mapeo geotécnico
El mapeo de cada labor se realiza en forma de arco rebatido considerando todos los parámetros requeridos para una buena clasificación geomecánica.
2.1.3.2. Diseño Geomecánico
Para la explotación normal y en especial para la recuperación de puentes, pilares, escudos y zig zags en el diseño de las excavaciones y del soporte del macizo rocoso, se consideran los siguientes aspectos
Investigación Geotécnica
Se determina la interacción de las rocas circundantes al yacimiento con las estructuras que podrían afectar la estabilidad de las labores.
Análisis Estructural
Define las inestabilidades con control estructural que son cinemáticamente factibles en las distintas labores en recuperación, y así definir su orientación y diseñar el sostenimiento adecuado.
2.3. DEFINICIONES
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Incidente Suceso inesperado relacionado con el trabajo que puede o no resultar en daños a la salud. En el sentido más amplio, incidente involucra todo tipo de accidente de trabajo.Causas de los Incidentes: Es uno o varios eventos relacionados que concurren para generar un accidente.Se dividen en:
Falta de control
Fallas, ausencias o debilidades en el sistema de gestión de la seguridad y la salud ocupacional.
Causas Básicas: Referidas a factores personales y factores de trabajo:
a) Factores Personales.- Son los relacionados con la falta de habilidades, conocimientos, actitud, condición físico - mental y psicológica de la persona.
b) Factores del Trabajo.- Referidos a las condiciones y medio ambiente de trabajo: liderazgo, planeamiento, ingeniería, organización, métodos, ritmos, turnos de trabajo, maquinaria, equipos, materiales, logística, dispositivos de seguridad, sistema de mantenimiento, ambiente, estándares, procedimientos, comunicación y supervisión
Causas inmediatas
Debidas a los actos y/o condiciones subestándares:
a) Actos Subestándares: Es toda acción o práctica que no se realiza con el Procedimiento Escrito de Trabajo Seguro (PETS) o estándar establecido que causa o contribuye a la ocurrencia de un incidente.
b) Condiciones Subestándares: Toda condición existente en el entorno del trabajo y que se encuentre fuera del estándar y que puede causar un incidente.
Deslizamiento
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Son movimientos relativos de masa de suelo o roca respecto al sustrato, sobre una o varias superficies de rotura, al superar la resistencia de corte de estas superficies. La masa generalmente se desplaza en conjunto, comportándose como una unidad en su recorrido. En rocas, entre otras morfologías muy diversas pueden ocurrir deslizamientos traslacionales, donde la rotura tiene lugar debido a superficies planas de debilidad, o curvos o rotacionales generalmente en macizos rocoso blandos o con alto grado de alteración
Desprendimiento de rocas
Caída por presencia de planos de corte
Derrumbe
Rotura del material pétreo debido a sobre deformaciones de sus límites plásticos o elásticos, provocando su caída.
Soplado de mineral
Proyección de roca por fuerzas inducidas naturales o artificiales (explosivos) si es natural se llama chispeo
Relleno Hidráulico.
Es el material que es transportado en forma de pulpa por tuberías
Accidente de trabajo
Incidente o suceso repentino que sobreviene por causa o con ocasión del trabajo, aún fuera del lugar y horas en que aquél se realiza, bajo órdenes del empleador, y que produzca en el trabajador un daño, una lesión, una perturbación funcional, una invalidez o la muerte.
Accidente Leve
Suceso resultante en lesión(es) que, luego de la evaluación médica correspondiente, puede(n) generar en el accidentado un descanso breve con retorno máximo al día siguiente a sus labores habituales.
Accidente Incapacitante
Suceso resultante en lesión(es) que, luego de la evaluación médica correspondiente, da lugar a descanso médico y tratamiento, a partir del
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día siguiente de sucedido el accidente. El día de la ocurrencia de la lesión no se tomará en cuenta para fines de información estadística.
Accidente Mortal
Suceso resultante en lesión(es) que produce(n) la muerte del trabajador, al margen del tiempo transcurrido entre la fecha del accidente y la de la muerte. Para efecto de la estadística se debe considerar la fecha del deceso
Para saber la estabilidad del macizo rocoso:
CAPITULO III
HIPÓTESIS, VARIABLES Y DEFINICIONES OPERACIONALES
3.1. HIPÓTESIS
3.1.1.Hipótesis General
Optimizar los sistemas de seguridad creando una actitud de prevención de accidentes se lograra reducir los accidentes producidos por el desprendimiento de rocas en la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza
3.1.2.Hipótesis Especifica
Capacitando al personal stafs sobre el mapeo geomecánico, el mantenimiento preventivo de equipos pesados, los sistemas de ventilación, la voladura controlada, el adecuado sostenimiento, etc. Y al personal técnico y mano de obra la implementación de las hojas GSI que nos ayudarán a reducir los accidentes producidos por el desprendimiento de rocas sin causar gastos adicionales a la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza que no costara casi nada a la empresa
Obtendremos las informaciones de todos los departamentos existentes creando una base de datos, que dicha información será modificada cada día para tenerla actualizada y a tiempo real.
Anticiparemos todo los riesgos que se pueda presentar tanto al personal como a los materiales, herramientas y equipos en la explotación del yacimiento por el sistema mecanizado de corte y relleno ascendente, teniendo una fluida comunicación entre las
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distintos Departamentos que operan en la Compañía Minera Doe Run – Unidad Cobriza.
3.1.3. Operatividad de las variables
a) Variable Dependiente Accidentes por desprendimiento de rocas
b) Variable Independiente
Mejorar los sistemas de seguridad y crear una nueva actitud de prevención de incidentes y accidentes.
Indicadores: Cuadros estadísticos muy bajos de accidentes de trabajo
donde incluya Índice de frecuencia, Índice de Severidad e Índice de Accidentabilidad.
3.6. Operaciones mina
Por las características del yacimiento el método de explotación de la operación minera es subterráneo.
3.6.1. Desate y Perforación
Previo a la perforación de los tajeos se realiza el desatado de rocas del techo y hastiales en forma mecanizada. Para el desatado mecanizado se emplea Equipos Scalers. La altura estándar tanto para el desatado como para la perforación es de 5 a 6 metros. Para la perforación se emplea Jumbos electro-hidráulicos de dos brazos Rocket Boomer 282, siguiendo una malla de 1.30 m x 1.30 metros
3.6.2. Voladura
La secuencia y salida del disparo es “V”. Para el carguío del explosivo se emplea equipos Anfoloaders. Se usa el anfo como agente de voladura, emulsión encartuchada como iniciador y los correspondientes accesorios de voladura (cordón detonante, fulminantes no eléctricos, mecha de seguridad y cordón de ignición)
3.6.3. Sostenimiento
El tipo de sostenimiento que se instala está en función a la codificación geomecánica y a las variaciones locales de explotación, de tal manera que se mantenga una labor segura. Estas variaciones se deben a factores
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inestabilizadores del macizo, como son: extremo fracturamiento, presencia de agua, voladura, alteración y otros. Los tipos de soporte empleados en Cobriza son:
Soporte Activo: Pernos helicoidalesSoporte Pasivo: Malla, shotcrete, cimbras
3.6.4. Limpieza del mineral
Para la extracción del mineral disparado, se utiliza Scooptrams de mayor dimensión para los tajeos normales (de 15 a 17 TM de capacidad, 02 R2900, 04 Wagner, 01 MTI-1650), Scooptrams de menor capacidad (03 equipos Dux de 6y3, para las recuperaciones)
3.6.5. Acarreo, Izaje y Transporte
El acarreo del mineral se realiza con camiones de bajo perfil camiones Dux de 30 y 36 TM, los cuales acarrean el mineral hacia los ore pass.
El mineral de la zona baja (niveles inferiores al nivel principal) es izado por el Pique de 235m (wincha accionado por un motor de 600 HP y dos skips de 5,50 TM cada uno) hacia una tolva metálica de 1300TM de capacidad, ubicado en superficie a la altura del nivel 28.
El transporte de mineral (hacia Planta Concentradora) de los principales ore pass y la tolva del Pique es realizada con dos convoy de Locomotoras Eléctricas NYK de 320 TM de capacidad cada una.
3.7. Metalurgia La Planta Concentradora, ubicada en Pampa de Coris, a 2300 m.s.n.m., tiene una capacidad de tratamiento de 9,100 TM/diarias de mineral. Actualmente, la mina Cobriza trata 5,500 TM/día de mineral.
El mineral de la mina llega a la Planta Concentradora por medio de 2 convoys de 15 carros cada uno, jalados por locomotoras eléctricas.
Dada las características del mineral, para obtener el concentrado de cobre con valores de plata, el proceso incluye las etapas o circuitos de chancado, molienda, flotación, eliminación de agua y disposición de relaves.
Los parámetros de operación en el 2008 (estimados de producción) fueron:
- Tonelaje diario: 5 500 TMS
- Ley de cabeza: 1.02 %Cu y 12.00 g Ag/tn
- Concentrado de cobre:
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Grado: 22.5 % Cu con 164 g Ag/tn
Recuperación: 93.50 % para cobre y 58.0% para plata.
Son importantes para la operación en la Concentradora los sistemas de distribución de energía eléctrica y el sistema de distribución de agua.
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