Minería y Geología

Mathematical modeling of fragmentation in cone and roller crushers using modified Whiten's model (1972)

La modelación matemática del proceso de trituración de minerales mediante los métodos de balance de la población de partículas (PBM) es una herramienta fundamental en el análisis de procesos, la optimización y el diseño. Con el propósito de evaluar los eventos y procesos de fractura en los trituradores de cono y de rodillos se tomó como referencia el modelo estructural de Whiten (1972), modificando la función de distribución de la fragmentación. En tal sentido, esta función fue sustituida por la expresión de Austin y Luckie (1972). Para el desarrollo de la modelación se propuso un algoritmo elaborado en Matlab, como recurso para la determinación de los parámetros de fractura. El error de estimación del modelo estableció la factibilidad de su empleo en la modelación de la fragmentación de los trituradores evaluados, particularmente de los trituradores de rodillos, hasta hoy siempre descritos con modelos de fragmentación simple. Las funciones de clasificación y de distribución de la fragmentación, describen las particularidades de los eventos y procesos de fractura que tienen lugar en ambos trituradores.

Crushing mathematical modeling using particles population balance method is a fundamental tool for process analysis, optimization and design. This paper deals with the evaluation of the fracture events and process in cone and rolls crushers. For that proposes, is taken as reference Whiten (1972) structural model modifying fragmentation distribution function. This function was replaced by Austin and Luckie (1972) expression. For model development, was created an algorithm using Matlab 13a like determining resource of fractures parameters. Model estimated error for evaluated crushers established the viability of its use for modelling and simulation, particularly for rolls crushers that even before were simulated by simple fragmentation models. Classification and fragmentation distribution functions obtained, describe the events and process fracture essentials that take place in both crushers.

Mathematical models to predict rheological parameters of lateritic hydromixtures

El presente trabajo tuvo como objetivo establecer modelos matemáticos que permitan el pronóstico de los parámetros reológicos de la pulpa laterítica a concentraciones de sólidos desde 35 % hasta 48 %, temperatura de la hidromezcla precalentada superior a los 82 °C y número de mineral entre 3 y 16. En el estudio se utilizaron cuatro muestras de pulpa laterítica en diferentes ubicaciones del proceso. Los resultados permitieron definir que las propiedades plásticas de la pulpa laterítica en las condiciones de este estudio se ajustan al modelo de Herschel-Bulkley para plásticos reales. Además, evidencian que para las condiciones de operación actuales, incluso para situaciones nuevas, los modelos matemáticos UPD tienen una mayor capacidad de predicción de los parámetros reológicos que los modelos matemáticos de mínimos cuadrados.

The present work had as objective to establish mathematical models that allow the prognosis of the rheological parameters of the lateritic pulp at concentrations of solids from 35% to 48%, temperature of the preheated hydromixture superior to 82 ° C and number of mineral between 3 and 16. Four samples of lateritic pulp were used in the study at different process locations. The results allowed defining that the plastic properties of the lateritic pulp in the conditions of this study conform to the Herschel-Bulkley model for real plastics. In addition, they show that for current operating conditions, even for new situations, UPD mathematical models have a greater ability to predict rheological parameters than least squares mathematical models.

Mathematical model of fragmentation for the impact crushing of the zeolites of San Andrés, Holguín (Cuba)

La modelación matemática con ayuda de los métodos de balance de población de partículas resulta imprescindible cuando se trata de la evaluación de los procesos y eventos de fracturas que tienen lugar en la trituración por impacto. Con el propósito de valorar la influencia de la energía de fragmentación y la razón de alimentación a la trituradora en las funciones de clasificación y de distribución de la fragmentación se propone un modelo basado en la combinación en serie de los modelos estructurales de Reid (1965) y Whiten (1972) modificado, que incluyen las expresiones de Vogel y Peukert (2005) y Austin y Luckie (1972). La validación del modelo combinado se realizó utilizando las técnicas estadísticas de Chi-cuadrado y los gráficos cero errores. Los resultados del trabajo demuestran que el modelo propuesto simula con adecuada precisión la fragmentación en la trituración por impacto. La función de probabilidad de fragmentación de la roca zeolítica depende de las condiciones de operación cuya sensibilidad se ve afectada por la energía de impacto. La función de distribución del tamaño no depende de las condiciones de operación. La distribución de tamaño del producto se ve severamente afectada por la energía de impacto, siguiendo las mismas regularidades de la función de clasificación.

Geoelectric characterization of lateritic crusts from vertical polarized induced electrical probes (SEV-PI)

La cuantificación de los recursos meníferos en las cortezas de intemperismo ferrolateríticas se ve afectada, entre otros factores, por la gran variabilidad en su espesor, lo que exige del uso de redes de perforación muy densas que resultan muy costosas. Este trabajo expone resultados de la aplicación del método geofísico de sondeo eléctrico vertical de polarización inducida (SEV-PI) en las ofiolitas cubanas donde se desarrollan cortezas de intemperismo ferroniquelíferas-cobaltíferas, con el fin de determinar sus espesores y contribuir al aumento de la precisión en el cálculo de recursos. Los resultados constatan que el método posee buen poder resolutivo para estimar los espesores de la corteza laterítica y mapear las irregularidades del contacto corteza-basamento.

The quantification of the mineral resources in the iron-weathering crusts is affected, among other factors, by the great variability in their thickness, which requires the use of very dense drilling nets that are very expensive. This work presents results of the application of the geophysical method of induced electric polarization induced vertical (SEV-PI) in the Cuban ophiolites where iron-cobaltiferous weathering crusts are developed, in order to determine their thicknesses and contribute to the increase of the precision in the calculation of resources. The results show that the method has good resolution power to estimate the thickness of the lateritic crust and to map the irregularities of the laterites-basement contact.

Contribution to the management of urban risks in Pinar del Río city using a 3D geological-geotechnical model

El trabajo tuvo por objetivo elaborar el modelo geológico-geotécnico en tres dimensiones (MGG-3D) para el corte cenozoico más superficial de la ciudad de Pinar del Río (Cuba). El modelo podrá ser utilizado como base interpretativa de los fenómenos geotécnicos que surjan en el entorno urbano. El procedimiento seguido es fácilmente reproducible en otros casos de estudios a nivel mundial, especialmente donde se cuente con un volumen considerable de información geotécnica. En el modelo elaborado se identificaron seis tipos ingeniero-geológicos (TIG): rellenos artificiales, capa vegetal, aluvial marino grueso, aluvial marino fino, eluvial y rocoso. El MGG-3D permite visualizar la disposición espacial de los TIG anteriormente mencionados y puede contribuir notablemente a la toma de decisiones en la planificación urbana.

The objective of this paper is to elaborate a geological-geotechnical model in three dimensions for the Cenozoic section which is the shallowest of Pinar del Rio City. It is intended that the model obtained is used in future as an interpretative basis for geotechnical phenomena arising in the urban environment. The procedure fallowed can be easily applied to other worldwide studies, mainly in the areas that exist a big volume of geotechnical information. The procedure fallowed can be easily reproduced in other study cases worldwide, specifically counting on a wide volume of geotechnical information. Six Engineering Geological Types (EGT) are identified in the model, namely, Artificial fill, Vegetation layer, Marine alluvial coarse grained soil, Marine alluvial fine grained soil, Eluvial soil and Bed rock. The 3D geological-geotechnical model illustrates the spatial arrangement of the EGT above, and can contribute significantly at decision making in urban planning.

Sustainable closure of construction materials quarries in Cuba

La inclusión de planes efectivos de cierre de mina en el proyecto de explotación es la vía para compensar el efecto nocivo de esta actividad. A partir de un diagnóstico realizado en 11 yacimientos en explotación, pertenecientes a la empresa Canteras, se diseñó una metodología con un enfoque sistémico e integral que consta de tres etapas y que permite ejecutar el cierre de canteras de manera sostenible. Se aplicó el método Delphi para seleccionar los criterios que inciden directamente en el cierre sostenible de canteras, de tal forma que considere los postulados esenciales del Modelo Económico Cubano (MEC). La metodología propuesta representa una contribución a la planificación y diseño del cierre minero en yacimientos no metálicos cubanos para garantizar la disminución de los impactos ambientales provocados durante su explotación y la disminución, al menor grado posible, de efectos socio-económicos negativos para los trabajadores y la comunidad situada en el área de influencia de las canteras. Actualmente se aplica en la cantera de San José, en la provincia de Mayabeque.

The inclusion of effective mine closure plans in the exploitation project is the way to compensate for the harmful effect of this activity. Based on a diagnosis carried out in 11 sites in operation, belonging to the company Canteras, a methodology was designed with a systemic and integral approach that consists of three stages and allows the execution of quarry closures in a sustainable manner. The Delphi method was applied to select the criteria that directly affect the sustainable closure of quarries in such a way that it considers the essential postulates of the Cuban Economic Model (MEC). The proposed methodology represents a contribution to the planning and design of the mining closure in Cuban non-metallic deposits to guarantee the reduction of the environmental impacts caused during its operation and the reduction, to the lesser extent possible, of negative socio-economic effects for the workers and the community located in the area of influence of the quarries. Currently applied in the quarry of San José, in Mayabeque province.

Structural characterization of the rock mass of the underground mine Oro Descanso

En el macizo rocoso donde se enclava la mina subterránea Oro Descanso se realizó una valoración de las propiedades físico-mecánicas de las rocas, del agrietamiento y la bloquicidad, con el fin de proponer medidas de laboreo seguro para las excavaciones mineras subterráneas empleando métodos empíricos apropiados. A partir de la evaluación realizada se concluyó que el macizo está compuesto por zonas de rocas de distinta calidad: buena, regular y mala. Se propone para la zona de calidad buena laborear excavaciones con avance completo, de longitud libre 1,0-1,5 m, empleando en la corona el soporte de anclas cementado de diámetro 20 mm, longitud 3 m y espaciado 2,5 m y aplicar hormigón lanzado 50 mm de grosor. Para la zona de calidad mala y regular se sugiere el laboreo en avance escalonado, de longitud libre de 1-3 m y después de cada voladura instalar, en la corona, anclas cementadas de diámetro 20 mm, longitud 4-5 m y espaciado 1-2 m, colocando en los lados malla metálica, con hormigón lanzado de 50-150 mm de grosor.

In the rocky massif where the Oro Descanso underground mine is located, an assessment was made of the physical-mechanical properties of rocks, cracking and blocking, in order to propose safe tillage measures for underground mining excavations using appropriate empirical methods. From the evaluation made it was concluded that the massif is composed of areas of rocks of different quality: good, fair and poor. It is proposed for the area of good quality to work excavations with complete advance, of free length 1.0-1.5 m, using in the crown the support of cemented anchors of diameter 20 mm, length 3 m and spaced 2.5 m and apply concrete released 50 mm thick. For the zone of bad and regular quality, it is suggested to work in stepwise progression, of free length of 1-3 m and after each blasting, to install in the crown, cemented anchors of diameter 20 mm, length 4-5 m and spacing 1-2 m, placing on the sides metallic mesh, with concrete cast 50-150 mm thick.

Evaluation of the steel AISI 420 in foundry state for the production of agitator´s impeller

En las empresas productoras de níquel con tecnología Caron el desgaste en los impelentes de los turboaereadores provoca el acortamiento de la vida útil de estos equipos. El objetivo del presente trabajo es evaluar, en condiciones de abrasividad del mineral reducido sometido a lixiviación en el proceso Caron, la resistencia al desgaste del acero de alta resistencia AISI 420, con el fin de utilizarlo como sustituto del acero X27H20 (ASTM 314), del cual se fabrican actualmente estos impelentes. Para conocer la resistencia a la abrasión, en estado de fundición, y comparar los resultados se seleccionaron muestras de acero AISI 420 a las que se le aplicó un tratamiento térmico de temple y revenido, luego se sometieron a ensayos de desgaste, con el empleo del método gravimétrico, con tiempos de permanencia de una hora, previa toma del peso. Los resultados muestran que aunque existe una ligera diferencia entre la dureza del material en estado de fundición y con tratamiento térmico, la pérdida de peso presenta valores ínfimos, por lo que se llega a la conclusión de que el material propuesto y evaluado cumple con los requisitos técnicos establecidos, y exhibe un comportamiento conforme con las exigencias del fabricante.

In companies producing nickel with Caron technology, the wear and tear on the impellers of the turbo-rods causes the shortening of the life of these equipment. The objective of the present work is to evaluate, under abrasion conditions of the reduced ore subjected to leaching in the Caron process, the wear resistance of AISI 420 high strength steel, in order to use it as a substitute for steel X27H20 (ASTM 314), of which these impellers are currently manufactured. To determine the abrasion resistance, in the melt state, and to compare the results, samples of AISI 420 steel were subjected to a tempering and tempering heat treatment, then subjected to wear tests, using the gravimetric method, with times of permanence of one hour, previous taking of the weight. The results show that although there is a slight difference between the hardness of the material in the melt state and with heat treatment, the weight loss has very low values, so that it is concluded that the material proposed and evaluated meets the requirements established, and exhibits behavior consistent with the manufacturer's requirements.

Characterization of steel 70XL used in the manufacture of balls for the clinker's milling

El presente artículo trata el desgaste de las bolas empleadas para la molienda del clinker en los procesos de obtención de cemento. Se confeccionaron tres probetas de distinto acero: una de acero AISI 4140, con el que se forjan bolas para el proceso de molienda; otra de acero 70XL (70 XL) con tratamientos térmicos de normalizado, temple y revenido; y la tercera, de igual material que la segunda pero sin tratamiento. Para la observación metalográfica las muestras se elaboraron con dimensiones de 10 mm de diámetro y 8 mm de espesor, revelándose para el acero AISI 4140 una estructura de tipo martensítica con alguna presencia de ferrita acicular. Para el acero 70XL sin tratamiento térmico se observó la presencia de ferrita y cementita, mientras que el acero 70XL con tratamiento térmico mostró en los límites de grano cementita libre en una matriz perlítica, lo que se tradujo en una mayor dureza (hasta de HRC 59,8) y un menor desgaste gravimétrico, en comparación con los otros materiales. Por ello se recomienda como el más adecuado para la fabricación de las bolas para la molienda de minerales el acero 70XL con tratamiento térmico.

The present article deals with the wear of the balls used for the grinding of the clinker in the processes of obtaining cement. Three specimens of different steel were made: one of steel AISI 4140, with which balls are forged for the milling process; another 70XL steel (70 XL) with normalized, tempered and tempered thermal treatments; and the third, of equal material that the second but without treatment. For the metallographic observation the samples were made with dimensions of 10 mm in diameter and 8 mm in thickness, revealing for AISI 4140 steel a structure of martensitic type with some presence of acicular ferrite. For the 70XL steel without heat treatment the presence of ferrite and cementite was observed, while the steel 70XL with heat treatment showed in the limits of free cementite grain in a pearly matrix, which resulted in a higher hardness (up to HRC 59 , 8) and lower gravimetric wear compared to other materials. Therefore it is recommended as the most suitable for the manufacture of balls for grinding minerals 70XL steel with heat treatment.

Environmental problems associated with floods due to abundant rains in the Veguita People's Council: Proposal for a mitigation strategy

El objetivo de este estudio fue elaborar una estrategia de prevención-mitigación-preparación ante las inundaciones producidas por el desbordamiento del río Buey debido a la ocurrencia de intensas lluvias en el municipio de Yara (provincia de Granma). Las metodologías empleadas estuvieron fundamentadas en el análisis histórico-tendencial de los principales elementos del área de estudio, la observación científica sistemática y participativa, los análisis estadísticos y la evaluación de los estudios de peligro, vulnerabilidad y riesgo. Estos elementos sirvieron de base para diseñar una estrategia a partir de lineamientos silvícolas, de ordenación territorial y de educación ambiental, principalmente dirigida a la conservación de los medios no estructurales afectados por las inundaciones.

The objective of this study was to elaborate a strategy of prevention-mitigation-preparation in the floods caused by the overflow of the River Buey due to the occurrence of intensive rains in the municipality Yara (Granma province). The methodologies used were based on the historical-trend analysis of the main elements of the study area, systematic and participatory scientific observation, statistical analysis, and the evaluation of risk, vulnerability and hazard studies. These elements served as a basis for designing a strategy based on forestry, land use and environmental education guidelines, mainly aimed at the conservation of non-structural means affected by floods.