ARTÍCULOS ORIGINALES

 

Estudio técnico y económico de la explotación del yacimiento de Caolín perteneciente a la Carrera de Ingeniería de minas, petróleos y geotecnica de la U.T.O.

 

Technical and economic study of kaolin deposit exploitation belonging to career engineering of mines, petroleum and geotechnical of U.T.O.

 

 

Rubén Medinaceli Torrez, Elvys Trujillo Lunario
r.medinaceli.torrez@gmail.com, Jelvyst20@gmail.com

 

 

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Resumen

El caolín es un silicato de aluminio hidratado Al₂ Si₂O₅(OH)₄, producto de la descomposición de rocas feldespáticas principalmente. El término caolín se refiere a arcillas en las que predomina el mineral caolinita; su peso específico es de 2.6; su dureza es 2; de color blanco, puede tener diversos colores debido a las impurezas; brillo generalmente terroso mate; es higroscópico (absorbe agua); su plasticidad es de baja a moderada.

El yacimiento de Caolín sirve académicamente a la Carrera de Ingeniería de Minas para realizar prácticas de docentes y estudiantes en Perforación y voladura, topografía, mecánica de rocas y diseño de explotación a Cielo Abierto.

El objetivo del presente trabajo de investigación se circunscribe a demostrar que la explotación del yacimiento de caolín a cargo de la Carrera de Ingeniería de Minas, Petróleos y Geotécnia es técnicamente factible y económicamente rentable.

El estudio permitió determinar que el yacimiento cuenta con 318.892,14 toneladas de Caolín, el cual será comercializado a un precio en una primera Fase de 20,00 $us/Tonelada y a un ritmo de explotación de 12,00 Ton/día; en una segunda Fase, se implementará un proceso de tratamiento que permitirá obtener un producto de mayor calidad que podrá comercializarse a un precio de 100,00 U$us/Tonelada y a un ritmo de explotación de 40,00 Ton/día.

Además, desde el punto de vista económico, el estudio permitió determinar que la utilidad por año será en la primera Fase de 53.886,17 US$ y en la segunda Fase de 1.03.732,20 US$. La factibilidad del proyecto está demostrada puesto que el estudio arrojó una razón de Beneficio/Costo de 4,1 en la primera fase y de 21.62 en la segunda fase.

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Abstract

Kaolin is a hydrated aluminum silicate Si2O5 Al2 (OH) 4, product of the decomposition of feldspathic rocks mainly. The term refers to kaolin clays in predominantly mineral kaolinite; its specific gravity is 2.6; its hardness is 2; white, you may have different colors due to impurities; generally earthy matt gloss; is hygroscopic (absorbs water); its plasticity is low to moderate.

The site serves academically Kaolin Race Mining Engineering practices for teachers and students in Drilling and blasting, topography, rock mechanics and design Opencast.

The objective of this research is confined to demonstrate that the exploitation of the deposit of kaolin in charge of the School of Mining Engineering, Petroleum and Geotechnical is technically feasible and economically profitable.

The study allowed us to determine that the site has tons of Kaolin 318,892.14, which will be marketed at a price in a first phase US $ 20.00 / ton and operating at a rate of 12.00 tons / day; In a second phase, a treatment process which will obtain a higher quality product that can be marketed at a price of 100.00 U $ us / Tonne and operating at a rate of 40.00 tons / day will be implemented.

Moreover, from the economic point of view, the study allowed us to determine that the income per year will be in the first phase of US $ 53,886.17 and the second phase 1.03.732,20 US $. Project feasibility is demonstrated since the study showed aratio ofbenefit/costof 4.1 in the first round and 21.62 inthe second phase.

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1. Introducción

El yacimiento de Caolín perteneciente a la Carrera de Ingeniería de Minas, Petróleos y Geotecnia de la Universidad Técnica de Oruro, se encuentra ubicado en la zona sud de la ciudad de Oruro en la falda Sud-oeste del Cerro San Felipe, muy próximo a las operaciones antiguas de la mina Itos. La concesión se denomina LA TETILLA y cuenta de 39.5 pertenencias de acuerdo al plan catastrde SETMIN.

Las coordenadas geográficas del yacimiento son: Latitud: 17°57'25" Sud; Longitud: 67°08'03" Oeste. Las coordenadas UTM del yacimiento son: 0697985 E -8012327 N. La accesibilidad al yacimiento es total.

Como se puede observar en la imagen siguiente, la concesión de la Carrera de Ingeniería de Minas, es muy extensa; tiene 2 sectores de explotación de Caolín, y en este estudio, sólamente se ha considerado el sector de la izquierda (S 17°58'12").

El caolín tiene muchas aplicaciones; es utilizado en la preparación de pinturas de caucho o emulsionadas, ya que por su blancura es de alto grado de rendimiento. Al mismo tiempo, se utiliza en diferentes industrias:

- Papel: Como carga y recubrimiento del papel. En el acabado de papel de arte y tapiz y en papel corrugado. Reduce la porosidad y da suavidad y brillo a la superficie.

- Refractarios: En la elaboración de perfiles, bloques y ladrillos refractarios, así como en ladrillos de alta alúmina. En la elaboración de cemento refractario y resistente a los ácidos. En cajas de arcilla refractaria para cocer alfarería fina.

- Cerámica: En la fabricación de sanitarios, comedores, porcelana eléctrica y tejas de alto grado, vajillas, objetos de baño, refractarios y cajas de arcilla refractaria para cocer alfarería fina.

- Vidrio: En la formulación de placas de vidrio.

- Pinturas: En la elaboración de pigmentos de extensión para pinturas y en la fabricación de tintas. Se usa como dilatador por su inercia química, suave fluidez, facilidad de dispersión y por no ser abrasivo. En pinturas de agua con liga de aceite, a base de silicato y al temple; en pinturas para moldes de fundición; en pigmentos para el color ultramarino. Da suavidad y brillo a la superficie, mejora la durabilidad de la misma y reduce la cantidad de pigmento necesario.

- Plásticos: Es usado como relleno en hules y plásticos y auxiliar en procesos de filtración. En revestimientos plásticos para ductos y tejas plásticas. Se mezcla bien con oleoresinas en plásticos y mejora la rigidez y dureza del mismo.

- Agroquímicos: Forma parte de los componentes de insecticidas y pesticidas bien como material de acompañamiento a insecticidas presentados en polvo o bien solo, uso este hoy en alza para el control de determinadas plagas agrícolas, como por ejemplo la mosca del olivo 1 sobre todo en agricultura ecológica. También se está viendo su uso en la protección de las quemaduras solares ó golpes de sol en los frutos debido a su capacidad para absorber las ondas cortas de la radiación solar.

- Farmacéutica: En la elaboración de medicamentos por ser químicamente inerte y libre de bacterias.

- Medicina: Se utiliza como adsorbente en ciertos casos de diarrea junto con la pectina.

- Cosméticos: Es uno de los principales componentes de los cosméticos. Absorbe humedad, mejora las bases blancas para colores, se adhiere a la piel y tiene textura suave.

- Construcción: Usado como terraplén y como material crudo en la formulación de crisolita y placas de vidrio. Usado para producir arcillas pesadas. En pistas para aterrizaje de aviones y en mezclas termoplásticas para techar. Como relleno en linóleo y en cementos resistentes a los ácidos y refractarios. En cojines de fieltro para páneles o tableros de metal. En revestimientos plásticos para ductos, ladrillos para pisos y para sellar mezclas. En mezclas termoplásticas para techar. En el concreto mejora la durabilidad, remueve el hidróxido de calcio químicamente activo, mejora la porosidad y la adhesión entre el cemento, la arena y la grava.

- Material eléctrico: Es usado en la fabricación de cable eléctrico, en recubrimientos y aislantes eléctricos. Da resistencia térmica.

- Caucho: Para reforzar el caucho y hacerlo más rígido.

- Hule: En la industria del hule es usado como carga y por su resistencia a la humedad y ataque químico. Mezcla bien con el hule, le incrementa la dureza y durabilidad.

- Metales: En ruedas abrasivas, para soldar cubiertas en varillas y en material de adherencia en fundición

- Química: En la elaboración de productos como sulfato de aluminio, alúmina y alumbre; en catalizadores y absorbentes; en el acabado de textiles; en jabón, recubrimientos, curtiduría y productos de asbesto; en ruedas abrasivas, como material de adherencia en fundición y para soldar cubiertas en varillas.

- El caolín se utiliza para la fabricación de porcelanas y de aprestos para almidonar. También es utilizada en ciertos medicamentos y cuando la materia no es muy pura, se utiliza en la fabricación de papel. Conserva su color blanco durante la cocción. En las industrias se usa como relleno para la creación o transformación. Muy usado en la industria de la fabricación de pintura vinílicas (base agua) y en la fabricación de piezas de plástico por medio de inyección. En la industria alimentaria es usado como antiaglomerante y antihumectante (por su cualidad de absorción).

- Se utiliza caolín como talco para realización de pleurodesis química (sellado de las pleuras) en cirugía de tórax. Como absorbente gastrointestinal.

- Actualmente el caolín también es usado en tratamientos de belleza, se aplica luego de tratamientos de exfoliación y como blanqueante de la piel.

- Empleado frecuentemente en talcos para pies y mascarillas faciales, por sus efectos desinflamatorios, astringentes y correctores de exceso de sebo.

 

2. Objetivo y alcance del trabajo de investigación

El objetivo del presente trabajo de investigación se circunscribe a demostrar que la explotación del yacimiento de caolín a cargo de la Carrera de Ingeniería de Minas, Petróleos y Geotécnia es técnicamente factible y económicamente rentable.

La investigación se circunscribió al siguiente alcance:

- Estimación del volumen de los recursos de caolín del yacimiento

- Caracterización química de muestras del yacimimiento

- Establecimiento de las características topográficas y de accesibilidad para aplicar los métodos de explotación a cielo abierto

- Planificación de la explotación minera y estimación del rendimiento económico

- Generación de un ambiente adecuado para las prácticas de formación profesional de los estudiantes de la Carrera de Ingeniería de Minas, Petróleos y Geotécnia

 

3. Ingeniería del proyecto

3.1 Características del Caolín

La caolinita es una arcilla blanca muy pura que se utiliza para la fabricación de porcelanas y de aprestos para almidonar. El caolín es un suelo natural en el que abunda la caolinita, que le aporta a menudo un color blanco. También es utilizada en ciertos medicamentos y como agente adsorbente. Cuando la materia no es muy pura, se utiliza en fabricación de papel. Conserva su color blanco durante la cocción.

La fotografía siguiente, muestra el material presente en el yacimiento.

La tabla siguiente, muestra las características generales y las propiedades físicas de las muestras de caolín obtenidas:

Un ensayo de compresión uniaxial, mediante protocolos estándares de las muestras cortadas en forma de cubos de 2,5 pulgadas por lado, permitió obtener el valor de 830 Kgf. Es decir, el amterial se caracteriza por ser suave y es posible romperlo con el golpe de la cuchara de una pala mecánica. Las fotografias siguientes muestran las etapas de preparación de la muestra y el proceso del ensayo uniaxial efectuado.

3.2 Levantamiento Topográfico y Estimación del Volúmen del Yacimiento de Caolín

Las fotografias sigientes, muetran el depósito de caolín:

A partir de los datos recolectados mediante el levantamiento topográfico y su sistematización en el programa CIVIL3D, para poder obtener las secciones transversales.

Posteriormente, en base a las secciones A partir de los datos recolectados mediante el levantamiento topográfico y su sistematización en el programa CIVIL3D, para poder obtener las secciones transversales.

Para poder obtener el volumen total del yacimiento a partir de los volúmenes de cada sección transversal se utilizó el programa AutoCAD. La tabla siguiente, resume las áreas calculadas:

A partir de la ecuación Simpson, se calculó el volumen total del yacimiento que es de 187.583,61 m3.

Conociendo la densidad del caolín que es 1,70 ton/m³, se determinó las toneladas totales de Caolín en el yacimiento que asciende a 318892.14 toneladas.

3.3 Estimación de Costos de la Explotación del Yacimiento de Caolín

Por motivos de permisos ambientales, la Carrera de Ingeniería de Minas solo puede vender 300 toneladas/mes. La tabla siguiente muestra el cálculo de la vida útil de la explotación del yacimiento de caolín, para una capacidad máxima de producción de 300 toneladas/mes.

La tabla siguiente presenta la inversión que se requiere para lograr una explotación de 300 toneladas/mes de caolín:

Asimismo, el costo de la voladura secundaria es resumida en la tabla siguiente:

Es decir, el costo de la voladura secundaria es de 4 $us/día.

Finalmente, si consideramos los costos de laboreo que se detallan en la tabla siguiente:

Es decir, el costo total será de 4.88 dólares/tonelada para un ritmo de explotación de 300 toneladas/día y 25 días de explotación por mes.

3.4 Factibilidad económica de proyecto de explotación del yacimiento de Caolín

La tabla siguiente resume los datos económico-financieros del proyecto de explotación del yacimiento de caolin:

De los datos de la tabla anterior, se puede establecer que el proyecto de explotación del yacimiento de Caolin es altamente factible; puesto que, la relación de Beneficio/Costo es de 4.1

En el futuro, se desea aumentar la producción hasta por lo menos 1000 toneladas/mes. Además, implementar un proceso que permitirá obtener un producto de mayor calidad y que puede ser vendido en el mercado a un mayor precio. Para ello, se requeriria de una inversión de cerca a 258.000 dólares americanos. En la tabla siguiente se detallan los requerimientos de inversión:

El escalonamiento en la planta de producción a 1000 toneladas, podría tener una duración de 5 años; tiempo en el que, se seguiría produciendo las 300 toneladas/mes.

A un ritmo de explotación de 1000 toneladas/mes, después de los 5 años de implementación, la vida útil del yacimiento sería de cerca a 26 años.

Asimismo, el costo de la voladura secundaria para dicha capacidad se resumiría en la tabla siguiente:

Finalmente, si consideramos los costos de laboreo que se detallan en la tabla siguiente:

Es decir, el costo total será de 4.63 $us/tonelada para un ritmo de explotación de 1000 toneladas/día y 25 días de explotación por mes.

Finalmente, el resumen de los datos económico-financieros del proyecto de explotación del yacimiento de caolin sería:

De los datos anteriores, se puede demostrar que el proyecto es factible puesto de que nuestro indicador económico de la razon Beneficio/Costo es de 21,613.

Es decir que a la Carrera de Ingeniería de Minas le conviene mejorar la calidad del Caolín que vende para así generar mayores ganancias a favor de la Carrera.

 

4. Conclusiones

Del trabajo de investigación desarrollado se concluye que:

La factibilidad del proyecto está demostrada con nuestro indicador económico que en la 1ra Fase es 4,101 y en la 2daFase es 21,613.

La dureza del Caolín fue determinada con el ensayo de carga puntual y es igual a 830 Kgf.

Nuestro Caolín será vendido en la 1ra Fase a 20,00 US$/Tonelada y en la 2da Fase a 100,00 US$/Tonelada

Las reservas del yacimiento fueron estimadas dando un total de 318.892,14 Toneladas.

Se aplicará la explotación a cielo abierto con un ritmo de explotación en la 1ra Fase de 12,00 Ton/día y en una 2da Fase de 40,00 Ton/día.

La utilidad por año será en la 1ra Fase de 53.886,17 US$ y en una 2da Fase de 1.03.732,20 US$.

La explotación del yacimiento de caolín permitira también una mejor formación de nuestros profesionales y los excedentes podrán ser utilizados en nuevos emprendimeintos mineros y el desarrollo y el fortalecimiento de las capacidades de investigación científica y tecnológica en el ámbito minero.