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Qué es mineral y hasta dónde cavar

Planificar un rajo empieza con dos preguntas: ¿qué roca vale la pena mandar a la planta? y ¿hasta dónde conviene profundizar? Ninguna de las dos la decide la geología sola: las decide el precio del metal y lo que cuesta sacarlo y procesarlo. Mueve el precio y mira cómo el mismo yacimiento se vuelve una mina más grande, más chica, o ninguna.

① Dos ideas antes de cualquier fórmula

La ley de corte. Una roca vale la pena llevarla a la planta solo si el cobre que tiene paga lo que cuesta procesarla. Bajo cierta ley no paga: esa ley límite es la ley de corte, y separa el mineral del estéril. No es una propiedad de la roca: si el cobre sube, la misma roca que ayer era estéril hoy es mineral.

El rajo final. Piensa en cavar un hoyo en la arena de la playa: las paredes no se sostienen verticales, así que para bajar un metro tienes que ensanchar el hoyo arriba. En un rajo pasa lo mismo: cada tonelada de mineral profundo cuesta estéril de los lados. El rajo final es el hoyo que deja la mayor ganancia posible respetando ese talud.

Ojo con una confusión de examen: hay dos leyes de corte. La marginal usa solo el costo de planta: sirve para decidir el destino de un bloque que igual vas a sacar porque está en el camino. La crítica (o de equilibrio) suma también el costo mina: sirve para decidir si vale la pena ir a buscar un bloque que nadie te obliga a sacar.

② Tu yacimiento, tu rajo

Esta es una sección vertical de un pórfido de cobre, cortada en bloques de 25 m. Cada bloque tiene su ley. Con tus precios y costos, el programa calcula qué bloques son mineral y el rajo que más gana.

estéril (bajo la ley de corte) mineral de baja ley mineral de alta ley rajo final rajo con el precio inicial
Sección de 1.500 m de ancho y 600 m de profundidad. Los bloques fuera del rajo quedan atenuados.
Ley de corte marginal
—
% Cu
Ley de corte crítica
—
% Cu
Profundidad del rajo
—
m
Mineral
—
Mt (en la sección)
Ley media del mineral
—
% Cu
Razón estéril/mineral
—
t de estéril por t de mineral
Beneficio del rajo
—
millones de US$ (sin descontar)
—

③ Ahora sí: de dónde salen esos números

La ley de corte

Una tonelada con ley g (en %) tiene g/100 toneladas de cobre, o sea g × 22,046 libras. Recuperas una fracción R y cada libra vale P. Esa tonelada deja g × 22,046 × R × P dólares.

La ley de corte marginal es la ley donde eso iguala al costo de procesarla: g_marginal = c_planta / (22,046 × R × P).
La crítica suma el costo de sacarla: g_crítica = (c_mina + c_planta) / (22,046 × R × P).

El precio es neto: ya descontados la fundición, la refinación y el transporte del concentrado, que en cobre se cobran por libra y pesan bastante.

El valor de cada bloque y el rajo de Lerchs-Grossmann

Todo bloque que sacas cuesta c_mina por tonelada. Si su ley supera la marginal, además lo procesas y deja ingreso. Así, cada bloque tiene un valor: positivo si su cobre paga, negativo si es estéril que hay que mover.

El rajo final es el conjunto de bloques de suma máxima que respeta el talud: para sacar un bloque tienes que haber sacado los tres que tiene encima (el de arriba y sus dos vecinos), lo que en bloques cuadrados es un talud de 45°. En dos dimensiones eso se resuelve con programación dinámica, columna por columna: cada columna puede bajar a lo más un banco más que su vecina. Es el método que publicaron Lerchs y Grossmann (1965), y en 3D sigue siendo la base de los programas de optimización de rajos.

Fuente para tu memoria: Hustrulid, Kuchta y Martin (2013), Open Pit Mine Planning and Design, 3.ª ed., capítulo 5 (límites del rajo: cono flotante y Lerchs-Grossmann). Para la ley de corte que cambia en el tiempo: Lane (1988), The Economic Definition of Ore.

Lo que este modelo NO ve (y a tu comisión le va a importar)

El tiempo. Acá un dólar de hoy vale lo mismo que uno de dentro de 20 años. En la realidad se descuenta (VAN): el mineral del fondo, que sale al final, vale menos, y por eso el rajo óptimo para el VAN suele ser más chico que este. La secuencia de fases (pushbacks) y la capacidad de la planta deciden cuándo sale cada bloque.

Las tres dimensiones. Esta es una sola sección: un rajo real es la suma de cientos, y lo que conviene en una no siempre conviene en la vecina.

El talud real. Aquí es 45° fijo. El ángulo de talud lo da la geotecnia, cambia por sector y por roca, y unos pocos grados mueven millones de toneladas de estéril.

La incertidumbre. Las leyes de un modelo de bloques son estimaciones (kriging) a partir de sondajes espaciados, no verdades. La dilución y la pérdida de mineral al tronar y cargar tampoco están.

Si tu tesis es de planificación, ahí están los capítulos que valen: el VAN y la secuencia, el ángulo de talud de tu faena y la sensibilidad del rajo al precio y a la incertidumbre de la ley.