HUMOS ROJOS EN VOLADURA

HUMOS ROJOS EN VOLADURA  A CIELO ABIERTO

RESUMEN

En años recientes se ha registrado una mayor frecuencia de voladuras que han generado gases tóxicos, en particular óxidos de nitrógeno, caracterizados por su coloración anaranjada o rojiza.  La aparición de humos de color luego de una voladura es señal de alguna anormalidad en el proceso de detonación.

Aunque este fenómeno ocurre usualmente por una detonación incompleta o de bajo orden, los factores  que contribuyen no  están  asociados solamente a la  calidad del explosivo, sino que a toda la cadena del proceso minero, desde su diseño hasta la operación.  Malas  prácticas  de  carguío  y  un  diseño  inadecuado  de  la iniciación  son frecuentes causas de mal funcionamiento del explosivo. Las condiciones climáticas y del macizo rocoso son descritas en la literatura como otras posibles causas.

La aparición de estos humos, todos ellos de alta toxicidad, presenta en primera instancia un riesgo para las personas, y, además, un problema económico, por la necesidad de detener la operación y esperar la evacuación total de los gases. Por este motivo éste debe ser un tema de permanente preocupación en la Industria Minera; en este trabajo se presenta las principales causas y las recomendaciones para mitigar la generación de estos humos en el proceso de voladura.

Introducción

Por diferentes razones se ha hecho común la aparición de “humos rojos” post- voladura en la minería a cielo abierto en diferentes partes del mundo. Coincidentemente, en la actualidad prácticamente la totalidad de los explosivos industriales tienen como componente principal el Nitrato de Amonio (NA), cuya función principal es el aporte de oxígeno a las reacciones de detonación. Estas reacciones no son más que una rapidísima combustión de diferentes sustancias orgánicas, como el petróleo diesel en el ANFO y aceites minerales en diferentes tipos de emulsiones, en las que el NA tiene como función principal aportar el oxígeno necesario. Para que esta combustión sea eficiente debe existir un adecuado balance estequiométrico entre oxidantes y combustibles, lo que conocemos como balance de oxígeno (BO).

En condiciones ideales, los productos de la detonación de un explosivo basado en nitrato de amonio deberían ser nitrógeno (N2), vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2), todos ellos incoloros. [pic 1]

La aparición de “humos rojos” luego de las voladuras, conocidos así por su coloración típica, que puede ir desde un Amarillo pálido hasta un anaranjado o rojizo intensos, es señal de alguna anormalidad en el proceso de detonación. Este fenómeno ocurre usualmente a causa de una reacción de combustión desbalanceada en oxígeno, una detonación incompleta o de bajo orden, o también como producto de una reacción del explosivo con sustancias propias del terreno.

Publicaciones recientes estudian el aumento de eventos con gases nitrosos en la minería del carbón en Australia, destacándose la influencia de situaciones climáticas, específicamente lluvias intensas.

La primera situación mencionada, desbalance de oxígeno, puede producirse, por ejemplo, por mala dosificación del petróleo en el ANFO, por disolución del NA del ANFO debido a humedad o agua existente en los barrenos, o bien por arrastre físico de la emulsión, en caso de haber aguas dinámicas.

Existe también la posibilidad de daño químico a la emulsión cuando ésta no resiste alguna contaminación del agua, siendo las más comunes una alta acidez y la presencia de algunas sustancias que reaccionan con el nitrato de amonio. Esta situación es usual en voladura de roca con alto contenido de piritas activas (en proceso de oxidación natural).

El segundo mecanismo citado, ocurrencia de una reacción química de bajo orden, como es el caso de una deflagración, puede ocurrir si el explosivo ingresa a grietas del terreno de espesor inferior a su diámetro crítico; también puede darse el caso que, aunque la detonación del explosivo haya sido completa, se generen óxidos de nitrógeno por un efecto termodinámico que altera la composición de los gases resultantes debido al enfriamiento brusco causado por presencia de agua de muy baja temperatura o por expansión de los gases en un medio rocoso de baja competencia mecánica.

La aparición de estos óxidos de nitrógeno,  todos ellos de alta  toxicidad  en diferentes concentraciones y tiempo de exposición, presenta en primera instancia un riesgo para las personas y un impacto al medioambiente, y constituye además un problema económico, por la necesidad de detener la operación y esperar la evacuación total de los humos. Cabe destacar que la percepción de pérdida de energía del explosivo no tiene fundamento teórico ni comprobación empírica.

Pero también existen causas ajenas al explosivo:

−    Presencia de agua dinámica que daña físicamente el explosivo.

−    Agua ácida que lo ataca químicamente.

−    Enfriamiento de los gases de detonación por agua muy fría.

−        Presencia de minerales sulfurados en el macizo rocoso, especialmente piritas activas (en proceso de oxidación natural).

La aparición de estos humos, todos ellos de alta toxicidad, presenta en primera instancia un riesgo para las personas, y, además, un problema económico, por la necesidad de detener la operación y esperar la evacuación total de los gases. Humos de color gris oscuro a negro reflejan un exceso de combustible, o falta relativa de oxígeno. Por el contrario, humos de color amarillento, anaranjado o rojizo reflejan exceso de oxígeno o, dicho de otro modo, insuficiente combustible.

El objetivo de este trabajo es plantear las principales posibles causas de aparición de gases tóxicos luego de las voladuras, proponer una metodología de análisis y prevención de su generación en voladuras en explotaciones a cielo abierto.

Causas Típicas

Como se señaló, la causa de la aparición de “humos rojos” puede estar en el explosivo mismo, en algún fenómeno físico o químico asociado al macizo rocoso o en la interacción entre éste y el explosivo.

En minería a cielo abierto, lo más usual hasta hace algún tiempo era asumir como única causa una mala preparación del explosivo, con un mal balance de oxígeno, o, dicho de otro modo, con insuficiente combustible. Esto proviene de los inicios del uso masivo de explosivos  basados en nitrato de amonio, pues los equipos de mezclado no permitían asegurar una adecuada dosificación en forma permanente. Así se tendía a “culpar” del problema al explosivo, sin un mayor análisis de otras posibles causas.

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