Relaves monografia

ÍNDICE RELAVES ........................................... ................................................................. ............................................ ............................................ ................................. ........... 2 1. ORIGEN Y CONCEPTO DEL RELAVE. ............................................................... .................................................................. ... 2 2. LOS RELAVES EN EL PERÚ. .................................................. ......................................................................... ................................. .......... 2 2.1. La producción p roducción de relaves mineros en el Perú ............................... ..................................................... ......................... ... 3 2.2. Datos de producción de relaves de Antamina ....................................................... ....................................................... 3 3. EL TRATAMIENTO LEGAL A LOS RELAVES MINEROS. M INEROS. .................................. .................................. 4 4. DEPÓSITOS DE RELAVES. .............................................. .................................................................... ........................................ .................. 4 4.1. Tranques de Relaves. .......................................... ................................................................ ............................................ ............................. ....... 5 4.1.1. Construcción del Muro Método Aguas Arriba. ............................ .............................................. .................. 5 4.1.2. Construcción del Muro Método Aguas Abajo.......................................... ................................................ ...... 5 4.2. Embalses de Relaves. .................................................... .......................................................................... ........................................ .................. 6 4.3. Depósitos de Relaves Espesados. .............................. .................................................... ............................................ ...................... 7 4.4. Depósitos de Relaves Filtrados. ...................................................... ............................................................................ ...................... 8 4.5. Depósitos de Relaves en Pasta................................... Pasta......................................................... ............................................ ...................... 8 5. PROCESO DEL SISTEMA DE RELLENO CON MORTERO DE RELAVE........... RELAVE. .......... 9 6. PREPARACIÓN DEL MORTERO DE RELAVE. ........................ ............................................... ............................. ...... 9 7. GEOMEMBRANAS PARA EMBALSES DE RELAVES. ........................................ ........................................ 9

RELAVES 1. ORIGEN Y CONCEPTO DEL RELAVE. La minería es una actividad extractiva que consiste en la obtención selectiva de minerales y otros materiales obtenidos de la corteza terrestre, la cual, en muchos casos, implica la extracción física de grandes cantidades de materiales de la misma, para recuperar sólo pequeños volúmenes del producto deseado. Existe una gran variedad de minerales explotados a lo largo del territorio nacional como los metales (oro, plata, cobre, hierro, etc.), los minerales industriales (potasio, azufre, cuarzo, etc.), los materiales de construcción (arena, áridos, arcilla, grava, etc.), las gemas (diamantes, rubíes, zafiros y esmeraldas), y combustibles (carbón, lignito, turba,  petróleo y gas). Según el tipo de extracción o ubicación de los minerales, tales actividades comprenden una serie de procesos o etapas. Según el trabajo publicado por el Instituto de Estudios Energéticos Mineros denominado Legislación Ambiental en la Minería Peruana, el relave viene a ser el residuo resultante del proceso de concentración de minerales, constituido en un lodo que contiene mineral sedimentado en pequeñas fracciones de rocas inertes e inocuas en grandes volúmenes. El lodo del relave lo constituye una serie de elementos y/o compuestos químicos resultantes o utilizados en las actividades del proceso minero, como se verá a continuación, los que son señalados también como potenciales contaminantes hídricos: 

Ácidos



Metales en su forma de iones tales como cobre, plomo, zinc, níquel, fierro, arsénico, cadmio.



Cianuro de sodio (en la minería aurífera).



Reactivos químicos.

2. LOS RELAVES EN EL PERÚ. La minería es una de las actividades más importantes por la generación de divisas, la generación de empleos, la participación activa en el incremento del Producto Bruto Interno y en el ingreso per cápita nacional; sin embargo, tiene una externalidad negativa Página. 2

que es la producción de relaves que ocasionan diversos impactos ambientales, sociales y económicos.

2.1. La producción de relaves mineros en el Perú En el Perú no existe un inventario específico referido a la producción de relaves mineros. La información oficial da cuenta de los pasivos ambientales entre los cuales se encuentran estos desechos. Para tener una idea de su magnitud, se presenta, como una muestra de la  producción de relaves, información recogida de la página institucional de la minera Antamina, con un estimado de su producción diaria de relaves. Asimismo, se expone información sobre la actividad minera en nuestro país, la que, por lo general, produce relaves.

2.2. Datos de producción de relaves de Antamina 

Antamina es un complejo minero polimetálico que produce concentrados de cobre, zinc, molibdeno, y concentrados de plata y plomo. Está ubicada en el distrito de San Marcos, departamento de Ancash, a 200 Km de Huaraz y a una altitud de 4.300 metros sobre el nivel del mar.



Tiene una presa de relaves, con capacidad para 570 Mton (Millones de toneladas) o 330 Mm3 (Millones de metros cúbicos). Antamina sostiene que la capacidad de la presa de relaves está programada para 23 años de vida útil. “La gigantesca presa de relaves de Antamina, la más alta del

mundo en su tipo, tendrá capacidad para almacenar 570 Mton de material estéril o 330 Mm3 durante los 23 años de su vida útil”. 10 

De esta información se deduce que Antamina produce:

 Producción estimada de relaves en Antamina Página. 3

En este cuadro se ha presentado la estimación de la producción diaria de relaves de la minera Antamina basada en los datos que exhibe la descripción de su presa de relaves.

3. EL TRATAMIENTO LEGAL A LOS RELAVES MINEROS. Los relaves mineros son contemplados en la legislación, tanto desde su previsión en los Estudios de Impacto Ambiental (EIA), como en su conciliación con el Programa de Adecuación y Manejo Ambiental (PAMA), y su observancia en la fase de cierre de minas; asimismo, como una de las causas que dan origen a impactos ambientales y sociales. En su origen, esta actividad no ha considerado aspectos que eviten la contaminación; aun ahora, compañías mineras que tienen décadas explotando yacimientos, se han visto forzadas a corregir sus procedimientos de trabajo para poder conciliar con los PAMA establecidos. Así, se ha dispuesto que aquellas minas que arrojaban sus relaves a riachuelos, ríos o lagos, adopten medidas para contrarrestar estas prácticas, como también, que ejecuten acciones para reducir los grados existentes de contaminación en sus vertimientos.

4. DEPÓSITOS DE RELAVES. Dentro de la disposición de relaves existen diferentes y variadas formas de depositación de relaves, que dependiendo de diversos factores como son las cercanías al concentrador, capacidad de almacenamiento de relaves, topografía del lugar,  producción del yacimiento se deberá seleccionar la forma más apropiada para disponer estos relaves. Atendiendo a lo indicado anteriormente, los distintos tipos de “Depósitos de Relaves”

que se c onsideran en la actualidad en Chile indicados en el “Reglamento para la Aprobación de Proyectos de Diseño, Construcción, Operación y Cierre de Depósitos de Relaves”, son los siguientes: 

Tranques de Relaves



Embalses de Relaves



Depósito de Relaves Espesados



Depósito de Relaves Filtrados Página. 4



Depósito de Relaves en Pasta

A continuación se realiza una breve descripción general de estas formas de depositación de relaves.

4.1. Tranques de Relaves. 4.1.1. Construcción del Muro Método Aguas Arriba.

Consiste en un muro inicial (starter dam) construido con material de empréstito compactado sobre el cual se inicia la depositación de los relaves, utilizando clasificadores denominados “Hidrociclones”; la fracción más

gruesa o arena, se descarga por el flujo inferior del hidrociclón (Underflow) y se deposita junto al muro inicial, mientras la fracción más fina o lamas, que sale por el flujo superior del hidrociclón (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto más alejado del muro, de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partículas más pesadas de lamas y gran parte del agua escurre, formando el pozo de sedimentación o laguna de sedimentación, la que una vez libre de partículas en suspensión es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga, que pueden ser las denominadas torres de evacuación, o bien, se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante. Una vez que el depósito se encuentra próximo a llenarse, se procede al levante del muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas, y peralte del muro; se continúa sucesivamente la construcción en la forma indicada.

4.1.2. Construcción del M uro Método Aguas Abajo

La construcción se inicia también con un muro de partida de material de empréstito compactado desde el cual se vacía la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el Página. 5

talud aguas arriba. Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente, usualmente 2 a 4 m., se efectúa el levante del muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro. A veces se dispone también de un segundo muro pre-existente aguas abajo. Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas, según el manteo del talud del muro de partida, o bien, disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida. Este método de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite lograr muros resistentes más estables del punto de vista de la resistencia sísmica.

4.2. Embalses de Relaves. Este tipo de depósito de relaves consiste en construir un muro resistente hecho totalmente de material de empréstito, compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y también parte o todo su coronamiento; los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificación, pero también deben disponer, de un sistema de evacuación de las aguas claras de la laguna que se forma. Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas, las que constituyen una técnica ampliamente desarrollada en todo el mundo. Es interesante destacar, no obstante, que las técnicas de diseño evolucionan con gran rapidez y cada día se descubren nuevos métodos.

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4.3. Depósitos de Relaves Espesados. El Ingeniero canadiense Eli I. Robinsky ha desarrollado un sistema de depósito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construcción. El  procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentración de sólidos. El autor propone una curva en que relaciona el ángulo de reposo del relave con el contenido de sólidos de la pulpa. Para concentración del orden de 53% en peso, la pendiente de reposo es del 2% y ésta aumenta hasta un 6% sí la concentración sube a 65%. De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente será la que corresponde a la respectiva concentración de sólidos. Si se trata, por ejemplo, de depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle, se puede iniciar el depósito desde pequeña altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultáneamente con un aumento de la concentración a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente más pronunciada. El  punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depósito de base ovoidal.

 Disposición de Relaves Espesados (Método Robinsky)

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4.4. Depósitos de Relaves Filtrados. Este tipo de depósitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados, con la diferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtrado utilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados, como son los filtros de prensa o de vacío. El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depósito mediante cintas transportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra y/o camiones. En el primer caso, se logra un domo de material similar al método de Robinsky; mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo módulos de material compactado, los cuales permiten conformar un depósito aterrazado de gran volumen. Es importante señalar que en este método, aunque el contenido de humedad que se logra (20% a 30%) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra, es suficientemente alto como para tener un relleno prácticamente saturado, por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundación es relativamente permeable. También es necesario señalar que la  presencia de algunas arcillas, yeso, etc. en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado.

4.5. Depósitos de Relaves en Pasta Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con sólido, que contiene abundante partículas finas y un bajo contenido de agua, de modo que esta mezcla tenga una consistencia espesa, similar a una pulpa de alta densidad. Una buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15% de concentración en peso de partículas de tamaño menor a 20 micrones. La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberías sin los problemas de segregación o sedimentación que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y  permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento; una vez depositados los relaves, se dejan secar, luego acopiar, permitiendo así minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves.

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5. PROCESO DEL SISTEMA DE RELLENO CON MORTERO DE RELAVE. Los morteros se caracterizan por ser una mezcla plástica, es decir, tener una consistencia pastosa. Estos se obtienen con un aglomerante (cemento, yeso o cal), arena y agua. Los morteros reciben su nombre de acuerdo al aglomerante que lleva la mezcla, así se tiene mortero de yeso, de cal, cemento, etc. Todo mortero debe tener las siguientes características: 

Resistencia para soportar las cargas para lo cual se está diseñando.



Adherencia a las zonas o piezas en los que se va a colocar.



Durabilidad frente a las condiciones que va ser expuesto.



Retención del agua para evitar que esta sea absorbida por los materiales o mineras a los que va tener contacto.

6. PREPARACIÓN DEL MORTERO DE RELAVE. Los relaves procedentes de la planta concentradora se envían a un espesador de alta densidad donde se retira la mayor cantidad de agua. No se necesita sacar los finos del relave, solo sacar el agua el cual se reenvía a la planta concentradora para su reutilización. El relave total obtenido se estima con un contenido de humedad del 15%, el cual se puede depositar en tolvas para su secado natural o colocar a un filtro de discos donde se disminuye el contenido de humedad. El relave total obtenido se coloca en una  planta dosificadora y mezcladora donde se agrega cemento y es mezclado. El producto final es enviado a una tolva acoplada a una bomba de pistones, llevando el mortero de relave al interior mina por el sistema de tuberías. El contenido de cemento debe ser tal que obtenga una resistencia con el fin de que pueda ser ocupado como piso de trabajo de al menos 2.0 kg/cm2 y 4.5 kg/cm2 cuando se empleara como pared auto estable, o de acuerdo a los requerimientos determinados por el departamento de geomecánica de la mina.

7. GEOMEMBRANAS PARA EMBALSES DE RELAVES. Las razones por las cuales se emplean geomembranas en instalaciones de contención de relaves tienen todas como propósito, el reducir la posibilidad de fugas y su subsecuente riesgo de ocurrencia de “fallas,” mediante una mejor contención; la definición de “falla” incluye las fallas estructurales, la contaminación ambiental y el

suministro inadecuado de agua. Para desechos relativamente benignos, como los Página. 9

relaves provenientes del proceso de flotación de algunas plantas de cobre, molibdeno y fosfatos, así como también de otros minerales y procesos, otros factores aparte de la contención ambiental, pueden llevar a la conclusión de que el uso de revestimiento en un embalse sea el enfoque óptimo. Ya sea para proteger el agua superficial o subterránea o para optimizar la recuperación de agua, las geomembranas suelen ser una opción costo-efectiva para la reducción de fugas, especialmente cuando el costo toma en cuenta un valor presente neto basado en el riesgo (ó “VPN en Riesgo”). En ningún

 pad de lixiviación moderno de gran escala se hace uso de revestimientos únicamente a  base de suelos y esto, a menudo, se debe a factores tanto económicos como ambientales, ya que el valor de la solución en sí, que se pierde a través de los revestimientos de arcilla puede cubrir tanto el costo adicional que implicaría construir con geomembranas, como el costo de un adecuado aseguramiento de la calidad de la construcción (CQA, por sus siglas en inglés).

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