DEPOSICION DE RELAVES Y RESIDUOS SÓLIDOS

DEPOSITOS CONVENCIONALES

Construir diques de contención en el perímetro de terrenos planos ó valles. En el que los relaves son descargados conteniendo importantes volúmenes de agua.

Los relaves son alimentados desde el perímetro formando un depósito ligeramente cóncavo el cual se llena de agua formando una poza de sedimentación.

El líquido clarificado es descargado ó recuperado a través de torres de decantación, drenes de diferente diseños y recirculada a la planta concentradora ó tratada para su descarga a los cursos principales de agua.

Las estructuras soporte son ampliadas progresivamente conforme se llena el depósito. Comúnmente se utilizan relaves clasificados, en el que los gruesos se incorporan a las presas de retención.

DEPOSITOS CONVENCIONALES

Durante la operación de la mina y la planta de procesamiento están activas, los depósitos de relaves son inspeccionados y mantenidos:

En el caso de producirse escurrimientos indeseables químicamente a través de la base de los diques, estas soluciones son colectadas y tratadas.

Escurrimiento a través del fondo de la poza de relaves aun en el caso de que este haya sido preparado con arcillas ó geomembranas podría no ser controlada. Esta ocurrencia tiene alta probabilidad por la presencia de altas cabezas en áreas amplias.

AL TERMINO DE OPERACIONES  i) Las caras expuestas aguas abajo de las

presas son preparadas y revegetadas.

ii) Pero la superficie superior cóncava es de difícil drenaje y recuperación, razón por la que en épocas de lluvias permanecen húmedas.

iii) Escurrimiento de fase líquida a través del fondo del depósito podría continuar permanentemente.

CRITICAS SOBRE OPERACIONES DE DEPÓSITO DE RELAVES

Todas las estructuras relacionadas con el sistema deben ser construidas para durar permanentemente sin mantenimiento.

“ Muchas de los depósitos convencionales de relaves son construidos y en base a materiales no consolidados de suelos y de relaves, con pendientes aguas abajo mucho mayores a las que se formarían naturalmente. Dichas presas están sujetas a erosión y muchas han fallado por cargas sísmicas y en otros casos por sobrecarga”

Agua no deberá ser almacenada en depósitos elevados de relaves.

“ Característica normal de los sistemas convencionales de deposición de relaves es la presencia de una poza de sedimentación en la parte superior del depósito de relaves. Durante la vida activa de la poza, la alta cabeza hidráulica podría causar escurrimiento que podría ser indeseable en caso los relaves contengan componentes nocivos químicamente”.

CRITICAS SOBRE OPERACIONES DE DEPÓSITO DE RELAVES Los relaves deberán ser depositados con pendientes auto

drenantes para aumentar la densidad y resistencia del depósito

“ En realidad los relaves son descargados en pozas convencionales de sedimentación, resultando un depósito extremadamente suelto y susceptible de liquefacción bajo esfuerzos estáticos ó frente a movimientos sísmicos”

Escurrimientos a través de los relaves deberán ser reducidos al mínimo, por debajo de los límites tolerables (Los niveles legales actuales podrían ser considerados demasiado en el futuro)

El escurrimiento de fase líquida es inevitable. Nada es absolutamente impermeable. Recubrimientos de materiales sintéticos de 0.75 a 1.00 mm de espesor no son mejores que mantos de arcilla compactados de 1 metro de espesor. Además siempre existirá la incógnita de que si un material sintético podrá durar de manera perpetua.

Sulfuros en relaves deberán ser mantenidos en medios no oxidantes, requiriendo completo recubrimiento con agua (inundación) de la superficie ó sellado ó encapsulamiento del depósito.

Mantenimiento ó tratamiento de efluentes a perpetuidad no es aceptable. Es conveniente que el depósito de relaves pueda ser abandonado en condiciones de estabilidad física y química.

CRITICAS SOBRE OPERACIONES DE DEPÓSITO DE RELAVES

Relaves deberán ser dejados con apariencia natural.

“ No es posible construir presas con perímetros altos para aparentar estructuras naturales. Los taludes aguas abajo, primariamente construidos con materiales no consolidados son de elevada pendiente como para durar permanentemente bajo variaciones drásticas climatológicas.

Progresiva recuperación del área alterada deberá ser parte del diseño y de la estrategia de operación.

FACTORES EN SELECCIÓN DEL AREA DEL DEPOSITO DE

RELAVES

En depósitos convencionales de relaves solamente una fracción muy pequeña es sometida a separación sólido líquido. La gran mayoría de minas de metales base, la concentración de sólidos es entre 30 a 40 % en peso. Mientras que con materiales extremadamente finos, esta densidad de pulpa puede alcanzar a 8 - 15% del peso.

Por lo tanto los volúmenes de líquidos deberán ser transportados hacia el área del depósito para luego retornarlo a la planta. Razones para estos elevados volúmenes de agua son:

Tienen relación con los requerimientos de agua de los proceso ó métodos de concentración empleados.

Requerimiento para prevenir asentamiento y segregación de los sólidos y alcanzar altas velocidades lineales en los ductos de transporte.

Se puede adicionar factores complementarios como que el sistema debe permitir incorporara aguas contaminadas por derrames en planta, utilizadas en el lavado de pisos.

FACTORES EN SELECCIÓN DEL AREA DEL DEPOSITO DE

RELAVES

Sin embargo consideraciones ambientales para desarrollo sostenible están ya en vigencia, aunque en algunos casos todavía gobiernan consideraciones de corto plazo para la selección del área del depósito.

Debido a que los volúmenes de relaves a ser transportados son elevados y el agua a ser retornada a la planta también, es lógico que se intente seleccionar áreas próximas a la planta de tal manera de reducir costos en energía de bombeo.

Es importante en la decisión los altos costos de las líneas de transporte así como las consideraciones de suministro de energía y bombas para recirculación de la fase líquida recuperada según corresponda.

El costo de construcción de la represa es también elevado, por lo tanto existe preferencia por el valle mas cercano que pueda acomodar la totalidad de los relaves construyendo de ser posible el mínimo número de presas.

DEPOSICION RELAVES DENSIFICADOS

Ambientalmente críticas características de los depósitos de relaves convencionales son:

La altura de los diques de contención somete al sistema a posibles fallas por estabilidad.

Las pozas de sedimentación sobrepuestas al sistema proveen altas gradientes para escurrimiento y en el caso de fallas en los diques de contención se produce la movilización de los finos contenidos.

Igualmente situación crítica enfrentan las tuberías ó ductos de decantación por estar sujetos a inestabilidad física y deterioro.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

Las premisas para el desarrollo de las técnicas de relaves densificados están basadas en que los relaves no son inalterables y se indican a continuación:

Por simple espesamiento, es posible alterar las propiedades físicas de los relaves.

El comportamiento de la masa densificada se aproxima a la de un semisólido que un fluido.

Una vez que se obtiene la consistencia adecuada por la remoción de líquido ó por incremento de la viscosidad con adición de reactivos químicos, la segregación por efecto de la gravedad es impedida.

Cuando se descarga la masa consolidará sin segregación de los componentes.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

Con el espesamiento, la viscosidad de los relaves aumenta otorgando la habilidad para almacenarlos con pendiente homogénea.

El espesamiento también asegura que las fracciones finas permanezcan atrapadas y dispersas en toda la masa, por lo que una poza de sedimentación no es necesaria.

Con el depósito de sólidos con pendiente, la altura de los diques de contención se reduce ó en algunos casos son eliminados

Agua clara será extruída a la superficie y los relaves serán aglomerados hacia el fondo de la capa del flujo de descarga

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL

SISTEMA Objetivo : Crear estructura auto soportante para minimizar

los requerimientos de diques y eliminar/reducir la necesidad de pozas de sedimentación.

El método mas común es tratar los relaves en esperadores de alta densidad ó capaces de producir pulpas de alta consistencia, pulpa que luego de extraída como underflow, transportada y descargada en el área seleccionada.

Cuando se tratan pulpas muy finas es a veces necesario adicionar producto filtrado que es mezclado con el producto densificado para alcanzar la consistencia deseada.

Las áreas para construcción de estos depósitos pueden ser terrenos planos ó valles, en zona próxima a la planta. En el caso de terrenos planos, la descarga se realiza normalmente de una rampa ó torre instalada sobre la superficie resultando en un cono ó banco.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

La pendiente es en parte controlada por el grado de espesamiento, sin embargo efectos complementarios del pH y temperatura generan variaciones. El objetivo es obtener pendientes entre 2 a 6 %, estas pendientes son suficientes para tener erosión en límites tolerables y todavía proveer drenaje satisfactorio para mantener vegetación.

En climas mas secos, pendientes algo mayores pueden ser obtenidas.

Las fracciones finas en relaves densificados al grado de no segregación son responsables para la adherencia de todos los relaves reduciendo tanto el potencial de erosión como de formación de polvo.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA

Solo un pequeño dique es requerido para contener el agua de lluvia y las pequeñas cantidades de agua extruída.

Las mayores ventajas de este sistema residen en la homogeneidad de la pulpa y la gentil pendiente de deposición. Durante la vida activa del depósito así como después de su cierre, la superficie drenará siempre rápidamente.

Conversión de un sistema convencional de depósito de relaves al modificado por relaves densificados es viable, incrementando la capacidad de almacenaje reduciendo el incremento de altura de los diques. Además el hecho de cambiar la pendiente en un depósito convencional de relaves facilitará la recuperación final del área así como un cierre mas seguro

MAYOR CAPACIDAD Y ESTRUCTURAS SOPORTE

MENORES

La mayor capacidad de almacenaje de relaves ha sido ilustrada por diversos ejemplos, indicando que por cada metro de avance se tendrán 32,000 m3 de mayor capacidad.

En el caso de diques de contención, esto también debe ser analizado para cada caso, y como ejemplo se puede indicar reducción de la altura de la presa de 60 metros para el método convencional a 30 metros para el de relaves densificados.

El método puede ser adecuado a cualquier clase de terreno, sin embargo se recomienda preferentemente seleccionar áreas planas ó en la base de las cadenas de cerros.

ABRASIÖN Y VELOCIDAD LINEAL EN TUBERÍAS

Abrasión en tuberías utilizando sistemas convencionales ocurre debido a la alta velocidad de flujo necesario para mantener los sólidos en suspensión.

Con el sistema de relaves densificados, el flujo de pulpa en la línea deberá ser menor debido a que es un flujo homogéneo y dispone de suficiente consistencia para prevenir segregación por sedimentación.

En casos extremos es posible paralizar las operaciones de la línea por varios días sin temor a atoros y reiniciar operaciones después del mantenimiento respectivo. Esto permite adoptar velocidades menores reduciendo la abrasión de la línea, menores velocidades reducirán las pérdidas por fricción en la operación de bomba

BOMBEO Y TAMAÑO DE TUBERÍAS

Los relaves densificados son productos de alta concentración, ellos reportan alta viscosidad y por lo tanto mayor energía será necesaria en comparación con los releves utilizados por el método convencional. Sin embargo los volúmenes de pulpa y de agua recirculada a la planta será substancialmente menor que en la metodología convencional, dirigiendo los resultados hacia un menor requerimiento de energía.

Por lo tanto hay factores que se oponen y que afectan la selección de las dimensiones de la tubería y de la energía en bombeo.

Con menores velocidades en general se establecen menores pérdidas por fricción, sin embargo, los costos de inversión en la línea, requerimientos de energía de bombeo y presiones en la línea deberán ser considerados en la decisión.

La selección de bombas sobre si ellas deberán ser centrífugas ó de desplazamiento positivo, dependerá de las elevaciones relativas y de la distancia de la etapa de espesamiento respecto al área de almacenaje final de los relaves .

CONSERVACION DE ENERGÍA

El sistema de deposición de relaves densificados genera:

ahorros en energía de dos maneras: en el transporte de relaves y en el retorno de agua recuperada, obviamente las ventajas serán mayores cuando mas gruesas son las distribuciones granulométricas.

También existen ventajas en la conservación de energía calorífica, especialmente en áreas

de baja temperatura.

CONTROL DE DRENAJES ACIDOS

El sistema de relaves densificados puede reducir significativamente drenajes ácidos.

Un buen método para prevenir el contacto de los sulfuros con el aire es mantener los relaves en condición saturada. En el caso de relaves densificados con presencia de finos promueve alta succión capilar levantando el agua de poro manteniéndola hasta zonas cercanas a superficie desde profundidades de 5, 10 metros ó mas.

La superficie puede ser luego cubierta con suelo y cultivos adecuados.

CARACTERÍSTICAS CONSIDERADAS EN COMPARACIÓN DE COSTOS

Distancia de la planta respecto al depósito de relaves para el método convencional o de relaves densificados.

Costo de inversión de los diques de contención así como sus costos de mantenimiento

Costos de los sistemas de captación de aguas de escorrentías alrededor del área del depósito

Costo de instalación de espesadores y costos anuales de operación y mantenimiento.

Costo de las líneas de descarga de relaves y de la de recirculación de agua recuperada

Costos de operación de pozas convencionales de sedimentación de relaves.

Costo de la recuperación progresiva de la superficie de los relaves, estudio comparado.

Otros costos Riesgos ambientales.

APLICACIÓN DE CONSISTENCIA DE PASTA EN

DEPOSICIÓN DE RELAVES Desde el desarrollo inicial del relleno de mina con la

Tecnología de Pasta desarrollado por Proissag en Alemania, importantes progresos se han logrado utilizando relaves habiendo alcanzado aplicación en operaciones mineras subterráneas en muchas partes del mundo así como en nuestro País.

Posteriormente se inicia un periodo ampliación de la aplicación de esta tecnología en la deposición superficial de relaves y en el manejo de aguas.

Como principales ventajas se establecen a las siguientes:

Mejora de la estabilidad y mas fácil obtención de permisos para operación.

Menores inventarios de agua y mas fácil recuperación. Sería posible utilizar la misma planta de preparación de

relleno

CONSISTENCIA DE PASTA EN DEPOSICIÓN

DE RELAVES Desde el desarrollo inicial del relleno de mina con la

Tecnología de Pasta desarrollado por Proissag en Alemania, importantes progresos se han logrado utilizando relaves habiendo alcanzado amplia aplicación en operaciones mineras subterráneas en muchas partes del mundo así como en nuestro País.

Posteriormente se inicia un periodo ampliación de la aplicación de esta tecnología en la deposición superficial de relaves y en el manejo de aguas.

Como principales ventajas se establecen a las siguientes:

Mejora de la estabilidad y mas fácil obtención de permisos para operación.

Menores inventarios de agua y mas fácil recuperación. Sería posible utilizar la misma planta de preparación de

relleno

CONSISTENCIA DE PASTA EN DEPOSICIÓN DE RELAVES

Esta tecnología se ubica entre la deposición de relaves densificados y la de relaves secos filtrados. El desarrollo de procesos de mezcla de precisión controlada para alcanzar la consistencia de pasta hizo posible la aplicación de relleno de minas.

Se sugiere que en condiciones apropiadas, el depósito de relaves con consistencia de pasta puede ser adecuado ofreciendo potencialmente ventajas económicas y ambientales para la deposición de relaves en superficie.

Definición de Pulpas con Consistencia de Pasta Se define como tal a un material fluido no Newtoniano

compuesto por relaves, arenas aluviales con relativamente bajo contenido de agua (18-30%). La consistencia de pasta es medida por el Método ASTM de la Prueba de Cono Slump entre 0 ó 300 mm.

VENTAJAS DE CONSISTENCIA DE PASTA PARA DEPOSITO DE RELAVES

Los atributos considerados son los mismos indicados para el sistema de relaves densificados y las ventajas que se indican también son similares pero mas drásticas en algunos casos y se indican a continuación:

Balance de Agua e Inventario El inventario de agua de proceso se reduce significativamente en

comparación al depósito de relaves en pulpa convencional por no existir pozas de colección. Sin embargo se requieren sistemas para captar aguas de precipitación.

Generación de Acido Debido a la baja permeabilidad y acción capilar limitan la

producción de ácido a partir de relaves sulfurados. La disponibilidad de oxigeno es reducida debido a la reducida infiltración de agua superficial que es la portadora de oxigeno disuelto.

VENTAJAS DE CONSISTENCIA EN PASTA PARA DEPOSITO DE

RELAVES

Estabilidad Elimina los diques de contención, lo cual constituye un

potencial ahorro significativo. Esto es debido a la alta resistencia y su incremento conforme se produce la consolidación y sangrado de agua por extrusión. En zonas de alta actividad sísmica se puede adicionar componentes cementantes para incrementar adicionalmente su resistencia.

Contaminación de Aguas de Subsuelo Contaminación de aguas es mas limitada con tecnología

en Pasta debido a: Eliminación de pozas para agua de proceso. Reducida permeabilidad del depósito de relaves Reducida generación de ácido. Reducida área utilizada

VENTAJAS DE CONSISTENCIA EN PASTA PARA DEPOSITO DE RELAVES

Geomembranas ó Recubrimientos Recubrimientos plásticos u otros de baja

permeabilidad pueden ser innecesarios debido a la baja permeabilidad de la masa de relaves. Esta puede ser importante ventaja en términos de ahorros en costo así como en beneficio a largo plazo para calidad del agua subterránea.

Codeposición con Desmonte Rocoso La pulpa en pasta puede ser mezclada con

desmonte favoreciendo la estabilidad del depósito integral.

DESVENTAJAS

Costos de Separación Sólido Líquido La inversión de capital y costos de operación

se incrementan para la producción de pasta a partir de relaves diluidos.

Métodos de sedimentación por gravedad han sido desarrollados para producir pasta con alto slump, cuya aplicación está en progreso.

La técnica de preparación de pasta probada en relleno de mina consiste de espesamiento seguido por filtración y mezcla bajo condiciones controladas, sin embargo este método podría ser caro para depositar relaves en pasta.

DESVENTAJAS

Alta Presión de Bombeo Pulpas con consistencia de pasta no pueden ser bombeadas

fácilmente como pulpas diluidas que se realiza con bombas centrífugas. Las gradientes de presión para pasta de alto slump varía entre a 1 a 3 kPa/m. Como ejemplo se puede citar que para el transporte de 3 Km. en línea horizontal se requerirán presiones de bombeo de 455 a 1300 PSI, siendo en consecuencia necesarias bombas de desplazamiento positivo, que en el caso específico de pasta pueden ser hidráulicamente operadas de pistón utilizadas para la aplicación de concreto. También es posible utilizar bambas peristálticas en aplicaciones de menores presiones.

Recirculación de Agua El agua removida de la pasta deberá ser recirculada al proceso

pero debido al reducido tiempo de retorno, la calidad del agua puede afectar la metalurgia del proceso. Tratamiento de estas aguas podría ser necesario de acuerdo a necesidades de cada caso.

ESTRATEGIAS PARA MAXIMIZAR BENEFICIOS DE DEPOSITO DE

RELAVES EN PASTA

Usar deposición de relaves en pasta junto con relleno de mina

En el caso de planificar la aplicación de relleno de mina con pasta por las ventajas que reporta frente a sistemas de relleno con material rocoso y relleno hidráulico, el costo adicional de capital para espesamiento de relaves no sería significativo. Aplicable a operaciones mineras subterráneas.

Ubicación de la planta de separación sólido líquido, debido

a las altas presiones involucradas en el transporte de pulpas con consistencia de pasta debido a la alta gradiente de presión, la distancia de bombeo se limita a no mas de 3 km. Razón por la que la planta de espesamiento deberá ser ubicada cercana al depósito de relaves.

ESTRATEGIAS PARA MAXIMIZAR BENEFICIOS DE DEPOSITO DE

RELAVES EN PASTA

Recirculación de Agua : El uso de la tecnología de pasta implica que agua recuperada deberá ser recirculada a la planta ó proceso. En el caso de no ser necesaria la recirculación, esta agua recuperada deberá ser tratada para su posterior descarga al medio ambiente.

Uso del Terreno : La forma del depósito de relaves deberá ser diseñado de tal manera que se acomode a la topografía del área. En áreas planas, es conveniente utilizar deposición cónica. En el caso de áreas de pendiente uniforme, el punto de descarga de la pulpa en pasta podrá ser desplazada periódicamente para construir terrazas. Los terrenos montañosos ofrecen los retos para diseño de las formas mas adecuadas. Pulpa con consistencia en pasta también puede ser depositada bajo agua en la misma manera que el concreto sin dilución.

Integración con Deposición de Materiales Rocosos: Es también ventajoso combinar depósito de materiales rocoso con pulpa de consistencia de pasta.

DEPOSITO SECO DE RELAVES

Por relaves secos se considera a relaves filtrados, esta práctica reporta las siguientes ventajas:

Elimina el riesgo de liquefacción. No hay percolación de líquidos No es afectado por erosión. Mayor capacidad de almacenamiento. No son necesarios costos por muros ó diques

de retención. Esta alternativa reporta mayores costos de

inversión, mientras que los costos operativos pueden ser menores, generando un balance económico favorable

CONCLUSIONES

Los sistemas de deposición de relaves reportan importantes avances especialmente en lo que respecta a equipos de menores costos de operación y de inversión.

Cada uno de los sistemas de deposición de relaves reportan sus méritos, ventajas y desventajas en cada aplicación, siendo recomendable revisar detalladamente la aplicación mas adecuada de acuerdo a las características mineralógicas, de utilización de agua, de ubicación en relación a las condiciones ambientales de la propia operación y del entorno aguas abajo, de las características de los suelos sobre el cual se depositarían los relaves.

Preferencia preliminar se asigna a los sistemas de deposición de relaves densificados bajo el método sub-aerial.

Los métodos indicados son capaces de operar manteniendo desarrollo sostenible y recuperación de los terrenos alterados al término de la vida del proyecto.