Relleno en Pasta en La Mineria Peruana_r Salas

8/19/2019 Relleno en Pasta en La Mineria Peruana_r Salas

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RELLENO EN PASTA EN LA MINERA PERUANA.

Ricardo Salas

MSc. P. Eng.

1.- INTRODUCCION

El Relleno en pasta se origino con la necesidad de ahorrar energía, disminuircostos de producción y contribuir a mejorar las condiciones ecológicas en lasminas.Su aplicación en minería ha venido incrementándose por diferentesrequerimientos operacionales y de seguridad, y por la necesidad de eliminar los

depósitos de relaves en superficie para preservar el medio ambiente.

El rango de aplicación del relleno en pasta es entre 68-92% de concentración en peso, dependiendo de la gravedad especifica del material que compone el relleno.

Con el uso del relleno en pasta se tiene la posibilidad de utilizar el relave degranulometría muy fina, que usualmente es desechado en el relleno hidráulico .Este material fino es ( conjuntamente con el agua ) el medio de transporte y esimprescindible para la formación de la pasta bombeable.

El relleno en pasta , a diferencia del relleno Hidráulico que es ampliamente

conocido y usado en la minería peruana, ofrece las siguientes ventajas:

- Incremento del volumen de relave usado en el relleno.- Protección y conservación del medio ambiente al reducir o eliminar los

depósitos de relave en superficie.- Disminución de los volúmenes de drenaje al reducir el ingreso de agua en

la mina.- Estas ventajas, entre otras, han contribuido a que el Relleno en pasta, sea

en la actualidad para muchas operaciones mineras al mejor alternativatécnico- economía.

2.- SISTEMAS DE RELLENO EN PASTA:

Con la aparición del relleno en pasta se han ido desarrollando las siguientesvariantes básicas.

- Relleno en Pasta con uso exclusivo de relaves de plantas concentradoras.(fig 1)- Relleno en Pasta con uso de material de canchas de relaves ( fig.2).- Relleno en Pasta con uso de relaves y agregando grueso con o sin cemento.


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Fig 1


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Fig 2

-Relleno en Pasta con uso de concreto pobre o estructural. (fig 3)

Fig 3

3.- CONDICIONES DEL RELLENO EN PASTA:

En el relleno en Pasta se considera el transporte de pulpas de mas de un 68%de concentración en peso pudiendo llegar hasta un 92%


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El medio de transporte en un fluido acuoso es una matriz de partículas menoresde 37 micras, estas partículas extrafinas, que no sedimentan, son las que están encontacto.

En esta matriz se podrán transportar partículas de hasta 50 mm y bajo

condiciones especiales hasta 100mm .

La condición mínima indispensable para que una pulpa sea bombeable es quecontenga por lo menos 15% de material menor de 37 micras, aproximadamente20% de material entre malla 200-400 , aproximadamente 35% de material entremalla 48-200, pudiendo ser el tamaño del material restante hasta de 100 mmdependiendo del diámetro de los cilindros de transporte de la bomba que seuse.

4.- ALCANCES DEL RELLENO EN PASTA:

El uso del Sistema de Relleno en Pasta permite:

- Transportar pulpas con concentraciones en peso de hasta 92% dependiendode la gravedad especifica del material.

- Llegar a distancias de transporte superiores a los 5000 m y desnivelesverticales positivos superiores a los 500 m

- Usar bombas de relleno en pasta, capaces de desarrollar presiones sobre elmedio bombeado de hasta 200 bar. Por lo general se prefiere trabajar con

presiones entre 70 y 130 bar (fig. 4).

Fig 4

- La posibilidad de utilizar como relleno todo el relave producido ,incluyendo los relaves con una granulometría menor a 37 micras ( malla400).


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5.- VENTAJAS DEL RELLENO EN PASTA:

5.1- EN MINAS.-

- Posibilidad de incrementar el volumen de relleno en áreas activas de producción , al utilizar hasta aproximadamente un 85 % del relave producido enla planta concentradora.

- Eliminación de problemas de escapes de finos por las barreras de lo tajeos.Estos escapes ocasionan actualmente acumulación de lamas en caminos y galerías

perjudicando la extracción de mineral y deteriorando las condiciones deseguridad.

- En los métodos de explotación que usan rellenos cementados como techos( corte y relleno Descendente) o pilares ( corte y relleno ascendente con pilaresdinámicos y tajeos abiertos ), el ahorro de cemento es superior al 50% ya que lamezcla utilizada tiene menor contenido de agua que en el relleno hidráulico ohidroneumático ( fig. 5).

Fig 5


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- Con la utilización del relleno en Pasta ha sido posible desminuir el altoconsumo de cemento que utilizaba en el método de corte y relleno descendentehaciéndolo de esta manera económicamente rentable.

-Utilización de una mayor cantidad de finos que el permitido en rellenoshidráulicos. En Relleno en Pasta no se presentan problemas de precolación portener pulpa un porcentaje de partículas que no sedimentan, secándose el relleno

por decantación y/o por el uso de algún agente aglomerante (cemento, cal o algún producto químico) que se utiliza en función de las necesidad que seque el rellenorápidamente (2 a 3 horas)

-Usando cemento o cal en pequeñas cantidades ( 5-10 Kg./m 3) se puede utilizarhasta el 100% del relave producido.

-Mejorar las condiciones de estabilidad en la mina al utilizar menos del 20% deagua que la que se utiliza en el Relleno Hidráulico o Hidroneumático.

- Disminuir los costos de drenaje de minas al tenerse menos del 20 % de agua que se

tiene con un Relleno Hidráulico e hidroneumático.

5.2.- EN CONCENTRADORAS:

- Menores costos de energía por bombear menor volumen de agua. El relleno enPasta solo contiene de 15-20% de agua contra 50-70 % de agua que contiene el

Relleno Hidráulico.

- Menor desgaste por abrasión de instalaciones y equipos debido a que la

velocidad de transporte es menor ( aprox. 1m/seg.). En el Relleno Hidráulico la

velocidad de transporte suele ser mayor de 4 m/ seg. Para evitar la sedimentación

de las partículas.

-

Menores costos de mantenimiento de bombas , tuberías y materiales de lasinstalaciones como consecuencia de :

- Mayor disponibilidad de los equipos.

- Menor desgaste de tuberías y accesorios

- Menor consumo de piezas de desgaste.

- Menor costo de mano de obra.


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- Menores dimensiones en las canchas de relave requeridas. Existe además

la posibilidad de eliminarlas totalmente si se utiliza el 100% del relave en

el relleno de mina. Con el Relleno en pasta generalmente se utiliza

alrededor del 85% del relave producido en el relleno de mina enviándose

a la cancha de relaves solo el 15% ( fig 6 ).

Fig 6

- Posibilidad de evitar atoros en tuberías debido a cortes de energía eléctrica

en los equipos de bombeo. La presencia de partículas menores a 37

micras y la estructura granulométrica de la pasta evitan la sedimentación,

por lo que es posible mantener en la tubería la pasta sin movimiento

por lapsos de tiempo prolongados ( 3-10 horas) pudiéndose incrementar

estos con el uso de medidas adecuadas.


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- Factibilidad de utilizar el relave de los depósitos de relaves como relleno

de mina , sin necesidad de repulpar el relave a niveles de transporte

hidráulico ( fig. 7).

Fig 7

- Posibilidad de depositar el relave excedente, en superficie en forma de

pasta, no siendo necesario depósitos de relaves con una gran

superficie para el espejo de agua, con el uso de cal en baja (0.5 kg/m3)

proporción se puede consolidar rápidamente de ser necesario.

-

Posibilidad de utilizar en relleno de mina solo la fracción fin del relavegrueso que no presenta problemas de almacenamiento.


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6.-DESVENTAJAS DEL RELLENO EN PASTA:

- Necesidad de contar con equipos adicionales a los usados en los procesos

actuales, para densificar o elevar concentración de los relaves y para

bombearlos .

- Necesidad que la pasta cumpla una estructura granulométrica adecuada.

- Necesidad imprescindible que la pasta tenga por lo menos 15% del relave,

menor a malla 400.

- Es evidente que las posibles desventajas enumeradas son ampliamente

superadas por todas las ventajas que el sistema de Relleno en Pasta

ofrece.

7.- JUSTIFICACION:

En caso de la minería peruana se considera de suma importancia el uso de esta

tecnología por cuanto además de generar ahorros por consumo de engría , podría

generar ahorros en :

-Menor consumo de cemento en el relleno de mina al tener una mezcla

con menor cantidad de agua.

-Mejores condiciones de estabilidad en las minas por tener un relleno con

menor cantidad de agua

-Posibilidad de usar hasta el 100% de relave producido en plantas

concentradoras en el relleno. Evitando o desminuyendo costos de disposición

de relaves y contribuyendo a un mejor control ecológico del medio

ambiente.

- Menores costos de relleno.- Menores costos de drenaje , al disminuirse la cantidad de agua que

ingresa a la mina con relleno.

- Alto rendimiento de relleno pudiéndose trabajar hasta 200 m3/hora. Por

lo tanto se puede tener ciclos mas cortos en el minado, aumentándose la

productividad.


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Otras aplicaciones del sistema son:

- Factibilidad de transportar mineral y concentrados a grandes distancias

por tubería, sin tener problemas de oxidación o degradación. Problema

generado al tener gran cantidad de agua en la pulpa durante un lapso

largo de tiempo (fig 8).

(fig 8)

-Posibilidad de realizar la extracción vertical del mineral de mina

mediante tuberías como pulpa de alta concentración, reemplazando los

sistemas de extracción por izaje de skips.

-Depositar el relave en pasta en los depósitos de relaves que serían de solo 10%

a 15% de tamaño, necesitando menor infraestructura e inversión.(fig 9)


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Fig 9

-Los depósitos de relaves serian seguros, de menor tamaño y no se tendrían los

problemas de contaminación por posibles fugas por colapso de diques, evitando

de esta forma la contaminación al medio ambiente.

8.- CASOS DE IMPLEMENTACION DEL SISTEMA.

8.1.- MINA ¨A¨

Relleno de mina:

Parte del estudio de relleno cementado para la mina ´´A´´. es determinar

el sistema de transporte de relleno que satisfaga los siguientes

requerimientos :

- Por las condiciones geotécnicas de la mina, el relleno debe ser tipo de

relleno cementado.

- Por condición geotécnica el relleno debe contener el mínimo porcentaje de

agua para no afectar la estabilidad de las cajas.


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El relave se transportaría usando bombas de pastas por una tubería de 200 mm. de

diámetro a distancias entre 2000-5000m, los desniveles son de hasta 500 m

positivos .

En el tramo final ( 200.500m) se le agregaría cemento o cal para acelerar el secado

del relleno haciendo usos de un mezclador continuo y una segunda bomba de

pastyas para llevar el relleno a los tajeos.

De esta forma se reducirá sensiblemente el costo del relleno de varias partes de la

mina en las que actualmente se utiliza relleno detrítico o convencional a un costo

sumamente alto debido a la utilización de gran cantidad de equipo de

movimiento de tierra.

Adicionalmente se eliminara la contaminación ambiental, ya que actualmente la

fracción fina de la clasificación de relaves para el relleno hidráulico se vierte al

frió Mantaro.

Se ha estimado una reducción de costos superior al 20%

Inversión: US$ 4, 000,000 aprox.

-Relleno convencional zona I = $ 1´404,000

$ 1,3/TCS.90,000.12

-Costo operación bombas = $ (210,000)

$ 0,5/m3. 35,000.12

- Cemento

5 Kg./m3.$120/ tm: 1000. 35,000. 12 =$ (252,000)

AHORRO TATAL / AÑO =$ 942,000

+ el benéfico ecológico por no contaminar el rió Mantaro

8.3.- MINA ¨C¨

Relleno de Mina y disposición de Relaves:

Actualmente los costos de mantenimiento de bombas para relleno

hidráulico y para disposición de relaves en el deposito de chinchan superan


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los 2 $/m3 de relave transportado , debido al alto grado de abrasión del

material (mas de 70% del relave es sílice).

Al elevar la concentración en peso del relave a mas de 78%(Cw), y

transportarlo con bombas de pastas a baja velocidad, va a permitir un ahorro

sustancial en mantenimiento debido al menor desgaste por abrasión de piezas

de bombas y de la línea de tubería.

Además se podrá usar todo el relave para relleno pudiendo rellenarse

inclusive las áreas antiguas y abandonadas . De esta forma se podrán

disminuir las altas concentraciones de esfuerzos que existen en algunas áreas

de la mina , que resultan de la gran cantidad de tajeos vacíos existentes , y

así evitar los estallidos de roca.

- Inversión : $ 2´000,000 aproximada.

- Costos de mantenimiento:

(3.8-1.8)$/m3. 25, 000, m3.12 = $ 600,000/ano

- disminución por deposito de relaves:

3.5 $/ m3. 12,000m3.12 = $ 504,000/ano

AHORRO TOTAL/ ANO: = $ 1´104,000/ano.

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