UNIVERSIDAD NACIONAL “JORGE BASADRE GROHMANN" - TACNA Facultad de Ingeniería de Minas Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Minas "ESTUDIO DE CONTAMINACIÓN DE RELAVES Y AL- TERNATIVAS PARA CONTRARRESTAR" TESIS Presentada por : Bach. LEONCIO OCHOA QUISPE Para Optar el Título de: INGENIERO DE MINAS
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UNIVERSIDAD NACIONAL “JORGEBASADRE GROHMANN" - TACNA
Facultad de Ingeniería de Minas
Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Minas
"ESTUDIO DE CONTAMINACIÓN DE RELAVES Y AL-
TERNATIVAS PARA CONTRARRESTAR"
TESIS
Presentada por :
Bach. LEONCIO OCHOA QUISPE
Para Optar el Título de:
INGENIERO DE MINAS
TACNA - PERU2000
“ESTUDIO DE CONTAMINACIÓN DE RELAVES Y ALTERNATIVAS PARA CONTRA-
RRESTAR”
I ND I C E
Pag.
AGRADECIMIENTO.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
INTRODUCCION 1
CAPITULO I
CONTAMINANTES POTENCIALES EN LA INDUSTRIA
MINERO METALÚRGICO
1.1. CONTAMINANTES DEL MEDIO AMBIENTE 7
1.1.1. RELAVES 7
1.1.2. AGUAS ÁCIDAS 7
1.1.3. POLVOS 9
1.1.4. GASES 13
1.2. MONITOREO DEL MEDIO AMBIENTE MINERO
METALÚRGICO 13
1.2.1 FUENTE EMISORA 15
1.2.2 FUENTE RECEPTORA 15
1.2.3. INSTRUMENTOS DE MONITOREO DEL MEDIO
AMBIENTE MINERO 15
1.2.4. MUESTREO 19
1.3. TOXICOLOGIA DE LOS METALES EN EFLUENTES MINERO
METALÚRGICOS 24
1.3.1. CLASIFICACIÓN DE ELEMENTOS TÓXICOS
Y NUTRIENTES 25
1.3.2. ESENCIALIDAD DE UN ELEMENTO QUÍMICO 28
1.3.3. LIMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE ELEMENTOS
QUÍMICOS 29
CAPITULO II
RELAVE
2.1. ORIGEN DE RELAVES 38
2.2. CARACTERÍSTICA DE LOS RELAVES 40
2.2.1. ANÁLISIS MINERALÓGICO DEL RELAVE 41
2.3. OTROS RESIDUOS SÓLIDOS 42
2.3.1. DESMONTE DE MINA 42
2.3.2. RESIDUOS O DESMONTES DE PILAS DE LIXIVIACIÓN 42
2.3.3. RELAVES DE JIG 43
2.3.4. RELAVES DE CIANURACIÓN CON AGLOMERACIÓN
Y PELETIZACIÓN. 43
2.3.5. ESCORIAS. 44
2.3.6. RELAVES DE PLACERES O LAVADEROS. 44
2.4. ASPECTOS QUE INTERVIENEN EN EL MANEJO DE RELAVES
2.4.1. FISIOGRÁFICA. 45
2.4.2. CLIMA. 46
2.4.3. SISMICIDAD. 47
2.4.4. SUELOS 48
2.4.5. GEOTECNIA 49
2.5. ZONIFICACIÓN DE PRESAS DE RELAVES 50
2.5.1. CARACTERISTICAS 52
CAPITULO III
DISPOSICIÓN DE RELAVES
3.1. MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA DISPOSICIÓN DE
RELAVES 58
3.1.1. DEPÓSITOS SUPERFICIALES 58
3.1.2. DEPÓSITOS SUBTERRÁNEO 63
3.1.3. DEPÓSITOS SUBMARINOS 65
3.1.4. MÉTODOS COMBINADOS 67
3.2. TIPOS DE DEPÓSITOS DE RELAVES 69
3.2.1. DEPÓSITOS AGUAS ARRIBA 72
3.2.2. DEPÓSITOS AGUAS ABAJO 73
3.2.3. DEPÓSITOS EN LÍNEA CENTRAL 74
3.3. ESTABILIDAD DE DEPÓSITOS DE RELAVES 74
3.3.1. ESTABILIDAD FÍSICA 75
3.3.2. ESTABILIDAD QUÍMICA 75
3.4. CAUSAS QUE ORIGINAN LA INESTABILIDAD DE
DEPÓSITOS DE RELAVES 76
3.5. MEDIDAS CORRECTIVAS PARA LA ESTABILIDAD DE LOS
DEPÓSITOS DE RELAVES 80
3.6. FALLAS EN DEPÓSITOS DE RELAVE 83
3.6.1. FALLAS POR DESLIZAMIENTO DE RELAVES 84
3.6.2. FALLAS DURANTE LA OPERACIÓN 84
3.6.3. FALLAS DESPUÉS DE LA CLAUSURA 85
CAPITULO IV
CONTROL DEL DRENAJE ACIDO EN DEPOSITOS DE RELAVES
4.1. CRITERIOS DE ESTABILIDAD EN DRENAJES ACIDOS RELAVES 90
4.1.1 POTENCIAL ACIDO O AP: 90
4.1.2. POTENCIAL NEUTRALIZANTE O NP: 91
4.1.3 POTENCIAL NETO NEUTRALIZANTE O NNP. 91
4.2. TRATAMIENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS ÁCIDOS 93
4.2.1. TECNOLOGÍA DE REMOCIÓN DE IMPUREZAS EN
EFLUENTES ACIDOS. 95
4.2.2.PROCESO DE NEUTRALIZACIÓN DE EFLUENTES
ACIDOS CON LECHADA DE CAL 96
4.2.3.EXPERIENCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS 101
4.3. SISTEMAS METALÚRGICOS PARA EL CONTROL Y MITIGACIÓN
DEL DRENAJE ACIDO 106
4.3.1. REDUCCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE SULFUROS 108
4.3.2. ALTERNATIVA DE SOLUCION EN LA SEPARACIÓN DE
PIRITA EN RELAVES PARA ALMACENAMIENTO
SUBACUÁTICO, PARA CANCHAS DE RELAVE Y PARA
DESMONTES ANTIGUOS 109
4.3.3. CAPACIDAD DE GENERAR ÁCIDO EN EL DIQUE DE
CONTENCIÓN Y ZONA DE FINOS DE LAS PRESAS DE
RELAVES 124
4.3.4. RESISTENCIA DE RELAVES SULFURADOS EN RELLENOS DE MINA 130
4.4. BIOTECNOLOGÍAS APLICADAS AL DRENAJE ACIDO 132
4.4.1 BIOTECNOLOGÍAS PARA EL CONTROL AMBIENTAL 133
4.5. SISTEMA DE TRATAMIENTO PASIVO DE EFLUENTES ÁCIDOS 134
4.5.1 SISTEMAS AEROBICOS Y ANAERÓBICOS 135
4.6. DESTOXIFICACIÓN CON ACIDO CARO A EFLUENTES QUE
CONTIENEN CIANURO 136
4.7. GEOMEMBRANAS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN LIQUIDA 139
4.7.1. PROPIEDADES 139
4.7.2. USOS 140
CAPITULO V
PLAN DE ABANDONO DE DEPÓSITOS DE RELAVES, IMPACTO AMBIENTAL Y AS-
PECTO LEGAL
5.1. REHABILITACIÓN Y CIERRE DE DEPÓSITOS SUPERFICIALES 141
5.1.1. FACTORES A CONSIDERAR DURANTE EL PERIODO DE
CLAUSURA 142
5.2. MEDIDAS PARA LA ESTABILIZACIÓN DE LA SUPERFICIE DE
RELAVES 143
5.2.1. ESTABILIDAD QUÍMICA 144
5.2.2. ESTABILIZACIÓN VEGETATIVA 145
5.2.3. COBERTURA CON ROCAS 145
5.3. REVEGETACION COMO PLAN DE CIERRE CORRECTO 146
5.3.1 EJEMPLO DE REVEGETACION SOBRE DEPÓSITOS DE RELAVES EN
LA MINA MILPO. 147
5.4. ECOLOGIA Y RESPONSABILIDAD AMBIENTAL, EN LA ACTIVIDAD MI-
NERA 172
5.4.1. LAS PRIMERAS REGULACIONES AMBIENTALES PARA LA
ACTIVIDAD MINERA 175
5.4.2. CONSEJO NACIONAL DEL MEDIO AMBIENTE 181
5.4.3. PROGRAMA DE ADECUACIÓN Y MANEJO AMBIENTAL (PAMA) 184
5.4.4. ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL EIA 191
OBJETIVOS DEL PROYECTO
1.- Este estudio propone comprender el amplio y comple-
jo problema asociado con el manejo de los relaves
para evitar la contaminación del medio ambiente,
enfatizando no solo las condiciones operacionales
sino también aquellas posterior a la clausura, cen-
trándose específicamente en el manejo de los rela-
ves en los procesos de flotación, de la extracción
metalúrgica de minerales metálicos aunque muchos de
estos conceptos se aplican a relaves no metálicos
tales como los desechos físicos de carbón. El
estudio de contaminación de relaves mineros prove-
nientes de la industria Minero-Metalúrgica, contem-
pla la revisión, modernización y consolidación de
asuntos ambientales relacionados a la actividad mi-
nera en el País, Identificando las principales
prácticas Ambientales, diseñando un programa gene-
ral para implementar las prácticas ambientales en
la industria Minero-Metalúrgica en forma sistemáti-
ca y progresiva.
2.- Poner en consideración del Jurado nombrado por la
Facultad de Ingeniería de Minas de la UNJBG el pre-
sente Estudio para optar el Título Profesional de
Ingeniero de Minas.
INTRODUCCION
El presente estudio de contaminación de relaves,
presentará, la tecnología avanzada del manejo de rela-
ves tal como se practica actualmente a nivel mundial y
al mismo tiempo mantener un balance con la naturaleza y
niveles de tecnología apropiados para el país recono-
ciendo factores tales como el geográfico, climático y
geológico que son muy peculiares en el Perú.
Las alternativas para contrarrestar la contamina-
ción de relaves debe entenderse como un proceso que in-
volucra a muchos sectores dentro de un proyecto nacio-
nal. Visto en forma unilateral el sector minero no pue-
de ser castigado con exigencias ambientalistas exagera-
dos, ni con sanciones intolerantes, que muchas empre-
sas, en especial la mediana y pequeña minería no puedan
asumir por sus altos costos.
2
El propósito del presente estudio debe ser refe-
rencia y soporte técnico para la preparación de estudio
de impacto ambiental, EIAs y los programas de adecua-
ción y manejo ambiental (PAMA) según lo requiere la re-
gulación para la protección ambiental en las activida-
des minero-metalúrgicos. En nuestro país, la ingeniería
aplicada a la Minería muestra una serie de actividades
orientadas a resolver los problemas de explotación de
recursos naturales, buscando optimización en la extrac-
ción y condiciones de seguridad al personal que trabaja
en la mina.
Un aspecto poco atendido, por ser la última etapa de
la actividad minera y en la mayoría de los casos no
rentable es como y donde depositar los relaves prove-
nientes de la flotación de los minerales. El uso de lu-
gares poco favorables, la falta de criterio técnico pa-
ra construir depósitos de relaves, inciden directamente
en el deterioro del medio ambiente. Hechos que han dado
lugar a la creación de códigos del medio Ambiente y
recursos naturales así como dispositivos legales que
3
normen el manejo de relaves en actividades minero-
metalúrgico.
Este estudio consta de V capítulos distribuidos de
la siguiente forma:
En el capítulo I, que expone los contaminantes poten-
ciales en la industria minero metalúrgica, por relaves,
aguas ácidas, polvos y gases, así como el monitoreo del
medio ambiente y la toxicología de los metales en
efluentes minero metalúrgicos.
En el capítulo II se habla sobre los relaves, su ori-
gen, análisis mineralógico, así como otros residuos só-
lidos tal como desmonte, relaves de Jig, de cianura-
ción, escorias y de placeres o lavaderos, así como as-
pectos tales como la fisiografía, clima, sismicidad,
suelos y geotecnia.
En el capítulo III se expone sobre la disposición de
relaves, tanto en depósitos superficiales, subterrá-
neos, submarinos y combinados. Los tipos de depósitos
4
de relave y sobre la estabilidad de las presas de rela-
ves. Fallas de los depósitos de relaves, por desliza-
mientos y otros.
En el capítulo IV se explica sobre el control del dre-
naje ácido en depósitos de relave, su tratamiento y los
sistemas para el control y mitigación del drenaje áci-
do, la biotecnología aplicada, la destoxificación y el
uso de geomembranas para el control de la contaminación
líquida.
En el capítulo V, sobre el plan de abandono de depósi-
tos de relave se trata sobre el impacto ambiental, re-
vegetación y el plan de cierre.
Finalizando con las conclusiones, recomendaciones y
anexos.
CAPITULO I
CONTAMINANTES POTENCIALES EN LA INDUS-
TRIA
MINERO METALÚRGICO
Los contaminantes se resumen en aquellos gérmenes patógenos o sustan-
cias nocivas para la salud que afectan al agua, el aire, suelo y la ecología. Por ello
cuando se hace referencia a la actividad minera y a su efecto ambiental, deberá
entenderse lo que abarca desde la etapa de exploración hasta la etapa de refinación
de metales y que por la propia naturaleza de los diversos procesos físico-químico
involucrados, existe un riesgo potencial, de contaminación del medio ambiente.
(Cuadro 1.1).
En los afluentes líquidos los contaminantes pueden incluir la naturaleza de
los metales que dependen del tipo de yacimiento y drenaje de mina, frecuentemen-
te son: Cu, Pb, Zn, Fe, As y Cd. Algunos metales tales como el cobre y zinc, son
necesarios para la salud en bajas concentraciones, pero son tóxicos cuando se en-
cuentran en exceso. Dependiendo de su concentración, los metales pesados pue-
den llegar a ser letales para los peces, incluso entrar a la cadena alimenticia del
hombre.
6
CUADRO 1.1
REACTIVOS TÍPICOS USADOS EN EL PROCESAMIENTO DE MINE-RAL
REACTIVOS COMENTARIOS
Ácidos (H2SO4)HCl , HNO3
Rocas con mayor contenido de sílice
Alcalinos: CaO, Ca(OH)2, CaCO3, NaOH,NH4OH, NH3
Agentes neutralizantes
Espumantes y Colectores Orgánicos activos en superficie xan-tato Z-II, Aceite de pino.
y ensayos de laboratorio; los cuales tienen como finalidad conocer ca-
racterísticas físicas, mecánicas y dinámicas de los suelos y las rocas de
la zona en estudio. El análisis e interpretación de los resultados obteni-
44
dos son una valiosa ayuda al momento de diseñar la presa, se desarro-
llarán pruebas mínimas de campo y en el laboratorio se realizan ensayos
para conocer las constantes físico-mecánicas del subsuelo y relave, así
como análisis granulométricos, contenido de humedad, peso específico,
límites de consistencia, densidad máxima y mínima, densidad relativa,
cuyos valores es magníficamente obtenido con pruebas de penetración
estándar. Estos valores son determinantes en las definiciones constan-
tes físico-mecánicas que se utilizarán para la interpretación geotécnica.
De acuerdo a la magnitud del proyecto, muchas veces precisa
realizar algunos ensayos especiales, como por ejemplo, corte triaxial de
la muestra, aplicado para cimentación o materiales de contención, que
serán efectuados de acuerdo al comportamiento del suelo y estructura.
Es necesario también, calcular las avenidas y precipitaciones
máximas que se pueden presentar en la zona de interés, con datos hidro-
lógicos y metereológicos recabados con anticipación. Un aspecto fun-
damental es el conocimiento de la sismicidad de la región y su riesgo
sísmico, el cual nos permitirá deducir en forma probabilística la ley de
atenuación esperada.
2.5. ZONIFICACIÓN DE PRESAS DE RELAVES
En la Figura 2-1 se muestra el esquema de cons-
trucción de las Presas de Relaves que emplean el
45
relave grueso para construir el Dique. En estu-
dios realizados se reportó que el Dique exhibía
un comportamiento muy diferente al de la zona de
finos. La zona del Dique por lo general muestra
mayor generación de ácido mientras que en la zona
de finos no ocurre la generación de ácido, o su
extensión es limitada y en todos lo casos ocurre,
varios años después que en La zona de Dique. Las
razones principales de este comportamiento dife-
renciado se indican en el Cuadro 2-1. Los facto-
res más distintivos resultan ser el contenido de
sulfuros y la granulometría en cada zona.
FIG. 2-1.
ESQUEMA DE CONSTRUCCIÓN DE LA PRESA DE RELAVES
46
47
2.5.1. CARACTERISTICAS
CUADRO N 2-1
CARACTERÍSTICAS DE LAS ZONAS DE LA PRESA DE RELAVES
Parámetro Zona del Dique Zona de Finos
Contenido de Sul-
furos
Alto: la mayor densidad de los sulfu-
ros motiva su concentración en el
U/F del ciclón.
Bajo: su concentración en el O/F es
mucho menor que en el relave origi-
nal.
Potencial Neutrali-
zante
Menor que el relave original, debido
a predominancia de sulfuros.
Mayor que el relave original por
concentración de ganga no sulfurada.
Granulometría y
Porosidad
Alta: el buen drenaje requerido para
estabilidad física demanda granulo-
metría gruesa y gran porosidad.
Muy baja: Los finos y ultrafinos de
hidrociclón constituyen el principal
componente.
Humedad
Muy baja: Muy buen drenaje. Las
partículas gruesas no retienen agua,
tanto en presas activas como inopera-
tivas.
Alta: En las presas operativas esta
zona esta saturada de agua. En las
inoperativas los finos retienen la
humedad por mucho tiempo.
Acceso de Aire
Muy alto, debido a porosidad y au-
sencia de agua.
Muy baja, debido a presencia de
finos y alto contenido de agua.
Actividad Bacterial
La oxidación inicial y descenso del
pH promueve el desarrollo de bacte-
rias oxidantes.
El pH se mantiene neutro y se inhibe
el desarrollo de bacterias oxidantes
se desarrollan en cambio bacterias
reductoras.
En la figura 2-2 se muestra la segregación resultante en los productos del hidroci-
clón,el U/F reporta un contenido total de 13,6 % de pirita, comparado con 10,4 %
de pirita en el relave original y solo 5,3% pirita en el O/F. Los Ap en este caso se
observa en el (cuadro 2-2).
48
CUADRO 2-2
Potencial Acido del Relave de Casapalca
Zona Relave original Zona de diqueU/F
Zona de finosO/F
Conc. Pirita %10,4 13,6 5,3
Potencial acido325 425 166
Figura 2-2
En Casapalca el NP en la zona de finos está en el orden de 140 Kg. CaCO3/t.
El potencial ácido por el contrario se incrementa notablemente en la zona de dique
que además exhibe otras propiedades que favorecen su oxidación. En la figura 2-
3 se observa que el AP en la zona de finos de una de las presas de Casapalca se
mantiene en el rango de 150 y que el mismo se incrementa en la profundidad de-
49
bido a la oxidación superficial, así mismo se observa que el NP tiene un valor
cercano a AP y en consecuencia el NNP se aproxima también a cero y no hay dre-
naje ácido. En la figura 2-4, por el contrario se observa que el dique de la misma
presa exhibe valores de AP sumamente altos, en el rango de 200 que contrastan
con el reducido NP en el orden de 60, como consecuencia el NNp resulta muy
negativo y origina drenage ácido en el futuro.
Es evidente que en el zona de dique ocurre una generación de Acido sumamen-
te intensa, que se cataliza aún mas por la actividad bacterial desarrollada en ella,
en ambos casos la concentración total de metales disueltos en el dique es de 400 a
1000 veces mayor que el la zona de finos. En cambio en la zona de finos no se
produce el drenaje Acido y el efluente generado denota un contenido reducido de
metales; la presencia bacterial en esta zona caracterizada por bacterias Sulfo re-
ductoras que inhiben la oxidación de sulfuros a diferencia de los Thiobacillus Fe-
rroxidans que promueven activamente su oxidación y generación de Acidos.
FIGURA 2-3
50
fig.2-4
Es evidente que en el largo plazo la actividad bacte-
rial oxidante puede extenderse des-
de el dique hasta la zona de finos
y originar también allí drenajes
Acidos importantes si el balance AP
–NP no es apropiado.
51
CAPITULO III
DISPOSICIÓN DE RELAVES
El chancado y molienda de minerales genera un volumen
de relaves que es aproximadamente dos tercios más gran-
de que el volumen original del mineral "in situ", donde
y como colocar estos relaves en forma que sea económi-
camente factible así como física y químicamente esta-
ble, es el mayor problema ambiental asociado con el
desarrollo minero. Históricamente, la disposición de
relaves en sus orígenes era en ríos, lagos o riachue-
los, mas tarde en presas superficiales, por razones re-
lacionadas con la evolución técnica de Mitigar la de-
gradación ambiental. La reciente preocupación por la
post-clausura relacionada con disposición de relaves
relaves ácidos (ARD) ha estimulado interés por métodos
alternativos, tales como relleno subterráneo y la dis-
posición sub marina, mientras que por otro lado, méto-
dos como la disposición de relaves deshidratados tiene
ventajas significativas de estabilidad física para el
Perú. El método preferido para la disposición de re-
laves es muy específico para cada proyecto y ubicación,
la mejor solución requiere considerable investigación
52
dependiendo de las circunstancias únicas de cada mina
las cuales incluyen.
- Ubicación de la mina y su topografía.
- Método de minado y geología del cuerpo mineralizado.
- Método de procesamiento y características físicas resultantes de los
relaves.
- Características químicas de los relaves y su potencial generador de
DAR.
- Factibilidad económica.
3.1. MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA DISPOSICIÓN DE RELAVES
3.1.1. DEPÓSITOS SUPERFICIALES
Los depósitos de relaves superficiales son tradicional-
mente los métodos más versátiles y económicos para la deposi-
ción de relaves en la mayoría de operaciones mineras. Este mé-
todo se basa en la deposición hidráulica de relaves, detrás de una
presa que pueda ser construida utilizando una variedad de mate-
riales y configuraciones. La represa es construida para servir el
propósito fundamental de confinar la pulpa de relaves, permitir
que los sólidos se asienten y el agua sea recirculada a la concen-
tradora, en contraste con muchas operaciones mineras existentes
en el Perú en donde la Recirculación es raramente practicada.
53
Según los factores relacionados a la ubicación disposi-
ción y diseño de los depósitos superficiales hay algunas varia-
ciones que se describen a continuación.
a) Disposición sub-área.- La disposición sub-área o literal-
mente, debajo del aire se deriva de las prácticas de la dis-
posición de relaves ampliamente utilizadas para lamas de
oro en Africa del Sur, tal como describe Blight (1988), que
consiste en descargar los relaves en capas delgadas que se
dejan secar bajo el calor de los climas calientes y secos. La
disposición sub-área en otros lugares busca reproducir es-
tos procedimientos empleando el espesamiento de los re-
laves cuando es necesario, descargándolos en capas finas a
partir de grifos espaciados, muy cerca uno del otro y man-
teniendo una poza de decantación, que se controla cuida-
dosamente, a menudo se colocan drenajes en la parte infe-
rior de los depósitos de relaves como parte de las técnicas
sub-áreas. Los depósitos de relaves sub-áreas pueden per-
manecer susceptibles a la licuefacción bajo los niveles de
movimientos sísmicos.
b) Descarga Espesada.- El procedimiento de descarga espesada
se basa en la eliminación de mayor cantidad de agua de los re-
laves hasta por lo menor 50 - 60% de sólidos (% peso) tales
lodos pueden alcanzar una inclinación de 3 - 6 grados cuando
54
son depositados a partir de una tubería esta forma de disposi-
ción tienen el potencial de reducir la extensión de la construc-
ción de la represa requerida para depósitos superficiales con-
vencionales, con el correspondiente ahorro en los costos de
construcción de la presa, aunque pueda ser contrarrestado en
alguna medida por el costo de espesamiento y bombeo de re-
lave. Para este método se requiere un lugar amplio y plano, y
por ello es inadecuado para las áreas montañosas del Perú.
Mucho de los problemas operacionales encontrados con los
métodos de descarga espesada han resultado de las dificulta-
des en esperar suficientemente los relaves que contienen una
fracción significativa de arena. En el Perú las minas que an-
teriormente usaban este procedimiento, realizaron la primera
etapa de la eliminación de agua del relave original mediante
ciclones y espesando el rebose del mismo en espesadores
convencionales. Sin embargo se ha reportado que la mezcla
inadecuada de las arenas del ciclón y de los lodos espesados
ha sido responsable del fracaso en alcanzar condiciones de no
segregación y del control de la pendiente del cono. La expe-
riencia operacional en este y otros casos indica que los méto-
dos de descarga espesada, necesitan para ser exitosos que los
relaves finos no contengan una fracción significativa de arena
tal como los relaves de cianuración de oro y plata o que las
55
arenas sean separadas de la pulpa de relaves y depositados en
otro lugar por un método diferente.
c)Relaves Deshidratados.- Es posible eliminar agua de la pulpa
de relaves en la concentradora utilizando equipos tales
como filtros de vacío, filtros de presión, filtros de tambor,
filtros de faja y/o centrifuga. El contenido de agua de los
relaves puede ser producido lo suficiente como para per-
mitir su transporte y ubicación por camiones o fajas trans-
portadoras con una humedad de 20 a 25 % y GE= 2,8 .
Este método ofrece ventajas únicas para las minas ubica-
das en los valles estrechos y montañas empinadas del Pe-
rú. Si los relaves se saturan por infiltración en otros me-
dios, pueden producirse grandes deslizamientos aun en au-
sencia de movimiento sísmico. Estos problemas sin em-
bargo pueden ser tratados apropiadamente si se colocan
los relaves deshidratados en pilas horizontales y se com-
pactan mecánicamente para incrementar su densidad. Si
esto se hace correctamente se garantiza la estabilidad físi-
ca de los relaves bajo todas las condiciones sísmicas, e hi-
drológicas, sin riesgo potencial de fallas por deslizamien-
to. Este método puede ser usado en terrenos inclinados y
climas húmedos, laderas de los valles. Por muchas razones
la disposición de los relaves deshidratados debe ser consi-
derada seriamente para el beneficio de muchas minas en el
56
Perú.
Figura 3.1.
3.1.2. DEPÓSITOS SUBTERRÁNEO
Es posible retornar prácticamente la mitad y hasta los dos tercios
de los relaves producidos hacia las labores explotadas en las minas subte-
rráneas, sin embargo resulta poco probable integrar este procedimiento con
las operaciones de las minas de tajo abierto. El relleno hidráulico como se
denomina a este procedimiento, es parte esencial de las operaciones mine-
ras de corte y rellenos y puede también ser utilizado para incrementar la
recuperación y extracción de mineral mediante el reemplazo de los pilares
de sostenimiento de operaciones mineras de cámaras y pilares. En las ope-
raciones de relleno los relaves son usualmente retornados al frente de tra-
57
bajo, en forma de pulpa, aunque algunos otros métodos, como el neumáti-
co también son usados algunas veces. El relleno cementado requiere una
forma de relave permeable y de drenaje libre, de tal manera que el ciclo-
neo es utilizado en la concentradora para separar y retornar la fracción de
arena al frente de trabajo dejando las lamas para disposición superficial. El
relleno cementado utilizando cemento portland u otros aditivos puede pro-
ducir un relleno durable en superficies de trabajo en la mina o incrementar
la rigidez del relleno para un mejor soporte de la roca, algunas veces, se
usan relaves no cicloneadas y en este caso parte de los relaves permanecen
sin separarse, para su disposición superficial. Al reducirse la cantidad de
relaves requeridos para la disposición superficial, el relleno puede reducir
la magnitud del impacto de los relaves superficiales, y también hace posi-
ble aprovechar lugares más pequeños para la disposición de los relaves
remanentes. Para relaves que tienen un severo potencial de ácidos el se-
llado de las labores mineras rellenadas para prevenir el ingreso de oxígeno
y/o la eventual inundación intencional posterior al minado, pueden efecti-
va y permanentemente prevenir la generación de ácidos en rellenos subte-
rráneos con relaves.
En vista de la prevalencia de cuerpos mineralizados subterráneos
de alto contenido de sulfuros en el Perú, el relleno ofrece uno de los me-
dios más prometedores y de costo efectivo para reducir las dificultades
asociadas con la disponibilidad y adaptabilidad de los lugares para la dis-
posición de relaves en superficie. Debido a que el relleno es parte integral
58
de la operación minera debe ser planeado con anterioridad como parte del
método de minado (ver figura 3.2).
3.1.3. DEPÓSITOS SUBMARINOS
La disposición submarina se refiere a la descarga de relaves en la-
gos, lagunas, Océanos a través de su punto de descarga, debidamente
diseñado a una profundidad y ubicación seleccionadas para minimizar
los impactos ambientales, tales como su turbidez y su efecto sobre los
peces.
Poling y Ellis (1993) diferencian claramente este procedimiento
de la simple descarga de relaves a los ríos o a las playas del océano, los
cuales causan impactos ambientales totalmente inaceptables.
FIG. 3.2
Esquema depósito subterráneo
59
La tecnología para la disposición de relaves submarinos se ha
desarrollado a base de operaciones intensivamente monitoreado y lleva-
das a cabo en un pequeño número de minas en los fiordos costeros de
Canadá, principalmente en la isla Copper y en la mina de Kitsault.
En profundidades de hasta 50 metros sobre el fondo del fiordo
de ingreso el monitoreo oceanográfico, batimétrico, químico y biológi-
co ha mostrado que los relaves fluctúan y se orientan rápidamente bajo
la influencia combinada de los aditivos de la concentradora y el PH li-
geramente alcalino del agua del mar con algunos episodios ocasionales
de suspensión de relaves y turbidez en la columna de agua, No ha habi-
do indicación de toxicidad por relaves o bioacumulación de metales en
los organismos marinos y por ello se requiere estudios posteriores, de
60
los problemas que presentan los relaves altamente sulfurados. Los re-
quisitos para el monitoreo sofisticado de la disposición submarina de re-
laves durante las fases de pre-minado, a través de periodos operaciona-
les y de clausura son rigurosos y deben llevarse como parte integral de
la operación minera.(ver fig. 3.3)
FIG. 3.3
3.1.4. MÉTODOS COMBINADOS
El método para la disposición de relaves es tradicionalmente se-
leccionado durante la etapa de estudio de factibilidad de la mina,
usualmente sin un detallado entendimiento de las características de los
relaves o conocimiento del lugar en perspectiva para disponerlos. Rara
vez se considera mas de un método de disposición de relaves, con el fin
de evitar complejidad y simplificar el planeamiento. Tales procedi-
mientos son útiles para operaciones grandes de tajo abierto y en relleno
subterráneo usando relaves globales cementados que pueden ser com-
plementados con instalaciones de eliminación del agua de los relaves
61
para el material remanente. Alternativamente, las arenas cicloneadas
pueden ser retornadas al subsuelo como relleno, mientras que las lamas
remanentes son bombeadas a distancias mucho mayores en la superficie
los problemas de aguas ácidas asociados con relaves altos en sulfuros,
originan combinaciones novedosas y es razonable imaginar que una
mina puede usar disposición submarina para las arenas cicloneadas a fin
de incrementar la sedimentación bajo el agua y se reserva las lamas que
retienen humedad para disponerlos en superficie junto con otras medi-
das de mitigación de aguas ácidas. La pirita puede ser extraído de los
relaves por flotación y retornada al sub suelo como relleno, dejando los
sólidos más benignos para ser dispuestos en superficie.
3.2. TIPOS DE DEPÓSITOS DE RELAVES
Todos los depósitos de relaves comienzan con un dique de arran-
que construido con suelos adyacentes de tierra o de relleno rocoso y luego
son llenadas con relaves descargados a partir de la concentradora, pero so-
lo hasta allí llegan las semejanzas, Por lo que a continuación explicamos
con mayor detalle. Asegurar la integridad de los depósitos de relaves, es
fundamentalmente para alcanzar la estabilidad tanto física como química
en el manejo de relaves, convencionalmente esto sólo es cuestión de apli-
car principios de ingeniería de diseño, pero en el Perú esto puede ser ex-
cepcionalmente difícil debido a la severidad y extremos en la topografía,
clima y los riesgos naturales que se encuentran en el país.
62
Asumiendo que los relaves son descargados hidráulicamente como
una pulpa de acuerdo a las prácticas convencionales, lo que hay que de-
terminar es entonces el esquema, la configuración y la ubicación más con-
veniente para la presa por lo tanto se requiere de la siguiente información
Manejo topográfico preciso del lugar de em-
balse.
Acceso a la información sobre la propiedad y
aspectos legales.
Ubicación del cuerpo mineralizado
Ubicación de los botaderos.
Ubicación de la planta concentradora.
El tonelaje de relaves a ser producidos por
la concertadora durante la vida de la Mina.
La clasificación por tamaño y la gravedad es-
pecífica de los relaves.
Características químicas de los relaves.
Potencial de efluentes ácidos en los relaves.
Estimado de valores promedios e interpreta-
ciones de las condiciones de la roca y sue-
los.
Estudios de impacto ambiental o similares.
Debido a que la presencia de agua en el depósito de relaves genera co-
lapsos del mismo, en el proyecto se debe tener en cuenta el diseño de un
63
apropiado sistema de drenaje, para el control de las aguas superficiales y
de filtración.
La posición del nivel freático en el cuerpo del dique ejerce una gran in-
fluencia en la estabilidad del depósito en las condiciones estática y sísmi-
ca. Por ello es recomendable tomar las medidas necesarias en la fase de
diseño para mantener el nivel freático tan bajo como sea posible, en la zo-
na cercana al talud aguas abajo. Una de las principales reglas para el con-
trol de la superficie freática es que la deposición de los relaves obtenga
permeabilidades que se incrementen en la dirección del flujo de agua sub-
terránea, porque si las permeabilidades de los relaves disminuyen en la di-
rección del flujo, el nivel freático se presentará alto.
3.2.1. DEPÓSITOS AGUAS ARRIBA
Consiste en la construcción de un dique inicial con material gra-
nular de buen drenaje la proyección es vertical, cuya línea central de la
cresta del muro es cambiado progresivamente, hacia la laguna, confor-
me se aumenta la altura de la presa.
El empleo de la fracción gruesa del relave para construir el di-
que de contención en el método de aguas arriba, es inadecuado desde el
punto de vista de estabilidad física, debido a su deficiente clasificación
empleada para seleccionar el material grueso para el dique. Según este
método constructivo, los relaves más finos se alejan de la estructura y
64
conforme aumenta la altura del dique la superficie potencial de falla se
localiza a distancias progresivamente lejanas a la cara de la presa. Este
método de aguas arriba no es recomendable para presas ubicadas en
áreas sísmicamente activas, como en el Perú.
3.2.2. DEPÓSITOS AGUAS ABAJO
En este método de construcción, la línea central de la cumbre
del depósito es movida aguas abajo conforme gana altura la cresta de la
presa. El dique inicial es construido con material impermeable para
contener la filtración del agua y el dique ubicado aguas abajo debe ser
hecho con material rocoso, filtrante, con el objeto de permitir el paso
del agua. El método aguas abajo, tiene la ventaja de permitir que se
compacte los materiales conforme son puestos dentro de la sección del
dique. Como inconveniente se tiene que pocas minas, producen arenas
gruesas en suficiente cantidad como para poder utilizar este método. Su
65
preparación y construcción requiere de tiempo, siendo el aspecto eco-
nómico el inconveniente principal.
Este método es lo más recomendable para zonas sísmicas como el
Perú.
3.2.3. DEPÓSITOS EN LÍNEA CENTRAL
En el método de la línea central o vertical, se mantiene la cresta
de la presa aproximadamente en la misma ubicación y conforme au-
menta la altura de la presa. Es levantado con relleno adicional en la
cresta, así como en los lados de aguas arriba y aguas abajo. Las arenas
gruesas deben ser seleccionadas de modo que al constituir el cuerpo de
la presa drenen rápidamente y sean capaces de soportar el equipo de
compactación.
66
3.3. ESTABILIDAD DE DEPÓSITOS DE RELAVES
La estabilidad física de los depósitos de relaves tanto durante la
época de operación como en el periodo de clausura están determinados por
la estabilidad física y química de las presas de relave y las estructuras rela-
cionadas a ella que se usan para retener la pulpa de los relaves descarga-
dos. El punto central para comprender los problemas de estabilidad es la
apreciación de los tipos de presas de relaves y como estas han actuado en
el pasado.
3.3.1. ESTABILIDAD FÍSICA
Para la estabilidad física se efectúan obras civiles en la
construcción de diques de contención, así como el muro de
arranque de la presa puede ser construido de concreto armado y
reforzado en toda su longitud con material de desmonte de mina
compactado lo que permite una buena impermeabilización. El
67
crecimiento de esta zona se hará depositando relave grueso en
toda la longitud del eje del dique, el talud general de ser de 2,5
H : 1 V. Se considera también la hidrología del embalse, cons-
truyendo cunetas de coronación a lo largo y a ambos lados del
depósito de relaves, con el objeto de captar el agua de lluvias.
3.3.2. ESTABILIDAD QUÍMICA
Los reactivos utilizados en la concentradora normalmente son
xantato Z-11, Dowfroth 250, MIBC, fluosilicato de sodio (Na2SiF6),
AP-845 y ácido sulfúrico, la mayor parte de ellos son biodegradables,
que no presentarán problemas al medio ambiente.
Pero hay concentradoras donde se usa el cianuro y otros reacti-
vos donde mineralógicamente el relave se compone de compuestos áci-
dos así como la presencia de minerales sulfurados, pirita, pirrotita, mar-
casita, etc. que son fuentes principales de drenaje ácido, para ello se
usarán neutralizantes de tal manera que se evite causar daños al medio
ambiente.
3.4. CAUSAS QUE ORIGINAN LA INESTABILIDAD DE DEPÓSITOS DE
RELAVES
Un gran porcentaje de los depósitos de relaves construidos en el
Perú, se ha efectuado con el método de construcción aguas arriba, con las
68
deficiencias que ocasionan la falta de control de la descarga de la pulpa de
relaves en la corona de los diques y del drenaje del agua que se deposita en
el pondaje de decantación. En dichas condiciones de operación, los depó-
sitos de relaves han crecido con diques de arena de baja resistencia y con
un nivel freático alto, que son factores determinantes para que la estructura
se encuentre en estabilidad crítica, con gran riesgo de colapso durante la
ocurrencia de un sismo.
Para conocer las condiciones de estabilidad de los depósitos de re-
laves es necesario efectuar un mínimo de investigaciones geotécnicas de
campo y laboratorio.
TABLA 1
ACCIDENTES Y FALLAS EN PRESAS DE RELAVE
TIPO DEFALLA
CARACTERÍSTICADE LA FALLA
CAUSASPROBABLES
DIAGRAMAS
1. Inestabilidad del apoyo (fallas
estructurales.
- Fallas del Talud aguas
abajo por deslizamiento
- Presencia de estratos blandos
o débiles en la cimentación.
Falta de limpieza previa a la
construcción de la presa.
- Presencia de canales o chime-
neas antiguas en el pie aguas
abajo.
- Presencia de rocas calizas y/o
problemas cársticos.
69
2. Desordenes por flujo de agua o
filtraciones descontroladas (filtra-
ciones excesivas.
- Hundimiento en el pie
del dique.
- Problemas Hidráulicos.
- Drenaje insuficiente o inexis-
tente.
3. Diques y Muros de arranque
inadecuadas (fallas hidráulicas)
- Erosión regresiva. - Construcción de presa de
arena sobre un dique de arran-
que impermeables.
3. Diques y Muros de arranque
inadecuados (fallas hidráulicas)
- Movimiento de finos
a través de un dique de
estériles gruesos.
- Acumulación de finos tras el
paramento aguas arriba de la
presa.
- Inestabilidad de talu-
des inicial.
- Inclinación de los taludes de
la presa muy empinados.
- Pendiente excesiva.
4. Desordenes por mal funciona-
miento del sistema de deposición.
- Flujo rápido de agua
que produce silona-
miento en la arena del
dique.
- Elevación rápida del nivel de
agua en el embalse.
- Otros.
- Deslizamiento del
talud aguas abajo.
- Falta de una buena vigilancia
del funcionamiento de los
ciclones.
4. Desordenes por mal funciona-
miento del sistema de deposición.
- Deslizamientos catas-
tróficos (soplarse las
relaveras.
- Presencia de materiales flui-
dos blandos entre un material
seco depositado posteriormen-
te.
70
La investigación geotécnica permitirá definir los perfiles de los di-
ques de arena y deposiciones de lama, que en la mayoría de los casos se
encuentran formando capas irregulares ínter estratificadas. La investiga-
ción también definirá las condiciones geotécnicas de las arenas y limos
presentes en el depósito y la posición del nivel freático.
La evaluación de la información obtenida en la investigación geotécnica
y el análisis de estabilidad correspondiente, deben establecer las deficien-
cias que adolece el depósito y las causas que originan su inestabilidad, lo
cual permitirá aplicar las medidas correctivas necesaria para mantener la
integridad del depósito de relaves..
3.5. MEDIDAS CORRECTIVAS PARA LA ESTABILIDAD DE LOS
DEPÓSITOS DE RELAVES
Es importante señalar que en algunos depósitos construidos con se-
rias deficiencias, no hay posibilidad de aplicar medidas correctivas eco-
nómicas para asegurar su estabilidad, pero existen algunas medidas correc-
tivas requeridas para mantener o mejorar la estabilidad de los depósitos de
relaves convencionales :
a) Cunetas de coronación y canales de desvío para eliminar la entrada
de agua en el depósito; proveniente de precipitaciones pluviales y
descarga de cursos de riachuelos. En las figuras M1 y M2 se
muestran las disposiciones típicas d estas obras.
71
b) Remoción de material de la cresta del talud con el propósito de
disminuir las fuerzas actuantes que ocasionan el deslizamiento del
talud. En la figura Nro. M-3 se muestra la disposición de esta me-
dida.
c) Reducción del talud aguas abajo mediante la construcción de una
berma en el pie del talud con un apropiado drenaje. Ver figura M-4
d) Construcción de pilas de grava (calicatas rellenas con suelo fluvio
aluvional) en la cresta del talud, para incrementar la resistencia al
corte de las arenas y lamas que componen el talud superior.
d) Construcción del dique de arena gruesa (método aguas arriba) con
un ancho mínimo de 4,00 m evitando la formación de lentes de la-
ma en posiciones cercanas a la superficie del talud que forman pla-
nos débiles susceptibles a la falla por deslizamiento..
El ancho requerido del dique de arena se obtiene mediante un
adecuado control permanente de la distancia de descarga de la pul-
pa de relaves evitando que el material fino (lama) invada el sector
del dique. Es recomendable la compactación de las capas de arena
del dique con un tractor D-4.
72
73
3.6. FALLAS EN DEPÓSITOS DE RELAVE
La inestabilidad de los depósitos de relaves generalmente es el pro-
ducto de la presencia de alta presiones y taludes de fuerte pendiente, los
desbordamientos se originan cuando no se ha previsto una estructura hi-
dráulica que evalúe los volúmenes de agua de inundaciones que ingresa al
depósito. La ocurrencia de un evento sísmico puede generar la licuefac-
ción de sectores de limos, limos arenosos y arenas finas sumergidas y de
densidades bajas presentes en el depósito. El estudio considera que la pre-
sa ha sido afectado por una falla cuando existe colapso del depósito, y es
accidente cuando la presa ha sido afectado por deformaciones o erosiones
que no comprometen su estabilidad.
Un gran porcentaje de los depósitos de relaves construidos en el Perú
y el Mundo se han efectuado con el método de depósitos aguas arriba, con
las deficiencias que ocasionan la falta de control de la descarga de la pulpa
de relaves en la corona de los diques, y del drenaje del agua que se deposi-
ta en el pozo de decantación. En dichas condiciones de operación, los de-
pósitos de relaves han crecido con diques de arena de baja resistencia y en
un nivel freático alto que son factores determinantes para que la estructura
se encuentre en estabilidad crítica, con gran riesgo de colapso durante el
sismo.
3.6.1. FALLAS POR DESLIZAMIENTO DE RELAVES
74
Cuando los relaves son liberados a través de una brecha en la presa
de embalse debido a la inestabilidad del talud, rebose, terremotos, o cual-
quier otra causa, el resultado en la mayoría de esos casos es un desliza-
miento o falla de flujo de relaves, donde los fluidos bajo la influencia de
las grandes tensiones inducidas en el depósito de contención, se mueve
como una masa de lodo y se desplaza a velocidades de 15 a 50 km por ho-
ra hasta alcanzar terreno plano o un cuerpo de agua estabilizado.
3.6.2. FALLAS DURANTE LA OPERACIÓN
Mucho es lo que se puede aprender encaminando las causas de an-
teriores fallas en las presas de relaves. En los depósitos de relave en ope-
ración, es aparente que la contribución relativa de las causas de fallas son
sustancialmente diferentes entre las presas del tipo aguas arriba y los otros
tipos, claramente, los terremotos y la estabilidad del talud o dique son las
principales causas en los tipos aguas arriba.
En la actualidad los parámetros para construir las presas de relave
han variado notablemente debido a las mayores exigencias ambientales y
de seguridad. Según experiencias pasadas las presas deben construirse con
el método aguas abajo o de línea central ya no se deben de emplear el mé-
todo aguas arriba.
Por lo general se requieren taludes más tendido para garantizar una
mayor estabilidad estática se estima que el talud estará en rango 25 a 30
75
comparado con taludes de 1,6 a 2,0 empleados anteriormente. En conse-
cuencia el volumen adicional de relave grueso requerido para garantizar la
estabilidad de la presa es de 4 a 5 veces mayor que el volumen de relave
tradicionalmente empleado.
3.6.3. FALLAS DESPUÉS DE LA CLAUSURA
Un cuadro totalmente diferente emerge cuando consideramos las
fallas posteriores a la clausura de operaciones causadas por las presas
de relaves inactivos. Estas represas inactivas son aquellas que no reci-
ben relaves de la concentradora y que no retienen o colectan permanen-
temente agua superficial. Cualquiera que sea la razón de la falla, el re-
sultado final es de gran significado para la estabilidad física durante el
período de post-clausura: el desempeño de las presas de relaves muestra
que si el agua de una presa es extraída y no se permite su acumulación
en la superficie se puede alcanzar la estabilidad física del depósito en
forma permanente. Esto puede ser aplicable a todos los tipos de presas
de relave. No hay razón para que la estabilidad no se mantenga indefi-
nidamente durante el período de post-clausura, siempre en cuando se
hayan tomado las medidas de ingeniería necesarias para la ubicación de
los depósitos de relave así como para evitar la rotura por desborde, por
efecto de inundación o su destrucción por huayco, y el depósito este se-
guro contra la erosión superficial causado por el viento y el agua.
76
A continuación cuadros de fallas en diferentes presas de relave tan-
to nacional en internacional (cuadro 3.3, 3.4 y 3.5)
(CUADRO 3.3)
FALLAS SIGNIFICATIVAS EN PRESAS DE RELAVES
EN OTROS PAÍSES
Nombre Ubicación Fecha Tipo depresa
Origende falla
Fatalidad
Barahona Chile 1928 Aguasarriba
Terrestre 54
dos estrellas México 1937 Aguasarriba
Infiltración 70
El cobre Chile 1965 Aguasarriba
Terremoto >200
Bafokeng Sud.Africa
1974 Aguasarriba
Infiltración 12
Stava Italia 1985 Aguasarriba
Inestabilidad deterraplén
268
Fuente: US Cold (United States Committee on Large Dams 1998)
77
CUADRO 3.4
FALLAS EN PRESAS DE RELAVES PERUANAS
EN LOS ÚLTIMOS 45 AÑOS
NOMBRE ALTU-RA DEPRESA
AÑO CAUSAPROBABLE
ESTADO DAÑOS AMBIENTALES
Casapalca 60 m 1952 Sismo AbandonadoContaminación del río Rímac ynumerosos desaparecidos.
Milpo 60 m 1956 Sismo ReconstrucciónInterrupción de la carretera Cerrode Pasco - Huanuco, Baños hu-manos y ambientales.
Almivirca 40 m 1962 SismosLluvias
AbandonadoDaños ambientales en agriculturaganadee infraestructura.
Yauliyaco 80 m 1968 Sismo AbandonadoContaminación del río Rímacinterrupción de la caseta central.
Recuperada... 1969
Desconocida...
Daños en agricultura.
Quiruvilca 40 m 1970 Sismo AbandonadoContaminación del río San Feli-pe.
Atacocha 1971 Drenaje AbandonadoContaminación del río Huallagapor caída de 100 mil t de relaves.
Ticapampa 20 m 1971 Construcc. AbandonadoContaminación de 9 mil t derelave muertos y destruidos devivienda.
Sn Nicolás 1980 Construcc. AbandonadoContaminación de río Tingomaría y daños agricultura.
Amatista 1996 SismoNazca
AbandonadoContaminación y represamientodel río Acarí con 600 mil m3 derelave.
Caravelí 1996Sismo Nazca
AbandonadoRelaves en cianuro y mercurio.
Fuente : seminario de relaves y medio ambiente UNI, abril 1998
78
CUADRO 3.5
INCIDENTES POR TIPO DE PRESA
TIPO DE PRESAFALLAS ACCIDENTE AGUAS SUB-
TERRÁNEASTOTAL
Aguas arriba
Aguas abajo
Línea central
Retención de agua
Desconocido
48
6
1
16
35
27
17
9
9
3
2
3
1
6
1
77
27
11
31
39
TOTAL 106 66 13 185
Fuente: US Cold (United States Committee on Large Dams 1998
CAPITULO IV
CONTROL DEL DRENAJE ACIDO EN DEPOSITOS
DE RELAVES
La generación de drenaje ácido tanto en Botaderos de desmontes como en
Presas de Relaves es un problema ambiental muy característico de los yacimientos
polimetálicos que contienen alta proporción de pirita. La caracterización química
de estos materiales es eficaz para predecir si ocurrirá drenaje ácido en el corto,
mediano o largo plazo. Esta caracterización se logra determinando el Potencial
Acido Neutralizante o NNP de acuerdo a los siguientes criterios:
4.1. CRITERIOS DE ESTABILIDAD EN DRENAJES ACIDOS RELAVES
4.1.1 POTENCIAL ACIDO O AP:
Definida como la capacidad de un material de generar ácido,
y depende exclusivamente de su contenido de sulfuros. En la prác-
tica se determina multiplicando el factor de 31,25 por el contenido
de azufre presente como sulfuro en resultados del análisis minera-
lógico del relave se obtiene 13,67% de azufre en sulfuros, y PN=
60,71 Kg. CaCO3/t.
92
PA = % S * Factor Acido
PA = 13,67 * 31,25
PA = 427,19 kg CaCO3/t
4.1.2. POTENCIAL NEUTRALIZANTE O NP:
Definida como la capacidad de un material para neutralizar ácido, y
depende exclusivamente de su contenido de materiales consumidores de
ácido tales como carbonatos, óxidos, etc. se determina experimental-
mente mediante adición de ácido a una muestra del mineral considerado
y titulación del ácido no consumido con una solución de NaOH. Se ex-
presa también en kg. De CaCO3/Tonelada métrica.
4.1.3 POTENCIAL NETO NEUTRALIZANTE O NNP.
Definida como la capacidad neta de un material de neutralizar o
general ácido. Se expresa también en kg de CaCO3/tonelada métrica y se
determina a partir de los parámetros anteriores de acuerdo a:
NNP = NP-AP
Considerando los datos anteriores tenemos:
NNP= 60,71 – 427,19
NNP= -366,48 Kg. CaCO3/t
Esto nos indica que si el relave sufriera un proceso de hidrólisis, oxida-
ción y acción bacterial, generaría un drenaje de aguas Acidas, dado que
el contenido de sulfuros es > que los minerales neutralizantes.
93
Otro término importante es el cociente NP/AP, pues las reglas o criterio
de estabilidad están referidos tanto al NNP como a este cociente. La ex-
periencia ha demostrado que los siguiente criterio se cumplen con respec-
to al drenaje ácido (cuadros 4.1 y 4.2)
CUADRO 4.1
PRIMER CRITERIO DE ESTABILIDAD QUÍMICA
Valor Interpretación
NNP > + 20 No habrá drenaje ácido
- 20 < NNP < + 20 Incertidumbre, puede o no haber drenaje ácido
NNP < - 20 Si habrá drenaje ácido
Si consideramos los datos anteriores:
NP/AP = 60,71 (kg CaCo3/t)/(427,19 kg CaCo3/t) = 0,142
CUADRO 4.2
SEGUNDO CRITERIO DE ESTABILIDAD QUÍMICA
Valor Interpretación
NP/AP > 3,0 No habrá drenaje ácido
1,0 < NP/AP < 3,0 Incertidumbre, puede o no haber drenaje ácido
NP/AP < 1,0 Si habrá drenaje ácido
4.2. TRATAMIENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS ÁCIDOS
94
H.A. Simons Ltd., es una empresa que tiene una gran vasta experien-
cia a lo largo y ancho del mundo en el tratamiento de los efluentes líquidos
de plantas minero metalúrgicas y especialmente en el tratamiento de aguas
ácidas del drenaje de minas. En el Perú está representada por la empresa
Simons Perú S.A. Los servicios que ofrece Simons en el manejo de aguas
industriales son principalmente los siguientes:
Evaluaciones del manejo de los diferentes tipos de agua.
- Pruebas de laboratorio y piloto.
- Interpretación de datos de pruebas y su escalamiento industrial.
- Ingeniería básica y de detalle.
- Servicios de compras, construcción y montaje de plantas.
- Arranque de planta, puesta en operación y entrenamiento del personal.
- Proyectos de “llave en mano”.
La estrategia de Simons en el manejo del tratamiento de agua se fun-
damenta sobre la base de un balance de agua y evaluaciones de planta en
términos de agua de procesos, agua de minas, agua de la napa freática,
agua de superficie y de precipitaciones pluviales, entre otros tipos de agua;
así como el manejo adecuado de almacenamiento de lodos.
Dentro de la filosofía que tiene Simons, está el criterio de reducir has-
ta donde técnicamente sea posible el consumo de agua para garantizar sos-
tenidamente que el proyecto de tratamiento de agua sea rentable, es decir,
que tenga la menor inversión posible y al menor costo de operación, en tal
95
sentido siempre se considera la aplicación de métodos de recirculación o
reciclaje de la mayor cantidad de agua sin alterar o poner en riesgo la cali-
dad de los procesos y operaciones.
4.2.1. TECNOLOGÍA DE REMOCIÓN DE IMPUREZAS EN EFLUENTES
ACIDOS.
Dentro de las principales tecnologías de remoción de metales pesa-
dos se tienen:
o Absorción de carbón.
o Intercambio iónico.
o Osmosis reversible.
o Electrodiálisis.
o Ozonización.
o Ingeniería de pantanos.
o Precipitación con lechadas de cal.
Las tres primeras tecnologías son relativamente costosas por las ca-
racterísticas que sus tecnologías implican y porque al final estas tam-
bién generan otros efluentes que requieren ser tratados.
Sabemos que la electrodiálisis y la ozonización son métodos relati-
vamente nuevos, los cuales vienen siendo probados y que aparentemen-
te serán costosos. Existe también la tecnología de ingeniería de panta-
96
nos que consiste en almacenar grandes cantidades de lodos, pero esta
tecnología es muy sensible a las altas concentraciones de los metales
pesados y a las fuertes variaciones de flujos, lo cual no garantiza un
buen manejo de los efluentes líquidos.
La tecnología de precipitación de metales pesadas con LECHADA
DE CAL, que es muy conocida por todos nosotros, ha sido la más pro-
bada y la que es relativamente menos costosa.
4.2.2.PROCESO DE NEUTRALIZACIÓN DE EFLUENTES ACIDOS CON
LECHADA DE CAL
La tecnología Simons aplica el proceso de neutralización con lecha-
da de cal en el tratamiento de los efluentes líquidos ácidos. Este proceso
se caracteriza principalmente:
- Porque puede procesar grandes cantidades de efluentes líquidos con
fuertes variaciones de flujos y concentraciones iónicas.
- Sus parámetros químicos son fácilmente ajustables.
- Tienen un bajo costo de operación.
- Es la que mejores resultados ha obtenido tanto por ser una tecnología
simple como porque ha sido probada extensamente.
Esta tecnología garantiza precipitar en forma de hidróxidos a los
elementos zinc, plomo, fierro, cobre, manganeso, níquel, entre otros. Con
pequeñas modificaciones a la neutralización de lechada de cal, la tecno-
97
logía Simons precipita sostenidamente elementos altamente perjudiciales
como cromo, cadmio, selenio y arsénico principalmente, obteniéndose
concentraciones muy próximas a las que exigen los requerimientos del
agua potable.
Las principales reacciones químicas que caracterizan al proceso de
neutralización se representan en las ecuaciones químicas siguientes:
M² + SO2-4 + Ca2- + 2 (OH) + 2 (H2O) –>
M(OH)2 + CaSO4 . 2(H2O)
2(M)3- + 3(SO4)2- + 3(Ca)2- + 6(OH) + 6H2O ->
2M (OH)3 + 3Ca SO4- 2(H2O)
La reacción de oxidación del hierro ferroso a hierro férrico es repre-
sentada por la siguiente ecuación química:
4Fe2- + 8 (OH) + O2 + 2 (H2O) –> 4Fe3- + 12(OH)
Esta ecuación es para formar compuestos más estables y no permitir
la redisolución del hierro que ocasiona también la redisolución de otros
elementos pesados perjudicando la calidad del efluente líquido tratado.
El costo efectivo de este tratamiento varia de US$ 0,15 a US$
0,50/m3 siendo el precio de cal el determinante en el costo total. El costo
de la cal dependerá del consumo y de su calidad.
98
Un factor importante en el porcentaje de sólidos con que sedimentan
los lodos en el proceso de neutralización es el tipo de sulfato de calcio
formado con una o más moléculas de agua, el cual dependerá de los pa-
rámetros del proceso y de la concentración de los iones sulfatos presentes
en el efluente tratado, estos precipitarán como compuestos tipo gypsum.
En el proceso de neutralización de efluentes líquidos ácidos utilizan-
do lechadas de cal existen tres métodos. El primero es conocido como el
Proceso de Neutralización Simple. El cual es el tratamiento en la forma
más simple de neutralización con lechada de cal (adición de cal al efluen-
te, agitación y sedimentación dentro de una poza de relaves); este método
se caracteriza principalmente por:
o Mínima inversión.
o Bajo costo de operación.
o Produce lodos sedimentados con 2,4 a 5,0% de sólidos, ocu-
pando grandes volúmenes en la poza de decantación.
o La estabilidad de los lodos decantados es cuestionable a largo
plazo.
El segundo método conocido como:
Proceso de Lodos de Baja Densidad (Low Density Sludge, LDS).
Que utiliza en el proceso de neutralización además, de la adición de cal y
agitación, la inyección de aire para la oxidación del hierro ferroso a hie-
99
rro férrico y los lodos son sedimentados en un clarificador. Este proceso
se distingue por:
- Una moderada inversión.
- Sus costos de operación son moderados también.
- Produce todos sedimentados con 5 - 10% de sólidos.
- Genera buena calidad de agua.
- Los lodos generados tienen una buena estabilidad química y física.
El tercer método es llamado:
Lodos de Alta Densidad (The High Density Sludge Process, HDS).
El cual se caracteriza por el uso, durante la neutralización con cal, de aire
para la oxidación del hierro ferroso a hierro férrico y la recirculación par-
cial de los lodos sedimentados en un clarificador en la etapa de neutrali-
zación, destacándose este método por:
- Su costo de operación, en el largo plazo, es el más bajo que los
otros dos métodos.
- El volumen que ocupa los sólidos decantados es alrededor del 1%
al 5% del volumen que ocupan los otros dos métodos.
- Se genera una mejor calidad de agua.
- Los lodos producidos son superiores en cuanto a la estabilidad
química y física, llegando a contener entre 25 a 30% de sólidos en
el clarificador y aproximadamente el 50% en la poza de almacena-
miento. Ver Figura. S-1.
100
En algunas modificaciones al método de lodos de alta densidad.
LAD se logra la remoción del arsénico y otros elementos pesados, como
adicionando sales ferrosas y cal, precipitando el arsénico como hidróxi-
dos arseno-ferrosos del tipo espinela, lográndose alcanzar en el agua tra-
tada los estándares del agua potable. Este tipo de tecnología se ha aplica-
do en minas de oro.
Figura S-1
4.2.3.EXPERIENCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS
La experiencia de Simons ha permitido hacer proyectos exitosos
manejándose flujos desde 1 500 l/min hasta 210 000 l/min. Para poder
101
dimensionar el volumen 210 000 l/min significa más o menos la quinta
parte de agua que consume Lima del río Rimac.
Esta tecnología permite manejar fuertes variaciones de concentra-
ciones de metales y puede garantizar la precipitación de metales pesados
y cumplir con las restricciones o regulaciones que exigen en cualquier
país. Esta es una de las razones por las que Simons viene operando y rea-
lizando proyectos principalmente en Norteamérica, Australia y Sudamé-
rica.
La planta de Sullivan Mine en Kimberley, B.C. Canadá, de propie-
dad de Cominco, manejó un flujo de 27 000 l/min, donde el flujo está
constituido, principalmente, por las aguas ácidas de mina y sus relaves;
con una concentración inicial de 250 mg/l Fe, logra precipitar y obtener
una calidad de efluente con 0,2 mg Fe/l; el zinc con una concentración de
28 mg/l logra bajar a 0,01 mg/l; el plomo de 5 mg/l, logra reducirse hasta
0,02 mg/l; este efluente antes de su tratamiento tiene un pH 4,0 y es in-
crementado hasta pH 9,3 con el cual se logra estos resultados. Esta planta
arrancó en octubre de 1979. La calidad de efluente tratado excede a los
requisitos y a las normas de Canadá. La planta de tratamiento de agua
tiene un espesador de 110 pies de diámetro, que es el segundo más gran-
de del mundo.
La Planta Smelting Bathurst, en New Brunswick, Canadá viene tra-
tando un efluente líquido constituido por relaves, agua de minas y agua
102
de limpieza. La calidad del efluente antes y después de su tratamiento se
presenta en el Cuadro 4.3. Las concentraciones de los iones presentes en
el efluente tratado están por debajo de los requerimientos que exigen las
regulaciones de Canadá. Esta planta arrancó en el otoño del año 1993 y
viene cumpliendo largamente con las especificaciones de diseño espera-
das.
Cuadro.4.3
CALIDAD DE EFLUENTE DE LA
PLANTA SMELTING BATHURST
EFLUENTE ACIDO EFLUENTE TRATADO
Fe: 230 mg/l Fe < 0,3 mg/l
Zn: 200 mg/l Zn < 0,5 mg/l
Cu: 3,0 mg/l Cu < 0,3 mg/l
Pb: 2,5 mg/l Pb < 0,2 mg/l
Newmont Mining Company, Elko en Nevada entregó a Simons, el
proyecto para el tratamiento de efluente líquidos ácidos desde las pruebas
del laboratorio, hasta la ingeniería básica y, construcción, arranque de
planta y entrenamiento de su personal. Esta planta tiene un flujo de 20
000 gal/min (75 700 l/min) en donde se viene precipitando el arsénico
con las sales de fierro y lechada de cal. Se utilizó también la sedimenta-
ción por gravedad. Este tratamiento está alcanzando los estándares para
arsénico del agua de sus efluentes tratados igual a la calidad del agua po-
table que exige los Estados Unidos de América.
103
EXPERIENCIA EN PERÚ
En el Perú, Simons está presente para contribuir al objetivo que tie-
nen las empresas para cumplir con las regulaciones que viene exigiendo
Perú a través del ministerio de Energía y Minas, en sus Direcciones de
Asuntos Ambientales y Minería.
A) Corporación Minera Nor Perú - Quiruvilca
Este es un proyecto especial que previamente al tratamiento de los
efluentes por el método LAD, se producirá el CuSO4 5H2O. Simons
ha desarrollado la ingeniería básica y previamente realizó las prue-
bas del laboratorio y piloto de los efluentes líquidos ácidos de la
mina Quiruvilca. En este tratamiento no sólo se va a utilizar la le-
chada de cal, sino que la aguas ácidas de mina serán previamente
tratadas por extracción por solventes para concentrar los iones de
cobre desde 0,75 g/l hasta 45 g Cu/l.
Aquí se ha cumplido el concepto de que el control del medio
ambiente no es solamente un gasto, sino que puede incrementar los
ingresos de una empresa si se plantea un proyecto en donde las im-
purezas pueden concentrase para producir subproductos como Si-
mons ha planteado en Quiruvilca en donde el cobre (0,75 g/l) se lo-
gra concentrar utilizando los procesos de extracción y re-extracción
104
de cobre para poder recuperar el cobre hasta concentraciones de 45
g/l y por cristalización producir sulfato de cobre con 98,7% de pu-
reza. Este producto va a ser un ingreso para la corporación minera
una vez que ellos decidan continuar con este proyecto.
B) Refinería de Cajamarquilla
Merece especial atención la Refinería de Zinc, la cual se encuentra
a no más de 20 km del centro de Lima, la cual arrancó sus opera-
ciones en 1981 y fue en el Perú, la primera planta que utilizó pozas
de almacenamiento para los residuos de jarosita y para los lodos del
tratamiento de los efluentes provenientes de la planta de ácido sul-
fúrico, de la planta de electrodeposición y de los efluentes de labo-
ratorio químico. Ahora, también, marcando el liderazgo tiene el
control del medio ambiente, la Refinería de Zinc ha contratado los
servicios de Simons para desarrollar el proyecto desde la ingeniería
básica y de detalle hasta la construcción, compras de equipos, mon-
taje y arranque de planta; utilizando el método de lodos de Alta
Densidad (LAD), para cumplir con las nuevas exigencias del
MEM.
4.3. SISTEMAS METALÚRGICOS PARA EL CONTROL Y MITIGA-
CIÓN DEL DRENAJE ACIDO
105
La metodología generalmente empleada para el control de la contami-
nación ocasionada por el Drenaje Acido de Mina, de Relaves o de Des-
montes (DAM) se puede aplicar tanto en el origen o la fuente generadora
del drenaje ácido, como en el efecto o consecuencia del mismo.
La Mitigación o medidas aplicadas en el efecto se refiere generalmen-
te al tratamiento de los efluentes en Plantas de neutralización, complemen-
tadas o no con tratamientos pasivos en humedades, que perpetúan el trata-
miento, supervisión y costo operativo, y dificultan el Cierre Ambiental de
estas operaciones. En este trabajo se presentan alternativas para reducir el
costo de este tratamiento mediante el empleo de técnicas que son de co-
mún uso en el campo de Procesamiento de Minerales.
El Control del DAM se basa en técnicas empleadas para evitar su ge-
neración, para reducir la severidad del mismo a proporciones asimiladas
por el ambiente o para reducirla hasta niveles que requieren el tratamientos
poco costosos. Un buen sistema de control puede evitar la generación de
ácido en forma definitiva y reducir el tiempo, costo y procedimientos para
el Cierre de depósitos de relave.
En este trabajo se muestra como los procesos de flotación y concen-
tración gravimétrica entre otros pueden contribuir al control del DAM en
forma definitiva y lograrlo a costos competitivos. Estas técnicas pueden
ampliar notablemente la capacidad de los sistemas de almacenamiento
convencionales y subacuático, como también de los sistemas de encapsu-
106
lamiento mientras simultáneamente reducen el requerimiento de material
neutralizante y de cobertura. Se presenta también el caso de un relave sul-
furado cuya oxidación controlada además de inhibir la oxidación subse-
cuente incrementó la resistencia del relleno de mina hasta un nivel compa-
rable con la del concreto armado. En otro caso se discute la aplicación de
técnicas de oxidación-lixiviación-neutralización intensa y controlada, para
convertir en sulfatos la mayor parte de los sulfuros de ganga de un material
de desmonte frente a la alternativa de perpetuar el tratamiento de los
efluentes estacionales en una Planta de Neutralización.
Finalmente, se presenta un novedoso sistema de deposición de relaves
sulfurados cuya aplicación minimiza el drenaje ácido durante el periodo
operativo y post-cierre, además de reducir significativamente el costo del
encapsulamiento y revegetación requeridos para un Cierre Ambiental de
Operaciones.
4.3.1. REDUCCIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE SULFUROS
La reducción de la concentración de sulfuros, esencialmente sulfu-
ros de ganga como pirita, es un método generalmente aplicable a mate-
rial molido como los relaves. No obstante en varias minas se practica el
minado selectivo debido a la presencia de cuerpos de pirita que tienen
poco valor económico; en otros casos como Cerro de Pasco estas es-
combreras han sido expuestas convenientemente para la recuperación
de cobre mediante lixiviación en pilas pero su encapsulamiento será
107
sumamente costoso; en Iscaycruz por el contrario el minado selectivo
de pirita ha sido planificado convenientemente y el mismo será empla-
zado y encapsulado, con un costo reducido, en otro Tajo abierto que ha
dejado de operar. También en este caso el volumen de material que de-
be encapsularse se reduce significativamente y con ello el costo global
por este concepto.
La reducción de la concentración de sulfuros presentes en los rela-
ves puede lograrse eliminando parte de él mediante procesos metalúrgi-
cos, mezclando el relave con material no sulfuroso (preferencialmente
caliza), o mediante una combinación de ambos. Las características pe-
culiares en cada caso particular determinarán la conveniencia de uno u
otro método.
4.3.2. ALTERNATIVA DE SOLUCION EN LA SEPARACIÓN DE PIRITA
EN RELAVES PARA ALMACENAMIENTO SUBACUÁTICO,
PARA CANCHAS DE RELAVE Y PARA DESMONTES ANTI-
GUOS
Es un hecho reconocido que la deposición subacuática es uno de
los métodos más efectivos para evitar el DAM en los relaves piritosos,
gracias a que la cobertura de agua inhibe drásticamente la difusión del
oxígeno a la superficie de los sulfuros. La deposición subacuática puede
practicarse en vasos naturales para aprovechar la solidez de estas estruc-
turas naturales, siempre y cuando los impactos biológicos sean menores
108
a los que se ocasionaría con la opción mas convencional de deposición
en superficie. La deposición subacuática puede implementarse también
empleando estructuras de ingeniería del tipo de Presa de Agua para el
almacenamiento de los relaves; estos tipos de presas son similares a las
diseñadas para almacenamiento de agua en proyectos hidroenergéticos
y de irrigación, y aseguran en nuestro caso la sumergencia permanente
de los relaves. Estas presas se construyen empleando, básicamente, ma-
terial de préstamo tomado de los suelos del entorno y están provistos de
una red o membrana impermeable en el talud aguas arriba para evitar
las filtraciones y perdidas de agua. Este dique puede ser también cons-
truido con desmonte de mina y/o relaves, en cuyo caso deberá asegurar-
se que estos materiales no sean generadores de ácido; cuando se em-
plean relaves se reduce notablemente el costo de construcción.
En el Perú hay varios casos de deposición subacuática de relaves,
pero hay que indicar, que su implementación no obedece a una alterna-
tiva ambientalmente preconcebida (a excepción de Iscaycruz) sino al
objetivo prioritario de confinamiento de relaves; en dos de los casos
mencionados el sistema similar anteriormente empleado acabó colma-
tando con relaves de laguna original y hoy se produce un DAM severo
por falta de sumergencia; en otro caso la deposición del relave en la ac-
tual laguna se realiza en forma tan desordenada que el relave aflora en
muchos puntos y causa DAM. En el Cuadro 4..4, se describen algunos
de los casos mencionados:
CUADRO 4.4
109
ALGUNOS CASOS DE DISPOSICIÓN SUBACUÁTICA DE RELAVESEN EL PERÚ
Presat/d Características del Relave Característica del Depósito
aprox %SS NP AP NNP
Quiulacocha(Cerro de Pasco)
3 000 36,7 45 1170 -1125Una ex-laguna. Actualmente colmatada, rela-ves expuestos, no hay sumergencia. Área de170 Has. DAM sumamente severo. Inoperati-vo. El Cierre con encapsulado será muy cos-toso.
Occroyoc(Cerro de Pasco)
4 500 36,7 45 1170 -1125Presa de agua. Dique de tierra a través de va-lle. Relaves completamente sumergidos. Nohay DAM. Operativo. Balance hídrico desfa-vorable, obligará a Cierre con encapsulado.
Morococha*(Morococha) 800 9,0 11 287 -276
Ex-laguna. Actualmente colmatada, relavesexpuestos, no hay sumergencia. DAM suma-mente severo. Inoperativo. El Cierre con en-capsulado será muy costoso.
Huascacocha*(Morococha) 1 700 9,0 11 287 -276
Ex-laguna elevado c/dique de tierra. Relavesparcialmente sumergidos. DAM ya ocurre.Capacidad limitada. Balance hídrico desfavo-rable, obligará a Cierre con encapsulado.
Yauricocha(Yauricocha) 1 000 18,9 25
8
603 -345
Ex-laguna elevado c/dique de tierra. Relavesparcialmente sumergidos. Hay poco DAMaún. Capacidad limitada. Balance hídrico des-favorable, obligará a Cierre con encapsulado.
Tinyag Inferior(Iscaycruz) 650 33,6 36 1071 -1035
Ex-laguna de aguas ácidas. Sumergencia con-trolada de relaves. No hay DAM, calidad deagua mejoró. Balance hídrico desfavorableobligará a Cierre con encapsulado.
t/d =toneladas métricas por día
(*) = Este depósito recibe las descargas de relaves de varias concentradoras.
El rasgo común de estos relaves es que todos tienen un potencial de DAM
sumamente alto y ocasionarán una severa contaminación si se mantienen en
contacto con el aire. Los depósitos sumergidos (Occroyoc, Iscaycruz, Yauri-
cocha y en cierto modo Huascacocha) mantiene el DAM bajo control, pero en
110
los que se colmató la capacidad de almacenamiento (Morococha y Quiulaco-
cha) el DAM es sumamente alto; el proceso de cierre de estos depósitos no
puede basarse en sumergencia permanente debido al balance hídrico desfavo-
rable que existe en nuestra Sierra, y entonces habrá que proceder a cobertura y
revegetación; esta opción es tan costosa que en uno de los casos se ha estimado
una inversión de 40 MM$.
Figura S-2
Separación de pirita del relave para almacenamiento
subacuatico
El mismo futuro depara a los 4 depósitos operativos mencionados ante-
riormente; además algunos depósitos tienen capacidad limitada y probablemen-
te la elevación del dique no sea suficiente para asegurar la sumergencia reque-
rida aún durante la fase operativa.
a) ALTERNATIVA DE SOLUCION:
- Separación del relave original en dos fracciones, una de ellas sin capacidad
para generar DAM que denominamos “Relave neutro”, y la otra con un
potencial de generación de DAM mucho mayor que el relave actual y al
111
cual denominamos “Relave ácido”.
- Almacenamiento subacuatico del relave ácido y almacenamiento conven-
cional en superficie del relave neutro.
- El relave ácido será preferencialmente descargado en la zona más profun-
da, mientras que el relave neutro puede ser descargado en la zona menos
profunda y aflorar en superficie. Esto facilitará que en el futuro se emplee
este mismo material para cubrir el relave ácido empleando en dicho caso
equipo pesado de movimiento de tierras.
- La separación de la pirita y otros sulfuros presentes en el relave, se hará
mediante flotación, pero también puede emplearse los procesos gravimé-
tricos en forma individual o complementada en la flotación. El objetivo
fundamental de esta separación es el de obtener un relave neutro con un
balance ácido-base (NNP y NP/AP) que garantice que no generará DAM
si se almacena en superficie. En la práctica esto equivale a reducir el con-
tenido de sulfuros hasta un valor menor el equivalente de minerales con-
sumidores de ácido.
- Otro objetivo de esta separación es el de maximizar la ley de sulfuros en el
concentrado ácido para maximizar también el aprovechamiento del espa-
cio subacuático disponible.
- La mezcla con roca caliza del relave neutro podrá ser considerada en casos
112
donde el contenido de sulfuros no pueda, por razones prácticas y econó-
micas, reducirse al nivel deseado.
- Como quiera que los relaves de flotación normalmente tienen pH alcalinos
incompatibles con la flotación de pirita, esto puede realizarse disminu-
yendo el pH con acidificación. No obstante, es preferible considerar la
separación solido/líquido y repulpado con agua recirculada del circuito
de flotación de pirita para evitar que la concentración de metales disuel-
tos se eleve por encima del LMP. En la Figura S-3 se muestra este dia-
grama de flujo.
Fig S-3
Circuito de Flotación de pirita para evitar que la concen-
tración de metales disueltos por encima del LMP
113
- La disposición relativa de los relaves ácido y neutro en un depósito del
tipo de presa de agua se muestra en la figura S-4; el relave ácido se al-
macena cerca del dique teniendo en cuenta que esta es la zona de ma-
yor profundidad y el relave neutro se deposita en el extremo opuesto.
La fracción gruesa de este último puede ser empleada para construir el
dique. El proceso de encapsulado para la etapa de Cierre se muestra
también en la misma figura.
- Cuando se trata de una presa cuyo Dique se construye con el mismo re-
lave, una de las reglas para garantizar su estabilidad física es la de
mantener el espejo de agua lo más alejado posible del dique y descar-
gar el relave fino de manera tal de formar una amplia playa cuya gra-
nulometría es más fina a medida que se aleja del Dique. En este caso
el relave ácido se descarga en el extremo opuesto del dique para asegu-
rar la cobertura suficiente de agua mientras que el relave neutro se em-
plea para formar el dique y la playa. Los finos que se desplacen hacia
el extremo opuesto mantendrán un estrato de lamas por encima del re-
lave ácido en virtud de su granulometría, peso específico y densidad de
pulpa. El punto de descarga del concentrado ácido está por debajo de
dicho estrato. En este caso el proceso de Cierre se realiza paralelamen-
te con la operación productiva, reduciendo notablemente el Costo del
Cierre de Mina ver S-5.
- El caso de deposición en lagunas o vasos naturales donde esté permiti-
do hacerlo, se muestra en la Figura S-6, que el relave ácido se deposita
114
en lo más profundo del depósito.
S-4. Deposición Separada de Relave Acido y Neutro en presas del tipo de Presas
de Agua.
S-5. Deposición Separada de Relave Acido y Neutro en
presas construidas con relave - grueso.
S-6. Deposición y cierre subacuático.
S-7. Deposición (y cierre) subacuático separando el relave acido y neutro, con un
diseño de presas de gradiente.
115
b) VENTAJAS POTENCIALES:
Para ilustrar las ventajas potenciales que el método propuesto ofrece se
ha realizado el balance de la flotación de pirita para los 4 casos mencionados
(Cuadros 4.5 y 4.6):
Se observa en primer lugar que es necesario alcanzar recuperaciones bastante altas
en el caso de todos los relaves a excepción de Yauricocha para obtener un relave
neutro que no genera DAM. En el caso de los relaves de Cerro de Pasco e Iscay-
cruz ello se explica por el alto contenido de pirita, mientras que en el caso de Mo-
rococha se debe a que la ganga tiene poca caliza (el volcánico de Toromocho)
pero en la práctica será diferente debido a la presencia de minerales de otras zonas
que contienen calizas.
CUADRO 4.5
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Y FLOTACIÓN DE PIRITA EN RELAVE