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TALLER:USO EFICIENTE DEL RECURSO HDRICO EN LA REGIN DE ANTOFAGASTAVCTOR CONEJEROS T. Noviembre 28 de 2007
RECUPERACIN DE AGUA DESDE DISPOSICIN DE RELAVESLAGUNA LEJA
Porqu ha tomado importancia la disposicin de relaves? Bsicamente a los siguientes factores: Expansin de las operaciones existentes debido a la disminucin de las leyes. Colmatacin de cuencas en las cercanas de las faenas ubicadas en sectores cordilleranos Nuevas regulaciones ambientales, con posterioridad a la promulgacin de la Ley General de Bases del Medio Ambiente. Demandas de las comunidades ubicadas en el entorno. La necesidad de hacer un uso eficiente del agua.
Esquema general de un depsito de relaves convencional
Los depsitos de relaves corresponden al lugar y forma en que los relaves son dispuestos. El procesamiento de minerales se realiza con pulpas que tienen un contenido de slidos que vara entre un 30 - 40 %. La mayor parte de las operaciones mineras que producen relaves, deben manejarlos hidrulicamente. El relave producido en la planta de procesos es una pulpa compuesta por partculas slidas de un tamao inferior a 0,1 mm y agua. La disposicin de relaves es uno de los mayores problema por resolver para las empresas mineras que desarrollan actividades de procesamiento de minerales.
La mayor parte del material procesado se transforma en relave. Caso 1 Planta de concentracin que procesa un mineral de cobre mediante flotacin. Mineral % Cu % Peso % Finos Cu 1,00 100,00 100,00 Concentrado 34,00 2,37 80,47 Relave 0,20 97,63 19,53
En algunos casos los relaves constituyen la fraccin minoritaria. Caso 2 Planta de concentracin que procesa un mineral de hierro mediante concentracin magntica en hmedo. Mineral % Fe % Peso % Finos Fe 48,00 100,00 100,00 Concentrado 65,00 69,01 93,56 Relave 10,00 30,99 6,44
Los depsitos de relaves son obras destinadas a confinar grandes volmenes de finos sedimentos y agua provenientes de las operaciones de extraccin de minerales. En el pasado el objetivo era disear y construir obras para un almacenamiento seguro de los relaves.
En la actualidad las compaas mineras buscan diferentes tecnologas de disposicin que les permitan un cierre de las instalaciones en condiciones ambientalmente aceptables y evitar costos innecesarios, para evitar impactos ambientales negativos u otro tipo de problemas con posterioridad al cese de las operaciones.
Los principales problemas asociados a la operacin de depsitos de relaves y que requieren de un manejo ambiental son: Contaminacin de las aguas superficiales y/o subterrneas. Emisin de material particulado. Fallas relacionadas con la falta de seguridad y estabilidad del depsito. Impacto visual. Rehabilitacin y recuperacin de suelo.
ALTERNATIVAS DE DEPOSITACIN DE RELAVESDEPOSITACIN DE RELAVES
DEPSITOS EN LA SUPERFICIE DE LA TIERRA
DEPSITOS EN LA SUPERFICIE DE LA TIERRA
TRANQUE DE ARENAS DE RELAVES
TRANQUES DE RELLENO CON MATERIAL DE EMPRSTITO
DEPSITOS DE RELAVES ESPESA-DOS
DEPSITOS EN MINAS DE EXPLOTACIN
DEPSITOS EN MINAS ABANDONADAS
DEPSITOS EN EXCAVACIONES ABIERTAS
DEPSITOS MIXTOS
MTODO DE AGUAS ARRIBA
MTODO DE AGUAS ABAJO
FIGURA 1. ESQUEMA DE ALTERNATIVAS DE DEPOSITACIN DE RELAVES.
TRANQUE DE RELAVES CONVENCIONAL
TRANQUE DE RELAVES CONVENCIONAL
TRANQUE DE RELAVES CONVENCIONAL
MANEJO DE AGUAS EN TRANQUES DE RELAVES
Un embalse de relaves tiene por finalidad contener dos tipos de elementos: un elemento slido constituido por el relave propiamente tal, y un elemento fluido, el cual corresponde al agua asociada al relave.
El elemento slido es retenido y almacenado en su totalidad en el embalse, ya sea como material para la construccin de muros, utilizando la fraccin gruesa, o quedando depositado en la cubeta del embalse. En cambio el agua se caracteriza por no ser contenida en su totalidad, es decir no toda el agua que se ingresa al embalse de relaves queda almacenada en dicha obra, ello porque una parte importante se infiltra, otra parte se evapora, otra parte percola por los muros, y otra parte importante puede ser recuperada y recirculada al concentrador o vertida a cauce natural.
El agua que se introduce al embalse puede provenir de las siguientes fuentes: agua contenida en le relave; aguas servidas del campamento; aguas de descarte de otros procesos industriales; aportes hidrolgicos de la hoya donde se construy el embalse.
Las aguas que entran al embalse pueden quedar contenida en l, ya sea como humedad remanente en las arenas, como agua insterticial de las lamas o como agua clara de lagunas.
El excedente de agua entre los flujos que entran y los que quedan remanentes en el embalse, sern evacuados de la obra ya sea en forma natural o artificial. Las formas naturales de eliminacin de agua son las infiltraciones al terreno, la evaporacin. La forma artificial la constituyen la recirculacin de aguas hacia el concentrador y el vaciado a a cauce natural.
De acuerdo a la normativa ambiental vigente, seguridad y contaminacin ambiental, y a conceptos metalrgicos, se debe recircular agua al mximo desde el embalse al concentrador.
Por lo tanto, la manipulacin de aguas en un embalse de relaves es un proceso de relativa complejidad cuyo anlisis debe tenerse en cuenta en el diseo y operacin de un depsito de relaves.
BALANCE DE AGUAS
El balance de aguas consiste en determinar la masa de agua que entra al sistema, la masa que se acumula y la masa que sale del depsito de relaves:
Entrada = Salida +Acumulacin
Para realizar dicho balance considere la siguiente figura:
Una alternativa para reducir consumos de agua es contar con DEPSITOS DE RELAVES ESPESADOS
DEPSITOS DE RELAVES ESPESADOS
No
requiere de una presa de contencin En el contorno del depsito se puede construir una obra para contencin y recirculacin de agua. Los relaves son dispuestos con una concentracin de slidos sobre 50 % en peso. La pulpa escurre como un todo, sin segregacin del material por tamao.
En el punto de descarga se forma un cono de material con pendiente que depende del % de slidos (de 2 a 6 % para concentraciones de 50 - 65 %). Con el desplazamiento del punto de descarga se obtiene un depsito de baja altura, por lo que es apropiado para disponer relaves en extensiones relativamente planas.
La
pasta corresponde a una mezcla de agua con slidos de alta densidad, que contienen abundante partculas finas. El bajo contenido de agua (10 a 25%), hacen que esta mezcla tenga una consistencia espesa. Existe muy poca diferencia entre una pulpa de alta densidad y una pasta.
Cuando ha sido depositada, puede exudar pequeas cantidades de agua. La variabilidad de tamaos evita que las partculas se segreguen y sedimenten cuando la mezcla no est en agitacin o no se est moviendo en las tuberas.
La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable an cuando est varias horas sin moverse. La pasta acepta una gran variabilidad de componentes como cuarzo, feldespato, arcillas, micas y sales. Reduccin significativa del manejo del volumen de agua clara en relacin a las instalaciones de un tranque convencional y el correspondiente uso en la eficiencia del uso del agua.
Reduccin del volumen de materiales involucrados en la construccin de presa y los riesgos asociados. Menores requerimientos de superficie de suelo para la disponer los relaves. Reduccin de los riesgos de generacin de aguas cidas y lixiviacin de metales.
Experiencia en disposicin de pastas
Chile tom contacto con la tecnologa en el ao 2002. En estos aos hemos adquirido experiencia en todos los aspectos relacionados con la tecnologa, diseo, pruebas, construccin y operacin.
Experiencia en disposicin de pastas
Actualmente en Chile existe experiencia en todos los aspectos relacionados con la disposicin de relaves en pastas y espesados. Existen empresas capacitadas para ofrecer a las empresas mineras la experiencia en estudios preliminares, factibilidad y de ingeniera de detalles.
Q u e s l a P a s t a?
La pasta es un material denso y homogneo, que se logra eliminando el agua de los relaves en forma profunda y que es depositado en capas delgadas, para favorecer la evaporacin de la humedad remanente.
Pasta de relaves versus relave convencionalReduce significativamente: La necesidad de disear y construir grandes presas. El volumen de materiales construccin de presa. involucrados en la
Los riesgos de falla geomecnica asociados a los tranques convencionales.
Pasta de relaves versus relave convencional Los riesgos de generacin lixiviacin de metales. de aguas cidas y
El manejo del volumen de agua clara. Las prdidas de agua por infiltracin y evaporacin. La superficie de suelo para la disponer los relaves, optimizando el uso del suelo. La emisin de material particulado.
Pasta de relaves versus relave convencionalIncrementa significativamente: La recuperacin de aguas desde los relaves. La aceptacin de la comunidad. La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (lastre). La flexibilidad operacional.
Adems: Se puede desarrollar actividades de remediacin en forma paralela a la operacin. Permite encapsulacin de contaminantes.
Desventajas percibidas para la disposicin de relaves en pasta Los costos asociados a espesamiento y bombeo. Falta de experiencia en empresas de la Gran Minera. Los riesgos asociados a una nueva tecnologa para disponer relaves.
Reduccin en el uso de agua
COMPARACIN DE LA RECUPERACIN DE AGUARelave completo Flujo de relaves (t/h) Flujo de agua (m3/h) Cp (%) (residual) % agua proceso Recup. de agua 105 310 25 % 100 % Tranque relaves 105 109 49 % 35 % 65 % DREIM 105 70 60 % 23 % 77 % DREP 105 39 73 % 13 % 87 %
Menor segregacin
Reduccin tanto en la descarga como en el almacenamiento de la cantidad de agua
Mayor estabilidad ssmica y menor infiltraciones
Mitigacin de emisin de polvo
Aspectos claves de la tecnologa de pasta Existen dos aspectos claves que estudiados en la etapa de diseo: requieren ser
1. La produccin de la pasta, que incluye la adecuacin de los procesos e instalaciones existentes. 2. La disposicin de los relaves en pasta, incluyendo la aceptacin de la comunidad, manejo de aguas, transporte de pasta, permeabilidad, infiltracin de lixiviados, ngulo de disposicin, meteorologa, actividad ssmica, resistencia, estrategia de disposicin e impactos ambientales.
DEPSITOS EN MINAS SUBTERRNEAS EN OPERACIN
El relaves se utiliza como soporte o fortificacin de sectores ya explotados. Con este sistema se utiliza slo una fraccin del relave total. El relave se utiliza como rido para la preparacin de un mortero con cemento.
DEPSITOS EN MINAS SUBTERRNEAS EN OPERACIN
Para una mayor resistencia se debe limitar en el relave la fraccin - 200 # . Se puede agregar material estril como agregado grueso. La aplicacin debe compararse econmicamente con otras alternativas de soporte
DEPSITOS EN MINAS SUBTERRNEAS EN OPERACIN
Este mtodo compite con depsitos en superficie. Requiere habilitar la mina con obras como drenaje, fortificacin, etc. Exige verificar que el yacimiento no presente condiciones para un eventual reinicio de actividades.
DEPSITOS EN EXCAVACIONES ABIERTAS Se utiliza aprovechando el volumen disponible en yacimientos explotados a rajo abierto. Se evita la construccin de obras de contencin. En yacimientos en operacin tambin se puede considerar, lo que requerir la construccin de algn tipo de contencin para separar el sector ya explotado. Se incluye tambin el relleno de grietas o cavidades generadas por la subsidencia de terrenos, despus de finalizar la explotacin de un yacimientos subterrneos con mtodo de hundimiento.
DEPSITOS SUBMARINOS La disposicin submarina de relaves es una modalidad de manejo que puede ser, en algunos casos, una alternativa preferida a la disposicin superficial. La disposicin submarina tecnologa probada. de relaves es una
Operaciones abandonadas no muestran impacto ecolgico o bien ste es reversible.
DEPSITOS SUBMARINOS
Se dispone el relave en un lugar suficientemente profundo (30 - 50 metros). El oleaje no debe provocar la suspensin del material depositado en el fondo. El punto de descarga vara, segn la forma en que escurren los relaves en el fondo marino.
Todo lo anteriormente expuesto para qu? Uso eficiente del recurso hdrico. Porqu?
Crecimiento en el consumo de agua humano a nivel mundial
El consumo industrial, constituye el 28% del total.
incluyendo
la
minera,
Fuente: Galaz, J. Uso eficiente del agua en el procesamiento de minerales. PROCEMIN 2004, Santiago, 2004.
El consumo de agua en Procesamiento de Minerales depende principalmente de: Tipo de proceso. Ubicacin geogrfica. Antigedad de las operaciones.
El consumo de agua por tonelada de mineral tratado: Minera y concentracin : 0,40 a 1,2 m3. Minera e hidrometalurgia : 0,15 a 0,4 m3.
La etapa de fundicin y refinera consume entre 6 y 12 m3 por tonelada de metal producido. El consumo de agua unitario, se reduce entre un 10 y un 30% por dcada de operacin en una empresa, por efectos de mejoramiento contnuo de sus operaciones.
Un estudio desarrollado dentro del acuerdo Marco de Produccin Limpia (AMPL), permiti conocer la evolucin en el consumo de agua: Consumos en plantas de concentracin 1995 a 1999. Consumos en plantas hidrometalrgicas 1999 y 2000.
Consumo unitario de aguas en plantas de concentracin (make-up)
Consumo unitario de agua en plantas hidrometalrgicas
Evolucin consumo de agua en concentracin Divisin Chuquicamata Codelco
Consumo de agua por tipo de proceso
Proyeccin de la demanda de agua
Buenas Prcticas en Concentracin de Minerales
Mxima recirculacin desde espesadores y depsitos de relaves, evitando fugas y minimizando la evaporacin. Ejemplos destacables son Candelaria, Mantos Blancos y Chuquicamata.
Buenas Prcticas en Hidrometalurgia
Recirculacin de soluciones evitando infiltraciones y minimizando la evaporacin. Es razonable alcanzar valores menores a 0,25 m3/t mineral. Ejemplos destacables: * Radomiro Tomic, * Mantoverde.
Soluciones al consumo de agua en Procesamiento de Minerales Las soluciones de largo plazo pasan por: Optimizacin de consumos. Nuevos recursos hdricos.
Diversos estudios identificaron 11 tecnologas aplicables para optimizar el consumo y 9 tecnologas que podran permitir aportar nuevos recursos hdricos.
Tecnologas con alto grado de aplicacin
Control automtico de sistema de espesaje. Recirculacin de aguas desde depsitos de relaves lejanos. Filtrado de relaves. Espesaje extremo (Deep Thickenning).
Control automtico de espesaje El espesamiento de pulpas (mineral molido, relaves, concentrado) puede ser totalmente automatizado, mediante una adecuada instrumentacin de todos los flujos, altura de interfase (pulpa-agua), torque y adicin de floculante, todos ellos conectados a un controlador inteligente que optimice permanentemente la recuperacin de aguas mediante comando de la descarga, dosificacin floculantes y la posicin o velocidad de giro de rastras. Este control automtico permite aumentar en 2 - 3 % en la concentracin de descarga con respecto al control manual actual.
Ventajas
Desventajas instrumental
Tecnologa conocida de cada Mantencin elemento permanente Bajos costos de inversin y operacin
Cambio cultura laboral falla mayor
Genera conocimiento en el Riesgo de tema (embanque)
Flujo esperado: 12 18 Mm3 (5 % reduccin consumos). Costos de inversin: 20 40 KUS$/(L/s) (estimado). Costos operacin: 3 (floculantes/energa/mantencin). 5 cUS$/m3
Grado de aplicabilidad: Muy alto. Prcticamente todos los espesadores de pulpa podran ser automatizables.
Recirculacin de aguas desde depsito de relaves lejanos Algunas faenas mineras no recirculan el agua clarificada de sus tranques de relaves (Salvador/Los Bronces CMD/Andina/Teniente) por la lejana y diferencia de cotas del tranque con el concentrador, y los excedentes se disipan descargando a un cauce natural o usando en forestacin. La recirculacin de estas aguas al Concentrador implica un ahorro sustancial de agua fresca que podra alcanzar entre un 30 y 50% del consumo de dichas empresas.
Ventajas
Desventajas
Disminuye consumos (0,9 a Costos de inversin altos 0,5 m3/t) Mejora operacional funcionamiento Requiere permisos
Mejora imagen ambiental
Aumenta costos de operacin
Flujo esperado: 40 60 Mm3. Costos de inversin: 50 200 KUS$/(L/s). Costos operacin: 0,3 0,5 US$/m3. Grado de aplicabilidad: Solo aplica a faenas especficas. Puede ser la opcin de recursos hdricos ms segura en caso de nuevas expansiones.
Filtrado de relaves
Los relaves espesados y dispuestos en embalses mantienen un alto contenido de agua que podra ser recuperado mediante filtrado parcial o total de relaves. En caso de un filtrado total de relaves, los consumos unitarios de agua fresca pueden ser reducidos a valores cercanos a 0,25 m3/t tratada. Ello requiere de una inversin en filtros y un manejo y disposicin de relaves hmedos (correas transportadoras/camiones).
Ventajas
Desventajas
Reduccin consumos (0,5 a No aplicable en alta cordillera 0,25 m3/t) Aplicable a todo tipo relaves Tecnologa industrial de Crea depsitos inestables/erosionables complejo de
Sistema aplicacin transporte
Flujo esperado: 30 - 50 Mm3/ao (25% ahorro del 50%). Costos de inversin: 300 - 700 KUS$/(L/s) (calculado /dato). Costos operacin: 1-3 US$/m3 (calculado/dato). Grado de aplicabilidad: Bajo. Los costos operacionales son muy altos y hay problemas geotcnicos y ambientales de los relaves filtrados an no resueltos.
Espesaje extremo (Deep Thickening) Corresponde a la construccin de espesadores de mayor altura que permiten descargar pulpas a alta densidad (65 a 75% en relaves), logrando incrementar en un 8% la concentracin con respecto a espesadores convencionales de alta eficiencia (15% de ahorro de agua). Las descargas de relaves hiperconcentrados debe ser impulsado por bombas de desplazamiento positivo y el manejo de relaves en el tranque debe utilizar el mtodo de depsito inclinado.
Ventajas
DesventajasTecnologa modificacin) audaz (triple
Bajo costo operacional Optimiza disposicin tranque
Requiere relevantes
inversiones
Aplicable a todo tipo relaves
No hay aplicacin a pases ssmicos
Flujo esperado: incremento). Costos de(estimado/calculado).
20
-
30
Mm3/ao
(15%
del
inversin: 0,5 -
300
-
800
KUS$/(L/s)
Costos operacin: (estimado).
1,0
US$/m3
adicional
Grado de aplicabilidad: Difcilmente se podra aplicar a empresas mineras en operacin, podra ser til en proyectos mineros nuevos o en expansiones considerables. Debe conseguirse la aprobacin de SERNAGEOMIN para la construccin de tranques inclinados.
FRASES AL CIERRE
Si buscas resultados distintos, no hagassiempre lo mismo.
Hay una fuerza motriz ms poderosa queel vapor, la electricidad y la energa atmica: la voluntad.
Albert Einstein, 1879-1955. Cientfico nacido en Alemania, nacionalizado estadounidense. Es uno de los cientficos ms conocidos y trascendentes del Siglo XX.
Gracias