19/03/2021. Ing. Jorge Rodriguez Llapa. Ing. Jorge Rodríguez Llapa. Tratamiento de Aguas y Relaves OBJETIVO DEL CURSO

Transcripción

1 Ing. Jorge Rodríguez Llapa Ing. Jorge Rodríguez Llapa 1 OBJETIVO DEL CURSO Comprender, entender y describir los procesos y operaciones que se dan en unidades productivas de plantas concentradoras, para la recuperación del agua y la apropiada disposición de los sólidos 1

2 De la evaluación Promedio Asignaciones (PA): 10% Promedio Tareas en aula (PT): 20% Examen final (EF): 70% Nota Final=(PA*0.1)+(PT*0.2)+(EF*0.7) Nota: Si la asistencia es menor a 70% la desaprobación es automática. Para aprobar es necesario obtener una nota final mínima de once (11). Para la nota final la fracción 0.50 o más se considera como una unidad a favor del participante. No existe prueba de recuperación, en caso no haya rendido alguna prueba. Tratamiento de aguas y relaves Ing. Jorge Rodríguez Llapa 4 2

3 Relave El relave minero es el resultado de todo un proceso que comprende la extracción mineral seguido por el proceso de triturado donde se busca disminuir el diámetro del mineral y eliminación del material minero. Este proceso finaliza cuando el excedente en este caso el relave es depositado en una presa para su almacenamiento. En la minería la extracción de grandes cantidades de material (roca) del yacimiento que se está explotando solo una pequeña fracción corresponde al elemento de interés (aproximadamente 1%) Relave Las características y el comportamiento de esta pulpa dependerá de la razón agua/sólidos y también de las características de las partículas sólidas. Esto puede ilustrarse si se consideran los siguientes ejemplos: Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurrirá fácilmente, incluso con pendientes pequeñas. Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo, relaves filtrados) no escurrirá gravitacionalmente. 3

4 Relave Si las partículas sólidas son de muy pequeño tamaño (equivalentes a arcillas), se demorarán un gran tiempo en sedimentar, manteniéndose en suspensión y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar. Si las partículas sólidas son de gran tamaño (equivalentes a arenas) sedimentarán rápidamente y se acumularán a corta distancia del punto de descarga. Opciones para la Descarga de los Relaves Opción A: Descarga del Relave Completo Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se producirán durante la vida útil de la planta. Pueden utilizarse cavidades "pre- existentes" como: rajos mineros abandonados, depresiones naturales en superficie, cavernas naturales, antiguas minas subterráneas abandonadas, etc. En cualquiera de estos casos, si bien en el pasado en Perú pudieron darse la posibilidad de ser considerados. 4

5 Opciones para la Descarga de los Relaves Opción B: Construcción del Muro Resistente con Parte del Relave Esta opción corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta, de manera de separar la fracción gruesa (arenas de relaves) de la fracción fina (lamas), para poder utilizar la primera como material para la construcción del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Opciones para la Descarga de los Relaves Opción B: Construcción del Muro Resistente con Parte del Relave Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves, es posible hacerlo de 3 formas o métodos de crecimiento distintas: Crecimiento del muro hacia aguas arriba, crecimiento del muro hacia aguas abajo y crecimiento del muro según el método llamado eje central o mixto. Cualquiera de estos métodos constructivos conforman finalmente a Diques de Relaves 5

6 Opciones para la Descarga de los Relaves Opción C: Material de Relaves Equivalente a un Suelo Húmedo Esta opción requiere tratar los relaves provenientes de la planta, de manera de extraerle la mayor cantidad de agua, obteniendo así un material equivalente a un suelo húmedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contención. Para este propósito existen distintos métodos: Espesar los Relaves, Filtrar los Relaves y la alternativa más reciente es la de crear lo que se denomina Pasta de Relaves. Efectos de la Razón Sólido/Agua (S:A) Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportará como una suspensión acuosa, cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua, hasta que, para contenidos de agua suficientemente bajos se comportará como un lodo espeso y eventualmente, como un suelo húmedo. 6

7 Efectos de la Razón Sólido/Agua (S:A) Experimentalmente podemos señalar que: Si la razón S:A es menor que 50%, la pulpa de relaves se comporta como suspensión acuosa, y escurrirá incluso con pendiente menores al 2% y se produce segregación de las partículas con la distancia al punto de descarga. Si la razón S:A es mayor o igual que 55% la pulpa de relaves comienza a tener comportamiento de un lodo viscoso; disminuye fuertemente la segregación de partículas y se necesitará pendientes mayores al 2% para escurrir. Efectos de la Razón Sólido/Agua (S:A) La siguiente tabla nos indica la pendiente límite que admite una pulpa de relaves para distintas concentraciones de sólidos en peso (pendientes mayores producirán su escurrimiento) 7

8 Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa - Permeabilidad de los Suelos.- Simulación del comportamiento de una membrana permeable (a la izquierda) y una impermeable (a la derecha) cuando cae sobre ella una gota de un líquido Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa - Permeabilidad de los Suelos.- Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectados de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos. Al movimiento del agua a través del material se le denomina Infiltración o filtración y a su medida Permeabilidad. La circulación del agua a través del suelo se debe a la diferencia de presión hidrostática entre dos puntos. 8

9 Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa - Permeabilidad de los Suelos.- En forma muy resumida podemos decir que se cumple la relación ν = k. i Donde ν = es la velocidad de descarga i = es el gradiente hidráulico k = es el coeficiente de permeabilidad. Las unidades en que k se expresa, comúnmente son cm/seg. Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa - Permeabilidad de los Suelos.- Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones, el que depende del tamaño y granulometría de las partículas gruesas, de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra. El coeficiente de permeabilidad varía en un amplio margen para los distintos suelos naturales, desde 10-2 cm/seg. (permeable) hasta 10-9 cm/seg (impermeable). 9

10 Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa - Permeabilidad de los Suelos.- Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera: Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa - Permeabilidad de los Suelos.- 10

11 Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa Densidad Relativa.- (e máx - e) Dr = x100% (e máx - e mín ) Donde Dr = densidad relativa ( en %) e= relación de vacíos natura e máx = relación de vacíos de la arena en la condición más suelta e min = relación de vacíos de la arena en la condición más densa. Características: Si e = emax => Dr = 0 % Si e = emin => Dr = 100 % Permeabilidad e Infiltración y Densidad Relativa Densidad Relativa.- 11

12 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Cubeta.- Corresponde al volumen físico disponible donde se depositan las lamas (finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella la laguna de aguas claras debido a la sedimentación de las partículas finas. La cubeta es la componente más importante en relación con la vida útil del depósito. Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente.- Este muro delimita la cubeta y permite contener los residuos que en ella se descargan. Por lo tanto, el muro perimetral generalmente es la componente más importante en lo que dice relación con la estabilidad o grado de seguridad del depósito. En los Diques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida útil del depósito. 12

13 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Sistema de Descarga y/o Clasificación y Selección de los Relaves.- El sistema de descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta, por lo que una falla de este sistema se traduce en la detención de la operación eficiente del depósito. Además, muchas veces, este sistema se utiliza también para clasificar y seleccionar los residuos, de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construcción del muro perimetral (uso de ciclones) Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa.- La zona donde se descargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmente está seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas. Es la parte del depósito de relaves o lamas situada en las cercanías de la línea de vaciado, esta playa de forma junto al prisma resistente 13

14 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantación.- Corresponde a la laguna de aguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentación o decantación de las partículas sólidas. Esta poza permite la recuperación de aguas y al mismo tiempo la evacuación de estas desde la cubeta. Esta laguna debe mantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y su evacuación debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muro. Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Sistema de Recuperación de Aguas.- El sistema de recuperación de aguas permite devolver a la planta, las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara, mediante bombeo desde balsas y/o descargas de torres de evacuación o decantación que son obras destinadas a la descarga gravitacional de las aguas claras desde la poza de decantación de un dique o embalse de relaves 14

15 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Sistema de Drenaje.- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al máximo el nivel freático en el interior del cuerpo del muro, usualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre las partículas finas y produzca la colmatación del sistema. Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Sistema de Impermeabilización de la Cubeta.- Si los relaves en la cubeta contienen sustancias tóxicas debe evitarse la infiltración de aguas al subsuelo, ya que estas podrían provocar la contaminación de los recursos de aguas subterráneas y/o de superficie de la zona de emplazamiento del depósito. En este caso, es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilización del piso y paredes de la cubeta, usualmente construido en base a una serie de "estratos" impermeables y "permeables-drenantes" 15

16 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Canales de Desvío.- Son las zanjas construidas o túneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentías superficiales, impidiendo su ingreso a la cubeta del dique o embalse de relaves. Berma de Coronamiento.- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo del prisma resistente o muro de contención. Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Nivel Freático.- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presión nula. Muro de Partida o Muro Inicial.- Muro construido con material grueso de empréstito al inicio del depósito de relaves. En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central, las arenas se vacían hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba. La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas, en relación al avance en altura del nivel de lamas. El muro inicial debe permitir mantener una revancha mínima a lo largo del período de operación del dique. 16

17 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Nivel Freático.- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presión nula. Muro de Partida o Muro Inicial.- Muro construido con material grueso de empréstito al inicio del depósito de relaves. En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central, las arenas se vacían hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Muro de Pié.- Es el que se construye, generalmente de enrocados en el extremo de aguas abajo del prisma resistente en los métodos constructivos de eje central y de aguas abajo. Este muro tiene por objeto dar un límite físico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma. 17

18 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Muro de Cola.- Se suele construir para limitar el depósito por el extremo de aguas arriba. Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construcción empleados para el muro resistente. Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Licuefacción.- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado por incremento de la presión de poros. El caso más frecuente de licuefacción ocurre por acción sísmica sobre materiales areno-limosos saturados. 18

19 Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Piezometría.- Es el sistema de control de las presiones hidrostáticas en el interior del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados. Los instrumentos utilizados se llaman piezómetros y con ellos se detecta el nivel freático del subsuelo. Vertederos de emergencia.- Son vertederos de umbral variable destinados a evacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un dique al crecer la laguna de decantación por lluvias intensas. Descripción de los Componentes Principales de un Depósito de Relaves y Algunos Otros Conceptos Importantes Empréstito Tierra que cumple ciertos parámetros de granulometría, humedad, etc. Generalmente el empréstito es usado como relleno estructural en obra. Dique de Relave: Depósito en el cual el muro es construido por la fracción más gruesa del relave, compactado, proveniente de un hidrociclón (operación que separa sólidos gruesos de sólidos más finos, mediante impulsión por flujo de agua). La parte fina, denominada Lama, se deposita en la cubeta del depósito. 19

20 Depósitos de Relaves Dentro de la disposición de relaves existen diferentes y variadas formas de deposición de relaves, que dependiendo de diversos factores como son las cercanías al concentrador, capacidad de almacenamiento de relaves, topografía del lugar, producción del yacimiento se deberá seleccionar la forma más apropiada para disponer estos relaves Depósitos de Relaves Atendiendo a lo indicado anteriormente, los distintos tipos de Depósitos de Relaves, son los siguientes: a) Diques de Relaves b) Embalses de Relaves c) Depósito de Relaves Espesados d) Depósito de Relaves Filtrados e) Depósito de Relaves en Pasta 20

21 Depósitos de Relaves a) Diques de Relaves A continuación se describen brevemente las alternativas de construcción del muro de arenas de Los Diques de Relaves Depósitos de Relaves a) Diques de Relaves Construcción del Muro Método Aguas Arriba El Método Aguas Arriba.- consiste en un muro inicial (starter dam) construido con material de empréstito compactado sobre el cual se inicia la deposición de los relaves, utilizando clasificadores denominados Hidrociclones ; la fracción más gruesa o arena, se descarga por el flujo inferior del hidrociclón (Underflow) y se deposita junto al muro inicial, 21

22 Depósitos de Relaves a)diques de Relaves Construcción del Muro Método Aguas Arriba El Método Aguas Arriba.. mientras la fracción más fina o lamas, que sale por el flujo superior del hidrociclón (Overflow) se deposita hacia el centro del dique en un punto mas alejado del muro, de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partículas más pesadas de lamas y gran parte del agua escurre, formando el pozo de sedimentación o laguna de sedimentación, la que una vez libre de partículas en suspensión es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga. El Método Aguas Arriba 22

23 Depósitos de Relaves a)diques de Relaves Construcción del Muro Método Aguas Abajo El Método Aguas Abajo.- La construcción se inicia también con un muro de partida de material de empréstito compactado desde el cual se vacía la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba. Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente, usualmente 2 a 4 m., se efectúa el levante del muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro Depósitos de Relaves a)diques de Relaves Construcción del Muro Método Aguas Abajo El Método Aguas Abajo.- A veces se dispone también de un segundo muro preexistente aguas abajo. Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas, según el manteo del talud del muro de partida, o bien, disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida. Este método de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite lograr muros resistentes más estables del punto de vista de la resistencia sísmica 23

24 Depósitos de Relaves a)diques de Relaves Construcción del Muro Método Aguas Abajo Depósitos de Relaves a)diques de Relaves Construcción del Muro Método Eje Central o Mixto El Método Eje Central o Mixto.- se inicia al igual que los métodos anteriores con un muro de partida de material de empréstito compactado, sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba. Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial, se eleva la línea de alimentación de arenas y lamas, siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida 24

25 Depósitos de Relaves a)diques de Relaves Depósitos de Relaves a)diques de Relaves 25

26 Depósitos de Relaves b) Embalses de relaves Este tipo de depósito de relaves consiste en construir un muro resistente hecho totalmente de material de empréstito, compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y también parte o todo su coronamiento; los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificación, pero también deben disponer, de un sistema de evacuación de las aguas claras de la laguna que se forma Depósitos de Relaves b) Embalses de relaves La construcción por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se diseñe como una membrana inclinada cercana y en la dirección del talud de aguas arriba. 26

27 Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados El Ingeniero canadiense Eli I. Robinsky ha desarrollado un sistema de depósito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construcción. El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentración de sólidos. El autor propone una curva en que relaciona el ángulo de reposo del relave con el contenido de sólidos de la pulpa. Para concentración del orden de 53% en peso, la pendiente de reposo es del 2% y ésta aumenta hasta un 6% sí la concentración sube a 65% Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados No obstante que este tipo de depósito no requiere la construcción de un dique para limitar el área comprometida, se recomienda la construcción de un pequeño terraplén algo alejado del borde exterior del depósito, el cual sirve para contener un volumen para el depósito del agua desalojada por el relave, la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada. Este pequeño terraplén sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales. 27

28 Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados En efecto, si la concentración de sólidos es baja, el escurrimiento de la pulpa produce una segregación de materiales, depositándose en primer lugar los granos mayores y a continuación y separadamente, los más finos. Es el fenómeno usual en el depósito de lamas en un dique y más aún el que ocurre en los Diques construidos por el método de aguas arriba. Si por el contrario, la pulpa es concentrada (del orden del 50% o más), la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregación Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivo especialmente en aquellos casos en que la topografía es favorable. La relativa baja altura de los depósitos al tener estos una pendiente máxima del tipo 6%, ocupan grandes extensiones relativamente planas o de poca inclinación. Existen sin embargo algunas interrogantes que no están claramente especificados por su autor. 28

29 Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados En efecto, la obtención de concentraciones de pulpa tan alta como 65% de sólidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener. Solamente ha sugerido en forma general, que podrían usarse espesadores cónicos profundos, métodos centrífugos y de filtración y vacío. Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados Por otra parte, si las pulpas así concentradas tienen un ángulo de reposo de 6%, su escurrimiento por tubería desde el concentrador hasta el vértice del cono, implica una pérdida de carga hidráulica superior a dicho 6% en forma que una conducción, por ejemplo, a 2 Km., significaría una perdida de energía del orden de 150 m, lo que resultaría muy costoso si el relave debe ser bombeado. No siempre es posible la instalación del espesador junto al vértice del depósito. 29

30 Depósitos de Relaves c) Depósitos de Relaves Espesados Depósitos de Relaves d) Depósitos de Relaves Filtrado Este tipo de depósitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados, con la diferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtrado utilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados, como son los filtros de prensa o de vacío. 30

31 Depósitos de Relaves d) Depósitos de Relaves Filtrado Es importante señalar que en este método, aunque el contenido de humedad que se logra (20% a 30%) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra, es suficientemente alto como para tener un relleno prácticamente saturado., por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundación es relativamente permeable. También es necesario señalar que la presencia de algunas arcillas, yeso, etc. en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado Depósitos de Relaves d) Depósitos de Relaves Filtrado 31

32 Depósitos de Relaves e) Depósitos de Relaves en Pasta Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con sólido, que contiene abundante partículas finas y un bajo contenido de agua, de modo que esta mezcla tenga una consistencia espesa, similar a una pulpa de alta densidad Depósitos de Relaves e) Depósitos de Relaves en Pasta La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable aún cuando esté varias horas sin moverse. La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzo, feldespato, arcillas, micas y sales. 32

33 Depósitos de Relaves e) Depósitos de Relaves en Pasta La flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depósito, puede ser extendida al uso de técnicas de construcción aguas arriba, donde las consideraciones de diseño antisísmicos de otra manera sería prohibida. Con la alternativa de pasta no se requiere una solución tipo embalse. Depósitos de Relaves e) Depósitos de Relaves en Pasta i) En los depósitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente: La necesidad de diseñar y construir grandes depósitos. El volumen de materiales involucrados en la construcción de depósitos. Los riesgos de falla geomecánica asociados a los Diques convencionales. Los riesgos de generación de aguas ácidas y lixiviación de metales. El manejo del volumen de agua clara. Las pérdidas de agua por infiltración y evaporación. La superficie de suelo para disponer los relaves, optimizando el uso del suelo. La emisión de material particulado. 33

34 Depósitos de Relaves e) Depósitos de Relaves en Pasta ii) En los depósitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente: La recuperación de aguas desde los relaves La aceptación ambiental de la comunidad. La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (estériles o lastre) La flexibilidad operacional. Depósitos de Relaves e) Depósitos de Relaves en Pasta 34

35 Depósitos de Relaves f) Otros Depósitos de Relaves A continuación se mencionan otros tipos de Depósitos que no son usuales: A) Depósitos en Minas Subterráneas en Explotación B) Depósitos en Minas Subterráneas Abandonadas C) Depósitos en Minas Explotadas a Cielo Abierto D) Depósitos Relaves Radiactivos E) Depósitos costeros F) Depósitos submarinos Manejo de Relaves Las relaveras deben ser diseñadas, operadas, cerradas y rehabilitadas para asegurar el desempeño en concordancia con los compromisos de la compañía. Cada etapa en el ciclo de vida de los relaves desde el diseño a la rehabilitación y cuidados posteriores, deben ser documentados en una serie de reportes dentro de un plan de gestión de relaves, que es un documento vivo. 35

36 Manejo de Relaves La escala de la gestión de relaves debe coincidir con la escala del proyecto. El diálogo e información compartida con los actores de decisión antes y durante las operaciones es parte integral del desarrollo de un plan de gestión de relaves. Identificación y evaluación de las opciones Las opciones en el manejo de relaves están predeterminadas por: Experiencia previa de los ingenieros, sin tomar en cuenta nueva tecnologías y las particularidades del proyecto. Consultoría realizada por un número limitado de expertos internos y externos. El paso más importante en el desarrollo conceptual del manejo de relaves es reunir un equipo multidisciplinario capaz de evaluar las implicaciones del ciclo de vida de la mina. 36

37 Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 1. Definir parámetros operacionales 2. Identificar todos los posibles sitios de ubicación de relaves 3. Realizar un balance hídrico 4. Opciones de drenaje 5. Evaluación del costo neto 6. Evaluación final Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 1. Definir parámetros operacionales El estudio conceptual se debe basar en los datos. Esta información debe incluir: El plan del ciclo de vida de la mina. Topografía del lugar. Áreas de captaciones hidrológicas. Datos históricos de precipitaciones y evaporación. Volumen proyectado y velocidad de producción de los relaves, y sus características físico-químicas, calidad y precio del agua. Parámetros geotécnicos de los materiales de construcción. Datos sísmicos. 37

38 Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves Además el equipo del proyecto necesita: Reunir todos los estudios previos de relaves. Identificar y cuantificar los factores claves de desempeño. Por ejemplo, demanda de agua dulce, minimizando drenaje ácido o generación de salinidad o reduciendo el impacto sonoro y visual. Identificar todos los requerimientos y legislación acerca del diseño, operación y cierre. Identificar la comunidades involucradas. Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 2. Identificar todos los posibles sitios de ubicación de relaves Incluye campos verdes, relaveras existentes, actuales y futuros, galerías de la mina, y escombreras. El equipo del proyecto debe considerar: a) Opciones para maximizar la recuperación del agua y la consolidación de los relaves. b) Rotación de descarga de relaves entre celdas múltiples de almacenamiento para reducir la velocidad de crecimiento y maximizar la densidad consolidada. 38

39 Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 2. Identificar todos los posibles sitios de ubicación de relaves c) Esterilización del yacimiento. d) Potencial de drenaje ácido o salinidad. e) El impacto de alguna falla en la contención del relave. f) Sitio de rehabilitación. Este paso producirá una evaluación del riesgo y una gráfica de la capacidad de almacenamiento versus el tiempo para evaluar si los volúmenes de almacenamiento son adecuados. Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 3. Realizar un balance hídrico del sitio Esto es necesario para evaluar el impacto de diferentes disposiciones de relaves y opciones de almacenamiento como una función de varios escenarios precipitación y abastecimiento de aguas. Este paso recomendará un diseño conceptual de la relavera y proveerá una evaluación del riesgo de varias opciones de drenaje y almacenamiento. 39

40 Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 4. Opciones de Drenaje / Espesado Hay diferentes opciones de drenaje mecánicas e in situ que pueden aplicar en una operación de relave en particular. Estas incluyen convencionales, de alta velocidad y espesantes, filtros a presión y al vacío, centrifugas y ciclones. En esta etapa es importante que el equipo del proyecto revise: Requerimientos actuales y futuros de los relaves. Por ejemplo, tras varios años de producción se habilitarán galerías para la disposición de relaves que requerirán distintos métodos de drenaje. Tecnologías empleadas en sitios similares. Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 5. Evaluación del costo neto Las diferentes opciones de almacenamiento y espesamiento de relaves ahora pueden ser evaluadas desde el punto de vista financiero. En esta etapa se evalúan los costos asociados a la ubicación de los equipos de espesamiento y el sitio de almacenamiento, las opciones de transporte y los precios de productos consumibles (reactivos y agua). 40

41 Manejo de Relaves Pasos a seguir en el Manejo de Relaves 6. Evaluación Final Juntando todos los pasos anteriores, el equipo del proyecto puede priorizar las opciones y recomendar el espesamiento de relaves óptimo, y la mejor opción de transporte y almacenamiento. En esta instancia se debe presentar un proyecto conceptual a la compañía minera y a la comunidad. Ciclo de vida de una relavera 41

42 Ciclo de vida de una relavera 1. Planeamiento y Diseño Integración con el plan y cronograma de la mina en el desarrollo de la metodología de disposición de relaves. Por ejemplo, utilizando o almacenando topsoil para la construcción de las paredes de contención o las coberturas. Ubicación de las relaveras, para evitar la esterilización de los recursos minerales y la contaminación de los recursos hídricos. Disponibilidad de materiales adecuados para la construcción de muros de contención y materiales de cobertura Ciclo de vida de una relavera 1. Planeamiento y Diseño Caracterización geoquímica de los relaves para evaluar su potencial drenaje ácido durante la operación y después del cierre. Cambio en el manejo, incremento del rendimiento en la planta de procesamiento y cumplimiento con los requerimientos en lo concerniente a relaves y cuerpos de agua. Reprocesamiento de relaves, algunos relaves pueden contener aún valiosos minerales, por ello un objetivo de gestión puede ser proveer almacenamiento temporal si la recuperación de minerales es económicamente viable. Sin embargo, ésta no puede ser una justificación para dejar relaves químicamente inestables o en estado reactivo por un tiempo prolongado. 42

43 Ciclo de vida de una relavera 2. Construcción Asegurar que la relavera sea construida por un contratista competente, con un apropiado nivel de supervisión y control de calidad de los materiales y las técnicas empleadas para demostrar que se siguieron las especificaciones de diseño. Proveer una descripción detallada de los aspectos geotécnicos como la preparación de los cimientos, tratamiento de grietas en zanjas. Esta información sirve en el diseño y construcción de trabajos de remediación en caso ocurra algún inconveniente posterior a la construcción. Proveer planos que: contengan una representación precisa de los trabajos de construcción, ayuden a mejorar los diseños en etapas posteriores, provean detalles y dimensiones para trabajos de remediación de manera que no afecten las infraestructuras existentes. Ciclo de vida de una relavera 3. Operación Debe existir un manual de operaciones que este en concordancia con los objetivos de diseño de la relavera. Además los operadores deben ser capacitados en: Los principios de una buena disposición de relaves (capas delgadas con un máximo de secado para maximizar la estabilidad y minimizar la infiltración). El correcto manejo de la laguna/poza de decantación y recuperación eficiente del agua para maximizar la estabilidad. 43

44 Ciclo de vida de una relavera 3. Operación Ejemplos de prácticas deficientes en el manejo de relaves y sus impactos negativos. Procedimientos operacionales que requieren medidas específicas de precaución, como el orden correcto de apertura/cierre de las válvulas para evitar que los ductos se bloqueen. Indicadores claves usados para el monitoreo de las operaciones, y las responsabilidades y roles de cada operario según el plan de manejo de relaves. Ciclo de vida de una relavera 3. Operación Cronograma y mantenimiento preventivo de los equipos para asegurar su correcto funcionamiento. La importancia de tener un registro de los datos del monitoreo y desempeño. La necesidad de reportar cualquier observación inesperada a los supervisores y seguir las acciones de los planes de emergencia. 44

45 Ciclo de vida de una relavera 4. Monitoreo La instalación de piezómetros para monitorear agua subterránea debajo y en los alrededores de la relavera. Calidad del agua superficial y subterránea aguas arriba y aguas abajo de la relavera. Las pruebas y monitoreo de estrategias de cierre, incluyendo tratamiento en pendiente y coberturas. Los reportes de monitoreo deben ser preparados frecuentemente y deben ser accesibles y entendibles. Ciclo de vida de una relavera 5. Cierre y Post-cierre El cierre de la relavera debe estar incluido en el plan de cierre de la mina, para asegurar la salud, seguridad de la comunidad y el medio ambiente. Debe existir un compromiso que alcance una estructura estable y sostenible, probando los conceptos de ingeniería previamente al cierre, para que sea construido con seguridad y a un costo eficiente. 45

46 Ciclo de vida de una relavera 5. Cierre y Post-cierre Se deben tener consideraciones geotécnicas para asegurar la estabilidad de la superficie. Además se deben considerar tratamientos y coberturas que eviten efectivamente la contaminación. Uso del suelo en el post-cierre, las consideraciones deben empezar en la fase de diseño y continuar durante el ciclo de vida de la relavera, siguiendo el plan de cierre. Ciclo de vida de una relavera 5. Cierre y Post-cierre Financiamiento, el cual debe incluir los rangos de costos, dimensiones (por ejemplo, espesor de la cobertura), eventos (como tormentas y sismos), cronogramas (diseño, construcción, monitoreo y mantenimiento postcierre) y los riesgos del proyecto. Plan de monitoreo y mantenimiento post-cierre, establecer un cronograma de tareas y actividades requeridas para medir indicadores del impacto postcierre. Este debe incluir cantidades y velocidades de solutos y revegetación. 46

47 Métodos de disposición de relaves Los relaves son usualmente bombeados como lodo por un ducto y descargados en una relavera. La consistencia del lodo (%sólidos por masa) depende del tipo de relave, la distribución del tamaño de partículas, la gravedad específica, y el grado de espesamiento en la planta de procesamiento. Los lodos de relaves son típicamente bombeados de 25% de sólidos (para relaves con baja gravedad específica) a 50% (para relaves de roca maciza). 47

48 Métodos de disposición de relaves Los relaves son espesados antes de ser bombeados, esto permite procesar el agua para que sea reciclada a la planta procesadora de minerales, reduciendo pérdidas de agua y demanda de la misma. Métodos de disposición de relaves Consistencia del Relave Lodo Lodo espeso Equipo de Espesamiento Requerido Espesador convencional o de alta velocidad Espesador de alta compresión Pasta de alto slump Espesador de cama profunda Pasta de bajo slump o torta filtrante Filtros 48

49 Métodos de disposición de relaves Haciendo más espesos los relaves se reduce la cantidad de agua transportada a la relavera. Esto reduce el riesgo de desborde, y reduce las pérdidas por infiltración y evaporación. La descarga de relaves espesos también permite un mejor control del estanque de decantación y devuelve agua al sistema. Cuando los relaves son descargados en relaveras superficiales, el ángulo de descarga en la playa se hace más pronunciado conforme el relave tiene una consistencia más espesa. Métodos de disposición de relaves Consistencia Angulo a la playa (%) Lodo 1 a 2 Lodo Espesado 2 a 3 Pasta de Alto Slump 3 a 6 Pasta de Bajo Slump 6 a 10 49

50 Métodos de disposición de relaves Los métodos de disposición convencionales de relaves incluyen: Disposición de lodos a una presa de relave (almacenamiento de valle). Los relaves se descargan en dirección aguas abajo hacia la pared de contención, donde el decantador colecta el agua sobrenadante; o sino los relaves se descargan en dirección aguas arriba desde la pared de contención, con un decantador ubicado aguas arriba. Disposición de lodos a una pared de contención circular en una superficie relativamente plana, usualmente con un decantador central. Disposición de lodos a una serie de celdas. Se hace una disposición cíclica entre las celdas para favorecer su consolidación y desecación. Métodos de disposición de relaves Descarga central de lodo espesado (CTD) en una superficie relativamente plana, con agua sobrenadante colectada en un canal angosto. Descarga en valle bajo de lodo espesado (DVD) hacia una pared de contención, ubicado en la captación. Disposición de lodos espesados a celdas, en combinación con un aumento mecánico del secado, como el utilizado en los lodos rojos en la industria de la alúmina. Lodos dispuestos en tajos, como lodos espesados o combinado con escombros. Relleno subterráneo en bancos, en la forma de llenado hidráulico, llenado de roca o relleno de relave cementado. 50

51 Métodos de disposición de relaves Disposición Almacenamiento Ventajas Desventajas Descarga de lodo hacia pared de contención Descarga de lodos fuera de la pared de contención Presa de relave Presa de relave Maximiza el volumen de almacenamiento para una altura de pared dada. Se puede recuperar el agua que retorna al sistema. Puede no requerirse una gran capacidad de contención de la presa. Con un correcto manejo, no debería ocurrir un desbordamiento y un aliviadero final no será necesario. Los flujos naturales de valle pueden ser interrumpidos. Una pared de contención que retenga el agua es requerida para evitar infiltración. La deposición de relaves finos contra la pared pueden afectar la estabilidad. Potencial de desbordamiento por el agua o los relaves. Requerirá un aliviadero final. Los flujos naturales de valle pueden ser interrumpidos. El agua que retorna al sistema tiene que moverse aguas arriba de la playa de relave. Continua Métodos de disposición de relaves Disposición Almacenamiento Ventajas Desventajas Lodos Lodos Relavera Circular Celdas Con un decantador central, puede no requerirse una gran capacidad de contención de la presa. La huella es minimizada con la elevación de la pared de contención circular. Con decantadores centrales, puede no requerirse una gran capacidad de contención de la presa. Las celdas cíclicas permiten la consolidación y desecación de los relaves y pueden reducir la infiltración. La huella total puede ser minimizada elevando las paredes de contención de las celdas. Los canales de drenaje natural pueden ser interrumpidos. Un adecuado cierre del decantador central es requerido para detener la infiltración. Los canales de descarga natural pueden ser interrumpidos. Un cierre adecuado de los decantadores centrales es requerido para detener la infiltración. Continua 51

52 Métodos de disposición de relaves Disposición Almacenamiento Ventajas Desventajas Lodo Espesado Lodos Lodos CTD, DVD o celdas Subterráneo En tajo El espesamiento reduce pérdidas de agua, reduce el volumen sobrenadante y la infiltración. El espesamiento permite una rehabilitación más rápida. CTD tiene un impacto menor en la topografía del sitio. Elimina la necesidad de una relavera superficial. Puede ser transportado por gravedad. Puede mejorar la estabilidad de los trabajos subterráneos. Elimina la necesidad de una relavera superficial. Puede ser transportado por gravedad. El sobrenadante puede ser recuperado por bombeo. El espesamiento y bombeo significan costos adicionales a la disposición de lodos. Debido al bajo ángulo de descarga en la playa, la huella del CTD es grande, con implicaciones en la rehabilitación. Las celdas requieren desecación mecánica y es costosa. El sobrenadante es difícil de recuperar. Sólo se hace una utilización parcial del almacenamiento disponible. Pueden inundarse labores subterráneas adyancentes. La velocidad de consolidación del relave es reducida. Pérdidas en los procesos químicos y recuperación del agua. Continua Métodos de disposición de relaves Disposición Almacenamiento Ventajas Desventajas Lodo Espesado Pasta cementada En tajo Subterráneo Elimina la necesidad de relaveras en la superficie. Puede ser transportado por gravedad. La cantidad reducida de sobrenadante no requiere ser recuperado. Puede ser transportado por gravedad. Se produce baja cantidad de agua sobrenadante, permitiendo un llenado rápido. Provee estabilidad para desarrollar minería en bancos adyacentes. El espesamiento implica un costo adicional. La velocidad de consolidación de los relaves es reducida, y la desecación de la superficie es reducida. La producción de pasta y la adición de cemento implican altos costos. 52

53 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves A continuación se recomiendan una serie de medidas que deben tenerse presente principalmente por los operadores de la pequeña y mediana minería en el control operacional y mantención de los depósitos Diques de relaves: Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves.. Se deben realizar periódicamente controles de la densidad in-situ en el muro de arenas y determinar la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 1/3 y 2/3 de la altura total del muro).. Controlar el nivel freático con piezómetros en el muro de arenas, comparar la cota que se obtiene de este nivel, con la cota del nivel del coronamiento del muro de partida impermeabilizado.. 53

54 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Cuando el nivel freático es alto, se debe proceder rápidamente a bajarlo, evacuando el agua clara de la laguna en la cubeta. Es importante además medir el nivel freático en algunos puntos aguas abajo del dique y mantener una estadística gráfica con los datos obtenidos. Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Establecer un control periódico de la granulometría de las arenas de relave. Un aumento repentino y significativo del % de finos compromete las condiciones de seguridad de la obra (formación de bolsones saturados y superficies localizadas menos resistentes al corte). La exigencia actual del contenido de finos en las arenas de relave de los muros de contención en los Diques de relaves, es que debe estar constituida por no más de un 20% de partículas menores de 200 mallas (74 micrones) 54

55 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Las partículas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogéneas, lo cual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr una buena compactación, pues las partículas en dicha operación de compactación, se traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de corte para romper este entrabamiento. Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Se debe medir el % de sólidos en peso de la pulpa de relaves, el cual debe mantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimiento de esta pulpa por la tubería de transporte, evitando su embancamiento, y tampoco muy bajo para no saturar rápidamente de aguas la cubeta. (un rango bien aceptado en la práctica es entre 35% a 45%). 55

56 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos de agua a través del muro de arenas produciéndose así su erosión. Se deben verificar periódicamente el ángulo de talud operacional comprometido en el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas. Este último en la actualidad se exige como mínimo de 2 metros. Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Controlar periódicamente el nivel y posición de la laguna de aguas claras, la cual debe mantenerse siempre lo más alejada posible del muro de arenas en los casos de Diques de relaves, con el fin de evitar humectar demasiado el muro y que se sature de agua, trayendo el consecuente aumento de la presión de poros entre las partículas y el eventual colapso. 56

57 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con las bombas de impulsión, para la evacuación de las aguas de la laguna de clarificación asegurándose así la continuidad de esta operación. Verificar en forma periódica el estado de las tuberías de conducción de los relaves y también las válvulas y bombas de impulsión de la pulpa de relaves. Además, se debe programar con antelación el traslado de las tuberías a las posiciones de descarga siguientes. Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Una medida importante a tener presente en la construcción en los muros de algunos diques es la de evitar conformar esquinas en ángulo recto ya que constituyen uno de los puntos estructuralmente más débiles frente a las solicitaciones sísmicas, debido a bajo confinamiento. Es por ello aconsejable establecer uniones redondeadas. 57

58 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Es muy importante en un dique de relaves en operación, mantener la práctica de compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas, usando equipos adecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios, tractores o bulldozer pesados. Esto se hace con el fin de mantener una compactación adecuada del muro, ayudando así a una mejor estabilidad sísmica de la obra. Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Cuando la compactación es deficiente, los Diques de relaves tienen mayor probabilidad de colapsar frente a una solicitación sísmica significativa. Es por ello que la operación de compactación en el muro resistente debe hacerse en forma regular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la estabilidad del dique. 58

59 Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Cuando durante la operación de un dique de relaves no hay suficiente arenas de una calidad adecuada, es conveniente considerar agregar una o más capas intermedias de material de empréstitos bien compactado, para continuar la construcción del muro resistente y así se tendrá una mejor estabilidad física. Medidas de Control Operacional y de Mantención en Diques de Relaves Los operadores de los depósitos de relaves deben tener, claro conocimiento, del Manual de Emergencia del depósito de relaves, con que obligatoriamente debe contar la Empresa, de modo que les permita enfrentar en forma exitosa las situaciones adversas, climáticas, hidrológicas, sísmicas, volcánicas o falla del sistema de captación de aguas claras o situaciones de emergencias de otra naturaleza que pudieren presentarse. 59

60 Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandono de un Dique de Relaves a) Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves, bombas, hidrociclones, líneas eléctricas, muelles de acceso). b) Secado de la laguna de aguas claras. c) Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas. d) Mantención del sistema de evacuación de aguas lluvias. Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandono de un dique de Relaves e) Estabilización de taludes (considerando máximo sismo probable de ocurrencia en la zona de emplazamiento). f) Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica el sellado de estas torres. g) Instalación de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves. h) Instalación de señalizaciones preventivas. 60

61 Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandono de un dique de Relaves i) j) Instalación de cortavientos. Habilitación de vertederos de seguridad (diseñado considerando el evento de máxima crecida probable). k) Compactación de la berma de coronamiento. l) Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosión eólica o también para posibilitar la forestación del dique en aquellos lugares en donde es factible hacerlo. Fallas en Depósitos de Relaves 61

62 Fallas en Depósitos de Relaves Estas estructuras deben ser diseñadas, ejecutadas y controladas siguiendo la totalidad de los conceptos involucrados en toda presa. Agregando las condicionantes referidas al trabajo específico que tenga el proyecto minero. En el transcurso de los últimos años estas estructuras han presentado diversas fallas que afectan a su entorno medioambiental, de salud y urbanístico de los sectores colindantes de ellos. 62

63 Fallas en Depósitos de Relaves Cuáles son las causas principales que originan fallas en las estructuras de las presas de relaves? De acuerdo con el análisis de información de diferentes fuentes hasta el 2016; de las aproximadamente 300 fallas e incidentes reportados en depósitos de relave, alrededor de la mitad corresponden a los siguientes modos de falla: a) overtopping, b) estabilidad estática del talud del depósito, c) estabilidad sísmica y falla de cimentación. Fallas en Depósitos de Relaves Cuáles son las causas principales que originan fallas en las estructuras de las presas de relaves? Por ejemplo, en los modos de falla relacionados al tema sísmico y cimentación, una vasta investigación geotécnica hubiera reducido la incertidumbre y riesgos del diseño, lo cual, por ejemplo, no ocurrió en Mount Polley, en el

64 Cuáles son las causas principales que originan fallas en las estructuras de las presas de relaves? Las fallas de los depósitos de relaves que conllevan a una rotura de presa y a un posterior deslizamiento de relaves suelen ser la acumulación de varios problemas, especialmente el monitoreo durante la operación y la acción inmediata ante los indicios de falla. La reducción de costos, así como la postergación del gasto para las estructuras de relaves tiene una influencia significativa en la resiliencia de los depósitos y existe una correlación muy marcada entre los ciclos de bajo precios de los metales y la preponderancia de las fallas de las estructuras relaves Fallas en Depósitos de Relaves Fallas en Depósitos de Relaves Cuáles son las causas principales que originan fallas en las estructuras de las presas de relaves? Las causas principales que originan las fallas en los depósitos de relaves se pueden agrupar en cinco modos principales: 1) Inestabilidad estática de los taludes, generalmente inducida por altas presiones de poros y una pobre consolidación de los relaves. 2) Inestabilidad sísmica producida por un evento telúrico. 3) Rebosamiento, resultado de un borde libre deficiente y mal control del depósito. 4) Falla de una estructura enterradas tales como sistemas de subdrenaje, como resultado de un diseño inadecuado o una construcción deficiente. 5) Falla por tubificación, como resultado de intercalación de capas de relaves finos y gruesos causados por variaciones en la granulometría de los relaves o un mal control de deposito deficiente. Ver video: 1 licuefaccion 64

65 Fallas en Depósitos de Relaves Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley Tres terraplenes contiguos limitan el depósito de relaves Monte Polley. De éstos, el denominado Embankment, donde se produjo el fallo, fue el flanco norte del relave en cuestión. Fallas en Depósitos de Relaves Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley En el momento fallo, el deposito Monte Polley estaba con permiso del Ministerio de Energía y Minas, para aumentar su cresta por 2,5 metros. El fallo se produjo el 4 de agosto de 2014, a una elevación de cresta 1 metro por debajo de su elevación permitida. Su pérdida de contención fue repentina, con ninguna advertencia. La elevación del estanque registrado a las 6:30 pm del 03 de agosto 2014 fue de 2,3 metros por debajo de la cresta 65

66 Fallas en Depósitos de Relaves Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley Fallas en Depósitos de Relaves 66

67 Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley Fallas en Depósitos de Relaves Fallas en Depósitos de Relaves Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley Visualizar video: 1 Mount Polley mine tailings breach 67

68 Fallas en Depósitos de Relaves Falla Almacenamiento de Relaves Mount Polley Factores agravantes: Deficiente estrategia de deposito de relaves y manejo de laguna Enrocado construido más inclinado que el diseñado sin contrafuerte Fallas en Depósitos de Relaves Fálla Depósito Samarco, Brasil (2015) Visualizar video: colapsa el dique de Brasil SAMARCO 68

69 Fallas en Depósitos de Relaves Falla dique en Minas Brumadinho Gerais Brasil y en España Ver video: 2 Brumadinho Fallas en Depósitos de Relaves Estadísticas Fallas Presas de Relave ICOLD, 2001: 3500 TSF en el mundo , 2 a 5 fallas de TSF anualmente Ratio de falla anual: 1/700 1/750 Cuál es la cifra oficial de Perú? Cuál es la cifra actualizada de fallas de depósitos en Perú? 69

70 Estadísticas Fallas Presas de Relave Perú Estadísticas Fallas Presas de Relave Perú Depósito Altura (m) Año Causa Consecuencias Estado del Depósito Casapalca Sismo Pérdidas humanas y contaminación río Rímac Milpo Sismo Pérdidas humanas e interrupción carretera Pasco-Huánuco Abandonado Abandonado Quiruvilca Sismo Daño agricultura e infraestructura Abandonado Yauliyacu Sismo Interrupción Carretera Central y contaminación río Rímac Se desconoce Recuperada NP 1969 NP Daño agricultura Abandonado Quiruvilca Sismo Contaminación río San Felipe Abandonado Atacocha NP 1971 Sismo Contaminación río Huallapa y daño infraestructura vial Alianza Sismo 3 fallecidos, destrucción viviendas e interrupción carretera Abandonado Abandonado San Nicólas NP 1980 NP Contaminación río Tingo y daño agricultura Abandonado INGEMMET (1982) 70

71 N Incidentes Estadísticas Fallas Presas de RelaveICOLD 2001 Año Altura (m) Estadísticas Fallas Presas de Relave-ICOLD 2001 Año N Incidentes N Incidentes N Incidentes en Perú 13 71

72 Estadísticas Fallas Presas de Relave-Ref. Herramientas de Análisis de riesgo Evaluación de Riesgo por Portafolio (Bowles et al. 1998). Enfoque de gestión de riesgo empresarial (LePoudre et al., 2016) Manejo efectivo del riesgo (ANCOLD, 2013) 72

73 Herramientas de Análisis de riesgo - Puntos en Común Claridad en el concepto del uso y diseño del depósito Integración de todos los Stakeholders. Documento vivo de análisis de riesgo durante todas las etapas del proyecto. El propietario debe implementar un Sistema de Manejo de Relaves. Analizar efectos cadena. 73

74 Herramientas de Análisis de riesgo - Concepto Contención de relaves 74

75 Contención de relaves Para las relaveras superficiales, las paredes de contención son normalmente construidas en una serie de plataformas usando el método aguas arriba o aguas abajo. Estos métodos consisten en que la cima de la pared de contención avanza en dirección aguas abajo, o crece verticalmente aguas arriba progresivamente cuando el terraplén se construye. Contención de relaves Las paredes de contención que crecen aguas abajo requieren un volumen más grande de materiales de préstamo que en la pared de contención que crece en dirección aguas arriba. 75

76 Contención de relaves En ambos casos, la pared de contención inicial es construida con material de préstamo, con escombros no ácidos. Las paredes aguas abajo crecen también con materiales de préstamo, mientras que las paredes que crecen aguas arriba utilizan una combinación de la fracción gruesa de los relaves y escombros o material de préstamo. Método de construcción aguas abajo El método de paredes de contención que crece aguas arriba utiliza una fracción del material de relaves, el material es excavado de la playa del relave y usado par a construir las plataformas depositadas unas sobre otras. Y puede ser necesario colocar escombros en la cara lateral (aguas abajo) y en la cima para prevenir la erosión del agua y viento. Contención de relaves 76

77 Método de pared de contención aguas abajo Factor Ventaja Desventaja Material de préstamo Costo de construcción Provee una buena capacidad de encapsulación. El costo de construcción del terraplén inicial no es mucho mayor a la del método aguas arriba. Grandes volúmenes de material son requeridos. El crecimiento de las paredes subsecuentes cada vez cuestan más. Impacto El impacto del terraplén inicial no es mucho mayor a la del método aguas arriba. Las paredes de contención subsecuentes incrementan el impacto. El incremento en el impacto de las paredes de contención reducen el volumen disponible para el almacenamiento de relaves. Método de pared de contención aguas abajo Factor Ventaja Desventaja Estabilidad geotécnica Infiltración Contaminantes La estabilidad es mejorada con el material de préstamo. Medidas de control de la infiltración pueden ser incorporadas con el crecimiento de paredes sucesivas. Los encapsulación previene los relaves a oxidarse. El uso de material de préstamo fino puede provocar una superficie freática alta para la disposición de relaves posteriores, y se reducirá la estabilidad. Escombros o materiales de préstamo gruesos incrementan la infiltración del a pared de contención. La encapsulación mantiene cierto contenido de aguay el potencial de transporte de los contaminantes. La encapsulación puede prevenir Estabilidad de El material de préstamo fino en la erosión de la exposición y erosión de los superficie es propenso a erosión. relaves. Cualquier reestructuración adicional La encapsulación permite Rehabilitación reestructurar la parte externa. para la rehabilitación puede incrementar la huella. Ver video: PROGRAMA 026 _RELAVES MINEROS_ Tratamiento BLOQUE 2 HD de Aguas y Relaves 77

78 Método de pared de contención aguas arriba Factor Ventaja Desventaja Material de préstamo Después de la construcción del terraplén inicial, poco volumen de material de préstamo es requerido para el crecimiento de la pared de contención Encima del terraplén de inicio solo se provee una cobertura limitada de los relaves. Costo de construcción Las paredes subsecuentes involucran poco material de préstamo y el transporte se limita a los materiales de las caras laterales. Las paredes subsecuentes requieren que los relaves sean desecados lo suficiente para ser adecuadas para la construcción de las paredes. Impacto Las paredes subsecuentes no incrementan el impacto. Los relaves excavados tienen mayor exposición a la oxidación. Método de pared de contención aguas arriba Factor Ventaja Desventaja Estabilidad geotécnica Infiltración Contaminantes Estabilidad de erosión Rehabilitación Puede ser reducida por el uso de relaves para las el crecimiento de las paredes. Relaves utilizados tendrán una permeabilidad relativamente baja y limitarán la infiltración. El uso de relaves puede provocar una superficie freática alta y reducirá la estabilidad geotécnica. Medidas de control de la infiltración no pueden ser incorporados en las paredes sucesivas. El secado de los relaves y el La excavación de relaves y su uso crecimiento de sus paredes reducen en la construcción de paredes la disponibilidad de agua para expone potencialmente a los relaves transportar contaminantes. ácidos a oxidarse. Las coberturas sobre los relaves protegen de la erosión La falta de coberturas en los relaves, los hace propensos a la erosión a largo plazo. Falta de coberturas limitará las La pendiente de la parte exterior de opciones de reestructuración. la pared de contención permitirá su Material de préstamo adicional será rehabilitación con la adición de requerido para alcanzar el espesor material de préstamo en el mismo adecuado de cobertura, el perfil final ángulo de pendiente. y el tratamiento superficial. 78

79 Gestión del Agua en Relaves Gestión del agua en relaves La gestión efectiva de la cantidad y calidad de agua es clave para la gestión responsable de relaves. Las principales consideraciones durante el diseño, operación y cierre de relaveras son: La disponibilidad de agua con calidad aceptable. Los usuarios principales del agua y el valor del agua para la comunidad. La necesidad de recuperación de agua y reactivos. Cantidad de flujo bombeado y sus distancias. 79

80 Gestión del agua en relaves...(continuación) Reducción o incrementos en evaporación (dependiendo si el balance hídrico está en déficit o superávit, respectivamente). Minimización de la generación de drenaje ácido. Control de las descargas de contaminantes con los relaves. Tratamiento de aguas y efluentes. Reducción de la infiltración al agua subterránea. Reducción del riesgo asociado a las relaveras. Cantidad de Agua Las minas compiten por los recursos hídricos con otros usuarios como agricultura, residencial, abastecimiento industrial y los ecosistemas. Es importante que la industria minera sea vista como un sector que utiliza eficientemente el recurso, de manera que tenga continuo acceso a un recurso que es limitado. Dependiendo del sitio, la mina se puede enfrentar con escasez de agua, o agua de baja calidad. Por lo tanto, la recuperación de agua de los relaves, permitiría una menor demanda por fuentes de agua naturales, y se podría recuperar reactivos valiosos que no terminarían afectando el medio ambiente (por ejemplo, cianuro). 80

81 Calidad de Agua Conforme los relaves se desecan, algunos con conteniendo sulfuros tienen el potencial de oxidarse y producir drenaje ácido y el riesgo de infiltración. La infiltración de la lluvia puede arrastrar los productos de oxidación, aumentando la contaminación de los cuerpos subterráneos. El agua de relaves puede contener químicos residuales, como cianuros, y pueden volverse ácidos o alcalinos para el reúso en procesos productivos. Los riesgos de impactar el ambiente son controlados con estrategias efectivas de operación, cierre y rehabilitación. Costo del agua Es importante que el verdadero costo del agua sea usado para evaluar las opciones de recuperación de agua. Este costo incluye: Capital y costo operativo de desarrollar, operar y mantener los sistemas de abastecimiento de agua. El costo ambiental tomando en cuenta el valor de recibir agua de humedales, cursos, lagunas, y ecosistemas asociados. El costo de los usuarios desplazados. Costos implicados en la afectación de la disponibilidad del agua. 81

82 Balance hídrico El balance hídrico en relaves es una herramienta clave para el cálculo de entradas, salidas y volúmenes almacenados de agua. Un claro entendimiento del balance hídrico permite la facilidad de establecer los objetivos del diseño y disminuir el riesgo de incidentes relacionados. Balance hídrico ENTRADAS: Durante la operación, las entradas al balance hídrico de relaves son: A) El agua de relave descargada. B) Precipitación y captura de escorrentía. Lluvia, Llovizna Chaparrón o aguacero, Nieve Agua nieve, Neviza Rocío, Escarche Granizo. 82

83 Balance hídrico SALIDAS:. Y las salidas son: A. El agua recuperada para reúso en la planta de producción, incluyendo el agua almacenada en la presa. B. Agua extraída para tratamiento y descarga al ambiente. C. Agua arrastrada en los relaves estables. D. Evaporación del agua empozada. E. Infiltración por la pared de contención. Balance hídrico El volumen total del agua de los relaves y el agua recuperada son las únicas cantidades conocidas con certeza, mientras que la precipitación y la evaporación del agua empozada puede ser estimada de la información climática del sitio. La escorrentía arrastrada hacia los relaves, el almacenamiento superficial de agua y la evaporación de relaves húmedos, desecados y secos pueden ser medidos. Pérdidas por infiltración a través de las paredes son difíciles de determinar y son usualmente estimadas numéricamente. 83

84 El nivel de recuperación de agua de los relaves dependerá de la consistencia de los mismos y de la medida de pérdidas de la relavera. Consistencia del relave Balance hídrico Potencial de recuperación de agua Lodos 50 a 60 Lodos espesados 60 a 70 Pasta de alto presipitación ~ 80 Pasta de baja presipitación 85 a 90 Después de la etapa de cierre, no existen más entradas, sin embargo, la precipitación y la captura de escorrentía puede ser controlada por desvío a un aliviadero. Balance hídrico El propósito del balance aguas fue determinar lo siguiente: El tamaño de los volúmenes de operación. Las cantidades excedentes de agua. El conjunto de las cantidades calculadas mediante el balance hídrico tiene por fin poder servir para diseñar las estructuras hidráulicas auxiliares. Para realizar el Balance Hídrico se usará un año promedio con los valores de precipitación y evaporación estimados. El modelo genérico a aplicar es el siguiente: V p = V precip. + V escorr - V evap. - V infilt. + Vrelaves 84

85 Balance hídrico V p = V precip. + V escorr - V evap. - V infilt. + Vrelaves Donde: Vp = Volumen de agua en el depósito V precip = Volumen de precipitación V escorr = Volumen de escorrentía de la cuenca aportante V infilt = Volumen de agua infiltrada V relaves = Volumen de agua contenida en los relaves entrantes Balance hídrico 85

86 Balance hídrico Balance hídrico 86

87 Balance hídrico Balance hídrico El modelo considera los siguientes flujos de agua: VATR : Volumen de agua utilizada en el transporte de relaves. VARD : Volumen de agua del rebose de la dilución. VAD : Volumen de agua para dilución. VASEP : Volumen de agua para separación de sólidos. VAL : Volumen de agua que ingresa al depósito en las lamas. VAAM : Volumen de agua con que se aportan las arenas al muro. VRS : Volumen de agua retornada desde las sentinas. VAPM : Volumen de agua de pérdidas en el muro. VALL : Volumen de agua liberada por las lamas depositadas. EL : Evaporación desde la superficie de las lamas expuestas. VPINC : Volumen de agua por precipitación incidente. ELAC : Evaporación desde la superficie de la laguna de aguas claras. 87

88 Balance hídrico El modelo considera los siguientes flujos de agua: VILAC : Volumen de infiltraciones desde la laguna de aguas claras. VDESC : Volumen de descarga de grandes crecidas por la torre de evacuación. VRECCC : Volumen de agua recuperada desde la laguna de aguas claras hacia el canal de contorno. ENCCC : Escorrentía no captada por el canal de contorno. EAACC : Escorrentía generada aguas abajo del canal de contorno. VICC : Volumen de infiltraciones desde el canal de contorno. EAFCC : Escorrentía afluente al canal de contorno. VET : Volumen de evacuación de tormentas intensas desde el canal de contorno. VDR : Volumen por descarte en riego. + 88

89 Como flujos de sólidos considera: MSR : Masa de sólidos transportados al tranque. MSRD : Masa de los sólidos del rebose de la dilución en el cajón distribuidor. MSSEP : Masa de sólidos a separación en la batería de ciclones. MSL : Masa de las lamas del overflow de la batería de ciclones. MSAM : Masa se los sólidos o arenas aportadas al muro. Balance hídrico 89

90 Balance hídrico 90