8° CON CONGRE GRESO SO NACIO NACIONAL NAL DE MINERI MINERIA A “Con Ingeniería Desarrollamos Minería”
TRANQUES CONVENCIONALES V/S PASTAS LA VISIÓN DE INGENIERÍA
Juan Rayo Prieto
Santiago, 21 Octubre 2010
Contenido
Introducción
Una historia enfrentada
Experiencia de JRI
Comparación de Dificultades en el diseño
Comparación de Formas
omparac n e qu pos
Comparación de Prácticas Operacionales
Comparación de Riesgos Operacionales
Comparación de Riesgos Naturales
Comparación de Recirculación de Agua
Conclusiones
Introducción
La disposición de relaves en pasta, considerando como tal un fluido con una concentración encima de lo habitual, ha irrumpido en Sud-América Andina (SAA) como una tecnología retadora a la disposición tradicional, de relaves (con muro de arena o de empréstito).
JRI Perú S.A.C. se hace presente, y este expositor en particular, a exponer desde el punto de vista del diseñador, sobre las diferentes características de ambos métodos de manejo y disposición de relaves, con el objeto de ayudar a establecer consideraciones importantes a tener en cuenta al momento de la elección del método de disposición de relaves en los proyectos mineros que se vislumbra serán materializados en Perú en los próximos 5 años.
El expositor declara que expondrá su mejor visión técnica, económica y estratégica sobre el tema, sin sesgos de ninguna especie.
Una historia enfrentada Tranques Convencionales
Más de 120 años de aplicación (flotación de súlfuros). Más de 50 depósitos sobre 1 Mton en Chile desde el siglo XX, en Perú la cifra debe ser similar. 8 fallas catastróficas reportadas en . Perú. En Chile existen regulaciones estrictas (Decretos 86 y 248), jurisprudencia y procedimientos de control. Perú es similar. Buenas prácticas de diseño y operación.
Disposición en Pasta
Alrededor de 30 años como tecnología (Robinsky y otros). Ningún depósito aún en operación sostenida en Chile, en Perú, Cerro Lindo-Milpo, San Rafael e IscaycruzEMLQ para relleno hidráulico de mina.
pequeñas y/o deficientes a nivel mundial. En Chile no existe regulación aplicada, sólo análisis específico y aprobación de 2 casos (Esperanza en construcción y Cenizas en operación). Se espera transferencia de prácticas internacionales (Australia, Sudáfrica y otras).
Desde hace 5 años , todos los nuevos proyectos de depósitos de relaves manifiestan la duda ¿convencional o pasta?.
La experiencia de JRI
El expositor es fundador de una empresa de ingeniería que tiene 30 años de experiencia efectiva en el manejo de productos de plantas metalúrgicas, por lo que ha participado, en diversas posiciones y con distintos grados de involucramiento, en los análisis, estudios y proyectos de más del 70% de los tranques de relaves materializados en Chile y Perú los últimos 20 años.
En el caso de los tranques convencionales puedo acreditar experiencia directa, parcial o amplia, en más de 15 proyectos (Pérez Caldera 2, Tórtolas, Quillayes, Ovejería, Mauro, Las Cruces, El Cobre Nº4, Torito, Cerro Verde, Talabre, , , , , , , , º otros).
En el caso de los proyectos de disposición en pastas, obviamente la experiencia es más reducida y la explicitaré: (diseño conceptual) Chuqui Futuro Esperanza (asesor/auditor/diseñador) (diseño conceptual) RT Sulfuros (scoping) D.S.G. Quechua (contraparte EPF) (diseño EPF) Inca de Oro Caserones (revisor/asesor)
La experiencia de JRI
Cerro Verde-Perú
Mauro-Chile
Comparación de dificultades en el diseño Tranques Convencionales
Experiencia industrial en Perú y en Chile para cualquier ritmo de depositación. Regulaciones y buenas prácticas de diseño de uso generalizado. Aplicable en la mayoría de los ambientes geomorfológicos. Salvo en casos muy especiales no requ ere e es u os exper men a es ni pilotajes. Requieren de importantes prospecciones y análisis geotécnicos e hidrogeológicos. Requiere de importantes análisis climatológicos e hidrológicos. En general, los grandes depósitos requieren de análisis sísmico. Diseño de obras de desvío de cauces (a veces relevantes). Diseño del confinamiento requiere de expertise en diseño y buenas prácticas constructivas/operativas.
Disposición en Pasta
Experiencia industrial a nivel mundial sólo bajo 50 KTPD.
Tecnología en proceso de importación y adaptación. Aplicable de preferencia en zonas áridas, amplias y extendidas. Requiere de extensos estudios experimentales (reológicos) y de pilotajes. Moderado requerimiento de análisis geotécnicos e hidrogeológicos.
Moderado análisis climatológico e hidrológico. No está claro si para las pastas se requieren los análisis sísmicos. Idem a tranques convencionales. No es claro el diseño del confinamiento en países sísmicos.
Comparación de formas Tranques Convencionales
Disposición en Pasta
Depósitos construidos de volúmenes superiores a 2.000 Mm3. Fácilmente aplicable a terrenos con pendiente inferior a 15%. Requiere una estructura resistente de gran tamaño (muros hasta a 250 m). Muros de empréstito con talud habitual 1:2,5 (H/V). Muros de arenas con taludes habituales 1:4 (H/V). Disponibilidad de lamas/relaves en pendientes cuasi-horizontales (<1%)
Ocupan áreas de quebradas (eventualmente se desvía los cursos de agua).
Proyección de superficie media.
Depósitos diseñado hasta 500 Mm3. Fácilmente aplicable a terrenos con pendiente inferior a 5%. Sólo requiere muros de pié o de contorno, bajo 20 m de altura, salvo condiciones especiales. Alturas de cúspide cercana a 50 m (fuera de SAA). En general no consideran muros de arenas. Disposición de relaves totales con pendientes de 3 a 8% (fuera de SAA). Ocupan superficies planas o valles amplios, normalmente secos, o rellenan rajos abandonados o caserones subterráneos. Proyección de amplia superficie.
Comparación de equipos Tranques Convencionales
Espesadores high rate (podría no requerirse espesaje). Ciclones para separación arenas – lamas. Bombas de impulsión de arenas centrífugas o desplazamiento . Tractores o compactadores para compactación de arenas. Bombas de recirculación de aguas desde laguna y aguas drenadas. En general son muchos más equipos pero de uso conocido y bajo costo.
Disposición en Pasta
Espesadores alta compresión.
No requiere ciclonaje.
Bombas de impulsión de pastas centrífugas en serie o de . No requiere tractores ni equipos pesados. No requiere bombas de agua desde laguna ni de los drenes. Menor cantidad de equipos pero algunos podrían ser complejos y caros (en general, son prototipos).
Comparación de prácticas operacionales Tranques Convencionales
Disposición en Pasta
Manejo de relaves con fluencia fácil (cercanos a newtonianos). Habitualmente no requiere embalses de pérdidas en caso de fallas del sistema de disposición. Puede disponer relave total en la , lluvias, otros).
No es complejo el control de la geometría del muro de arenas.
Operación inicial compleja pero manejable (6 primeros meses). Operación puede ser externalizada. Hay experiencia en Chile.
Manejo de relaves de manejo difícil (alta tensión de fluencia). Requiere embalse de pérdidas de tipo refluidizable (draga o pitón). Puede obligar a suspensión de la caso de fallas prolongadas (equipos en línea). Hay reportes de complejidad en el manejo de las pendientes de las pastas. Puesta en marcha de complejidad desconocida. Parece más difícil de externalizar. No se sabe de este tipo de práctica en el extranjero.
Comparación de riesgos operacionales Tranques Convencionales
Disposición en Pasta
Baja probabilidad de embanque de espesadores. Baja probabilidad de embanques en líneas. Riesgo de infiltración al subsuelo siempre presente (controlable).
fuera del depósito.
Bajo riesgo de mala formación del muro de contención. Controles de napa freática instrumentación confiable.
con
Relevante probabilidad embanque de espesadores. Mediana probabilidad embanques en líneas. Bajo riesgo de infiltración subsuelo.
de de al
desde el depósito (casos reportados). Cambios de propiedad en la pulpa puede “deformar” el depósito en forma incontrolada. No es claro que instrumentación debe usarse para controlar el depósito.
Comparación de riesgos naturales Tranques Convencionales
Manejo de lluvias intensas debe ser resuelto por desvíos y/o vertederos de emergencia y/o capacidad de almacenaje de crecidas. En caso de temporales de nieve se debe operar descargando al depósito sin clasificación (no se hielo). En caso de temperaturas bajas prolongadas se debe operar en directo (muro congelado). En caso de sismos debe controlarse el asentamiento del muro y los niveles freáticos del cuerpo del muro. En caso de vendaval el muro de arena se erosiona y la zona de lamas genera torbellinos de polvo.
Disposición en Pasta
Manejo de lluvias intensas debe considerar la colección de aguas con arrastre de sólidos desde el talud de pastas. Con nieve debe suspenderse la operación de pastas hasta limpiar la superficie.
Si hay congelamiento debe suspenderse la operación de depósito de pastas. En caso de sismo debe revisarse si el depósito se deforma y/o fluye parcialmente. No está claro el comportamiento de un gran depósito de pasta en caso de vendavales, pero parece ser más competente que el convencional.
Comparación de recirculaciones de agua Tranques Convencionales
Se recupera agua en el espesador de colas alcanzando descargas de 55 a 60%. Las arenas se estrujan dejando humedades residuales de 10 a 12% y el resto del agua se colecta por los drenes. atrapan agua hasta el equivalente a un 30 a 40% de humedad. La laguna de aguas claras y playas de lamas evaporan agua a razón entre 0 a 12 l/m2 x día (invierno/verano). La cubeta del embalse puede captar aguas lluvias para uso industrial. Siempre hay riesgos de infiltración potencial al subsuelo (decenas l/s por depósito). El make-up de un concentrador con tranque tradicional es del orden de 0.45 a 0.65 m3 /t.
Disposición en Pasta
Se recupera agua del espesador de alta compresión alcanzando descargas de 65 a 68%. No hay más recuperación de aguas desde el depósito. La evaporación y humedad residual son relevantes. parecer a n rac n a sue o es mínima dada la baja permeabilidad del material depositado. No hay laguna y las pendientes de pasta se secan con facilidad. No hay cubeta que capte aguas lluvias. Infiltración menor no definida ni recuperable. El make-up de un concentrador con depósito de pasta tiene un valor de 0.47 a 0.53 m3 /t.
Conclusiones
A juicio del expositor no es obvio qué tipo de depósito hay que implementar en un proyecto minero en Chile o Perú, los depósitos de pasta pueden ser convenientes en algunos casos y en otros no. Al parecer los proyectos en zonas de climas secos y cálidos, lugares con áreas planas y uso de aguas salada, privilegian la aplicación de la tecnología de pastas.
Para cada caso es recomendable realizar un estudio de Trade Off, a fin de determinar el método de disposición más adecuado.
A juicio del expositor, para la disposición de relaves en pasta, es preciso contar con: Pruebas de reología de minerales provenientes de diversas zonas del yacimiento (importante apoyo geo-metalúrgico). Pruebas Piloto a una escala adecuada y por un tiempo prolongado. Tipificar los controles morfológicos y geomecánicos a implementar (formas y parámetros). Análisis de estabilidad sísmica que sean requeridos. Pruebas de permeabilidad para determinar riesgos significativos de infiltración. Diseño de muros de contención para soportar eventuales deformaciones sísmicas y/o fluencia parcial de pastas.
8 CONGRESO NACIONAL DE MINERIA “Con Ingeniería Desarrollamos Minería” °
TRANQUES CONVENCIONALES V/S PASTAS LA VISIÓN DE INGENIERÍA
Muchas gracias por su atención Juan Rayo Prieto
Santiago, 21 de octubre 2010
