Aspectos Geotecnicos en el Diseño Pilas y Botaderos de Ripios Lixiviados

V Congreso Chil eno de Ingeniería Geotécnic Geotécnic a

ASPECTOS GEOTECNICOS EN EL DISEÑO DE PILAS PIL AS Y BOTADEROS BOTA DEROS DE RIPIOS LIXIVIADOS Edgar Bard O. Jefe de Disciplina Geotecnia, Arcadis Geotécnica [email protected] José Campaña Z. Ingeniero Geotécnico, Arcadis Geotécnica [email protected] [email protected]

RESUMEN El diseño de Pilas y Botaderos de Lixiviación se basa principalmente en variables hidrometalúrgicas, pero la experiencia ha demostrado que es necesario incorporar variables geotécnicas en la etapa de proyecto, las cuales pueden condicionar el diseño. En el presente artículo se presentan los aspectos geotécnicos más destacados a ser tomados en consideración, junto con algunos algunos resultados típicos típicos de proyectos actualmente actualmente en operación. operación.

1.

INTRODUCCION

La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico mediante el cual se extrae el metal de las menas que cumplen determinadas características metalúrgicas. El mineral extraído de la mina es sometido a un proceso de chancado, a objeto de llevarlo a una banda granulométrica, previamente estudiada, de modo de maximizar la extracción de cobre. El mineral así preparado (mineral de cabeza), con un tamaño máximo por lo general menor a 1”, se transporta mediante correas o camiones, hacia extensas canchas en donde es depositado en una o varias capas, para ser lixiviado con una solución ácida que permite la extracción del cobre. En algunos procesos, previo a la depositación del mineral en cancha, se procede a la aglomeración del mineral aglutinación de de los finos a partículas mayores - con el objetivo de mejorar mejorar el coeficiente coeficiente de permeabilidad permeabilidad del mineral de cabeza. Las pilas se cargan habitualmente en capas de espesor variable entre 3 y 8 m., sobre una membrana impermeable de HDPE o de LDPE, cuyo espesor depende de las exigencias de cada aplicación. Las pilas de lixiviación, de acuerdo a su utilización, se clasifican en Pilas Dinámicas y Pilas Estáticas. Las Pilas Dinámicas, denominadas también de tipo "on-off" son aquellas en las cuales el mineral una vez lixiviado se remueve y es enviado a botadero. Los minerales lixiviados son denominados denominados “ripios” y, eventualmente, eventualmente, pueden ser sometidos a una lixiviación secundaria, secundaria, en los mismos botaderos.


Las Pilas Estáticas son aquellas en que una vez terminado el proceso de lixiviación de una capa, las nuevas capas se cargan sobre las anteriores, aprovechando o no la impermeabilización existente. En el carguío del mineral se utiliza una variedad de sistemas, que dependen del tamaño de las instalaciones de cada faena; algunos ejemplos de los sistemas actualmente vigentes son: •

•

•

Faenas pequeñas pequeñas (300 a 10,000 ton/día): Camiones Camiones y apiladores de correa correa autopropulsados. autopropulsados. Ejemplos de faenas: Dos Amigos, Punta del Cobre, Quebrada - Damiana y Lince, Faenas mayores (10,000 a 50,000 50,000 ton/día): ton/día): Correas Correas modulares modulares articuladas articuladas (grasshoppers) (grasshoppers) que terminan en un apilador de correa o "stacker". Ejemplos de faenas: Mantoverde, Cerro Colorado, Collahuasi y Quebrada Blanca. Faenas sobre sobre 75,000 75,000 ton/día: ton/día: Se utilizan complejos sistemas de recolección recolección y apiladores apiladores sobre sobre orugas alimentados con correas transportadoras estacionarias y móviles. Ejemplos de ello son las faenas El Abra y Radomiro Tomic.

2. PROBLEMAS GEOTECNICOS EN EL DISEÑO En general, el diseño de Pilas y Botaderos de Lixiviación se basa principalmente en variables hidrometalúrgicas, las cuales determinan el ciclo de lixiviación, la altura óptima de la pila, la tasa de irrigación, el porcentaje de cobre recuperado, etc. Sin embargo, la experiencia en la operación de Pilas de Lixiviación y de Botaderos de Ripios ha puesto en evidencia que es necesario incorporar variables geotécnicas en el diseño de las obras, a objeto de mantener la estabilidad de estas obras durante todo el período de la operación. Entre las variables geotécnicas a incorporar en el diseño se encuentran: •

•

•

•

Granulometría y propiedades propiedades índices: el diseño de las pilas se basa en pruebas piloto piloto sobre muestras discretas obtenidas, generalmente, de sondajes perforados en diámetro PQ. Sin embargo, estas pruebas no siempre reflejan variaciones en el mineral por una mayor alteración o por cambios litológicos. En efecto, los sectores más alterados del cuerpo mineralizado contribuyen con un mayor contenido de finos (arcillas), lo cual produce un detrimento en la capacidad de drenaje de los minerales y también de sus propiedades resistentes. Por otra parte, al penetrar las soluciones de lixiviación en las microfisuras de las partículas y disolver el material de relleno, se produce un “chancado químico” generando partículas más finas. Este “chancado químico”, en algunos materiales, puede ser más importante que el chancado mecánico de las partículas, resultante de las operaciones de carguío, transporte y depositación, depositación, Permeabilidad: Permeabilidad : depende, por lo general, del contenido de finos y de la densidad del mineral; su disminución afecta la recuperación de cobre al no ser “mojadas” en forma homogénea las partículas por las soluciones de lixiviación. Además, al presentarse áreas con distintas permeabilidades, se producen flujos preferenciales que afectan tanto la operación como la recuperación de cobre, Licuación estática: en el caso de los botaderos, los los ripios se depositan depositan en estado suelto suelto (por volteo) con la humedad remanente del proceso de lixiviación. Por acción de la densificación, debido al peso propio del material depositado, los ripios pueden llegar a una condición próxima a la saturación y, en determinadas condiciones, condiciones, ser afectados por licuación estática, Estabilidad: se debe asegurar la estabilidad estabilidad global global de la obra para no afectar a operadores, instalaciones o equipos, eventos que pueden interrumpir el ciclo operativo. Para mantener la estabilidad, los análisis pueden dar origen a restricciones en el ciclo de lixiviación o a las áreas bajo irrigación,

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•

Sistema de de drenaje: drenaje: es fundamental recolectar las soluciones soluciones de lixiviación, lixiviación, ricas ricas en cobre, ya que es el objetivo del negocio. No obstante, el recolectarlas con la mayor eficiencia también tiene aparejado garantizar que el nivel freático al interior del cuerpo de la pila sea el menor posible, de modo de no afectar la estabilidad. En el caso de los Botaderos de Ripios, que pueden alcanzar alturas mayores a 100 m., el diseño del sistema de drenaje debe además garantizar, a largo plazo, la integridad de las tuberías de recolección de soluciones que se sitúan bajo el cuerpo del Botadero, Carpeta impermeable: impermeable: tanto tanto por razones razones de negocio, como como ambientales, ambientales, es imprescindible imprescindible recuperar las soluciones de lixiviación, razón por lo cual se opta por apoyar las Pilas y, en general, los Botaderos sobre una superficie impermeable, conformadas mediante geomembranas de HDPE, LLPDE o similares. Estas geomembranas no solo tienen que ser estables químicamente, sino que también sus propiedades mecánicas deben permitir una adecuada resistencia a punzonamientos, a esfuerzos de cizalles, etc. Además, debe tenerse presente que la interfaz suelo de fundación-geomembrana o ripio-geomembrana puede constituir una potencial superficie de deslizamiento, lo que afecta considerablemente la estabilidad de la obra, si la pendiente del terreno de fundación es elevada.

A objeto de tener en cuenta en el diseño las variables mencionadas, mencionadas, es necesario efectuar los siguientes análisis durante la etapa de diseño: •

•

•

•

•

3.

Caracterización Caracterización del terreno de fundación, Caracterizar el mineral a lixiviar así como los ripios lixiviados, lixiviados, incorporando incorporando eventuales eventuales cambios en el comportamiento del mineral y de los ripios por variaciones en la litología, Caracterizar las propiedades propiedades geotécnicas geotécnicas de las interfaces interfaces ripio - geomembrana geomembrana y suelo de fundación - geomembrana, geomembrana, Verificar que la tasa de irrigación, definida desde el punto de de vista metalúrgico, sea compatible compatible con la permeabilidad del material depositado. Determinar el potencial nivel freático generado por las operaciones de lixiviación, en régimen normal operación y en situaciones extremas debido a cambios de la permeabilidad, a efectos de lluvias intensas, etc. Determinar la altura de nivel freático máxima compatible con la estabilidad del depósito, Incorporar variables variables operacionales operacionales en el diseño, diseño, como por ejemplo, ejemplo, la mayor mayor flexibilidad flexibilidad que permite el apilamiento en base a camiones respecto al sistema de correas-stacker, cuando en el proceso se introducen materiales de muy baja calidad geotécnica, pero ricos en cobre. También, al incorporar la aglomeración en el proceso de los minerales, se facilita el drenaje de la pila, pero a su vez, el mineral se presenta en estado más suelto y el sistema de riego considerado debe ser compatible con la estabilidad de las partículas aglomerdadas. CARACTERIZACION CARACTERIZACION DE LOS MATERIALES LIXIVIADOS

En los siguientes párrafos se presentan, en forma resumida, las características geotécnicas más relevantes de algunos minerales sometidos a lixiviación, obtenidos de varios proyectos desarrollados en Chile. Se indican, además, los puntos más destacados a ser tomados en consideración para su posterior aplicación en un proyecto de lixiviación. 3.1

Granulometría

Durante el desarrollo de pruebas metalúrgicas, en planta pilotos, es común que se efectúen ensayos granulométricos a muestras acondicionadas para tal efecto, obteniéndose de esta forma una extensa y valiosa base de datos. No obstante lo anterior, es necesario tener presente que, desde el punto de vista metalúrgico, no interesa cuantificar el material más fino que malla #100 y,


además, en algunos casos esta caracterización granulométrica se efectúa por tamizado en seco. Al comparar los resultados con los de granulometrías efectuadas por vía húmeda, se observan notables diferencias, principalmente principalmente en la fracción arenas y finos. % QUE PASA (en peso)

Por otra parte, al analizar la 100 granulometría de los minerales antes y Antes lixiviación 90 después de la lixiviación, se observa que Después de lixiviación 80 por efecto del chancado químico puede 70 producirse una variación en la fracción f racción de 60 arenas y finos, tal como se indica en la 50 Figura Nº1. Esta situación es 40 especialmente importante en la determinación del coeficiente de 30 permeabilidad del material, ya que el 20 contenido de finos puede variar desde el 10 momento del apilamiento hasta el término 0 de la lixiviación. Este efecto, se puede 0.01 0.1 1 10 100 DIAME DIAMETRO TRO mm acentuar al someter los ripios a un segundo ciclo de lixiviación, en botadero. Figura Nº1: Variación típica de la banda granulométrica granulométrica característica (vía húmeda), por acción de la lixiviación. Fuente: Base de datos Arcadis. 3.2 Permeabilidad Probablemente, el coeficiente de permeabilidad o la velocidad de infiltración es uno de los parámetros más difíciles de cuantificar, ya que su valor 1x10 puede verse fuertemente afectado por condiciones de ) s / operación. En efecto, la permeabilidad puede ) s / m c disminuir por la generación de material fino debido a ( m c 1x10 ( d un chancado químico, por la densificación de los d a d a materiales depositados por efecto de peso propio, por d i l i i l i b un reacomodo de partículas como consecuencia de la b a e 1x10 circulación de las soluciones de lixiviación o por la a e m r m degradación de la calidad del aglomerado (en caso de r e e P existir). La figura Nº2, presenta la variación que P Finos<#200: 8% a 15% e 1x10 experimenta la permeabilidad en una pila de lixiviación d IP= 8 - 13 e TM=3/4” en función de la densidad seca del material. En este t n 1 . 2 1. 4 1 .6 1 .8 e caso, las mediciones fueron efectuadas mediante el i c i Densidad Seca (t/m ) método del permeámetro de doble pared (ASTM f e o 5093). Figura Nº2: Permeabilidad v/s densidad. C Ensayos en permeámetro de doble tubo Por otra parte, evaluar la permeabilidad en laboratorio (ASTM D5093). en materiales con baja densidad en permeámetros Fuente: Base de datos Arcadis comunes, conlleva a eventuales errores de medición, atribuibles principalmente principalmente a las condiciones de borde del permeámetro. Mediciones Mediciones más ajustadas a las que se observan en terreno, son efectuadas en celda triaxial, ya que al imponer una presión de confinamiento a la membrana flexible, se elimina el potencial flujo preferencial que tiende a localizarse en las paredes de los permeámetros comunes. comunes. -1

-2

-3

-4

3

Otro factor que es necesario tener en consideración es la evolución del coeficiente de permeabilidad con el grado de saturación del material. En efecto, en laboratorio los ensayos estándares determinan el coeficiente de la permeabilidad en muestras saturadas, lo cual no siempre refleja las condiciones reales de saturación de la pila. En general, al interior de la pila el flujo se produce en un medio parcialmente saturado. Pruebas de irrigación experimentales indican que las soluciones en un medio heterogéneo tienden a migrar en su interior generando flujos preferenciales, cuya magnitud depende de la capacidad


de succión del material y de la tasa de lixiviación impuesta. En la figura Nº3 se presentan resultados experimentales experimentales que ilustran esta situación. Flujo aplicado < k1

Flujo aplicado > k1

1.E+00 ) 1.E-01

Material Fino

Material Grueso

Material Fino

Material Grueso

Material Grueso

s / m1.E-02 ( a c 1.E-03 i l ú a r 1.E-04 d i H1.E-05 d a d i 1.E-06 v i t c1.E-07 u d n1.E-08 o C

Material Fino

1.E-09 1.E-10

0.01

Caudal 68%

Caudal 32%

0.1

Succión Succión (kPa)

10

100

k1: Permeabilidad Saturada del Material Fino

Caudal 5% Caudal 95%

Flujo aplicado= caudal/(unidad de área)

Figura Nº3: Flujo en medio parcialmente saturado, efecto de la magnitud de la tasa de irrigación (O’Kane Consultants Inc). 3.3

Densidad

En Pilas Estáticas y Botaderos de Ripio, es relevante conocer el aumento de la densidad de los ripios por efecto del peso propio, para cuantificar la evolución del grado de saturación por densificación o bien variaciones de las propiedades resistentes de los materiales depositados. Al interior del cuerpo de la Pila o del Botadero, el estado tensional puede ser asociado, en primera aproximación, a un estado geoestático (σ’H=ko*σ’v), razón por lo cual la evolución de la densidad por peso propio puede ser estimada a partir de ensayos odométricos a gran escala.

2.2 Ripios A: Finos <20% Ripios B: Finos <14%

2.1 2.0

Ripios C: Finos <10% Ripios D: 31% Finos Ripios E: 21% Finos Verificación Topografíca

) 3

m / t ( 1.9 a c e s 1.8 d a d i s n 1.7 e D

En la figura Nº4 se resumen los resultados de una serie de ensayos odométricos, sobre distintos materiales que han sido o serán sometidos a lixiviación. En esta figura se observa que, en general, la evolución de la densidad seca sigue una misma tendencia. La 1.6 densidad inicial a la cual fueron confeccionadas Finos= partículas menores a 0.074 mm las muestras ensayadas, corresponde a la (malla #200) 1.5 densidad inicial de depositación, determinada en pruebas in situ. También, se debe considerar 1.4 que sólo por efecto del acomodo de partículas, 0 20 40 60 80 100 120 140 producto de la lixiviación, se produce una densificación adicional, la cual puede alcanzar Alt ura ur a sobr so brecarg ecarg a (m) del orden del 10% del espesor de la capa Figura Nº4: Evolución de la densidad seca por lixiviada. efecto de sobrecarga. Fuente: Base de datos Arcadis


3.4 Licuación estática La licuación estática, se caracteriza por la pérdida súbita de resistencia al corte al pasar el material suelto de una condición de carga drenada a una condición de carga no drenada, provocando un repentino incremento en las presiones de poro. Este comportamiento puede ser provocado por efecto del peso propio, sin que requiera la existencia de solicitaciones sísmicas para su manifestación. En la figura Nº5 se presenta, en forma esquemática, la pérdida de resistencia al corte en un material de baja densidad por efecto de una carga no drenada, debido al incremento de las presiones de poro.

q=½·( 1- 3) Drenado

No-Drenado Su

Deslizamientos asociados a la ocurrencia de licuación ' estática han sido descritos por el profesor Morgenstern Figura 5: Esquema de evolución de en botaderos de minas de carbón en Canadá (Dawson la resistencia al corte por incremento R.F. et. al.), los cuales han colapsado y movilizado de las presiones de poro. grandes masas de material, tipo flujo, a grandes distancias. Quizás, el mayor desastre asociado a este fenómeno ocurrió en 1967, en Alberfan (Wales), donde fallecieron 144 personas, que en su mayoría eran niños de un colegio cercano al depósito. Las principales características que se deben presentar en un depósito para una potencial ocurrencia de licuación estática son: Granulometría relativamente fina, con hasta un 20% de finos bajo bajo malla malla #200, #200, Baja densidad, densidad, cercana a la que se obtiene mediante depositación por volteo, volteo, • Un grado grado de saturación saturación tal que la fase líquida líquida sea continua al interior interior del material (S (S r ∼ 85• 100%), Incremento de las cargas solicitante. • Todas estas condiciones están presentes en las Pilas de Lixiviación y en los Botaderos de Ripios, cobrando especial importancia en estas últimas obras, sobre todo cuando se incorpora una lixiviación secundaria. En la figura Nº6 se indican los resultados de ensayos triaxiales CIU sobre muestras de mineral, antes de ser lixiviado, en la cual se observa claramente la pérdida de resistencia en el material que presenta una condición inicial suelta. •

)

8

10

2

m7 c / g k 6 1 . 0 5 x ( , 4 2 / ) 3 3 ' σ 1 ' 2 σ ( = 1 q 0

16% Finos

9 )

8

m c / g 2 k / ( ) , 3 σ 2 / 1 ) 3 σ ’ ( σ = q 1 ’ σ ( = ’ p

7

2

c=0, φ=30º

Su = 0,17 σ'3

TM ¾” y 31% Finos

18.5% Finos

Resistencia Residual Su/σ'30 =0.29 - 0.33

6

Envolvente de Resistencia Peak Botadero de Carbon que presentó Licuación Estática (Dawson, Morgenstern and Stokes)

Curva estado crítico φ' = 36º - 39º

5 4 3 2 1

0

5

10

15

20

25

30

35

p'= (σ'1+σ'3)/2, (x0.1 kg/cm2)

40

0 0

1

2

3

4

5

6

p'=(σ'1+ σ'3)/2

7

8

9

10

2

’= σ’1+ σ’3 /2, k /cm

Figura Nº6: Ejemplos ensayos triaxiales CIU sobre mineral sin lixiviar.

Fuente: Base de datos Arcadis


Durante la operación de actuales Pilas de Lixiviación y Botaderos de Ripios, se han registrado algunos deslizamientos y deformaciones importantes, las cuales podrían estar asociados a este tipo de fenómeno, tal como el que se señala en la figura Nº7. 4. SISTEMA DE DRENAJE El sistema de drenaje tiene por principal objetivo recolectar y conducir las soluciones ácidas ricas en cobre obtenidas del proceso de lixiviación. A su vez, la existencia de un sistema de drenaje adecuado permite Figura Nº7: Deslizamiento en un Botadero de mantener controlado el nivel freático al Ripios, asociado a un probable fenómeno de interior de la Pila de Lixiviación o del licuación estática. (Base de datos Arcadis) Botadero de Ripios, a un nivel compatible con la estabilidad global de estas obras y, junto con ello, disminuir el riesgo de ocurrencia de una falla por licuación estática. Por lo anterior, el funcionamiento del sistema de drenaje pasa a ser crítico en el diseño de estas obras. En el caso de las Pilas de Lixiviación, del tipo estática o dinámica, la práctica habitual es diseñar un sistema de drenaje redundante, con elevados factores de seguridad, basado en carpetas drenantes de material inerte de alta permeabilidad y tuberías de drenaje. Esta situación es similar en el caso de Botaderos de Ripios, pero las solicitaciones que deben soportar las tuberías de drenaje son más importantes, exigiendo una revisión detallada de sus capacidades. Figura Nº8: Panorámica construcción de drenes basales en Botadero de Ripios. En la Figura Nº8 se ilustra la construcción de (Base de datos Arcadis) un sistema de drenaje basal para el Botadero de Ripios Lixiviados de la mina Radomiro Tomic. 5.

INTERFAZ RIPIO-GEOMEMBRANA RIPIO-GEOMEMBRANA

Generalmente, tanto en las Pilas de Lixiviación como en los Botaderos de Ripios, se emplean geomembranas de HDPE, texturadas en ambas caras, cuyos espesores dependerán de las solicitaciones impuestas. Desde el punto de vista de la estabilidad de estas obras, las interfaces “carpeta drenante o ripios – geomembrana geomembrana – suelo de fundación” pueden constituir un plano preferencial de deslizamiento, ya que presentan, por lo general, propiedades de resistencia al corte menores a la de los materiales granulares que las confinan. Las potenciales superficies de deslizamiento que se generan a través de estas interfaces pueden tener un carácter global. En la figura Nº9 se presenta, para geomembranas de HDPE texturadas en ambas caras y para espesores de 1.5 mm y de 2.0 mm, la evolución de la envolvente de resistencia al corte residual de la interfaz “ripios – geomembrana”, para diferentes presiones de confinamiento. En este caso el ripio corresponde a un material ya lixiviado, de tamaño máximo 1½” y con un contenido de finos inferior a 10%.


τ (x 0.1 MPa)

τ (x 0.1 MPa)

30

30 c=0 MPa, δ=36º σn<0.8 MPa

25

c=0 MPa, δ=38º σn<0.8 MPa c=0.42 MPa, δ=15º σn>0.8 MPa

25

c=0.3 MPa, δ=18º σn>0.8 MPa c=0 MPa, φ=25º σn<0.8 MPa

20

c=0 MPa, δ=21º σn<0.8 MPa

c=0.15MPa, φ=15º σn>0.8 MPa

20

c=0.10MPa, δ=15º σn>0.8 MPa

Total Muestras:11 Total Ensayos:33

Total Muestras:15 Total Ensayos:48

15

15

10

10

5

5

0

0 0

5

10

15

20

σn (x 0.1 MPa).

25

Espesor de Geomembrana e = 1.5 mm.

30

0

5

10

15

20

σn (x 0.1 MPa).

25

30

Espesor de Geomembrana e = 2.0 mm.

Figura Nº 9. Evolución de las envolventes de resistencia al corte residual, geomembranas de HDPE texturadas en ambas caras, distintos fabricantes (Bard et al, 2003). 6. ESTABILIDAD Los análisis de estabilidad pueden ser abordados utilizando métodos de equilibrio límite, los cuales permiten determinar factores de seguridad asociados a diferentes potenciales superficies de deslizamiento. En estos métodos de análisis, las cargas sísmicas se incorporan a través de un coeficiente sísmico que permite abordar un análisis seudo-estático. Los análisis deben efectuarse sobre las secciones más críticas de las Pilas de Lixiviación o de los Botadero de Ripios (máxima altura y máxima pendiente basal), no sólo para la condición final de la obra sino también durante la etapa de operación. En la práctica habitual para el análisis de estabilidad de taludes, se adopta un coeficiente sísmico horizontal, k h, cuyo valor varía entre ⅓ amax y ½ a max, siendo amax la aceleración máxima de campo libre estimada en la zona de fundación de la estructura considerada. Por otra parte, el criterio más común es adoptar un coeficiente sísmico vertical, k v nulo ya que en la práctica, éste tiene una escasa influencia sobre los factores de seguridad finalmente calculados. Los criterios de selección del valor de k h se basan principalmente en el buen juicio y en la experiencia. En el caso de la costa Oeste de Estados Unidos es común usar valores de k h = 0.10 - 0.25; en Japón es común usar valores de k h = 0.15 - 0.25. Para el caso Chileno, los estudios efectuados por Saragoni indican que para sismos de aceleración máxima inferior a a max<0.67g, el valor representativo de k h =0.3amax. El valor de k h finalmente utilizado debe adoptarse en función de la experiencia del diseñador, de la sismicidad de la zona, de la potencial masa deslizante, del efecto amortiguadoramplificador del cuerpo de la Pila o Botadero, del impacto que puede provocar deformaciones excesivas o bien un deslizamiento aguas abajo de la obra. En los análisis se debe tener presente que los taludes de materiales depositados por volteo adoptan, en forma natural, una pendiente definida por el ángulo de fricción interna movilizado a grandes deformaciones. Por lo tanto, los factores de seguridad asociados a deslizamientos superficiales son cercanos a la unidad, en el caso estático, e inferiores a la unidad, para el caso sísmico. Debido a esta condición, es natural que se produzcan derrames superficiales en estos tipos de obras, sin embargo, estos deslizamientos no representan mayores riesgos para la seguridad y/o continuidad de las operaciones de los depósitos.


7. CONCLUSIONES Hasta hace algún tiempo, el diseño de Pilas de Lixiviación y de Botaderos de Ripios Lixiviados consideraba sólo la estabilidad estática y seudoestática de estas obras bajo condiciones drenadas. Sin embargo, la experiencia ha demostrado que es necesario complementar dichos análisis con otras consideraciones geotécnicas para su diseño, como por ejemplo: licuación estática, sistema de drenaje, carpeta impermeable, impermeable, evolución de las propiedades de los minerales, etc. Además, es importante que que durante los estudios estudios previos y en las etapas de diseño diseño se produzca un estrecho intercambio de información entre Ingenieros Metalurgistas e Ingenieros Geotécnicos, ya que los antecedentes generados generados por ambas especialidades son complementarios. Los principales aspectos geotécnicos que deben ser abordados para un proyecto de Pila de Lixiviación y Botaderos de Ripios son: •

Estudios geotécnicos: o

Caracterizar suelo de fundación,

Caracterizar los materiales antes y después de lixiviados: determinar permeabilidad, cohesión, ángulo de fricción interna, evolución de la resistencia no drenada con la presión de confinamiento (Su/ σ’3), evolución de la densidad debido a efecto de sobrecarga, efecto de generación de finos por chancado químico y mecánico,

o

o

o

o

o

•

Análisis de estabilidad estática y seudoestática, seudoestática, mediante mediante métodos métodos de equilibrio equilibrio límite, Evaluar el potencial potencial riesgo de licuación estática estática y proponer las medidas medidas de mitigación correspondientes, correspondientes, Compatibilizar Compatibilizar las restricciones restricciones geotécnicas geotécnicas con la secuencia secuencia de riego establecida establecida en el plan de operación,

Diseño de Sistema de Drenaje: o

o

o

•

Caracterizar adecuadamente adecuadamente las las propiedades propiedades de interfaces entre el suelo de fundación - geomembrana y material lixiviado-geomembrana,

Determinar el el sistema de drenaje óptimo óptimo en función función de los los materiales materiales a lixiviar lixiviar y la disponibilidad disponibilidad de materiales inertes en el área del proyecto, Compatibilizar Compatibilizar la altura máxima máxima del nivel freático freático factible de alcanzar alcanzar con la estabilidad global de la obra, Diseñar un sistema de drenaje redundante,

Etapa de Operación: o

Monitorear los materiales materiales que ingresan ingresan a la pila/botadero pila/botadero (contenido (contenido de finos, humedad residual),

o

Distribuir las soluciones de irrigación en forma uniforme,

o

Monitoreo topográfico de los taludes,

o

Monitoreo de las eventuales filtraciones (monitoreo ambiental).


8. REFERENCIAS Andrade, C., Bard, E., Garrido, H., Campaña, J., (2000). “Radomiro Tomic Secondary Secondary Heap Leach Facility”. Slope Stability in Surface Mining, pp. 427-434, W. A. Hustrulid, M. K. McCarter, and D. J. A. Van Zyl, Eds. Littleton, Colorado, SME. ARCADIS Geotécnica, Geotécnica, Base de Datos Datos de varios proyectos. proyectos. Bard, E., Campaña, J., Garrido, H., (2003). “Depósito de Ripios Lixiviados – Caracterización interfaz de material granular y geomembrana”. 12 ava Conferencia Panamericana de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica, Cambrige, USA. Codelco Educa, www.codelcoeduca.cl Day, R., (2001), Geotechnical Earthquake Engineering Engineering Handbook. McGraw-Hill Ed. Dawson, R., Morgenstern, N., Stokes, A., (1998). “Liquefaction Flowslides in Rocky Mountain Coal Mine Waste Dumps”. Canadian Geotechnical Geotechnical Journal 35, pp 328-343. O’Kane Consultants Inc. (2000), “Demonstration of the Application of Unsaturated Zone Hydrology for Heap Leach Optimization”. Industrial Research Assistance Program Contract #332407. Saragoni, R., (1993). “Análisis del Riesgo Sísmico para la Reconstrucción del Puerto de Valparaíso”. 6ª Jornadas Chilenas de Sismología e Ingeniería Sísmica, Vol II, Santiago, Chile. Thiel, R., Smith, M., (Julio 2002). “Potential Problems in Dump Leaching”, Mining Magazine.

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