Por: Hugo Faustino, Universidad Nacional Mayor de San Marcos; Romy Illatopa, Universidad de Huánuco; José Macedo, Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa; Nayeli Palomares, Universidad Nacional Daniel Alcides Carrión, y Derlyn Oscco, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann.ResumenLa minería en Perú enfrenta desafíos significativos en la gestión de relaves metalúrgicos, pero estos también presentan una oportunidad para la revalorización de recursos a través de la Economía Circular. Este estudio examina la geología y explora la transformación de los relaves en productos útiles como cemento, ladrillos y sulfato férrico, mediante procesos avanzados como la flotación de carbonatos y la separación de minerales.Además, se considera el uso de relleno hidráulico, que puede aprovechar los relaves para mejorar la estabilidad en las minas subterráneas. El uso de relaves como sustituto del cemento en el shotcrete para el sostenimiento subterráneo no solo reduce costos, sino que también promueve la sostenibilidad y mejora la percepción social hacia la minería. Con una alta tasa de recirculación de agua y un enfoque en la reducción de emisiones y la rehabilitación de suelos, la industria avanza hacia una minería más responsable y consciente del medio ambiente.IntroducciónLa Economía Circular en las unidades mineras Cerro Lindo, Atacocha y El Porvenir, representa una estrategia innovadora para gestionar recursos y residuos de manera sostenible. Integrando las disciplinas de geología, minería, metalurgia y ambiental, la empresa se enfoca en maximizar el valor de los recursos a lo largo de su ciclo de vida, reduciendo al mínimo los residuos y promoviendo la reutilización de sus relaves. A través de prácticas responsables en la extracción de minerales, la recuperación eficiente de metales y la rehabilitación de terrenos mineros, la Economía Circular, no solo busca mejorar la rentabilidad de las empresas mineras en el Perú, sino también generar un impacto positivo en las comunidades locales y en el entorno natural, alineándose así con los desafíos ambientales actuales.Marco geológicoGeologíaUnidades Mineras Atacocha y El ProvenirPertenecientes al Complejo Pasco, y ubicadas en el distrito de San Francisco de Asís, provincia y región Pasco, Atacocha y El Porvenir son depósitos tipo skarn, con mineralización distal de Zn y Pb(+/- Au) y proximal de Zn+/-Cu, asociados a cuerpos hipoabisales de composición cuarzoandesítica y andesítica. (Mervin T, 2019)Nota: Sección A-A´, mirando al este con orientación NS, se muestra el Intrusivo Santa Bárbara hacia el norte (Atacocha) y el Stock Milpo hacia el sur (Porvenir). (Mervin T, 2019).Figura 1. Stock Santa Bárbara y Milpo.En la Figura 1, se aprecia las dos principales fallas estructurales de este sistema generan un Riedel:· Milpo-Atacocha: cinemática sinestral-inversa con un buzamiento de 75 – 85° E.· Longreras: cinemática sinestral-normal con un buzamiento 75 – 85° E.Las fallas secundarias son: 13, Estrella, Manuel 5, Milpo Sur y La Churca, tienen una cinemática dextral con dirección NW – SE.Nota: plano geológico del Nv3300, del Complejo Pasco, mostrando los principales cuerpos mineralizados. (Mervin T, 2019).Figura 2. Plano Geológico Nv3300.La mineralización de El Porvenir se generó por el Stock Milpo y el de Atacocha por el Stock Santa Bárbara, en el contacto con las rocas carbonatadas del Grupo Pucará del Triásico – Jurásico. La zona económica se presenta en su mayoría en los contactos del exoskarn y el mármol, generando la presencia de esfalerita, marmatita y calcopirita, así como dentro del exoskarn se encontró pirrotita, calcopirita y pirita y magnetita.Nota: Todo el exoskarn presenta contenidos de Cu y menor Au. También se puede mencionar la presencia de Mo, como sobreimpresión de la mineralización del pórfido Santa Bárbara en el exoskarn. (Mervin T, 2019).Figura 3. Mineralización de Zn, Ag, Au, Pb y Cu en zonas de skarn distal.Unidad minera Cerro LindoPerteneciente al Grupo Casma, está ubicada en la provincia de Chincha, región Ica, a 175 Km al SE de Lima. Es el yacimiento subterráneo más grande del Perú.Figura 4. Ubicación de los cuerpos del yacimiento Cerro Lindo. Estructuralmente se forman tres sistemas de fallas que tienen direcciones diferentes, lo que ocasiona el transporte de la mineralización:· Falla NW: antiguo, dan la forma a la cuenca y se comporta como depósito de sulfuros masivos.· Falla NE: también da la forma a la cuenca y son transversales, es el conducto principal de la mineralización, ocupan diques andesíticos porfiríticos.· Falla NS: sistema de fallas inversas que desplaza los depósitos de mineralización.Nota: Su alteración principal es sericitización en todo el yacimiento, a cientos de metros se encuentra los sulfuros masivos, generalmente se ubican en la caja piso. Se puede notar pérdidas de Na2O y CaO y un aumento de K2O. Alejandro T, (s.f.)Figura 5. Modelo esquemático de VMS Cerro Lindo.Caracterización de relavesLa información de la unidad minera Cerro Lindo la apreciamos en la Figura 6.Nota: el mineral recuperable para generar Economía Circular se centra en la FeS2 con 35%.Figura 6.FRX y DRX de Cerro Lindo Adelink E., (s.f.).La información de la unidad minera El Porvenir la encontramos en la Figura 7.Nota: el mineral recuperable para generar Economía Circular se centra en la CaCO3 con 41%.Figura 7. FRX y DRX de la U.M. El Porvenir Adelink E., (s.f.).La información de la unidad minera Atacocha la apreciamos en la Figura 8.Nota: el mineral recuperable para generar Economía Circular se centra en la SiO2 con 47%.Figura 8.FRX y DRX de la U.M. Atacocha Adelink E., (s.f.). La Economía Circular en la gestión de relaves metalúrgicosLa Economía Circular en la gestión de relaves metalúrgicos busca minimizar el impacto ambiental y maximizar la recuperación de materiales. Se enfoca en reutilizar relaves para extraer metales valiosos y transformar estos desechos en productos útiles, como materiales de construcción. Implementar tecnologías avanzadas permite reducir residuos y promover un negocio sostenible. Aunque existen desafíos técnicos y económicos, la revalorización de relaves ofrece beneficios ambientales y económicos significativos. (Zuloeta, 2022)Un ejemplo claro de este enfoque es la implementación de tecnologías de recuperación de relaves en la unidad minera El Porvenir de Nexa Resources, ubicada en Perú. En esta unidad, Nexa ha adoptado procesos avanzados de separación y reutilización de relaves para convertir desechos en productos útiles, como cemento y sulfato férrico, ejemplificando cómo la Economía Circular puede aplicarse exitosamente en la minería.Flotación de carbonatosEn este proceso, los carbonatos se separan del material restante mediante flotación, aprovechando su capacidad de adherirse a burbujas de aire. Luego, el material flotante se somete a separación sólido-líquido para recuperar los sólidos y manejar los líquidos de manera adecuada. El concentrado de carbonato resultante se usa en la calcinación, donde se convierte en óxido de calcio (cal), utilizado en la producción de cemento.Proceso de separación S/LEl material de flotación se separa en sólidos y líquidos mediante métodos como decantación o filtración, con el fin de recuperar los sólidos y gestionar los líquidos que contienen reactivos.Concentrado de carbonatoEl producto sólido se utiliza en la calcinación, transformándose en óxido de calcio (cal), que tiene aplicaciones en industrias como la construcción y el cemento.Etapas de aglomeraciónEl carbonato se aglomera en gránulos para facilitar su posterior procesamiento y mejorar la uniformidad del material en el proceso de quema.Etapas de quemaLos materiales aglomerados se someten a altas temperaturas, descomponiendo el carbonato en óxido de calcio y produciendo clinker, un componente clave en la fabricación de cemento.Producción de cementoEl clinker se mezcla con gesso (5%) y aditivos para fabricar cemento, un material fundamental en la construcción de estructuras e infraestructura.Material rico en silicatos y piritaTras la flotación de carbonatos, el material que no flota contiene silicatos y pirita. Este se separa mediante procesos como la separación gravimétrica y la flotación selectiva, maximizando la recuperación de estos minerales. Los silicatos se destinan a la producción de cemento y cerámica, mientras que la pirita se concentra y procesa para obtener sulfato férrico.Concentración de piritaLa pirita se concentra mediante flotación y se utiliza para obtener sulfato férrico, un compuesto importante en el tratamiento de aguas.Piritas a sulfato férricoLa conversión de pirita en sulfato férrico es un ejemplo de Economía Circular, ya que transforma un subproducto en un recurso útil.Concentrado de silicatosLos silicatos se separan por flotación y se destinan a la producción de materiales cerámicos y vidrio.Concentrado de feldespatosEl concentrado de feldespatos se obtiene tras la flotación, y se utiliza en la fabricación de cerámica y vidrio.Materiales cerámicosEl feldespato se mezcla con arcillas y aditivos, se moldea y se cuece en hornos para fabricar productos cerámicos.VidriosEl feldespato se combina con sílice y otros ingredientes para formar vidrio, actuando como fundente durante el proceso de fusión.Nota: diagrama de flujo del proceso industrial en el proyecto El Porvenir, mostrando las etapas de tratamiento de material, producción de productos secundarios y finales. Tomado de Tinoco, 2024.Figura 9. Roadmap El Porvenir.Marco mineroRelleno hidráulico en pasta en Cerro LindoLa unidad minera Cerro Lindo aplica la tecnología de relleno en pasta para el rellenado hidráulico de los tajos generados por el método de sublevel stoping. Esto permite la recuperación de tajos secundarios y terciarios, reduciendo el riesgo de contaminación en los tajos primarios. En la investigación “Aplicación del Relleno Hidráulico en Pasta para Rellenar Tajos a Largas Distancias” se centra en el transporte de pulpa de relleno a nuevos cuerpos del yacimiento, ubicados más lejos de lo previsto en el proyecto original. Siendo esencial, que la pulpa se transporte a largas distancias usando materiales de alta calidad para minimizar la sedimentación y asegurar la resistencia máxima, manteniendo la presión adecuada para la bomba (León, 2024).Determinación del problemaEl relleno hidráulico en pasta puede obstruirse al ser transportado por tuberías a largas distancias, ya que está compuesto de relave, agua y cemento. Aunque se añade más agua para evitar obstrucciones, esto puede deteriorar la mezcla. Se puede optimizar el proceso de mezcla reduciendo la presión de bombeo y la pérdida de presión, así como disminuir el desgaste de las tuberías, mejorar la colocación del relleno y mantener una consistencia adecuada en la mezcla. (León, 2024).Trabajo en campoEn la planta de pasta, se llevó a cabo una prueba de relleno utilizando el aditivo MasterRoc MF 501 en el tajo 200 del nivel 1820. El tiempo de llegada del relleno al tajo después de su bombeo desde la Planta N° 2 fue de 10 a 15 minutos. La prueba tuvo dos objetivos:• Mantener la consistencia del relleno para asegurar las presiones de bombeo durante el transporte; y segundo,• Aumentar la resistencia del relleno al incrementar su densidad de aproximadamente 2,580 (producción actual) a 2,800.El aditivo MasterRoc MF 501 fue clave para alcanzar estos objetivos (León, 2024).Se solicitó la recolección de muestras de relleno utilizando tres diferentes porcentajes de cemento: 3%, 4% y 5%. Se obtuvieron nueve muestras al 3%, dos al 4% y dos al 5%. La predominancia de muestras con un 3% se debe a que la planta de relleno opera con esta dosificación la mayor parte del tiempo.
