Por: Hilario Gorvenia y Eduardo Ku, Metso.

Resumen

La gestión de relaves es un tema integral en la industria minera (Geología, Operaciones mina, Planta concentradora, Operaciones relaves y Geotecnia) debido a los impactos ambientales y los riesgos asociados al mediano y largo plazo.

La relavera no solo es parte del proceso productivo sino también es un componente ambiental, social, legal, financiero y de imagen a largo plazo, que gestionado adecuadamente integra la licencia social para operar.

El diseño, construcción y operación del TSF debe asegurar la estabilidad del dique, así como el equilibrio físico y químico de la presa de relaves.

Sin embargo, no se dispone de una metodología sistemática que integre las variables de procesos y los parámetros geotécnicos en toda la vida de la mina, los cuales tienen una estrecha dependencia con las especies mineralógicas, la tecnología definida y las condiciones de operación.

Las nuevas tecnologías de operaciones unitarias de relaves deben contemplar las perturbaciones y no deberían ser un cuello de botella para maximizar la producción de la planta. El planeamiento de largo plazo de la mina debe incluir el diseño de la gestión de relaves.

Los controles predictivos del tipo de mineral, cambios de reología, etc. que ingresará a la planta, anticipará al área de Operaciones y al área de Gestión de relaves para realizar las acciones pertinentes en la disposición de los mismos para prevenir imprevistos en la producción.

El presente trabajo propone una metodología de planificación desde el área Mina para optimizar el tiempo de vida útil de los depósitos de relaves y maximizar la recuperación de agua.

Introducción

Los colapsos de presas de relaves, sucedidos en Canadá (2014), Brasil (2015 y 2019), Australia (2018) y Sudáfrica (2022), por la saturación de los relaves, nos llevan a hacer más robusta la gestión de estos y el agua.

La gestión eficiente del agua en una presa de relaves tendrá un control estratégico, y por definición no es una presa de agua sino de relaves, donde deberá ser robusta ante las perturbaciones normales de la concentradora debido a la mineralogía de los yacimientos geológicos.

La solución integral del Mine to Tailings no solo genera una disposición de relaves estable y segura, también una minimización del consumo de agua fresca, una reducción del footprint del TSF, un incremento de la vida útil de la relavera, así como una imagen social y ambientalmente responsable ante la comunidad y el mercado.

El Mine to Tailings es una relación de éxito entre proveedor y cliente, que integra los esfuerzos de mejora en la rentabilidad financiera en todo nivel, los cuales podrían verse afectados por los costos adicionales en el Tailings Dam: falta de capacidad, ampliación de la presa a niveles superiores al diseño, altos inventarios de volúmenes de agua, construcción de otros Dam, etc.

El Mine to Tailings comienza desde la toma de decisiones de las áreas de Mina, Planta, Operaciones relaves y el método de construcción del dique, lo que indicará al diseñador los posibles cambios de reología del mineral al mediano y largo plazo.

Por ejemplo, las arcillas tienen una gran capacidad de almacenar agua (alta porosidad), pero no permite la facilidad de recirculación del agua, impactando fuertemente en las tasas de desaguado de los relaves. Mayores volúmenes de arcilla significan un bajo nivel de desaguado y operaciones de alto costo.

Hablar sobre estabilidad geotécnica, es aquel TFS que no sufre deformaciones en el tiempo, para ello será importante comprender la reacción del suelo de los relaves al estrés, a la tensión y otras condiciones fisicoquímicas, dependiendo de su naturaleza particular.

Los modelos geometalúrgicos convencionales solo consideran el estudio y optimización de la especie valiosa, más no la rentabilidad integral hasta la disposición de los relaves, lo cual cierra el ciclo de rentabilidad final de un proyecto minero.

Se presentará la metodología utilizada y los desafíos afrontados.

Objetivos

Realizar un análisis estratégico del ciclo de vida de la operación minera, integrando el manejo de los relaves en la toma de decisiones a nivel de la propiedad minera.

Integrar los aspectos sociales, ambientales, económicos y técnicos empleando una base de conocimiento interdisciplinaria, trabajando con el ejecutivo responsable y en completa relación con los ingenieros de registro y responsables de las instalaciones.

Desarrollo y colección de datos

La planificación de la mina no solo debe incluir la producción de relaves sino el modelamiento de la mineralogía de los relaves, la sedimentación, filtrabilidad, la permeabilidad y la compactación, con el fin de tener una cultura de predictibilidad y una visión a largo plazo.

Por ello será importante conocer la mineralogía de los relaves, granulometría, química del proceso (aniones y cationes del mineral y metales en suspensión), porcentaje de arcillas expansivas que serán los generadores de baja cohesión y saturación de los relaves impactando directamente sobre los parámetros geotécnicos.

Igualmente, la planificación a largo plazo deberá contemplar, por ejemplo, el efecto de la gravedad especifica de los minerales, según lo mostrado en la Tabla 1.

Si hay un cambio importante en la pirita, impactará a la gravedad específica, como se observa en la Tabla 2.

El mismo impacto ocurre cuando varía el porcentaje de arcilla sobre la filtrabilidad de los relaves (ver Tabla 3).

En el caso de los relaves secos, la gravedad específica tiene un impacto importante sobre la densidad aparente y la mayor exposición a áreas de desecación. Cambios entre 0.2 unidades de gravedad específica elevan en una hectárea adicional el requerimiento de espacio (ver Tabla 4).

El impacto de una variable como la gravedad específica también impacta en la vida útil de una relavera en +/- 1.5 años, sin considerar los impactos de mayor requerimiento de área (ver Tabla 5).

Para optimizar el tiempo de vida útil de los depósitos de relaves, se debe conocer la variabilidad del yield stress (No del porcentaje de sólidos, ya que los diseños de los espesadores de relaves y la disposición de estos se basan en el yield stress), el plan de sedimentación y la variabilidad del rate de filtrabilidad en función del porcentaje de arcillas expansivas.

Para ello, se debe tener un modelo Geomet de relaves en todo el ciclo del proyecto, con la caracterización de los relaves, permeabilidad, compactación Proctor, pendientes de deposición y las distintas capacidades volumétricas remanentes.

Luego, de la caracterización reológica de los relaves, se debe relacionar con las pendientes de disposición. Con datos de balances y análisis de resultados de pruebas de laboratorio se logra crear una herramienta que calcula el tiempo de vida útil del depósito, ingresando datos de entradas nominales, pesimistas y optimistas.

Además, permite abordar el histórico de relaves descargados. Finalmente, se tiene una metodología de planificación, adaptable a condiciones cambiantes, con el objetivo principal de definir volúmenes de relaves a depositar, a partir de las pendientes, capacidades disponibles del depósito de relaves y las características reológicas de los relaves producidos.

La estabilidad geotécnica en un dique es controlada por la conductividad hidráulica, densidad de compactación, presión de poros, inclinómetros, acelerógrafos, etc.; pero en el embalse de relaves, el principal driver es el control del agua mediante balance hídrico continuo, control de granulometría, turbidez, interfase de lamas, etc., según como se muestra en la Figura 4.

SFR, es la razón entre gruesos y finos de la malla 325 o su equivalente a 44 um.

Conocer los rangos SFR nos permite definir la hoja de ruta para evitar segregación y tener mejores condiciones para recuperar el agua y garantizar la formación de playas y evitar lagunas de agua en el embalse.

Presentación y discusión de resultados

Tener una gestión adecuada de relaves mediante la predictibilidad en el largo plazo, nos permitirá presentar diferentes escenarios de inversión y mejora, como se muestra en la Figura 6.

El tipo de relaves, las condiciones geográficas, climas, etc. y regulaciones locales determinarán la mejor configuración o mezcla de la tecnología, como el espesamiento en pasta, filtrado de relaves, zaranda desaguadora de relaves o el desaguado mediante rodillos (HPDR), ver Figura 7.

Cada tecnología se aporta en la reducción de la huella hídrica y la reducción del footprint de relaves, según lo mostrado en la Figura 8.

La tendencia global de zerowaste define al relave en seco como la hoja de ruta como parte de la sustentabilidad y sostenibilidad a largo plazo.

Si analizamos el ciclo de vida de un proyecto, desde su concepción hasta el cierre y postcierre de la relavera, la inversión en la tecnología de relave no convencional genera un profit del 30% vs 21% del método convencional, sin considerar los beneficios intangibles de una imagen ESG y la licencia social para operar a favor de la compañía con sus stakeholders principales.

El análisis financiero considera el 100% como caso base en un LoM de 10 años con una rentabilidad del 30%, para una simulación de 100 ktpd.

Este trabajo busca gestionar la incertidumbre de la eficiencia de la operación del depósito y la predictibilidad ante incrementos o disminución de la pendiente de disposición.

La metodología planteada necesita ser un proceso permanente y continuo con el fin de ser evaluado y medido. Se recomienda la creación de distintos indicadores que evalúen el desempeño mediante esta metodología propuesta y la manera actual de planificación de las deposiciones de relaves y actualización de las características del depósito.

Conclusiones

1. El enfoque integrado para la gestión de relaves es un valor de alto potencial porque incorpora la caracterización del relave, predictibilidad del cambio de los relaves y diferentes avances tecnológicos, para la disposición final asegurando la estabilidad física y química del dique y del embalse.

2. Trabajar en estrecha colaboración con el cliente, consultores y contratistas para pasar desde un nivel de concepto hacia un diseño de un proyecto greenfield o brownfield permitirá una mejor comprensión para la toma de decisiones. El conocimiento adquirido sobre la producción de plantas de desaguado de relaves debe extenderse al equipo de manejo de materiales para integrar la operación con la administración de la instalación de eliminación de relaves. Al apilar relaves de pasta y compactados, se reducen los requisitos de terreno y se minimizan los riesgos de la instalación.

3. En conclusión, el conocimiento de los relaves en el Life of Mine, así como la predictibilidad en el largo plazo permiten tomar decisiones estratégicas ante cambios del recurso, ampliaciones de planta, incremento de vida útil y maximización de la recuperación de agua, estimación de Capex y Opex, que brindan planificación operativa, estudios y servicios de ingeniería para el diseño de plantas que deben combinarse con soluciones de manejo de materiales para la distribución segura y eficiente de relaves secos, con el fin de maximizar la disponibilidad.

4. En resumen, con la gestión adecuada de costos y riesgos, el apilamiento del relave en seco es una tecnología adecuada para el manejo de relaves.

Bibliografía

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