Por: Oshin Figueroa, Mario Díaz y Susankler Espinoza, Volcan Compañía Minera.

Resumen

En el siglo pasado, el Perú era un importante eje minero a nivel mundial, siendo Pasco y la región Junín las principales fuentes de minerales polimetálicos; esto dio lugar a la existencia de relaves y residuos minerales actualmente expuestos al medio ambiente y que pueden ser reprocesados.

Este es el caso de los relaves históricos de la antigua mina Carhuacayán que operó durante 50 años, extrayendo mineral polimetálico (zinc, plomo y plata).

En ese contexto, Volcan Compañía Minera inició un programa de exploración de pasivos ambientales como parte de sus prácticas ambientales y cambio de cultura para un futuro sostenible.

Introducción

Los yacimientos actuales son explotados con menores leyes, además el aspecto ambiental que involucra generar una nueva operación, así como las relaciones con las comunidades, conduce a que las empresas empiecen a buscar nuevas formas de negocio y, al mismo tiempo, resarcir zonas afectadas por la minería antigua, esto como parte de una nueva cultura para un futuro sostenible. 

Tal es el caso de las relaveras 828 (R828) y 829 (R829), actualmente reconocidas como pasivos ambientales mineros (PAM) y administradas por Activos Mineros S.A.C. (Amsac), donde Volcan Compañía Minera (Volcan) en 2017 inicia una campaña de exploración con muestreo geoquímico de calicatas y, en 2019, continuó con una campaña de 2,237 metros de perforación por ensayo de penetración estándar (SPT), concluyendo con análisis geoquímico, mineralógico (DRX) y geometalúrgico. Lo cual ha llevado al cálculo de recursos con un total de 0.05 MTM @2.5% ZnEq (R828) y 3.1 MT @1.9% ZnEq (R829) y su evaluación económica.

El Sindicato Minero de Río Pallanga entre los años 1962 y 1983 explotaron la antigua mina de Carhuacayán, aproximadamente 2 Mt de mineral (Ag, Zn y Pb), producto de ello son estas relaveras que se ubican a 3.2 km al NW del pueblo de Carhuacayán y a 28 km de la planta concentradora de Alpamarca, esta cercanía y los estudios llevados a cabo hacen posible su reaprovechamiento.

Esta contribución se enfoca en los estudios de exploración y metodología utilizada para reconocer y calcular el potencial y además plantear estrategias para las buenas prácticas para un futuro sostenible.

Antecedentes

La antigua mina de Carhuacayán presenta registros de estudios geológicos y mineros desde la década del 50. Fue el Sindicato Minero de Río Pallanga, que inició oficialmente sus operaciones en 1962, a mediana escala y operó hasta 1983 (Bisa, 1983).

Inicialmente el mineral era tratado en la planta de la mina Río Pallanga y, en 1965, tratan en su propia planta de concentración por flotación y casi al finalizar llegan a tratar 500 TMS/día (J. Mendoza, 1970).

De acuerdo con la Ley Nº 28271, que regula los pasivos ambientales de la actividad minera (http://www.minem.gob.pe), actualmente se han otorgado 31 derechos de reaprovechamiento de pasivos ambientales mineros en todo el país. También son varias las empresas mineras que han implementado el reciclaje de sus relaveras. Un caso muy importante es el Proyecto B2 de San Rafael – Minsur, que reporta relaves con 7.6 MTM @ 1.05% Sn y su explotación con una vida útil de nueve años aproximadamente. La empresa al presente reporta una producción acumulada de 725 toneladas de estaño contenido (Minsur, 2020), dando trabajo a más de 500 personas.

En el caso de las relaveras 828 y 829 se tiene estudios ambientales previos realizados por Amsac y un expediente técnico para el cierre de estas relaveras, presupuestado con un costo de S/ 75 millones (Amsac, 2018); así como reportes del Ministerio de Energía y Minas (Minem). 

También se desarrolló una tesis para determinar si el relave es estable en aspectos geotécnicos y geoquímicos y cómo afecta a la población de Santa Bárbara de Carhuacayán (Macedo, 2019).

Metodología

En las relaveras 828 y 829 se perforó un total de 2,237 metros en época seca de la sierra peruana, mediante SPT, en una malla de distribución romboédrica de 29 x 29 m (Figura 1). Fueron sondajes verticales entre 1 y 19 metros de profundidad que interceptaron arenas, arcillas y óxidos (Figura 2), en muchos casos de consistencia blanda por el contenido de agua, el control de este aspecto fue esencial para evitar la pérdida o perforación de pozos gemelos.

Los primeros 3 metros de cada pozo y las zonas húmedas con contenido de agua mayor a 50% fueron revestidos metro a metro, hasta llegar al piso de la relavera, de consistencia más compacta con fragmentos de travertino. En el logueo geológico se diferenciaron óxidos, arenas y arcillas con contenidos de sulfuros que fueron analizados in situ con XRF, evidenciando la existencia de Zn y Pb.

Las muestras fueron recuperadas en tubos de PVC con diámetro de 6.94 cm, el tubo era cortado exactamente a la mitad, una parte fue enviada al laboratorio para ensayo geoquímico, incluida densidad por picnometría y, la otra mitad, fue pesada en seco con una balanza de precisión de 10 gramos, y posteriormente fue usada para el registro geológico. Se muestreó a intervalos regulares de 1 metro.

Geología y mineralogía

El principal mineral extraído fue del cuerpo La Tapada, que es parte del depósito polimetálico tipo cordillerano Carhuacayán (Bernaola et al., 2019), que consiste en vetas y niveles de reemplazamiento de zinc, plomo y plata emplazados en calizas cretácicas.

De la mineralogía macroscópica en las R828 y R829 se distingue principalmente granos de carbonatos, cuarzo, cloritas y pirita (mineral ganga) con granos finos de magnetita, esfalerita, galena, calcopirita y minerales oxidados de color pardo denominado ‘’limonitas’’.

Para diferenciar los minerales oxidados presentes, se analizaron muestras por DRX (M. Díaz, 2019; Amsac, 2018). De estos resultados se tiene:

ν Minerales primarios: esfalerita (<18% en peso de Fe), galena, tenantita (cobre gris de As y contenido de Ag), pirita, arsenopirita, pirrotita y muthmannita (teleruro de Ag y Au).

ν Minerales secundarios (oxidados): fowlerita (silicato de Ca, Mn y Zn), cerusita (carbonato de Pb), anglesita (sulfato de Pb), covelita (sulfuro de Cu), jarosita (sulfato de K y Fe), goetita (hidróxido de Fe) y rutilo (óxido de Ti).

Además, minerales ganga como cuarzo (30%), dolomita (12%), calcita (6%), clinocloro (4%) y otros (48%). Se distingue rastros de sulfatos como yeso y anhidrita. Por la mineralogía, la zona logueada como óxidos corresponderá a la zona de Mixtos.

Geológicamente al ser la roca caja ‘’calizas’’, donde se emplazó la mineralización y su beneficio produjo estas relaveras, se comprueba con los logueos, mineralogía DRX y estudios previos, que estas relaveras presentan una neutralización natural por el contenido de carbonatos y su potencial de generar drenaje ácido es muy bajo. Sin embargo, Amsac (2018) menciona a los R828 y R829 como potenciales generadores de acidez a largo plazo, una vez que se consuman los carbonatos presentes. Asimismo, hay que mencionar que Amsac con perforación diamantina interceptó 3 metros de travertino en la base de la R829 (Amsac, 2018).

Modelamiento y estimación

Con la caracterización mineralógica y resultados geoquímicos, se modelaron las dos relaveras, y se identificaron tres principales dominios: sulfuros de alta ley (SFsHg), sulfuros de baja ley (SFsLg), y mixtos (MX). Se seleccionaron cinco compósitos para ensayos geometalúrgicos cada uno con 105 kg de peso para abarcar todos los escenarios de mezcla (Figura 4).

Para el cálculo del tonelaje, es necesario considerar la densidad aparente (BD), calculada por el volumen que ocupa la muestra, y no la densidad por picnometría (PD), que no considera esta porosidad. La Figura 4 muestra la porosidad promedio de la relavera según profundidad. En promedio la diferencia entre la BD y PD es de 35%, siendo muy sensible en los cálculos de estimación de tonelaje.

Las variables estimadas son Ag, As, Au y Cu, densidad, Fe, Mn, Pb_Ox, Pb, Zn_Ox y Zn. Todas las leyes estimadas por inverso a la distancia al cuadrado. Bi y Sb no fueron estimados porque todos los datos están bajo el límite de detección.

De la estimación de las dos relaveras Tabla 1 y Figura 5 (validado por A. Chiquini GZTS, 2019).

Caracterización geometalúrgica

Se llevó a cabo la evaluación metalúrgica en el laboratorio Alpamarca (P. Huamán Certimin) denominados: (1) Total, (2) Mixed, (3) Sulphides, (4) Sulphides_LG y (5) Sulfhides_HG (Figura 4); de estas muestras se determinó la ley de cabeza, moliendabilidad, características mineralógicas y comportamiento al método de flotación de sulfuros realizando pruebas de caracterización física, flotación y microscopia óptica (Figura 6).

De estas pruebas se concluye que los sulfuros responden positivamente, sin embargo, para su óptima flotación requerirá mayor liberación (>54%) - malla (200#) y mayor tiempo de flotación para su recuperación excepto el compósito (4) que no necesita molienda.

En los compósitos no se detectó presencia de arsenopirita, pirrotita ni sulfuros de cobre secundarios (covelita y digenita), estos últimos que significan activación natural de esfalerita en una flotación bulk. Sin embargo, se considera remanentes de reactivo CuSO4 en la muestra debido a que es un producto de un tratamiento pasado cuya etapa final fue el desbaste de zinc con dosificaciones de CuSO4.

En el compósito (5) se interpreta un balance metalúrgico teórico proyectado que expresa las posibilidades de tratamiento del mineral “Relave Carhuacayán”, a un nivel industrial (Huamán, P. 2019).

Aspectos ambientales

De los estudios previos, ensayos geoquímicos de agua (Amsac, 2018) y las investigaciones realizadas por Volcan. Los parámetros físico-químicos, inorgánicos y microbiológicos analizados en la estación de monitoreo ubicada cerca de la R829, registró valores por debajo del estándar establecido en el D.S. 004-2017-MINAM Categoría 3: Riego de vegetales y bebida de animales, a excepción de los siguientes parámetros: metales (manganeso y zinc) (Inspectorate, 2018).

Sin embargo, el relave minero es afectado por los fuertes vientos que transportan el material del depósito hacia la población de Carhuacayán (Macedo, 2019).

En el monitoreo del pH cercano a las relaveras (Figura 7) se demostró que son casi neutros.

La existencia de aguas termales (baños termales de Collpa) muy cerca de estas relaveras, así como aguas superficiales por época de lluvia, y la cercanía de otros PAM, genera que las aguas en esta parte presenten soluciones de minerales, como As con valores 3. 77 mg/L (Amsac, 2018). Por lo tanto, es necesario buscar una solución para remediar estos pasivos y así no generen drenaje ácido.

Discusión y conclusiones

1. La malla de perforación 29x29 m fue óptima para cubrir toda el área de estudio. El tipo de perforación fue de bajo costo a comparación con otros, pero tuvo complicaciones por las características del material.

2. El potencial de generar drenaje ácido en estas relaveras es muy bajo, por el alto contenido de carbonatos.

3. Por los estudios mineralógicos solo se reconoce trazas de jarosita y goethita, por lo cual no existe una zona exclusiva de óxidos.

4. En promedio la diferencia entre la BD y PD es de 35%, siendo muy sensible en los cálculos de estimación de tonelaje.

5. De la metalurgia, la zona económica corresponde al área de sulfuros de alta ley que puede ser tratada a nivel industrial.

6. La evaluación económica, muestra que los R828 y R829 son viables para su reaprovechamiento con una mínima ganancia y considerando que el costo de cierre planteado por Volcan es 75% menor al presupuestado por Amsac, por lo tanto, es de interés para el Estado, la comunidad y Volcan que se lleve a cabo un convenio de reaprovechamiento de PAM como parte de una buena práctica para un futuro sostenible.

Agradecimientos

A Volcan Compañía Minera, por permitir esta publicación, muy en especial a los ingenieros C. Farfán, A. Enríquez, C. Velásquez y R. Monge, a los geólogos de Anglo Peruana Terra S.A.: F. Marcelo, J. Terán, A. Pretell, P. Cuba, C. Blanco y S. Meza.

Bibliografía

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Bernaola, R., Espinoza, S., Díaz, M., Figueroa, O., Farfán, C. y Fontboté, L., 2019. Estadíos de mineralización en La Tapada, yacimiento cordillerano polimetálico Carhuacayán, Perú central: su aplicación para modelar recursos y definir nuevos targets de exploración. Resúmenes proEXPLO 2019.

Buenaventura Ingenieros. 1983. Estudio geológico y programa de exploraciones de los yacimientos San José de Río Pallanga, Alpamarca y Carhuacayán, Informes internos Sindicato Minero Río Pallanga.

Díaz, M. 2019. Análisis mineralógico por difracción de rayos X de 5 muestras de material suelto. Proyecto Relavera Carhuacayán.

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Huamán P. 2019. Caracterización geometalúrgica y pruebas de flotación “Relave Carhuacayán”. Informes internos.

Mendoza, J. 1970. Estudios del método de explotación Carhuacayán cuerpo La Tapada- Mina Carhuacayán. Tesis de Grado.

Macedo, A. 2019. Estudio y evaluación de la estabilidad física del depósito de relave-829 de la exunidad minera Carhuacayán. Tesis de grado.

Minsur, 2018. Memoria anual 2018, Resultados consolidados.

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