Capitulo III Confeccionar un procedimiento estándar para convertir un relave convencional a relave espesado o en pasta, mediante normativa legal correspondiente. En este capítulo buscaremos establecer establece r un procedimiento estándar para trabajar relaves en pasta basándonos en el método de Eli Robinsky Robinsky (TTD) uien postula s t eb ás i c ame nt ee ne l i mi n ara gu ad el o sr e l a v esge ner a do sp orl ap l a nt a ue esta tecnolo!ía consi d er e cu per a ci ó n,me di a nt eunpr o ce sodeal t oes p es ami e nt o,me di a nt eel u sodees per a do r e s,p ar a i nc r ement ara síl aconc ent r ac i ó ndesól i d osdel apul pa,queesde sc ar t adae nel pr oc es odeflot ac i ón. Ha s t aqu es eal c a nc eun ac o ns i s t e nc i ad ep as t ac o nu nc o nt e ni d od es ó l i d ose np es od el o r d ende l6 8%. L aPa s t ap o s t e r i o r me n t es er ád i s p u es t ae nd el g ad a sc a p asd ee s p es o r( 5a1 0c m) .L ah ume da d r e ma ma ne nt eq ueq ue da r áe ne lma t e r i a ld ep os i t a dos ee v a po r a r ác u an dol ac a pas ee x t i e nd aal a i n t emp er i e .Ene st a sc o nd i c i o ne s,f r e nt eau ne v ent os í s mi mi c oe ld ep ós i t os ec omp or t ac omou ns u el o nor mal ,s i nni ngunapos i bi l i daddel i c uef ac ci óndebi doaqueel mat er i al nocont i eneagual i br e,yde c ont ener l a,e sun ac ant i dadí nfi ma. ma gual i br e L aa u s en c i ad ea ea s i g ni fi c aq uet a mp mp oc os ep r o du ci r á ni n fil t r a ci o ne sh ac i al a sma sa sd ea gu a s ubt er r áne as .Debi doal asc ar ac t er í s t i c asdel mat er i al ques er áa l mac enad oenel depós i t o,l as up er fi c i e esmu muyr es i s t ent eal aer os i ó np orl l uv i aoporv i ent o.Además ,de bi d oaq uel aspar t í c ul asnos e s eg r eg an ,p r e se nt ac o nd i c i on esd ea l t ai mp er me ab i l i d ad . Deac uer doaes t epos t ul a doesquepar al ogr arunacons i s t enc i ader el a v ec ones t asc ar ac t er í s t i c ass e d eb enes t u di a ru na s er i edepa r á me me t r o squ ep er mi t a ne s t a bl ec e rl o sp r oc es o sne ce s ar i o spa r as er apl i c adosal osr el a vesat r at ar ,y esporel l oques edebet enerenc ons i der ac i ón: •
• • • • •
Datos Cuanti"cados de# Tasa de producci$n de relaves de la planta% de"nir la capacidad del dep$sito% y la vida &til proyectada del dep$sito' Caracteriaci$n del relaveproducido y su reolo!ía Transporte Transporte de de la pasta de relaves relaves a la ona de dep$sito' dep$sito' Euipos de espesamiento reueridos Estabilidad del dep$sito spectos medioambientales% cierre y remediaci$n'
Caracterización de relaves y reología:
*ara estudiar la aplicaci$n del +étodo TTD se reuiere realiar ensayos de laboratorio ue caractericen el relave en sus aspectos !eotécnicos y de comportamiento reol$!ico# Parámetros geotécnicos:
Inicialmente se necesita conocer los di,erentes minerales ue son e-traídos de la mina y tratados en la planta de recuperaci$n' *osteriormente se deben analiar los si!uientes parámetros# • • • •
.ranulometría# E,ectos de la ra$n solido/a!ua 0ímites de tterber! 0ímites de contracci$n al secado natural
Granulometría
1e!&n Robinsky en sus ensayos de caracteriaci$n de relaves determin$ ue la cantidad de material entre 2%223 mm y 2%23 mm tiene la mayor in4uencia en el comportamiento del 4ujo en los relaves en pasta y en su pendiente de depositaci$n% así como en el límite de concentraci$n% y por lo tanto% en la densidad ue puede ser obtenida debido a la desecaci$n' Es por esto ue un dep$sito de relave en pasta debe poseer como mínimo un 567 de solidos menores a 38m' Esto se obtiene a partir de pruebas de tamiado de muestras de los relaves% por mallas estandariadas se!&n norma 1T+% 9asta un tama:o de 368m (malla ;622)' 0a !ranulometría de los tama:os in,eriores a este valor se obtiene vía ?@)' Efectos de la azón !ólido"#gua $!: #% en la pendiente de depositación
1e debe conocer este parámetro porue permite evaluar el dise:o del dep$sito en ,unci$n de la capacidad disponible y le !eometría dependiente de la topo!ra,ía' Determinar la concentraci$n de solidos del relave permite de"nir la pendiente de dise:o apropiada' 0as pendientes de dise:o recomendadas son del orden del @ al A 7 Bna pulpa de relaves con su"ciente a!ua se comportará como una suspensi$n acuosa% cuya viscosidad aumenta si disminuye el a!ua% 9asta ue% para contenidos de a!ua su"cientemente bajos se comportará como un lodo espeso y eventualmente% como un suelo 9&medo' E-perimentalmente podemos se:alar ue# •
1i la ra$n 1# es menor ue 627% la pulpa de relaves se comporta como suspensi$n acuosa% y escurrirá incluso con pendiente menores al 37 y se produce se!re!aci$n de las partículas con la distancia al punto de descar!a'
•
1i la ra$n 1# es mayor o i!ual ue 667 la pulpa de relaves comiena a tener comportamiento de un lodo viscoso disminuye ,uertemente la se!re!aci$n de partículas y se necesitará pendientes mayores al 37 para escurrir'
0a si!uiente tabla nos indica la pendiente límite ue admite un pulpa de relaves para distintas concentraciones de s$lidos en peso (pendientes mayores producirán su escurrimiento)
&ímites de #tter'erg
Es necesario identi"car el límite de tterber! con el "n de lo!rar describir la consistencia de los !ranos "nos con presencia de a!ua variable% en los suelos' Cabe destacar ue a poca presencia de a!ua% el suelo aduiere un comportamiento similar a un s$lido ,rá!il' *or otro lado si la presencia de a!ua es alta% el suelo y el a!ua 4uyen con la similitud de un líuido' *or lo cual% la clasi"caci$n del suelo va a estar directamente relacionada con la cantidad de a!ua' Esta clasi"caci$n se divide en cuatro estados básicos# • • • •
1$lido 1emis$lido *lástico 0íuido
Es importante conocer c$mo se de"nen los límites entre los estados básicos anteriores# (ransición de estados
)om're del limite
s$lido a semis$lido semis$lido a plástico plástico a líuido
límite de contracci$n límite plástico límite líuido
&ímites de contracción al secado natural
1e debe tener en cuenta ue las condiciones ambientales varían se!&n la ona donde se construirá el dep$sito' *ero se debe tener en consideraci$n principalmente ue la retenci$n de 9umedad del suelo no in4uye considerablemente en la 9umedad del relave como lo 9ace la evaporaci$n por secado natural'
*ield !tress $*!% v"s concentración de solidos $Cp%: 1e reuiere conocer el 1
para la concentraci$n de solidos con la cual se trabajara' a ue esto permitirá determinar si el mineral al momento de su descar!a 4uirá de ,orma apropiada' demás esto permitirá su transporte desde la planta de espesado al dep$sito' •
•
alores de ield 1tress in,eriores a 562 *a son aceptables para 4ujos por tubería% bombeo y consumo de ener!ía' alores de ield 1tress In,eriores a @2 *a% ponen en ries!o la no se!re!abilidad de la pulpa' Esto se incrementa con !ranulometrías !ruesas o !ravedades especí"cas altas'
' +iscosidad vs Cp#1e debe evaluar las pérdidas de car!a a través de la viscosidad
de la pasta% con el "n de dise:ar la tubería de descar!a del relave al dep$sito' •
•
0a viscosidad caracteria el transporte 9idráulico de una pasta% pero no indicará como se deposita' ltas viscosidades aumentan las pérdidas de car!a% estas están principalmente asociadas a materiales con bajo contenido de ultra "nos (transportes comandados por la viscosidad)'
Euipos de espesamiento
Euipos de espesamiento# 5'
Instrumentaci$n recomendada# -nstrumentación ásica reuerida • • • • •
Fluj$metros alimentaci$n Fluj$metro de descar!a 1ensor de torue 1ensor de nivel Fluj$metro de soluci$n madre
Instrumentaci$n Gptima reuerida • • • • • • • • • •
Fluj$metros alimentaci$n Densímetro alimentaci$n Fluj$metro de descar!a Densímetro de descar!a 1ensor de torue 1ensor de nivel 1ensor de presi$n de Cama 1ensor de presi$n alternativo al sensor denivel Fluj$metro soluci$n madre Fluj$metro a!ua de diluci$n
Estabilidad del muro El 1ervicio Hacional de .eolo!ía y +inería (1ERH.E+IH)% a través del Decreto 1upremo D'1'HJ3=K% re!ula dentro de otros aspectos% la estabilidad ,ísica de los dep$sitos a nivel de proyecto' *ara esto% es necesaria la presentaci$n de un estudio de estabilidad estático y pseudo>estático del dep$sito' dicionalmente% para dep$sitos con muros de con"namiento de más de 56 m de altura% la normativa e-i!e el estudio de de,ormaciones por eventos sísmicos a través de un análisis dinámico' +etodolo!ía análisis de estabilidad de dep$sitos
Caracteriaci$n !eotécnica de los materiales #
Geotécnica de los
materiales ensayos de clasi"caci$n% tales como#
.ranulometría e 9idrometría 0ímites de consistencia y límite de contracci$n .ravedad especí"ca' Ensayos de resistencia al corte y otros% tales como# Ensayos tria-iales CIB% Ensayos tria-iales CID material 1aturado y parcialmente saturado% Ensayos tria-iales cíclicos del relave a 9umedad límite de contracci$n y bender elements'
Estudio de ries!o sísmico #
Estudio de ries!o sísmico de la ona de estudio% con el objeto de de"nir criterios sísmicos para la evaluaci$n de la estabilidad ,ísica del dep$sito'
Determinaci$n de las de,ormaciones asociadas a un evento sísmico severo% por medio de la modelaci$n numérica para el análisis dinámico'
#nálisis dinámico para evaluar las de,ormaciones asociadas a eventos
sísmicos severos (dise:o)% se elabora un modelo de elementos "nitos mediante so,tLare% caracteriando los elementos con las propiedades estimadas de los materiales% potencialidad de licuaci$n y consecuencias asociadas'
Transporte de pulpas El transporte de pulpas es una etapa de !ran importancia% ya ue% como su nombre lo indica% esta etapa se encar!a de esco!er la manera más e"ciente de transportar la pulpa desde la planta 9acia el dep$sito en pasta' Es importante tener en cuenta todos los aspectos relevantes ue darán paso a esco!er el transporte más adecuado' • • • • • •
*ropiedades básicas de las pulpas Reolo!ia Ensayos de los relaves Transporte de pulpas Dise:o de tuberías tras consideraciones
5' 0as propiedades básicas de las pulpas están de"nidas básicamente en cuatro sub>propiedades# •
*ropiedades ,ísicas# *eso especí"cos de los solidos y !ranulometría *orcentaje de solidos Forma de las partículas a tratar − − −
•
*ropiedades uímicas# Conductividad del liuido p< de la mecla (1olido/liuido) − −
•
*ropiedades mineral$!icas E-istencia de arcillas −
•
*ropiedades del proceso dicion de 4oculante !itacion − −
3' 0a reoli!ia básicamente es la ciencia encar!ada de estudiar el ,en$meno de los 4ujos viscosos% donde la viscosidad esta de"nida como la resistencia ue opone un 4uido al ejercer un es,uero cortante sobre él'
De este modo se de"nen principalmente dos 4ujos se!&n su viscosidad'
•
•
Flujo laminar# Condici$n donde las líneas de 4ujo permanecen constantemente paralelas% sin movimientos bruscos% esta condici$n se crea cuando el nivel de viscosidad es alto y el 4ujo posee una baja velocidad' Flujo turbulento# Condici$n donde el movimiento es ca$tico y desordenado% se caracteria porue el 4ujo cambia su destino de manera errática% esta condici$n se crea cuando el nivel de viscosidad es bajo y el 4ujo posee una alta velocidad'
Es importante tener en cuenta de la e-istencia de ciertos aditivos ue poseen la capacidad de disminuir o aumentar las perdidas de car!a en una conducci$n% lo ue a,ecta directamente a la tensi$n de 4uencia y a la viscosidad de la mecla' Cabe destacar ue en la actualidad no e-isten modelos ue permitan obtener la reolo!ia de la pulpa a tratar sin 9acer ensayos previos' @' 0os ensayos de pulpas son importantes ya ue proporcionan la in,ormaci$n reuerida para realiar el dise:o de cualuier sistema de transporte de pulpas' *or otro lado 9ay ue tener en cuenta ue este tipo de ensayos son costos aunue reducen los ries!os de cualuier problema de transporte' Etapas o fases de un ensayo
0os ensayos a las pulpas entre!an in,ormaci$n importante ue resultará en un dise:o e-itoso y con"able de los sistemas de transporte de pulpas espesadas' 1e debe observar especial cuidado en el dise:o de las pruebas a ejecutar% su prop$sito% el euipamiento e instrumentaci$n necesaria' Toda la instrumentaci$n debe ser calibrada antes% durante y después de los ensayos' =' Transporte de pulpas% como su nombre lo indica se encar!a de de"nir ué tipo de trasporte es el más adecuado se!&n el tipo de pulpa •
•
•
Tipo de pulpas# • •
1edimentarias
*ulpas sedimentarias% son pulpas donde sus partículas son 9etero!eneas% por lo cual se produce la sedimentaci$n% y para evitar ello se reuiere tener presente ue# El 4ujo sea turbulento para ue !arantice la suspensi$n de los solidos con el "n de lo!rar trasportarlos dentro del 4ujo' 0os s$lidos están asimétricamente distribuidos pero 9ay un incremento en la concentraci$n de s$lidos 9acia el ,ondo de la tubería' velocidades bajas las partículas tienden a sedimentar en el ,ondo de la tubería' *ulpas 9omo!éneas% son pulpas donde sus partículas tienen un tama:o 9omo!eno% lo ue evita la sedimetacion' *ara un determinado tama:o de tubería • • • •
Determinar la velocidad de transici$n Es el 4ujo laminar o turbulento Calcular las pérdidas por ,ricci$n Determinar las condiciones de trabajo de la bomba
Evaluar el derrateo de la bomba •
+étodo de Malker and .oulas Nasado en datos e-perimentales' +ediciones en un ran!o amplio' Btilia el H&mero de Reynolds como base' − − −
1eleccionar la mejor combinaci$n de tuberías% bombas y potencia y contenido de s$lidos% para satis,acer los reuerimientos del proyecto'
6' Dise:o de tuberias
1elecci$n del diámetro de la tubería El diámetro de la tubería se eli!e de modo ue la velocidad de 4ujo sea mayor ue# • • •
0a velocidad de depositaci$n (ré!imen turbulento) 0a velocidad de transici$n laminar/turbulento' 0as conducciones por tuberías se dise:an !eneralmente evitando la operaci$n en ré!imen laminar% debido al ries!o de la se!re!aci$n de partículas (Flujos sedimentarios)'
?' tras consideraciones# 0a 4oculaci$n crea estructuras de cadenas con los "nos de la pulpa 0a acci$n de a!itaci$n rompe los enlaces% liberando a!ua atrapada' Esto resulta en una reducci$n de la reolo!ía de la pulpa' Este ,en$meno se denomina Reomala-is (!eneralmente irreversible)' • • • •
