Relaves Mineros: Optimizando la Gestión para una Iindustria ecoamigable

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La tendencia actual de la minería es encumbrarse como un sector responsable de sus operaciones y protector del medioambiente. La explotación de los recursos metálicos deja grandes residuos que, de no atenderse inmediatamente, podrían representar una grave amenaza al ecosistema. Para contrarrestar este riesgo, surgen empresas con propuestas para el encausamiento de relaves, a través de inmensos tranques (o depósitos para relaves). En esta edición, enlistamos a las principales firmas del mercado, con amplia pericia en el tema.

Para entender el nivel de peligro de los relaves mineros, si no son confinados, basta con citar el caso del cerro Tamboraque (Huarochirí), el cual alberga –según el ingeniero Óscar Cáceres, asesor del Comité Nacional de Salud Ambiental del Ministerio de Salud (MINSA)- aproximadamente 400 millones de metros cúbicos de lodo y rocas, que amenazaban con desplomarse y contaminar el río Rímac y dejar, por varios meses, sin agua a los habitantes de Lima.

Como era imposible seguir esquivando la mirada ante las venideras consecuencias, el Ministerio de Energía y Minas (MEM) emprendió la construcción de los muros de contención dispuestos en los tres depósitos de Tamboraque y uno en la relavera Triana, este último culminado a fines de octubre pasado.

Antes de seguir, resulta importante conocer cómo se originan los relaves de la industria extractiva metálica. Así, primero, mediante el proceso de chancado con molinos de bolas y SAG, las rocas se reducen a partículas milimétricas, y luego se combinan con agua para formar una pulpa. Tras ello, continua la etapa de flotación, a partir de la cual se añaden reactivos químicos para obtener la parte más valiosa del mineral en forma de concentrado.

“El resto de las partículas, sin contenido mineral o muy bajo, forman los relaves. Estos se denominan residuos del proceso de concentración, y se trasladan por vía húmeda o seca a los depósitos de relaves para su almacenamiento definitivo. En su diseño se consideran las características físico-químicas del relave, la presencia de agua, las condiciones climáticas del lugar y el entorno del emplazamiento”, indica Juan de Dios, Consultor Sénior de Geotecnia de SRK.

Cabe precisar que los relaves no son todos los mismos, pues existen hasta cuatro tipos. Respecto al modelo del tranque, los más comunes poseen defensas de contención hechos con material de empréstitos y arena de relaves.

El cierre de la instalación es uno de los aspectos más importantes para la minera, ya que realizará este procedimiento con sumo cuidado para evitar la generación de polvo y controlar las aguas de lluvia. Heiner Bueno, Jefe de Ingeniería de Arcadis, describe que el cierre demora, en promedio, cuatro años, cuyo principal fin será estabilizar el depósito física y químicamente.

Normatividad

La Ley nº 27446, Ley del Sistema Nacional de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), y su reglamento (D.S. 019-2009-MINAM) regulan e indican la obligatoriedad de la certificación ambiental para la ejecución de proyectos mineros en donde se incluyen componentes como los depósitos de relaves y otros.

De igual forma, el D.S. 040-2014-EM, que reglamenta la protección y gestión ambiental para actividades de explotación y beneficio, y los términos de referencia (TdR) aprobados mediante RM 116-2015-MEM, dan las pautas para que se elaboren los estudios de impacto ambiental, que una vez aprobados autorizan la construcción de componentes como los depósitos de relaves.

El Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería (D.S. 024-2016-EM), exactamente en su Artículo 400°, estipula que cada dos años el titular minero presentará, a la autoridad competente, un estudio de estabilidad física de los depósitos de relaves, elaborado por una empresa especializada en la materia, y que garantice las operaciones de manera segura.

Suministro para la construcción

Si bien los relaves son un montículo tóxico para la naturaleza y para las personas, esto no es impedimento para su reaprovechamiento en el sector construcción. Es así que Arequipa posee un proyecto de fabricación de ladrillos, utilizando como insumos los relaves de la minería artesanal aurífera. El proceso de conversión demora una semana.

El proyecto se ejecutó en el marco de la alianza entre el Centro de Estudios y Entrenamiento de Procesos Metalúrgicos de Minera Porvenir (CEPROMET) y la Universidad Católica San Pablo; entidades que financiaron el 21% y 5%, respectivamente; mientras que el programa “Innóvate Perú”, del Ministerio de la Producción, entregó aproximadamente S/ 150 mil; es decir el 74% del financiamiento para esta iniciativa.

Actualmente, Cepromet dispone de una planta piloto para realiza todas las etapas de transformación. Ante la posibilidad de contaminación de los ladrillos por el material con el que se elaboren, su Gerente, Juan Miguel Zegarra, responde que el proceso que se sigue en la planta piloto también se encarga de la descontaminación.

Otro proyecto de la misma característica, también cofinanciado por Innovate Perú, es el de la empresa Green Metallurgy Technologies, la cual desarrolló un plan para el reúso de los relaves minero-metalúrgicos, como suministros para elaborar ladrillos ecotecnológicos, permitiendo así la edificación de viviendas ecológicas a bajo costo.

A continuación, se presentan las principales firmas del mercado que cuentan con amplia pericia en el tema.

ARCADIS

“Los relaves son los materiales/minerales molidos de desecho sin interés económico (generalmente) que producen las plantas concentradoras de flotación de diferentes minerales. La disposición de relaves se basa en el Decreto Supremo 024-2016-EM, las normas de Osinergmin y la OEFA” detalla Heiner Bueno, jefe de Ingeniería de Arcadis.

Arcadis, de origen holandesa, es una empresa que tiene expertise en diseños de los depósitos de relaves más grandes de Chile y Perú, más no en construcción.

Igualmente, realiza monitoreo a través de contratos de asesoría a la operación, con levantamiento a todas las variables de operación y revisa que todo esté operando correctamente y de acuerdo a lo diseñado.

Gestión correcta

Desde sus conocimientos en diseño de presa de relaves, Heiner Bueno sostiene que para construir esta instalación lo primero será hacer una buena investigación de campo para caracterizar el sitio y materiales (relave), hacer la ingeniería (conceptual, básica y detalle) y controlar la calidad de la construcción.

Asimismo, señala que no hay regla general para gestionar el correcto acopio, transporte y descarga de los relaves al depósito, debido a que cada depósito es único y con una composición diferente (ya sea en su geometría, ubicación, etcétera).

No obstante – remarca – el transporte del relave a los depósitos es generalmente de forma de fluido, pues es la forma más económica, variando principalmente la concentración de sólidos en peso (Cp), mientras que su descarga sobre el deposito tiene el objetivo que el agua que se libere del relave se pueda juntar en un sola poza (laguna) y opuesta al muro de arena si aplicase, para maximizar su recuperación.

Ante una desviación del diseño en cualquiera de estos procesos, menciona que la operación y el diseño deberían considerar sistemas de contingencias que permitan administrar y minimizar las consecuencias (operacionales y ambientales alrededor del sistema de transporte), lo que puede implicar multas y hasta paralización del mina completa.

“Las obras de contingencias serían piscinas, trazados estratégicos, doble sistemas, entre otros, pero idealmente en las etapas de diseño se toman medidas para mitigar las posibles fallas, como hacer un diseño más robusto, instrumentación y monitoreo permanente y sistemas de detección de fugas. Las empresas mineras informan sobre la gestión de sus relaves a Osinergmin, y estas realizan inspecciones anuales y sorpresivas a las diversas unidades mineras. Durante la supervisión, cada unidad minera entrega toda la documentación requerida por la entidad”, asegura el especialista.

Tipos de relaves y componentes

El Ing. Bueno señala que no existe un modelo único de depósito para los relaves mineros, por el contrario, estas infraestructuras se clasifican según su tipo de almacenamiento y/o depositación. Referencialmente, se les puede catalogar por la concentración de sólidos en peso (Cp), pero un parámetro importante es el yield stress.

“Por lo tanto tenemos: los relaves convencionales con una concentración Cp 44% al 55%, los relaves espesados con una concentración Cp 56% al 65 %, los relaves en pasta con una concentración CP 66% al 75% y los relaves filtrados que tienen aún menores contenidos de agua (10% al 20% de humedad relativa) por lo que son manejados más bien como un sólido y no un fluido”, precisa.

Los típicos depósitos son con muros de contención de empréstitos y arena de relave. En ambos casos – añade el representante de Arcadis – la construcción del muro de contención se hace etapas discontinuas y continuas respectivamente.

“En caso de los muros de empréstitos, el recrecimiento del muro son cada 2 años promedio, dejando una gran diferencia (revancha entre la corona del muro y el nivel del relave en su interior) y para los muros de arena, el crecimiento es de forma continua sobre la corona del muro, evitando tener una revancha menor a 3 a 5 metros”, enfatiza el experto.

Además, menciona que los principales componentes de un depósito son sistemas de filtraciones, sistemas de drenaje, evacuadores de aguas lluvias, los equipos de bombeo de relaves, bombas de recuperación de agua, sistemas clasificación de relaves, espigots con tuberías de HDPE para la correcta depositación de relaves y arena, y equipos de compactación (bulldozers).

Recirculación hídrica

“Entre el 90% al 95% de las pérdidas de aguas de una minera se producen en el depósito de relaves, por lo tanto, toda la gestión de reducción de pérdidas aporta a optimizar el agua recuperada. Sumado a eso, el manejo de lagunas, minimizar playas húmedas, el uso de membranas en el suelo en la zona de la laguna aporta significativamente”, analiza Heiner Bueno.

Según el ingeniero, existe un concepto llamado “Make Up”, que consiste en lo siguiente: cuánta agua fresca debe ingresar al sistema por cada tonelada que se procesa en una escala de 0.1 a 1. Siendo 1 que por cada tonelada procesada necesito un m3 de agua fresca. Así, la industria está en una media de 0.5 y lo ideal es llegar hasta 0.3.

En cuanto a la instrumentación geotécnica para verificar la seguridad de los depósitos, recalca la utilidad de los piezómetros, los cuales permiten monitorear el nivel de agua al interior de los diques resistentes (factor clave en la estabilidad), y los acelerógrafos, que miden los movimientos sísmicos registrables que permiten comparar con los esperados por diseño.

Respecto a la capacidad máxima de los depósitos de relaves, refiere que su amplitud máxima varía según los sitios, pues hay diseños de depósitos que pueden almacenar hasta 3000 Mt (millones de toneladas), dependiendo de los estudios de respaldo.

“La estabilidad química de estos depósitos se asegura con estudios necesarios para evaluar la ocurrencia o no de derrames ácidos y, en caso de existir, se generan diseños para mitigarlos. Para la estabilidad física, se requiere caracterizar los materiales y suelos, definir solicitaciones de fuerzas (sismos) y diseñar de acuerdo a eso para que cumplan las cargas y normas”, recomienda el Jefe de Ingeniería de Arcadis.

SRK Consulting

“Los relaves se originan en los procesos de concentración de minerales metálicos, que se inician con las etapas de chancado y molienda hasta alcanzar tamaños menores a un milímetro. El mineral molido se mezcla con agua y reactivos hasta formar una pulpa que pasa a la etapa de flotación para la separación del mineral”, describe Juan de Dios Menéndez, Consultor Sénior en Geotecnia de SRK Consulting.

Con más de 40 años de experiencia en diseño, supervisión y control de la construcción de depósitos de relaves mineros, SRK realiza el monitoreo y diagnóstico de las condiciones de depósitos.

Mediante instrumentación de monitoreo, se determinan las condiciones reales de los depósitos y los niveles de alerta para el control periódico de dichas estructuras.

Factores de peligro

A consideración del especialista, el colapso de la presa o depósito suele originarse por circunstancias como el mal manejo de la disposición de relaves durante la operación; una mala construcción o materiales de préstamo no apropiados; o, el mal manejo de la laguna de aguas claras, la cual está muy pegada al dique contenedor.

“Bajo esos escenarios, como soluciones se propone un apropiado control de calidad durante la construcción y operación y asegurar el adecuado control del drenaje. Cabe resaltar que con el buen manejo del drenaje se puede obtener porcentajes de humedad de relave de 25%, +/- 5%. De todas estas y otras maniobras debe informársele al MEM, OEFA y Osinergmin”, sugiere.

Por otro lado, para una buena construcción de la presa de relaves –agrega– se deben emplear materiales adecuados, los cuales deben colocarse y compactarse, según las indicaciones de las especificaciones técnicas.

“Dependiendo de la cantidad de agua contenida, existen relaves en pulpa, espesados, en pasta y filtrado. Asimismo, el depósito está conformado por el dique contenedor o muro de contención, vaso del depósito, laguna de aguas claras, canales de coronación o sistema de drenaje superficiales, sistemas de subdrenajes, poza de monitoreo y obras menores”, indica.

Transporte de relaves

Juan de Dios explica que los relaves en pulpa se transportarán a la poza, mediante tuberías, por el principio de gravedad o impulsión; los relaves espesados se conducirán a través de tuberías, por impulsión; los relaves en pasta se movilizarán en tuberías, por impulsión; y para los relaves filtrados, el medio de transporte será en volquetes, fajas o cablecarril.

“Todo proceso mal ejecutado o que no cumpla con la normativa vigente, presentará riesgo de derrames que pueden contaminar áreas pequeñas como extensas. Por ello, es necesario que el transporte de estos residuos cuente con medidas de contingencia para evitar estas ocurrencias”, aconseja.

Además, reflexiona sobre la importancia de la instrumentación para obtener información sobre las condiciones del depósito. Por ello, exhorta a la instalación de hitos para el control topográfico, piezómetros para el control del nivel de agua e inclinómetros para el control de desplazamiento al interior del dique y cimentación, en caso existan movimientos.

Estabilidad de la estructura

La capacidad máxima de almacenamiento del depósito está definida por los límites de propiedad, la topografía de la zona y las demandas de la mina. No obstante, lo fundamental será asegurar el equilibrio físico y químico de esta instalación.

“La estabilidad química se asegura previendo que el relave no entre en un proceso de lixiviación; por ello, es importante encapsular los residuos con coberturas que eviten el ingreso de agua y/o aire al interior del depósito”, manifiesta el ingeniero de SRK.

De esta manera, es preciso que el relave sea inocuo, presente un diseño operacional que permita neutralizar el depósito, pueda depositarse por debajo de un nivel de agua o inundar el depósito, aísle la superficie del depósito mediante coberturas impermeables, y a través del desarrollo de biomasa sobre el depósito de relaves.

“Adicionalmente, la estabilidad física de la presa de relaves se asegura con un correcto diseño (geometrías adecuadas), un buen control durante la construcción y un excelente manejo de la disposición del relave al interior del depósito”, asevera Juan de Dios.

Etapa de cierre

El cierre de la poza de relaves mineros – aclara el experto – consiste principalmente en implementar un adecuado sistema de manejo de agua, mediante la colocación de una cobertura (simple, semicomplejo o complejo, de acuerdo a la necesidad), obras para captar y conducir las aguas superficiales de contacto y no contacto y del drenaje y, si se requiere, sistemas para tratar o neutralizar estas aguas antes de su descarga al ambiente.

“El tiempo que tardará en cerrar definitivamente la estructura está en función de las características de cada uno de los depósitos de relaves y de la magnitud de la obra. Desde cuatro meses a varios años; e incluso, en algunos casos el tratamiento y neutralización del drenaje puede llevar más tiempo”, enfatiza el consultor en Geotecnia.

Finalmente, comenta que para el inicio de operaciones de esta instalación, el titular minero debe imponer la fianza correspondiente para asegurar la rehabilitación del depósito de relaves al final de su vida operativa, tal como proclama la legislación de planes de cierre (Ley 28090 y su reglamento emitido bajo Decreto Supremo 033-2005-EM).

“Con toda esta serie normativa, la empresa debe asegurar la recuperación y la estabilidad física, química, hidrológica y biológica del territorio donde se asentó anteriormente el depósito de relaves y demás instalaciones de la operación minera”, subraya Juan de Dios Menéndez.

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