capitulo i - producciòn de relaves

Ing. Walter Romero Vega

CAPITULO I

NATURALEZA Y PRODUCCION DE RELAVES 1.0 INTRODUCCION

Los relaves se definen como partículas de roca trituradas que son producidas ó depositadas en forma de pulpa (Pasta con agua). Esta definición involucra a la gran mayoría de desechos provenientes del procesamiento mineral, después de la extracción de los valores minerales.

En la minería y en la metalurgia extractiva el principal énfasis está en la extracción de los valores minerales; considerando que los relaves son simplemente un producto de desecho con características físicas y químicas propias. De otro lado la disposición de relaves es comúnmente identificado como el más importante recurso de impacto ambiental por muchos proyectos mineros. En este sentido el presente capítulo tratará de focalizar tanto como sea posible sobre la naturaleza de los relaves y efluentes mineros líquidos mejor que sobre la extracción de los valores minerales.

Los relaves son tratados como el producto final de la operación de los valores minerales.

Los relaves son tratados como el producto final de la operación de procesamiento y las técnicas de procesamiento de mineral básico son interpretados en este camino. En consecuencia el propósito de este capítulo es proveer una introducción a la diversidad y complejidad de relaves y efluentes líquidos mineros.

En los párrafos siguientes serán presentados la naturaleza física y propiedades índice de varios tipos de relaves, seguidos por una discusión de la naturaleza química de los relaves en relación a la salud general y consideraciones de toxicidad.


2.0 PROCESAMIENTO DEL MINERAL

Para una comprensión de la naturaleza de los relaves es fundamental un conocimiento básico de cómo ellos son producidos. La extracción de los valores del mineral requieren procedimientos tan diversos como los metales procesados, pero algunos pasos fundamentales en los procesos son comunes en muchos minerales. La mayoría de los procedimientos en los procesos de mina se inicia con las fases de triturado y molienda. Luego continúa con la concentración de aquellas partículas que contienen los más altos valores de mineral, usualmente desarrollado por uno de varios procesos. La separación y remoción de valores de mineral en la fase de concentración, deja las partículas remanentes que conocemos como relaves. Los procesos opcionales siguientes o que reemplacen la concentración puede incluir lixiviación o calentamiento. La etapa final en el proceso es la recuperación del exceso de agua de los relaves, preparando el transporte de la pulpa de relaves al sitio de almacenamiento. Las fases que han sido mencionadas en las líneas anteriores están ilustradas en la figura 1.1 TRITURACIÓN

La Trituración es usualmente desarrollada en etapas de manera que los fragmentos de rocas disminuyan gradualmente de tamaño hasta ser aceptada como alimentación del equipo de molienda. Las partes principales de éste equipo son: Las Mandíbulas y Trituradores Giratorios como son mostrados en la figura 1.2.

El equipo de trituración primario puede aceptar fragmento de roca tan grandes como varios pies de diámetro. El equipo de trituración secundario reducirá los fragmentos de roca desde 10 a 12 pulgadas de tamaño hasta aproximadamente la malla 20. En la figura 1.3 se muestran los trituradores secundarios accionados con martillos y conos trituradores.


2.1 MOLIENDA

La Molienda reduce adicionalmente el tamaño de los fragmentos producidos por trituración o chancado. El equipo de molienda incluye barras y bolas de acero como se muestra en la figura 1.4; las cuales trituran el mineral durante la rotación del cilindro. Las barras y bolas de acero producen materiales entre las mallas menos Nº 10 y menos Nº 40, y con frecuencia operan en serie. La molienda representa la etapa final en la reducción física del mineral desde roca hasta el tamaño de relaves. La granulometría de los relaves producidos dependerá tanto del grado de partículas rotas producidas en la molienda de fragmento de roca dura como del contenido de arcilla en el mineral original. Por ejemplo los relaves de cobre, con frecuencia consisten casi exclusivamente de partículas de silicato producidas por la molienda de la roca madre. El óptimo grado de molienda está gobernado por la eficiencia de la extracción del mineral. Si la lixiviación es el método de extracción primario, entonces la extracción máxima algunas veces favorece la alta área superficial específica de partículas individuales que acompaña la molienda fina. Sin embargo los procesos de flotación pueden ser adversamente afectados por la molienda para tamaños extremadamente finos. Como resultado de los golpes violentos durante la trituración y molienda las partículas de relaves son usualmente sólidas y altamente angulares. Aún las partículas de tamaño fino muestran una angularidad remarcable. Las excepciones son rocas mineralizadas consistentes principalmente de esquistos, pizarras y lutitas. Los relaves resultantes de trituración y molienda de aquellas rocas mineralizadas tendrán formas de partícula y dureza que reflejan las partículas de arcilla y limo en el material original.


2.3 CONCENTRACIÓN

Las partículas individuales producidas por la molienda varían en contenido de mineral. El propósito de la concentración es separar aquellas partículas con altos valores minerales de aquellos con bajos valores (Relaves). Los métodos para concentración varían de acuerdo con el tipo de mineral, pero se usan tres clases generales: - Separación por gravedad - Separación magnética - Flotación por espuma

2.3.1 SEPARACIÓN POR GRAVEDAD

La separación por gravedad requiere que el mineral y su roca tengan considerablemente diferentes gravedades específicas. Como por ejemplo carbón, hierro, oro. Los clasificadores son usados para colectar las partículas más ligeras o más pesadas, dejando las partículas remanentes como relaves. La separación por gravedad es usualmente desarrollada con agua.

2.3.2 SEPARACIÓN MAGNÉTICA

La Separación Magnética es obviamente la más útil para la extracción de hierro de minerales magnéticos como magnetita. Las partículas magnéticas son colectadas por una faja. Las partículas no magnéticas permanecen como relaves.

2.3.3 FLOTACIÓN ESPUMA

La Flotación Espuma es el método de concentración más usado, a través de un proceso físico químico altamente complejo. Las partículas individuales de mineral – cargado en suspensión de agua son hechas repelentes de agua y receptivas para enlazarse con burbujas de aire.


Las partículas con alto contenido de mineral entonces se levantan a la superficie de una espuma. La espuma es retirada y las partículas remanentes vienen a ser los relaves. La concentración por flotación de espuma es el primer paso en la secuencia del procesamiento del mineral en el cual son introducidos agentes químicos. El uso de los procedimientos de flotación en una operación particular, puede por lo tanto ser un indicador inicial de posibles constituyentes químicos problemáticos en el efluente de la planta, y finalmente en la deposición de los relaves. Los agentes usados son muy específicos para los tipos de minerales que están siendo separados en el proceso de flotación y ellos varían considerablemente para diferentes operaciones. La Tabla 1.1. muestra clases típicas de agentes y su uso en flotación. El cianuro en bajas concentraciones es usado como un agente de flotación en algunos casos para algunos minerales. Por ejemplo, para plomo y molybdeno. La producción de concentrado es la etapa final de muchas operaciones mineras. Existen otros métodos de procesamiento que pueden complementar o reemplazar a la concentración. Dichos procesos que incluyen lixiviación y calentamiento, pueden inducir importantes cambios en la naturaleza del efluente líquido de la mina.

2.4 LIXIVIACIÓN

La Lixiviación involucra la remoción de los valores de mineral de las partículas por contacto directo con un solvente, usualmente un ácido fuerte o solución alcalina dependiendo del tipo de mineral. El ácido sulfúrico es el agente de lixiviación más común de minerales de óxido de cobre, produciendo relaves con pH en el rango de 1 – 3.


Los agentes químicos alcalinos son hidróxidos y carbonatos de sodio ó amonio. El cianuro de sodio con cal como un pH modificador es el agente de lixiviación común para la extracción de oro y plata. La lixiviación puede cambiar la característica física de los relaves dado que pueden ocasionar alteraciones y roturas de los fragmentos de roca.

2.5 DESECACIÓN

La desecación es la etapa final del proceso en la planta minera, de significancia en la producción de relaves. El término de desecación en un proceso minero no significa un secado completo de los relaves dado que durante su desarrollo se extrae algo de agua de la pulpa de relaves, como una fase siguiente a la concentración. El agua recuperada y los agentes químicos pueden ser recirculados al proceso de la planta para su reuso si fuera posible. El reciclado del agua procesada puede no ser factible en algunos casos como consecuencia de la presencia de contaminantes que reducirían la eficiencia de la extracción. El medio más común de desecación es por espesadores que se muestran en la figura 1.5. Los espesadores consisten de un tanque con brazos rotativos que transportan los sólidos de relaves hacia el centro del tanque, desde donde son colectados y transportados al área de almacenamiento. En algunos casos son usados hidrociclones para el desecado. Existen otros tipos de desecados que emplean succión por vacío del agua de la pulpa de relaves a través de una malla.


3.0 MANEJO DE RELAVES Y RETORNO DEL AGUA A LA MINA

3.1 TRANSPORTE DE RELAVES Y DESCARGA

Los relaves colectados del espesador son transportados en forma de pulpa hacia los almacenamientos de relaves. Esta practica resulta mas de conveniencia que de diseño, dado que los relaves en la planta ya están mezclados con agua y un adicional desecado para un manejo de relaves secos es económicamente prohibitivo.

El transporte de la pulpa de relaves es algunas veces por flujo de gravedad a través de canaletas, pero más comúnmente se efectúa a través de tuberías, con o sin bombeo de acuerdo con las elevaciones relativas de la planta y los depósitos de relaves, tanto como por la longitud de la tubería y perdidas de carga.

Los sistemas de tuberías y bombeo para pulpa de relaves son difíciles para diseñar y complicados para operar y su presentación esta fuera de los alcances de este tema. Sin embargo una comprensión de las consideraciones básicas de transporte de relaves es útil para comprender que los sitios de almacenamiento están gobernados en gran medida por las distancias factibles para el transporte de relaves.

La pulpa de relaves es usualmente abrasiva y de alta viscosidad. La medida común de la densidad de la pulpa esta definida como el peso de sólidos por peso unitario de la pulpa, que esta en el rango de 15 a 55% y más comúnmente en el rango de 40 a 50% producidos por espesadores típicos.

El diseño de las tuberías de relaves es complicado por un número de factores tales como el mínimo flujo de velocidad que deben tener los relaves, para evitar que las partículas sólidas sedimenten y bloqueen la tubería. El mínimo flujo de velocidad es único para cada


situación y depende de la densidad de la pulpa así como del tamaño de las partículas.

Como una medida práctica, la mayoría de las tuberías de relaves operan dentro de un rango de velocidad de aproximadamente 5-10 pies/seg, dependiendo de la distribución de tamaño y grosor de los relaves, de la densidad de la pulpa de relaves y otros factores.

Actualmente se emplean tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE), para el transporte de relaves con rango de presiones de tubería de baja a moderada.

La deposición de una playa de relaves arriba del nivel de agua alrededor del perímetro de una presa de relaves, es usualmente deseable y algunas veces mandatorio para propósitos estructurales. La deposición de playa puede ser efectuada por un solo punto de descarga y por varias descargas (Spigotting) como se muestra en la figura 1.6. Este punto de descarga requiere que el final de la tubería de descarga de relaves sea reubicada periódicamente para formar una serie de deltas adyacentes y traslapadas.

3.2 DECANTACION DEL PONDAJE DE AGUA

Luego de la descarga de relaves en el área de almacenamiento gran porcentaje de las partículas de relaves gruesos tienden a asentar cerca del punto de descarga. De otro lado las partículas gruesas remanentes, partículas finas y partículas coloidales son transportados hacia el pondaje de agua o pondaje de decantación donde eventualmente sedimentan. Cuando sea posible el agua decantada es retornada a la planta para su reuso; para tal efecto con frecuencia se usan bombas o sifones montados sobre barcas ó balsas flotantes. También son empleadas torres de decantación. En la figura 1.7 se muestran los esquemas de ambos métodos de decantación.

El uso de torres de decantación requiere un conducto de concreto extendido, debajo de los depósitos de relaves y a través de la presa para salir hasta su pie.


Debido a la posibilidad de la ruptura del conducto por las altas presiones impuestas o asentamiento de la cimentación, y la presencia del fenómeno de erosión interna que puede ocasionar un eventual colapso de la presa; las torres de decantación, no son los métodos adecuados para la evacuación del agua del pondaje. Otras objeciones a los conductos y torres de decantación, es la susceptibilidad del concreto a los ácidos y sulfatos que pueden estar presentes en el efluente de mina, así como la omisión de la instalación de filtros que pueden evitar la falla de la presa por erosión interna.

De otro lado las balsas de decantación no sufren de esas desventajas y además ofrecen la flexibilidad para la reubicación en varias áreas del pondaje de agua. Esta flexibilidad ofrece importantes ventajas en el control del nivel y ubicación del pondaje dentro del almacenamiento.

4.0 RELACIONES DE LAS FASES DE LOS RELAVES

Un elemento esencial en la caracterización física de los relaves, es relacionar las fases sólido líquido y aire de la masa del material. La figura 1.8a ilustra esquemáticamente las tres fases como ellos existirían típicamente en una masa de relaves asentada o pulpa de relaves. La figura 1.8b muestra la representación idealizada de las tres fases completamente separadas una de otra, con componentes de peso y volumen definidas por tres fases. Las fases sólida y líquida están siempre presentes, mientras que el aire puede o no existir en la masa de relaves dependiendo de su grado de saturación.

Los parámetros fundamentales que describen las relaciones de las fases de los relaves incluyen la densidad de la pulpa, relación de vacíos, contenido de agua, porosidad, gravedad específica y grado de saturación de los relaves asentados. Los parámetros son definidos en base a la referencia de la figura 1.8b


Vv Relación de vacíos e = Vs Vw Grado de saturación S = Vv Vv Porosidad n = V

gs

Gravedad específica G = (sólidos) gw

donde :

Ws g s = Peso unitario de sólidos =

Vs Y : Ww

g w = Peso unitario de agua =

Vw Ww Contenido agua w = Ws Ws Densidad pulpa P = W


La ecuación Gw = Se resulta de las definiciones expuestas arriba. A partir de esta ecuación se obtienen las expresiones relacionadas con las fases de los relaves. Las siguientes fórmulas son útiles en la determinación de la densidad de los relaves, peso y volumen.

Densidad de pulpa (% sólidos) Ws 1

P = = W 1 + w Vw gd WG

Grado de saturación S = = Vv Ggw - gd

Vv Ggw

Relación de vacíos e = = - 1 Vs gd

( 1 + w ) G gw

= - 1 gt

e Porosidad n = 1 + e W G + Se Peso unitario total gt = = gw

(densidad total) V 1 + e 1 + w = Ggw

1 + e


Ws G Peso unitario seco gd = = gw

(densidad seca) V 1 + e G g w

= 1 + (w G/S) G g w

= 1 + [(1 – P) /P] G/S g t

= 1 + w

Adicionalmente a la caracterización basada sobre las relaciones de las fases, los relaves son con frecuencia descritos sobre la base de granulometría usando los términos, arenas y lamas.

Las arenas representan la fracción sobre la malla 200 del total de relaves y las lamas corresponden al componente que pasa la malla 200 aproximadamente. Casi todos los relaves contienen ambos componentes, pero con un grado de variación muy ancho. La tendencia de las partículas más gruesas y más finas para asentar dentro de diferentes áreas de un depósito de relaves, da origen al término zona de lamas para describir la porción del depósito de relaves conformado predominantemente por material que pasa la malla 200.

Para un depósito de arena de relaves la densidad relativa Dr provee una descripción útil de la densidad in situ en relación a los estados más sueltos y más densos que los relaves pueden tener. Para arena de relaves con una relación de vacios in situ o densidad seca.


gd max gd - gd min

Dr = x x 100 % gd gd max - gd min

e max – e = x 100%

e max – e min Donde: gd max = Densidad seca de relaves en condición

más densa. gd min = Densidad seca de relaves en condición

más suelta.

e max = Relación de vacíos de relaves en condición más suelta.

e min = Relación de vacíos de relaves en

condición más densa.

En la mecánica de suelos convencional, el uso de la densidad relativa esta restringido para arenas limpias con menos de 10% de finos. Para extender el uso de la densidad relativa a las arenas de relaves que contienen porcentajes de finos mayores; varios investigadores han determinado densidades máximas y mínimas sobre arenas de relaves que tienen arriba del 40% que pasa la malla 200 (Pettibone and Kealy, 1971). En tales casos es empleado un ensayo de compactación de alta energía para la determinación de densidades máximas. Por esta razón se debe tener cuidado en la comparación de densidades relativas de relaves con los valores determinados de acuerdo con la práctica convencional de la mecánica de suelos.


4.0 TIPOS DE RELAVES

La naturaleza de los relaves varía de acuerdo con el mineral tratado en planta y las operaciones de procesamiento de las partículas. Los relaves son caracterizados por propiedades índice que incluyen la granulometría, gravedad específica y plasticidad. En las siguientes secciones se presenta una discusión general sobre la naturaleza y producción de varios tipos de relaves.

4.1 RELAVES DE PLOMO - ZINC

El plomo y zinc comúnmente se encuentran asociados y con frecuencia son extraídos juntos y también algunas veces en combinación con la plata. La concentración se efectúa por el método de flotación de espuma y con frecuencia con un pH ligeramente alcalino. Los minerales de plomo y zinc se encuentran asociados con rocas cuarcíticas o dolomiticas produciendo partículas de relaves angulares y duras, típicas de operaciones de mina en roca dura. Cuando los relaves son separados por cicloneo la arena es frecuentemente utilizada como relleno hidráulico de las galerías, así como para la construcción de las presas de relave.

En la figura 1.11 se muestran las curvas granulometrícas promedio de relaves de plomo y zinc tanto para los relaves representativos de la descarga de mina como para los relaves de lama (relaves finos), que son sólidos remanentes después de la remoción de las arenas de la pulpa de relaves que llega al depósito. Las diferencias de granulometría entre los dos materiales son sustanciales y las características de los relaves descargados para la deposición de relaves de plomo y zinc, dependerá si es practicada la separación de la arena.

Los relaves de plomo y zinc son generalmente de baja plasticidad y contenido de arcilla aún para la fracción fina (Lagergren and Griffith, 1973; Mabes et al., 1977) Los rangos de la gravedad especifica reportados en la literatura son mostrados en la tabla 1.3. Las altas gravedades específicas en algunos casos han sido


asociados con la presencia de pirita en los relaves. Con una gravedad específica de aproximadamente 5.0, aún pequeñas cantidades de pirita o minerales relacionados pueden tener una mayor influencia sobre la gravedad especifica de los relaves. La pirita puede ser encontrada en diversos tipos de cuerpos mineralizados y no es único para cualquier tipo particular de relaves:

Tabla 1.3 Gravedad Específica de relaves de plomo y zinc

Ubicación Gravedad Especifica

Fuente

-------- 2.8 – 3.4 Soderberg y Busch 1977

Idaho 2.9 Kealy y Busch, 1971

Idaho 2.9 – 3.0 Mabes et al., 1977

Colorado 3.3 – 3.6 Dato no publicado

4.2 RELAVES DE ORO Y PLATA

Como el plomo y zinc, el oro y la plata están frecuentemente asociados en rocas mineralizadas y con frecuencia son extraídas en combinación. El método de concentración por flotación de espuma es casi universal para depósitos diseminados de bajo grado. El concentrado de oro y plata puede ser el producto final de la operación minera. Alternativamente el concentrado puede ser adicionalmente procesado en algunas minas por una lechada de cianuro de sodio con efectos obvios sobre el carácter del efluente líquido de los relaves. La lechada de cianuro requiere condiciones ligeramente alcalinas usualmente obtenido por adición de cal. Las curvas de granulometría de relaves de oro – plata mostradas en la figura 1.12 reflejan un rango ancho, una reflexión de la realidad que la eficiencia de la extracción del oro y plata está directamente relacionado con el área de la superficie específica de las partículas y por la tanto de la fineza de la molienda.


La granulometría de los relaves producidos por la planta son denominados relaves totales en la figura 1.12. Las curvas denominadas lamas en la figura 1.12, representan los relaves descargados en el depósito después de la separación de las arenas, para su uso en la construcción de la presa ó como relleno hidráulico en las galerías. Las rocas mineralizadas de oro y plata generalmente contienen poca arcilla, y los relaves producidos son usualmente bajos a no plásticos (Hamel y Gunderson, 1973). La gravedad especifica de 2.6 – 2.7 es reportada por Soderberg y Bush, (1977) y 3.1 por Hamel y Gunderson (1973). Las gravedades específicas más altas son probablemente debido a la presencia de pirita en los relaves de oro reportados por varios investigadores.

4.3 RELAVES DE COBRE

La mayoría de los minerales de cobre producidos es obtenido a gran escala con métodos de tajo abierto de rocas mineralizadas duras, los cuales son concentrados por flotación de espuma en la planta.

Las curvas de granulometría para relaves totales de Estados Unidos y Canadá mostrados en la figura 1.13, caen dentro de un sorprendente rango angosto con una excepción de un caso donde la roca pizarrosa produce alto contenido de arcilla. En general los relaves enteros son relativamente gruesos, donde el 45% pasa la malla Nro. 200 como promedio, sin embargo se puede esperar que existen variaciones de mina a mina. Las moliendas más finas pueden ser producidas en la planta que extraen otros minerales asociados con el cobre por ejemplo plata o zinc. En la figura 1.13 se muestra también la granulometría de lamas de cobre, donde las arenas han sido removidas para usarlas en la construcción de presas de relaves. Los relaves totales son usualmente no plásticos, mientras que los relaves de lama pueden exhibir baja plasticidad como se observa en la tabla 1.4.


Las gravedades especificas presentadas en la literatura ofrecen un rango de 2.6 a 2.8 (volpe, 1979) y 2.7 a 3.0 (Mittal y Morgenstern, 1976). Como es el caso para muchos minerales de roca dura las gravedades especificas más altas resultan de la presencia de pirita en la roca mineralizada.

Tabla 1.4 Plasticidad de relaves finos (Lamas) de cobre

Ubicación Límite Indice Plástico

Fuente

Western U.S.

40 (avg)

13 (avg) Volpe, 1979

Britsh Columbia

0 –30 0 –11 Mittal y Morgenstern, 1976

4.4 RELAVES DE MOLIBDENO

Generalmente el molibdeno ha sido extraído en Estados Unidos como un producto de las operaciones de cobre. La concentración de la planta es por flotación de espuma con un pH ligeramente alcalino.

Las curvas de granulometría de relaves de molibdeno son mostradas en la figura 1.14. Los materiales son relativamente gruesos y similares a los relaves de cobre totales, con aproximadamente 40% pasando la malla Nro. 200. Los relaves enteros son no plásticos, con la fracción de lama mostrando un típico índice de plasticidad y límite líquido de aproximadamente 4% y 30% respectivamente. Las gravedades especificas en la literatura indican un rango de 2.6 a 2.8.

5.0 CLASIFICACIÓN DE LOS TIPOS DE RELAVES

Los tipos de relaves discutidos en este documento cubren una variedad ancha de características físicas de manera que su


generalización es difícil. Dicha situación se complica si se considera que los relaves de cualquier tipo de mineral pueden diferir sustancialmente, de acuerdo con el proceso de la planta y la naturaleza de la roca mineralizada dentro de esos límites amplios, sin embargo se pueden efectuar algunas generalizaciones para proveer un resumen útil.

La tabla 1.6 divide varios tipos de relaves en cuatro categorías generales de acuerdo con la granulometría y la plasticidad.

La primera categoría son los relaves de roca blanda que son obtenidos principalmente de rocas mineralizadas arcillosas, incluyendo carbón fino. Mientras esos relaves contengan algún material del tamaño de arena, la naturaleza arcillosa de las lamas influenciará significativamente la característica física y comportamiento del material como un todo.

La segunda categoría se relaciona con relaves de roca dura donde usualmente predominan las arenas. Los relaves corresponden a plomo – zinc, cobre, oro – plata, molibdeno y niquel. Los relaves son partículas de silicato finamente trituradas. La información básica sobre la minerología del mineral de las operaciones de molienda y procedimientos de concentración, usualmente permitirán razonablemente correlaciones validas con las características físicas de los relaves de roca dura.

La tercera categoría son los relaves finos que contienen muy poca o ninguna cantidad de arena e incluyen arcillas fosfáticas, limos rojos de bauxita, relaves de taconita fina. Esos materiales pueden requerir periodos largos de tiempo para sedimentación y consolidación así como grandes áreas de deposición y volúmenes.

Finalmente la cuarta categoría son los relaves gruesos cuyas características son determinadas sobre el total de la fracción de la arena de tamaño grueso. Este grupo incluye la fracción gruesa de relaves de uranio, taconita gruesa y arena de fosfato entre otros.

Como consecuencia de que los relaves en cualquier categoría comparten las mismas características físicas, los


problemas de disposición son usualmente algo similares. Por lo tanto cuando los relaves de minerales tienen pequeña información disponible sobre las prácticas de disposición; entonces los relaves de la misma categoría general puede proveer una guía general útil. Adicionalmente los cambios en la molienda en una particular planta puede por ejemplo producir considerablemente material mas fino, lo cual puede cambiar la categoría en el cual los relaves están clasificados, e introducir nuevos y diferentes problemas de disposición.

6.0 NATURALEZA DE LOS EFLUENTES LIQUIDOS DE

RELAVES

La naturaleza líquida de los relaves no puede ser considerada separadamente de las características químicas del efluente líquido asociado de la planta. El diseño de los depósitos de relave no solamente es influenciado por la naturaleza de los sólidos, sino también de los efluentes; dado que el grado de conservadorismo empleado en el diseño de los depósitos de relaves, depende del riesgo que significa la deposición de los materiales, se requiere un conocimiento general de los constituyentes químicos del efluente de la planta.

6.1 CLASES DE EFLUENTES

Como fue indicado en párrafos previos de este capítulo, los procesos en la planta involucran alteraciones químicas del mineral que incluyen flotación y lixiviación. Durante la flotación puede ser agregado una variedad de químicos orgánicos que pocas veces son de mayor preocupación en el efluente de la planta, porque tienen generalmente bajas concentraciones y comparativamente baja toxicidad. Sin embargo el ajuste del pH durante la flotación puede tener efectos significantes sobre los constituyentes inorgánicos del efluente de planta, y su efecto es acentuado si se utiliza una lechada alcalina ó ácida. Los constituyentes químicos mineralógicos presentes en la roca mineralizada son los factores mas importantes en la determinación de la naturaleza química del efluente de la planta, y el ajuste del pH durante el tratamiento puede liberar un número de esos constituyentes de la roca


madre. Como resultado, el pH es con frecuencia un indicador útil de los tipos generales de constituyentes en el efluente de la planta. En tal sentido pueden ser definidas varias categorías de efluentes sobre dicha base.

1. Neutral.- Esta condición es producida por

operaciones de simple lavado o separación por gravedad, donde el pH no es sustancialmente alterado. Los constituyentes químicos en el efluente serán primariamente limitados a aquellos en la roca madre que son solubles en un pH neutral. Los niveles de sulfatos, cloros, sodio y calcio pueden ser algo elevados para efluentes de esta clase.

2. Alcalino.- Levantando el pH del efluente puede

también resultar en concentraciones elevadas de constituyentes tales como sulfatos, cloruros, sodio y calcio entre otros.

3. Acido.- Reduciendo el pH se levantan los niveles de

equilibrio de muchos contaminantes metálicos y los efluentes ácidos pueden mostrar niveles altos de tales constituyentes catiónicos como hierro, manganeso, cadmio, selenio, cobre, plomo, zinc y mercurio, si está presente en la roca madre. Los efluentes ácidos también exhiben concentraciones elevadas de tales aniones como sulfatos y /o cloruros. Los efluentes de bajo pH son los que ocasionan los mayores problemas de los desechos líquidos de planta.

La tabla 1.7 muestra los niveles constituyentes para varios efluentes ácidos y alcalinos de planta. Esos niveles no son entendidos que son típicos o representativos en un camino general, dado que hay variaciones sustanciales de mineral a mineral y de planta a planta. Sin embargo ellos ilustran las diferencias generales en los niveles de los constituyentes químicos, particularmente metales pesados en las dos categorías de efluentes. En el caso de efluentes de oro y plata, el cianuro es el constituyente que causará problemas por lo que será necesario un reagente. Los métodos de tratamiento


para remover el cianuro pueden ser por ejemplo en un caso la acidificación, empleado para acelerar la descomposición natural. Otros métodos más comunes son la clorinación alcalina o la oxidación con peróxido de hidrógeno, que son procedimientos desarrollados en la planta antes de descargar el efluente.

Otra clase de efluente tóxico es aquel que contiene arsénico. Cuando está presente asociado con la roca mineralizada, el arsénico puede ser liberado en el efluente durante la operación de planta.

6.2 TOXICIDAD

Los niveles de varios constituyentes en los efluentes de planta pueden ser juzgados significativamente solamente en relación a los niveles que son nocivos para los humanos, plantas y animales. Se han propuesto especificaciones para agua potable, agua de irrigación, aguas de ríos que pueden ser comparados con los efluentes de la planta. Esto no quiere decir que el efluente de planta será usado para cualquiera de estos propósitos específicos. Sin embargo dichas guías son útiles como una línea de base para determinar los niveles relativos de concentraciones de contaminación en los flujos de agua subterránea de los depósitos derivados de los efluentes de la planta de la mina.

La Tabla 1.8 muestra unas guías de varios recursos; presentando standares primario de agua para beber, seguido de standares secundarios; así como para otros usos.

La inspección cuidadosa de la tabla 1.8 muestra que la naturaleza del riesgo depende grandemente del constituyente particular. Por ejemplo, una elevada concentración constituyente de 1.0 mg/l puede causar una muerte instantánea si el constituyente es arsénico. Es necesario un conocimiento básico de los efectos de la salud y la toxicidad para un


apropiado entendimiento del nivel del riesgo que existe por un particular efluente de mina.

La tabla indica que la mayoría de los contaminantes altamente tóxicos incluyen entre otros: Cadmio, cromo, plomo, mercurio y selenio. Esos están entre los elementos metálicos más probables para ser movilizados en efluentes de bajo pH si se presentan asociados con la roca mineralizada. De otro lado los constituyentes como cloruros y sulfuros comunes a los efluentes ácidos y alcalinos ordinariamente no poseen un riesgo de toxicidad mayor, sin embargo la calidad del agua subterránea total y su uso potencial, puede ser adversamente afectado por flujos de agua subterránea conteniendo esos constituyentes.

6.3 OXIDACION DE PIRITA

Es necesario un comentario final relacionado con un problema químico especial que afecta algunos depósitos de relaves: Oxidación de Sulfuros particularmente pirita cuando están presentes en la roca mineralizada.

La pirita se oxida con la presencia de óxigeno libre, produciendo condiciones de ácides, donde el mecanismo básico de esta reacción es la combinación del metal sulfuroso con agua y óxigeno para producir un hidróxido de metal y ácido sulfúrico.

Durante las operaciones de los depósitos, los relaves son usualmente saturados y los vacíos son llenados con agua, limitando la oxidación química cuando las piritas están presentes. Sin embargo al final de la operación del depósito, los niveles de agua dentro de los relaves bajan, introduciéndose aire en los espacios vacíos y promoviendo condiciones que conducen a la oxidación de la pirita. Esto puede producir condiciones de ácides aún cuando los efluentes de relaves fueron inicialmente alcalino ó neutral. Bajos valores de pH liberan los cationes metálicos contaminantes en solución junto con los sulfatos y otros aniones disolventes.

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