Curso Depósitos de relaves: Estudios, Diseño y Construcción Introducción a la ingeniería de depósitos de relaves Presentado por: Javier Mendoza Rivera Cargo: Agosto, 2021 Gerente de Operaciones, Anddes Asociados SAC Anddes • • • • • • • • • 2 Ingeniería geotécnica Diseño civil Hidrología e hidráulica Hidrogeología QA/QC Ingeniería de procesos Servicios medioambientales Mecánica-eléctrica Laboratorio geotécnico Depósitos de relaves Proceso productivo 4 Definiciones 5 • Mineral: tipo de roca que contiene metales en concentraciones suficientemente altas para que su extracción sea económica. • Relaves: materiales sobrantes después del proceso de separación de la fracción con valor económico de la fracción sin valor (ganga) del mineral. • La composición de los relaves es directamente dependiente de la composición del mineral y del proceso de extracción de metales usados. Procesamiento de minerales • Chancado: reduce los fragmentos de roca de la mina a un tamaño aceptable como alimentación de equipos de molienda. Chancado • Molienda: etapa final de la reducción física del mineral desde roca a tamaño de relaves. • Concentración: separa las partículas de valores altos (concentrado) de aquellos con bajos valores (relaves). Ejemplos: separación por gravedad, separación magnética y flotación. Molienda Lixiviación Concentración Calentamiento Desaguado Disposición de relaves 6 • Lixiviación: involucra la remoción de los metales con valor del mineral por contacto directo con un solvente, usualmente una solución ácida o alcalina dependiendo del tipo de mineral. • Calentamiento: del mineral o la partícula-pulpa en suspensión para la extracción de metales, principalmente petróleo o relaves de petróleo. • Desaguado: proceso de remoción del agua de la pulpa relaves-agua después de la concentración. Procesamiento de minerales Concentración Flotación Chancado Molienda Desaguado 7 Tipos de relaves Tipos de relaves • Disposición convencional: 25 a 50% • Relaves espesados: 50 a 75% • Relaves en pasta: 70 a 80% • Relaves filtrados: 75 a 85% Se requieren conocer las propiedades reológicas de los relaves 8 Esfuerzo de fluencia (kPa) Porcentaje de sólidos Terminología • Presa de relaves: estructura de contención. • Depósito de relaves: presa más área de almacenamiento. • Vaso del depósito: área de almacenamiento. • Playa de relaves: área seca • Laguna de aguas claras: zona donde el agua se acumula. 9 Terminología Depósito de relaves: presa + vaso Vaso Presa Playa de relaves Laguna de aguas claras 10 Presas de relaves • Son instalaciones para almacenar relaves provenientes de la planta de beneficio de minerales. • Tipos de relave: o o o o Convencional. Espesados. En pasta. Filtrados. • El relave convencional o espesado puede ser cicloneado para separar la parte gruesa y ser usada para la formación del dique. • Dependiendo de su potencial de contaminación o compromisos ambientales adquiridos, pueden necesitar de un revestimiento de geomembrana. 11 Métodos de construcción de presas de relaves Aguas arriba Aguas abajo Requiere más material que a. arriba Línea central Requiere menos material que a. abajo 12 Presa de relaves aguas arriba 13 Presa de relaves aguas abajo 14 Presa de relaves línea central 15 Secuenciamiento de crecimiento aguas arriba Laguna de aguas claras Playa de relaves Diques perimetrales Dique de arranque 16 Disposición de relaves en valle Disposición en valle - Simple y múltiple (de Vick, 1983) 17 Depósito de relaves en valle 18 Disposición de relaves en taludes y fondos de valle Disposición en taludes y fondo de valle - Simple y múltiple (de Vick, 1983) 19 Disposición en tajos 20 Modelamiento de rotura de presa Rainy day - sunny day Colapso por Overtopping Rainy day Alta elevación de agua Sunny day Colapso por pérdida de resistencia Falla de la cimentación Tubificación Carga sísmica Cracking Licuación de relaves 21 Modelamiento de rotura de presa Mapas de inundación y evaluación de consecuencias • Modelo de simulación • Volumen liberado • Hidrograma de descarga • Topografía • Reología del relave • Simulación del flujo 22 Clasificación del depósito de relaves por consecuencia de falla Clasificación Población de la presa en riesgo Baja Significativa Ninguna Solo temporal Pérdidas de vida 0 Valores ambientales y culturales Infraestructura y económica Mínimas pérdidas de corto plazo. Bajas pérdidas económicas. El área contiene limitada Ninguna pérdida de largo plazo. infraestructura o servicios. Pérdida no significativa o deterioro del hábitat silvestre o acuático. Pérdidas de la estructura No recreacional, áreas de trabajo especificado Sólo pérdida marginal de hábitat. estacional, o rutas de transporte Altamente posible la restauración poco usadas. o compensación. Alta Muy Alta Extrema 23 Pérdida significativa o deterioro importante del hábitat silvestre o Pérdidas económicas altas de la Permanente Menor a 10 acuático. infraestructura, transporte publico, Altamente posible la restauración e infraestructura comercial. o compensación. Pérdida significativa o deterioro critico del hábitat silvestre o Permanente Menor a 100 acuático. Restauración o compensación posible pero no práctica. Permanente Mas de 100 Gran pérdida y deterioro critico del hábitat silvestre o acuático. Restauración o compensación imposible. Pérdidas económicas muy altas que afectan importantes infraestructuras y servicios (autopistas, infraestructura industrial, infraestructura de almacenamiento de sustancias peligrosas). Extremas pérdidas económicas que afectan infraestructuras y/o servicios críticas (hospitales, grandes complejos industriales, grandes instalaciones de almacenamientos de sustancias peligrosas). Periodos de retorno según la clasificación de la CDA Etapas: construcción y operación Clasificación de las consecuencias Presas de almacenamiento de agua - CDA (2013) Presas mineras - CDA (2014) Avenida Terremoto Baja 1/100 1/100 Significativa Entre 1/100 y 1/1000 Entre 1/100 y 1/1000 Alta 1/3 (1/1000 y PMF) 1/2475 Muy Alta 2/3 (1/1000 y PMF) 1/2 (1/2475 y 1/10 000 o MCE) Extrema PMF 1/10 000 o MCE Tipos de presas de relaves Anddes Presa de relaves con arenas cicloneadas 25 Anddes Entrada relaves Arena 26 Fracción fina Anddes 27 Anddes 28 Anddes 29 Presa de relaves con material de préstamo 30 Depósito de relaves filtrados 31 Anddes 32 Depósito de relaves revestidos con geomembrana 33 Anddes 34 Anddes 35 Peligros para la estabilidad de presas de relaves Los mayores peligros: • • • 36 Incremento excesivo en el nivel de la laguna de aguas claras: o Errores operacionales durante la disposición de relaves. o Eventos naturales (tormenta y/o inundación). o Ancho de la playa entre el agua y la cresta de la presa muy pequeño. o Incremento del nivel freático en la presa conduciendo a la falla. Licuación durante terremotos (o estática) o Relaves pueden cambiar sus propiedades físicas bajo cargas sísmicas. o Esfuerzos cíclicos incrementan la presión de poros y pueden producir licuación. o Altamente susceptible debido a la baja densidad y saturación. o Construcción rápida de presas aguas arriba produce licuación (Samarco). Los peligros no son teóricos o Muchas fallas de presas de relaves prueban las teorías una y otra vez. o Ejemplos recientes: Mount Polley 2014 (Canadá), Samarco 2015 (Brasil). Principales y recientes fallas de presas de relaves 37 Fecha Locación Empresa Relaves y agua liberado Consecuencias 2020, Mar. 28 Tieli, Yichun City, Heilongjiang Province, China Yichun Luming Mining Co., 2.53 million m3 Water and tailings flowed through surrounding area, reaching Yijimi river after 3 km, threatening the drinking water resource of 68,000 people in Tieli City; by Apr. 4, the pollution reached 208 km downstream 2019, July 10 Cobriza mine, San Pedro de Coris district, Churcampa, Huancavelica region, Peru Doe Run Perú S.R.L. 67,488 m3 of tailings Tailings covered an area of 41,574 m2 and reached Mantaro River 2019, Jan. 25 Córrego de Feijão mine, Brumadinho, Região Metropolitana de Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil Vale SA 12 million m3 The tailings wave devastated the mine's loading station, its administrative area, and two smaller sediment retention basins (B4 and B4A); it then traveled approx. 7 km downhill until reaching Rio Paraopeba, thereby destroying a bridge of the mine's railway branch, and spreading to parts of the local community Vila Ferteco, near the town of Brumadinho; the slurry was then carried further by Rio Paraopeba; 259 people were killed, and 11 are reported missing. 2018, Mar. 9 Cadia, New South Wales, Australia Newcrest Mining Ltd 1.33 million m3 of tailings Embankment failure results in "limited breakthrough" of tailings material from the northern to the southern tailings dam. The breakthrough has been contained within the southern tailings dam. 2018, Mar. 3 Huancapatí (Huancapetí), Recuay province, Áncash region, Peru Compañía Minera Lincuna SA (Grupo Picasso) 80,000 m3 of tailings The incident has contaminated crops, the Sipchoc creek and the Santa river 2015, Nov. 5 Germano mine, Bento Rodrigues, distrito de Mariana, Região Central, Minas Gerais, Brazil Samarco Mineração S.A. (50% BHP Billiton , 50% Vale ) 32 million m3 Slurry wave flooded town of Bento Rodrigues, destroying 158 homes, at least 17 persons killed and 2 reported missing; slurry pollutes North Gualaxo River, Carmel River and Rio Doce over 663 km, destroying 15 square kilometers of land along the rivers and cutting residents off from potable water supply 2014, Aug. 4 Mount Polley mine, near Likely, British Columbia, Canada Imperial Metals Corp. 7.3 million m3 of tailings, 10.6 million m3 of water, and 6.5 million m3 of interstitial water Tailings flowing into adjacent Polley Lake and, through Hazeltine Creek, into Quesnel Lake (Mitchell Bay) Falla típica de una presa de relaves aguas arriba 38 Falla por tubificación (piping) 39 Falla por rebose 40 Falla por licuación 41 Comparación de tipos de disposición superficial Resistencia sísmica Presa de retención Aguas arriba Aguas abajo Línea central Buena Pobre en áreas sísmicas Buena Aceptable Ninguna Algunas restricciones para la altura de las capas Restricciones de la Toda la presa debe tasa de ser construida crecimiento inicialmente 42 Requerimientos para el relleno de la presa Material de préstamo Costo relativo de la presa Muy alto deseable 4,5 a 9 m/año > 15 m/año es peligroso Arenas de relaves o Arenas de relaves o Suelo natural, desmonte de mina si desmonte de mina si la producción es arenas de relaves o la producción es suficiente o suelo desmonte de mina suficiente o suelo natural natural Bajo Alto Moderado Disposición subterránea • Relleno hidráulico: arenas de relaves cicloneadas (fracción fina). • Relleno cementado: requerido para rellenar los espacios vacíos y generar resistencia. • Relleno en pasta: reducción del contenido de agua e incremento del contenido de sólidos a 60 a 70%. 43 Disposición de relaves Anddes 45 Anddes 46 Anddes 47 Anddes 48 Anddes 49 Oficinas: Anddes Argentina SA Mendoza, Argentina +54 261 6963 989 Anddes Brasil Ltda. Belo Horizonte, Brasil +55 31 3263 3000 Anddes Chile SA Santiago, Chile +56 2 3235 7413 Anddes Asociados SAC Lima, Perú +51 1 317 4900 www.anddes.com
