relaves futuros yacimientos artificiales y...
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Relaves Futuros
Yacimientos Artificiales y Re-depósito
Agosto 2017
General (1 de 2)
La minería chilena produce hoy alrededor de 1.8 millones de toneladas de relaves por día, con una
fuerte tendencia creciente, proveniente tanto de la industria del cobre (grande y mediana) como de
las minerías del hierro y otros metales.
El expositor estima que a mediados de la próxima década la cantidad de relaves acumulado en el
territorio chileno sobrepasará los 20.000 millones de toneladas.
La ley de los relaves ha bajado en el tiempo, en forma similar a la caída de la ley de minerales de
cabeza. Cuando las leyes de los minerales oscilaban entre 1 y 2% los relaves mostraban valores
entre 0.15 y 0.25%, en cambio hoy en día, con leyes de cabeza entre 0.4 y 1.0%, las leyes de los
relaves están entre 0.06 y 0.12%, todas ellas en Cu total.
Si calculamos el promedio de las leyes actuales de cobre de las grandes empresas mineras, tanto
lo depositado como lo por depositar, y le agregamos los impactos económicos de subproductos,
es razonable considerar que esa enorme masa de relaves tiene una ley media equivalente a 3
libras de Cu equivalente por tonelada de relaves depositado o por depositar hasta mediados
de la próxima década.
General (2 de 2)
Lo anterior nos indica que la suma de todos los relaves de Chile tendrán del orden de 60 millones
de libras de cobre fino equivalente y si una eventual remoción y retratamiento logra superar un
80% de dicho monto, sería el equivalente a 5 años de la actual producción total de cobre de
nuestro país.
Surge entonces el análisis de cómo explotar en forma rentable ese enorme potencial geológico-
minero, que también han sido denominados yacimientos artificiales, siempre que dicha operación
sea segura y amistosa con el medio ambiente.
La explotación de un depósito de relaves con valor comercial tiene como principal requerimiento el
definir cómo re-depositar el relave retratado en forma segura y de bajo costo.
El objeto de esta exposición es transmitir la experiencia y visión del suscrito en esta nueva
y muy relevante oportunidad de negocios para la industria minera nacional.
Los relaves de cobre aparecen en Chile junto con el inicio del beneficio metalúrgico por la
tecnología de molienda-flotación del mineral sulfurado. Se tienen reportes de relaves mineros
provenientes del yacimiento El Teniente desde hace más de 100 años.
Luego, le siguió la mina vieja de Potrerillos (El Salvador) en la década del 20, Chuquicamata (en
la década 40-50), y la producción se consolidó en la década del 60 con El Salvador y la ex
Disputada, más las plantas regionales de ENAMI y otras de privados nacionales.
El crecimiento de producción de cobre, y por tanto de relaves, de Chile de las últimas tres
décadas, se tradujo en un variado abanico de minas de gran tamaño, liderada por Escondida,
Collahuasi, más las 4 divisiones de Codelco, Los Bronces de AAC y diversas plantas de tamaño
mediano y bajo.
Las últimas empresas que empezaron a producir relaves en esta década son Centinela, Ministro
Hales, Caserones y Sierra Gorda, entre todas ellas producen del orden de 0.35 millones de
toneladas de relaves por día.
Breve Historia de los Relaves
Los gráficos de las próximas páginas ilustran las producciones de relaves históricos, tanto por
década como acumulado, así como el contenido de cobre fino equivalente.
Estadísticas (1 de 4)
Relave Depositado por Décadas
Estadísticas (2 de 4)
Relaves Almacenados en Chile
Estadísticas (3 de 4)
Cobre Fino Depositado por Décadas en Tranques de Relaves
Estadísticas (4 de 4)
Cobre Fino Almacenado en Tranques de Chile
Estadísticas (4 de 4)
Los depósitos de relaves o yacimientos artificiales tienen aspectos que las hacen fácil de
cuantificar:
El yacimiento artificial tiene contornos nítidos, su límite es el terreno natural o en los apoyos
sobre los muros u obras civiles que lo sostienen, o la superficie propiamente tal, por ello su
cubicación volumétrica puede ser obtenida con alta precisión (+ 2%).
El cálculo de la masa de relave acumulada es algo más compleja, requiere de toma de
muestras inalteradas para determinar las densidades del sólido seco, por zona y profundidad.
La densidad crece en profundidad y decrece a medida que se aleja de los distintos puntos de
depósito. Si se realiza una adecuada campaña de sondajes y se modela la densidad in situ
según zona, la precisión todavía es buena (+ 5%).
Es relativamente fácil prospectar las especies mineralógicas comerciales en depósitos de
relaves. Los sondajes para material blando son relativamente baratos, e incluso puede usarse
sondajes especiales con control de leyes en el cabezal (Fugro).
Cuantificación de Especies Valiosas en Depósitos de Relaves (1 de 2)
Los modelos geo-estadísticos utilizados en estos depósitos artificales consideran la forma de
depositación física del relave, y normalmente las capas profundas (más antiguas) corresponden
a mejores leyes de cabeza y por tanto mejores leyes del relave, adicionalmente la depositación
física corresponde a capas sub-horizontales que van segregando en tamaño y ley según
distancia desde el punto de depósito. Se pueden definir variogramas horizontales y verticales
muy diferentes. Se puede lograr un razonable nivel de confianza en la cubicación de las
especies mineralizadas (+ 8%).
Los atributos que deben tener los modelos de bloques incluyen, además de las leyes de las
especies buscadas, debe incluir el porcentaje de llenado del bloque (resto es aire o tierra), la
densidad in situ seca, la humedad residual, la granulometría (+65# / -65# +325# / -325 #) y
eventualmente otros.
Es posible lograr una cuantificación de estas reservas con los niveles de confianza que
pueden ser exigibles por los grandes corporaciones mineras para la evaluación de sus
yacimientos.
Cuantificación de Especies Valiosas en Depósitos de Relaves (2 de 2)
Los yacimientos de relaves siempre presentan un material disgregado o disgregable, con
granulometría muy fina, normalmente bajo 300 micrones, que lo hace fácil de remover por
medios hidráulicos (pitoneo/dragado) o móviles (cargador-camión).
El uso de cargador por camión es válido para relaves muy secos y consolidados, en ambiente
de baja pluviometría.
El pitoneo es válido para relaves húmedos, pero no saturados, vale decir que no se fluidizarán
en forma masiva en caso de un sismo de magnitud relevante.
El dragado es siempre aplicable a relaves saturados dado que permite mantener la saturación
durante la explotación y es seguro frente a eventos de la naturaleza.
En general los yacimientos de relaves tienen un núcleo de material saturado, lo que implica que
el mismo yacimiento aporta una cantidad de agua no despreciable para su proceso de
remoción.
Métodos de Explotación de Depósitos de Relaves
Foto 1
Foto 2
Foto 3
Lamentablemente, la remoción de un depósito de relaves para su retratamiento y re-depositación
implica diversas dificultades funcionales, alguna de ellas difíciles de salvar:
El retratamiento de relaves es un proceso que debe ser muy masivo para poder ser rentable.
Ello obliga a fuertes consumos de agua y a veces de energía, alto Capex y bajo margen de
rentabilidad. Como ejemplo hay empresas de retratamiento de relaves en Sudáfrica y Zambia
que basan su negocio a explotar y beneficiar depósitos de relaves auríferos o cupríferos
antiguos que en cada caso alcanzan entre 80 y 100 KTPD de material a retratar. En Perú hay
una empresa minera que pretende remover y retratar del orden de 3 KTPD de relaves de
estaño.
El consumo medio de agua en el reprocesamiento total puede ser del orden de 0.3 a 0.4 m3
agua/ton de relaves, lo que es una fuerte restricción en el Norte de Chile.
El relave removido debe ser re-depositado en forma segura, amistosa con el medio ambiente y
sin afectar a las comunidades vecinas. El ideal es retornar los relaves a las oquedades de las
minas ya abandonadas o derivarlo a un nuevo a un nuevo depósito de relaves de gran tamaño
que mezcle el relave fresco con el antiguo retratado.
Dificultades Asociadas al Retratamiento de Relaves
Existe del orden de 100 depósitos de relaves de tamaño considerable en Chile (superior a 1 millón
de toneladas) y posiblemente una porción de ellos podrá ser removida, reprocesada y
redepositada en forma rentable en las próximas décadas.
Las fases que debería tener el proceso de evaluación si un depósito de relaves es rentable, vale
decir puede ser considerado un yacimiento artificial son:
Prospecciones y evaluaciones geo-estadísticas del depósito, considerando los eventuales
balances metalúrgicos como referenciales (a veces hay mucho más contenido de metales
valiosos y otras veces ellos se han disipado). Determinar con un alto nivel de precisión si el
depósito tiene zonas de mejores leyes, tanto de minerales base (Cu, Mo, Au, As), como de sub-
productos tradicionales (Fe magnetizables, Zn, Co, otros), así como de sub-productos
especiales (tierras raras y elementos extremos de la tabla periódica).
Evaluar el método de remoción más adecuado, normalmente definido por las condiciones
hidrogeológicas e hidrológicas del yacimiento (cargador-camión / pitoneo / dragado). La meta
del costo del proceso de remoción debe ser inferior a 1 US$/ton relaves a remover.
Metodología de Desarrollo (1 de 2)
Como primera etapa del procesamiento se debe elegir algún método de concentración física,
como clasificación por ciclones, concentración granulométrica, aplicación de técnicas de
magnetometría, molienda flotación o una mezcla de ellos. El proceso debe permitir achicar la
masa de relaves en al menos un orden de magnitud para la etapa de purificación posterior.
La segunda etapa de purificación corresponde a tratar por vías físico-químicas (concentración
+ lixiviación) el material pre-concentrado (idealmente el 5% del relave total removido). Esa fase
tiene varias etapas claves en los elementos que se requiere recuperar, por ejemplo las
especies sulfuradas que sean rentables como el Cu/Mo/Co/Ag/Au pueden ser capturados por
remolienda-flotación, hasta alcanzar un concentrado de grado comercial. También las especies
que reaccionan bien a los ataques ácidos puede ser lixiviados. La metodología de recuperación
de especies más sofisticados está en desarrollo, y aunque son compleja y caras, el negocio es
compensado por el alto valor de los productos exóticos.
La metodología e explotación, beneficio y re-depósito de un tranque de relaves es una
combinación de tecnología y arte.
Metodología de Desarrollo (2 de 2)
CORFO-JRI-ECOMETALESPROYECTO RECUPERACIÓN DE ESPECIES VALIOSAS
DEPÓSITOS DE RELAVES DE COBRE
Rajo
CaseronesHundimientos
Concentradora Tranque Actual
Pre-ConcentraciónFísica
Purificación QuímicaRelaves Convencionales
5 – 10%
Relaves Descartados
90-95%
Re-depositación en mina:- Botaderos (infiltrados)- Caserones
Tranque Abandonado
- Pitoneo- Dragado- Camiones
- Lixiviación- Otras
- Ciclonaje- Gravimetría- Magnético- Flotación
Conc. de Cobre
Especies Valiosas
Existen 10 técnicas de disposición de relaves de uso habitual en Chile:
1. Muro(s) de empréstito (estéril/tierra) con distribución de relaves por la periferia.
2. Muro(s) de arena de relaves con distribución de lamas y relave total desde el muro y costados.
3. Clasificación y depositación de arenas drenables, independiente de lamas y/o relave total
depositados en embalse con muro de empréstito.
4. Depositación de relaves espesados (62 a 68% de sólidos) con playas inclinadas (1-4%) y
muros de contención de reducida altura.
5. Depositación de relaves en pasta (69-75% de sólidos) con playas de pendiente media (3-8%)
y muros de muy baja altura.
6. Filtrado de relaves y distribución de queques de relaves mediante correas transportadoras
móviles.
7. Espesaje extremo (pasta o filtrado) y disposición en oquedades mineras (rajo
abandonado/botaderos de estéril/minas subterráneas abandonadas y en operación (WLM)).
8. Disposición submarina profunda en forma socialmente aceptable (baja oposición de
autoridad/ecologistas/pescadores).
Re-depósito de Relaves (1 de 2)
9. Peralte de depósitos sobre las cotas autorizadas, ya sea con el método original y/o con
cambios menores.
10. Peralte del depósito con un cambio tecnológico relevante (pastas o filtrado sobre el relave ya
depositado).
De estas soluciones al parecer sólo 3 opciones pueden tener costos adecuados (Capex
razonables y bajo Opex) para ser un re-depósito de relaves retratados.
Depositación de relaves espesados con playas inclinados
Espesaje y disposición en oquedades mineras (rajos u obras subterráneas abandonadas)
Peraltes de depósitos existentes de gran tamaño, con similar tecnología.
Idealmente, el re-depósito de un relave retratado no debería tener un costo total
(Capex unitario + Opex) superior a 2 US$/ton relave.
Re-depósito de Relaves (2 de 2)
Durante la próxima década, Chile podrá disponer de algo más de 20.000 millones de toneladas
de relaves, con leyes variables entre 0.05 y 0.25% Cu t, almacenando sobre 60.000 millones de
libras de cobre fino incorporado.
Existen métodos de sondajes y evaluación geo-estadísticas muy efectivas para cuantificar los
recursos mineros incluidos en los depósitos de relaves, pudiendo lograrse precisiones mejores
que el +10% en los finos totales contenidos por depósito.
En el mundo se han removido grandes flujos de relaves, los métodos más usuales son
cargador-camiones (depósito seco), pitoneo (depósito húmedo) y dragados (depósito saturado).
Los procesos de retratamiento son muy variados, pero es fundamental tener una etapa de pre-
concentración (selección por tamaño, gravimetría, magnetometría, otros) y una etapa final de
concentración-purificación posterior (remolienda-flotación, lixiviación, otras).
El re-depósito de relaves debe ser realizado con alguno de estas 3 opciones (relaves
espesados con playas inclinadas, espesaje y depósito en rajos u obras subterráneas
abandonadas, peralte de otro depósito de gran tamaño).
Conclusiones
La experiencia del expositor permite hacer los siguientes comentarios:
Todos los depósitos de relaves tienen algún grado de segregación por leyes, por ejemplo zonas
cercanas a la depositación y los muros de arena, por ello el plan de minado debe recuperar las
zonas de mayor valor en forma temprana para mejorar el negocio.
La limitación física normalmente mayor corresponde a la disponibilidad de agua de costo
razonable, y la limitación económica a la disponibilidad de recursos financieros para el Capex.
Idealmente un depósito de relaves debería ser removido-retratado-redepositado entre 5 y 10
años.
A la fecha no se visualiza ningún emprendimiento rentable que utilice los elementos no-
metálico (gangas) de los depósitos de relaves.
Comentarios
A juicio del expositor tanto los privados como el estado deberían aunar esfuerzos
para intentar recuperar la gran mayoría de todo material valioso depositado en los
tranque de relaves.
Dejar esa riqueza abandonada es un despilfarro para este país.
Recomendación