ARTÍCULOS ORIGINALES

 

Propuesta de aplicación de economía circular en el procesamiento minero-metalúrgico en la pequeña minería - Cooperativa Minera el “Porvenir Japo SRL”

 

Dr.- Ing. Gerardo Zamora E., *Ing. Bertha Barco Alave, ²M. Se. Ing. Octavio Hinojosa C. ³M. Se. Ing. Walter Blanco Ali, ⁴ M. Se. Ing. Elvys Trujillo L.
Docente Carrera de Metalurgia y Ciencia de Materiales - Universidad Técnica de Oruro
Investigador - Carrera de Ingeniería de Minas - Universidad Técnica de Oruro Director del Laboratorio de Concentración de Minerales - Universidad Técnica de Oruro
Investigador Procesamiento Mineral - Universidad de Antofagasta Docente Carrera de Minas, Petróleos y Geotecnia - Universidad Técnica de Oruro
gerardozamoraechenique@yahoo.es; ¹berthabarcoalave@gmail.com
²octaviohinojosacarrasco@hotmail.com; ³walter.blanco.vino@ua.cl, ⁴jelvyst20@gmail.com

 

 

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RESUMEN

La Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", se encuentra ubicada en el departamento de Oruro-Bolivia, correspondiente al grupo Estannífero de la Corporación Minera de Bolivi a (COMIBOL). Está situado en la Provincia Pantaleón Dalence, Cantón Negro Pabellón, correspondiente al Municipio de Huanuni, dentro de la jurisdicción del Departamento de Oruro, aproximadamente a 39 [km]. La explotación de las reservas de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", por muchas décadas se ha desarrollado en el contexto de una economía lineal, lo que ha generado: grandes volúmenes de desmontes altamente generadores de DAR que han sido almacenados sin medidas medioambientales, colas o relaves que han sido y están siendo almacenados en un dique construido sin criterio técnico que ya ha cumplido su vida útil; por lo que, gran parte de la descarga de las colas, está siendo directamente descargada al río. Por lo que, se hace imprescindible desarrollar una propuesta de aplicación de una producción minero-metalúrgica en el contexto de una Economía Circular. El objeto del presente trabajo de investigación, se circunscribe en realizar una propuesta técnica, económica y ambiental, bajo el modelo de Economía Circular que permita, mediante un manejo integral tanto de los residuos mineros generados en la etapa de explotación; el tratamiento de las aguas acidas en interior mina mediante drenes anóxicos calizos y precipitación, para su uso en el procesamiento mineral; el uso de colas del procesamiento mineral, previamente desulfuradas, como coberturas secas en la rehabilitación de los sitios disposición final de desmontes; y finalmente, la reingeniería de la planta de procesamiento mineral con mayor eficiencia en la recuperación de Sn. Se ha demostrado que para rehabilitar los sitios de almacenamiento de desmontes, se requiere de 23.28 $us/m². Pr otra parte, se requiere de una inversión de 1'173.104,18 Sus para implementar una planta de tratamiento en drenes anóxicos calizos (DAC) y una reactor de lechada de cal para tratar el efluente del mismo, todo instalado en el interior de la operación subterránea. Además, de 292200,00 Sus para implementar una nueva planta de tratamiento de 60 tpd, para alcanzar una mayor recuperación de Sn y operar con las aguas acidas tratadas en el interior de la mina.

Palabras Clave: Economía Circular en Minería - Cierre ambiental - Uso de residuos en coberturas secas

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ABSTRACT

The Mining Cooperative "PORVENIR JAPO RL", is located in the department of Oruro-Bolivia, corresponding to the Mining Corporation of Bolivia (COMIBOL). It is located in the Province Pantaleón Dalence, Cantón Negro Pabellón, corresponding to the Municipality of Huanuni, within the jurisdiction of the Department of Oruro, approximately 39 [km]. The exploitation of the reserves of the Mining Cooperative "PORVENIR JAPO RL", for many decades has been developed in the context of a linear economy, which has generated: large volumes of highly hazardous waste that have been stored without environmental measures, tailings that have been and are being stored in a dam built without technical criteria that has already fulfilled its useful life; therefore, much of the discharge of tailings is being directly discharged into the river. Therefore, it is essential to develop a proposal for the application of a mining-metallurgical production in the context of a Circular Economy.

The purpose of this research work is to develop a technical, economic and environmental proposal, under the Circular Economy model that allows, through an integral management of mining waste generated in the exploitation stage; the treatment of acid waters inside the mine through anoxic limestone drains and precipitation, for its use in mineral processing; the use of tailings from mineral processing, previously desulfurized, as dry cover in the rehabilitation of waste disposal sites; and finally, the re-engineering of the mineral processing plant with greater efficiency in Sn recovery. It has been shown that to rehabilítate the landfill storage sites, an investment of 23.28 $us/m2 is required. On the other hand, an investment of US$1' 173,104.18 is required to implement a limestone anoxic drainage (LAD) treatment plant and a lime slurry reactor to treat the effluent from it, all installed inside the subway operation. In addition, US$2,922,200.00 to implement a new 60 tpd treatment plant to achieve higher Sn recovery and opérate with the treated acid waters inside the mine.

Keywords: Circular Economy in Mining - Environmental closure - Use of tailings in dry coverings

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1.         Introducción

La Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", pertenece al departamento de Oruro-Bolivia, correspondiente al grupo Estannífero de la Corporación Minera de Bolivia (COMIBOL). Está situado en la Pro vincia Pantaleón Dalence, Cantón Negro Pabellón, correspondiente al Municipio de Huanuni, dentro de lajurisdicción del Departamento de Oruro, aproximadamente a 39 [km]. Las coordenadas de ubicación de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", son presentadas en la tabla 1:

Tabla 1.- Coordenadas de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL"

La Figura 1, muestra una vista de la zona donde opera la cooperativa.

Figura 1.- Vista de la zona de operación de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL

El yacimiento minero de Japo forma parte de la faja estannífera de Bolivia. Geológicamente existen pocos trabajos publicados sobre estos yacimientos, salvo algunos estudios regionales (Sillitoe et al., 1975; Grant et al., 1979; Dietrich et al., 2000; Mlynarczyk y Williams-Jones, 2005). Dos sistemas de vetas en función del relleno mineralizado y son las vetas de Sn - Zn, de rumbo N40W y la de Zn - Pb - Ag de rumbo N45E. A la fecha, la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", opera una pequeña planta de tratamiento de cerca de 60 tpd para recuperar Sn de acuerdo al flujograma presentado en la figura 2.

Por muchas décadas, se ha desarrollado la explotación de las reservas de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL" (AITCOBOL, 2006,2007), en el contexto de una economía lineal, lo que ha generado:

- Grandes volúmenes de desmontes altamente generadores de DAR que han sido almacenados sin medidas medioambientales, por lo que han afectado y afectan a la alteración de la calidad de las aguas superficiales, subterráneas, suelos y ecosistemas de la cuenca.

-    Colas o relaves que han sido y están siendo almacenados en un dique construido sin criterio técnico que, ya ha cumplido su vida útil; por lo que, gran parte de la descarga de las colas, está siendo directamente descargada al río.

-   Alto grado de corrosión al equipamiento de la planta de concentración por el uso del agua acida procedente del desagüe de la explotación subterránea, la que sin tratamiento previo, es alimentada al proceso.

-    Pérdidas grandes de Sn ya que el proceso de concentración se realiza aplicando tecnologías obsoletas.

En ese contexto descrito, es fácil establecer los efectos de impacto ambiental que está causado la aplicación de una economía lineal en la producción del yacimiento minero de Japo a los diferentes factores ambientales en la zona, además del riesgo a la salud de la comunidad; por lo que, se hace imprescindible desarrollar una propuesta de aplicación de una producción minero-metalúrgica en el contexto de una Economía Circular (Zamora, 2022).

Figura 2: Flujograma del procesamiento metalúrgico en la Cooperativa el "Porvenir Japo RL"

En el contexto arriba descrito, el objetivo del presente trabajo de investigación se circunscribe al estudio técnico, económico y ambiental de la aplicación de la Economía Circular en las etapas de explotación, procesamiento metalúrgico y disposición de residuos, en la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL". El manejo ambiental de desmontes consiste en caracterizar los mismos en función a su comportamiento geoquímico (Benzaazoua, M. & Zamora, G, 2003), para luego definir su manejo ambiental; por otra parte, el tratamiento de las aguas acidas por drenes anóxicos calizos y posterior neutralización del efluente con cal, todo en interior mina (Zamora et. al, 2019), para su uso posterior en el procesamiento mineral; además, evaluar las posibilidades de rehabilitación tanto de desmontes como de sitios de almacenamiento de relaves con el uso de geo membranas (Activos Mineros SAC, 2011) o uso de las colas desulfuradas del procesamiento mineral como coberturas secas tipo SDR (Hinojosa et.al, 2011), (Zamora G. & Lafuente C.J., 2020) y (Zamora et. al, 2017).

 

2.         Materiales y métodos

El trabajo de investigación se circunscribe a realizar una caracterización física, química, mineralógica y geoquímica de una muestra de los desmontes que se generan en la explotación subterránea de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL"; efectuar una caracterización química de los drenajes ácidos de mina; además, de analizar y evaluar el procesamiento metalúrgico de la planta; para luego, plantear una propuesta de aplicación de economía circular.

2.1        Cubicación y caracterización de desmontes generados en la operación subterránea y toma de muestras

La figura 3, muestra los sitos de almacenamiento de desmontes generados en los últimos 5 años de operación en el nivel -30 a -70 m de la operación minera subterránea de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", de donde se han tomado muestras superficiales que han sido objeto de homogenización, cuarteo y pulverización para su respectiva caracterización física, química, mineralógica y geoquímica.

2.2        Toma de muestras de aguas acidas de mina y caracterización

Se tomó muestras de las aguas acidas de la mina que son descargadas de la operación minera subterránea Japo a objeto de realizar la caracterización física y química.

2.3. Pruebas Estáticas (Discontinuas) de Neutralización - Precipitación con Cal

Las pruebas Estáticas de Neutralización - Precipitación fueron realizadas en un reactor de lixiviación con agitación mecánica con volúmenes de 500 mi. de agua acida de mina. En la figura 4 se presenta tanto el montaje de los equipos empleados en el que se realizaron las pruebas de neutralización y precipitación, como el del equipo de filtración al vacío.

FIGURA 3.- Desmontes generados por la operación minera subterránea.

FIGURA 4.- Disposición del Equipo utilizado para las pruebas de Neutralización - Precipitación

2.4. Pruebas en Drenes Anóxicos Calizos para neutralización de las aguas acidas de mina

Las pruebas de neutralización - precipitación mediante drenes anóxicos calizos fueron realizados en 2 recipientes plásticos de 30 litros de capacidad. El equipo para las pruebas de neutralización - precipitación de las aguas acidas de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", mediante drenes anóxicos calizos es presentado en la figura 5.

Figura 5.- Equipamiento para las pruebas en Drenes

Anóxicos Calizos

2.5. Pruebas de precipitación de metales pesados con cal del efluente del dren anóxico calizo para su posterior uso en el procesamiento mineral

Pruebas de precipitación de metales pesados con cal del efluente del tratamiento de drenes anóxicos calizos fueron efectuados. El equipo empleado, es presentado en a continuación:

Figura 6.- Equipo y producto de la precipitación con cal del efluente de descarga del dren anóxico calizo

2.6. Evaluación cualitativa del procesamiento metalúrgico del Ingenio Santa Teresa

Para realizar la acción de reaprovechar (reusar) los residuos generados en el procesamiento metalúrgico, en el presente trabajo de investigación, en primera instancia, se planteó la necesidad de realizar un diagnóstico de la operación de la planta En la siguiente ilustración se muestra algunas de las etapas del procesamiento en el Ingenio Santa Teresa.

Figura 7.- Algunas etapas del procesamiento metalúrgico en el Ingenio Santa Teresa

2.7. Pruebas metalúrgicas en el Laboratorio de Concentración de Minerales de la UTO

Se han realizado pruebas en el laboratorio de la Carrera Metalúrgica y Ciencias de Materiales de la Universidad Técnica de Oruro, de acuerdo al siguiente flujograma de procesamiento:

Figura 8.- Flujograma general de la propuesta metalúrgica del mineral Estañifero, Cooperativa el "Porvenir Japo RL"

 

3. Resultados y discusión

3.1. Cubicación de desmontes generados en la operación subterránea y caracterización

Con los datos obtenidos en campo, se realizó el respectivo cálculo de volumen generado con el software Recmin. La figura y tablas siguientes, muestran los resultados de la cubicación.

Los resultados de la caracterización química de la muestra de desmonte son presentados en la tabla siguiente:

Tabla 2.- Resultados de volumen y tonelaje del desmonte estudiado

Tabla 3.- Análisis Químico de los desmontes de la Cooperativa Minera El Porvenir Japo RL

Los resultados de la prueba geoquímica estática, se presenta en la tabla siguiente:

Tabla 4.- Resultados de la Pruebas Geoquímicas Estáticas de la muestra de desmonte evaluado

De acuerdo a los criterios ABA a interpretar con los resultados de los valores de NNP y NP/AP obtenidos y/o calculados, nuestra zona de estudio (desmonte) es Generador de DAR, ya que por el:

•   Primer Criterio ABA: El residuo presenta un valor NNP menor a - 20 kg CaCO3/t, entonces es generador de DAR.

•   Segundo Criterio ABA: Y la relación de NP/AP es menor a la unidad, entones el residuo puede ser considerado como generador de DAR.

De tal manera que el sitio de disposición de desmontes "no es químicamente estable, por lo tanto, se requiere rehabilitar ambientalmente.

 

3.2 Caracterización de la muestra de agua acida de mina y pruebas de neutralización- precipitación

Los resultados del análisis físico-químico de la muestra de agua acida de mina que es bombeada del interior de la mina subterránea son presentados en las tablas siguientes:

Tabla 5.- Resultados del Análisis físico-químico del Agua Acida de Mina Japo

Tabla 6.- Resultados del Análisis Químico por Metales Pesados del Agua Acida de Mina Japo

 

3.3. Pruebas Estáticas (Discontinuas) de Neutralización - Precipitación con Cal

La Figura 9, muestra los resultados obtenidos en la la muestra de agua acida de mina estudiada, prueba de neutralizacón - precipitación con cal de

Figura 9.- Curva de Neutralización-Precipitación de la muestra de agua acida usando la Cal

De la gráfica se deduce que para alcanzar el pHtifem¡¡¡).<5 dss21 minutos. Los resultados de la solución filtrada, se requiere cerca de 1.09 gr de cal/1 de agua acida de raptertruon la tabla siguiente:

Tabla 7.- Resultados de las pruebas preliminares de Neutralización - Precipitación

3.4. Pruebas en Drenes Anóxicos Calizos para la neutralización de las aguas acidas de mina

 

Los resultados del comportamiento de las aguas acidas en dren anóxico calizo son presentados en la figura siguiente:

Figura 10.- Resultados del comportamiento de la alcalinidad vs pH medidos cada 15 horas

De la gráfica se determina el valor de alcalinidad obtenida que es de 134 (mg/1) a las 15 horas.

Este dato será importante para el dimensionamiento del dren anóxico calizo requerido.

 

3.5. Pruebas de precipitación de metales pesados con cal del efluente del dren anóxico calizo para su uso en el procesamiento mineral

Los resultados de la prueba de precipitación de metales con cal del efluente de descarga del tratamiento en dren anóxico calizo son presentados en la figura siguiente:

Figura 11.- Resultados de neutralización-precipitación (consumo de cal vs pH) del efluente de descarga del dren anóxico calizo para su uso en el procesamiento mineral.

De la gráfica se deduce que para alcanzar el pH cercano a 8.5, se requiere de 0,4 gr. de cal por litro de agua tratada del dren anóxico calizo.

 

3.6. Mejora del procesamiento metalúrgico del Ingenio Santa Teresa

La evaluación cualitativa del procesamiento mineral en el Ingenio Santa Teresa mostró que, no existe ningún control en los siguientes factores: Alimentación de la carga en la etapa de trituración; alimentación de agua en la etapa de molienda; grado de molienda, con material grueso alimentado a las mesas de concentración gravimétrica; rebalse de pulpa en las mesas de concentración gravimétrica; adición de reactivos en la etapa de flotación; y finalmente, corrosión severa de los equipos por el uso de agua acida en el proceso.

En el contexto arriba descrito, seguramente los indicadores metalúrgicos vinculados con la recuperación de Sn son demasiado bajos. Se han realizado pruebas en el laboratorio de la Carrera Metalúrgica y Ciencias de Materiales de la Universidad Técnica de Oruro, y se han obtenido los siguientes balances metalúrgicos de acuerdo al flujograma mostrado en la figura 8. Los resultados de los balances, se muestran a continuación

Tabla 8.- Balance metalúrgico de la etapa de Molienda - Clasificación

Tabla 9.- Balance metalúrgico de la concentración gravimétrica en mesa, fracción -48# +100#

Tabla 10.- Balance metalúrgico de la concentración gravimétrica en mesa, fracción -100# +200#

Tabla 11.- Balance metalúrgico de la concentración gravimétrica en mesa, fracción -200#

Tabla 12.- Balance metalúrgico final resumido

El concentrado de mesa es conducido a la etapa de flotación de sulfuras, y su balance es el siguiente:

Tabla 12.- Balance metalúrgico de la flotación de sulfuros

A partir de todos los balances anteriores, se presenta el balance metalúrgico final:

Tabla 13.- Balance metalúrgico final

Es decir que, es posible obtener un concentrado comercializable de 58.53% y una recuperación total de 55.01%.

 

4. Propuesta técnica, económica y ambiental de implementación de Economía Circular

La propuesta para la implementación de la Economía Circular en la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL se circunscribe a:

- La separación de desmontes generados en función a su contenido del porcentaje Azufre analizado, lo que permitirá en el futuro reducir los costos de rehabilitación ambiental.

- La rehabilitación del sitio de almacenamiento de desmontes debe ser rehabilitado por el método de coberturas secas. El material fino a ser usado en la cobertura seca, debería ser las colas desulfuradas del proceso de flotación.

- El tratamiento de las aguas acidas en el interior de la mina mediante el proceso de drenes anóxicos. Las aguas acidas tratadas por el método señalado, deberían ser aptas para su uso en el procesamiento mineral en el Ingenio Santa Teresa.

- El rediseño de la planta de procesamiento mineral a objeto de obtener las mayores recuperaciones de Sn en el concentrado, con un uso más eficiente del agua.

Para la rehabilitación del sitio de almacenamiento de desmontes generadores de DAR, se propone una disposición de coberturas secas que puede estar representada mediante el perfil esquemático presentado en la figura siguiente:

Figura 13. Perfil transversal esquemático de la cobertura seca con colas desulfuradas para el Desmonte de Japo

La tabla siguiente, resume los costos estimados para ejecutar dicha acción:

Tabla 13.- Resumen general de costos estimados de remediación ambiental del desmonte mediante Coberturas Secas.

Desde el punto de vista económico, en el marco de la economía lineal de los desmontes generados por la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", mediante experiencias peruanas con respecto a la rehabilitación de zonas contaminadas como los desmontes en el marco de la economía lineal, el costo de rehabilitación es de 0,57 Millones de dólares por hectárea, es decir 57 dólares por metro cuadrado. Para esta segunda acción sobre la aplicación de la economía circular en el procesamiento Minero-Metalúrgico, técnicamente se propone el diseño y dimensionamiento del Dren Anóxico Calizo en interior mina; y como primera instancia se procede a determinar la cantidad de caliza necesaria para el tratamiento de Drenajes Ácidos de Roca de acuerdo a la siguiente fórmula:

Dónde:

M = Cantidad de caliza necesaria

Q = Caudal del efluente atratar = 501/s = 180000 1/h

p = densidad de la caliza suelta =1.4 Kg/1

tR = tiempo de residencia, que debe ser igual a 15 Hrs para lograr el nivel máximo de generación de alcalinidad.

Vp = volumen de poros expresado en forma decimal = 0.5

Por tanto, M "cantidad de caliza necesaria" es igual 7560 toneladas.

Por otra parte, para compensar las pérdidas por disolución durante un periodo de tiempo determinado, la cantidad de caliza requerida se calculó a partir de:

Dónde:

Q = Caudal del efluente atratar = 501/s = 180000 1/h

C = concentración esperada de alcalinidad en el efluente tras el tratamiento 134 mg/1

T = periodo de tratamiento que se pretende = 5

años=43800h

X = contenido en carbonato calcico de la caliza expresado en forma decimal = 0.78

Para 5 años, el cálculo es de 1.354,43 toneladas de caliza.

Finalmente, la suma de estas dos ecuaciones representa la cantidad total de caliza; por tanto, para 5 años, el cálculo es de 8.914,43 toneladas de caliza. Considerando las disponibilidades técnicas e n interior mina, se decidió colocar y/o instalar un dren anóxico calizo. Por tanto, las dimensiones del lecho para el Dren Anóxico Calizo, será de:

Tabla 14.- Dimensiones del lecho para el Dren Anóxico Calizo

Para el cálculo se mantuvo la relación recomendada del largo a ancho de 5.

De acuerdo a las dimensiones del dren anóxico calculado, se procedió a buscar el lugar más apropiado para su posible implementación en el interior de la mina Japo, esta cámara de Dren Anóxico Calizo se ubicó en el nivel -70. La figura siguiente, muestra la ubicación y codificación del mismo situado en el nivel -70.

Figura 14.- Ubicación de los Drenes Anóxicos Calizos en interior Mina.

Para la instalación y diseño de la cámara JAPO para el tratamiento de D.A.C., se debe realizar una ampliación de la zona, la tabla siguiente muestra los datos para la voladura de la cámara JAPO.

Tabla 15.- Características técnicas para la ampliación de la cámara JAPO.

Se tomó muestra del macizo rocoso de la cámara de JAPO y se determinó que el valor de J3JVIR de 82.

que se considera como roca muy buena de Clase I.

El reactor de preparación de lechada de cal se ubicará también en el interior de la mina, en una cámara ya existente en el nivel -70, como se muestra en la figura siguiente:

Figura 15.- Ubicación del reactor del tratamiento de efluente del Dren Anóxico Calizo con cal.

Para el cálculo del sistema de lámelas en interior mina, se tomó en cuenta el tiempo de sedimentación de los lodos del efluente que sale del tratamiento de D.A.C con la lechada de cal, que es de 4 min. Edimensionamiento requiere de un área de sedimentación de 14 m² (3.5 m de alto y 4 m de ancho).

En el sistema de bombeo, el efluente de descarga del tratamiento en el D.A.C requiere de una bomba instalada en la descarga a objeto de trasportar este efluente de descarga hasta el punto más profundo del sedimentador de lámelas, donde se dará lugar a la mezcla entre dicho efluente y la lechada de cal preparada en el reactor de mezcla. Por otra parte, se necesita de una bomba para enviar el rebalse del sedimentador de lámelas hasta el punto de bombeo que se tiene; para luego, con el sistema ya existente, enviar el efluente tratado hasta la superficie para su uso posterior en la planta de tratamiento de minerales "Santa Teresita". Finalmente se requiere de una bomba lámela para transportar los lodos del sedimentador tipo lámelas hasta los rajos terminados o sitios de disposición final de lodos. La tabla siguiente resume los costos requeridos para la implementación de la propuesta de tratamiento de las aguas acidas por dren anóxico calizo y precipitación con cal del efluente del DAC y además el bombeo tanto de los lodos a los cuadros vacíos como del agua tratada a superficie:

Por otra parte, la cantidad de lodos a obtener en el DAC es mucho menor, tal como se muestra en la tabla siguiente:

Tabla 16.- Costo de inversión total.

Tabla 17.- Comparación técnica del proceso convencional de neutralización-precipitación con el de DAC

En la inversión fija se han considerado: Costos de ampliación de la cámara, construcciones de los muros de contención, excavación, transporte y trituración de la piedra caliza; reactor para la preparación de la lechada de cal; preparación de la galería para la sedimentación (lámela); sistema de bombeo y costos de operación (Costos de energía, consumos de cal y caliza, mano de obra; y costos de implementación del proyecto). Finalmente, se ha propuesto el siguiente flujograma de procesamiento y dimensionamiento de equipos que permitiría alcanzar mayores eficiencias en la recuperación de Sn:

Figura 16.- Diseño y dimensionamiento de la planta de procesamiento metalúrgico propuesto

La tabla siguiente, muestra el detalle de la inversión requerida:

Tabla 18.- Costos estimados de los equipos de la Nueva Planta de Procesamiento "Santa Teresita".

Pruebas de desulfúrización de las colas de las mesas fueron hechas mediante el uso de un ciclón y tres etapas de separación gravimétrica de sulfuros en tres espirales. La separación de la pirita por concentración en dichos tres pasos por espiral especial para finos, permitió alcanzar colas que presentan tan sólo el 2.90% de distribución del azufre en un producto que tiene una ley de apenas 0.28 % de S; y por tanto, no generadora de DAR, mediante una prueba geoquímica dinámica. A objeto de que las colas desulfuradas puedan ser consideradas como apropiadas para su uso en coberturas SDR, se requiere que estas contengan un mayor porcentaje en peso de material fino o "limo"; además de que, el contenido de azufre no supere el 1 % de S; se mezcló el 100% de las colas obtenidas en la desulfúrización en espiral con 25 % en peso del over flow del deslame con el 100% de las colas de las espirales, obteniendo 1.0% de S en la mezcla, es decir, todavía productos "no generadores de DAR", con el que se alcanzó un material para cobertura seca con una succión de 950 cm de columna de agua; es decir, apta para su uso como material fino de la cobertura seca; lo que representa que más de un 48,5 % en peso de colas con un contenido menor a 1.0% de S; material que ya no será objeto de una remediación ambiental posterior.

 

5.         Conclusiones

Del presente trabajo de investigación, se establecen las siguientes conclusiones:

a) Diagnóstico ambiental de la operación minera en la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", enmarcada en la economía lineal

• En el marco de la explotación minera lineal en la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", los desmontes generados en la explotación subterránea y almacenados en superficie, además de las colas generadas durante el procesamiento mineral, generan una contaminación por la generación de DAR que afectan a los factores ambientales (aire, agua, suelo, ecosistema, flora, fauna, etc.) de la comunidad Japo,

• Las aguas acidas generadas en interior mina en la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", con caudal de 50 L/seg, están en parte siendo usadas en el procesamiento mineral, generando altos grados de corrosión en el equipamiento de la planta; y por otra, afectando la calidad de las aguas superficiales de la cuenca.

• La operación metalúrgica en el Ingenio Santa Teresa se desarrolla sin control en la alimentación de la carga en la etapa de trituración; en la alimentación de agua en  la etapa de molienda; en el grado de molienda, con material grueso alimentado a las mesas de concentración gravimétrica; rebalse de pulpa en las mesas de concentración gravimétrica; adición incontrolada de reactivos en la etapa de flotación. En el contexto arriba descrito, los indicadores metalúrgicos vinculados con la recuperación de Sn son bajos (42.08%).

b) Análisis para la posible implementación de la economía circular en la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL"

La posible implementación de la economía circular en la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL" se circunscribe al manejo ambiental de desmontes; rehabilitación de los sitios de almacenamiento de desmontes generadores de DAR con coberturas secas, y uso de colas desulfuradas en dicha cobertura; tratamiento de aguas acidas subterráneas por drenes anóxicos calizos y precipitación con cal del respectivo efluente de descarga, todo en el interior de la mina, para su uso posterior en el procesamiento metalúrgico; y finalmente, reingeniería de la planta de procesamiento mineral. En el contexto descrito:

•          Se cubicó el sitio de disposición final de desmontes almacenados durante los últimos cinco años,

•          Mediante la caracterización geoquímica estática, se demostró que éstos presentan un valor de NNP de -118.531 (CaCO₃/t) y la relación de NP/AP de 0,002; es decir que, por los dos criterios ABA, son generadores de Drenaje Ácido de Roca.

•          Las aguas acidas de la operación subterránea presentan un valor de pH de 2.5; para alcanzar un pH de 8,5 mediante el proceso de neutralización- precipitación, se requiere cerca de 1,09 gr de cal/L de agua acida de mina tratada.

•          De acuerdo a las pruebas de Drenes Anóxicos Calizos se determinó que, para un tiempo de residencia de 15 horas, la alcalinidad alcanzada fue de 134 mg/1. posteriormente, al tratar el efluente de descarga de Drenes Anóxicos Calizos, y precipitar los metales pesados con la adición de cal, hasta alcanzar el pH cercano a 8.5 se requirió 0,40 gr de cal por litro de agua tratada.

•          Con el efluente de descarga del proceso de tratamiento por DAC y precipitación con cal, se efectuaron pruebas metalúrgicas que permitieron alcanzar recuperaciones superiores a 83% de Sn.

c) Propuesta de una alternativa técnica posible, económicamente rentable y ambientalmente amigable para la aplicación de la economía circular en el procesamiento minero-metalúrgico de la Cooperativa Minera el “PORVENIR JAPO RL”.

• Aplicando la economía circular en la etapa del cierre ambiental del sitio de disposición final de desmontes usando colas desulfuradas del procesamiento mineral tiene un costo por m2 de 23 $us, a diferencia de la economía lineal donde el costo por metro cuadrado es de 57 $us y se tiene un ahorro de: 7420,90 $us (Siete mil cuatrocientos veinte 90/100 dólares americanos).

• La cantidad total de caliza que se calculó para tratar 50 litros por segundo de agua acida de la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", en el dren anóxico calizo a ser implementado en el interior de la mina, y considerando un tiempo de residencia de 15 horas y para 5 años de operación de los drenes, es de 8.914,43 toneladas.

• Las dimensiones del Dren Anóxico Calizo para 5 años de operación y con muros de contención son: 3.5 m de alto, 19 m de ancho y 96 m de largo. Esta se situará en el nivel -70 m, la misma que requirió ser ampliada.

• Se requiere de un reactor de mezcla para la preparación de lechada de cal de 2,5 m de alto y 1 m de diámetro en el nivel -70 m. La lechada será bombeada al fondo de la galería cerrada de mezcla y sedimentación del tipo lámelas, donde se mezclará con el efluente procedente del Dren Anóxico Calizo, permitiendo la separación del agua clara (rebose) y los lodos formados. Las dimensiones de dicha galería ya existente, con un dique de contención a ser construido, son de 4 m de ancho, 3,5 m de longitud y 3 m de altura. Se requerirá un área de sedimentación de 14 m².

• El presupuesto general del tratamiento de las aguas acidas de la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", por el Dren Anóxico Calizo y el tratamiento del efluente de descarga de los mismos por Precipitación con Lechada de Cal y Separación de Sólidos en galería con implementación de lámelas, tiene un costo total aproximado de: I¹173.104,18 Sus (Un millón ciento setenta y tres mil ciento cuatro 18/100 dólares americanos).

• Se ha demostrado que el tratamiento de las aguas acidas de la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", mediante Dren Anóxico Calizo y Precipitación con cal en interior mina, es una alternativa técnicamente viable, económicamente más barata que el tratamiento por lodos de alta densidad en superficie, permitiendo un ahorro de 3 809.986,20 Sus en 5 años de operación; además, es ambientalmente más favorable y sin riesgo ambiental, ya que los lodos son dispuestos en rajos abiertos del interior de la mina.

• Los costos estimados de los equipos necesarios para la Planta de Procesamiento Metalúrgico "Santa Teresita" y su implementación en la Cooperativa Minera el "Porvenir Japo RL", requieren de una Inversión Total, para una capacidad de 60 TMD, de 292.200,00 Sus (Doscientos noventa y dos mil doscientos dólares americanos).

• Las colas sulfurosas del proceso metalúrgico propuesto, después de la desulfiirización presentan contenidos de Sn de 0,47% a 1.3 % de Sn; por lo que pueden ser objeto de comercialización como concentrados de pirita a la empresa metalúrgica de VINTO o a Operaciones Metalúrgicas SA, donde para el Proceso de Volatilización del Sn. aplicado para tratar concentrados de Sn de baja ley, pueden ser añadidas a objeto de que el Sn forme el SnS y pueda volatilizar.

 

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Artículo recibido en: 26.10.2022
Artículo aceptado: 24.11.2022

 

Manejado por: Rubén Medinaceli.