Revista de Medio Ambiente y Mineria

versión impresa ISSN 2519-5352

REV. MAMYM vol.8 no.1 Oruro jun. 2023

 

De la figura anterior se deduce que, d₆₀ y el d₁₀ son de 100 y 4 micrones, respectivamente. Por otra parte, los resultados de los parámetros geotécnicos de la muestra de suelo estudiada, son presentados en la tabla 3.

Tabla 3.- Parámetros geotécnicos de la muestra de suelo estudiada (Zamora E. et al., 2022)

Con los datos arriba señalados, se construyó la curva de succión-retención de agua, aplicando el modelo MK, que se presenta a continuación:

  Figura 4.- Curva de succión-retención de agua mediante el modelo MK de la muestra de suelo estudiada (Zamora E. et al., 2022)

Con los valores arriba presentados, se concluye que el suelo “es apto para su uso en la cobertura como suelo”; puesto que, el valor del punto de entrada de aire AEV ocurre a una succión de apenas 1.000 cm de columna de agua.

   b)      Mejorar los procesos minero-metalúrgicos del sector cooperativizado

Las plantas de procesamiento mineral del sector cooperativizado que operan en la Cuenca Poopó, producen por lo general, concentrados de Sn en pequeñas plantas que operan sin criterio técnico, altos consumos de agua y reactivos. En la figura siguiente, se muestra por ejemplo el flujograma del Ingenio Santa Teresa de la Cooperativa Minera Japo SR., que opera una pequeña planta de tratamiento de cerca de 20 tpd para recuperar Sn.

 

Figura 5.- Vista y flujograma de tratamiento del procesamiento metalúrgico en el Ingenio Santa Teresa de la Cooperativa Japo SR  (Zamora E. et al., 2022)

En el marco de la propuesta, se ha diseñado el siguiente flujograma de procesamiento y el respectivo dimensionamiento de equipos que permitiría alcanzar mayores eficiencias en la recuperación de Sn:

 

Figura 6.- Flujograma y rediseño y dimensionamiento del nuevo Ingenio (Zamora E. et al., 2022)

El balance metalúrgico final, después de haber realizado las pruebas a nivel laboratorio, permite obtener los resultados presentados en la tabla siguiente:

Tabla 4.- Balance metalúrgico final (Zamora E. et al., 2022)

Es decir que, es posible obtener un concentrado comercializable de 58.53% y una recuperación total de 55.01%. La Inversión Total que se requiere para la reingeniería de la planta metalúrgica “Santa Teresita”, de capacidad de 60 TMD, en la Cooperativa Minera el “Porvenir Japo RL”, es de 292.200,00 $us (Doscientos noventa y dos mil doscientos dólares americanos).

c)      Diseño, dimensionamiento e implementación de plantas de tratamiento de aguas residuales en las comunidades mineras para su uso en el procesamiento metalúrgico

Actualmente, en las comunidades mineras de la Sub Cuenca Poopó, no se cuenta con plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas; por lo que, las aguas negras de sus poblaciones son recolectadas y vertidas sin tratamiento a los ríos, generando así un fuerte impacto en la calidad de los ecosistemas de los mismos y poniendo en riesgo la salud de comunidades situadas en las zonas bajas de la cuenca que usan estas aguas para riego.

A objeto de validar técnicamente la propuesta, se ha obtenido en principio una muestra del efluente de descarga de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de Yunguyo (Cerca de la frontera entre Perú y Bolivia) y se ha realizado su caracterización respectiva, para luego con dicha muestra, efectuar pruebas en el procesamiento mineral de menas sulfurosas de Zn por flotación, toda vez que en las zonas de Antequera en la Cuenca Poopó, también se encuentran instaladas plantas de flotación del sector cooperativizada. Los resultados obtenidos del análisis químico de la muestra son presentados en la siguiente tabla:

Tabla 5.- Análisis químico de agua tratada de la PTAR Yunguyo (Zamora & Tórrez, 2021)

Por otra parte, los resultados de las pruebas de flotación con una muestra del municipio de Poopó, con diferentes tipos de aguas y bajo las mismas condiciones de operación, grado de molienda y consumo de reactivos, es presentado en la tabla 6.

En el contexto arriba descrito, el trabajo de investigación arribo a la siguiente conclusión, que la implementación de una PTAR en el municipio de Poopó, permitiría descargar aguas residuales tratadas que pueden ser adecuadas para el proceso de flotación de minerales de zinc en el ingenio minero de Poopó.

Por ejemplo, el diseño y dimensionamiento de una planta de tratamiento de aguas residuales para el municipio de Poopó, proyectada para una población al año 2035 es de 11668 habitantes y cuyas características permitirán una descarga de efluente con cerca de 5 ppm de DBO5 y 32 ppm de sólidos en suspensión, deberá tener como base de cálculo los datos siguientes: (Zamora & Tórrez, 2021)

Caudal medio: Qm = 5.82 [l/s]

Caudal mínimo: Qmin = 2.91 [l/s]

Caudal máximo diario: Qmáx-d = 8.73 [l/s]

Caudal máximo horario: Qmáx-h = 20.24 [l/s]

Caudal de diseño:Q_dño=80.96 [l/s]

 

Tabla 6.- Comparación de resultados de las pruebas de flotación con diferentes tipos de aguas (Zamora & Tórrez, 2021)

Las dimensiones calculadas para la planta de tratamiento de las aguas residuales domésticas de la población serán:

-       Canal de ingreso de 0.5 m de ancho y una altura de 0.89 m.

-       Garganta del canal de Parshall de 6 pulgadas/pie

-       El canal de desbaste de cuatro rejillas de acero inoxidable con un ángulo de 45° medirá 0.83m, por otra parte, la eficiencia de la rejilla es del 72.46%.

-       El tanque desarenador permitirá tratar 1239.30 m3 (Altura 3.5 m, ancho 17.15 m y largo de 20.65 m)

-       El reactor aireado es de 1239.30 m3, que producirá una cantidad de fango de 571.98 kg/día, considerando un tiempo retención hidráulica de 4.32 horas.

-        La cantidad de aire necesario es de 75.14 m3 de aire/min.

-       El tanque de sedimentación secundario, presenta un volumen de 1799.59 m3 (Altura, ancho de 9.65 m y largo 19.30 m).

-       El proceso de desinfección con cloro, permitirá tratar 6965.70 m3/día de agua presenta un volumen de 1253.83 m3 (Altura, ancho 8.56 m y largo de 17.12 m).

 d)            Diseño, dimensionamiento e implementación de plantas de tratamiento de aguas ácidas de mina en las comunidades mineras para su uso en el procesamiento metalúrgico

Actualmente, en las comunidades mineras de la Sub Cuenca Poopó, no se cuenta con plantas de tratamiento de aguas ácidas de mina, las que, después de ser bombeadas en las operaciones subterráneas por el sector cooperativizado, son directamente descargadas, sin tratamiento previo de neutralización-precipitación con cal, al medio ambiente, generando así un fuerte impacto en la calidad de los ecosistemas de los mismos por la carga de metales pesados tóxicos disueltos y poniendo en riesgo la salud de comunidades situadas en las zonas bajas de la cuenca que usan estas aguas para riego.

A objeto de validar técnicamente la propuesta, se generó una alternativa técnica, económica y ambiental innovadora para el tratamiento de las aguas acidas de la Empresa Minera Huanuni, mediante el paso de las mismas por drenes anóxicos calizos instalados en interior mina.

Desde el punto de vista técnico, para la implementación de la propuesta, se calculó que para tratar 60 litros por segundo de aguas acidas mediante Drenes Anóxicos Calizos en interior mina, considerando además un tiempo de residencia de 15 horas y 20 años de operación de los drenes, se requieren 17,077.29 toneladas de caliza. Los Drenes Anóxicos Calizos serán ubicados en interior mina, en la rampa de ingreso a los niveles inferiores, requiriendo una ampliación de las cámaras 4 y 5 ya existentes hasta alcanzar las dimensiones de 3.5 m de alto, 20 m de ancho y 100 m de largo; y de 3.5 m de alto; 17 m de ancho y 88 m de largo, respectivamente. El efluente de descarga de los Drenes Anóxicos Calizos será sometido a un proceso de precipitación de cal también en interior mina; para ello, se requerirá un reactor de preparación de lechada de cal de 2.5 m de alto y un diámetro de 1.0 m. La lechada de cal será enviada por bombeo a un sedimentador del tipo lamelas, implementado también en el interior de la mina y de dimensiones de 3.5 m de alto, 8 m de ancho y 7 m de largo, situado en una galería muerta ya existente que permitirá la separación del rebalse o agua clara ya tratada que será bombeada por el sistema actual de bombeo hacia la superficie; y por otra, se bombearán los lodos del proceso hacia los tajos libres para su almacenamiento sin problemas ambientales. Desde el punto de vista económico, la implementación de la propuesta de tratamiento de las aguas ácidas de la mina Huanuni por Drenes Anóxicos Calizos y Precipitación con Cal, requiere de una inversión de 2.31 millones de dólares americanos. Comparativamente, con el proceso convencional de neutralización – precipitación con cal, el tratamiento de 60 litros por segundo de las aguas acidas de la Empresa Minera Huanuni requiere de 30.69 toneladas de cal/día; y se formarían 311.66 toneladas de lodos/día; además, los lodos formados por este proceso, “no son estables químicamente” y su manejo provocará la “redisolución de metales pesados”. Además, este método de tratamiento implica un costo por el uso de cal de 6. 2 millones de $us/año. Es decir que, para 20 años de operación, se gastaran cerca de 124.44 millones de dólares. Mientras que, con el proceso de Drenes Anóxicos y Precipitación con cal en interior mina propuesto, se generarían solo 132.87 toneladas de lodos/día; los que 4 además son “estables químicamente”; puesto que, y no son hidróxidos, sino complejos hidroxilados, y serán dispuestos sin riesgos ambientales en 11 rajos vacíos por año en interior mina. Por tanto, el tratamiento de las aguas acidas de la empresa minera Huanuni mediante Drenes Anóxicos y Precipitación con cal en interior mina, es una alternativa técnicamente viable, económicamente más barata (permitiendo un ahorro de 121,91 millones de dólares en 20 años de operación) y ambientalmente más favorable y sin riesgo ambiental con respecto al tratamiento convencional por neutralización – precipitación con cal. (Zamora et al., 2018)

 e)            Diseño y dimensionamiento de plantas de compostaje en hileras de la fracción orgánica de los residuos urbanos de las comunidades mineras

Actualmente, en las comunidades mineras de la Cuenca Poopó, no se cuenta con vertederos ambientalmente manejados para la disposición de residuos sólidos urbanos; por lo que, la basura generada por los habitantes es vertida a los ríos, generando así otra fuente adicional de impacto a la calidad de los ecosistemas acuáticos y poniendo en riesgo la salud de comunidades situadas en las zonas bajas de la cuenca que usan estas aguas para riego.

A objeto de validar técnicamente la propuesta, se ha considerado la comunidad minera de Huanuni donde se ha desarrollado un estudio de caracterización de los residuos sólidos urbanos. La localidad de Huanuni, tiene una extensión aproximada de 26,052 Km² y una población aproximada de 24,677 habitantes, con una tasa de crecimiento poblacional aproximada a la nacional de 2,55% anual, tiene una tasa de generación de Residuos Sólidos Urbanos de 9,46 ton/día; cuyo principal problema es que no cuenta con ningún sistema de disposición de estos residuos; los mismos que van a parar a las riberas del río Huanuni, siendo arrastrados por la corriente, incrementando la colmatación del río junto con las descargas producidas por la Empresa Minera Huanuni.

Los efectos directos de este aspecto ambiental, varían desde el factor estético, aglomeración de vectores, generación de focos de infección, generación de enfermedades de la piel, malos olores, incremento de las riberas del río con lodo y materiales no biodegradables y el arrastre de sólidos hasta las aguas del río San Juan de Sora Sora, que finalmente desembocan en el Lago Poopó.

A objeto de validar técnicamente la propuesta, se determinado que la tasa de generación de RSU es de 0,355 kg/hab/dia, como promedio en el sector concentrado de la población. Los componentes principales de los residuos obtenidos a partir de una muestra de 7 días de recolección de 365 familias, se presenta en la tabla 7.

Las propiedades físicas más relevantes a considerar en la muestra de los RSU generados, se presentan a continuación:

Tabla 7.- Composición de los Residuos Sólidos Generados en la Localidad de Huanuni

• Contenido de Humedad   , 49 %  Peso específico, 198 Kg/m3
• Composición Química     Total: C₅₈₆ H₉₃₄ O₂₄₈ N₁₂ S
• Composición Química de la fracción orgánica:   C₂₀ H₃₁ O₁₀ N
• Contenido Energético Total: 2 746,97 Kcal/Kg

Contenido Energético fracción orgánica: 2 696,26 Kcal/Kg

Las condiciones de compostaje en celdas aireadas fueron las siguientes:

• 25 a 27 cm de granulometría.
• 55 % de humedad.
• 34.5 la relación de C/N (Fue necesario enriquecer el material con nitrógeno mediante la adición de residuos de matadero).
• 55 a 65 ªC de temperatura durante los primeros días de compostaje.
• 7.4 el valor del pH al finalizar el proceso de compostaje.
• 1.5 veces el estequiométrico de oxígeno requerido a partir de la fórmula química determinada, insuflado por aireación mediante un compresor.

La calidad del compost obtenido es presentada en la tabla siguiente:

Tabla 8.- Composición del compost obtenido a partir de la fracción orgánica de los Residuos Sólidos generados en la Localidad de Huanuni

Los contenidos de metales pesados no superan los rangos siguientes en unidades de ppm: Pb 20, Cr < 20.

El compost obtenido, puede ser, por una parte, mezclado con suelo y utilizado como top soil artificial para las coberturas secas en la rehabilitación ambiental de sitios de almacenamiento de residuos mineros altamente generadores de DAR; y por otra, como fertilizante para mejorar la producción agrícola y aportar con la seguridad alimentaria de los pobladores de la cuenca Poopó. 

f)   Implementación de carpas solares para la producción especies arbóreas nativas y de vegetales

Para el caso de la implementación de carpas solares para la producción de especies arbóreas nativas, en la figura 1, se mostró que la cantidad de sólidos suspendidos que ingresan al Lago Poopó es de cerca 3.358 ton/día. Esta gran cantidad de material que ingresa al lago, está generando una rápida colmatación del mismo. Este fenómeno antrópico se debe a que en todas las zonas de la sub cuenca, se está eliminando la cobertura vegetal autógena presente en los cerros, debido a que es usada como material de combustión (leña) en las poblaciones mineras alejadas de los centros urbanos. 

En la figura 7, se muestra el mapa de riesgos de erosión y degradación de suelos de la cuenca de Huanuni, que se encuentra en la sub cuenca Poopó.

Similares condiciones de erosión, se dan en los municipios de Poopó, Pazña, Machacamarca y Antequera. Para detener este fenómeno antrópico, se debe empezar a trabajar en el manejo y conservación de suelos en laderas por medios biológicos, para lo cual se tiene la propuesta de construcción de un “Vivero Forestal Andino Silvestre”, como componente fundamental para la forestación de sitios con riesgos altos y muy altos de erosión y degradación de suelos para multiplicar, producir y propagar especies principalmente forestales silvestres e introducidas y otras especies como las cactáceas de la zona, para poder restaurar el equilibrio ecológico en la sub cuenca de Huanuni, así evitar la degradación de los suelos. En especial la especie Baccharis incarum (chijua, tola, romero), que es un arbusto perenne 30-100 cm de altura, con numerosas ramitas delgadas, cubiertas de hojas en toda su extensión, dicha especie crece tanto en suelos compactos pedregosos como en suelos arenosos, siendo una especie dominante en arbustales puneños y acompañante en arbustales de Monte y transición Monte-Puna. La inversión total del proyecto es de 1 109 793,52 $us americanos.

Por otra parte, para el caso de la implementación de carpas solares para la producción de vegetales, se tiene previsto el generar un vivero que permita la producción de las siguientes especies y sus respectivos rendimientos en número de plantines por metro cuadrado: Tomate 5, pimentón 5, col bruselas 9, lechuga 12 y pepino 6. Los vegetales producidos, serán destinados al autoconsumo familiar, mejorando la calidad alimentaria y la salud; pero, además, permitirán mejorar los ingresos económicos de las mujeres palliris. El costo de cada carpa solar de 26 m² es de aproximadamente 1000 dólares americanos.

Figura 7.- Flujograma y rediseño y dimensionamiento del nuevo Ingenio (Vallejos et al., 2018)

 

3.        Conclusiones

 

La aplicación de una economía lineal en el desarrollo económico local de las comunidades mineras ha generado impactos ambientales significativos a los diferentes factores ambientales de la sub cuenca Poopó; por lo que, se hace imprescindible desarrollar una propuesta de un modelo de desarrollo económico local circular que desde el punto de vista técnico se circunscribe a:

 i.   La remediación de los sitios de disposición de residuos mineros altamente generadores de drenaje ácido de roca que están alterando la calidad de las aguas superficiales y subterráneas con metales pesados y acidez, poniendo en riesgo la salud de las personas y los ecosistemas. Para ello, se debe aplicar el uso de coberturas secas y de bajo costo.

 ii.   La mejora de la producción minero-metalúrgica del sector cooperativizado de manera que no sólo atenué los efectos de impacto negativo al medio ambiente; sino que también, la inserción de soluciones innovadoras que permitan disminuir los consumos de agua y energía. Para ello se deben implementar procesos minero-metalúrgicos con mejor criterio técnico.

iii.     El diseño, dimensionamiento e implementación de plantas de tratamiento de aguas residuales de las comunidades mineras; de manera tal que, por una parte, los efluentes de descarga sean utilizados para riego y el procesamiento mineral; y por otra, los lodos generados en el tratamiento, permitan la generación de compost para la elaboración de top soil artificial, con su mezcla con colas desulfuradas del procesamiento metalúrgico, requerido para la rehabilitación de los sitios de almacenamiento de residuos mineros generadores de DAR.

iv.     El diseño, dimensionamiento e implementación de plantas de compostaje en hileras a partir de un adecuado manejo de la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos generados en las comunidades mineras, y que permitirá el mejoramiento de los suelos para su uso agrícola.

 v.     El diseño, dimensionamiento e implementación de carpas solares para la producción tanto de vegetales de alto valor comercial como de plantines arbustivos autóctonos, con la participación activa de mujeres (palliris), que permitirá garantizar la seguridad alimentaria de sus familias y de las poblaciones mineras, y por otra, evitar la fuerte erosión de los suelos que repercute en las grandes cantidades de sedimento que está generando la colmatación del Lago Poopó.

 

4.       BIBLIOGRAFÍA

 

GITEC Consult GmbH – COBODES Ltda. (2014). Plan director de la cuenca del Lago Poopó.

Zamora, G. Salas, C. Hinojosa, O., Claure, G. Pérez, M. Beltrán, C., Vallejos, P., Covarrubias, H. (2010). “Remediación ambiental como alternativa de desarrollo local”. ISBN: 978-99954-32-98-8         [ Links ]

Zamora, G. (2022). “Formación, predicción e innovación en el tratamiento de drenajes ácidos en minería”. ISBN:  978-9917-614-12-8        [ Links ]

Zamora, G. Bases técnicas para la implementación de la economía circular en operaciones minero-metalúrgicas. ISBN: 978-99974-24-06-8        [ Links ]

Zamora E., G., Barco, B., Hinojosa, O., Blanco, W., & Trujillo, E. (2022). Propuesta de aplicación de economía circular en el procesamiento minero-metalúrgico en la pequeña minería – Cooperativa minera “Porvenir Japo”. Revista de Medio Ambiente y Minería, 7(2), 25–38.         [ Links ]

Zamora, G., & Meza, R. (2022). Formación, prevención e innovación en el tratamiento de drenajes ácidos en operaciones mineras. Revista de Medio Ambiente Minero y Minería, 7(1), 3–21.         [ Links ]

Zamora, G., Octavio, H. C., & Antonio, S. C. (2001). Estudio De Desulfurización De Relaves Generadores De Dar, Antes De Su Disposición Final, Como Alternativa De Manejo Y Mitigación De Impacto Ambiental.        [ Links ]

Zamora, G., Mamani, M., & Trujillo, E. (2018). Propuesta técnica, económica y ambiental para el tratamiento de las aguas ácidas de la mina Huanuni mediante drenes anóxicos calizos y precipitación con cal en interior mina. Revista de Medio Ambiente y Minería, (4), 3-17.        [ Links ]

Zamora, G., Blanco, W., & Hinojosa, O. (2019). Economía circular en minería: Procesamiento de desmontes como alternativa de remediación ambiental. Revista de Medio Ambiente y Minería, 4(2), 3–15.         [ Links ]

Zamora, G., Hinojosa, O., Blanco, W. Beneficios de la aplicación de la economía circular en la etapa de cierre ambiental de sitios de almacenamiento de residuos mineros en operaciones de cielo abierto. 3–11.         [ Links ]

Zamora, G., & Calvo, J. (2021). Propuesta de rehabilitación ambiental del lago Uru Uru. Revista de Medio Ambiente Minero y Minería, 6(1), 37–57.         [ Links ]

Zamora, G., Lafuente, J., Hinojosa, O. (2020). Propuesta de rehabilitación ambiental del pasivo minero de Japo - Santa Fe. Revista de Medio Ambiente Minero y Minería, 5(1), 3-18.        [ Links ]

 

Artículo recibido en: 31.03.2023

Manejado por: Elvys Trujillo L.

Artículo aceptado: 28.04.2023