Casi todo lo que entra a la planta
termina en el relave
Una concentradora de cobre se queda con un par de toneladas de cada cien; las otras noventa y tantas salen como relave: roca molida fina mezclada con agua. Hay que transportarlo, guardarlo para siempre y recuperar toda el agua que se pueda. Ese depósito suele ser la obra más grande de la faena, y el que más dura.
① El relave es una mezcla: lo que importa es cuánta agua lleva
Piensa en barro. Con mucha agua corre por una canaleta y llega lejos sin bombas; con poca agua es una pasta que hay que empujar; seca es tierra que se acarrea en camión. El relave es lo mismo, y el número que lo describe es la concentración de sólidos en peso (Cp): de cada tonelada de pulpa, cuántos kilos son roca.
De ese número dependen tres cosas: cuánta agua mandas al depósito (en el norte de Chile y en el sur del Perú, el agua es el recurso escaso), cuánta de esa agua no vuelve, porque queda atrapada en los poros del relave, y qué tipo de depósito puedes construir.
② Tu relave, tu depósito
③ Lo que dice la norma (texto oficial)
Son normas públicas: puedes citarlas textual en tu memoria, con su número de artículo.
Relaves espesados: depósito de relaves donde, antes de ser depositados, son sometidos a un proceso de sedimentación, mediante espesadores, eliminándole una parte importante del agua que contienen.
Relaves filtrados: depósito de relaves donde, antes de ser depositados, son sometidos a un proceso de filtración, mediante equipos especiales de filtros, donde se asegure que la humedad sea menor a un 20%.
En el caso de un Tranque de Relaves, se debe indicar las características del muro de arena; granulometría; humedad; método de compactación; método de construcción, eje central o aguas abajo, y la forma en que se depositarán las lamas. Se prohíbe la utilización del método aguas arriba.
En el caso de la presentación de un proyecto de Tranque de Relaves […] el Servicio aprobará sólo los proyectos donde el volumen de la cubeta sea a lo menos tres veces el volumen de los muros de contención.
La Revancha en los depósitos de relaves debe ser, como mínimo, de un (1) metro.
En las plantas de concentración de minerales sulfurados u oxidados y depósitos de relaves se deben implementar medidas para: […] d) Priorizar la recirculación del agua contenida en los relaves al proceso de beneficio. […] Está prohibida la construcción de presas de relave con el método aguas arriba.
Por qué los dos países prohíben el método aguas arriba
Un tranque crece en altura durante toda la vida de la faena. En el método aguas arriba cada muro nuevo se apoya hacia adentro, sobre el relave fino ya depositado; en el de eje central sube en la vertical, y en el de aguas abajo avanza hacia afuera, sobre arena compactada y suelo de fundación.
El relave fino saturado puede licuarse con un sismo: pierde su resistencia y se comporta como un líquido. Si el muro descansa sobre él, el muro se va con él. El propio DS 248 lo dice en su Art. 48: «Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefacción sísmica, en especial, si su permeabilidad y densidad son bajas». En dos países con tanta sismicidad como Chile y Perú, por eso se prohíbe.
④ Ahora sí: de dónde salen esos números
Pulpa, agua y volumen
Por cada tonelada de sólido van (1 − Cp) / Cp toneladas de agua: con 45 % de
sólidos, 1,22 m³ de agua por tonelada de relave.
La densidad de la pulpa sale de sumar volúmenes:
ρ_pulpa = 1 / (Cp/ρs + (1 − Cp)/ρ_agua), y el caudal es la masa de pulpa por hora
dividida por esa densidad.
Ya depositado, el relave ocupa 1/ρd m³ por tonelada; los granos ocupan
1/ρs. La diferencia son los poros: 1/ρd − 1/ρs m³ por tonelada.
Si el relave queda saturado, ese volumen es agua que no vuelve a la planta. Con 1,45 y 2,70
t/m³ son 0,32 m³ por tonelada, por bien que recuperes la laguna.
El volumen del depósito es todo el relave de la vida útil dividido por ρd. Ese es el
número que pide el DS 248 en su Art. 14 letra e): «capacidad final tanto en metros cúbicos como
en toneladas», con el ritmo de depositación en toneladas por día y la vida útil.
Lo que este cálculo NO ve (y a tu comisión le va a importar)
La evaporación y la infiltración. En el desierto, la laguna de aguas claras pierde por evaporación tanto o más que lo que queda en los poros; y lo que se infiltra puede llegar a un acuífero. El balance de agua del depósito es un capítulo en sí mismo.
La densidad seca no es una constante. El relave se consolida con los años y con el peso de lo que tiene encima; la densidad del fondo no es la de la superficie, y eso cambia la capacidad real.
La estabilidad. Volumen y agua no dicen nada de si el muro se cae. El DS 248 (Art. 14, letra o) exige análisis de estabilidad por fases, con un factor de seguridad no menor de 1,2 en las dos primeras, y análisis dinámico salvo en depósitos con muros de menos de 15 m de alto. Eso es geotecnia: permeabilidad, presión de poros, licuefacción.
La química. Un relave con sulfuros puede generar drenaje ácido al oxidarse: es la razón de fondo de muchos planes de cierre.
Si tu tesis es de relaves, ahí están los capítulos que valen: el balance de agua medido, la consolidación y la estabilidad del muro. En datos de faenas tienes el catastro de depósitos de SERNAGEOMIN, con su tonelaje y método constructivo, para comparar con el tuyo.