Los Relaves espesados poseen una alta estabilidad química – física. Su muy bajo contenido de agua, le confieren estabilidad. Si bien requiere de mayor energía para su operación, tiene la ventaja de generar menor impacto y riesgo ambiental.
Los depósitos alternativos de relave, entre los que se encuentran los depósitos de relaves espesados o TTD y los relaves en pasta, se caracterizan principalmente por el porcentaje de recuperación de agua, en la concentración de partículas sólidas, en el ángulo de depositación, y en el rango de Yield Stress (tensión de fluencia) que presenta el relave (en comparación de un relave tradicional), el que a su vez determina el transporte desde el área de espesamiento a lugar de depositación final (Robinsky, 1999).
El relave espesado es un tipo de relave al cual se le extrae gran parte del agua que lleva mediante sedimentación en Estanques Espesadores y/o filtrado en equipos mecánicos de Filtros o Prensa (Troncoso, 1992), permitiendo recuperar hasta un 85% del agua utilizada en el proceso. Esta condición le otorga una mayor densidad que el relave convencional, logrando una mayor capacidad de almacenamiento, y eventualmente menores riesgos de infiltración y de licuefacción (Robinsky, 1999). Luego de espesar el relave, éste se transporta por cañería hacia un punto central desde donde se va descargando por zonas. No requiere mayores obras de captación de aguas, sólo basta situar aguas abajo del muro una piscina para el reciclaje del agua que escurre a través de la pendiente superficial del depósito
Otra ventaja del sistema TTD es que los muros perimetrales son, en general, bastante más bajos que los de una presa convencional, y el mismo relave espesado conforma una estructura “autosoportante” que puede depositarse en pequeñas pendientes, incluso en una superficie plana y sin el requerimiento de un muro perimetral (Robinsky, 1999). Esta tecnología, sin embargo, presenta altos costos para extraer el agua en los espesadores y en el caso de requerir muro perimetral, éste debe ser construido con material de empréstito o material estéril de mina, cuyo transporte y colocación en algunos casos podría encarecer el costo del proyecto. La aplicación de esta tecnología no implica al relave como elemento residual, si no como parte de material que debe ser sometido a algunos procesos tecnológicos que persiguen minimizar los riesgos asociados a su depositación por una serie de años que actualmente poseen un ámbito de responsabilidad legal y penal importantísimos.
Según Ferrer Tale (2002), en los modelos numéricos es usual modelar el relave espesado como un material homogéneo con propiedades equivalentes, sin embargo, estos modelos no representan la estructura real de un depósito de relaves espesados. Al perder la humedad, el relave depositado se contrae y se forman bloques poligonales. Si se hace un corte vertical al depósito de relave espesado, se puede observar que está conformado por capas sucesivas de espesor variable, con grietas verticales cuyo grosor depende en gran medida de las propiedades del material, y puede fluctuar desde algunos milímetros hasta incluso 5 cm (Robinsky, 1999).
Al depositar una nueva capa, estas grietas se van llenando de relave fresco. El relave que entra a estas grietas no llega al límite de contracción (SL, Shrinkage Limit), que es el contenido de humedad en el mínimo volumen que alcanza la muestra por desecación natural. De esta forma, además de una junta horizontal entre las capas depositadas, existen dos elementos más: bloques sólidos separados por paneles verticales más blandos.
Las principales ventajas potenciales del método de depositación de relaves espesados según Robinsky (1999) y Jewell, Fourie, y Lord (2002) son:
- Se reduce o elimina la laguna de decantación
- Disminuye el tamaño del muro de contención, aumenta la pendiente de depositación y la capacidad de almacenamiento.
- Reduce los costos de operación en comparación con los depósitos convencionales.
- Aumenta la resistencia del depósito, reduciendo el riesgo de una eventual falla.
- Reducción potencial del uso de agua fresca en el proceso.
- Dadas las altas concentraciones de sólidos y la baja velocidad con que se transportan, el relave espesado no segrega (disminuyendo el riesgo de bloqueo de las tuberías en caso de que pare el flujo) y, por lo tanto, es relativamente “homogéneo” en todo el depósito, a diferencia de los relaves convencionales.
- Se reducen los potenciales de licuefacción, de infiltración y de erosión eólica.
- La velocidad con que se traslada la pulpa es menor a la del relave convencional, por lo que disminuye la abrasión de las tuberías que la transportan.
Robinsky (1999) indica el rango de consistencias (porcentaje de sólidos en peso) de los relaves espesados que permiten depositarlo en pequeñas pendientes de 2% a 6% (1.1º a 3.4º, respectivamente). Según Robinsky, mientras más finas sean las partículas de relave, menor es la consistencia requerida para lograr una determinada pendiente, pues su alta superficie específica permite contener una mayor cantidad de agua. Además, es posible utilizar aditivos como cal para aumentar la viscosidad del material y con esto, la pendiente del depósito. Robinsky (1999) también menciona la posibilidad de mezclar relaves espesados de distinta naturaleza en un solo depósito, lo que podría ser incluso conveniente en términos de resistencia al corte. De todas formas, para aprovechar los beneficios de los TTDs, es necesario que al espesar los relaves mediante los procesos de floculación y sedimentación, se alcance un cierto porcentaje de partículas sólidas mínimo (Robinsky (1999) recomienda un 67,5%.
El comportamiento de un depósito de relaves convencional frente a un sismo severo depende fundamentalmente de la resistencia del muro perimetral, ya que el único mecanismo de resistencia del material almacenado en la cubeta es la consolidación por peso propio del material.
En el caso de los relaves espesados, dado que los muros perimetrales son bastante más bajos, la resistencia al corte de la masa de relave almacenada es muy relevante (Been y Li, 2009). Esta resistencia viene dada, por:
En primer lugar, por una consolidación primaria y pequeños asentamientos iniciales, cuya duración depende de la permeabilidad del material, aumentando la concentración de partículas sólidas aproximadamente entre un 8 y un 20% al dejar salir un poco de agua (Robinsky, 1999).
En segundo lugar, la desecación del relave; incluso en lugares en que las precipitaciones superan las tasas de evaporación, debido a que el agua escurre por la pendiente de depositación.
Y Finalmente en tercer lugar, hay un proceso de consolidación secundaria por peso propio.
Estos tres mecanismos podrían ocurrir de manera simultánea en el depósito; operacionalmente se deben estimar los tiempos que tarda cada etapa y tener la precaución de respetarlos.
- José Luis Pizarro Astudillo
- Ing. Agrónomo
- Experto en Prevención de Riesgos
- Postítulo en Gestión Ambiental
