Depósito de Relaves

El relave es un sólido finamente molido, que se descarta en operaciones mineras. La minería de sulfuros de cobre extrae grandes cantidades de material (roca) del yacimiento que se explota. Sólo una pequeña fracción corresponde al elemento de interés económico que se desea recuperar (algo menos de 1%). Una vez que ese material (la roca) ha sido finamente molido y concentrado por procesos de flotación, se obtiene un material (el concentrado) con una concentración más alta de cobre (entre 20 y 30%), que se puede vender como Concentrado o procesar hasta cobre metálico puro. El resto del material (muy pobre en cobre) se denomina “relave”, y se debe depositar de forma segura y ambientalmente responsable (Ver pregunta 8).

Los relaves que se originan por minerales sulfurados originados en un yacimiento minero no son contaminantes en sí mismos. Pero si  el relave contiene minerales contaminantes que, sobre ciertas concentraciones pueden ser consideradas tóxicas para el ser humano, como arsénico, cianuro, cobre, cinc, cromo, plomo; y por cualquier causa este relave reacciona con  agua y oxígeno, éstos solubilizan, generando una posibilidad de movilizarlos, lo que genera una potencial afectación  a las personas y  al medio ambiente.

Para impedir que estos complejos  problemas puedan producirse en el depósito, las empresas mineras deben investigar  desde el inicio de su proyecto minero qué elementos químicos y mineralógicos, además de los económicos, caracterizan el yacimiento y su entorno, para definir los medios a utilizar para neutralizarlos.

El relave de minería no es Residuo Sólido Peligroso (RSP). Estos residuos son materiales (sólidos) que se generan en procesos industriales o en servicios (como la Salud), mientras que los relaves son residuos de rocas naturales que, si bien han sido separados de la roca mediante un proceso, ninguno de estos sólidos ha sido producido por actividades antropogénicas (humanas).

Es una obra de ingeniería diseñada para satisfacer exigencias legales nacionales, de modo que se aísle completamente los sólidos (relaves) depositados del ecosistema circundante (Ver pregunta 13).

Actualmente, existen varios tipos de depósitos de relaves, que varían según la cantidad de agua que acompaña al relave (es decir, la densidad del relave), y según la forma de contener la depositación. De esta forma existen los siguientes tipos:

a) Tranque de Relave:

Depósito en el cual el muro es construido por la fracción más gruesa del relave, compactado, proveniente de un hidrociclón (operación que separa sólidos gruesos de sólidos más finos, mediante impulsión por flujo de agua). La parte fina, denominada Lama, se deposita en la cubeta del depósito.

b) Embalse de relave:

Es aquel depósito donde el muro de contención está construido de material de empréstito (tierra y rocas aledañas) y se encuentra impermeabilizado en el coronamiento y en su talud interno. También se llaman embalses de relaves aquellos depósitos ubicados en alguna depresión del terreno en que no se requiere construcción de un muro de contención.

c) Relave Espesado:

Depósitos en el que la superficie es previamente sometida a un proceso de sedimentación, en equipo denominado Espesador, que favorece la sedimentación de los sólidos (de manera similar a la limpieza de agua de ríos para hacer agua potable), con el objetivo de retirar parte importante del agua contenida, la que puede ser re-utilizada para reducir el consumo hídrico de fuentes de agua limpia. El depósito de relave espesado se construye de forma tal que impida que el relave fluya a otras áreas distintas a las del sitio autorizado, y contar con un sistema de piscinas de recuperación de agua remanente que pudiese fluir fuera del depósito.

d) Relave Filtrado:

Es similar al espesado. Se trata de un depósito en que el material contiene aún menos agua, gracias al proceso de filtrado, para asegurar así una humedad menor a 20%. Esta filtración es también similar a la utilizada en Agua Potable.

e) Relave en pasta:

Corresponden a una mezcla de agua con sólido, que contiene abundante partículas finas y bajo contenido de agua, de modo que la mezcla tenga una consistencia espesa, similar a una pulpa de alta densidad.

f) Otros tipos:

Existen otros tipos de depósitos de relaves, como por ejemplo los depósitos en minas subterráneas, en rajos abandonados, entre otros.

Los depósitos de relave se construyen mediante la elevación de muros de contención, durante la operación del depósito, salvo en el caso de uso de depresiones naturales que no requieren muros. Como se observa en la Figura 1, modificada de la Figura 4-6 del GARD Guide, www.gardguide.com, el depósito se inicia con un pequeño muro, que luego se eleva a medida que hay más relave que depositar. Existen 3 formas de elevar muros, pero en Chile, desde 1970 sólo se permiten 2 tipos: “Construcción Aguas Abajo” (primera figura) y “Construcción de Eje Central” (segunda figura). El método de “Construcción Aguas Arriba” (tercera figura) está prohibido en Chile desde 1970, ejemplo que se ha seguido progresivamente en los demás países con vocación minera.

El método que ofrece mejor seguridad es el Método de Construcción Aguas Abajo, que consiste en depositar la parte gruesa del relave (arenas) de tal manera que, tanto en el muro como en el coronamiento, permita crecer hacia abajo de la obra, dándole a esta mayor sustento, y apoyándose sobre las arenas depositadas previamente; esto, acompañado de una adecuada compactación, ofrece mayor estabilidad física.

Muro:

Obra de ingeniería que permite contener los residuos sólidos que en ella se descargan, es decir, delimita la cubeta.

Cubeta:

Corresponde al volumen físico disponible para el depósito de relaves (lamas), junto con gran parte del agua de los relaves. En la cubeta, el agua se localiza en la Laguna de Aguas Claras.

Laguna de Aguas Claras:

La depositación de relaves (lamas) en la cubeta, que llega en una mezcla del sólido con agua para su transporte, en tanto los sólidos sedimentan a las capas inferiores, el agua forma esta laguna de aguas claras debido a la sedimentación de las partículas finas.

Sistema de drenaje:

Sistema utilizado para retirar al grado adecuado el agua del interior del muro, con el objetivo de deprimir al máximo el nivel freático en el interior del cuerpo del muro.

Revancha:

Es la diferencia menor, en cota, entre la línea de coronamiento del muro de contención y la superficie inmediatamente vecina de la fracción lamosa o de la superficie del agua, que se produce en los tranques y embalses de relaves.

Coronamiento:

Es la parte superior del prisma resistente o muro de contención, muy cercano a la horizontal.

Canal de contorno:

Canal de desvío de las aguas de la cuenca que captan y desvían las escorrentías superficiales, impidiendo el ingreso a la cubeta del depósito de relaves.

Playa activa:

Zona donde se descargan los relaves en la cubeta, se le denomina playa porque usualmente esta seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas. Es la parte del depósito de relaves o lamas situada en las cercanías de la línea de vaciado.

Laguna de aguas claras:

Corresponde a la laguna de clarificación que se forma en la cubeta debido a la sedimentación o decantación de las partículas sólidas.

Los depósitos de relaves son regulados de acuerdo al D.S 248/2007

La institución a cargo es el Servicio Nacional de Geología y Minería (Sernageomin), a través del Departamento de Depósitos de Relaves, el Departamento de Gestión Ambiental y Cierre de Faenas y el Departamento de Seguridad Minera y Fiscalización.

Las empresas mineras están obligadas a informar la operación mediante el Formulario E-700 del Sernageomin, institución que requiere además información de operación general de las minas, mediante formularios adecuados.

En los depósitos de relaves actualmente en operación existen varios sistemas de monitoreo, entre los cuales destaca el Piezómetro, que permite controlar los niveles de agua al interior del muro. Otras tecnologías de instrumentación y medición incluyen Acelerógrafo, Inclinómetro, Visión Artificial, Análisis de Imágenes Satelitales, y diversas tecnologías que permiten acceder a información de estabilidad física y química.

En primer lugar, antes de permitir que se instale un depósito de relaves, se examina rigurosamente su diseño. En seguida, se verifica la correcta construcción y operación, que debe cumplir normas precisas de seguridad y estabilidad. En términos prácticos, se adoptan varias medidas, como mantener los muros compactados, no saturados, con una cantidad baja de finos y sistema de monitoreo en los muros, compromisos que la empresa ha debido adoptar durante las etapas de diseño.

Se recupera agua a través de la laguna de aguas claras y piscinas de recolección de infiltraciones y drenajes.

En la página web del Sernageomin se encuentra el Atlas de Depósitos de Relaves, donde se pueden buscar buscar los depósitos de relaves que existen en el país, organizados por comuna o por empresa.

Se debe considerar la zona más ventajosa y las mejores condiciones que permitan la contención total del relave, tales como: Suelo competente y de características adecuadas de impermeabilidad, relieve que permita una buena construcción del muro, etcétera, que permitan confinar el relave en forma segura, evitando su contacto con ecosistemas y las personas circundantes.

La mayor cantidad de depósitos de relaves está en la Región de Coquimbo, que cuenta con 355 depósitos (2 de ellos son de la Gran Minería); sigue la Región de Atacama, con 168 depósitos (7 de ellos de la Gran Minería),; y la Región de Valparaíso, con 82 depósitos (1 de ellos de la Gran Minería). En la página web del Sernageomin es posible encontrar mapas con la distribución de relaves por región y comuna. De igual forma, existe el Atlas de Depósitos de Relaves, que entrega mayor detalle de los depósitos y ubicación.

Según cálculo del Sernageomin, en Chile se depositan cerca de 537 millones de toneladas anuales de relaves, sobre la base de información entregada por las empresas mineras, que registran la operación de los depósitos activos. Algunas pequeñas mineras no han entregado aún dicha información, pero su impacto cuantitativo es menor, ya que la Gran Minería produce 530 millones de toneladas anuales de relaves.

Un depósito de relaves es estable químicamente si no genera contaminantes que lleguen al ecosistema circundante ni a las personas, por ningún mecanismo existente. La exigencia de Estabilidad Química consiste en conseguir que los materiales depositados no aporten elementos o compuestos químicos al ecosistema circundante, por transporte aéreo (viento) ni por disolución hacia aguas del entorno (subterráneas o superficiales). La exigencia de Estabilidad Física, por su parte, consiste en conseguir que el depósito de relaves no se desmorone ni se desborde, es decir, que contenga los sólidos depositados, además de ser “estable” químicamente.

El relave depositado contiene el material de la roca molida que estaba en el yacimiento explotado, al que se ha extraído el mineral portador del metal valioso. Por ejemplo, en la minería de cobre más común en Chile, se retiran sulfuros de cobre del yacimiento, así que en el relave están los contenidos originales del yacimiento, finamente molidos, pero con menos sulfuros de cobre (pueden retirarse otros sulfuros en algunos casos) pero no se detectan cantidades significativas de reactivos químicos agregados para la flotación.

En la Ley de Bases del Medio Ambiente de Chile se definen los términos ‘Contaminación’ y ‘Contaminante’. Según dicha definición legal, la contaminación química es la presencia de “todo elemento, compuesto, sustancia, derivado químico, (…) o una combinación de ellos, cuya presencia en el ambiente, en ciertos niveles, concentraciones o períodos, pueda constituir un riesgo a la salud de las personas, a la calidad de vida de la población, a la preservación de la naturaleza o a la conservación del patrimonio ambiental”.

Entendiendo contaminar al hecho de alterar nocivamente la condición natural del medio ambiente por agentes químicos o físicos, un depósito de relaves que no opere sobre los parámetros de diseño para los que fue creado, o que deliberadamente omita la construcción de obras  descritas en el proyecto aprobado, puede contaminar si los metales nocivos  contenidos  son disueltos y se movilizan a través de las  aguas ácidas, generando contaminación química. Asimismo, para taludes de arena se puede generar contaminación eólica por la acción del viento sobre este.

Los relaves depositados pueden generar ácido sulfúrico, el que a su vez puede disolver metales tóxicos procedentes de los minerales del relave depositado. En una explicación más extensa, los minerales son estables en contacto con aguas neutras (en cuanto a su acidez, en términos químicos, cuyo pH esté en torno de 7 unidades). Si las aguas son ácidas, en cambio, se pueden disolver los minerales, liberando en solución sus elementos componentes, que podrían ser contaminantes. Por ejemplo, un mineral de arsenopirita (FeAsS) en lixiviación ácida produce arsénico soluble; hierro y sulfato en solución; el arsénico es un contaminante regulado y su concentración podría exceder los límites normados.

El drenaje ácido  se forma primordialmente cuando la pirita, FeS₂ entra en contacto con agua y oxígeno, produciendo ácido sulfúrico disuelto (H⁺, que es acidez; y sulfato, SO4^-2) y hierro (Fe²⁺). El resultado es la disolución de ácido sulfúrico, hierro y cualquier otro metal, unidos en forma de sulfuros.

Los tres pasos que resumen la reacción de formación de ácido y oxidación de la pirita son:

Ecuación 1: la  oxidación de pirita inicial, libera hierro soluble Fe²⁺  y acidez   H+
Ecuaciones 2 y 3: representan la posterior oxidación del  Fe²⁺  (hierro ferroso) a  Fe⁺³  (hierro férrico) y juntos producen una liberación adicional neta de acidez. La suma de las ecuaciones 1 hasta la 3 da como resultado la reacción total:

La reacción con el oxígeno también libera otros metales sulfurados, que pueden incluir metales pesados (cadmio, zinc, cobre, plomo) y metaloides (arsénico, antimonio, selenio y molibdeno).

Además, la mayoría de los metales son más solubles en condiciones ácidas (a valores de pH inferiores), por lo que la producción de oxidación y ácido conduce a mayores concentraciones de la mayoría de los metales.

El resultado es que una disminución en los valores de pH de las aguas del depósito tiende a estar directamente correlacionada con elevadas concentraciones de metales pesados en las aguas residuales.

El Drenaje Ácido es el principal problema medioambiental asociado con la minería. La utilización de minerales neutralizantes, como la calcita, y el aumento del pH del relave, son medidas a tomar para disminuir las concentraciones totales de minerales pesados.

Información adicional: 

• Guía de Drenaje Ácido Global de Roca
• Guía Metodológica para la Estabilidad Química de Faenas e Instalaciones Mineras

Estabilidad Química: Se entenderá que un depósito de relaves se encuentra estable químicamente cuando  en su interacción con los factores ambientales, no genera impactos significativos que impliquen un riesgo para la salud de las personas y/o para el medio ambiente.

La estabilidad química se asegura previniendo, evitando o eliminando, si fuere necesario, la reacción química que causa acidez. Para esto se debe evitar el contacto del agua con los residuos generadores de ácidos que se encuentren en los relaves y asegurar que los relaves no aporten elementos o compuestos químicos al ecosistema circundante ni por transporte aéreo ni por disolución hacia aguas del entorno (subterráneas o superficiales).

Para esto es necesaria la implementación de una serie de etapas que sistemáticamente coordinadas y ejecutadas, permitan gestionar cada una de las fuentes potencialmente generadores de acides del depósito de relaves, para desarrollar las etapas de Caracterización, Predicción y Evaluación de riesgo ambiental. Estas etapas están orientadas a recopilar y generar información que permita caracterizar las fuentes potencialmente generadoras de aguas ácidas  del depósito de relaves  y su entorno.

La contaminación depende directamente del yacimiento de interés y los elementos para su obtención. Para poder conocer si un depósito de relaves abandonado contamina, se requieren hacer una serie de estudios físico-químicos a fin de conocer el estado de los elementos que contiene.

Cualquier depósito de relaves con capacidad de generación ácida que no fue o es neutralizado, puede generar contaminación en cualquier momento de la vida del depósito, si se dan las condiciones gatillantes. El tiempo de duración es indeterminado, pudiendo mitigarse el efecto desde la ejecución de un plan de emergencia propio de la empresa hasta requerir una solución a escala local/comunal.

En depósitos con capacidad de generación de ácido, una vez que se detiene la operación, se eleva notablemente la generación de ácido. El cierre de un depósito detiene el flujo de pulpa de relave (deja de recibir la mezcla sólido-líquido de la entrada), es decir, ya no hay un flujo de agua importante a través del depósito, de modo que no se retira el ácido generado. En general, hay flujo de agua reducido o nulo, lo que significa que se puede acumular el ácido generado. La reacción química inicial ocurre con el oxígeno atmosférico, que se transfiere lentamente al agua, y así reacciona con los sulfuros; sin embargo, como la disolución de Pirita, además de generar ácido, produce hidróxido férrico en forma sólida, Fe (OH)3, llega un punto en que la acidez se hace extrema, punto en el que el hierro férrico se solubiliza y acelera enormemente la velocidad de oxidación de sulfuros; es decir, la velocidad de generación de ácido. Cuando el pH está por debajo de 3,3 unidades, puede empezar el desarrollo de las bacterias de la lixiviación, que también aceleran varios órdenes de magnitud la velocidad de generación de ácido, porque oxidan hierro ferroso (poco oxidante) a hierro férrico (altamente oxidante). De allí que sean más problemáticos los depósitos de relaves en desuso en comparación con aquellos en operación.