guia ambiental para lixiviacion en pilas

8/7/2019 guia ambiental para lixiviacion en pilas

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Guia Ambiental para Proyectos de Lixiviacin en Pilas

INTRODUCCIN

1. Objetivo y Alcance

El presente documento tiene como objetivo servir de gua en el desarrollo, construccin yoperacin de proyectos de lixiviacin en el Per. Asimismo, se deber utilizar en eldesarrollo de instalaciones de lixiviacin tanto de cobre como de metales preciosos. Elalcance de este documento incluye informacin acerca de las opciones de esquema deproyectos de lixiviacin, hidrologa superficial y balance de agua, locacin de instalacionesde lixiviacin, almacenamiento de soluciones de lixiviacin, diseo y operaciones, monitoreooperativo y finalmente el cierre de las instalaciones de lixiviacin.

Estos lineamientos se centran en los avances se centran en los avances tcnicos actuales ylas actividades necesarias para proteger la salud humana y el medio ambiente. En esteaspecto, el almacenamiento de las soluciones de lixiviacin y la estabilidad de las pilas sonfactores importantes mientras que algunas consideraciones operativas y de diseometalrgico tienen una importancia secundaria. Por ejemplo, los asuntos referentes al diseode revestimientos de las capas impermeabilizadas, el tamao y diseo de pozas y el cierre dela operacin de lixiviacin son esenciales en la proteccin del medio ambiente. Por el contrario,la seleccin de precipitacin con polvo de zinc en comparacin con la adsorcin con carbnactividado para la extraccin de matales preciosos o la seleccin de un elemento orgnicoespecfico en el proceso de extraccin por solventes/electrodeposicin (SX/EW) para cobreha sido considerada de importancia secundaria en el desarrollo de estos lineamientos.

2. Desarrollo Histrico de la Tecnologa de Lixiviacin

La tecnologa actual de lixiviacin de metales preciosos se ha desarrollado ampliamentedesde mediados de la dcada del 70, aunque los principios de lixiviacin as como los deextraccin de oro mediante cianuracin tienen una larga historia. Sin embargo, es en losltimos 20 aos que la lixiviacin se ha desarrollado hasta llegar a ser un mtodo eficientepara tratar el oro oxidado y los minerales de plata. Ha demostrado ser una forma efectiva paraextraer metales preciosos de depsitos pequeos y poco profundo.

Al medio ambiente son ms manejables. Una desventaja de la tecnologa de lixiviacin enpilas actualmente existente es la reduccin potencial del porcentaje de extraccin demetales que se obtiene del mineral en comparacin con lo que sucedera con la lixiviacinconvencional (Potter, 1981; Hiskey, 1985; y Thorstad, 1987).

El principio real de la lixiviacin en pilas tiene una larga historia, como se infirianteriormente. Por ejemplo: las minas de Hungra reciclaban las soluciones que llevabancobre a pilas de mineral de baja ley a mediados del siglo XVI (Hiskey, 1985) y los minerosespaoles percolaban soluciones cidas en grandes pilas de mineral oxidado de cobre enRo Tinto en 1752 aproximadamente. Alrededor del ao 1900, las operaciones de lixiviacinfueron empleando tcnicas como los ciclos de lixiviacin/reposo para maximizar la

recuperacin de cobre (Taylor and Whelan, 1942; Thorstad, 1987). La lixiviacin de pilas ybotaderos de cobre se practica actualmente a nivel mundial en el caso de minerales de bajaley. Adicionalmente, los productores de uranio han venido practicando la lixiviacin en pilasmediante soluciones cidas y alcalinas desde fines de la dcada del 50.

La extraccin de oro mediante cianuracin lleg a ser un proceso comercial a travs deltrabajo pionero de dos hermanos escoceses, los doctores Robert y William Forrest,conjuntamente con John S. MacArthur, qumico autodidacta. Estos hombres,experimentando por aos en un laboratorio casero en Escocia, buscaban encontrar unproceso mejorado para recuperar el oro de los minerales complejos (Von Michaelis, 1985).Tuvieron xito en su bsqueda y en 1887 se les emiti la Patente Britnica 14, 174.Posteriormente se emitieron las Patentes


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Estadounidenses 403,202 y 418,137 para estos tres hombres en 1889 (Hiskey, 1985). Elproceso que abarcaban estas patentes inclua la agitacin de pulpa ante la presencia de aire,seguido de precipitacin con polvo de zinc de la solucin filtrada de oro y cianuro (VonMichaelis, 1985).

La lixiviacin de minerales de metales preciosos empleando el proceso de cianuracin fueinicialmente sugerida por la Direccin de Minas de EE.UU. en 1967 (Thorstad, 1987). Laprimera aplicacin de lixiviacin comercial se efectu a fines de los aos 60 por parte deCarlin Gold Mining Company al norte de Nevada (Hiskey, 1985).

Cortez Gold Mines inici la primera operacin a gran escala a principios de los aos 70lixiviando dos millones de toneladas de oro de ley marginal (Thorstad, 1987).

A mediados de la dcada del 70, se perfeccion la tecnologa de lixiviacin en pilas de orocon el fin de tratar depsitos arcillosos de baja ley. Las mejoras, tales como la lixiviacin enpilas usando aglomeracin, fueron puestas en marcha por el aumento de la exploracin dedepsitos de baja ley ya que el precio del oro aumentaba drsticamente. Muchos de losdepsitos descubiertos no pudieron ser procesados mediante las tcnicas convencionalesde lixiviacin porque las arcillas o finos generados durante la trituracin impedan la percolacinuniforme de la solucin a travs de las pilas de mineral (Heinen y otros, 1979; McClelland yEisele, 1981; y McClelland y otros, 1983). La tecnologa de lixiviacin en pilas usandoaglomeracin es aplicable a la mayora de minerales de oro y relaves de flotacin.

Los resultados de las mejoras tecnolgicas que se han producido a travs de los aos 70 yen los aos 80 pueden apreciarse en los drsticos aumentos del nivel de produccin. Para1993, la produccin de oro de la lixiviacin en pilas haba aumentado a ms del 35 porciento del total de la produccin de oro en EE.UU. desde un estimado de 6% en 1979.

La lixiviacin en pilas es una tcnica muy antigua para extraer cobre. La primera operacinregistrada de cobre a gran escala mediante lixiviacin fue en Ro Tinto, Espaaaproximadamente en 1752 (Taylor y Whelan, 1942).

Los antiguos en realidad pudieron haber utilizado alguna variacin de lo que conocemos hoypara recuperar el cobre de las sales solubles. La lixiviacin de botaderos de cobre en laparte occidental de EE.UU. se inici poco despus del desarrollo de minas a tajo abierto agran escala por Jackling en 1904 en Bingham Canyon.Todos los componentes necesariosestaban en posicin de establecer un ciclo de lixiviacin de cobre. Sin embargo, los

esfuerzos serios para explotar la lixiviacin de botaderos probablemente empez en lasdcadas del 30 y 40.

Durante los ltimos aos, ha habido una tremenda expansin de la lixiviacin de botaderos.En el Cuadro A.1 (a-c) (Hiskey, 1993) se presentan algunas notas histricas referentes a lasminas de solucin de cobre.

Algunas innovaciones tcnicas en los ltimos aos han aumentado la importancia de laminera de soluciones como un proceso para la recuperacin de cobre. Entre stas se incluye:

avances en extraccin por solventes/electrodeposicin (SX/EW);

innovaciones en los procesos de curado con cido y cido frrico para los mineralesoxidados y mixtos; y,

mejoras en la construccin de pilas y botaderos.

En 1992, Estados Unidos produjo un total de 1,76 millones de toneladas mtricas de cobre.Durante 1992 aproximadamente el 30% de la produccin estadounidense provena deelectrodeposicin (esto es, 522 755 TM). Se calcula que para fines del presente siglo,aproximadamente el 40% de la produccin primaria de cobre en EE.UU. provendr de lasoperaciones de lixiviacin.

La extraccin por solventes ha cumplido una funcin importante en los intereses actuales dela hidrometalurgia de cobre. En general, las soluciones impuras relativamente diluidas y que


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contienen cobre se producen en la etapa de lixiviacin. La extraccin por solventes facilita laproduccin de un electrolito rico y puro que puede dirigirse hacia la casa de tanques dondeel cobre puede ser electrodepositado como ctodos de alta pureza. La extraccin porsolventes ha hecho posible la produccin de ctodos electrodepositados de alta calidad quepueden competir directamente con ctodos electro-refinados. En el pasado, la precipitacincon chatarra de hierro era el mtodo de recuperacin establecido, esta alternativa producacobre impuro que requera fundicin y una posterior refinacin para obtener cobre. Laextraccin de solventes proporcion la interfase entre la lixiviacin y la recuperacin final demetal (Hiskey, 1993).

3. Prcticas Actuales y Futuras de Lixiviacin en Pilas en el Per

La lixiviacin en pilas se emplea en todo el Per para la produccin de metales preciosos ycobre. La lixiviacin de metales preciosos se da principalmente en la parte central norteadel Per. Mientras que la lixiviacin de cobre se da principalmente en la parte surea delpas. Las instalaciones de lixiviacin se encuentran ubicadas en diversos entornosclimticos y fsicos. Se emplean tcnicas de construccin de capas impermeabilizadas tantoexpansivas como reutilizables.

Los avances tecnolgicos peruanos en lixiviacin en pilas se han centrado en la extraccinmetalrgica. Las pruebas en pilas que evalan tamaos de grano, ciclos de lixiviacin y laconcentracin de lixiviantes, son comunes. La mayora de minas de cobre en Per empleanmtodos de extraccin tradicionales de molienda y de concentracin para minerales de altaley. Las tcnicas de lixiviacin en pilas brindan la oportunidad de extraer productos de losminerales de ley anteriormente marginales.

La lixiviacin de metales preciosos en la regin nortea central del Per ha generado unafiebre de oro en nuestros das, donde se encuentran depsitos de oro diseminados a granescala cerca de la superficie terrestre con poco o ningn stripping. A pesar de que lastcnicas de lixiviacin en pilas actualmente se utilizan en varios lugares del Per, stas seampliarn considerablemente en la siguiente dcada.

Entre los diversos aspectos ambientales que deben considerarse en el Per a fin de lograrun futuro exitoso para las operaciones de lixiviacin en pilas, se incluye:

La adecuada preparacin de cimientos y construccin de revestimientos: Entre losactuales sistemas de revestimiento se incluyen geomembranas, asfalto y concreto.

La inadecuada preparacin de los cimientos traer como resultado un asentamiento diferencialcomprometiendo la integridad de los revestimientos. La seleccin de los materiales derevestimiento apropiados tambin resulta importante.

Destoxificacin o neutralizacin del mineral procesado: Hasta la fecha, en el Per no seha planificado ni practicado el cierre de minas, tampoco se ha tratado la estabilizacin qumicadel mineral procesado luego de la lixiviacin.

Contencin de aguas pluviales: La mayora de instalaciones no ha sido diseada paracontener soluciones de proceso y casos extremos de lluvias. Una pequea operacin delixiviacin de metales preciosos al norte de Per ha cubierto los pads de lixiviacinreutilizables con el fin de controlar el balance de agua de las instalaciones. Sin embargo, estano es una alternativa para las grandes operaciones y, por consiguiente, resulta necesario unabase de datos climticos para obtener el diseo apropiado de las instalaciones.

Monitoreo ambiental: Generalmente no se practica el monitoreo de contencin delixiviantes o rezumadero de las pilas de mineral procesado.

PROYECTOS

Captulo I. DISEO DE PROYECTOS DE LIXIVIACION EN PILAS Y BOTADEROS


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1. Componentes de un Proyecto de Lixiviacin

La Figura 1.1 muestra los componentes tpicos de un proyecto de lixiviacin. Aunque todos losproyectos tienen los mismos componentes, sus esquemas estn determinados por condicionesespecficas del lugar. Estos componentes son los mismos para las instalaciones de lixiviacinde cobre y metales preciosos, aunque se ha creado distintas terminologas para identificar laspozas y otras instalaciones. Gran parte de la informacin contenida en esta seccin ha sidoobtenida de Dorey, Van Zyl y Kiel (1988).

Mina/Depsito de Minerales

El material que va a ser lixiviado en cualquier locacin particular puede obtenerse de variasfuentes, tales como mineral recientemente minado, mineral de baja ley anteriormentealmacenado, roca estril mineralizada y/o residuos/relaves de flotacin. Aunque cada unade estas fuentes se puede someter a lixiviacin, la mayora de proyectos de lixiviacin enoperacin incluyen mineral recientemente minado extrado de minas a tajo abierto, siendo stala tcnica ms econmica para el desarrollo de depsitos de baja ley y gran volumen.

Preparacin del Mineral

La metalurgia del mineral dicta el mtodo mediante el cual el mineral deber ser pretratadoantes de la lixiviacin.Como corolario, el pretratamiento tambin puede dictar el mtodo y la configuracin de laconstruccin y la operacin en pilas. Dependiendo del complejo en el cual se aloja el metal,se requerir que el mineral tenga un tamao de partcula que permita el contacto con lasolucin y la disolucin. El pretratamiento del mineral puede variar de nada (en el caso deminerales tal como salen de la mina) a trituracin, de trituracin a aglomeracin, o nicamenteaglomeracin (en el caso de relaves o minerales de grano fino).

Los principales objetivos de la preparacin del mineral para la lixiviacin radican en producirun mineral suficientemente fino que permita el contacto de la solucin con los metales ylograr un mineral suficientemente permeable y estable que permita una adecuada velocidadde percolacin a travs de la pila. Estos requerimientos pueden resultar contradictorios enalgunos casos en los que los tamaos de lixiviacin ptimos de mineral resultan en una pila

con baja permeabilidad. La cantidad de esfuerzo y gastos incurridos en la preparacin delmineral con frecuencia est relacionada directamente con el aspecto econmico de larecuperacin del metal. Por ejemplo: si el costo diferencial de la trituracin de un tamaogrueso a uno ms fino no es superado por el valor diferencial del aumento de recuperacin,entonces no se garantizar una trituracin ms fina.

Pila y Capa Impermeabilizada

Cada instalacin de lixiviacin es nica y el diseo de las pilas y capas impermeabilizadasrequieren la combinacin de varios factores influyentes. Entre stos se incluye el tipo y origendel mineral, metalurgia, lixiaviabilidad, topografa del lugar, caractersticas geotcnicas ygeohidrolgicas del lugar, as como el clima del mismo. Actualmente, se utilizan tres mtodosbsicos de construccin y operacin de pilas y capas impermeabilizadas, estos son: pilas deexpansin permanente, la capa impermeabilizada reutilizable y la lixiviacin tipo valle. Estaspropuestas se discuten con mayor detalle posteriormente. Las pilas y las capasimpermeabilizadas necesitan estar diseadas de forma que sean estructuras estables quecontendrn tanto el slido como el lixiviado.

Cada uno de los tres tipos de construccin de pilas/capas impermeabilizadas requiere laconsideracin de distintos criterios en diseo y operacin.

La colocacin del mineral en las pilas puede realizarse mediante diversos mtodos,dependiendo principalmente de la naturaleza del mineral. Los mtodos varan desde descargay nivelacin con un bulldozer, hasta la colocacin mediante cargadores frontales y elapilamiento con fajas transportadoras. Los principales criterios al seleccionar un mtodo de


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construccin de pilas consisten en limitar la estratificacin, compactacin y segregacin departculas as como evitar daos en el revestimiento durante la construccin.

Frecuentemente, se cuenta con pocas alternativas posibles para la instalacin de pilasdebido a impedimentos tales como distancia de transporte, estado del terreno o topografa. Lasbases de las pilas debern ser capaces de soportar las cargas aplicadas por las mismas, noslo en trminos de estabilidad, sino tambin en trminos de asentamientos diferenciales atravs de las pilas. Los asentamientos diferenciales pueden afectar negativamente el drenajede las pilas y daar el revestimiento y la capa impermeabilizada. En el caso de pilas tipo valle olugares con topografa de pendientes empinadas, se deber considerar en el diseo de laspilas la capacidad de losmateriales de las bases y la interfase del revestimiento de los mismos para resistir losdeslizamientos.

Los sistemas de revestimiento (revestimiento sinttico) son necesarios principalmente paracontener las soluciones de lixiviacin dentro de la instalacin, y aunque las regulacionesambientales con frecuencia requieren redundancia en el diseo, se deber escoger sistemasde revestimiento que cumplan con este objetivo de contencin. Los sistemas de revestimientode capas impermeabilizadas generalmente estn compuestos por combinaciones de:revestimientos de membrana sinttica, revestimientos naturales o naturales modificados, ascomo revestimientos naturales y sintticos compuestos.

Aplicacin de Soluciones/Recoleccin de SolucionesLa solucin de lixiviacin es transportada desde la poza de soluciones gastadas (trmino

empleado en la lixiviacin de metales preciosos) o de rafinato (trmino empleado en lalixiviacin de cobre) hacia las pilas a travs de un sistema de tuberas. Generalmente, serequiere un sistema de bombeo que proporcione suficiente presin

para la aplicacin de aspersores o riego por goteo del lixiviante. El principal requerimientoes la distribucin uniforme del lixiviante. Las velocidades tpicas de aplicacin van de 0,003 a0,005 gpm/pies2 (0,007 a 0,01 3/hora/m2). Las velocidades de aplicacin debern resultar enun flujo no saturado de lixiviante a travs del material de pilas. El flujo de solucin a travsde las pilas es esencialmente vertical desde la superficie hasta la base de las mismas.

Generalmente, se coloca una capa de material permeable con o sin tuberas de drenaje

directamente sobre el revestimiento antes de la construccin de pilas. El propsito de estacapa es proporcionar drenaje y tambin actuar como proteccin para el revestimientodurante la construccin de pilas.

Las soluciones de lixiviacin cargadas se recolectan de las pilas a travs del sistema detuberas y/o una capa de recoleccin de lixiviado de alta permeabilidad. Con frecuencia seutilizan las tuberas de drenaje perforadas que se encuentran en la capa de drenaje, ubicadasen la parte superior de la capa impermeabilizada, para promover la recoleccin desoluciones. Dichas tuberas ayudan a evitar el crecimiento de presin de agua libre en la capaimpermeabilizada y, por lo tanto, ayudan a reducir el potencial de prdidas por filtraciones y losimpactos en la estabilidad de las pilas. Las tuberas de drenaje pueden conectarsedirectamente con un sistema de tuberas a la poza de solucin cargada, o la solucin puedeser transportada a travs de un canal/zanja de recoleccin.

En el caso de las instalaciones de lixiviacin en botaderos, la capa de alta permeabilidadformada por grandes rocas que se desplazan hacia abajo durante la construccin de losbotaderos aumenta la recoleccin de lixiviado al fondo del valle.

Contencin de Solucin de Lixiviacin Cargada

La solucin de lixiviacin cargada (denominada PLS en la lixiviacin de cobre) contienelos valores de metal y por lo tanto resulta econmicamente imperativo que no se produzcaninguna fuga en la poza de solucin cargada. Generalmente, se emplea un sistema derevestimiento similar al que se utiliza para la poza de solucin gastada. Frecuentemente, serequiere un revestimiento de baja permeabilidad a fin de contener la solucin con los valores


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econmicos as como eliminar el posible impacto ambiental causado por fugas de solucin. Esprctica comn colocar las pozas de solucin gastada y las de solucin cargada en formaadyacente entre s. Esto confina los grandes volmenes de solucin en un rea de lainstalacin y reduce los costos de construccin y de operacin. La interconexin de las pozastambin puede permitir que se cuente con el volumen de las pozas combinadas para casosextremos climticos y de operacin.

La poza de solucin de lixiviacin cargada est conectada directamente a las pilas. Comotal, tendr lugar el drenaje de las pilas tanto del lixiviante aplicado como de precipitacindirecta. En consecuencia, el diseo de las pozas requiere la inclusin de la hidrologa delproyecto, es decir, tormentas.

En el caso de pilas diseadas para retener soluciones como las lixiviaciones tipo valle, lasolucin cargada se almacena dentro del espacio entre las partculas de mineral. En este casose requiere que los revestimientos y terraplenes de las pilas funcionen como estructurasretenedoras de agua. La solucin para el procesamiento o reciclaje en las pilas se extraemediante bombeo de los sumideros dentro de las pilas.

En general, la prctica industrial estndar para la lixiviacin de botaderos consiste enconstruir un terrapln trreo de concreto o de arcilla varios pies en el suelo rocoso gradientedescendente de la instalacin de lixiviacin del botadero. Dicho terrapln sirve para contener elPLS en una poza de solucin. La prctica habitual ha consistido en no revestir la poza desolucin. El rea de contencin detrs del terrapln tambin podra contener una capa desedimentos de la escorrenta del botadero que acta como un revestimiento de bajapermeabilidad. Las investigaciones y diseo cuidadosos resultan necesarios a fin deproporcionar un alto nivel de contencin para dichas instalaciones. Las condicionesgeotcnicas y geohidrolgicas especficas del lugar controlan si se debe revestir lainstalacin de la lixiviacin del botadero y las pozas PLS.

Circuito de Recuperacin del Metal

La recuperacin de metales preciosos puede realizarse mediante un proceso deprecipitacin con polvo de zinc (proceso de Merrill-Crowe) o mediante la adsorcin concarbn activado. Tambin se incluye las etapas de electrodeposicin y fundicin. En el casode lixiviacin de cobre se utiliza la extraccin de solventes (SX) seguido de

electrodeposicin (EW) para la extraccin de metales. La elaboracin de procesos derecuperacin de metal escapa al mbito de estos lineamientos.

Contencin de Solucin Gastada

La poza de soluciones gastadas o de rafinato, al igual que la poza de soluciones cargadas,deben tener un revestimiento de baja permeabilidad para fines de contencin. La solucindebe ser contenida por motivos econmicos (ajuste qumico, ajuste del agua, etc.), y paraminimizar los posibles riesgos ambientales ocasionados por las fugas de solucin. Se hanutilizado otras contenciones tales como los tanques; sin embargo, dichas alternativasgeneralmente son ms apropiadas para pequeas operaciones donde los volmenes desolucin no son grandes.

LOCACIONES

Captulo III. LOCACIONES DE LIXIVIACION EN PILAS

La seleccin de reas para capas impermeabilizadas de lixiviacin, pozas de recoleccin yplanta de recuperacin frecuentemente es una eleccin obvia. El proceso de seleccin del reageneralmente es producto del buen criterio y sentido comn. En el caso de un proyectoparticular, una locacin puede ser la nica disponible u otra locacin puede serevidentemente mejor que las otras locaciones. En el caso de otros proyectos puedenencontrarse disponibles varias locaciones y no es fcilmente visible la locacin a elegir.


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Probablemente se tenga que seguir un proceso formal para la seleccin de locaciones.Generalmente consiste en la delineacin del rea de inters, la identificacin de la locacin ydetecciones empleando criterios especficos y finalmente la evaluacin de la locacin. Laclasificacin cualitativa o cuantitativa puede utilizarse para seleccionar la alternativa preferida.Ejemplos de la seleccin de locaciones los proporcionan Robertson y otros (1980) y Crouchand Poulter (1985).

1. Caracterizacin de la Locacin

El objetivo de la caracterizacin de locaciones consiste en identificar y evaluar las condicionesde los cimientos y los materiales, las condiciones geohidrolgicas de la locacin y ladisponibilidad de materiales prestados.

En general, se realizar una investigacin geotcnica de la locacin para un proyecto delixiviacin en pila con el fin de recabar la siguiente informacin:

Las condiciones de los cimientos ms all de las edificaciones, pilas y otras reas en lasque se aade ms carga para cambiar las condiciones de tensin en las rocas y subsuelosexistentes.

Las condiciones de excavacin, o con cunta facilidad se puede excavar y retirar materialesen reas donde se requieren cortes.

La calidad y la cantidad de posibles materiales de construccin disponibles pararevestimien- tos, materiales de drenaje y relleno estructural.Los peligros relacionados con la locacin, tales como fallas recientes o activas, condi-ciones subterrneas inaceptables o suelos suaves o colapsibles.

La identificacin general de las condiciones geolgicas y geohidrolgicas ms all de lasestructuras tales como las pozas de recoleccin y capas impermeabilizadas de lixiviacin.

El trabajo de investigacin de la locacin generalmente es adaptado con el fin de obtener losmejores resultados de los equipos y recursos disponibles. En el caso de una instalacin delixiviacin, la investigacin de la locacin incluye una o ms de lassiguientes tareas:

Observacin y reconocimiento de la superficie.Investigacin subterrnea (mediante exposiciones, orificios de mina, canales hechos con

bulldozer o con retroexcavadora).Recoleccin de muestras.Pruebas de muestras.

Se requiere la recoleccin y las pruebas de las muestras con el fin de caracterizar los posiblesmateriales de construccin yacimientos.

El campo de aplicacin y los detalles de un programa de investigacin del lugar depender de:

El tamao de las pilas y estructuras implicadas.La etapa en que se encuentre el proyecto (diseo final o factibilidad).Las condiciones del subsuelo (si la locacin se encuentra sobre arcilla suave o roca

competente)El tipo de materiales de construccin con que se cuenta (si se cuenta o no con materiales

de revestimiento del suelo).

Las investigaciones poco profundas se realizan mejor en los canales hechos porretroexcavadoras (o por bulldozer). Estas permiten la inspeccin visual del subsuelo y lafacilidad de las muestras para las pruebas de laboratorio. Los canales son generalmenteefectivos en una profundidad de aproximadamente 3 metros, o segn las condiciones de lalocacin tengan en cuenta la seguridad dentro del canal.

Las perforaciones y el muestreo (tales como pruebas estndar de penetracin, muestreocontinuo o toma de muestras) se llevan a cabo en el lugar donde el material que va a serinvestigado est a una profundidad mayor que la que se puede alcanzar con una


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retroexcavadora. Esto frecuentemente es necesario cuando los materiales de los cimientos sondbiles en profundidad, o cuando se consideran las excavaciones profundas. La perforacin seefecta en caso de investigaciones hidrolgicas si la profundidad, o el potencial del impacto,del agua subterrnea es importante. Se utilizan mtodos especializados de investigacin delocacin (tales como las pruebas Dutch o piezocnicas, la refraccin ssmica, los registrosgeofsicos y las pruebas de estabilidad de corte) en reas con inusuales condiciones decimientos y donde las tcnicas ms comnmente empleadas no proporcionen una informacinadecuada para la caracterizacin del lugar.

En textos geotcnicos tales como Clayton y otros (1982), Holtz y Kovacs (1982), Hunt (1986) yLowe y Zaccheo (1991) se encuentra mayor informacin acerca de investigacin de locacionescon fines geotcnicos.

2. Caracterizacin de la Ganga

El objetivo de la caracterizacin de la ganga consiste en identificar los constituyentes quepuedan ocasionar impactos en la calidad del agua durante las operaciones y luego de laclausura si se descargan desde la instalacin.

Durante la localizacin y la evaluacin inicial de una instalacin de lixiviacin, es necesarioobtener informacin acerca de las caractersticas del mineral y la ganga, y calcular la posiblecantidad de lixiviado del material durante y luego de las operaciones.Despus de la clausura, es ms probable que sea necesario permitir la descarga desde lainstalacin hacia el medio ambiente y, por lo tanto, la caracterizacin del mineral procesado esnecesaria para disear la clausura.

Deber evaluarse en esta etapa del proyecto el potencial de generacin de cido y la posteriordescarga de metales pesados y acidez del mineral procesado y ganga. En caso de un efluenteprocesado con alto pH, provenientes por ejemplo, de mineral de metales preciosos procesado,se pueden liberar algunos metales como el arsnico. Escapa al campo de aplicacin de lapresente gua proporcionar una completa discusin de los estudios de caracterizacin y el restode esta seccin analizar brevemente algunas de las pruebas que se han utilizado paracaracterizar los slidos.

Existe una diferencia entre el comportamiento a largo plazo de los minerales oxidados y los

sulfurados en la lixiviacin en pilas de cobre. En el caso de minerales oxidados, se deberutilizar cido en el proceso de lixiviacin, mientras que en el caso de los minerales sulfurados,usualmente se genera suficiente cido cuando la lixiviacin se est llevando a cabo encondiciones de estado constante. Por consiguiente, es posible que a largo plazo se pueda lavarel cido de un mineral oxidado procesado, pero sera imposible hacerlo con un mineralsulfurado. Por lo tanto, deber hacerse una distincin entre xidos y sulfuros y deberrecolectarse informacin para evaluar la posible generacin de cido a largo plazo.

Las pruebas de caracterizacin de ganga generalmente consisten en una contabilidad de labase de cido, pruebas de lixiviacin y celdas de humedad. En resumen, el propsito de laprueba de contabilidad de la base de cido consiste en identificar materiales potencialmentegeneradores de cido y no generadores de cido. Las muestras seleccionadas luego sernremitidas para la prueba de celdas de humedad. En esta prueba, el aire hmedo pasa a travsde la muestra y la muestra es lavada semanalmente para evaluar la generacin deconstituyentes como el sulfato, hierro y pH que pueden indicar la formacin de cido. La pruebade celda de humedad generalmente se efecta durante un perodo de veinte semanas. Laspruebas de lixiviacin pueden llevarse a cabo a fin de evaluar el comportamiento de un materialbajo diversas condiciones, por ejemplo, la lixiviacin de material con soluciones cidasespecficas para modelar los efectos de la precipitacin. Nevada ha utilizado ampliamente laprueba de movilidad del agua meterica. En el Cuadro 3.1 se proporciona el procedimiento dela prueba de movilidad del agua meterica.

3. Peligros Geolgicos


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Durante la localizacin de las instalaciones, es importante identificar y evaluar los peligrosgeolgicos (tales como desprendimiento de tierras, fallas activas, etc.) que podran tener unimpacto sobre la integridad de las estructuras e instalaciones que contienen las soluciones delproceso. Dichas instalaciones incluyen la capa impermeabilizada de lixiviacin as como laspozas y la planta del proceso.

Los peligros geolgicos pueden ejercer un impacto significativo sobre la estabilidad de algunasinstalaciones. Existen ejemplos de instalaciones que fueron construidas sobredesprendimientos de tierras histricos que no se identificaron en ese momento. Con muchafrecuencia dichos desprendimientos se pueden reactivar ocasionando grandes deslizamientosque pueden daar la integridad de los sistemas de contencin. Entre otros peligros geolgicosse incluyen las avalanchas.

Uno de los peligros geolgicos ms comunes y graves en las regiones Costa y Sierra del Person los flujos de desechos que se desplazan rpidamente o los flujos de lodo denominadoshuaycos, que se presentan en lavados secos o quebradas. Marticorena (1991) describe varioshuaycos destructivos recientes, incluyendo uno en 1981 que repres el Ro Rmac sobre Lima.Sin ir muy lejos, un huayco en 1983 destruy dos pequeas instalaciones de lixiviacin en pilaque haban sido construidas a travs en una quebrada. Las reas susceptibles a sufrir huaycospueden identificarse desde la naturaleza distintamente estratificada de los depsitos dedesechos en exposiciones o pozas de prueba en la zona de descarga. Dichas exposicionessugieren que en muchas quebradas, los huaycos pueden ser ms frecuentes que lasinundaciones reales, con desechos generados en elevaciones mayores por escorrenta quenunca llegan al fondo de la quebrada como agua. No existen medidas de ingeniera quepuedan tomarse para proteger una instalacin de lixiviacin en pila contra los efectos de loshuaycos,y deber identificarse y evitarse las reas potencialmente afectadas durante los estudios delocacin.

Los mtodos sensores remotos como la interpretacin aerofotogrfica resultan tiles al analizarlas condiciones generales del lugar e identificar el potencial de la existencia de peligrosgeolgicos. Tambin deber efectuarse el reconocimiento del lugar por parte de un ingenierogelogo experimentado con el fin de identificar las caractersticas especficas del lugar.

Cuadro 3.1

PROCEDIMIENTO DE MOVILIDAD DEL AGUA METEORICARecolectar una muestra representativa del material. El tamao mnimo de la muestra para esteprocedimiento es de 5 kilogramos. Si el material del que se va a estraer una muestra tienetamaos de partcula mayores de 5 centmetros, deber clasificarse suficiente material paraproporcionar suficiente material para proporcionar 5 kilogramos de muestra con un tamaomximo de partcula menor de 5 centmetros. Esta muestra clasificada se coloca en undispositivo de extraccin que permite que la muestra sea humedecida continuamente por lacirculacin del agua meterica sinttica (lixiviante). El volumen del agua meterica sintticadeber equivaler en peso al peso de la muestra clasificada ms el volumen adicional necesariopara saturar la muestra. Se hace circular, se agita o mezcla el lixiviante durante 24 horas,humedeciendo continuamente la superficie completa de la muestra. Para este procedimiento, ellixiviante es agua graduada en laboratorio cuya actividad en iones de hidrgeno (pH) ha sidoajustada entre pH 5,5 y 6,0 con cido ntrico de grado reactivo antes de cargar el dispositivo deextraccin. No se requiere un posterior ajuste del pH durante la extraccin. Una hora despusde dejar circular, se decantar y prepar una muestra del lixiviante para anlisis. Se realizar elanlisis de los constituyentes que figurarn al final de este procedimiento. Los elementos paralos cuales se ha establecido un estndar tendrn un menor nivel de cuantificacin igual omenor que el estndar.

El dispositivo de extraccin podr ser una columna empacada con un pequeo depsito dereciclaje o rollo de botella o barril grande acoplado a la circulacin/agitacin interna o suequivalente.

La informacin que se regiatrar y reportar es la siguiente:


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El procedimiento utilizado para recolectar una muestra representativa;El pH ajustado del lixiviante original;El pH final de fluido luego de la mexcla;Porcentaje de muestra que pasa la malla 200;Peso total de la muestra slida;Humedad requerida para saturar la muestra;Tiempo de contacto en el dispositivo de extraccin;Sipnosis de la tcnica y equipos utilizados para lixiviar la muestra, es decir, columna, lote,

etc.; y,Resultados del anlisis del lixiviante luego de finalizar la extraccin.

Alcalinidad Galio Escadio

Aluminio Hierro Selenio

Antimonio Plomo Plata

Arsnico Litio Sodio

Bario Magnesio Estroncio

Berilio Manganeso SulfatoBismuto Mercurio Talio

Cadmio Molibdeno Estao

Calcio Nquel Titanio

Cloruro Nitrato Total slidos disueltos

Cromo pH Vanadio

Cobalto Fsforo Cianuro WAD*

Cobre Potasio Zinc

Fluoruro

*Cuando sea apropiado

HIDROLOGA

Captulo II. HIDROLOGIA SUPERFICIALY BALANCE DE AGUA

Las consideraciones sobre hidrologa superficial y balance de agua son especficas del lugar.La ubicacin del lugar determina las condiciones climticas mientras que la disposicin dellugar determina la necesidad de una desviacin del agua superficial u otras opciones para elmanejo del agua. Generalmente es muy difcil disear sistemas confiables de manejo de aguaen base a las informaciones climticas especficas del lugar y a corto plazo. Debern hacerseestimados de los datos climticos que se utilizarn en el diseo en base a las informacionesregionales.

Esta seccin proporciona una revisin de la fisiografa y del clima de Per. Gran parte de estainformacin se obtuvo de Vick (1994). Los estudios sobre hidrologa superficial y balance deagua se han extrado de Hutchinson (1988) as como la experiencia en cuanto a operacionesde lixiviacin en pila en EE.UU. durante la dcada pasada.


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1. Fisiografa y Clima del Per

Las caractersticas geogrficas del Per estn entre las ms variadas de cualquier pas delmundo y pueden afectar profundamente el desarrollo de esquemas y diseos de proyectos delixiviacin en pila. El pas puede dividirse en varias provincias fisiogrficas, como se muestra enla Figura 2.1.

La zona costera se extiende a lo largo del pas desde el Ocano Pacfico hastaaproximadamente 50-100 kms tierra adentro donde los Andes se elevan drsticamente hastaalturas que sobrepasan los 6000 m. La actividad minera en esta zona est favorecida por surelativa accesibilidad al transporte ocenico y por carretera. En la regin Sierra o Andina se halocalizado gran parte de la actividad minera (algunas a alturas por encima de los 5000 m.),cuyas extensiones abarcan la Cordillera Occidental y Central y las elevadas mesetas delAltiplano hasta el sur. Dichas extensiones principales que contienen varios volcanes activos yrecientemente activos, estn dominadas por caractersticas glaciales y periglaciales en lasalturas ms elevadas, con valles y cuencas empinados. El desarrollo de instalaciones delixiviacin en pila en estas caractersticas topogrficas puede resultar muy difcil.

Ms al este, los Andes descienden hasta los bosques de la Selva Alta a alturas que oscilanentre 400 y 1000 m., y finalmente hasta las selvas tropicales de la Selva Baja o llanoamaznico. La Selva Alta contiene varias minas ms pequeas existentes, mientras que laactividad minera en la Selva Baja se limita actualmente a pequeos lavaderos de oro yoperaciones de draga. Sin caminos, el transporte se limita slo a aire y ros.

Los factores climticos afectan el manejo de lixiviacin de pilas en formas importantes. Laevaporacin, precipitacin pluvial y deshielo de la nieve controlan el balance hdrico y losrequerimientos extremos de inundacin para los trabajos de desviacin. Las caractersticasclimticas del Per pueden variar en una escala incluso ms amplia que las caractersticasfisiogrficas. De acuerdo con un esquema de clasificacin climtica 8 de los 11 distintos tiposde clima en el mundo se encuentran en el Per.

El clima a lo largo de la costa est dominado por los efectos actuales del ocano. Directamenteel litoral es una franja de agua anormalmente fra para la latitud, y aunque est relacionado conla Corriente Peruana o Corriente Humboldt que fluye hacia el norte, la franja de agua fra

realmente consiste en agua emergente de las capas profundas en el ocano. Este litoral deagua fra brinda tal estabilidad a las condiciones atmosfricas que las precipitaciones pluvialesson ligeras o no las hay. No obstante, almismo tiempo, desde junio hasta octubre en invierno hay un fuerte desarrollo de nubosidadbaja o una fina capa de neblina (gara) que bloquea la luz solar y retarda la evaporacin. Porejemplo, Lima tiene una precipitacin anual promedio de slo aproximadamente 5 cms concubierta nubosa durante el 70% del ao, con cifras similares de 3 cms y un 60% en Tacna alsur (Meigs, 1966). En la Figura 2.2 se muestra el desierto de la costa peruana, junto con la zona rida que se extiende tierra adentro en una distancia de 30 a 50 kms a excepcin de unaexpansin hacia el este al sur del Altiplano. Aqu esta zona es contigua al desierto de Atacama,el desierto costero ms seco del mundo donde las lluvias pueden caer en intervalos de muchasdcadas y no basta para mantener cualquier vegetacin hasta elevaciones mximas de 2500m. sobre las pendientes de los Andes.

Los efectos del ocano tambin controlan la extrema precipitacin en esta regin. Lacontracorriente caliente El Nio aparece anualmente desde el norte, pero ocasionalmente enintervalos de siete o ms aos avanza ms al sur. Esta agua caliente en el litoral produceinestabilidades atmosfricas que traen como resultado precipitaciones torrenciales einundaciones incluso en reas que no tenan precipitacin pluvial durante un ao. Por ejemplo,durante uno de los peores aos de El Nio en 1925,Lima experiment precipitaciones de 152 cms, 30 veces ms que el promedio anual, y la costanortea tuvo ms precipitaciones que todo el perodo anterior de 10 aos (Meigs, 1966). Estomuestra claramente que los prolongados intervalos entre precipitaciones no garantiza laausencia de una intensa precipitacin que puede afectar las capacidades necesarias para laspozas de lixiviacin.


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En otras partes del pas, los mismos efectos de El Nio que producen una peridicaprecipitacin intensa en la regin Costa producen efectos similares en la Selva y sequa en laSierra. Sin embargo, por lo general, se mantiene el clima tropical y subtropical en las partesnorte y centro de la Selva debido a una zona de convergencia de baja presin, con unaprecipitacin anual de 3000-4000 mm. En la Sierra, las condiciones generalmente son semi-ridas, aunque la lluvia y la nieve son controladas en gran parte por la elevacin y los efectosorogrficos. La precipitacin anual promedio en la Sierra va desde aproximadamente 300 mmsen el sur hasta 900 mms en el norte, con nieve por encima de los 3500 m. de elevacin.

Los datos meteorolgicos en Per son muy limitados, rara vez registran ms de 30-40 aos encualquier estacin. Se tiene informes de que se instalaron 700 estaciones entre 1960 y 1964con fondos de las Naciones Unidas, y para 1980 se dice que existan 934 estaciones (526 deprecipitaciones y 408 climatolgicas). No obstante, desde esa poca la falta de mantenimientoy personal han limitado las actividades en esta rea, y no se sabe cuntas estacionessobreviven ni si los datos son confiables. Como consecuencia, generalmente hay una granincertidumbre en los parmetros de balance hdrico y el clculo de inundacin extrema parafines de diseo de pozas y desviacin.

Tomando como base la informacin disponible, la Figura 2.3 resume la precipitacin anualpromedio en el Per, y el Cuadro 2.1 ofrece algunos estimados muy generalizados sobre laevapotranspiracin y precipitacin anual promedio.

2. Hidrologa Superficial

Existen dos tipos de procesos de escorrenta de precipitacin que resultan importantes aldisear instalaciones de lixiviacin en pila. El primero es un caso intenso, a corto plazo, deprecipitacin intensa o deshielo de nieve que ocurre en un perodo de unos cuantos minutos uhoras, provocando inundaciones que pueden provocar daos de erosin y rebose de las pozasy diques de contencin. Entre los problemas especficos que pueden presentarse durante estoscasos se incluye:

Arrastre por agua de los caminos de acceso.Daos en los diques de contencin.Dilucin con el agua de inundacin de la solucin de lixiviacin.

Daos en las pozas de solucin de lixiviacin por la erosin perimtrica o rebose y erosin.Prdida de fluido del circuito de proceso debido a roturas en los diques de contencin opozas de solucin de lixiviacin.

Erosin de las pilas y la consiguiente contaminacin de la solucin de lixiviacin consedimentos.

Otros tipos de procesos de escorrenta de precipitacin que podran ocasionar problemas sonlos perodos hmedos o secos a largo plazo (generalmente meses). La ampliacin de losperodos hmedos pueden ocasionar que se acumule el fluido del proceso, aumentando elriesgo de rebose de las pozas. Los perodos secos reducen la cantidad de agua de procesomediante la evaporacin y pueden ocasionar la conformacin de escasez de agua si no sepuede contar fcilmente con adecuados suministros de agua dulce. La precipitacin es unelemento clave al determinar la proporcin de acumulacin de agua durante acontecimientos acorto plazo. Se puede contar con mtodos hidrolgicos que deriven casos de 24 horas durantediversos perodos de retorno si existen suficientes datos climticos.

Generalmente, para la mayora de instalaciones de inters (como la capa impermeabilizada delixiviacin y las pozas de solucin madre y gastada), el total de precipitacin del diseosimplemente puede utilizarse tal cual o puede multiplicarse por el rea afectada para producirel volumen requerido. Aqu se asume que no hay prdidas.

En algunos casos, como en los que la precipitacin se recolecta en un rea de sedimentacinnatural del suelo, es ms preciso determinar los valores de precipitacin excedentes que tomanen cuenta las prdidas de infiltracin. El Manual SCS sobre Hidrologa (Servicio deConservacin de Suelos, Departamento de Comercio de EE.UU., 1972) describe cmo se


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efecta esto. Implica determinar una clasificacin de tipos de suelo (Cuadro 2.2) y un apropiadonmero de curva de escorrenta (Cuadro 2.3) y, por consiguiente, la precipitacin excedentetotal (Figuras 2.4 y 2.5). Puesto que estas tcnicas hidrolgicas se desarrollaron con finesagrcolas, las categoras enumeradas en el Cuadro 2.3 no son adecuadas idealmente para unalocacin minera.

La evaporacin de las superficies de agua abiertas, las prdidas por aspersin y laevapotranspiracin contribuyen a las prdidas de agua de una pila. Se requieren estimadoscuantitativos de las tasas anuales para evaluar el balance de agua general. En los casos enque las fluctuaciones estacionales en el volumen de agua del circuito sean importantes, quizsse requiera estimados mensuales.

La evaporacin de las superficies de agua abiertas pueden obtenerse a partir de los datos dabandeja Clase A disponibles en la proximidad del proyecto. Un factor tpico de conversin paracalcular la evaporacin de pozas grandes (por ej.: pozas madres) a partir de datos de bandejaes 0,75. Los datos de la evaporacin mensual promedio generalmente se obtienen de lasmismas fuentes que los datos de precipitacin.

Las prdidas por aspersin dependen en gran medida del tamao de las gotas, temperatura,humedad y velocidad del viento.Las prdidas son de dos tipos: sopladas por el viento y evaporadas. Generalmente las prdidaspor aspersin sopladas por el viento debern minimizarse mediante el empleo de gotasgrandes, es decir dimetros de boquilla grandes con presiones bajas, y mediante la noaspersin durante los vientos fuertes.

Las prdidas por evaporacin de las pilas con irrigacin por goteo generalmente son muyreducidas. Generalmente se requiere la experiencia local para calcular este valor con precisin.

Cartas Hidrogrficas de Inundaciones

En algunos casos, es importante calcular la velocidad mxima de escorrenta de la inundacin,es decir la velocidad mxima de flujo. Este clculo es necesario para dimensionar lasinstalaciones de transporte de agua de inundacin, tales como alcantarillas en los caminos ozanjas de desviacin alrededor de la operacin de lixiviacin en pila.

Existen dos enfoques para este tema. El primero es un enfoque simple pero crudo,denominado Frmula Racional. Chow (1964) lo describe y lo resumimos aqu. Aunque es sloaproximado, este mtodo generalmente es adecuado como una herramienta de diseo parasedimentaciones ms pequeas (menos de 5-10 acres). En muchos casos, el tamao real de lazanja desarrollada con este mtodo est determinado por la construccin que se utilizar ysobrepasa los requerimientos de diseo.

Este enfoque generalmente implica la determinacin de un tiempo de concentracin (Tc) parael estanque que est siendo estudiado. Este trmino se define como el tiempo que requiereuna gota de agua que cae de la parte ms remota del estanque para llegar al punto de inters.Puede determinarse mediante la siguiente ecuacin (Chow, 1964).

Tc = 0,00013 L0,77/S0,385 horas

donde:

L = longitud del rea del estanque en pies medida en el curso de agua ms largo.

S = pendiente promedio del estanque como una proporcin sin dimensiones.

Una vez que se conoce el tiempo de concentracin, se determina la cantidad mxima deprecipitacin que puede caer en ese perodo de tiempo mediante los procedimientos que sesealaron anteriormente. Luego se evala el mximo de inundacin apropiado mediante lasiguiente ecuacin:


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Q = C . i . A

donde:

Q = inundacin mxima del diseo en cfs (1 cfs = 0,2832 m3/seg).

C = coeficiente mximo de escorrenta - descrito en la Tabla 3.4.

i = intensidad de la precipitacin en pulgadas/hora = Pc/Tc.

Pc = diseo/precipitacin en pulgadas en tiempo Tc.

Tc = tiempo de concentracin en fracciones de una hora.

A = rea de sedimentacin en acres.

Un mtodo ms preciso es el denominado tcnica grfica unitaria de SCS. Se describe enDiseo de Pequeas Represas (USBR, 1977) y en el Manual sobre Hidrologa de SCS (1972),que pueden conseguirse en el mercado. Puede utilizarse para sedimentaciones mayores de 5 a10 acres (2 a 4 ha) y generalmente donde es importante determinar los niveles mximos deinundacin del diseo con mayor precisin. Se cuenta con una gama de programascomputarizados para sistemas de microcomputadoras que simplifican la aplicacin de estastcnicas.Aspectos del Diseo Hidrulico

El diseo para el volumen de contencin es relativamente sencillo. El volumen de inundacinapropiado se obtiene multiplicando el rea de recoleccin total por la precipitacin excedentedel diseo o el agua de nieve acumulada equivalente que se describi anteriormente. Luegopueden disearse los volmenes apropiados de almacenamiento de inundacin. Este enfoquesimplificado es aplicable al rea dentro de la berma de contencin de capas impermeabilizadasde lixiviacin y tambin puede utilizarse para las pozas de solucin madre y gastada.

3. Evaluaciones del Balance de Agua

a) GeneralidadesEl balance de agua de una operacin de lixiviacin en pila implica dos componentesprincipales. Estos son el circuito del proceso y el circuito natural del agua. El circuito delproceso es el flujo de fluidos del proceso relativamente constante y predecible a travs delsistema. Incluye agua de reposicin, adicin de reactivos y requerimientos de la solucinoperante. En algunos casos, puede requerirse una purga a fin de mantener la adecuadacalidad del agua. El ciclo natural del agua se sobreimpone al circuito del proceso e incluye lavariacin aleatoria en el tiempo de precipitacin y/o deshielo de nieve y prdidas porevaporacin. La Figura 2.6 ilustra estos circuitos.

DISEO Y OPERACIONES

Captulo V. DISEO Y OPERACIONES

1. Preparacin del Area

E l objetivo de la preparacin del rea radica en eliminar los materiales que pueden utilizarseen las actividades de reforestacin o que pueden afectar la estabilidad e integridad de lasinstalaciones que contienen las soluciones del proceso. Dichas instalaciones incluyen la capaimpermeabilizada de lixiviacin as como las pozas del proceso.


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Los materiales inadecuados, es decir los materiales que tienen baja resistencia en trminos deconsolidacin y resistencia al corte, tales como productos orgnicos y arcillas suaves, quizstengan que ser excavados y reemplazados por mejores materiales. Con frecuencia esnecesario rellenar algunas reas con relleno estructural. Por tanto deber tenerse cuidado deproporcionar una adecuada compactacin de dicho relleno, de forma que no ocurra unasentamiento diferencial que pueda daar el sistema de revestimiento.

La preparacin del lugar incluye el retiro por capas y el apilamiento de la capa superior delsuelo/medio de crecimiento.Deber observarse que si el lugar tiene grandes reas de afloramiento de lecho rocoso, elretiro por capas de pequea vegetacin tales como hierbas y pequea maleza quizs no seaprctico y la colocacin de relleno estructural a fin de preparar una base para la instalacin derevestimiento puede efectuarse directamente en la parte superficial de la vegetacin.

2. Recoleccin de Lixiviado

El objetivo de la recoleccin de lixiviado radica en recolectar ste en la pila con mnimoincremento de presin hidrulica en el revestimiento. El desarrollo de una presin en elrevestimiento puede dar como resultado el potencial aumento en las prdidas por filtraciones atravs de los defectos de revestimiento. Tambin puede dar como resultado el desarrollo depresin de poros en la parte superior del revestimiento que puede afectar la estabilidad generalde la pila . Si el mineral es grueso, y por consiguiente tiene una alta permeabilidad, se reducela necesidad de contar con un sistema de recoleccin de lixiviado especialmente diseado.La permeabilidad del material de lixiviacin en pila depende de la granulometra del material ascomo de la construccin de pilas. En el caso de pilas tal como salen de la mina construidas pordescarga y nivelacin, partculas ms grandes rodarn hasta el fondo de la capa y formarn unlecho de mayor permeabilidad. En este caso, quizs no se requiera proporcionar una capaespecial para la recoleccin de lixiviado.

En general, se recomienda que la permeabilidad de una capa continua de recoleccin delixiviado tenga por lo menos una, y preferiblemente dos rdenes de magnitud, mayor que la delmaterial de lixiviacin en pila. Se pueden utilizar sistemas de tubera para proporcionar unarecoleccin de lixiviado, reduciendo as la presin en el revestimiento. Los tubos de polietilenoperforados y corrugados se han utilizado con xito para recolectar lixiviado en las capas

impermeabilizadas de lixiviacin en pila. Frecuentemente se utilizan espaciados de 5 m y ms.3. Construccin de Pilas

La construccin exitosa de pilas vara con el tipo de mineral y, puesto que dos cuerposminerales no son exactamente iguales, generalmente son necesarias algunas ligerasmodificaciones para cada proyecto especfico. Sin embargo, es posible generalizar en trminosde las tcnicas apropiadas que se utilizarn con los minerales que tienen caractersticassimilares. Esta seccin trata acerca de los tres mtodos ms comnmente utilizados deconstruccin de pilas y proporciona algunas pautas con respecto a los tipos de mineral,impedimentos de construccin y parmetros de altura de las capas para cada uno de los tres(Muhtadi,1988).

a) Descarga y Nivelacin del Mineral tal como sale de la Mina

El mtodo de construccin de pilas tal como sale de la mina slo puede utilizarse con mineralde naturaleza altamente siliciosa (esto es, mineral que no genere una gran cantidad de finos,incluso con un tractor y bulldozer nivelando la parte superior de la pila). La construccin bsicade este tipo de pila se muestra en la Figura 5.1. Se construye una rampa para tener acceso auno de los extremos de la pila, generalmente empleando ganga para construirla hasta la alturade la primera capa de mineral, como se muestra en la figura. Se establece un estrecho caminoa travs de la parte superior del mineral previamente descargado de forma que los camionesque transportan mineral puedan dirigirse al borde de la rampa y descargar el mineral en lapendiente interior de la pila sobre la capa impermeabilizada en el ngulo de reposo. La


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sucesiva descarga en esta forma permite que la pila se extienda hacia dentro dirigindose alcentro de la pila hasta que el fondo de la capa impermeabilizada est totalmente cubierta con laprimera capa de mineral.

A medida que el frente de la descarga avanza hacia adentro, se utiliza un tractor/bulldozer paranivelar la parte superior que va avanzando de la pila. La nivelacin va seguida de un profundoripeado del mineral. La difusin lateral del mineral al punto necesario se logra tambin con eltractor/bulldozer. Con la finalidad de limitar la compactacin de la parte superior de la pila, loscamiones que transportan el mineral estn limitados al estrecho camino de acceso establecido.

b) Descarga Superpuesta/Descarga Superpuesta con Nivelacin por Bulldozer

El mtodo de descarga superpuesta (o su variacin, el mtodo de descarga superpuesta connivelacin por bulldozer) se utiliza cuando cabe la probabilidad de que el mineral genereexcesivos finos durante su tratamiento, al igual que con minerales triturados y aglomerados quenecesiten un nivel muy bajo de tratamiento fsico antes de la lixiviacin. En la figura 5.2 semuestra la construccin de este tipo de pila. Una vez que la capa inicial de mineral trituradoest en su lugar, los camiones transportadores de mineral entran en la capa impermeabilizadade lixiviacin, depositando sus cargas en pequeas pilas. Cada camin avanza lo ms cercaposible a una pila de mineral previamente descargado y libera su carga, proporcionando asuna parcial superposicin con las pilas adyacentes (Figura 5.2). Las pilas (o montones)generalmente tienen una profundidad de 2 m, y la parte superior de la pila consiste en unaserie de montculos y surcos. Como se observara anteriormente, este mtodo de construccinde pilas trae como resultado un manipuleo muy reducido del mineral, y no se producir ningntrfico de compactacin en la parte superior de la pila a menos que se haga la nivelacin antesde la lixiviacin.

Una variacin del mtodo de descarga superpuesta consiste en descargar el mineral en laparte inferior de la pila y luego utilizar un cargador para apilar el mineral. Este mtodo traecomo resultado pilas ms altas que con la descarga superpuesta convencional, con capas de 5mts en oposicin a las de 2 m anteriormente explicadas. Tambin se logra una superficie depila ms uniforme, particularmente cuando los hbiles operadores de equipos sonresponsables de la construccin de pilas. Las desventajas de esta variacin se centranalrededor del hecho de que el mineral requiere ms manipuleo, produciendo potencialmente lasegregacin y ruptura de partculas. Adems, se requiere un cargador. Si el mineral puede

soportar el manipuleo adicional, se preferir este mtodo porque se podrn lograr capas msaltas.

c) Apilacin con Faja Transportadora

Los sistemas de apilacin con faja transportadora se han hecho cada vez ms comunes en losltimos aos como un mtodo de construccin de pilas. Se ha descubierto que los sistemas deapilacin con faja transportadora son apropiados para la construccin de pilas con mineralestriturados, minerales triturados y aglomerados, y relaves aglomerados. Estos sistemas tratanlos minerales suavemente y con un mnimo de manipuleo. Aunque cada sistema de apilacincon faja transportadora difiere en cierto grado, todos utilizan los principios generales descritosen los siguientes prrafos y mostrados en las Figuras 5.3y 5.4.

Una vez que el mineral es descargado de una tolva de minerales (en el caso de mineraltriturado) o de un cilindro de aglomeracin (en el caso de mineral aglomerado), es recibido poruna faja transportadora primaria, uno de los componentes fundamentales del sistematransportador (Figura 5.3). Desde esta faja transportadora primaria, generalmente el mineral estransportado en una serie de transportadores intermedios zigzagueantes (gra locomotora)hacia un transportador/acumulador con brazo radial (Figura 5.3). El apilador con brazo radialtiene ruedas de doble traccin, que le permiten desplazarse de adelante hacia atrs, as comode lado a lado (haciendo girar las ruedas en media revolucin). Una seccin telescpica al finalde lo apilado permite una mayor flexibilidad en trminos de colocacin del mineral (Figura 5.3).


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En una tpica configuracin de acumulacin, el apilador se utiliza para construir una rumacontinua de mineral sobre la capa impermeabilizada que va de lado a lado a la altura deelevacin preferida, generalmente 20 pies (Figura 5.4). El apilador luego coloca el mineralsobre la capa impermeabilizada en forma zigzagueante, aumentando continuamente la rumahasta rellenar la capa impermeabilizada (Figura 5.4) La adecuada operacin del acumuladordar como resultado una superficie de pila bastante lisa.

A medida que el apilador retrocede (esto es, a medida que la pila de mineral avanza hacia elapilador, Figura 5.4), las secciones de transportadores intermedios pueden eliminarse con unmnimo perodo de paralizacin por avera.

4. Aplicacin de las Soluciones

Las tcnicas de aplicacin de soluciones adecuadamente diseadas proporcionan el mximocontacto entre el mineral acumulado en la capa impermeabilizada y la solucin de lixiviacin.Cuando una pila es lixiviada, se desarrolla un patrn de flujo de solucin a travs de la pila;inevitablemente algunas porciones del mineral tienen menos exposicin a la solucin delixiviacin que otras. La eleccin apropiada de un sistema de aplicacin, junto con la adecuadavelocidad de flujo y mantenimiento del sistema, puede y lograr minimizar los cortos circuitos yel inadecuado/desigual humedecimiento de la pila.

La informacin sobre las velocidades requeridas de aplicacin de la solucin generalmente seobtiene durante los programas de pruebas metalrgicas y luego se utiliza en el diseo de unsistema de aplicacin para un proyecto determinado.

Las velocidades precisas de aplicacin de soluciones en el caso de proyectos individualespueden establecerse mediante la seleccin de patrones y tipos de aspersor, junto con lasadecuadas presiones de operacin y espaciado. El mtodo de aplicacin seleccionado deberproporcionar una velocidad de aplicacin uniforme.

En la prctica, la aplicacin de soluciones se ha logrado a travs de distintos mtodos talescomo inundaciones o pozas, aspersores tipo wobbler o wiggler, sistemas regulares deaspersores rotativos para csped, y sistemas de irrigacin por goteo (los cuales, para fines deesta explicacin, se denominarn emisores de presin). En este documento se hace una brevemencin sobre inundaciones y wigglers como tcnicas de aplicacin de soluciones; sin

embargo, los ms comnmente utilizados y ms exitosos son el aspersor y los sistemasemisores de presin.

El Wobbler, comercializado por Senninger Irrigation, Inc. de Orlando, Florida es un aspersordescentrado de accin rotativa que ha encontrado amplia aplicacin en la industria delixiviacin en pila. Debido a su accin rotativa descentrada, es importante que el Wobbler estseguramente montado en soportes de acero con una altura no mayor de 3 m sobre la superficieterrestre.

Los emisores de presin pueden equipararse con los sistemas agrcolas de irrigacin porgoteo. Los mecanismos reales de los emisores de presin son dispositivos de flujo que se unendentro de la tubera para proporcionar una distribucin uniforme de la solucin. Las tuberascon emisores instalados operan a una presin bastante baja (generalmente, 100-140 kPa). Lastuberas, con frecuencia, se entierran en el mineral a una profundidad de aproximadamente 25cm, aunque tambin se practica la instalacin superficial de emisores. Probablemente el factorms significativo al determinar si se va a enterrar los emisores o no, es el clima del rea encuestin. En los climas con fuertes condiciones invernales, pueden lograrse varios mesesadicionales de tiempo de operacin enterrando las tuberas.

La principal ventaja para el usuario de emisores es que el sistema proporciona un continuogoteo con un mnimo de impacto de gotas, minimizando as la migracin de finos y lacanalizacin mientras que una desventaja es que requiere ms trabajo para suinstalacin. Como resultado del continuo goteo, la pila de mineral es humedecida lateral yverticalmente por accin capilar, a velocidades muy similares a las producidas por boquillas deaspersin. Entre otras ventajas del uso de los emisores de presin se incluye:


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La capacidad de permitir operaciones invernales.La reduccin en prdidas de evaporacin de agua.

ESTABILIDAD

Captulo VI. ESTABILIDAD DE LAS PILAS

E l objetivo de determinar la estabilidad de las pilas consiste en desarrollar un diseo para lainstalacin de lixiviacin en pila de forma que se mantenga la estabilidad contra losdeslizamientos bajo condiciones estticas y seudo-estticas de carga.

La estabilidad de una pila es una consideracin muy importante puesto que la inestabilidadpodra provocar la rasgadura del sistema de revestimiento y por tanto la prdida de contencin.La estabilidad de una pila est determinada por la resistencia alcorte de la interfase ms dbil o a veces por los materiales dbiles de cimentacin. Confrecuencia, la interfase ms dbil es aqulla entre una geomembrana y algn otro geosinttico.Debern realizarse pruebas especficas del lugar a fin de evaluar la resistencia al corte de lasinterfases crticas.

La evaluacin de la estabilidad de la pendiente consiste en seleccionar una seccin bi-dimensional a travs de la pila, definiendo una probable superficie de falla (como una de lassuperficies que se muestran en la Figura 6.1 para una pila tpica), calculando luego el factor deseguridad a lo largo de esa superficie de falla. Una minuciosa evaluacin de la estabilidad de lapendiente requiere una cuidadosa seleccin de la superficie de falla ms probable, as como unmtodo tcnicamente correcto y consistente para calcular el factor de seguridad.

Los principales tems que afectan el anlisis de la estabilidad son:

La geometra de la seccin que es analizada.Los esfuerzos cortantes y/o resistencias friccionales de los materiales.Las condiciones de presin de agua de los poros en la pila y cimientos.

La geometra y las condiciones de presin de poros pueden modificarse durante el diseo a fin

de lograr una estabilidad aceptable. Los esfuerzos cortantes y las resistencias friccionales (enel caso de materiales sintticos) son una funcin de los materiales que se utilizarn, y puedenmodificarse slo empleando distintos materiales.

Se ha publicado mucho acerca de los anlisis de estabilidad. Los textos geotcnicos contienenreferencias no slo a soluciones analticas sino tambin a evaluaciones computarizadas (Blight,1986; Campbell, 1992; Tape and Harper, 1987).

Las cargas de sismos pueden simularse realizando anlisis pseudo-estticos con el fin decalcular el comportamiento de la pilabajo una aceleracin ssmica especfica. Generalmente, slo se especifican las aceleracioneshorizontales y se toman como un porcentaje de la aceleracin terrestre mxima calculada en ellugar. Existe una incertidumbre considerable sobre cul es el porcentaje aceptable deaceleracin mxima que se deber utilizar. Se recomienda que la estabilidad de la pila seaevaluada para el 60-80% de la aceleracin mxima.

Los anlisis de desplazamiento pueden realizarse empleando el enfoque publicado porNewmark (1965). En este anlisis los desplazamientos se calculan en base a un registro desismo. Aunque dichos anlisis son ms sofisticados que un anlisis de equilibrio lmite, podraser til evaluar los desplazamientos especficos del lugar y por lo tanto, tomar una decisinsobre los riesgos relacionados con el diseo especfico.

Generalmente, no se realizan anlisis de licuefaccin para mineral grueso, sin embargo,deber considerarse un modo de falla potencial en minerales finos.


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Los anlisis de equilibrio lmite se utilizan durante toda la prctica. Los esfuerzos cortantesdebern basarse en evaluaciones de material especfico del lugar y no en valores publicados.Tomando como base los anlisis de equilibrio lmite, el siguiente factor limitante de seguridadgeneralmente se utiliza en las instalaciones de lixiviacin en pila:

Anlisis esttico de las estructuras de tierra (no componentes sintticos). El factor deseguridad recomendado es 1,5. Anlisis de estabilidad esttica de las estructuras donde seefectuaron pruebas especficas del lugar en interfases dbiles compuestas por materialeshechos a mano y construccin bien controlada (por ejemplo: revestimiento de arcilla). Elfactor de seguridad recomendado es 1,3. Anlisis de estabilidad pseudo-esttica deestructuras donde las pruebas especficas del lugar se efectuaron en interfases dbilescompuestas por materiales hechos a mano y construccin bien controlada (por ejemplo:revestimiento de arcilla). El factor de seguridad recomendado es 1,0.

Si el factor pseudo-esttico de seguridad es menor que 1,0, podr realizarse un anlisis dedesplazamiento con el fin de evaluar los riesgos relativos especficos del lugar.

REFERENCIAS

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GLOSARIO DE TERMINOS TECNICOS INGLES - CASTELLANO

Water balance : balance de agua

electrowining : electrodeposicin

solution mining : minera de soluciones

tank house : casa de tanques

liner : revestimiento

layout : disposicin en planta

milled : molido

run of mine : tal como sale de lamina

incremental cost : costo diferencial

dumping : descarga

layering : estratificacin

sprinkler : aspersor

earthwork : terrapln

to key : construir

bedrock : suelo rocoso

lift : capas de mineral

buttres : refuerzoresidence time : tiempo de residencia

to bresch : abrir una brecha

dump footprint : base del botadero

to end dump : descargar

sink : colector

gold placer : lavadero de oro

dredge : draga

bleed off : purga o sangra

to take up : recibir, tomar

outage : interrupcin

vane shear testing : pruebas de estabilidad al corte

packer : consolidacin


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puncture : perforacin

silty clay : arcilla limontica

roller : rodillo

peaked curve : curva ms pronunciada

lattice : red cristalina

grader : nivelador

rototiller : arado

agricultural disc : disco agrcola, que se usa para arar

balling : aglomeraciones

pug mill : mezclador

pallets : paletas

air lance : lanza de aire

tears : rajaduras

slings : protectores

peel and shear : raspar y cortar

shear : corte

outcrop : afloramiento

lozing : nivelacinripping : ripear o ripeado

plug dumping : descarga superpuesta

overlap : superponer

mounds : montculos

hooper : tolva

ridge : ruma

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