Centro de Investigación en Minería Sustentable JRI
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Geopolímeros de relaves para rellenos de caserones

05 Enero, 2022

Investigación conjunta entre CIMS JRI y JRI

Pensando en la minería del futuro y la responsabilidad que cada uno de los involucrados en esta industria tiene, CIMS JRI y JRI – a través de un proyecto CORFO del tipo Crea y Valida-, se han propuesto incluir en sus estudios de sustentabilidad, la incorporación de nuevas tecnologías para el manejo y control de los desechos mineros, generando geopolímeros en base a relaves de cobre como alternativa para el relleno de caserones en minas subterráneas y para la generación de nuevos materiales.

 

En Chile, las faenas mineras y plantas metalúrgicas generan anualmente alrededor de 530 millones de toneladas de relave, acumulando hasta el año 2020 aproximadamente 24 mil millones de toneladas en todo el territorio nacional (Sernageomin, 2020). Lo que implica el desafío técnico y económico de transportar y depositar grandes volúmenes de material, además de que algunos de estos depósitos se encuentran en cercanías de ciudades o poblados, afectando la salud y al ecosistema del entorno, debido a los agentes y elementos químicos que pueden causar contaminación en las aguas o en la tierra para cultivo.

Así mismo, el agotamiento de las minas a rajo abierto, acompañado de las profundidades que han alcanzado sus operaciones mineras, están llevando a que cada vez más las grandes compañías dirijan sus explotaciones hacia la minería subterránea. Para el desarrollo de esta minería, uno de los métodos utilizados consiste en construir pilares laterales de los caserones de hundimiento con una mezcla de roca triturada y cemento. Sin embargo, este método, incrementa los costos por sobre el 25% del total del proyecto.

 

Este problema ambiental, llevó al Centro de Investigación en Minería Sustentable -CIMS JRI- a investigar y desarrollar una nueva alternativa para el relleno de caserones que considera la generación de mezclas geopoliméricas de resistencia suficiente para la recuperación de pilares de minas subterránea.

 

¿Qué es un geopolímero?

 

El geopolímero es un polímero sintético inorgánico, producto de la reacción de una fuente de aluminosilicatos mezclado con un agente alcalino, obteniendo como resultado una sustancia semi – amorfa con fases sólidas de alta resistencia a la compresión, cuyas propiedades dependen de la temperatura de curado, tiempo y la concentración de los minerales y reactivos.

 

El producto de la reacción puede ser utilizado como alternativa para el relleno de caserones (backfill) en las minas subterráneas para los pilares laterales que soportan el desprendimiento generado y el sostenimiento del techo de material estéril, aumentando la vida útil de la mina y a su vez, reduciendo significativamente la cantidad de relave depositado, ya sea en tranques o embalses.

La investigación de CIMS JRI y JRI

 

Ambas empresas han trabajado en la viabilidad técnica de obtener hormigones del tipo geopolimérico utilizando relaves de flotación de cobre junto a reactivos industriales a diferentes condiciones de temperatura, tiempo, concentración y proporciones de los compuestos, con el fin de ser usados en el relleno de caserones mineros, cumpliendo con las normas y requisitos necesarios para el transporte y posterior llenado.

 

Basándose en la caracterización química de los reactivos y de los relaves de cobre y sus elementos constitutivos, se están estudiando las proporciones más adecuadas para la mezcla a realizar bajo diferentes condiciones de fraguado, curado, permeabilidad, resistencia química y compresión simple en ambiente de mina subterránea.

 

Los resultados obtenidos evidencian una mezcla del geopolímero estable y que no presenta lixiviación de componentes tóxicos (medido con ensayo TCLP), logrando una resistencia de compresión sobre 35 MPa a altas temperaturas de curado, y sobre 8 MPa a temperatura ambiente.

 

Actualmente, CIMS JRI se encuentra optimizando dicha formulación y desarrollando la definición de una metodología aplicable a escala industrial que considera la formación del geopolímero, su transporte y su aplicación final. Además, debido a los promisorios resultados obtenidos, se evalúa la aplicación de estos geopolímeros en otras áreas tales como la construcción, como también el uso de otros descartes mineros en la generación de estos nuevos materiales.

 

Los beneficios de este proyecto son muchos, entre ellos los medios ambientales, destacando mejoras en la competitividad y sostenibilidad de la faena minera mediante el reciclado y reúso del relave, ya que reduce la tasa de depósito de relaves y la encapsulación de minerales con el proceso de lixiviación y toxicidad. Además, en comparación con el uso de cemento, disminuye las emisiones de dióxido de carbono (CO2) entre un 20% a 80%.

 

Si esta investigación es de su interés, puede escribirnos a negocios@cimsjri.cl