Por Jacques Wiertz, Consultor colaborador SMI-ICE-Chile y Profesor Adjunto Universidad de Chile

Los relaves constituyen los residuos mineros masivos más desafiantes en el camino hacia una minería ambiental y socialmente sostenible. Las trágicas fallas ocurridas los últimos años en depósitos de relaves en diferentes partes del mundo han concentrado la atención en la necesidad de garantizar de mejor forma la seguridad de las personas. La seguridad es y debe seguir siendo el lineamiento central en el manejo y la gestión de los relaves. Ello se ha traducido en la adopción de un estándar internacional de gestión de los relaves (Global Tailings Standard), promovido por un consorcio formado por el International Council on Mining and Metals (ICMM), el Programa de Naciones Unidas por el Medio Ambiente (PNUMA – UNEP) y la ONG Principles for Responsible Investment (PRI). El estándar, actualmente en proceso de implementación por varias compañías mineras que operan en Chile, contempla un nuevo modelo de gobernanza de los depósitos de relaves y una serie de medidas para prevenir la ocurrencia de fallas y mejorar el manejo responsable de estos residuos. Pone espacial énfasis en la transparencia de la gestión y en el respeto y la participación de las comunidades potencialmente afectadas.

EL DESAFÍO

Los principales problemas asociados a los relaves derivan de sus características intrínsecas. Los relaves están constituidos de partículas minerales muy finas presentes como pulpa, con una gran cantidad de agua. Su inestabilidad física, los grandes consumos o pérdidas de agua que representan, la contaminación del aire por partículas finas arrastradas o la contaminación de las aguas por migración de soluciones desde los depósitos, son algunos de los principales problemas asociados a estas características de los relaves.

El desafío de la sostenibilidad frente a los relaves es triple. En efecto, es necesario hacerse cargo de los relaves de ayer, de los relaves de hoy y de los relaves de mañana.

Una mayor recuperación de agua desde los relaves cumple con 3 objetivos complementarios. Primero, permite una mayor recirculación de agua y una reducción del consumo de agua fresca. Por otro lado, asegura una mayor estabilidad física y química de los depósitos. Pero, permite también alargar la vida útil de los depósitos al disminuir los volúmenes de pulpa a depositar. Ello requiere el desarrollo de tecnologías de separación sólido/líquido más eficientes en la separación y en el consumo de energía y aplicables a gran escala.

Otra oportunidad surge para una posible recuperación de elementos o compuestos de valor desde los relaves, o en las mismas plantas de procesamiento donde estos se generan. Aprovechando el alto grado de liberación de las partículas minerales, se debe evaluar la posibilidad de recuperar los elementos o compuestos de interés que hasta hoy no se han valorizado. Para ello es necesario, por una parte, caracterizar los relaves de forma muy detallada y, por otra parte, desarrollar tecnologías de recuperación eficientes, de bajo costo y de bajo impacto.

A través de una estrategia similar, se debe estudiar también la posibilidad de eliminar los elementos y compuestos potencialmente contaminantes de los relaves. El remover minerales como la pirita reduce el potencial de generación de drenaje ácido y permite remover otros potenciales contaminantes, como metales pesados. Pero, ello requiere una mayor integración entre la planta y el manejo de los relaves y el estudio de alternativas para los materiales removidos.

Tanto la recuperación de elementos y compuestos de valor como la eliminación de potenciales contaminantes aplican también a los relaves del pasado. Bajo el lineamiento central de seguridad, la prioridad debería darse a los depósitos de relaves que presentan mayores riesgos. La recuperación de elementos o compuestos de valor permitiría eventualmente absorber parte de los costos de reprocesamientos y redisposición de los relaves en condiciones ambientalmente más seguras. El saneamiento de los depósitos relaves fuera de operación –o en abandono– no solo debe considerar su posible reprocesamiento. Nuevas alternativas para el cierre sostenible y la rehabilitación de los depósitos de relaves deben ser estudiadas no solamente para los depósitos del pasado sino también para los depósitos hoy en operación y que tarde o temprano deberán enfrentar el cierre.

UNA MIRADA DESDE LA ECONOMÍA CIRCULAR

Todo lo anterior se integra dentro de un enfoque de economía circular aplicada en la gestión de los relaves. Ello requiere una mayor integración entre los procesos y entre las etapas de un proyecto minero. Debe ser abordado desde el diseño de los procesos, basándose en un profunda y completa caracterización de los minerales que permitirá identificar las oportunidades y riesgos asociados a los relaves. Es importante también considerar la etapa de cierre de minas, y la contribución de un manejo adecuado y correcto de los relaves para una eventual transformación de estos en la restauración de los sitios mineros.

Enfoque de economía circular aplicada en la gestión de los relaves

EL FUTURO

Para los relaves del futuro, el escenario se ve aún más desafiante. El creciente rechazo hacía los depósitos de relaves volverá cada vez más difícil la aprobación de nuevos depósitos de relaves, tanto por la dificultad de obtener una licencia ambiental como también por la dificultad aun mayor de obtener una licencia social. Se debería, entonces, apuntar a una minería sin depósitos de relaves.

Para ello, identificamos 3 opciones. La primera sería la transformación completa de los procesos para llegar a una minería sin relaves, reemplazando los procesos actuales por procesos novedosos como la lixiviación in situ u otra alternativa. La segunda opción sería devolver los relaves hacia la mina, evitando su desecho fuera del área minera. Esta opción ya se aplica, al menos en forma parcial, con el relleno de caserones con relaves espesados o de rajos fuera de operación con relaves filtrados. Su aplicación más generalizada requiere el desarrollo de nuevas tecnologías tanto de extracción minera como de disposición de los relaves. Una tercera opción es transformar los relaves en un material distinto, de manejo más simple y seguro o que pueda ser utilizado como material de construcción o materia prima para otros procesos y otros usos. Sin embargo, la enorme cantidad de relaves que genera la actividad minera y lo poco sustentable que puede resultar el transporte de gran cantidad de material limita este tipo de aplicaciones a materiales que pueden utilizarse o depositarse de manera ambientalmente segura en la cercanía de los proyectos mineros.

Para enfrentar estos desafíos se requiere un enfoque multidisciplinario, con profesionales capaces de enfrentar los aspectos tecnológicos, ambientales y sociales de estas innovadoras propuestas. Es por ello que el equipo de SMI-ICE-Chile junto con especialistas en SMI de la Universidad de Queensland, en colaboración con el Instituto IMDEA, Aiguasol y SEENSO de España, están desarrollando un ambicioso proyectos, entre los 10 seleccionados para la etapa de Prueba de Concepto del BHP Tailings Challenge.

Para más información, contacte a Jacques Wiertz en jvwiertz@gmail.com y Felipe Saavedra en f.saavedra@smiicechile.cl

Durante el primer semestre 6 estudiantes de pregrado de universidades chilenas realizaron sus memorias y sus prácticas junto al equipo de investigadores de SMI-ICE-Chile

Bajo la consigna Create Change, o Crear Cambio, de The University of Queensland (UQ) es que el Centro de Excelencia Internacional del Sustainable Minerals Institute (SMI-ICE-Chile) establece el objetivo de ser parte de las trayectorias de los futuros profesionales de la industria minera. Es así como 6 estudiantes realizaron sus memorias y prácticas junto al equipo de SMI-ICE-Chile durante el primer semestre del 2021. Les preguntamos sobre sus estudios y experiencia durante su estadía en SMI-ICE-Chile y esto es lo que compartieron:

¿Por qué SMI-ICE-Chile? ¿Qué fue lo que te atrajo a ser parte de este Centro de Excelencia Internacional?

Joaquín González: “Me fascina la idea de llevar la innovación y la sustentabilidad a la minería, estoy convencido de que Chile como país minero tiene un tremendo potencial para desarrollar estas materias. Quería ser parte de un proyecto de esta índole y cuando supe que dentro de los esfuerzos del Centro está llevar la minería nacional al siguiente nivel, no lo dudé y postulé de inmediato.”

Víctor Balboa: “Principalmente porque es un centro reconocido a nivel internacional. Su compromiso con el medio ambiente, con proyectos de innovación y su constante funcionamiento en pro de una evolución hacia las alternativas sustentables, me llevó a elegirlo como el centro de desarrollo para llevar a cabo la finalización de mis estudios universitarios.”

Juan José Pardo: “Me gusta el trabajo que realiza el Centro, va totalmente alineado con mis intereses como estudiante y futuro profesional. El enfoque que tienen hacia la investigación e innovación permiten seguir desarrollando una actividad tan importante para el país como es la minería, de una forma más responsable y sustentable.”

¿Cómo fue la experiencia, especialmente considerando que fue principalmente online?

Dilan Campos: “A pesar de que la modalidad no es lo que uno esperaría, la experiencia fue muy enriquecedora, ya que el equipo de trabajo siempre mostró cercanía y disposición para resolver todas las dudas que me surgían a medida que avanzaba en la práctica.”

José Felipe Cruz: “La experiencia fue agradable, el entorno que hay dentro del Centro es bastante acogedor. A pesar de ser un trabajo de forma virtual he podido conocer a las personas que integran el Centro de Investigación y además también hemos podido trabajar junto a ellos dentro de nuestra tesis sin ningún problema.”

Oscar Arredondo: “Diferente a lo que estábamos acostumbrados hacer en la universidad, pero muy agradable gracias a todo el equipo de SMI que nos ayudó desde el comienzo.”

¿Cuál es el aspecto de la práctica que más te ha gustado?

José Felipe: “El aspecto que más me ha gustado sobre la realización de mi trabajo de tesis es llevar a la práctica aquello aprendido dentro de la universidad, además de aprender sobre aquellos equipos de flotación que aportan de manera sustentable al futuro de la minería.”

Dilan: “La buena disposición de todo el equipo y la forma en que se trabaja, esto me permitió aprender bastante.”

Oscar: “Bueno, en mi caso de la memoria, lo que más me ha gustado es lo cómodo que me sentí desde el primer día , ya que el ambiente que estaba presente en el grupo era muy agradable, con todos dispuestos a ayudarnos siempre y el gran apoyo que nos han dado hasta el día de hoy.”

¿Cómo ves tus aspiraciones y expectativas una vez que egreses de tu carrera?

Joaquín: “Me encantaría poder trabajar en el área de la innovación, afrontar nuevos desafíos que contribuyan a mi formación tanto personal cómo profesional. Mis aspiraciones son trabajar en proyectos capaces de elevar la industria minera en términos de sustentabilidad, creo que es un compromiso no menor que tiene la geología con Chile, velar porque se desarrolle una industria minera responsable con el medio ambiente. No descarto la posibilidad de seguir especializándome, independiente de si sigo en la academia, como futuro profesional es para mi un deber mantenerme en la búsqueda constante de conocimiento.”

Juan José: “Me encuentro en la etapa final de mis estudios, una vez finalizados me gustaría trabajar en algo relacionado a la minería, ya sea en faena o en alguna empresa que le preste servicios. Y sí, me gustaría poder seguir estudiando, para aumentar mis conocimientos y lograr ser un profesional más completo.”

Víctor: “Me interesa la innovación. He tenido experiencias de trabajo temprano en distintas empresas de innovación minera y me ha gustado investigar relacionado a la implementación de tecnologías disruptivas y posibles oportunidades que tenga la minería actualmente que quizá desconocen. Pretendo seguir estudiando, principalmente un magister de especialización en un área que me otorgue los conocimientos necesarios para poder seguir evaluando proyectos de innovación o estudios a fines.”

En una o dos frases, resume tu experiencia en SMI-ICE-Chile:

	“Fue una experiencia enriquecedora, con excelentes profesionales dentro del Centro”   José Felipe Cruz, 24, estudia para ser Ingeniero de Ejecución en Metalurgia en la USACH. Su memoria, realizada junto a Oscar Arredondo, se titula: Evaluación y simulación de diferentes escenarios para la flotación de partículas gruesas con la tecnología Hydrofloat®: aplicación a un circuito de planta concentradora en Chile
	“Ha sido una muy grata experiencia. Agradezco la oportunidad y conocimientos brindados, además, estoy seguro que a cualquiera que se encuentre en fase final de sus estudios, como yo, le gustaría estar aquí.”   Juan José Pardo, 25, estudia para ser Ingeniero Civil de Minas en la UTFSM. Su tesis se titula: Estudio del impacto ambiental de una planta desalinizadora por osmosis inversa en la III Región de Atacama mediante el análisis del ciclo de vida
	“Fue una experiencia gratificante que amplió mi visión de la geología y la sustentabilidad en el contexto minero. Tuve la posibilidad de compartir con un equipo sumamente profesional y humano que me apoyó en todo momento”   Joaquín González, 23, estudia para ser Geólogo en la UChile. Su tesis se titula: Concentraciones de metales críticos en yacimientos chilenos
	“Ha sido una experiencia increíble, con un equipo especialista que demuestra con creces sus conocimientos.”   Víctor Balboa, 23, estudia para ser Ingeniero Civil de Minas en la UTFSM. Su tesis se titula: Estudio comparativo de impacto ambiental para la aplicación de vehículos eléctricos en minería, usando el análisis de ciclo de vida
	“Genial, superó mucho las expectativas que tenía en un principio, y además quiero darle las gracias a todos por la ayuda y la buena disposición que tenían siempre.”   Oscar Arredondo, 25, estudia para ser Ingeniero de Ejecución en Metalurgia en la USACH. Su memoria, realizada junto a José Felipe Cruz, a se titula: Evaluación y simulación de diferentes escenarios para la flotación de partículas gruesas con la tecnología Hydrofloat®: aplicación a un circuito de planta concentradora en Chile
	“SMI-ICE-Chile es un Centro que me recibió de una excelente manera y del cual estoy muy agradecido, porque me permitió adquirir mucha experiencia al desempeñarme junto a un gran grupo de profesionales.”   Dilan Campos, 22, estudia para ser Geólogo en la UdeC. Su tesis se titula: Evaluación del grado de contaminación por elementos potencialmente tóxicos de los suelos irrigados con aguas claras del DRPA

Más información en contacto@smiicechile.cl o https://smiicechile.cl/

Los investigadores del Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre (JKMRC) del Sustainable Minerals Institute han adaptado la tecnología de gafas inteligentes y su software para mejorar la seguridad y efectividad de los muestreos de planta.

El paquete integra un set de gafas de seguridad inteligentes – Smart Glasses – equipados con una cámara integrada, un modem inalámbrico, orejeras con audífonos bluetooth y un software fácil de usar que crea un link confiable y de alta calidad entre la mina y los expertos en procesamiento de minerales potencialmente a kilómetros de distancia.

Los muestreos metalúrgicos tradicionales realizados por el JKMRC incluyen la recopilación de información y muestras, como también la solución de problemas en la plata de procesamiento. Normalmente esto es llevado a cabo por un grupo de investigadores en conjunto con los ingenieros locales para optimizar y modelar el proceso. Sin embargo, las restricciones de viaje debido al COVID-19 han hecho el muestreo remoto una necesidad.

El líder del grupo de control y predicción avanzada de procesos, el profesor Mohsen Yahyaei, quien lidera el proyecto dice: “la tecnología es confiable y ofrece una solución conveniente, segura, amigable para el usuario”.

“Para el montaje del paquete de gafas de seguridad inteligentes fue esencial diseñar algo que, si fuera entregado a alguien inexperto, él o ella podría usar la herramienta de forma segura sin necesidad de ser un experto en servicios de alta tecnología” dice el Profesor Yahyaei.

“Ha sido configurado de tal forma que cuando llega a la operación, el operador u operadora esencialmente solo necesita saber cómo encender los lentes y tener Wi-Fi”.

El Profesor Yahyaei asegura: “Nosotros podíamos acceder a la misma información como si estuviéramos presentes en el sitio, debido a una alta calidad de video y constante comunicación con el operador en la planta”.

“Las gafas son usadas en el proceso de manera más segura que otros métodos, ya que no hay necesidad de ocupar las manos, no restringe el campo de visión y tampoco distrae al operador del trabajo que está realizando, a diferencia de un teléfono móvil u otros equipos”.

“Para las operaciones mineras esta alternativa equivale a contar un servicio presencial. Podemos muestrear la planta, recolectar los datos y analizarlos, la única diferencia es que enviamos a la faena las gafas inteligentes en vez del ingeniero experto”

“Creo que hemos desarrollado esta alternativa de tal forma que incluso después de disminuyen las restricciones del COVID-19, muchas operaciones preferirán las “Smart Glasses”  en vez de la visita presencial, ya que es más económico y entrega los mismos resultados, siendo más atractivo”

En temas de disponibilidad energética e hídrica, es necesario trabajar de manera colaborativa y multidisciplinaria en la construcción de una cadena productiva flexible, capaz de crear un efecto amortiguador de los desafíos venideros, y de adaptarse a las necesidades de la sociedad actual, demandante de tecnología y, en consecuencia, de metales.

Es innegable que la eficiencia energética se encuentra entre los principales focos de atención que la industria minera busca abordar y potenciar, en conjunto con la permanente necesidad de aumentar la productividad de sus operaciones. Bajo ese concepto surgen preguntas cómo, ¿qué entendemos por eficiencia energética?, ¿estamos haciendo lo suficiente para avanzar hacia una minería energéticamente más eficiente? y, ¿es la utilización de energías renovables/limpias una forma de lograr la eficiencia? Estas interrogantes buscan cuestionar nuestro quehacer actual en torno a la producción de metales y replantear lo planificado para un futuro no tan lejano, apelando a nuestra intrínseca capacidad de adaptarnos a escenarios complejos y desafiantes.

La creciente demanda de metales a nivel mundial, el fuerte impacto que ha generado la constante disminución de las leyes en los yacimientos, y la escasez del recurso hídrico en zonas mineras ha llevado a las productoras de metales a diversificar sus procesos en busca de rutas energéticamente más eficientes, sin afectar de manera significativa la calidad en sus productos. Para alcanzar este objetivo es inevitable acudir a los avances tecnológicos e investigaciones desarrollados a nivel nacional y mundial. Dichos avances facilitan esta labor, con la esperanza de lograr cada día una producción más responsable en el uso de recursos, como el agua y la energía.

El uso de agua de mar en el procesamiento de minerales y el creciente uso de energías renovables, ¿corresponden a una práctica que nos hace energéticamente más eficientes? Sin lugar a duda la incorporación de estas alternativas a los procesos actuales ha significado un gran avance para la producción de metales y para el cuidado del medioambiente. Sin embargo, utilizar energía renovable no necesariamente genera mayor eficiencia. Independientemente de la fuente de energía o de agua que se utilice, ser eficientes en el proceso minero conlleva la decisión y responsabilidad de únicamente utilizar lo necesario para convertir la materia prima en un producto comercializable, que cumpla con los estándares de calidad del mercado y cuya intervención dentro del contexto mas amplio en el que se desarrolla sea mínima.

En este escenario se torna relevante el monitoreo preciso de los procesos involucrados y el correcto control de las variables críticas que caracterizan su desempeño. En conjunto, es importante contar con un proceso flexible y de buen tiempo de respuesta ante inminentes fluctuaciones provenientes de la variabilidad mineral dentro de un yacimiento, considerando la gran diversidad de las propiedades físicas y químicas que caracterizan su comportamiento al ser procesados. Es aquí donde cobran relevancia temas como la transformación digital y modelamiento predictivo, que buscan implementar el desarrollo tecnológico orientado a mantener un adecuado control y monitoreo del proceso en general, y en particular, de aquellas operaciones altamente intensivas en consumo de energía, como lo es la molienda.

SMI-ICE-Chile en conjunto con investigadores del Sustainable Minerals Institute de The University of Queensland en Australia, y en colaboración con otros centros de investigación nacionales, como el AMTC (Advanced Mining Technology Center) de la Universidad de Chile, han llevado a cabo proyectos de investigación en distintas plantas concentradoras de minerales en Chile. Nuestro trabajo contempla visitas para inspeccionar las instalaciones, entrevistas con personal en salas de operación y control, y reuniones con los jefes de las áreas involucradas, como una forma de potenciar el acercamiento directo con el proceso y sus trabajadores.

Visita a planta de pellets de Huasco, agosto 2019, Proyecto de Eficiencia Energética para CAP Minería

Buscamos fuentes de ineficiencias y estar alineados con los objetivos definidos por la empresa, y así generar recomendaciones y alternativas que puedan ser aplicadas e implementadas en la operación, sin afectar la calidad en sus productos. El trabajo se complementa con análisis estadístico de las variables operacionales para determinar la real variabilidad o estabilidad operacional de la planta. Igualmente con simulaciones en software especializados se buscan escenarios que hagan de la operación un proceso más eficiente. Además, con una revisión de antecedentes y literatura relacionada al proceso respectivo se logra establecer los cimientos que sustentan las sugerencias realizadas.

Este tipo de trabajos requiere un entendimiento holístico de los procesos y del estado actual de cada planta, pues nuestros proyectos entrelazan fuertemente la evaluación del desempeño operacional con la identificación de oportunidades que permitan hacerlos más eficientes. Asimismo, lo vinculan con la eficacia y precisión que, tanto la instrumentación como los sistemas de control implementados poseen para capturar, procesar e interpretar la información crítica que caracteriza el desempeño y la estabilidad de la cadena productiva.

Consideramos que para avanzar juntos en esta dirección es necesario ampliar nuestra visión y mantener una postura menos conservadora, que dé espacio a innovadores puntos de vista y a alternativas capaces de romper los paradigmas que han sido fuertemente establecidos de manera transversal en la cultura minera tradicional.

Izquierda a derecha: José Ojeda (SMI-ICE); Luis Diaz (CAP); Gustavo Ceballos (AMTC); Norelys Aguila (AMTC); Romke Kuyvenhoven (SMI-ICE); Solange Vera (SMI-ICE); Marcin Ziemski (SMI-JMRC); Rodrigo Martinez (CAP)

Así como existe el advenimiento de nuevas problemáticas para la minería, y aun cuando sea posible dar solución a los desafíos inminentes, en temas de disponibilidad energética e hídrica, es necesario trabajar de manera colaborativa y multidisciplinaria en la construcción de una cadena productiva flexible, capaz de crear un efecto amortiguador de los desafíos venideros, y de adaptarse a las necesidades de la sociedad actual, demandante de tecnología y, en consecuencia, de metales.