Estudio reológico de relaves basado en técnicas de caracterización avanzada de minerales

Abstract

El manejo de relaves es un tema crucial en minería por el impacto ambiental y los riesgos asociados a largo plazo. Además, el manejo de éstos dentro de la mina implica el uso de sistemas de bombeo que pueden enfrentar detenciones y fallas por cambios en su reología. Por lo anteriormente expuesto, se hace necesario establecer un control sobre la reología de relaves, con el objetivo de tomar acciones que eviten o mitiguen cambios bruscos de ésta y sus efectos adversos. El objetivo de este trabajo es cuantificar reológicamente la incidencia del contenido de sólidos en volumen, contenido de arcillas (filosilicatos) en la fase sólida y tamaño de partículas en la viscosidad y límite de fluencia de relaves ricos en filosilicatos. Además, se evaluó el uso de técnicas de caracterización avanzada de minerales como herramienta de apoyo para el control predictivo de la reología de relaves. El trabajo desarrollado se enmarca en el proyecto Innova-Corfo CSIRO-CHILE 10CEII-9007 desarrollado por CSIRO-Chile y el Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile. Se realizaron 108 experimentos de reometría sobre relaves con diferentes contenidos de sólidos, arcillas y granulometría de fase sólida, para luego ajustar los resultados a modelos reológicos de Bingham. Posteriormente se ajustaron modelos de regresión lineal para la viscosidad y límite de fluencia de relaves, que consideran como variables explicativas las siguientes: contenido de sólidos en volumen (entre 25% y 40%), contenido de arcillas (filosilicatos) en la fase sólida (0% - 25%), tamaño de partículas (d80 entre 43.79µm y 86.43µm) y tipo de arcillas (caolinita y montmorillonita). Dichos modelos fueron luego evaluados con información obtenida de técnicas de caracterización avanzada (QXRD, análisis hiperespectral en HyLogger3 y granulometría por difracción láser) y se evalúa la calidad del ajuste. Los modelos de regresión obtenidos poseen una buena calidad de ajuste sobre la viscosidad y límite de fluencia (R2>0.9). Posteriormente, su implementación con información obtenida de técnicas de caracterización avanzada entregó resultados que muestran una sobreestimación de la viscosidad y límite de fluencia, debido a la detección de contenidos mayores a los reales de filosilicatos. Se determinó que la influencia del pH es fundamental en el comportamiento de relaves con filosilicatos, pues regula la formación de estructuras en estos minerales, afectando de gran manera la viscosidad y límite de fluencia de las suspensiones. Esta propiedad debiese ser considerada como una variable explicativa en futuros trabajos. Se puede concluir que las variables propuestas como determinantes del comportamiento reológico de relaves ricos en filosilicatos efectivamente son útiles para estimar con buena precisión la viscosidad y límite de fluencia de éstos, haciendo posible la implementación de sistemas de control predictivo de la reología de relaves a partir del uso de técnicas de caracterización avanzada de minerales.