Evaluación de metodologías para el escalamiento de pruebas de laboratorio para la predicción del potencial de generación de drenaje minero ácido en depósitos de estériles

Abstract

El proceso de extracción de minerales genera una gran cantidad material que es clasificado como lastre o estéril y que es almacenado en depósitos de estériles. Estos materiales pueden ser fuentes potencialmente generadoras de drenaje minero ácido debido a su contenido de sulfuros, produciendo acidez al oxidarse y generando la lixiviación y movilización de sulfato y metales. A partir de esto, se han desarrollado estudios de predicción del comportamiento geoquímico de estos materiales, mediante ensayos de laboratorio estáticos y cinéticos, los cuales permiten entender el comportamiento de estos residuos en un rango de tiempo determinado. De los ensayos cinéticos, destacan las celdas de humedad que, si bien entregan una aproximación de cómo podría evolucionar la meteorización de la roca químicamente, son desarrolladas en condiciones de laboratorio controladas, distintas a las condiciones de campo. Es por esto, que se utilizan factores de escala, los cuales consideran correcciones en las celdas de humedad con respecto a parámetros como la temperatura, tamaño de grano, volumen de agua en contacto con la roca, etc., para simular las condiciones de campo y extrapolar los resultados de laboratorio a condiciones reales. En el presente estudio, se recopilaron metodología para encontrar factores de escala que extrapolaran de la manera más realista posible las tasas de lixiviación entregadas por las celdas de humedad. Posteriormente, se seleccionaron 2 de estas metodologías (método razón campo/celda y método empírico), en función de la disponibilidad de información del caso de estudio. Las tasas calculadas fueron convertidas a concentraciones escaladas, verificando la validez de cada factor utilizando una base de datos de celdas de humedad y datos in situ de un caso ejemplo de depósito de estériles construido a partir de un yacimiento tipo pórfido cuprífero ubicado en el Norte de Chile. Se encontraron un total de 1224 factores de escala, con datos in situ tomados entre 2014 y 2019 a partir de la metodología razón campo/celda, los cuales otorgaron valores de concentraciones simuladas con un buen ajuste a los valores de pH, Cu y SO4 monitoreados en campo, reproduciendo de manera aceptable las tendencias observadas en terreno, aun cuando no se logran reproducir correctamente las curvas de las series temporales. Mientras que, a partir de la metodología de cálculo empírico, se obtuvieron 4 subfactores para corregir los siguientes parámetros: temperatura, tamaño de grano, volumen de agua en contacto con la roca y concentración de oxígeno. Se utilizó la recomendación de Morin (2013) de no utilizar más de 3 factores, lo que dio como resultado valores de concentraciones sobreestimados y poco realistas, por lo que se agregó un cuarto factor, entregando valores de concentraciones simuladas más ajustadas para el 〖SO〗_4, pero sobreestimadas para el Cu y el pH; revalidando la importancia de generar un factor de escala distinto para cada elemento. Para ambos casos, las curvas de las concentraciones simuladas en el tiempo no se lograron ajustar correctamente para el 〖SO〗_4, Cu y pH a las curvas de concentraciones monitoreadas a pie de botadero por lo que se recomienda la utilización de programas de modelación geoquímica como complemento para tener un mayor acercamiento con respecto a la evolución química y mezclas asociadas, así como de la dinámica de los flujos de circulan a través de los depósitos de estériles.