Las actividades mineras tienen una gran participación en la economía del país, y su presencia en diferentes regiones es histórica. Sin embargo, el impacto generado por minas abandonadas o el mal manejo de relaves han generado pasivos ambientales mineros (PAM), los cuales pueden producir un impacto en el medioambiente. En la búsqueda de soluciones sostenibles a largo plazo y más económicas que las usadas por la industria, la Fitorremediación se presenta como una alternativa investigada ampliamente en otros países, ya que permite hacer uso de especies vegetales para la acumulación de metales pesados. Es por ello que el presente trabajo tiene como objetivo analizar el potencial de plantas nativas como el Ichu y Cortadera, para la absorción de metales pesados de PAM. Para tal fin, se recolectan muestras de estas especies y de suelos de zonas específicas de la provincia de Hualgayoc, Cajamarca. A partir de eso, se construyen celdas a escala de laboratorio, en donde se siembran las plantas sobre las muestras de suelo. Una vez terminado el ciclo de 8 meses, se procede a retirar las especies y determinar las concentraciones finales de los metales pesados en la raíz y en las partes aéreas de la planta. En base a la información recopilada y al análisis realizado se concluye que las plantas presentan diferentes capacidades de acumulación de metales, siendo el Fe el que presenta la mayor absorción, seguido principalmente por el Cu y Zn, y en menor cantidad el Cd, Pb y Cr. De igual manera, se determina que la eficiencia de la remoción se incrementa cuando las plantas se exponen a suelos con pH menores a 7, a pesar de que la capacidad de absorción en las partes aéreas disminuye. En general, se aprecia que las plantas nativas son propicias para continuar con más investigaciones y con un proceso de Fitorremediación de PAM a mayor escala.

En la actualidad la empresa Minera Tungsteno Málaga del Perú (MTMP) produce aproximadamente 110 000 t anuales de relave. Gracias a la iniciativa de PROESMIN, el relave proveniente del procesamiento de tungsteno fue analizado. Los análisis del mismo mostraron valores de sílice de 83,74 %, el cual puede ser aprovechado para otras industrias. El yacimiento, perteneciente a MTMP, se ubica en el distrito de Pampas, provincia de Pallasca, departamento de Ancash. Este contiene como mena la wolframita, tetraedrita, calcopirita, galena y esfalerita; además de la ganga que está compuesta por cuarzo, pirita, fluorita, rodocrosita y sericita. La sílice es utilizada en diversas industrias de acuerdo a su grado de pureza: en la industria de la construcción, pintura, silicona, abrasivos, cerámica, vidrio, electrónica y óptica, es por ello que tiene gran potencial para ser aprovechada por estas industrias. De ser rentable la recuperación de sílice a partir de este relave, no sólo se lograría un beneficio económico; sino, un aporte a la disminución de impactos ambientales, disminuyendo el volumen de relave. A su vez, se lograría un mayor impacto económico y social en la comunidad. Para conseguir el objetivo del proyecto se realizó primero un análisis mineralógico del relave identificando sus principales componentes: Plagioclasas, Feldespato potásico y Cuarzo (83,74 %). En base a la elevada pureza de sílice del relave se dispone a aumentar este valor para alcanzar un valor comercializable, por lo que se realizaron procesos metalúrgicos (Flotación y Separación Magnética). Posteriormente, se envió a analizar la muestra obteniendo una pureza de 99,59 % SiO2. Con los resultados obtenidos en el laboratorio, se realizó una búsqueda de posibles compradores en el mercado. Encontrándose que los posibles sectores económicos son el sector de elaboración de vidrio, de cerámica y fundición. Teniendo un precio estimado sería de 150-450 US$/t. Finalmente, se realizó un análisis económico del proceso considerando un OPEX de 84,26 US$/t y un CAPEX de US$ 3 558 082, se incluyó el Plan de Cierre. Obteniendo un VAN12% de 8,87 MM US$ con un TIR de 61 %, B/C de 2,67 y un Payback de 1,60 años. Además, se elaboró un Análisis de Sensibilidad variando el elemento más sensible (Precio de Sílice US$/t) llegando a la conclusión que el mínimo precio para que el proyecto sea rentable, con un VAN igual a cero, es el de 121 US$/t.

El presente trabajo trata de hallar un método para la medición del potencial de generación ácida de un relave minero en la zona central del Perú, mediante muestras recolectadas de la zona y análisis de laboratorio a escala. Se trata además de encontrar una metodología que simplifique el proceso de medición de potencial de generación ácida y aumente la confiabilidad de los resultados obtenidos a comparación de los métodos que actualmente se utilizan. Se complementará el trabajo tratando de hallar posibles métodos de solución y neutralización a la problemática producto de la generación de acidez de estos relaves. El primer capítulo describirá las características del fenómeno de formación de aguas ácidas explicando: las reacciones, la influencia de los factores que apoyan, los métodos de transporte y migración y la metodología actual de estimación. Se complementará explicando los ensayos utilizados para la predicción del DAM, ensayos estáticos y cinéticos. En el segundo capítulo se describirá la metodología de trabajo a utilizar, describiendo detalladamente los trabajos a realizar. También se hará la descripción de las muestras de relave recolectadas del centro del Perú, estas incluyen las zonas de: San Miguel, Mar Túnel, Yanacancha, Chaupimarca, Quilacocha y Yauli. El tercer capítulo se centrará en el análisis y en los resultados obtenidos producto de los ensayos realizados. Se mostrará el desarrollo experimental y la presentación y discusión que se llevó a cabo a partir de los valores hallados. La presentación de cada muestra de relave a tratar incluirá los resultados de los ensayos por análisis químico, la difractometría de rayos X y la evaluación por microscopio petrográfico mientras que en la discusión de resultados se definirán los contenidos de: especies neutras, especies generadoras de ácido y las especies de tipo básico; además del análisis de la influencia de estas en los resultados finales a mostrar comparando estos con la legislación peruana vigente. Se encontrará que las muestras tienen un mayor contenido de especies neutras, entre 50 e incluso 97% de peso, mientras que las especies de tipo básico y las de tipo ácido están presentes en menor cantidad, entre 0 y 33% las básicas y entre 2.7 y 17% las ácidas. Según los análisis químicos se encontró además que las muestras de relave contienen valores de elementos que pueden presentar algún potencial de contaminación (As, Fe, Mn, Pb, Sb, etc.). En el cuarto capítulo se tratarán los métodos propuestos para la neutralización y/o control del potencial ácido en las muestras seleccionadas describiendo los métodos potencialmente aplicables y luego eligiendo las opciones de tratamiento a través de la adición de sustancias básicas sobre las muestras de relave durante la operación minera. Para el proceso por adición química se describirá el procedimiento realizado a partir de muestras de material neutralizante recolectadas en zonas aledañas a los puntos de medición de relaves, realizando los cálculos para encontrar la cantidad necesaria de carbonatos para neutralizar una tonelada de relave. En el quinto y último capítulo se analizará todo el proyecto en conjunto. Una vez que se obtuvieron todos los resultados, tanto teóricos como prácticos, y los cálculos necesarios producto de los ensayos realizados a las muestras de relave, se podrán trabajar las conclusiones finales. En conclusión, el siguiente trabajo determina el potencial que podrían tener diferentes tipos de relave de generar contaminantes ácidos sobre las aguas aledañas a las operaciones mineras en la zona central del Perú (antiguas y/o en actividad), realizando varios ensayos de laboratorio y tratando de encontrar una metodología que brinde mayor confiabilidad a los resultados tradicionales.

En el presente trabajo se ha realizado el diseño hidráulico de un sistema gravimétrico para transportar 202 m3/h de relave minero desde la planta procesadora de minerales hasta la presa de relaves, aprovechando un desnivel de 226 m. El diseño hidráulico ha sido conceptualizado como recepción, acondicionamiento, transporte y evacuación. La recepción y acondicionamiento del relave se logra con el sistema de recepción, el transporte se realiza a tubería llena presurizada y finalmente se evacúa el relave hacia el sistema de descarga a la presa de relaves con una presión requerida. El relave se ha caracterizado como una pulpa homogénea de 1.5 de densidad específica, 52.5% de concentración en peso y 29% de concentración en volumen, cuyo comportamiento viscoso es de tipo Bingham. Esta pulpa tiene partículas en suspensión de 27 μm en promedio, cuya densidad específica de sólido seco es de 2.7. Respecto al transporte, la línea se ha dividido en dos tramos de tubería con diferente diámetro. El primero comprende los primeros 190 m, con un diámetro nominal de 8 in y 1.9 m/s de velocidad media, mientras que el segundo, va hasta 970 m, con 6 in de diámetro nominal y 3.5 m/s de velocidad media. Al tratarse de un fluido con partículas suspendidas, es importante analizar la velocidad crítica de deposición, es decir, la velocidad a la cual las partículas empiezan a depositarse. Esta ha sido determinada mediante el modelo de Turian y Oroskar, dando como resultado 1.14 m/s y 0.95 m/s en el primer y segundo tramo respectivamente. Con respecto a la caída de presión, se ha usado el modelo de Darby para fluidos Bingham, dando como resultado 976.6 kPa (66.3 m.c.p.), lo cual equivale a 29% del desnivel disponible (226 m.c.p.). Como parte del diseño, se ha considerado la presencia de una estación de choque, la cual disipa la presión cerca del final de la línea y permite que se entre el relave al sistema de descarga a 55 PSIg.

En el actual contexto “ecológico” de la minería moderna, uno de los principales problemas que tiene la industria es la adecuada disposición y almacenaje de los subproductos del procesamiento de los minerales, comúnmente denominados “relaves”. A diferencia de las escorias que son un subproducto de la fundición de la mena para purificar los metales, los relaves mineros no son tan utilizados y se desconocen sus posibles aplicaciones. El impacto en costos tanto económicos como sociales del manejo de estos materiales, cobra tal importancia que cualquier alternativa que permita reciclar o reutilizar el relave minero sin afectar al medio ambiente reduciría la contaminación, incrementaría el tiempo de servicio de los depósitos de relave y generaría menores costos; siendo de gran interés para las operaciones mineras en general. Una de las alternativas para realizar este reciclaje del relave, consiste en incorporarlo en la construcción de estructuras que resistan los efectos ambientales e intemperismo, como por ejemplo losas, muros de contención, cimientos, presas, etc. siendo el material ideal para este propósito el concreto. Tomando en cuenta lo anterior, el presente estudio propone incorporar relave minero en mezclas de concreto, con objetivos específicos de reciclar relave minero y encontrarle usos sostenibles en las poblaciones cercanas a las operaciones mineras. La incorporación de relave puede hacerse como relleno volumétrico o como adicionado puzolánico. Los ensayos realizados en el presente estudio contemplan ensayos a los materiales involucrados (agregados, cemento, relaves), ensayos al concreto en estado fresco y ensayos al concreto en estado endurecido. Siendo los principales y más importantes los ensayos de resistencia a la compresión (ASTM C39 C39M), tracción por compresión diametral (ASTM C496 C496M) y abrasión (ASTM C944 C44M). Nuestra investigación nos lleva a descartar el uso del relave minero como relleno volumétrico, debido a que siendo éste material tan fino (M.F. alrededor de 0.60) tendríamos que usar mayor cantidad de aditivo para conseguir una mezcla trabajable, además dicho material también presenta mucha cantidad de sulfatos en su composición (alrededor de 1000 ppm.) que podrían degenerar en problemas potenciales de durabilidad para el concreto. Se podría concebir usar relave minero en cantidades grandes para aplicaciones temporales, por ejemplo en sostenimiento temporal de túneles como shotcrete. La metodología para el uso del relave como adicionado puzólanico consistió en preparar mezclas de concreto con diferentes porcentajes de reemplazo de cemento por relave (se han propuesto reemplazos del orden del 10%, 15% y para algunos casos reemplazos de 20% y 25%). Se evaluó la resistencia a compresión a 3, 7 y 28 días; y para los ensayos de tracción por compresión diametral y abrasión se evaluaron sólo a 28 días de edad. En base a los resultados obtenidos se propone usar concretos con relave incorporado para construir losas con poco tránsito y veredas. Se propone también investigar la aplicabilidad de los relaves mineros como morteros para asentado de muros de albañilería, bloques de concreto vibrado, cimientos corridos, falsas zapatas, shotcrete y presas de concreto rolado; para intentar así tener un abanico más amplio de aplicaciones de estos materiales.

Actualmente la preocupación por el medio ambiente, ha generado una corriente a la cual las diferentes industrias deben sumarse comprometiéndose a reducir en lo mayor posible el impacto negativo al medio ambiente. Como una industria más, la industria minera ya se ha ido sumando a esta corriente; sin embargo, la inmensa cantidad de relave producido a nivel nacional diariamente sigue siendo un tema de preocupación. La actual legislación peruana exige unos límites en cuanto a las concentraciones de sustancias en efluentes residuales. Por otro lado, si ya se ha dado una contaminación, se exige la remediación de los daños ocasionados al ecosistema. La presente tesis investiga al Sesuvium Portulacastrum, una planta que podría ser de utilidad en la remediación de suelos y agua contaminados, absorbiendo los metales pesados que se encuentren en altas concentraciones en los recursos mencionados. Por otro lado, también se investiga si la planta puede resistir condiciones muy adversas de supervivencia para ver si puede ser plantada directamente en los depósitos de relaves, donde también absorbería los metales pesados para una futura disolución o recuperación. La fase experimental de la presenta tesis sigue es proceso de desarrollo; sin embargo, se planea evaluar la extracción de metales pesados directo de tres tipos de relave de oro: flotación fino, flotación grueso y CI; y de tierra y agua contaminada artificialmente con cobre, zinc, plomo y cadmio.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Geotécnica / La información experimental disponible de la resistencia cíclica de suelos arenosos proviene en su mayor parte de resultados de ensayos triaxiales cíclicos, bajo una condición de consolidación isótropa. Sin embargo, en la naturaleza prevalece el caso donde existe esfuerzo de corte estático inicial previo a la aplicación de la carga cíclica no-drenada. Experimentalmente se ha observado que la consolidación anisótropa influye en la resistencia cíclica de materiales arenosos, aun cuando los resultados reportados a la fecha no son concluyentes y en algunos casos resultan contradictorios. En la práctica actual, el efecto del corte estático inicial es incorporado a través del factor de corrección, K, el cual corrige la resistencia cíclica obtenida en ensayos con consolidación isótropa. En esta investigación se estudia la influencia del esfuerzo de corte estático inicial en la resistencia cíclica en una arena de relaves cicloneada, con 18 % de finos no-plásticos. Con el objeto de cuantificar el factor de corrección, K, se realizaron ensayos triaxiales cíclicos bajo condiciones de consolidación tanto isótropa como anisótropa, Todos los ensayos se llevaron a cabo con una presión de confinamiento efectiva igual a 1 Kg/cm2. Las densidades relativas utilizadas, post-consolidación isótropa, fueron iguales a 45% (caso suelto) y 75% (caso denso). Los valores de esfuerzo de corte estático inicial usados fueron 0.0; 0.1; 0.2; 0.4; 0.6; -0.2 y -0.4 Kg/cm2. Para los estados de carga en compresión, el factor de corrección, K, alcanza valores máximos de 1.8 para el material suelto y 1.3 para el denso. En extensión, en cambio, K, resulta consistentemente menor a la unidad. Se concluye que el esfuerzo de corte estático inicial afecta la resistencia cíclica, siendo mayor su influencia en suelos sueltos que en suelos densos. Aunque esta conclusión difiere de la mayor parte de las investigaciones publicadas internacionalmente, confirma tendencias reportadas por autores japoneses.

Investiga el comportamiento de la resistencia cortante del relave grueso por causas meteorológicas y su influencia en la estabilidad de taludes de la Presa de Relaves N° 3 de Mahr Tunel, ubicada en el Perú. Para este propósito se realizó análisis de muestras inalteradas extraídas de diferentes zonas de la presa, para diferentes periodos de exposición a los agentes meteorológicos, se realizaron los ensayos triaxiales consolidado no drenado - CU. Conforme los resultados de las investigaciones geotécnicas ejecutados, en términos de esfuerzos totales y efectivos; el ángulo de fricción (φ), para el año “0” resultó 16.5º y 31.5º, para el año 3 resultó 26º y 41.4º, para el año 4 resultó 35º; para el año 6 resultó 52º y 51º, para el año 7 resultó 27º y 36.4º. La cohesión (c) del relave grueso, para el año “0” resultó 0 kPa y 3 kPa, para el año 3 resultó 230 kPa y 0 kPa, para el año 4 resultó 50 kPa y 78 kPa, para el año 6 resultó 90 kPa y 120 kPa, para el año 7 resultó 120 kPa y 29 kPa. A partir de estos resultados se concluye que, el ángulo de fricción y cohesión aumentaron, conforme aumentó el periodo de exposición. El incremento de la resistencia cortante del relave, conforme aumenta el periodo de exposición a los agentes meteorológicos, tiene influencia directa en el incremento de los valores de los factores de seguridad del análisis de estabilidad de la presa; en ese sentido, se puede mencionar que el incremento de la resistencia se manifiesta aun no existiendo presiones exteriores y debido al contenido mineralógico del relave el cual genera procesos físicos-químicos que han ocasionado presiones inter-granulares, estas presiones han generado fricción entre las partículas del relave, así como el incremento de la fricción por el efecto de consolidación secundaria. / Tesis

Hoy en día las regulaciones y normativas nacionales e internacionales demandan a las empresas mineras mayor exigencia en el diseño, construcción, operación y control de las estructuras para el almacenamiento de relaves debido al riesgo y daño social, ambiental y económico que representa una eventual falla. La tesis tiene como objetivo evaluar la estabilidad física de una presa hipotética para almacenamiento de relaves mediante un análisis en término de esfuerzos efectivos (ESA) y un análisis en términos de esfuerzos no drenados (USA), siguiendo el enfoque propuesto por Ladd (1991). La investigación crea un antecedente de un estudio geotécnico para futuros análisis y los parámetros utilizados para este caso aplicativo fueron obtenidos en base a un proyecto con características similares al caso de estudio. A partir de la definición de las condiciones de análisis han sido definidos los parámetros de resistencia al corte para los materiales que conforman la presa seleccionada. Se presenta una discusión y análisis de los resultados de los factores de seguridad obtenidos para la condición estática, pseudoestática y post-sismo, considerando las fallas circular y no circular, siguiendo los criterios establecidos por las guías de diseño internacionales como CDA y ANCOLD. Los factores de seguridad obtenidos muestran que el aspecto que más influye en el valor de los FS son los parámetros de resistencia del suelo relacionado con el tipo de comportamiento que desarrollara el material al momento de la falla, pudiendo ser drenado o no drenado.

La minería es una actividad extractiva que se ha desarrollado desde hace miles de años, como sector es parte del desarrollo de las naciones y es parte de la evolución tecnológica, minerales como el cobre y el oro son indispensables para la conectividad global y construcción de infraestructura necesaria para el desarrollo de las actividades humanas en las épocas actuales. Lastimosamente la minería no siempre fue regulada como ahora, y la concepción de la idea de “desarrollo sostenible” no es muy antigua, razones por la cual existen una gran cantidad de labores mineras abandonas, entre ellas relaveras que su sola presencia generan una variación en el sistema físico, químico, bilógico, etc. de su entorno. Un caso de una relavera sin las condiciones de cierre adecuadas es la que actualmente se encuentra en el desfogue de la quebrada Corte Ladrones, Corcona, Huarochirí. Y si las condiciones del problema no fueran suficientes, algunos pobladores empezaron a asentarse sobre los terrenos contaminados, exponiendo su salud y seguridad. Ante la situación, el presento proyecto de investigación busca encontrar una posible solución a este problema con el desarrollo piloto de un estudio de fitorremediación. La fitorremediación es una tecnología que viene siendo investigada en diferentes partes del mundo, es dependiente de muchas variables, pero su bajo costo y adaptabilidad son ventajas que sustentan el desarrollo de un estudio de su factibilidad en la quebrada Corte Ladrones. Se dio inicio al presente trabajo de investigación evaluando la capacidad remediadora, así como el correcto desarrollo físico de las plantas conocidas comúnmente como cosmos y dogo. El experimento tuvo su desarrollo y aplicación a condiciones similares en presión, temperatura de la zona en cuestión que se realizó la recolección de muestras. Asimismo, el tiempo de aplicación de la tecnología fue de dos meses para los cuales se obtuvieron resultados prometedores. Como resultado del presente trabajo de investigación se obtuvo que la planta óptima para realizar el proceso de fitorremediación en la zona “Quebrada Corte Ladrones” es el dogo, debido a su porcentaje fitorremediador y a su capacidad de adaptarse a distintas condiciones de contenido mineral y aun así soportar y tener un desarrollo físico estable y correcto.