capitulo i,ii,iii
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CAPITULO I:
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Determinación del problema
Es complicado solucionar el problema de contaminación por relaves una vez
que ya existe, lo ideal sería prevenirlo. Sin embargo, al parecer, en la región
de Junín mas exactamente en la Oroya, lo ideal casi nunca suele suceder, es
por ello que se han creado muchos proyectos destinados a disminuir o
terminar con esta contaminación.
Los relaves han ocasionado contaminación en gran cantidad de sectores de
Junín, tanto en el suelo como en el agua. Por ello la existencia de tantos
proyectos, es necesario que se analice cada situación y se busque la solución
que mejor convenga. Esta solución es un complejo proceso que suele tardar
años para que se vean resultados favorables, lo cual depende del nivel de
contaminación.
Es por ello que la presente investigación plantea como alternativa o
posibilidad de solución una de las soluciones más accesibles es la reutilización
de los relaves mineros para la construcción de ladrillos mediante un proceso
de cristalización1
1.2 Formulación del problema:En base a la situación presentada de relaves mineros en la ciudad de la
Oroya plantearemos la siguiente interrogante como problema central del
trabajo de investigación:
¿Reutilizar los relaves mineros para la construcción de ladrillos y su
implementación en la construcción del campamento de yauli la oroya?
1.3 OBJETIVO
A. OBJETIVO GENERAL
Ante la problemática presentada se plantea el objetivo principal, que es el
motor que guiará el trabajo de investigación:
Evaluar la reutilización de los relaves mineros para la construcción de
ladrillos y su implementación en la construcción del campamento minero de
Yauli la Oroya
B. OBJETIVOS. ESPECÍFICOS
conocer la reutilización de los relaves mineros
evaluar los lineamientos técnicos que justifiquen el uso de los ladrillos
elaborados con relaves mineros para su implementación
determinar el impacto que tengan en construcción de ladrillos
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diseñar los ladrillos para la construcción del campamento de inero de Yauli
la Oroya
1.4 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
De acuerdo el ingeniero Alfonso Romero Baylón, jefe de un estudio que llegó a
producir ladrillos a partir de la reutilización de estos materiales contaminantes.
Mediante la metodología de fijación y micro-encapsulación de los metales pesados
en los relaves mineros, en la investigación realizada se ha logrado estabilizar a los
metales peligrosos y contaminantes que se encuentran en los relaves, anulando el
proceso natural de migración de estos metales en el medio físico
El trabajo de investigación lo ejecutaremos para contribuir la reutilización de los
relaves mineros del campamento minero de Yauli la Oroya
La investigación planteada contribuirá a guiar y plantear las formas de procesar
relaves mineros en la construcción de ladrillos y ventajas y desventajas que ello
conlleva, en el campamento minero Yauli la Oroya
Por eso considero que es de suma importancia tratar los relaves ya que de esta
manera reduciremos los efectos contaminantes en Yauli la Oroya, como todos
sabemos nuestra economía se basa en la minería pero no solucionamos el
problema que nos trae explotar estos recursos naturales
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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
Se puede hacer algo con las inmensas cantidades de relaves mineros que existen
en nuestro país y que por lo general hacen tanto daño al medio ambiente. Por
supuesto que sí es la respuesta del ingeniero Alfonso Romero Baylón, jefe de un
estudio que llegó a producir ladrillos y baldosas a partir de la reutilización de estos
materiales contaminantes.
Para ello se desarrolló una serie de técnicas y metodologías que convocó la
participación de físicos, químicos, biólogos, ingenieros electrónicos, metalúrgicos y
de minas. Es más, en un comienzo, en el 2001, tuvo la colaboración de
profesionales de la Universidad Politécnica de Madrid y el Instituto Geológico y
Minero de España.
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“Mediante la metodología de fijación y micro-encapsulación de los metales
pesados en los relaves mineros, en la investigación realizada se ha logrado
estabilizar a los metales peligrosos y contaminantes que se encuentran en los
relaves, anulando el proceso natural de migración de estos metales en el medio
físico (medio ambiente)”, Alfonso Romero Baylón, director de la Escuela
Académico Profesional de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional Mayor
de San Marcos.
Queda claro que los ladrillos o baldosas fabricados con los residuos sólidos de las
mineras están libres de toda toxicidad, porque previamente los materiales
contaminantes fueron neutralizados y estabilizados. “Por medio de diversas
pruebas de toxicología y aplicando la metodología 3111-EPA y otras más se
estableció que el producto final que es el agregado de construcción obtenido a
partir de los relaves mineros poli metálicos, no son contaminantes.
Según informó el especialista, solo una mina en operación en el Perú produciría
cerca de nueve millones de toneladas de relaves. “Pero eso solo es el caso de una
mina en operación, pues hay que recordar que actualmente están en
funcionamiento 150 minas”.
Añadió que con este estudio se evitaría que dichos contaminantes vayan, por
ejemplo, a las aguas subterráneas o superficiales, así como se mantengan en los
suelos de la zona de influencia de estos depósitos.
Los ladrillos y baldosas fabricadas con este material reutilizado podrían servir en
las bases de soporte de las edificaciones, en fachadas y pisos de obras civiles
urbanas y en las cimentaciones de los puentes peatonales debido a que su
resistencia es similar al de un concreto común. Asimismo las baldosas se pueden
emplear en las aceras, pisos de los parques o plazas centrales, sugirió el
especialista.
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Asimismo si a una empresa interesada en fabricarlos en grandes cantidades
debería hacerlos en los lugares cercanos en donde existen estos relaves para así
ahorrar costos en transporte y no se eleven los precios de este novedoso material
de construcción.
El estudio, basado en investigaciones realizadas en los relaves mineros de una
zona de Ancash, se encuentra en su fase de transferencia tecnológica y que de
momento están a la espera de una respuesta de solicitud de patente solicitada al
Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la
Propiedad Intelectual (Indecopi).
Según el ingeniero Rómulo Mucho, los pasivos ambientales que son
principalmente relaves, aguas ácidas, algunos botaderos de desmonte constituyen
la mala imagen que la minería ha dejado en el pasado y que es uno de los
argumentos para quienes se oponen al desarrollo de la minería.
2.2. BASES TEÓRICAS: RELAVEZ MINEROS
2.2.1 DEFINICION. RELAVES MINEROS:
Los relaves (o cola) son desechos tóxicos subproductos de procesos mineros y
concentración de minerales, usualmente una mezcla de tierra, minerales, agua y
rocas.
Se definen como el desecho mineral sólido de tamaño entre arena y limo
provenientes del proceso de concentración que son producidos, transportados o
depositados en forma de lodo.
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2.2.2. COMPOSICIÓN
Los relaves contienen altas concentraciones de químicos y elementos que alteran
el medio ambiente, por lo que deben ser transportados y almacenados en
"tanques o pozas de relaves" donde lentamente los contaminantes se van
decantando en el fondo y el agua es recuperada o evaporada. El material queda
dispuesto como un depósito estratificado de materiales sólidos finos. El manejo de
relaves es una operación clave en la recuperación de agua y evitar filtraciones
hacia el suelo y napas subterráneas, ya que su almacenamiento es la única
opción. Para obtener una tonelada de concentrado se generan casi 30 toneladas
de relave.
Dado que el costo de manejar este material es alto, las compañías mineras
intentan localizar los "tanques o pozas de relave" lo más cerca posible a la planta
de procesamiento de minerales, minimizando costos de transporte y reutilizar el
agua contenida.
Las Pozas de Relave se conforman por Presas, que pueden construirse por dos
métodos, SPIGOT (descarga de grifos) y el PADDOCK (cercos)
2.2.3 CARACTERISTICAS
Tipos de Residuos Mineros
Hay diferentes y variados procesos para la extracción de mineral, comúnmente
empleados en la industria minera. Pero esta Guía trata solamente con los residuos
sólidos y líquidos generados por :
Concentración
Cianuración
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A. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Los relaves son un material manufacturado y la naturaleza básica del proceso
admite algunas generalizaciones razonables sobre el asunto.
Esto no es así, con respecto a las características químicas que pueden variar
ampliamente de un yacimiento a otro. A este respecto, es importante anotar que
varios depósitos de características diferentes, cada uno con distinta geoquímica,
pueden ser explotados a lo largo de la vida de la mina, ocasionando las
variaciones correspondientes en las características químicas de los relaves
producidos.
B. LAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Las características de los depósitos de relaves dependen fundamentalmente de la
forma hidráulica de su deposición. Estas propiedades son importantes para
comprender cómo responderá el depósito a la carga, a la infiltración y al
movimiento sísmico.
2.2.4. LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE EMISIÓN EN MINERÍA
El Ministerio de Energía y Minas, es el encargado de controlar los niveles máximos
permitidos de los contaminantes en líquidos y gases y de supervisar que estén
dentro de niveles que no representen peligro directa e indirectamente para los
seres vivos.
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2.2.5. NIVELES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA EFLUENTES LÍQUIDOS EN LA INDUSTRIA MINERO-METALÚRGICA
La Resolución Ministerial N° 11-96/EM/VMM fija los niveles máximos permitidos de
los efluentes líquidos contaminantes donde se indica: " Es necesario establecer los
NIVELES MAXIMOS PERMISIBLES de los elementos contenidos en los efluentes
líquidos de la industria minero-metalúrgica con la finalidad de controlar los
vertimientos producto de sus actividades y contribuir a la protección ambiental".
Valores permisibles de Emisión para Unidades Minero-Metalúrgicas
Parámetro
Valor en cualquier momento
Valor promedio anual
pH (Mayor que 6, menor que 9)
Solidos suspendidos (50.0-25.0) (mg/l)
Plomo (0.4-0.2) (mg/l)
Cobre (1.0-0.3) (mg/l)
Zinc (3.0-1.0) (mg/l)
Hierro (2.0-1.0) (mg/l)
Valor Máximo de Emisión para Unidades Mineras en Operación o que Reinician
Operaciones
PH (Mayor que 6, menor que 9)
Solidos suspendidos (100-50.0) (mg/l)
Plomo (1-0.5) (mg/l)9
Cobre (2-1.0)(mg/l)
Zinc (6-3.0) (mg/l)
Hierro (5-2.0)(mg/l)
Arsénico (1-0.5) (mg/l)
Cianuro Total(mg/l)
2.3 Bases teóricas
2.3.1. Residuos sólidos minero
Los residuos sólidos mineros, que resultan del proceso de flotación de minerales
polimetálicos en las plantas concentradoras de las minas son conocidos en la
minería como relaves mineros, existiendo estos en sus dos modalidades, como
pasivos mineros y activos mineros.
2.3.2 Pasivos mineros
Los pasivos ambientales mineros involucran tanto los socavones o labores
mineras, así como los botaderos (escombreras) y los relaves (presas de colas) de
minas que dejaron de operar o en abandono, siendo los relaves mineros
abandonados, en forma específica, los que generan las siguientes alteraciones en
el medio físico (medio ambiente):
- Contaminación de aguas superficiales y subterráneas.
- Contaminación de suelos de la zona de influencia de estos depósitos.
- Impacto visual negativo.
- Riesgo continuo de daños al ecosistema frente a los desastres naturales.10
- Presencia de metales pesados en el medio físico.
2.3.4 Activos mineros
Los activos mineros, en forma específica, los relaves del proceso de flotación de
minerales polimetálicos, son aquellos relaves mineros de minas en operación, sólo
una de las minas en el Perú produce 25,000 toneladas diarias, lo que hace al mes
750 mil toneladas y al año 9 millones de toneladas que pasan a formar parte del
relave minero de minas en operación [Ministerio de Energía y Minas, Perú (1995)].
Este residuo sólido minero proviene únicamente de una sola mina, como existen
más de 150 minas en operación, Actualmente, esta cifra se eleva a 900 millones
de toneladas de residuos mineros en forma anual y creciente.
2.3.5 Agregado de construcción
El presente estudio se refiere a la obtención del agregado de construcción a partir
de relaves mineros polimetálicos para fabricar ladrillos o baldosas. Es por ello, que
el agregado mediante la metodología de la investigación realizada, se estableció
las técnicas de fijación y micro encapsulación de los metales pesados en los
relaves mineros, que tiene como propósito estabilizar a los metales peligrosos y
contaminantes que se encuentran en los relaves, anulando el proceso natural de
disponibilidad y movilidad de los metales pesados que se caracterizan por causar
contaminación cuando están en estado inestable y por lo tanto migran hacia al
medio físico (suelo y agua).
2.3.6 Encapsulamiento
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Conocido también como fijación química, es un proceso a través del cual se
inmoviliza e insolubiliza a los metales pesados, este efecto se logra a través de
una reacción química entre los componentes de los metales pesados en la matriz
del relave, los sistemas más comunes de solidificación involucran a los
aglomerantes o cemento.
Los procesos de encapsulamiento en relaves no son conocidos, sin embargo el
encapsulamiento en escorias es conocido tal como se ha desarrollado en algunos
países como Colombia y Chile, se han elaborado materiales como el ladrillo y
baldosas pero a través de escorias que son materiales de la industria de la
fundición
En el Perú, se han elaborado estudios para la obtención de ladrillos a partir de
lodos, el caso más conocido es el de la compañía Buenaventura, quienes
realizaron el diseño y elaboración de ladrillos a partir de los lodos de
empozamiento del proceso metalúrgico.
La hidratación del cemento, se produce cuando se mezcla el cemento con H2O los
silicatos y aluminatos se hidratan, dando lugar una masa rígida y clara conocida
con el nombre de cemento endurecido. Existen dos teorías de hidratación la De
Chatelier, y la Micaselis
La primera hidratación de chatelier está admitida para la hidratación de fases
intersticiales y la formación de portlandita. Por su parte la teoría de Micaelis,
denominada teoría coloidal está considerada para la hidratación de los silicatos de
calcio.
Cuando se da lugar a la etapa de cristalización para formar un cristal de C2S (di
silicato de calcio), esta etapa se caracteriza por estar en contacto con el agua, lo
cual da lugar a que se forme inmediatamente alrededor de este grano, una capa
de hidratos primarios más pobres en cal que el C2s. De esta manera, al
alcanzarse el límite crítico de solubilidad de la portlandita esta precipita y la
solución se empobrece en calcio.
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Dos factores influyen decididamente en la velocidad de hidratación: la finura de las
partículas y la temperatura, puesto que la reacción tiene lugar a través de las
superficies en contacto con la solución una mayor finura del cemento, y por tanto
un aumento en la superficie especifica, tiende acelerar la hidratación.
2.3.7 Micro encapsulación con sílice
Es un proceso de tratamiento para metales pesados y contaminantes orgánicos,
que trata en forma efectiva efluentes, aguas y otros líquidos y también residuos
sólidos, suelos, sedimentos y relaves contaminados.
Convierte los metales pesados a una forma inerte segura mediante el
recubrimiento con sílice y es particularmente efectivo para arsénico, cadmio,
mercurio, cobre, plomo, zinc y cromo.
2.3.8 Proceso de microcristalización de los metales pesados
Para establecer las condiciones de estabilización de los metales pesados a través
de la microcristalización con el cemento andino que se caracteriza por poseer el
silicato di y tri cálcico, este componente del cemento logra micro cristalizar a los
metales pesados presentes en el relave.
Debido a la presencia de silicio (si2o) en este tipo de relaves, el proceso de
microcristalización es más efectivo, pues al entrar en esta nueva estructura
cristalina se van formando silicatos y carbonatos en forma de arcillas que en el
tiempo favorecen la consistencia del ladrillo.
2.3.9 Uso del cemento en el proceso de microcristalización
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Cuando se mezcla el cemento con H2O los silicatos y aluminatos se hidratan,
dando lugar una masa rígida y clara conocida con el nombre de cemento
endurecido. Según Chatelier, y la Micaselis, la primera está admitida para la
hidratación de fases intersticiales y la formación de portlandita, mientras que hay
controversias sobre sus aplicaciones en el caso de silicatos.
La cristalización es un proceso de tratamiento para metales pesados y
contaminantes orgánicos, que trata en forma efectiva a los metales pesados en
residuos sólidos contaminados. Convierte los metales pesados a una forma inerte
segura mediante el recubrimiento con sílice y es particularmente efectivo para
arsénico, cadmio, mercurio, cobre, plomo, zinc y cromo.
CAPITULO III14
3.1 HIPOTESIS
3.2 Hipótesis planteada
Con la implementación adecuada del método de cristalización en los
relaves mineros, obtendremos ladrillos más consistentes para poder utilizarlos en
la construcción del campamento minero de Yauli – La Oroya, de esta manera
reduciremos el mal empleo que se le da a los relaves mineros.
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CAPITULO IV
METODOLOGIA
4.1 Método de la investigación
• Exploratorio: ya que abordaremos un tema poco estudiado.
• Deductivo: partimos el trabajo con datos generales, hasta lograr a datos
particulares que será la implementación de ladrillos a base de relaves mineros
4.2 Diseño De Investigación
• El trabajo realizado es exploratorio ya quela mayoría de la información es
poca profundizada
• Trabajo de campo: la ciudad de Yauli la Oroya, Campamento minero yauli.
4.3 Población Y Muestra
(No aplicado)
4.4 Instrumentos
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(No aplicado)
4.5 CRITERIOS BÁSICOS PARA SU UTILIZACIÓN
El estudio involucra el estudio del reusó del relave como un agregado de
construcción para fabricar ladrillos y baldosas así como la determinación de una
metodología de trabajo que permita el establecimiento de técnicas estándares de
la fabricación de ladrillos y baldosas.
Para el Desarrollo del proyecto, se tuvo en cuenta los siguientes materiales:
4.5.1 MATERIALES
- Relave
- Cemento
- Cal
- Agua destilada
- Malla Serie Tyler N.º 200
- Espátula
- Balde
- Molde para ladrillos
- Molde para baldosas
- Badilejo.
4.5.2 PRUEBAS EXPERIMENTALES17
Cabe resaltar que se establecerá la siguiente metodología experimental, que a
continuación se describirá:
- Procedimiento para la obtención de agregados de construcción a partir de
relaves mineros polimetálicos.
- Procedimiento para la fabricación de ladrillos y baldosas a partir del agregado de
construcción.
4.5.4 PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCIÓN DEL AGREGADO DE CONSTRUCCIÓN
El proceso para la obtención del agregado de construcción, comprende los
siguientes pasos:
a) Caracterizar y determinar la calidad del relave, lo cual involucra los siguientes
pasos:
Caracterizar geoquímicamente el relave;
Analizar granulométricamente;
Caracterizar fisicoquímica;
Analizar químicamente;
Encapsular los metales pesados en el relave, preparando una mezcla con
una proporción en peso del relave que representa del 70 al 90% del peso
total del relave a encapsular, cemento que representa del 9 al 16% en peso
del total del relave a encapsular, cal que representa del 1 al 10% en peso
del total del relave a encapsular; agregar agua hasta obtener una mezcla
coloidal y finalmente secar la mezcla.
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4.5.5 CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA DEL RELAVE
4.5.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
El relave es de naturaleza polimetálica sulfurado, con alto contenido de metales
pesados de cobre, plomo, zinc, hierro, cadmio, arsénico.
La granulometría del relave se divide en dos tamaños; por un lado se tiene un
tamaño de partícula fina, de 74 micrones, y por otro, un tamaño de partícula
gruesa, de 100 micrones, donde el relave posee una humedad con un valor de
10%; de esta manera, el tamaño de grano y el porcentaje de humedad son
considerados como las condiciones óptimas del relave para poder someterlo a las
pruebas de elaboración de agregados de construcción para la fabricación de
ladrillos y baldosas.
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4.5.7 CARACTERIZACIÓN FISICOQUÍMICA
Caracterización mineralógica del relave polimetálico de flotación de Ticapampa por
microscopia electrónica de barrido.
La caracterización se emplea para determinar la forma de cristalización, así como
el grado de asociación de las diferentes especies minerales que se encuentran en
las muestras del relave polimetálico de flotación.
La caracterización mineralógica por microscopía electrónica de barrido se realizó a
las muestras de relave, que indicaron la presencia de altos contenidos de sulfuros
tales como: galena, esfalerita, pirita.
- Caracterización mineralógica del relave polimetálico de flotación por difracción de rayos X.
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Se ha realizado los análisis por difracción de rayos X y microscopía electrónica de
muestra de los relaves, determinándose la siguiente mineralogía:
El análisis de difracción de rayos X, realizada a los puntos de muestreo, indicó un
alto contenido de sílice cuyos valores se encuentran en los rangos entre 80.82-
91.27%, así como presencia de yeso, y silicatos hidratados tal como, la muscovita;
todos éstos minerales, facilitan el posterior proceso de encapsulamiento de
metales pesados.
Procedimiento para la fabricación de ladrillos y baldosas a partir del agregado de construcción
El proceso para la fabricación de baldosas y ladrillos a partir del agregado de
construcción comprende:
a) Proporcionar los moldes convencionales para los ladrillos y baldosas de
acuerdo al tamaño y forma requeridos.
b) Preparar una mezcla homogénea con una proporción en:
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- Peso de los gruesos del agregado de construcción que representa entre 14 al
70% del peso total de la mezcla,
- Cemento que representa del 40 al 70% del peso total de la mezcla,
- Cal que representa del 1 al 10% en peso del total del mezcla y - Finos del
agregado de construcción que representa del 10 al 22% del peso total de la
mezcla.
c) Agregar agua hasta obtener una mezcla homogénea.
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d) Verter en cada molde correspondiente; la mezcla obtenida en los pasos
anteriores.
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e) Curar (secar) el ladrillo o baldosa en condiciones de temperatura ambiente por
un periodo de 26 a 30 días.
A continuación se mostrarán los
diagramas de flujo que resumen esta metodología experimental de ambos
procedimientos.
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