Evaluación y remediación de filtraciones de relaves y botaderos

Las actividades mineras actuales e históricas tienen una herencia en filtraciones de relaves y botaderos que son de preocupación tanto de la empresa minera, la población y las autoridades reguladoras. Botaderos antiguos no han sido regulados y muchos de los relaves antiguos han sido depositados en suelos sin recubrimiento. Los depósitos de relaves y botaderos deben de ser analizados de manera particular debido al terreno, detalles de instalación, la geología del cuerpo mineralizado, el tipo de minado, clima y otros parámetros.

Actividades mineras recientes cuentan con mayor ingeniería en la instalación de botaderos y depósito de relaves, además de un monitoreo para la evaluación de filtraciones. Existe, sin embargo, un riesgo de infiltración de proveniente de botaderos antiguos y modernos y su transporte constituye un problema ambiental potencialmente serio.

 

Marco Conceptual

La precipitación y el flujo regional de agua subterránea interactúan con los depósitos de relaves y botaderos produciendo lixiviados, que es agua contaminada con metales pesados y otros componentes con los que está en contacto a medida que se desplaza por el depósito. Las filtraciones de lixiviados contaminan el agua subterránea debajo de los depósitos de relave y botaderos y forma la llamada “pluma de contaminación”.

El flujo de agua subterránea causa que las plumas de lixiviados se extiendan fuera de los botaderos y depósitos de relaves, en algunos casos, unos cientos de metros.

Figura 1.Ejemplo de botadero con la extensión de su pluma contaminante. Nótese su interacción con los cuerpos de agua superficial y subterráneo.

Figura 1.Ejemplo de botadero con la extensión de su pluma contaminante. Nótese su interacción con los cuerpos de agua superficial y subterráneo.

 

Objetivos

La propuesta tiene como objetivo el entendimiento de los procesos de filtración y extensión de la pluma contaminante para la implementación de las medidas más eficientes de remediación y “aislamiento” de la pluma contaminante de los cuerpos de agua superficial y subterránea.

Las medidas de remediación tienen como fin minimizar la migración de contaminantes en el agua subterránea. Los cálculos y predicciones están orientados al diseño de un sistema de remediación de bajo costo y fácil instalación con un monitoreo continuo para la medición de su efectividad.

 

Metodología de Trabajo

La metodología aportada por Gidahatari comprende todos los aspectos relevantes a la evaluación y remediación de las filtraciones de depósitos de relaves y botaderos, desde la caracterización hasta el monitoreo continuo de filtraciones y efectividad de los sistemas de remediación. 

Figura 2. Pasos de la Evaluación y Remediación de Filtraciones de Depósitos de Relaves y Botaderos.

Figura 2. Pasos de la Evaluación y Remediación de Filtraciones de Depósitos de Relaves y Botaderos.

 

1. Investigación de Campo

Al principio, se realiza trabajo de campo para identificar la situación de los relaves y el terreno alrededor. Evaluación de perfiles de suelo en calicatas. Identificación de los cuerpos de agua circundantes y su estado.

Toma de muestras químicas de los principales cursos de agua, manantiales naturales, laguna del relave (supernatant) y afloramiento de lixiviados.

Recopilación de datos de topografía inicial y actual, detalles de instalación de depósitos de relave y botaderos, datos de sistemas de interceptación, meteorología, pluviometría, registros de caudales y de química del agua.

 

2. Caracterización Hidrogeoquímica Inicial y Modelamiento General

Con la información hidrológica y química se construye el modelo conceptual y se delimitan las condiciones de borde del modelo numérico general.

El modelo numérico general es construido con valores promedio de conductividades hidráulicas. En base de la caracterización del ciclo hídrico, valores referenciales de recarga y evapotranspiración son incorporados al modelo. El trabajo de modelamiento numérico consta de flujo de agua y transporte de masa.

Los resultados del modelo son utilizados para la determinación de las ubicaciones y profundidades de los pozos de monitoreo. 

Figura 3. Red Piezométrica propuesta para el Monitoreo de Lixiviados de un Depósito de Relaves usando los resultados del modelamiento numérico general.

Figura 3. Red Piezométrica propuesta para el Monitoreo de Lixiviados de un Depósito de Relaves usando los resultados del modelamiento numérico general.

 

3. Instalación e instrumentación de piezómetros, toma de muestras y pruebas hidráulicas

Con la información proporcionada por el modelamiento general, se instalan los pozos de observación de 2” someros (<15 m) y profundos (>15 m). Se toman las muestras hidrogeoquímicas relevantes para la identificación de las plumas contaminantes.

Figura 4. Líneas de Flujo de Filtraciones de Relaves y Ubicación de Piezómetros Someros y Profundos.

Figura 4. Líneas de Flujo de Filtraciones de Relaves y Ubicación de Piezómetros Someros y Profundos.

Los piezómetros son instrumentados con registradores automáticos de nivel y conductividad eléctrica; los datos recolectados sirven tanto para las pruebas de bombeo como para el monitoreo de las medidas de remediación.

Dentro de las perforaciones se incluyen pozos de 4” para las pruebas de bombeo. Se considera importante la realización de pruebas de bombeo de alta duración ya que el resultado contempla una mejor respuesta del acuífero y es parte fundamental de la calibración del modelo numérico refinado.

 

4. Modelamiento Numérico Refinado

Con la logueos de las perforaciones, información piezométrica, resultados hidrogeoquímicos y los valores de los parámetros hidráulicos de las pruebas de bombeo, se refina el modelo numérico general. El refinamiento incluye una mejor discretización de las capas de material cuaternario y roca meteorizada por debajo del depósito de relave o botadero.

El modelamiento numérico refinado es igualmente de masa y transporte. La calibración del modelo numérico se realiza con los valores de niveles piezométricos y concentraciones observadas de metales pesados.

También se realiza un análisis cuantitativo de los mecanismos de atenuación natural, precipitación y absorción de metales en suspensión.

La geología del sitio puede representar complejidades en caracterizar la pluma contaminante debido a la presencia de capas de finos dentro del material cuaternario, por lo que el modelamiento numérico debe representar este comportamiento con una adecuada discretización de elementos y parámetros hidráulicos.

 

5. Simulación de Medidas de Remediación

Con el modelo calibrado se proponen las Medidas de Remediación que pueden ser:

● Pozos de bombeo

● Trincheras de remediación

● Drenes verticales

● Coberturas

● Barreras impermeables con barreras reactivas

Se simularán varias alternativas de remediación y combinaciones de ellas con el objetivo de encontrar la solución más consistente, de fácil implementación, de menor costo y con menor tiempo de operación.

Figura 5. Zonas de Captura de Pozos para Filtraciones provenientes de Depósito de Relaves.  

Figura 5. Zonas de Captura de Pozos para Filtraciones provenientes de Depósito de Relaves.

 

6. Implementación y Monitoreo de las Medidas de Remediación

Las Medidas de Remediación conceptualizadas son implementadas en campo y se hace un monitoreo de los niveles y concentraciones en la red piezométrica instalada. Con los datos recopilados se comparan con los pronosticados y, de ser necesario, se definen ajustes de las Medidas de Remediación. 

 

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