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LOS DIQUES DE COLAS
Roberto Sarudiansky
Centro de Estudios para la Sustentabilidad
Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental
Universidad Nacional de San Martín
1. Introducción
Argentina no es un "país minero" pero es un país con historia minera y con recursos destacados a nivel global, tanto en metales como en minerales industriales y en rocas ornamentales.
El desarrollo notable de la minería durante los últimos quince años ha dado origen a nuevos desafíos económicos, sociales y ambientales.
Los diques de cola forman parte del proceso minero y en los últimos tiempos, en el marco del debate generado por el desarrollo del sector, son frecuentemente mencionados pero falta una adecuada información sobre los mismos.
Se pretende aquí dar una breve descripción sobre los mismos, sus usos, su manejo y la prevención de los riesgos.
2. Caracterización de los residuos
Como toda actividad productiva, la minería genera residuos. Éstos se pueden clasificar en:
• Los provenientes estrictamente de la actividad extractiva que por no poseer contenidos valiosos en los minerales contenidos no han sido sometidos a ningún proceso de concentración.
• Los provenientes de los procesos de concentración aplicados a los minerales extraídos.
• Los provenientes del asentamiento humano.
• Los residuos provenientes de la actividad extractiva que no poseen minerales de interés económico, se acumulan en grandes pilas y se denominan depósitos de estériles o escombreras. En particular se denominan desmontes a los residuos que provienen de la construcción de las labores necesarias para acceder y explotar el yacimiento (galerías, piques, rampas, etc.).
El proceso minero de extracción y concentración de minerales genera residuos conocidos como colas (tailings), relaves o jales. Si los residuos son sólidos (en forma de "ripios") pueden acumularse como escombreras.
En la concentración de minerales, especialmente en los metalíferos, las colas provienen de moler las rocas originales que los contienen y mezclar las partículas que se forman con agua y pequeñas cantidades de reactivos químicos que facilitan la liberación de los metales. A modo de ejemplo, una tonelada de mineral con 6 % de zinc y 3 % de plomo, al ser concentrado genera alrededor de 850 kilogramos de residuos sólidos y una cantidad equivalente de agua conteniendo cerca de un kilogramo de sustancias químicas residuales.
3. Caracterización de los diques
Los diques o presas son estructuras diseñadas y construidas para controlar o retener sustancias tales como agua o lodo.
Pueden servir para:
• Disponer de agua para consumo humano
• Disponer de agua para consumo industrial
• Disponer de agua para riego
• Controlar crecidas
• Navegación
• Protección de márgenes
• Generación Eléctrica
• Turismo, Esparcimiento y Recreación
• Piscicultura
• Contención de aluviones
• Almacenar colas mineras
En función de los materiales utilizados en su construcción, los diques pueden ser:
• De materiales sueltos
• De hormigónEn función de la forma de transmisión de la sobrecarga al terreno donde se emplazan, los diques pueden ser:
• De gravedad (su propio peso resiste el empuje)
• En arco o en bóveda (su propia forma resiste el empuje)
Figura 1. Tipos de diques
Figura 2. Corte transversal de un dique de gravedad
4. Los diques de colas
Si los residuos mineros son lodos o una mezcla líquida de materiales finos, son transportados a presas o depósitos mediante ductos, ya sea por gravedad o con ayuda de bombeo. Estas presas se denominan diques de cola.
La mayoría de las colas se encuentran en forma de lodos o de una mezcla líquida de materiales finos que, en cierta manera, se comporta como un suelo. Entre las diferencias que tienen estos residuos con respecto de los suelos comunes, se encuentra el hecho de que su densidad y cuerpo son inicialmente bajos y crecen con el tiempo.
Frecuentemente, para conservar y reutilizar el agua de proceso, así como para concentrar los lodos, se los suele someter a un procedimiento de deshidratación hasta que alcancen una consistencia tal que permita su transporte como fluido hacia las instalaciones de depósito.
Los lodos son transportados a las presas o depósitos mediante ductos, ya sea por gravedad o con ayuda de bombeo, o por otros métodos. La forma en que se depositan las colas en las presas influye de manera importante en su comportamiento y en la constitución de capas con diferente grosor de partículas y humedad.
A medida que las partículas de las colas se empacan bajo el efecto de la gravedad, se provoca el fenómeno de consolidación, que aporta tres beneficios: aumento de sólidos que pueden ser almacenados en un volumen dado; aumento del cuerpo del suelo por eliminación de agua; y disminución de la cantidad de filtraciones hacia el subsuelo. Cuando el proceso se completa, es común encontrar contenidos de 20 por ciento de agua en las partículas, aún en medios muy áridos con elevada evaporación. La permeabilidad de las colas depositadas en una presa es utilizada como un indicador de consolidación y potencial de filtraciones. Como resultado del depósito segregado de partículas por influencia de la gravedad, la permeabilidad es mayor cerca del punto de depósito y disminuye progresivamente.
La cantidad de agua dentro de los diques de colas debe mantenerse bajo control, eliminando periódicamente los excesos de manera a no provocar contaminación (lo cual puede llegar a implicar su tratamiento previo para remover sustancias tóxicas), así como previniendo que exista déficit de agua. En algunos casos, puede llegarse a requerir dotar a la presa de un recubrimiento inferior con una capa plástica que prevenga las filtraciones. Al diseñar las presas o depósitos se recomienda considerar su estabilidad y seguridad en todo momento de su vida, incluyendo la etapa de desafectación o remoción. Ello implica considerar todo tipo de eventos como que se llene hasta el tope el depósito, la posible erosión de las paredes, los derrumbes o erosión asociados con los ductos que transportan las colas al depósito; todo lo cual hace necesario el empleo de métodos de evaluación y análisis de riesgos.
Las colas, con el desarrollo de nuevas tecnologías y en función del los precios de los metales contenidos o nuevos usos de los minerales, pueden constituirse, a futuro, en un nuevo yacimiento.
El sistema que conforma un dique de colas se integra con:
• Caminos de acceso
• Transporte de colas (ductos)
• Sistema de distribución de colas
• Recirculación de agua hacia la planta
• Diques y terraplenes
• Cuenco o depósito de las colas
• Instrumental de monitoreo
Figura 3. Vista satelital de un dique de colas
Figura 4. Ductos de colas (gris oscuro) y de agua reciclada (gris claro)
Figura 5. Dique y ducto de distribución de colas
Cuando se selecciona el emplazamiento para la construcción de un dique de colas, se analizan básicamente aspectos tales como:
Características químicas y físicas de las colas
Volumen de las colas a generar
Potencial de generación de ácidos
Características de los efluentes
Geología
Hidrología
Clima
Riesgo sísmico
Percepción del público
Legislación y regulaciones
La superficie y capacidad de estos depósitos se expande a medida que se lleva a cabo la producción minera, lo cual demanda un proceso continuo de construcción y la atención permanente a las cuestiones de seguridad asociadas.
Los diques suelen construirse a partir de suelos naturales, de los materiales que se generan durante las actividades de extracción, e incluso con colas de depósitos preexistentes o los mismos que se están generando en las operaciones en curso. En estos últimos casos, se separan los materiales gruesos o arenosos de los fangosos, para emplear los primeros en la construcción de las paredes y verter los segundos dentro del depósito.
La geometría de las presas varía dependiendo de la topografía del lugar, empleándose por lo general presas circulares en terrenos planos.
Como toda obra humana la construcción de un dique de colas genera impactos ambientales, económicos y en la salud y seguridad, que deben ser convenientemente identificados, evaluados y analizados para su mitigación.
Los riesgos más importantes generados por los diques de colas son de ruptura y de contaminación. Las rupturas pueden deberse a:
- Fallas constructivas
- Mantenimiento inadecuado
- Desastres naturales que superen las previsiones constructivas
La contaminación está directamente relacionada con los contenidos de las colas y puede producir por filtraciones verticales u horizontales (por fallas constructivas o mantenimiento inadecuado) y por ruptura.
En función de los riesgos, y para su manejo, es necesario que todos los diques cuenten con planes para emergencias, con personas capacitadas para su aplicación y con intensa difusión a toda la población que pudiera ser afectada.
Los objetivos de los planes de emergencias son:
• Garantizar seguridad
• Minimizar el potencial de destrucción
• Reducir la magnitud de impactos ambientales
• Posibilitar la identificación y aplicación de medidas correctivas urgentes
• Reducir tiempos y costos de recuperación
• Mejorar el desempeño de las personas involucradas
El monitoreo tiene como objetivo fundamental prevenir riesgos. En la tabla siguiente se indica la modalidad o el tipo de instrumental que se utiliza para los distintos tipos de monitoreo que se aplican en los diques de colas desde su diseño y que deben continuar hasta su cierre.
La última etapa del proceso minero es el cierre de minas. En la misma se deben desarrollar acciones para:
• Remediación
• Asegurar el drenaje permanente
• Implementar un programa de monitoreo
• Controlar el drenaje ácido y de contaminantes
• Cubrir los requerimientos de mantenimiento a largo plazo
Figura 6: Dique de colas en proceso de remediación