Sistema de medición de la estabilidad de depósitos mineros de relave frente a la acción eólica

560 Pages·2016·25.39 MB·Spanish

Universidad Politécnica de Madrid
Escuela Técnica Superior de Arquitectura

Sistema de medición de la estabilidad de
depósitos mineros de relave frente a la acción
eólica, para su recuperación como espacio
urbano sostenible. El caso de la ciudad de
Copiapó en Chile

Tesis Doctoral

Autor
Dña. Pamela Valenzuela Toro
Ingeniero Constructor

Diciembre de 2015

Universidad Politécnica de Madrid
Escuela Técnica Superior de Arquitectura

Sistema de medición de la estabilidad de
depósitos mineros de relave frente a la acción
eólica, para su recuperación como espacio
urbano sostenible. El caso de la ciudad de
Copiapó en Chile

Autor
Dña. Pamela Valenzuela Toro
Ingeniero Constructor

Codirectores
D. Sergio Vega Sánchez
Doctor Arquitecto

D. Juan Palma González
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Diciembre de 2015

Tribunal nombrado por el Magfco. y Excmo. Sr. Rector de la Universidad
Politécnica de Madrid, el día de de 20 .
Presidente:
Vocal:
Vocal:
Vocal:
Secretario:
Suplente:
Suplente:

Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día de 20 ,
en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid.

Calificación:……………………………….

El PRESIDENTE LOS VOCALES

EL SECRETARIO

Agradecimientos

AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mi sincero agradecimiento a los profesores D. Sergio Vega y D. Juan
H. Palma, directores de esta tesis, por todo su conocimiento y experiencia compartida,
su generosa dedicación, las oportunidades brindadas al desarrollar esta investigación,
por su apoyo y ánimo, y, sobre todo, por su presencia cuando más la he necesitado.

Al Grupo de Geotecnia, y especialmente a su director D. Raúl Espinace, por los
desafíos planteados y la ayuda que me ha prestado, por lo que me ha enseñado, no
sólo en el mundo de la geotecnia ambiental, así como su apoyo y ánimo permanente.

A la Escuela de Ingeniería en Construcción de la Pontificia Universidad Católica de
Valparaíso, y su equipo docente, por poner a mi disposición su laboratorio y
equipamiento y depositar su confianza en mí para la realización de esta tesis.

A la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica, CONICYT y a la
Corporación de Fomento de la Producción, CORFO, que financiaron parte de los dos
proyectos que se adjudicó la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso y en los que
se desarrolló esta investigación.

Deseo expresar mi reconocimiento a todas las personas que trabajan o trabajaron en
instituciones estatales, que me facilitaron el acceso a información y a antecedentes
relevantes para esta investigación, pero especialmente su confianza, a Mariana
Hurtado, Solange Aguilera y Elizabeth Juárez de la Seremi de Medio Ambiente de la
Región de Atacama, a Paola Aguilera y Erik Jopia de la Seremi de Salud de la Región
de Atacama, a Elizabeth Cortés del Servicio Nacional de Geología y Minería de la
Región de Atacama, a Elizabeth Cuevas, Eduardo Rojas y Manuel Carmona de la
Empresa Nacional de Minería.

A Concepción Calvo, secretaria del Programa de Doctorado en Construcción y
Tecnología Arquitectónicas, quién siempre contestó mis dudas, me apoyó y me orientó
desde la distancia en este camino que ya termino de recorrer.

Finalmente, quiero expresar un especial agradecimiento a mi hermana, mi madre y mi
abuela, quienes me han entregado su apoyo incondicional a lo largo de toda mi vida,
siempre confiaron en mí, y me han instado a luchar y superarme cada día para
alcanzar las metas que me propongo.

i
Sistema de medición de la estabilidad de depósitos mineros de relave frente a la acción eólica, para su recuperación como espacio
urbano sostenible. El caso de la ciudad de Copiapó en Chile

ii
Índice

INDICE

RESUMEN .................................................................................................................. vii
ABSTRACT ................................................................................................................. ix
INDICE DE FIGURAS Y TABLAS ............................................................................... xi

PARTE 1: OBJETIVOS Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
1. INTRODUCCIÓN..................................................................................................... 1
1.1. Justificación de la investigación .................................................................... 7
1.2. Hipótesis .......................................................................................................... 9
1.3. Objetivos .......................................................................................................... 9
1.3.1. General .............................................................................................................. 9
1.3.2. Específicos ........................................................................................................ 9
1.4. Metodología de la investigación ..................................................................... 9
1.4.1. Parte I: Objetivos y justificación de la investigación ........................................... 9
1.4.2. Parte II: Estado del conocimiento y problemática............................................... 9
1.4.3. Parte III: Investigación experimental ................................................................ 10
1.4.4. Parte IV: Conclusiones .................................................................................... 11

PARTE 2: ESTADO DEL CONOCIMIENTO Y PROBLEMÁTICA
2. DEPÓSITOS DE RELAVE DE LA INDUSTRIA MINERA DEL COBRE EN
CHILE ................................................................................................................... 13
2.1. Minería del cobre en Chile ............................................................................. 15
2.1.1. Antecedentes generales e históricos ............................................................... 15
2.1.2. Producción de cobre en Chile .......................................................................... 21
2.1.3. Importancia económica de la actividad minera ................................................. 22
2.2. Tecnologías de producción del cobre .......................................................... 27
2.3. Residuos generados por la actividad minera .............................................. 29
2.3.1. Residuos líquidos ............................................................................................ 29
2.3.2. Emisiones atmosféricas ................................................................................... 30
2.3.3. Residuos sólidos .............................................................................................. 30
2.3.4. Manejo de residuos mineros ............................................................................ 32
2.4. Depósitos de relave ....................................................................................... 32
2.4.1. Características generales del relave ................................................................ 32
2.4.2. Caracterización geotécnica del relave.............................................................. 36
2.4.3. Disposición final de relave ............................................................................... 47
2.4.4. Problemas asociados a la estabilidad física ..................................................... 61
2.4.5. Control operacional de los tranques de arenas de relave................................. 65
2.5. Normativa vigente .......................................................................................... 67

3. PROBLEMÁTICA URBANA ASOCIADA A LA EROSIÓN EÓLICA EN
DEPÓSITOS DE RELAVE .................................................................................... 73
3.1. Introducción ................................................................................................... 75
3.2. Mecánica de la erosión eólica ....................................................................... 77
3.3. Pasivos ambientales mineros (PAM) ............................................................ 82
3.4. Principales riesgos asociados a los PAM .................................................... 84
3.5. Faenas mineras abandonadas y depósitos de relave en Chile .................. 88
3.6. Recuperación de PAMs afectados por erosión eólica en zonas urbanas
de Chile .......................................................................................................... 93
3.6.1. Caso ciudad de Andacollo ............................................................................... 96
3.6.2. Caso ciudad de Copiapó ................................................................................ 109

iii
Sistema de medición de la estabilidad de depósitos mineros de relave frente a la acción eólica, para su recuperación como espacio
urbano sostenible. El caso de la ciudad de Copiapó en Chile
3.7. Soluciones para recuperación de PAMs afectados por erosión eólica en
zonas urbanas aplicadas actualmente en Chile ........................................ 140
3.7.1. Compromisos ambientales voluntarios........................................................... 141
3.7.2. Perspectivas de negocio ................................................................................ 144
3.7.3. Fondos estatales ........................................................................................... 146
3.8. Bases para la normativa nacional relativa a Pasivos Ambientales
Mineros ......................................................................................................... 147
3.8.1. Introducción ................................................................................................... 147
3.8.2. Marco jurídico para los pasivos mineros en Chile .......................................... 148
3.8.3. Instrumentos de financiamiento para la remediación de pasivos mineros ...... 151
3.8.4. Fortalecimiento de la capacitación técnica para la remediación de pasivos
mineros .......................................................................................................... 152

PARTE 3: INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL
4. METODOLOGÍA PARA LA EVALUACIÓN DE LA EROSIÓN EÓLICA EN
DEPÓSITOS DE RELAVE ............................................................................. 159
4.1. Introducción ................................................................................................. 161
4.2. Caracterización área de estudio ................................................................. 163
4.3. Caracterización geotécnica de arenas de relave ....................................... 164
4.4. Evaluación de la erosión eólica de depósitos de relave ........................... 165
4.4.1. Evaluación in situ ........................................................................................... 165
4.4.2. Evaluación del desempeño de relave tratado con supresor de polvo en
laboratorio ..................................................................................................... 171
4.5. Análisis de los resultados ........................................................................... 176
4.5.1. Evaluación in situ ........................................................................................... 176
4.5.2. Evaluación en laboratorio............................................................................... 177

5. EVALUACIÓN EXPERIMENTAL DE LA EROSIÓN EÓLICA EN DEPÓSITOS
DE RELAVE DE LA CIUDAD DE COPIAPÓ, CHILE .................................... 179
5.1. Antecedentes de la Región de Atacama .................................................... 181
5.2. Evaluación en el Tranque de relave Nº 3, Planta Manuel Antonio Matta,
ENAMI ........................................................................................................... 186
5.2.1. Caracterización área de estudio .................................................................... 186
5.2.2. Caracterización geotécnica de arenas de relave ........................................... 193
5.2.3. Evaluación de la erosión eólica de arenas de relave ...................................... 195
5.3. Evaluación en el Tranque de relave San Juan ........................................... 222
5.3.1. Caracterización área de estudio..................................................................... 222
5.3.2. Evaluación de la erosión eólica de arenas de relave ...................................... 225
5.4. Evaluación del desempeño de relave tratado con supresor en
laboratorio .................................................................................................... 232
5.4.1. Caracterización área de estudio..................................................................... 233
5.4.2. Caracterización geotécnica de arenas de relave ............................................ 239
5.4.3. Evaluación del desempeño de arenas de relave ............................................ 239

PARTE 4: CONCLUSIONES .................................................................................... 249
6. CONCLUSIONES
6.1. Conclusiones ................................................................................................. 251
6.2. Futuras líneas o trabajos de investigación ..................................................... 257
6.3. Resultados científico – tecnológico ................................................................ 258
6.4. Bibliografía ..................................................................................................... 259

iv