Modelado 3D de una pileta de lodos de una mina de carbón

Autores: Leopoldo Serpa y Ariana Carrazana

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La evaluación de recursos secundarios en diques de cola/tranques de relave/piletas de lodo abre nuevas posibilidades en el uso y optimización de pasivos mineros. En este artículo, se describe brevemente cómo el modelado 3D aportó valiosa información en un caso de estudio de una empresa minera dedicada a la extracción, beneficio, comercialización y producción de energía eléctrica a partir de carbón. Para más información consultar el trabajo académico de Serpa (2019).

El carbón sub-bituminoso extraído del yacimiento es beneficiado (separación por medios densos) para alcanzar las condiciones demandadas para sus distintos usos. Como resultado del proceso de beneficio, se generan colas que son depositadas en las denominadas piletas de lodos. Una de las piletas actualmente inactiva fue estudiada con el objetivo de identificar y cuantificar de manera preliminar las zonas con mayor potencial de re-utilización (re-explotación) con fines térmicos.

Para el modelado de los materiales sedimentados se utilizó la descripción visual de 35 pozos distribuidos sobre una malla de 20mx20m y cuyas profundidades oscilan entre 2,00m y 3,10m.

En la descripción visual (Figura 1) se identificaron tres tipos de materiales que fueron denominados carbón, arcilla y estéril. Estos se disponen constituyendo láminas cuyo espesor varía desde milímetros hasta decenas de centímetros, intercalando unos con otros en diferentes proporciones.


Figura 1: foto donde se muestra la disposición laminar y los tipos de materiales presentes. Coal = carbón, clay = arcilla, waste = estéril.

La distinción entre arcilla (material muy fino y con comportamiento plástico) y estéril (limos y arenas) se sustenta en las dificultades que representa cada material para el proceso de beneficio debido a su granulometría (especialmente la arcilla). Esta distinción es relevante, dado que para fines térmicos ambos son considerados ganga/estéril, pero para un eventual re-procesamiento su comportamiento es muy diferente. El flujo de trabajo utilizado para modelar los materiales sedimentados se muestra en la Figura 2.


Figura 2: flujo de trabajo involucrado en el proceso de modelamiento 3D.


A continuación se detalla brevemente la importancia de cada etapa:

Para el presente caso de estudio, el software utilizado fue Leapfrog Geo (licencia académica) propiedad de Bentley. La estrategia de modelamiento utilizada (figuras 3 y 4) permitió interpretar y modelar los niveles: carbón inferior, carbón superior, estéril inferior, estéril superior y arcilla. La distinción superior e inferior se definió por su posición vertical en la pileta. La distribución vertical y lateral de los niveles está asociada y condicionada por los procesos dinámicos de deposición, fundamentalmente separación hidráulica y densidad, y por diferencia en los flujos (o pulsos) de descarga.


Figura 3: Visual 3D de la pileta con la distribución de los niveles modelados (Carbón = carbón superior, arcilla intermedia = arcilla) indicando la posición aproximada del punto de descarga (flecha blanca).


Figura 4: Visual 3D de la pileta con la distribución de los niveles que constituyen ganga, es decir estéril inferior y superior y arcilla (arcilla intermedia = arcilla). Se indica además la posición aproximada del punto de descarga (flecha blanca).


Conclusiones

Bibliografía

Kossoff, D., Dubbin, W. E., Alfredsson, M., Edwards, S. J., Macklin, M. G., & Hudson-Edwards, K. A. (2014). Mine tailings dams: characteristics, failure, environmental impacts, and remediation. Applied Geochemistry, 51, 229-245.

Papageorgiou, G. (2004). Liquefaction assessment and flume modelling of the Merriespruit gold and Bafokeng platinum tailings (Doctoral dissertation).

Serpa, L. D., (2019). Caracterización y Modelamiento 3D de una pileta de lodos para su posible explotación con fines térmicos. Evaluación del Contenido de Ceniza y Poder Calorífico Superior. Yacimiento Carbonífero Río Turbio, Güer Aike, Santa Cruz (Tesis Inédita). Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina. 94p.

Vick, S. (1990). Planning, Design, and Analysis of Tailings Dams. BiTech Publishers Ltd., 1990.



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