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• Felipe ricardo Vicencio Bahamondes

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CAPÍTULO II: ANTECEDENTES TEÓRICOS

2.1 Pasta mineral de relave [2] Una pasta de relave mineral consiste en una mezcla de baja cantidad de agua con una gran cantidad de mineral de relave que contiene mayormente partículas finas. La consistencia de esta pasta es espesa, es decir, una alta densidad. Estas pastas tienen la ventaja de que pueden ser transportadas por tuberías o ductos sin tener el problema de la sedimentación del mineral, como ocurre con las pulpas de mineral de relave. [1]La consistencia alcanzada por estas pastas es tal que permite que permanezca estable, aún transcurrido un lapso de tiempo considerable y al ser depositadas presentan ángulos de deposición, según el contenedor o terreno dispuestos, a diferencia de una pulpa que tiene un comportamiento de un líquido. (ver figura 8.1). Cuando estas pastas de relave se disponen en superficie, una mínima parte del agua se podrá drenar o infiltrarse, ya que la mayoría de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensión superficial de la matriz de suelo fino. Algunas ventajas que tiene el deposito en pasta frente a tranques de relave son que presentan un área menor, deposición más estable y segura, mayor recuperación de agua, mayor ángulo de deposición. Es importante destacar que algunas propiedades reológicas de las pastas de minerales se pueden determinar por ensayos de laboratorios, como la altura de abatimiento, consistencia (ensayo de cono) y el ángulo de reposo, fluidez (ensayo de canaleta).

[3]2.2 Ensayos de abatimiento de cono (slump) Con este ensayo se puede determinar la altura del slump de la pasta de mineral. Este ensayo se realiza con un cilindro, para este laboratorio se utiliza un cilindro de PVC, cuyas dimensiones son de base 10 centímetros y altura de 10 centímetros. En este ensayo se introduce la pasta mineral cuidadosamente sobre este recipiente en una superficie plana. Es importante realizar esta prueba en no más de 30 segundos para evitar algún grado de sedimentación de partículas de la pasta. Luego se retira el recipiente, este se levanta con la precaución de que el movimiento sea vertical para no aplicar esfuerzos extras sobre la pasta. Una vez que se retira el recipiente la pasta se derrama y fluye, perdiendo así, la forma que le entregaba el recipiente convirtiéndose en una especie de cono achatado (slump). Cuando se la pasta se estabiliza se mide su altura y se compara con la altura del cono (H) (ver imagen 8.2).

La siguiente ecuación muestra el porcentaje de abatimiento de la pasta: % 𝑎𝑏𝑎𝑡𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =

𝑠 𝐻

∗ 100

(Ecuación 2.1)

Siendo s la diferencia entre la altura del recipiente y la altura de la pasta. Este ensayo es realizo bajo la Norma Brasilera NBR NM 67 (1998) según Araujo et. Al (2006).

[3]2.3 Ensayo de la canaleta (flume) Con este ensayo se puede determinar el valor del ángulo de reposo de la pasta mineral que se estudia. Para este ensayo se utiliza una canaleta especial echa de material de acrílico, cuyas dimensiones son 50 cm de largo, 10 cm de alto y 10 cm de ancho. Posee un compartimiento de alimentación con una compuerta móvil que se levanta y se cierra (ver figura 3). Para este ensayo no se considera ángulos de inclinación de la canaleta con respecto a la horizontal (pendiente 0%). En el compartimiento de alimentación se deposita la pasta hasta llenarla al ras, cuidando que el tiempo de llenado no sea excesivo, luego se levanta la compuerta súbitamente y se deja fluir la pasta, una vez que se estabiliza se procede a medir el punto inicial (h1), el punto final (h2) de la pasta y el largo de esta (L). Estos valores son tomados desde la compuerta. La siguiente ecuación muestra el ángulo de reposo que presenta la pasta: 𝜃𝑅 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑔

(ℎ1−ℎ2) 𝐿

(ecuación 2.2).

2.3 Porcentajes de sólidos: Corresponde al porcentaje que tiene el peso o flujo másico del mineral, respecto al peso o flujo másico de la pulpa: 𝐶𝑝 =

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑢𝑙𝑝𝑎

(ecuación 2.2).

𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑢𝑙𝑝𝑎 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 + 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑜 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

CAPÍTULO III: PROCEDIMIENTOS Materiales:          

Mineral solido correspondiente a un compósito de relaves de flotación. Cilindro de PVC (slump) Canaleta acrílica (flume) Probeta 1000 ml. Espátula. Brocha. Regla. Agua potable. Balde. Palo para revolver la mezcla.

Procedimiento: 1. Se realizaron los cálculos para determinar la cantidad en ml de líquido a utilizar, dependiendo del porcentaje de solidos utilizado, que varían desde el 72% hasta el 77,5% en intervalos de 0,5%, tomando en cuenta que cada prueba el mineral a utilizar será de 2000 gramos. 2. Teniendo la cantidad de líquido a utilizar, se mide en la probeta graduada la cantidad a utilizar y también se masa los 2000 gramos de mineral de relave, se procedió a verter un poco de mineral y una poco de agua al balde, se revuelve con la ayuda del palo hasta homogeneizar bien la mezcla, se vuelve a verter un poco de mineral y un poco de agua en el balde, revolviendo bien para evitar grumos en la mezcla, se repitió hasta verter todo el mineral y toda el agua en el balde y se revolvió hasta quedar la mezcla bien homogénea. 3. Posteriormente se realizó el test de slump, tomando el cilindro de PVC y vertiendo la pasta en él (ver imagen 8.4), asegurándose de golpear el cilindro para que no quedaran huecos mientras se llenaba. Una vez lleno se retira el cilindro de forma horizontal (ver imagen 8.5), el cono producido de toma la medición de altura en 4 puntas y en el centro(ver imagen 8.6, 8.7 y 8.8), con respecto a la altura del cilindro y se anotan. Esta prueba se realiza 3 veces. Después de cada prueba se recolecta la pasta y se vuelve a revolver. 4. Luego se procedió a realizar el test de flume (ver imagen 8.9), en el cual la pasta se vertió en una sección de la canaleta, se golpeó para que no quedaran huecos en su interior, se abre la puerta y se deja que fluya la pasta, luego se toman mediciones de altura en el centro de la ranura de la puerta y en el punto final, además del largo recorrido por la pasta. Se anotan los datos. Esta prueba se realiza 3 veces. Después de cada prueba se recolecta la pasta y se vuelve a revolver. 5. Este procedimiento se repite para el porcentaje de solidos Cp = 72%; 72,5%; 73%; 73,5%; 74%; 74,5%; 75%; 75,5%; 76%; 76,5%; 77%; 77,5%.

CAPÍTULO IV: DATOS EXPERIMENTALES

Tabla 1: Datos entregados para realizar el laboratorio Porcentajes de solidos (%)

Masa Mineral (gr)

Masa pulpa (gr)

Volumen agua (cc)

72

2000

2777,78

777,78

72,5

2000

2758,62

758,62

73

2000

2739,73

739,73

73,5

2000

2721,09

721,09

74

2000

2702,70

702,70

74,5

2000

2684,56

684,56

75

2000

2666,67

666,67

75,5

2000

2649,01

649,01

76

2000

2631,58

631,58

76,5

2000

2614,38

614,38

77

2000

2597,40

597,40

77,5

2000

2580,65

580,65

CAPÍTULO V: RESULTADOS Y DISCUSIONES

5.1 Test de Slump Tabla 2: Prueba 1 de test de slump Cp (%)

Prueba 1 s1 (cm)

s2 (cm)

s3 (cm)

s4 (cm)

s5 (cm)

72,0

9,10

9,10

9,30

8,80

9,10

72,5

8,50

9,40

9,50

9,80

9,40

73,0

8,10

8,60

8,60

8,90

8,90

73,5

9,10

9,20

9,30

9,30

8,80

74,0

8,60

8,50

8,60

8,40

8,80

74,5

7,80

8,40

8,30

8,70

8,30

75,0

7,00

5,75

5,80

6,35

6,60

75,5

8,00

7,40

7,40

7,20

6,40

76,0

7,30

7,20

7,50

7,40

7,50

76,5

6,80

6,50

6,80

6,50

6,50

77,0

5,80

5,10

5,30

6,70

4,30

77,5

4,20

4,50

4,00

4,10

4,70

Tabla 3: Prueba 2 de test de slump Cp (%)

Prueba 2 s1 (cm)

s2 (cm)

s3 (cm)

s4 (cm)

s5 (cm)

72,0

8,90

9,50

9,10

8,90

9,30

72,5

8,40

9,20

8,90

9,30

9,30

73,0

8,50

8,70

9,00

9,00

8,90

73,5

9,40

9,50

9,20

9,10

8,40

74,0

7,70

8,10

8,30

8,70

8,40

74,5

7,80

8,70

8,70

8,60

8,70

75,0

6,80

6,10

5,80

5,60

5,90

75,5

7,20

7,50

7,50

7,30

6,10

76,0

6,70

7,20

7,40

7,40

6,80

76,5

5,00

5,40

4,40

5,30

5,20

77,0

4,90

4,30

5,00

4,20

5,60

77,5 4,85 4,70 Tabla 4: Prueba 3 de test de slump Cp (%)

4,80

4,70

4,90

Prueba 3 s1 (cm)

s2 (cm)

s3 (cm)

s4 (cm)

s5 (cm)

72,0

8,90

9,10

9,30

9,20

9,20

72,5

8,40

9,40

9,20

8,90

8,90

73,0

8,50

9,00

9,00

9,00

9,10

73,5

9,10

9,40

9,05

9,30

8,10

74,0

7,50

8,10

8,20

8,40

8,50

74,5

7,70

8,80

8,90

8,90

8,70

75,0

6,10

5,50

5,20

5,80

6,10

75,5

8,30

8,10

8,20

7,90

7,50

76,0

6,80

7,30

7,00

7,10

6,90

76,5

5,40

5,30

5,20

5,50

5,50

77,0

5,10

4,90

4,70

4,70

4,40

77,5

4,80

4,50

4,75

4,80

5,00

Tabla 5: Resultados test de slump Promedio

Desviacion estándar

Abatimiento (%)

72,0

9,12

0,190

91,20

72,5

9,10

0,421

91,00

73,0

8,79

0,277

87,87

73,5

9,08

0,383

90,83

74,0

8,32

0,357

83,20

74,5

8,47

0,406

84,67

75,0

6,03

0,492

60,27

75,5

7,47

0,615

74,67

76,0

7,17

0,269

71,67

76,5

5,69

0,737

56,87

77,0

5,00

0,664

50,00

77,5

4,62

0,301

46,20

Cp (%)

100 90

Abatimiento (%)

80 70 60 50 40 30 20 10 0 71

72

73

74

75

76

Cp (%)

Gráfico 1: Concentración de solidos v/s abatimiento de la pasta

5.2 Test de Flume

Tabla 6: prueba 1 test de Flume Cp (%)

Prueba 1 h1 (cm)

h2 (cm)

L (cm)

72,0

2,65

0,58

36,40

72,5

3,58

0,70

31,00

73,0

3,35

0,83

28,40

73,5

3,75

0,72

27,00

74,0

4,60

1,17

21,00

74,5

5,40

0,70

14,50

75,0

5,65

1,23

9,90

75,5

6,10

1,30

9,20

76,0

6,95

6,76

9,60

76,5

6,45

1,96

4,60

77,0

7,35

1,70

3,95

77,5

8,00

1,60

3,30

77

78

Tabla 7: prueba 2 test de Flume Cp (%)

Prueba 2 h1 (cm)

h2 (cm)

L (cm)

72,0

2,65

0,60

36,30

72,5

3,90

0,57

31,70

73,0

3,35

0,77

29,00

73,5

3,30

0,62

27,50

74,0

4,25

1,10

19,50

74,5

5,30

0,53

16,20

75,0

5,75

1,23

10,10

75,5

6,55

1,30

9,50

76,0

6,75

0,76

9,80

76,5

7,20

1,96

4,60

77,0

7,55

1,75

3,90

77,5

7,90

1,33

3,40

Tabla 8: prueba 3 test de Flume Cp (%)

Prueba 3 h1 (cm)

h2 (cm)

L (cm)

72,0

2,65

0,62

35,70

72,5

3,58

0,70

31,00

73,0

3,45

0,73

29,50

73,5

3,35

0,75

27,00

74,0

4,20

0,93

21,20

74,5

5,40

0,63

15,90

75,0

4,90

1,23

9,30

75,5

6,30

1,50

9,20

76,0

6,90

0,73

9,80

76,5

6,40

2,16

5,00

77,0

7,40

1,80

4,05

77,5

7,85

1,60

3,30

Tabla 9: parámetros estadísticos test de Flume Cp (%)

Promedio h1 (cm)

Promedio h2 (cm)

Promedio L

Des. Est. H1

Des. Est. H2

Des. Est. L

72,0

2,65

0,60

36,13

0,00

0,02

0,38

72,5

3,69

0,66

31,23

0,18

0,08

0,40

73,0

3,38

0,78

28,97

0,06

0,05

0,55

73,5

3,47

0,70

27,17

0,25

0,07

0,29

74,0

4,35

1,07

20,57

0,22

0,12

0,93

74,5

5,37

0,62

15,53

0,06

0,09

0,91

75,0

5,43

1,23

9,77

0,46

0,00

0,42

75,5

6,32

1,37

9,30

0,23

0,12

0,17

76,0

6,87

2,75

9,73

0,10

3,47

0,12

76,5

6,68

2,03

4,73

0,45

0,12

0,23

77,0

7,43

1,75

3,97

0,10

0,05

0,08

77,5

7,92

1,51

3,33

0,08

0,16

0,06

Tabla 6: Cálculo del ángulo de reposo test de Flume

Cp (%)

h1-h2

(h1-h2)/L

θr (°)

72,0

2,05

0,06

3,43

72,5

3,03

0,10

5,71

73,0

2,61

0,09

5,14

73,5

2,77

0,10

5,71

74,0

3,28

0,16

9,09

74,5

4,75

0,31

17,22

75,0

4,20

0,43

23,27

75,5

4,95

0,53

27,92

76,0

4,12

0,42

22,78

76,5

4,66

0,98

44,42

77,0

5,68

1,43

55,03

77,5

6,41

1,92

62,49

70.00

60.00

θr (°)

50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 71.0

72.0

73.0

74.0

75.0

76.0

77.0

78.0

Cp (%)

Gráfico 2: Porcentaje de sólidos vs ángulo de reposo.

Discusiones: Análisis global: La curva del test de slump tiene una tendencia negativa, en donde baja el porcentaje de abatimiento en cuanto crece el porcentaje de sólidos, con respecto a la curva teórica existe diferencia en los puntos 75%, 75,5% y 76,6%, en donde puede haber existido un error sistemático al tomar los datos, ya que las medidas fueron tomadas solo a la vista del medidor. La curva del test de flume tiene una tendencia positiva de tipo similar a la logarítmica en donde el comportamiento de los puntos coincide con la curva teórica, salvo el punto 76 en donde las medidas fueron mal tomadas, debido a errores sistemáticos de los medidores. No existe errores en común en ambas curvas, por lo que se puede decir que no hubo error en la preparación de la pasta, solo en la observación de las mediciones. Análisis crítico: Según el test de slump mayor porcentaje de sólidos 77,5% en la pasta menor será porcentaje de abatimiento 46,2% de esta, por lo tanto, mayor será su consistencia, es decir casi mantendrá su forma al depositarlo, debido a que no posee tanta agua y esta difícilmente se infiltrará en los suelos contaminándolos y será bueno para un almacenaje en tranques ya que ocupa menor área y menor cantidad de agua. A menor porcentaje de sólidos 72%, mayor sera su porcentaje de abatimiento 91,2% en la pasta, es decir, esta será menos consistente por lo que su forma cambiara más al ser depositado debido al contenido de agua que hace que la pasta se deforme.

Por otro lado, en el test de flume, a menor porcentaje de solidos (72%) menor será el ángulo de reposo 3,43°, debido a la pulpa fluirá con más facilidad, debido a su contenido de agua y facilita su transporte por su tendencia a fluir, ya que casi no existe sedimentación de los sólidos en la pasta. Mientras mayor sea el porcentaje de sólidos su ángulo de reposo será mayor 62,49°, es decir, su fluidez será menor, dificultando el transporte, pero facilitando su almacenaje. El punto crítico en la curva del test de flume (73.5%), se puede decir que los puntos anteriores a este el comportamiento es más cercano a una pulpa, mientras que, a mayor sea los porcentajes de sólidos, se comportarás como pasta. Un punto óptimo es el 74%, en cual la pasta es consistente para un buen almacenaje (%abt = 83,2%), y es fluida para un buen transporte(θR = 9,09°), es un punto medio que involucra las propiedades reológicas de consistencia y fluidez de la pasta.

CAPÍTULO VI: CONCLUSIONES Test de slump  A mayor porcentaje 77,5% de solidos menor abatimiento 46,2%, mayor consistencia.  A menor porcentaje 72% de solidos mayor abatimiento 91,2%, menor consistencia. Test de flume    

A mayor porcentaje de sólidos 77,5% mayor ángulo de reposo 62,49°, menor fluidez. A menor porcentaje de solidos 72% menor ángulo de reposo 3,43°, mayor fluidez. Punto crítico 73,5% Punto óptimo 74%

CAPÍTULO VII: BIBLIOGRAFÍA Bibliografía [1] http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-07642006000200010 [2] http://www.sernageomin.cl/pdf/mineria/seguridad/GuiaTecOperacionDepRelaves.pdf [3] revistasinvestigacion.unmsm.edu.pe/index.php/iigeo/article/download/11381/10219

CAPÍTULO VIII: ANEXOS