Estudio experimental del empleo de materiales de desecho de procesos mineros en aplicaciones prácticas con productos cementicios

Abstract

En el actual contexto “ecológico” de la minería moderna, uno de los principales problemas que tiene la industria es la adecuada disposición y almacenaje de los subproductos del procesamiento de los minerales, comúnmente denominados “relaves”. A diferencia de las escorias que son un subproducto de la fundición de la mena para purificar los metales, los relaves mineros no son tan utilizados y se desconocen sus posibles aplicaciones. El impacto en costos tanto económicos como sociales del manejo de estos materiales, cobra tal importancia que cualquier alternativa que permita reciclar o reutilizar el relave minero sin afectar al medio ambiente reduciría la contaminación, incrementaría el tiempo de servicio de los depósitos de relave y generaría menores costos; siendo de gran interés para las operaciones mineras en general. Una de las alternativas para realizar este reciclaje del relave, consiste en incorporarlo en la construcción de estructuras que resistan los efectos ambientales e intemperismo, como por ejemplo losas, muros de contención, cimientos, presas, etc. siendo el material ideal para este propósito el concreto. Tomando en cuenta lo anterior, el presente estudio propone incorporar relave minero en mezclas de concreto, con objetivos específicos de reciclar relave minero y encontrarle usos sostenibles en las poblaciones cercanas a las operaciones mineras. La incorporación de relave puede hacerse como relleno volumétrico o como adicionado puzolánico. Los ensayos realizados en el presente estudio contemplan ensayos a los materiales involucrados (agregados, cemento, relaves), ensayos al concreto en estado fresco y ensayos al concreto en estado endurecido. Siendo los principales y más importantes los ensayos de resistencia a la compresión (ASTM C39 C39M), tracción por compresión diametral (ASTM C496 C496M) y abrasión (ASTM C944 C44M). Nuestra investigación nos lleva a descartar el uso del relave minero como relleno volumétrico, debido a que siendo éste material tan fino (M.F. alrededor de 0.60) tendríamos que usar mayor cantidad de aditivo para conseguir una mezcla trabajable, además dicho material también presenta mucha cantidad de sulfatos en su composición (alrededor de 1000 ppm.) que podrían degenerar en problemas potenciales de durabilidad para el concreto. Se podría concebir usar relave minero en cantidades grandes para aplicaciones temporales, por ejemplo en sostenimiento temporal de túneles como shotcrete. La metodología para el uso del relave como adicionado puzólanico consistió en preparar mezclas de concreto con diferentes porcentajes de reemplazo de cemento por relave (se han propuesto reemplazos del orden del 10%, 15% y para algunos casos reemplazos de 20% y 25%). Se evaluó la resistencia a compresión a 3, 7 y 28 días; y para los ensayos de tracción por compresión diametral y abrasión se evaluaron sólo a 28 días de edad. En base a los resultados obtenidos se propone usar concretos con relave incorporado para construir losas con poco tránsito y veredas. Se propone también investigar la aplicabilidad de los relaves mineros como morteros para asentado de muros de albañilería, bloques de concreto vibrado, cimientos corridos, falsas zapatas, shotcrete y presas de concreto rolado; para intentar así tener un abanico más amplio de aplicaciones de estos materiales.