Principales factores que controlan la composición química de los fluidos acuosos de los tranques de relaves chilenos.

Abstract

Los depósitos de relaves corresponden a una mezcla residual de minerales, agua y otros productos químicos derivados del procesamiento minero. En Chile, un país donde la minería constituye unas de las actividades económicas principales, existen 742 tranques de relaves provenientes de diferentes yacimientos. El objetivo de esta memoria de título es conocer cuáles son los factores que controlan la composición química de las aguas presentes en estos depósitos, mediante el procesamiento de datos de análisis químico de 65 muestras de agua provenientes de 5 tranques de relaves: Talabre (Chuquicamata (pórfido de Cu)), Andacollo (pórfido de Cu-Au; epitermal de Au), La Cocinera (Panulcillo (Skarn de Cu/IOCG)), Barahona I (El Teniente (pórfido de Cu)) y Carén (El Teniente). Las muestras de La Cocinera, nuevas de este estudio, fueron analizadas con ICP-OES, espectrofotometría y titulación. El análisis de estos datos comprende la caracterización general, un análisis estadístico multivariable en Excel, R e IBM SPSS Statistics, y el modelamiento geoquímico-termodinámico en PHREEQC 3.0. La clasificación hidroquímica de estas aguas cambia de sulfatadas cálcicas en los tranques Andacollo, Barahona I, y Caren a cloruradas y/o sulfatadas sódicas en Talabre y cloruradas y/o sulfatadas cálcicas y/o magnésicas en La Cocinera. Entonces, según la proporción entre iones, los fluidos menos mineralizados corresponden a aguas de ríos y subterráneas, mientras que los más mineralizadas a salmueras. La temperatura fluctúa en torno a los 15°C, pudiendo variar entre 10°C y 25°C, según el clima de la zona donde está emplazado cada tranque, el cual varía de desértico hasta templado húmedo. El pH está en el rango neutro-alcalino, con escasas excepciones de pH ácido, mientras que las condiciones redox son reductoras in situ y oxidantes hacia la superficie. El análisis estadístico por conglomerados jerárquicos, sobre la base del análisis de componentes principales (ACP), establece 5 grupos de muestras, en base al grado de mineralización, nombrados como aguas de tipo I (0 – 5.000 ppm), tipo II (5.000 – 8.000 ppm), tipo III (8.000 – 12.000 ppm), tipo IV (12.000 – 30.000 ppm) y tipo V (mayor a 30.000 ppm). Estos grupos constituyen una propuesta de clasificación para aguas de relaves, validada por pruebas estadísticas y basada en la evolución en el tiempo de éstas con respecto al grado de mineralización de cada tranque. Además de la mineralización total, Na y Cl pueden considerarse como los criterios distintivos entre los tipos seleccionados. La diferencia en el contenido de otros elementos no siempre está bien definida. Un hallazgo importante revela la convergencia de las mediciones de pH a valores neutros independiente de los valores iniciales en todos los tranques debido a su evolución. Las matrices de correlación indican un grupo de elementos que puede representar procesos de evaporación mientras que otros grupos conforman indicadores mineralógicos.