ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE GEOPOLÍMEROS PARA RELLENO DE CASERONES EN MINERÍA SUBTERRANEA

Abstract

La minería subterránea ha vuelto a ganar relevancia en los últimos años gracias a que este método de explotación resulta menos invasivo al medioambiente al generar menos depósitos de estéril en comparación a métodos de explotación a rajo abierto. Dentro de los métodos más utilizados se encuentra la explotación por caserones con pilares autosoportados, el cual presenta buenos resultados en lo operacional pero reduce en gran medida las reservas minerales al no poder extraer estos pilares que suelen tener leyes suficientes como para estudiar el beneficio económico que tendría recuperarlos. Debido a esto, surgen métodos de explotación que implican rellenar estas cavidades con un material conglomerado que soporte los esfuerzos generados en el macizo rocoso, donde destaca el uso de cemento con relave o estéril, pero el uso de esta tecnología eleva el costo de minado en demasía. En el rubro de la construcción se ha investigado sobre un nuevo material que puede reemplazar al cemento denominado “geopolímero”, el cual consiste en un aglomerante formado a través de una fuente de aluminosilicatos y una solución alcalina que activa la fuente y permite la polimerización del material. El uso de relaves como fuente de aluminosilicatos para elaborar un geopolímero resulta atractivo, puesto que la composición mineralógica de los relaves presentados en Chile posee un alto contenido de silicio y aluminio que podría aportar en la polimerización de este material. Estudiar cómo actúan los relaves frente a una solución alcalina (por ejemplo, de hidróxido de sodio) puede aportar información interesante para ampliar el abanico de aplicaciones de los geopolímeros. La presente memoria de título estudia la formación de geopolímeros en base a relaves como una nueva opción de relleno para caserones. Se aplicarán distintas metodologías de preparación de geopolímeros con la finalidad de observar el fenómeno de la geopolimerización, utilizando como fuente de aluminosilicatos relave de cobre; e hidróxido de sodio como solución alcalina, para lograr la mejor forma de trabajar con los materiales escogidos. El alcance de esta memoria consiste en cumplir el hito 1 del proyecto Corfo adjudicado por el Centro de Investigación de JRI, donde se determinó alcanzar 1 MPa de resistencia a la compresión simple después de 7 días de curado, con la finalidad de tener una tecnología que consiga una alta resistencia mecánica en etapas tempranas para la continuidad operacional en minería subterránea. A partir de los distintos resultados obtenidos en base a el tiempo de curado en el horno a distintas temperaturas, se puede inferir que una alta temperatura en la etapa posterior al relleno de la probeta es favorable para el endurecimiento de la muestra. Al pasar los días en el horno, las probetas a 90°C demostraron una resistencia destacable, permitiendo realizar ensayos de resistencia a la compresión simple para cuantificar su desempeño. Esto beneficiaría el trabajo con relave, al ser este una fuente que no tuvo un tratamiento térmico previo a temperaturas elevadas (> 700 °C), aunque en primera instancia se volvería complejo replicar estas condiciones a nivel industrial, por lo que se recomienda evaluar la adición de otra fuente de aluminosilicatos que asegure una cantidad suficiente de fases solubles de aluminosilicatos y/o el uso de una solución alcalina mixta de hidróxido de sodio con silicato de sodio, que asegure la formación de un gel rico en silicio que actúe como semilla para el gel N-A-S-H. Para complementar la factibilidad del uso de esta tecnología, se realizó un ensayo de compresión uniaxial al mejor caso obtenido, donde se obtuvo una resistencia de 1.4 MPa, lo cual cumple el hito 1 propuesto para el proyecto Corfo en términos de resistencia mecánica, pero se debe continuar experimentando para lograr una mezcla que no conlleve un tratamiento térmico inviable a nivel industrial, además de ajustar las cantidades de agua y aditivos necesarias para la aplicación de esta tecnología, además de refinar las condiciones de curado.