DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE RETENCIÓN DE AGUA PARA RIPIOS DE LIXIVIACIÓN MEDIANTE EL MÉTODO DEL PAPEL FILTRO

Abstract

La extracción de mineral genera inmensas cantidades de desechos, dentro de los residuos masivos mineros, los ripios de lixiviación, ya sea en pilas para extraer mediante solución acida el mineral de interés restante del material chancado o en botaderos posterior a la extracción, presentan cambios en su estabilidad físico-química dependiendo del contenido de humedad, poniendo en riesgo la estructura donde se almacenan los residuos frente a un eventual solicitación externa. No obstante, los desafíos implicados en la ingeniería del diseño, construcción y posterior cierre luego de su vida útil, implica buscar técnicas para mejorar el conocimiento sobre el comportamiento de las propiedades de los suelos no saturados. Para concretar este propósito se practican distintos tipos de ensayos directos o indirectos para obtener la succión (propiedad clave). Sin embargo, a pesar de los variados ensayos experimentales vigentes para obtener la succión, ningún método está exento de daño en su equipo debido a la naturaleza acida de los ripios de lixiviación. En relación al comportamiento no saturado, es de interés de modo de poder contribuir a la evaluación de su estado tensional y permeabilidad de estos materiales, es mediante la curva de retención de agua del suelo o soil water retention curve (SWRC) en inglés. Esta curva grafica la succión matricial que ejerce el fluido versus el contenido de humedad que presenta el suelo, puede ser relacionada con propiedades fundamentales del suelo no saturado, como son la resistencia al corte, la permeabilidad y el hinchamiento. Por lo que el objetivo de esta investigación es elaborar herramientas e instrumentos para obtener la succión matricial mediante un método de laboratorio experimental que se adapte de buena manera la naturaleza de los ripios de lixiviación, sin sufrir daños en su equipamiento y graficar a través de la SWRC los resultados obtenidos mediante un ajuste matemático que se acomode de mejor manera a las distintas granulometrías que se presentan este suelo, comparando con resultados y estimaciones obtenidas a partir de otros métodos concluyentes. Ante las buenas estimaciones obtenidas por el método, para reproducir realmente el comportamiento de estos materiales, se propone una nueva curva a partir de solución acida para describir el comportamiento in situ de estos residuos mineros. En este contexto, se implementó y llevó a cabo en el laboratorio del LEMCO el método del papel filtro, debido a los equipos y procedimiento con los que se desarrolla el ensayo, este equipamiento no sufre ningún tipo de alteración en presencia de un bajo pH, ya que la mayor parte está constituida por material plástico y este no reacciona ni se degenera en contacto del ácido. En la metodología se confeccionaron los contenedores y moldes requeridos para el procedimiento experimental detallado en la norma ASTM D5298-16, con énfasis en la resistencia a la corrosión y se utilizó la curva de calibración que entrega esta norma para los papeles Whatman N°42, adaptados los ajustes matemáticos se modelan de manera satisfactoria las características de los ripios de lixiviación. Por consiguiente, se presentan los resultados obtenidos al ensayar el método del papel filtro a dos muestras de ripios de lixiviación, ambas provenientes de distintas ubicaciones en un mismo botadero de ripios de la industria minera nacional, cada espécimen ensayado en tres ocasiones , graficando así mediante el ajuste de Fredlund & Xing (1994) los datos obtenidos utilizando la curva de calibración de la norma ASTM D5298-16. Demostrando que los resultados obtenidos son concluyentes y concordantes con publicaciones existentes, lo que abre paso al desarrollo de la curva de retención de solución acida o en inglés “soil acid retention curve” (SARC) en la cual se utiliza una solución con ácido sulfúrico similar a la que reciben los ripios en las mineras, por lo que modela un comportamiento más cercano a el comportamiento real del suelo no saturado. El método del papel filtro no tuvo inconvenientes al utilizar esta solución acida y obtuvo resultados congruentes a la granulometría del material ensayado y valores distintos a los obtenidos mediante la utilización de agua. Se contrasta en el aumento del límite de saturación en un 5% aproximadamente y una mayor permeabilidad con respecto al ensayo tradicional con agua.