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Análisis técnico, económico y ambiental de la aplicación de métodos de extracción directa de litio para las Salmueras del salar de Coipasa: Comparación entre absorción e intercambio iónico
(REV. MAMYM, 2025) Zamora E, Gerardo; Gutierrez V., Jorge; Meza D, Ruth
En el altiplano boliviano, se encuentra el Salar de Coipasa (68°8'W, 19°23'S), considerado como el segundo salar más grande en Bolivia (2,500 km², 3,656 m.s.n.m.), ubicado al noroeste del Salar de Uyuni. El salar de Coipasa tiene mayor significancia como recurso estratégico de desarrollo para el departamento de Oruro en Bolivia. El presente trabajo de investigación se circunscribe al análisis de los métodos de Extracción Directa de Litio (EDL, por sus siglas en inglés DLE) aplicables a la salmuera del Salar de Coipasa, con un enfoque a dos tecnologías emergentes: absorción mediante sorbentes (adsorbentes) e intercambio iónico con resinas o sorbentes iónicos. Se examinan los fundamentos teóricos, la viabilidad operativa, los desafíos técnicos, económicos, ambientales, energéticos y de calidad de pureza del producto final de Litio obtenido, así como la factibilidad para su implementación en Coipasa, considerando las características geoquímicas de la salmuera. Se propone una metodología para ensayos piloto, se evalúan posibles resultados y, finalmente, se discuten las ventajas relativas de cada método en el contexto local.
Bases técnicas para el diseño conceptual sustentable para la producción de carbonato de litio de las salmueras del salar de Coipasa
(REV. MAMYM, 2024) Zamora E, Gerardo; Gutierrez, Jorge; Conde, Omar
En Bolivia, el altiplano es una cuenca endorreica de ±200000 km² ubicada a 4000 msnm que se encuentra entre la Cordillera Occidental y Oriental, y que por sus características meteorológicas que presenta dicha cuenca, tiene las condiciones ideales para la formación de ambientes evaporíticos. Dos amplias costras de sal llenan el centro Altiplano: se les conoce como Salar de Uyuni (10000 km², 3653 m) y Salar de Coipasa (2500 km², 3656 m). El Salar de Coipasa (68°8'W, 19°23'S), es el segundo salar más grande del Altiplano boliviano, y se encuentra al noroeste del Salar de Uyuni. El salar de Coipasa tiene mayor significancia como recurso estratégico de litio para el departamento de Oruro en Bolivia. En el marco de la Federal Direction for International Cooperation (DGCI) (1996-2000), la Universidad belga de Liege y la Universidad Técnica de Oruro, han efectuado una prospección del Salar de Coipasa sistemática con una malla de 2 por 2 km y extraído muestras de salmueras cuyos resultados de análisis químicos arrojaron una concentración media de litio de 339.1 mg/L y relaciones de Mg/Li y SO4/Li de 42.74 y 83.14, respectivamente, previéndose extracciones de litio por el proceso convencional por piscinas de evaporación y posteriores etapas de eliminación de impurezas hasta la obtención de LiCO3 por debajo del 20 % por el arrastre del litio en los productos de la etapa de enriquecimiento por cristalización y en la eliminación de impurezas de precipitación. Por otra parte, la evaporación en la zona del Salar de Coipasa es menor a 1500 mm y las precipitaciones fluviales oscilan entre 100 y 200 mm; por lo que para alcanzar una producción mayor a 15000 t de LiCO3 se requerirían más de 3000 Has en piscinas de evaporación, con tiempos de tratamiento más largos que 18 meses de operación. Por tanto, se califica de "técnicamente difícil la posibilidad de extracción de litio de las salmueras de Coipasa a través de procesos convencionales". Es decir, la extracción de litio del salar de Coipasa debe efectuarse por el método de extracción directa, considerando sus ventajas competitivas de mayor eficiencia, tiempos cortos de extracción, costos competitivos y significativamente una menor huella hídrica. El proceso propuesto involucra el proceso de adsorción - desorción, membranas y ósmosis inversa, se constituiría en el proceso más adecuado para la obtención de LiCO3 de las salmueras del salar de Coipasa, zona de alta escases hídrica.
Beneficios económicos de la aplicación de la economía circular en la etapa del cierre ambiental de sitios de almacenamiento de residuos mineros en operaciones a cielo abierto
(REV. MAMYM, 2020) Zamora E, Gerardo; Hinojosa C, Octavio; Blanco Vino, Walter
Se han desarrollado varios métodos para estabilizar los sitios de almacenamiento de residuos mineros generadores de DAR; los más frecuentes, recurren al uso de geo membranas que son dispuestas por encima de los residuos inestables geoquímicamente; para luego asentar el geo textil, y sobre éste, una capa de material cuaternario; para finalmente, colocar encima el suelo vegetal o top soil, y la cobertura vegetal autóctona. Los costos de la aplicación de este método de cierre para el caso de desmontes o escombreras pueden estar por el orden de 0.223 millones de dólares por hectárea; y para el caso de la rehabilitación de sitios de almacenamiento de colas o relaves, por el orden de 0.57 millones de dólares por hectárea; montos que posiblemente no son de disponibilidad de la compañía minera o no han sido previstos al inicio de operación. Además, por lo general, el material de desencape (top soil) obtenido en la explotación del pit, no es suficiente para cumplir con el cierre anteriormente descrito. En ese contexto, se propone las bases técnicas para la implementación de la economía circular que se circunscribe en la desulfuración de las colas o relaves antes de su disposición final, mediante el uso de espirales de concentración; pero al mismo tiempo, el re uso de las colas no sulfuradas obtenidas, tanto para su uso como material fino en coberturas secas, cómo en la fabricación artificial de top soil para el cierre ambiental. Esta alternativa de cierre, que se apropia para climas semiáridos, presenta un costo inferior de 0.19 millones de dólares por hectárea. Mediante este trabajo de investigación, se ha podido demostrar que la implementación de la economía circular en el manejo de los residuos mineros en una operación minera desarrollada a cielo abierto, puede permitir no solo bajar los costos del cierre ambiental de sus residuos generadores de DAR, hasta en un 77%; si no que también, generar un excedente de top soil artificial; que en suma, aseguran que la operación minera no deje sitios de disposición de residuos de riesgo para el medio ambiente.
Economía circular en el procesamiento mineral: uso de aguas residuales urbanas tratadas en procesos de flotación de minerales sulfurados
(REV. MAMYM, 2021) Zamora E, Gerardo; Tórrez Ch, José Ariel
En general, en la industria minero-metalúrgica que se desarrolla en zonas semi áridas, se ha reducido el uso y consumo de agua de manera considerable a través de su recirculación en el proceso. A pesar de esto, actualmente existe en muchas zonas mineras del altiplano boliviano, una gran escasez de agua para satisfacer a las plantas de procesamiento de minerales de algunas empresas mineras, dando prioridad a su uso en el abastecimiento a las poblaciones mineras. Por otra parte, las poblaciones mineras de dichas zonas, no cuentan con plantas de tratamiento de sus aguas residuales urbanas; por lo que, la descargas de las mismas, alteran la calidad de las aguas superficiales y subterráneas. En ese contexto, y en el marco de la economía circular en el procesamiento minero-metalúrgico, se deben buscar alternativas de solución integrales que pasan por establecer la viabilidad técnica del uso de aguas residuales urbanas tratadas para su aplicación en los procesos de flotación de minerales sulfurados y el diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), de manera tal que, sus descargas puedan ser utilizadas en dichos procesos de flotación. Esta investigación se enfocó en estudiar la aplicación de las aguas residuales tratadas provenientes de una PTAR en el procesamiento de minerales sulfurados del yacimiento minero de Poopó y el diseño de una PTAR con la tecnología de lodos activados para el municipio del mismo nombre. Las pruebas experimentales se realizaron con una muestra de mineral sulfurado del ingenio minero ubicado en el municipio de Poopó con aguas tratadas de la PTAR del municipio de Yunguyo-Perú, esta fue elegida por presentar los niveles más altos de eficiencia de tratamiento. Se determinó que con las aguas citadas es posible alcanzar concentrados de Zn de hasta 46.39%, con una recuperación de 94.28%. Por otra parte, el diseño y dimensionamiento de la PTAR por la tecnología de lodos activados, para una población proyectada a 15 años de 11668 habitantes, permitirá una descarga de efluente cerca de 5 ppm de DBO5 y 32 ppm de sólidos en suspensión según la siguiente propuesta de diseño: Qdiseño= 80.96 l/s, Vdesarenador= 1239.30 m³, Vreactor aireado = 1799.59 m³, y Vreactor cloración= 1253.83 m³/ día. En conclusión, la implementación de una PTAR en el municipio de Poopó, permitiría descargar aguas residuales tratadas que pueden ser suficientes en volumen y adecuadas para el proceso de flotación de minerales de zinc en la planta minera de Poopó.
Economía circular en minería: procesamiento de desmontes como alternativa de remediación ambiental
(REV. MAMYM, 2019) Zamora E, Gerardo; Blanco Vino, Walter; Hinojosa Carrasco, Octavio
Actualmente, muchas operaciones mineras, en el marco de la economía lineal, han generado grandes volúmenes de desmontes o estériles con bajos contenidos de los metales de interés económico a partir de los yacimientos mineros explotados ya sea a cielo abierto o por explotación subterránea. En el contexto de la economía circular, los sitios de almacenamiento de desmontes generadores de drenaje ácido de roca, pueden ser objeto de tratamiento metalúrgico, con el propósito de recuperar dichos metales de interés económico por procesos hidrometalúrgicos, como una alternativa al cierre ambiental de los mismos; tratando además que, los relaves generados en éstos procesos, sean reutilizados en el cierre de los mismos, permitiendo así, un claro beneficio económico, social y ambiental para la industria minera. En ese contexto, el presente trabajo de investigación, presenta un estudio de las alternativas de tratamiento de muestras de desmontes de complejos de Pb-Ag-Zn por: Lixiviación cianurante directa por agitación; pretratamiento en medio ácido y en presencia de H2O2 como agente oxidante, y luego del lavado y neutralización, la respectiva cianuración de los residuos; y finalmente, el retratamiento de los mismos mediante oxidación acuosa en medio relativamente ácido y presencia de H2O2 como agente oxidante y NaCl como agente acomplejante; todos ellos con el objetivo de obtener las mayores extracciones de Ag en la lixiviación, pero además, obtener los menores contenidos de sulfuro en los relaves ya sea para su disposición sin medidas ambientales y/o su uso como coberturas secas en la etapa de cierre de los mismos. Muestras de desmontes con diferentes contenidos de sulfuros, que varían entre 1.0 a 3.4 % de Azufre Total, y con concentraciones de entre 68 a 53 g/t de Ag, fueron sometidos a condiciones normales de cianuración por agitación, obteniéndose extracciones que variaron entre 74 % a 31 %, respectivamente. Sin embargo, después del pretratamiento ácido-oxidante, las extracciones en la etapa posterior de cianuración, subieron de entre 81% y 63%, respectivamente. Finalmente, mediante la lixiviación ácido-clorurante, se lograron extracciones de entre 58 a 98%, respectivamente; obteniéndose además, para muestras con contenidos medios de sulfuros, colas no generadoras de DAR; que en base a su caracterización geotécnica, son también "aptas para su uso en forma de coberturas secas" en la etapa de cierre ambiental.
Estudio de desulfurización de relaves generadores de dar, antes de su disposición final, como alternativa de manejo y mitigación de impacto ambiental
(REV. MAMYM, 2017) Zamora E, Gerardo; Hinojosa C, Octavio; Salas C, Antonio
Es conocido que los relaves de las plantas concentradoras que procesan minerales sulfurosos son generadores de DAR. La industria minera ha desarrollado diferentes estrategias para evitar el efecto negativo del DAR sobre el medio ambiente. Una de estas estrategias es la "desulfurización ambiental", como etapa previa a la disposición final de los relaves de un proceso, y consiste en separar los minerales sulfurosos remanentes en los relaves por un proceso de flotación no selectiva de sulfuros; así, producir una fracción de sulfuros, con menor porcentaje en peso y fuertemente reactiva o generadora de DAR (producto float); y otra fracción, mayoritaria en peso y con bajo contenido de sulfuros y por tanto no generadora de acidez (non float). Este proceso de desulfurización permite entonces generar un producto "estable químicamente - non float"; qué en la etapa de cierre, no requiere de medidas ambientales; mientras que, el producto sulfuroso - float, debe ser manejado ambientalmente y requerirá medidas especiales en la etapa de cierre pero a un costo menor. Para el estudio se ha considerado una muestra representativa de los relaves de una empresa minera de explotación de complejos Pb-Ag y Zn-Ag. Se ha llevado adelante la caracterización física; química, mineralógica y biológica. Asimismo, la muestra ha sido sometida a pruebas geoquímicas estáticas y dinámicas de predicción de DAR antes y después del proceso de desulfurización. De los resultados obtenidos en el estudio es posible establecer que, mediante una etapa adicional bulk de flotación de sulfuros de los relaves estudiados, es posible eliminar la fracción sulfurosa; generando así, un residuo (non float) NO GENERADOR de DAR con cerca del 85% en peso que, en la etapa de cierre del sitio de disposición final del mismo, no requerirá medidas ambientales de rehabilitación. Esto implica un "ahorro enorme" en la fase de rehabilitación final del sitio minero. Por otra, la fracción sulfurada requerirá una disposición ambiental adecuada y emdidas de rehabilitación en la etapa del cierre.
Estudio técnico y económico de la obtención de ácido fosfórico a partir de roca fosfórica del yacimiento de Capinota - Cochabamba -Bolivia
(REV. MAMYM, 2024) Zamora E, Gerardo; Ninavia C, Riorvi Brandon
Las tecnologías de producción de ácido fosfórico a partir de recursos minerales pueden ser por las vía seca y húmeda. En el presente trabajo se estudia la obtención de ácido fosfórico por la vía húmeda a partir de la roca fosfórica proveniente del municipio de Capinota - Cochabamba - Bolivia. Actualmente la roca fosfórica de dicho municipio, sólo se comercializa como fertilizante a los agricultores para su aplicación directa. En la investigación, se realizó una adecuada caracterización física, química y mineralógica de una muestra de roca fosfórica que es comercializada; se realizaron pruebas exploratorias del tiempo de lixiviación; luego se estudió el efecto de diferentes parámetros de lixiviación, en ambiente abierto, para después desarrollar pruebas que permitan estudiar la eliminación de calcio por medio de la precipitación de yeso, y finalmente, la concentración del ácido fosfórico por evaporación. Las mejores condiciones de lixiviación de la roca fosfórica de Capinota, considerando pruebas con 100 gramos de muestra, son: t lixiviacion = 1hr, %solidos = 30, T = 75°C y Tamaño de partícula -200#. La máxima extracción de fósforo obtenida fue de 94.17%. En la etapa eliminación de Calcio por de precipitación con ácido sulfúrico en una relación de 15 ml acido/20ml muestra, se logró una precipitación de 1.08 gr de yeso. Finalmente, para un 50% de evaporación, se logró obtener ácido fosfórico con una calidad de 81.09%. Se concluye que es técnicamente viable realizar el proyecto de obtención de ácido fosfórico a partir de la roca fosfórica de Capinota.
Formación postgradual virtual vs pre sencial en el ámbito del medio ambiente minero - experiencia y expectativas
(REV. MAMYM, 2020) Zamora E, Gerardo
En el marco del Convenio Interinstitucional entre la Universidad Técnica de Oruro y el Departamento de Desarrollo Humano, Educación y Empleo de la Secretaría Ejecutiva para el Desarrollo Integral (SEDI) de la Secretaría General de la Organización de los Estados Americanos (SG/OEA), se desarrolló por una parte, el curso presencial de dos meses en "Gestión de los Pasivos Ambientales Mineros: Revalorización, Retratamiento y Cierre Ambiental; y por otra, en la modalidad virtual, el curso de Especialidad de un año en "Ingeniería Ambiental Minera". Los contenidos analíticos de las primeras tres asignaturas del curso postgradual de la Especialidad en Ingeniería Ambiental Minera son similares a los del curso en Gestión de los Pasivos Ambientales Mineros; además, cada una de estas asignaturas iniciales, fueron impartidas por los mismos docentes que tienen una amplia trayectoria académica; quienes además utilizaron el mismo material didáctico para el desarrollo de sus clases en ambas modalidades; además, al finalizar los respectivos módulos, tomaron pruebas de evaluación similares; sólo que en el primer caso, los cursos fueron desarrollados en la modalidad presencial; mientras que en el segundo caso, en la modalidad virtual por medio de la plataforma de enseñanza online de Moodle. El objetivo del presente trabajo de investigación se circunscribió a comparar los resultados de formación académica alcanzados en las tres primeras asignaturas de ambos grupos de profesionales, basados en la prueba estadística de "t de estudent" para tratar de demostrar la hipótesis formulada que denota: "El rendimiento académico de los participantes en un curso postgradual presencial es similar al de los participantes en cursos virtuales" para un grado de significancia del 95%". Después de un análisis estadístico de los resultados obtenidos y que se basan en los promedios de las calificaciones alcanzadas por los cursantes en los tres módulos similares en ambas modalidades de formación postgradual, SE ACEPTO la hipótesis planteada. Se estableció además que, en proceso de enseñanza en la modalidad virtual, los cursos son más accesibles y equitativos, y de una mayor cobertura demográfica y cognoscitiva; además de poder ser más sostenidos, permanentes y sin fronteras ni barreras, independientes del tiempo y del espacio; pero además, más sostenibles en lo académico, financiero y social.
Propuesta de aplicación de economía circular en el procesamiento minero-metalúrgico en la pequeña minería - Cooperativa Minera el "Porvenir Japo SRL"
(REV. MAMYM, 2022) Zamora E, Gerardo; Barco Alave, Bertha; Hinojosa C, Octavio; Blanco Ali, Walter; Trujillo L, Elvys
La Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", se encuentra ubicada en el departamento de Oruro-Bolivia, correspondiente al grupo Estannífero de la Corporación Minera de Bolivi a (COMIBOL). Está situado en la Provincia Pantaleón Dalence, Cantón Negro Pabellón, correspondiente al Municipio de Huanuni, dentro de la jurisdicción del Departamento de Oruro, aproximadamente a 39 [km]. La explotación de las reservas de la Cooperativa Minera el "PORVENIR JAPO RL", por muchas décadas se ha desarrollado en el contexto de una economía lineal, lo que ha generado: grandes volúmenes de desmontes altamente generadores de DAR que han sido almacenados sin medidas medioambientales, colas o relaves que han sido y están siendo almacenados en un dique construido sin criterio técnico que ya ha cumplido su vida útil; por lo que, gran parte de la descarga de las colas, está siendo directamente descargada al río. Por lo que, se hace imprescindible desarrollar una propuesta de aplicación de una producción minero-metalúrgica en el contexto de una Economía Circular. El objeto del presente trabajo de investigación, se circunscribe en realizar una propuesta técnica, económica y ambiental, bajo el modelo de Economía Circular que permita, mediante un manejo integral tanto de los residuos mineros generados en la etapa de explotación; el tratamiento de las aguas acidas en interior mina mediante drenes anóxicos calizos y precipitación, para su uso en el procesamiento mineral; el uso de colas del procesamiento mineral, previamente desulfuradas, como coberturas secas en la rehabilitación de los sitios disposición final de desmontes; y finalmente, la reingeniería de la planta de procesamiento mineral con mayor eficiencia en la recuperación de Sn. Se ha demostrado que para rehabilitar los sitios de almacenamiento de desmontes, se requiere de 23.28 $us/m². Pr otra parte, se requiere de una inversión de 1'173.104,18 Sus para implementar una planta de tratamiento en drenes anóxicos calizos (DAC) y una reactor de lechada de cal para tratar el efluente del mismo, todo instalado en el interior de la operación subterránea. Además, de 292200,00 Sus para implementar una nueva planta de tratamiento de 60 tpd, para alcanzar una mayor recuperación de Sn y operar con las aguas acidas tratadas en el interior de la mina.
Propuesta técnica, económica y ambiental para la producción de precursores catódicos de baterías ion litio del tipo LiFePO4 (PLF) en Oruro con materias primas Bolivianas
(REV. MAMYM, 2025) Zamora E, Gerardo; Gutierrez, Jorge; Ninavia Colque, Riorvi Brandon; Fernandez Ventura, Sergio Favian
En Bolivia, el Litio es el precursor catódico que se encuentra en los Salares de Uyuni y Coipasa. En Potosí, se han mostrado esfuerzos por producir baterías de óxido de litio-manganeso (LMO) y Níquel-Manganeso-Cobalto (NMC) en la planta piloto de YLB; sin embargo, su escalonamiento a nivel industrial, enfrentará el mayor desafío que es la falta de reservas minerales de dichos precursores, los que deberán ser importados. La batería LFP (Lithium Ferrum Phosphate, litio-ferrofosfato o LiFePO4) es una variante de la batería de litio convencional donde las sales de Carbonato de Litio, Ácido Fosfórico y Sulfato de Hierro Heptahidratado, se constituyen en los principales precursores para la fabricación del material catódico, pero que además, pueden ser obtenidos por procesamiento metalúrgico a partir de materias primas que se encuentran en Bolivia. El presente trabajo de investigación se circunscribe al estudio técnico, económico y ambiental para la producción de precursores catódicos de baterías LFP en Oruro de precursores catódicos de baterías LiFePO4 a partir de materias primas existentes en Bolivia. En base a la caracterización geoquímica de las salmueras del Salar de Coipasa, se ha propuesto un método de producción sostenible de LiCO3 por medio del proceso de extracción directa de litio; por otra parte, a partir de la caracterización de muestras de roca fosfórica de Cochabamba, la producción de H3PO4 por procesos de lixiviación acida y evaporación - cristalización; y finalmente, a partir de una caracterización de muestras de hierro esponja a ser obtenido en el proceso de reducción carbotérmica de los concentrados del Mutún, en parte y sin pasar a su transformación en acero, mediante la adición de ácido sulfúrico y agua oxigenada para así obtener una solución de FeSO4 con una cantidad mínima de impurezas que posteriormente se llevará a cristalización por medio del método de evaporación, generando así un sulfato de hierro heptahidratado de alta calidad como precursor para la producción de baterías de ion Litio, pudiendo generar un mayor valor agregado.