Boletín de Ciencias de la Tierra

Tecnologías emergentes para disposición de relaves: oportunidades en Colombia

Resumen Aunque Colombia es un país de amplia tradición minera, las experiencias y reglamentación sobre grandes estructuras de disposición de residuos mineros son escasas. Este artículo describe las prácticas actuales de manejo de residuos mineros en Colombia, particularmente relaves, al igual que las oportunidades y limitaciones para la adopción de tecnologías modernas. Para este manuscrito, se revisaron las prácticas mundiales tradicionales y los aspectos técnico-normativos en Colombia. Adicionalmente, se estudió bibliografía reciente sobre tecnologías emergentes para manejo de relaves, particularmente espesamiento, filtrado, retrollenado, realce y disposición submarina. Finalmente, se analizó la situación normativa y tecnológica en Colombia de cara a la posible adopción de tecnologías modernas. Se concluye que las tecnologías emergentes minimizan el gran pasivo que dejan las estructuras convencionales, aunque actualmente la disposición submarina debe evitarse. En cualquier caso, el país requiere prontamente desarrollar capital humano con competencias para abordar el manejo moderno y masivo de residuos mineros.

Abstract While Colombia is a country with long mining tradition, expertise and regulation on large-scale mining-waste disposal facilities are scarce. This article describes the current state of the practice of mining waste management in Colombia, particularly tailings, as well as the opportunities and limitations towards the adoption of modern technologies. The traditional practices for tailings management around the world were reviewed, as well as its technical and regulatory aspects in Colombia. In addition, recent technical literature was studied relating emerging technologies for tailings management, focusing on thickening, filtration, cemented-paste backfilling, “piggy-backing”, and submarine tailings disposal. Furthermore, the Colombian regulatory and technological environment was analyzed considering the possible implementation of modern technologies. It is concluded that such emerging technologies minimize mining-project footprints compared to conventional disposal structures, though submarine disposal should currently be avoided. Colombia urgently requires to educate skilled professionals able to tackle the modern massive management of mining waste.

Identificación, análisis y evaluación de riesgos asociados a la actividad minera de oro en el Municipio de Marmato, Caldas

Resumen En el municipio de Marmato, una región cuya tradición minera de oro ha estado presente por más de 450 años, la falta de planificación y presencia del estado ha ocasionado una crisis minero-ambiental que va desde la explotación descontrolada y caótica de las Unidades Productivas Mineras (UPM) en todo el municipio, hasta la superposición de títulos y la vulnerabilidad de algunas zonas, ocasionada por la la disposición inadecuada de material estéril a lo largo y ancho de sus laderas. Consecuencia de tal panorama, surge la investigación realizada en el Distrito Minero de Marmato (DMM) con el fin de identificar, analizar y evaluar los riesgos asociados a la actividad minera aurífera en las 240 UPM localizadas en este municipio, tomando como referencia la metodología descrita en el Manual de evaluación de riesgos de las faenas mineras abandonadas o paralizadas (FMA/P), en la cual se presentan los cálculos y estandarización de parámetros como la Severidad de las Consecuencias (SC) relacionado al daño que puede generar la generación de un riesgo sobre un receptor bien sea personas o medio ambiente, así como también el cálculo del parámetro de Índice de Probabilidad (IP) el cual es obtenido a través de una combinación matricial de dos variables, una de las cuales tiene que ver con el tiempo en el cual dicho receptor se encuentra propenso a este riesgo, adicional al cálculo de estas variables es necesario alinear o delimitar cada uno de los escenarios por lo que se definen los escenarios de riesgos por seguridad (ERS) y por contaminación (ERC) para establecer una priorización de los mismos en el distrito minero, obteniendo como gran conclusión que la generación de movimiento en masa o avalanchas en la parte alta del DMM es eminente y una solución a ello es la generación de proyectos de infraestructura donde se pueda generar una utilidad al material estéril de las UPM.

Abstract In the municipality of Marmato, region in which the mining tradition of gold has been present for over 450 years, the weak planning and the lack presence of the State, has caused an mining environmental crisis that goes from the uncontrolled and chaotic opening of UPM across the municipality, until overlapping titles and the vulnerability of some areas as a result of improper disposal of sterile material throughout its slopes. As a consequence of such a scenario, the research conducted in the Marmato Mining District (DMM) in order to identify, analyze and evaluate the risks associated with gold mining in 240 UPM with reference to the methodology described in the Manual for Risk Assessment of Abandoned Mining Operations or Paralyzed (FMA/P), where we present calculations and standard features like the Rigour of the Consequences (SC) related to the damage that can be generated by the presence of the risk over a receptor, be it a human being or the environment, as well as the calculation of the Probability Index (IP) which is obtained by a two variables matricial combination. One of those variables is linked to the time in which the receptor is exposed to the risk. Added to the estimation of these variables, it is necessary a delimitation of each scenario which is why we define risk scenarios by security (ERS) and by contamination (ERC) in order to prioritize them at the Mining Distict. The main conclusion we got is that there's a high probability of occurrence of a landslide or avalanche on the top of the DMM and a possible way to find a solution is formulating infrastructure projects to exploit the sterile material collected from the UPM.

Caracterización de material arcilloso obtenido del río Guaviare, vereda de La Paz, Colombia

Resumen Las arcillas son la materia prima principal en la elaboración de elementos cerámicos en Colombia, las cuales son parte de la tradición, cultura y sustento de muchas familias del país. La arcilla en este trabajo caracterizada es proveniente de |un tramo del rio Guaviare localizado en la región del Guaviare (Colombia). Se realizó una caracterización fisicoquímica haciendo uso de la técnica de separación mecánica y de técnicas de difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se concluyó que el material caracterizado está compuesto principalmente de Silicio (50 %) y Aluminio (20 %) con impurezas de Hierro, Magnesio y Titanio. Por sus componentes esta arcilla podría ser utilizada como material de cerámica para construcción. Se desea que los resultados obtenidos en este trabajo permitan identificar futuros uso para este material.

Abstract Clays are the main material in ceramic elements in Colombia, which are part of the tradition, culture and money income of many families in the country. The clay used in this work was taken from the Guaviare River, located in the region of Guaviare (Colombia). A physicochemical characterization was made using the mechanic separation technique, X-ray diffraction techniques (XRD), X-ray fluorescence (FRX) and scanning electron microscopy (SEM). It was concluded that the material is composed of Silicon (50%) and Aluminum (20%) with impurities of Iron, Magnesium and Titanium. For its components this could be used as ceramic material for construction. It is desired that the results of this work help to find future uses for this clay.

Incorporación de la incertidumbre aleatoria de las propiedades del suelo en la geoestadística. Aplicación al diseño de cimentaciones basado en confiabilidad

Resumen Este trabajo aborda la falta de certeza en la estimación de las propiedades del suelo con las cuales se diseñan estructuras geotécnicas. Se propone un procedimiento para incorporar la incertidumbre aleatoria puntual de las propiedades del suelo en los procesos geoestadísticos que se utilizan para estimar valores de variables geotécnicas en localizaciones no muestreadas. Para hacer uso de dichos procesos geoestadísticos es necesario tener valores medidos en perforaciones puntualmente localizadas que se deben considerar deterministas y representativos de un tipo de suelo, sin embargo, al realizar dos mediciones en puntos muy cercanos existen diferencias dadas por la variabilidad natural inherente de las propiedades del suelo. Este trabajo propone una modificación al procedimiento geoestadístico convencional para tener en cuenta la incertidumbre aleatoria puntual de las variables geotécnicas. Se aplicó el procedimiento convencional y modificado al diseño basado en confiabilidad de una cimentación superficial.

Abstract This research tackles the usual lack of certainty in the definition of soil properties for the design of geotechnical projects. A novel procedure is proposed to incorporate random local uncertainty of soil properties in geostatistics analysis aimed at estimating values of parameters in zones without physical information like borings. Real values measured from samples obtained in local borings are considered as deterministic data, and are fed to the geostatistics model. However, measurements taken from two close borings may show different values, which indicate the natural inherent variation of soil properties. A modification to conventional geostatistics is presented to consider the random local uncertainty observed in geotechnical parameters. Both standard and modified procedures are applied to the reliability based design of a shallow footing.

Software de aplicación en Python 3 para el cálculo de la estadística de tensores de segundo orden de Jelinek en datos de anisotropía de susceptibilidad magnética

Resumen En este artículo se aborda la estadística aplicada a tensores de segundo orden, específicamente los de Anisotropía de Susceptibilidad Magnética bajo la metodología propuesta por Jelínek en [1] sobre estadística tensorial. Para poder comprender totalmente la matemática implícita en este cálculo, dicha metodología fue desarrollada en un código computacional escrito en el lenguaje de programación Python 3 que se encuentra disponible en repositorio de programas GitHub con el nombre de jelinekstat; desde allí puede ser adquirido, estudiado, modificado, mejorado o ampliado. Dicho código fue validado con los resultados presentados en el estudio de [2], donde se interpreta y analiza eventos deformacionales y depositacionales en el Miembro Superior de la Formación Amagá en el departamento de Antioquia (Colombia). Por ser de código abierto y por su practicidad, puede ser usado en la academia, investigación y en la industria.

Abstract In this paper, the statistics applied to second-order tensors is dealt, specifically the Anisotropy of Magnetic Susceptibility tensors under the methodology proposed by Jelínek in [1] on tensorial statistic. For understanding the mathematics implicit in the calculi totally, that methodology was developed in a computational code written in the language Python 3 which is available in the software repositorium GitHub whit the name of jelinekstat; from there, it can be acquired, studied, modified, improved or extended. The code was validated with the outcomes presented in the study of [2], where deformational and depositional events in the Upper Member of the Amagá formation in the department of Antioquia (Colombia) were interpreted and analyzed. Since it is an open-source and practical tool, the code can be used in the academy, research and industry.