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Fabricaci�n de bloques de cemento utilizando como parte de los �ridos relevantes mineros tratados con floculantes que generan las plantas de beneficio Goldmins de Zaruma � Portovelo

 

Manufacture of cement blocks using, as part of the relevant mining aggregates, treated with flocculants generated by the Goldmins processing plants in Zaruma � Portovelo

 

Fabrico de blocos de cimento utilizando, como parte dos agregados mineiros relevantes, tratados com floculantes gerados pelas f�bricas de processamento da Goldmins em Zaruma � Portovelo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: jonathan.lopezz@espoch.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 13 de mayo de 2025 *Aceptado: 06 de junio de 2025 * Publicado: �02 de julio de 2025

 

        I.            Investigador Independiente, Ecuador.

      II.            Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo (ESPOCH), Ecuador.

   III.            Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo (ESPOCH), Ecuador.

 

Resumen

El presente trabajo de investigaci�n tiene como objetivo fabricar bloques de cemento utilizando como parte de los �ridos relaves mineros tratados con floculantes que generan las plantas de beneficio GOLDMINS de Zaruma � Portovelo. Se plante� la hip�tesis de sustituir la utilizaci�n como parte de los �ridos, relaves mineros tratados con floculantes, donde se obtendr�n bloques de cemento que cumplan con la resistencia m�nima a la compresi�n descrita en la Norma T�cnica NTE INEN 3066, 2016 � 11 Bloques de Hormig�n. El tipo de estudio aplicado en el trabajo de investigaci�n fue de campo con un dise�o experimental y se utiliz� el m�todo estad�stico anova para la recolecci�n de datos, en una poblaci�n de 20 bloques de cemento con diferentes porcentajes de relave minero (0%, 5%, 10%, 15% y 20%). Se realiz� un muestreo no probabil�stico por conveniencia para ensayar cada uno de los bloques, que luego de realizar la prueba a la compresi�n en la m�quina universal del Laboratorio de Resistencia de Materiales en la Facultad de Mec�nica, se obtuvo que los bloques fabricados a 7 d�as que superaron la resistencia m�nima de 0,9 MPa fueron: el bloque est�ndar con 1,61 MPa; 5% de relave con 1,30 MPa y 10% de relave con 1,29 MPa. Los bloques fabricados a 14 d�as que superaron la resistencia m�nima de 1,26 MPa, fueron: el bloque est�ndar con 2,23 MPa, al 5% de relave con 1,55 MPa y al 10% con 1,33 MPa. Realizado el an�lisis estad�stico con la comparaci�n de las medias de Tukey y Fisher de los tratamientos en el software Minitab 19 se concluy� que 2 de los tratamientos fueron diferentes a los dem�s por lo que se acept� la hip�tesis alternativa. Adem�s de concluir que, a mayor tiempo de curado de los bloques, las concentraciones de Pb del relave disminuyeron.

Palabras clave: relave minero; �ridos; dosificaci�n; bloques de hormig�n; resistencia a la compresi�n; digesti�n �cida; concentraci�n de pb.

 

Abstract

The present research work aims to manufacture cement blocks using flocculant-treated mining tailings generated by the GOLDMINS processing plants in Zaruma - Portovelo as part of the aggregates. The hypothesis was to replace the use of flocculant-treated mining tailings as part of the aggregates, where cement blocks will be obtained that comply with the minimum compressive strength described in the Technical Standard NTE INEN 3066, 2016 - 11 Concrete Blocks. The type of study applied in the research work was field with an experimental design and the ANOVA statistical method was used for data collection, in a population of 20 cement blocks with different percentages of mining tailings (0%, 5%, 10%, 15% and 20%). A non-probability convenience sampling was performed to test each of the blocks, which after performing the compression test in the universal machine of the Materials Strength Laboratory at the Faculty of Mechanics, it was obtained that the blocks manufactured at 7 days that exceeded the minimum strength of 0.9 MPa were: the standard block with 1.61 MPa; 5% tailings with 1.30 MPa and 10% tailings with 1.29 MPa. The blocks manufactured at 14 days that exceeded the minimum strength of 1.26 MPa were: the standard block with 2.23 MPa, 5% tailings with 1.55 MPa and 10% with 1.33 MPa. After performing the statistical analysis with the comparison of the Tukey and Fisher means of the treatments in the Minitab 19 software, it was concluded that 2 of the treatments were different from the others, so the alternative hypothesis was accepted. In addition, they concluded that the longer the blocks were cured, the lower the Pb concentrations in the tailings.

Keywords: mine tailings; aggregates; dosage; concrete blocks; compressive strength; acid digestion; Pb concentration

 

Resumo

O presente trabalho de investiga��o tem como objetivo fabricar blocos de cimento utilizando res�duos de minera��o tratados com floculantes gerados pelas f�bricas de processamento da GOLDMINS em Zaruma - Portovelo como parte dos agregados. A hip�tese foi substituir a utiliza��o de res�duos de minera��o tratados com floculantes como parte dos agregados, onde ser�o obtidos blocos de cimento que cumprem a resist�ncia � compress�o m�nima descrita na Norma T�cnica NTE INEN 3066, 2016 - 11 Blocos de Bet�o. O tipo de estudo aplicado no trabalho de investiga��o foi de campo com desenho experimental e foi utilizado o m�todo estat�stico ANOVA para a recolha de dados, numa popula��o de 20 blocos de cimento com diferentes percentagens de res�duos de minera��o (0%, 5%, 10%, 15% e 20%). Foi realizada uma amostragem n�o probabil�stica por conveni�ncia para testar cada um dos blocos, que ap�s a realiza��o do ensaio de compress�o na m�quina universal do Laborat�rio de Resist�ncia de Materiais da Faculdade de Mec�nica, obteve-se que os blocos fabricados aos 7 dias que ultrapassaram a resist�ncia m�nima de 0,9 MPa foram: o bloco padr�o com 1,61 MPa; 5% de rejeito com 1,30 MPa e 10% de rejeito com 1,29 MPa. Os blocos fabricados aos 14 dias que ultrapassaram a resist�ncia m�nima de 1,26 MPa foram: o bloco standard com 2,23 MPa, 5% de rejeito com 1,55 MPa e 10% com 1,33 MPa. Ap�s a realiza��o da an�lise estat�stica com a compara��o das m�dias de Tukey e Fisher dos tratamentos no software Minitab 19, concluiu-se que 2 dos tratamentos eram diferentes dos restantes, pelo que a hip�tese alternativa foi aceite. Al�m disso, conclu�ram que quanto maior o tempo de cura dos blocos, menores as concentra��es de Pb nos res�duos.

Palavras-chave: res�duos de minera��o; agregados; dosagem; blocos de bet�o; resist�ncia � compress�o; digest�o �cida; concentra��o de Pb

 

Introducci�n

El incremento exponencial que ha demostrado el consumo de metales en el mundo durante el �ltimo siglo ha promovido, por un lado, la reducci�n de las leyes de los yacimientos primarios que se explotan, y por el otro, el incremento de los vol�menes de desechos mineros que se generan Cordero et al. (2022).

La acumulaci�n de desechos mineros supone riesgos de contaminaci�n ambiental, a partir de la generaci�n de drenajes �cidos, infiltraciones de soluciones hacia el suelo y aguas naturales, transporte e�lico de material particulado, entre otros (Cordero, Marchevsky, Chiacchiarini, & Giaveno, 2022). La generaci�n de grandes vol�menes de relaves como residuos mineros, y la b�squeda de alternativas para su gesti�n t�cnica, ambiental y econ�mica, incentiva a la investigaci�n de posibles usos de este material como materia prima Enr�quez et al., (2022 pags. 34-41). La industria minera se enfrenta a un gran reto con la gesti�n de los residuos, en general los relaves mineros, debido a su potencial contaminante. Entre los estudios realizados sobresale la reutilizaci�n de relaves mineros como agregados en materiales de construcci�n (Fernando et al., 2021) La presente investigaci�n tiene como objetivo principal el encontrar una soluci�n al problema de la contaminaci�n que surge al tener grandes dep�sitos de relaves mineros, los cuales son t�xicos y da�inos para la flora y fauna cercana. Los relaves mineros representan una fuente potencial de �ridos para la fabricaci�n de materiales de construcci�n. Mediante el tratamiento de los relaves con floculantes, es posible hacer que sean aptos para la producci�n de bloques de cemento, el proyecto tiene como fin evaluar la factibilidad t�cnica de la alternativa para contribuir a la reducci�n del consumo de recursos naturales y a la disminuci�n del impacto ambiental en la industria de la construcci�n.

Para ello, se llevar� a cabo un estudio de tipo experimental que consiste en la construcci�n de bloques de cemento con diferentes porcentajes de relave minero y se evaluar�n las propiedades mec�nicas, f�sicas y qu�micas de estos.

Marco metodol�gico

Enfoque de investigaci�n

En este proyecto se dispuso un enfoque cuantitativo, donde los resultados de las diferentes variables fueron analizados y comparados mediante m�todos estad�sticos, con datos medibles que presentan las normativas de resistencia a la compresi�n de los bloques.

Alcance de investigaci�n

Tuvo un alcance de tipo aplicado y exploratorio, puesto que se centr� en resolver la problem�tica que generan los relaves mineros, reduciendo el impacto ambiental por sustancias t�xicas que van al suelo y fuentes h�dricas, adem�s de explorar nuevas formas de reutilizar los relaves mineros como parte de los agregados para la fabricaci�n de bloques de cemento.

Dise�o de investigaci�n

El dise�o fue de tipo experimental, por ende, se bas� en la agregaci�n de diferentes porcentajes de relaves mineros extra�dos de la planta de beneficio GOLDMINS de Portovelo. El agua que intervino en la mezcla ten�a inexistencias de aditivos o cloratos y se la recolect� de los pozos de las instalaciones de la Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo. Adem�s de otros agregados como: chasqui proveniente de un lugar llamado �Cerro Chasqui� que se encuentra en las faldas del volc�n Cotopaxi; el macad�n obtenido de la trituraci�n de rocas volc�nicas de minas de las monta�as ubicadas desde Latacunga hasta Pujil�; la arena que proviene de diferentes lugares como playas, canteras o de la trituraci�n de rocas y el cemento Chimborazo que al ser mezclado con los agregados finos, gruesos y el agua produjo una reacci�n qu�mica en que la mezcla fragua y se endurece (Villacis et al., 2020). La investigaci�n tuvo como fin determinar la resistencia a la compresi�n de los bloques huecos de cemento con los requisitos dispuestos en la norma NTE INEN 3066,2016 � 11 Bloques de Hormig�n y en la concentraci�n de Pb, teniendo en cuenta que el plomo es peligroso para la salud cuando se encuentra presente en el cuerpo humano en una concentraci�n mayor a 5 μg/dL, seg�n (Enriquez & Jurado, 2023).

 

Tabla 2.3: Variable dise�ada para el est�ndar de relaves mineros

Fuente: (L�pez, J., 2025)

 

Donde:

E_{1, 2}: Resistencia a la compresi�n a diferentes edades (7 y 14 d�as)

B_{1, 2, 3, 4, 5}: Bloques de cemento con diferentes porcentajes de relaves mineros (0, 5, 10, 15, 20 %)

Seg�n la manipulaci�n o no de la variable independiente

Variables independientes

Porcentaje de relaves mineros que intervienen en el dise�o de la mezcla de concreto para la fabricaci�n de bloques de cemento.

Variables dependientes

�         El valor de resistencia a la compresi�n que deber�an soportar los bloques de cemento con relaves mineros seg�n la norma NTE INEN 3066.2016-11 Bloques de Hormig�n.

�         Concentraci�n de plomo presente en los bloques de cemento fabricados con relaves mineros de la planta de beneficio GOLDMINS.

Tipo de estudio

El tipo de estudio que requiri� la investigaci�n fue de campo, donde se aplic� m�todos experimentales para llevar a cabo. La informaci�n se recopil� a trav�s de la observaci�n y posterior manipulaci�n y caracterizaci�n de los relaves mineros con el fin de conocer el porcentaje con el que pueden sustituir a los �ridos en la fabricaci�n de bloques huecos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M�todos, t�cnicas e instrumentos de investigaci�n

Procedimientos para la recolecci�n de datos

 

 

Para conocer la dosificaci�n de la mezcla, primero se realiz� las pruebas de caracterizaci�n de los agregados: arena, chasqui, macad�n, agua y relave minero. Los ensayos de los agregados se efectuaron el Laboratorio de Qu�mica Anal�tica y en el Laboratorio de Suelos en la Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo.

 

Poblaci�n de estudio y planificaci�n

La poblaci�n de estudio fueron 20 bloques huecos de cemento fabricados en el Laboratorio de Mineralog�a y Metalurgia de la Facultad de Ciencias en la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, con diferentes porcentajes de relave minero (0%, 5%, 10%, 15% y 20%), donde se realiz� una comparaci�n entre las resistencias a la compresi�n que obtuvo cada bloque con lo mencionado en la Norma NTE INEN 3066 � 11 Bloques de Hormig�n.

Selecci�n de la muestra

Para la selecci�n de la muestra de los bloques huecos, se emple� un muestreo no probabil�stico por conveniencia para poder ensayar a cada uno de los bloques fabricados a diferentes porcentajes de relave minero, siguiendo las pruebas descritas en la Norma NTE INEN 3066 � 11 Bloques de Hormig�n.

Tama�o de la muestra

En esta investigaci�n el tama�o de la muestra se represent� con 5 combinaciones de la dosificaci�n para la fabricaci�n de bloques huecos, realizando 4 bloques al d�a durante 5 d�as hasta completar el total de la muestra de 20 bloques huecos.

 

Desarrollo

Granulometr�a

Es la separaci�n de las part�culas que conforman cada uno de los agregados en los diferentes tama�os, en una torre de tamices de diferente di�metro de abertura manera manual o con la ayuda de un equipo (Ensamblables et al., 2020).

Procedimiento:

�         Para la granulometr�a se replic� el procedimiento descrito en la Norma T�cnica INEN 696: 2011 �ridos. An�lisis Granulom�trico en los �ridos, Fino y Grueso. Se pes� en una bandeja de aluminio 300 gramos de la muestra de los agregados que se us� en el proceso.

�         Se arm� la torre de tamices en secuencia al tama�o de abertura de malla y se coloc� encima del agitador de tamices donde fue asegurado.

�         Se coloc� 300 gramos de la muestra de cada agregado en la parte superior de los tamices y se tap� para encender el agitador de tamices por 5 minutos.

�         Pasado el tiempo de agitaci�n se apag� el agitador y se pes� la masa de muestra retenida de los agregados en cada tamiz teniendo en cuenta el peso del mismo.

�         Se anot� los pesos retenidos en cada tamiz para realizar la curva granulom�trica de los agregados.

�         Se limpi� con una brocha de cerdas suaves cada tamiz y en especial la malla donde quedan retenidos para repetir el proceso de granulometr�a.

Textura

La composici�n s�lida de los agregados posee diferentes tama�os de sus part�culas por lo que la prueba de textura los clasific� dependiendo de su tama�o como: arenas a las part�culas m�s gruesas, limos a las de tama�o mediano y arcillas a las part�culas m�s peque�as (Rojas & Ventura, 2017).

Procedimiento:

�         Primero se tom� la muestra de los agregados (arena, chasqui, macad�n y relave minero), y se los pas� por un tamiz de 2 mm de di�metro hasta conseguir un peso de 50 gramos de muestra ya tamizada y se pas� al vaso de la batidora.

�         Se prepar� la soluci�n dispersante con: 7,94 g de carbonato s�dico Na2CO3; 35,70 g de hexametafosfato de sodio (NaPO3)6 y 250 ml de agua destilada.

�         Se a�adi� 10 ml de la soluci�n dispersante a la muestra a analizar y se agreg� agua destilada hasta llenar las � partes del vaso de la batidora.

�         Se mezcl� por 5 minutos exactos, luego la mezcla se trasvas� a una probeta de 1 L y se afor� con agua destilada, con la ayuda de un cron�metro y una varilla de agitaci�n, se agit� la mezcla por 1 minuto y se dej� reposar por 40 segundos para introducir el term�metro y el dens�metro dentro de la soluci�n y tomar las primeras lecturas.

�         Se dej� reposar por 2 horas y se volvi� a tomar las lecturas finales de la soluci�n que reflej� en el term�metro y el dens�metro.

�         Con ayuda del tri�ngulo textural y sus f�rmulas se encontr� el tipo de texturas que poseen los agregados de construcci�n y en qu� porcentaje.

Potencial de hidrogeno (pH)

El pH ayuda a determinar el grado de alcalinidad, acidez o de estado neutro que poseen las muestras a analizar. La escala tiene valores que van del 0 (valor m�s �cido), al 14 (valor m�s b�sico), mientras que un valor de pH de 7 es neutro (�PH - Concepto, Escala de Medidas, C�mo Se Mide y Ejemplos,� n.d.).

 

Procedimiento:

�         En un vidrio reloj y con ayuda de una balanza anal�tica se pes� 10 gramos de la muestra para ser llevado a un Erlenmeyer.

�         Con una pipeta volum�trica y una pera de succi�n se introdujo 25 ml de agua destilada al Erlenmeyer.

�         Se llev� la muestra al Shaker para la agitaci�n que dur� 1 hora, una vez transcurrido el tiempo la soluci�n se trasvas� a un vaso de precipitaci�n y se dej� reposar hasta que la muestra se sediment� en el fondo del vaso por medio de la gravedad.

�         Una vez la muestra est� sedimentada, se verific� que el pH metro est� calibrado mediante los buffers 4, 7 y 10 y se midi� con el electrodo la lectura del pH de las soluciones.

Conductividad el�ctrica (CE)

Determina la cantidad de conductividad el�ctrica que poseen los agregados, este ensayo es realizado en un medio l�quido donde la temperatura est� relacionada, siendo recomendado realizarlo a una temperatura ambiente (Guaypacha, 2024).

Procedimiento:

�         En un vidrio reloj y una balanza anal�tica se pes� 10 gramos de la muestra seca donde se llev� a un matraz Erlenmeyer.

�         Con ayuda de una pipeta volum�trica y una pera de succi�n se introdujo 50 ml de agua destilada al Erlenmeyer.

�         Se llev� la soluci�n al Shaker y se dej� en agitaci�n durante 1 hora.

�         Una vez transcurrido el tiempo la soluci�n fue trasvasada a un vaso de precipitaci�n y se dej� reposar hasta que la muestra se sediment� en el fondo del vaso por medio de la gravedad.

�         Una vez la muestra sediment�, se limpi� el electrodo del conduct�metro con agua destilada para dar lectura a la cantidad de corriente el�ctrica que la soluci�n puede transmitir en (𝜇𝑆⁄𝑐𝑚).

Dosificaci�n

La dosificaci�n consisti� en el pesaje de cada agregado que intervino en la mezcla donde se utiliz� una b�scula de alta precisi�n y baldes pl�sticos. Como se muestra en la tabla 3 � 2, la dosificaci�n vari� conforme a la cantidad de relave minero que intervino en la mezcla por lo que el peso de los dem�s agregados no fue el mismo para ning�n tratamiento en la mezcla (Adri�n et al., 2018).

Tabla 3.5: Dosificaci�n de las mezclas con relave minero

Realizado por: (L�pez, J., 2025)

 

Fabricaci�n de bloques de cemento a diferentes porcentajes de relave minero

La fabricaci�n de los bloques huecos de cemento se llev� a cabo afuera del Laboratorio de Mineralog�a y Metalurgia de la Facultad de Ciencias, donde los bloques fabricados deb�an tener una compactaci�n dentro del molde sin que se adhieran a este utilizando aceito quemado de veh�culos, cohesi�n de estado fresco para un f�cil desmoldado del bloque y un proceso de curado que consiste en el fraguado del bloque y secado dentro de un pl�stico negro a una temperatura promedio de 20 �C.

 

Ilustraci�n 3.6: Fabricaci�n de bloques de cemento a diferentes porcentajes de relave

Minero

Fuente: L�pez, J. (2025)

 

Procedimiento:

�         Se pes� cada uno de los agregados seg�n la dosificaci�n mencionada con anterioridad y se mezcl� uno por uno hasta conseguir una mezcla seca homog�nea.

�         Se humedeci� los agregados con agua mientras se mezclaba con la pala poco a poco hasta tener una mezcla moldeable y que se adapte a la forma del molde.

�         El molde de madera de los bloques huecos fue lubricado con aceite quemado de carro con la finalidad de que la mezcla no quede impregnada en el molde.

�         Teniendo la mezcla h�meda, con una pala m�s peque�a se introdujo la mezcla al molde y con ayuda de un palo se hizo presi�n para evitar burbujas de aire en la mezcla ya que eso le ocasiona porosidad al bloque y lo hace m�s fr�gil.

�         Se repiti� el proceso hasta llenar el molde por completo y al final con ayuda de un bailejo, se le dio forma plana en la parte posterior de los bloques huecos.

�         Pasados unos 15 minutos se dio golpes con un palo alrededor del molde simulando el proceso de vibraci�n que tienen los bloques para desmoldar y se colocaron los bloques encima del pl�stico negro boca arriba para retirar los cajones que dieron forma a los huecos del bloque.

�         Fabricado los bloques se remojaron 2 veces al d�a para el proceso de curado, donde los bloques una vez humedecidos (fraguado) fueron tapados con un pl�stico negro ya que en el interior se dio el proceso de secado a una temperatura promedio de 20 �C.

�         Se repiti� este proceso durante las diferentes edades a los que fueron fabricados los bloques, hasta completar el proceso de curado para ser llevado a la m�quina de compresi�n para medir la resistencia que obtuvo cada bloque.

 

An�lisis e interpretaci�n de resultados

Caracterizaci�n f�sica de los agregados

La caracterizaci�n de los materiales que intervinieron en la mezcla para la elaboraci�n de los bloques permiti� realizar diferentes pruebas por duplicado como: densidad aparente, densidad real. pH, conductividad el�ctrica y humedad. Las pruebas se detallan en Tabla 4.1.

 

Tabla 4.1: Caracterizaci�n f�sica de los agregados de construcci�n

Realizado por: (L�pez, J., 2025)

 

Los an�lisis f�sicos especificados en la tabla anterior se llevaron a cabo en el Laboratorio de Qu�mica Anal�tica en la Facultad de Ciencias de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo. Para la densidad aparente los valores cercanos a lo que especifica la Norma UNE 77327:2003 fue el relave minero y la arena con (1,37 g/cm3) y (1,52 g/cm3), mientras que el chasqui y el macad�n obtuvieron valores por debajo de lo descrito en la Norma con (0,73 g/cm3) y (0,82 g/cm3). Para la densidad real se trabaj� con la Norma NTE INEN 856, 2010; donde el relave obtuvo el mismo valor de la Norma con (2,5 g/ml) y la arena lleg� a un valor cercano con (2,24 g/ml). Por el contrario, el chasqui y macad�n obtuvieron valores menores a lo que describe la Norma, con (1,8 g/ml) y (1,68 g/ml). Para el pH se utiliz� la Norma NTP 339.176, donde el rango descrito fue de (6,5 � 7,5) y los agregados que superaron este rango fueron la arena con (8,3) y el macad�n con (8,25), lo que indica que seg�n la escala de pH se encuentran en medio b�sico. Los que se encuentran dentro del rango descrito por la Norma fueron el chasqui (7,2) y el agua (7,35). El relave minero obtuvo un valor de (6) y seg�n la escala de pH se encuentra en un medio �cido. Con respecto a conductividad el�ctrica, el agua obtuvo un valor menor a lo descrito en la Norma para agua potable, pero el agua utilizada fue de un pozo, que no contiene una gran cantidad de sales minerales y por ende su conductividad fue de (996 �S/cm). Por otra parte, la conductividad de los agregados de construcci�n fue menor a lo descrito en la Norma para suelos, lo que indic� que los agregados no contienen gran cantidad de sales por lo que no son buenos conductores de la electricidad. El relave minero obtuvo una conductividad de (882 �S/cm), debido a que el relave conten�a peque�os residuos de metales en el proceso de extracci�n de oro en la planta de beneficio GOLDMINS, de Zaruma � Portovelo. En la humedad se trabaj� con la Norma NTC 1776:2019, donde el porcentaje de humedad var�a seg�n el tama�o del agregado. El chasqui fue el �nico agregado con porcentaje de humedad dentro del rango establecido por la Norma con (1,98 %), mientras que la arena y el macad�n obtuvieron valores menores a la Norma, la arena (0,63 %), el macad�n (0,48). El relave minero obtuvo un valor cercano a lo descrito en la Norma con (1,45 %) de humedad contenida.

Las pruebas que se realizaron a los agregados que intervienen en la mezcla, se clasificaron de acuerdo a la textura americana. El tri�ngulo textural del departamento de agricultura de los Estados Unidos (USDA), se us� como una herramienta gr�fica para determinar la categor�a a la que pertenecieron los agregados.

 

Tabla 4.1.2: Textura de los agregados de construcci�n

Realizado por: (L�pez, J., 2025)

 

Se obtuvo una textura arenoso franco en la arena; con valores de limo de (0.03%), arcilla (19.98%) y arenas de (79.99%). Para el chasqui dio una textura arenoso franco con; limo (0.01%), arcilla (19.97%) y arenas (80%). En el macad�n se obtuvo una textura arenoso franco con; limo (8.58%), arcillas (20%) y arenas (71.42%). Para el caso del macad�n result� ser una textura franco arenoso con; limo (22.50%), arcilla (12.30%) y arenas (65.19%). El relave minero present� una textura franco-arenosa que ayud� a la retenci�n de agua en el proceso de curado, mientas que los dem�s agregados presentaron una textura arenoso franco con lo que se facilit� dar la forma requerida al bloque.

Granulometr�a de los agregados

Se analiz� la granulometr�a de los agregados siguiendo lo descrito en la Norma T�cnica NTE INEN 696:2011 �ridos. An�lisis Granulom�trico en los �ridos, Fino y Grueso. En la prueba se determin� la distribuci�n granulom�trica que obtuvo el cemento como uno de los agregados en la dosificaci�n como se explica en la siguiente tabla.

 

Tabla 4.2.: An�lisis granulom�trico del cemento

Realizado por: (L�pez, J., 2025)

 

Una muestra total de 300 gramos de cemento pas� a trav�s de las mallas N� (5, 10, 35, 50, 60 120 y 230), donde el (79,67 %) del retenido se encontr� en la malla N� 230 de (63 �m) representando el mayor peso del cemento retenido con 239 g de los 300 g iniciales. El peso retenido en las dem�s mallas no representa un valor significativo.

 

Ilustraci�n 4.2: Curva granulom�trica promedio del cemento

Realizado por: (L�pez, J., 2025)

 

La malla N� 230 con 239 g de muestra, represent� el 94,33% de los retenidos acumulados por los agregados finos. En la malla N� 5, se retuvo el 1% de cemento que no representa un valor significativo en los agregados gruesos de la prueba de granulometr�a. Se concluy� que el cemento es un agregado de granulometr�a fina que obtuvo un valor elevado de retenido en las mallas de menor abertura.

Granulom�trica del relave minero

Se analiz� la granulometr�a de los agregados siguiendo lo descrito en la Norma. Se utiliz� una serie de mallas de diferentes aberturas para determinar la distribuci�n granulom�trica que obtuvo el relave minero como uno de los agregados en la dosificaci�n.

 

Tabla 4.3: Granulometr�a del relave pasante acumulado para la curva granulom�trica.

Realizado por: (L�pez, J., 2025)

 

En la malla N� 35 se obtuvo 49 g de la muestra que represent� la mayor proporci�n de los agregados gruesos con el 27% del retenido acumulado. En la malla N� 120 se retuvo el 79,33% de la muestra con un peso de 130 g, siendo donde existi� mayor retenci�n de agregados finos del relave minero.

Discusi�n de resultados

Los agregados son muy importantes para la mezcla del cemento, puesto que estos le proporcionan resistencia (Castillo, 2009). Realizadas las pruebas de resistencia mec�nica a los bloques huecos de cemento con relaves mineros como sustituyente de los agregados, se determin� que es una alternativa viable en la industria de la construcci�n al sustituir en bajas concentraciones el relave minero por los agregados, puesto que se obtuvieron valores de las resistencias mec�nicas aceptables a lo que describe la Norma.

El metal con mayor importancia en la presente investigaci�n fue el Pb, debido a que es peligroso para la salud, cuando existe una cantidad mayor a 0,05 mg/L en el cuerpo humano. La mayor concentraci�n de Pb obtenida en los bloques huecos de cemento con relave minero fue 3,28 mg/L a los 7 d�as de edad, que en comparaci�n con la concentraci�n de Pb obtenida en el estudio realizado por Guaypacha, (2024), de 2,21 mg/L, que result� ser menor a la obtenida en la investigaci�n, no resultaron nocivos para la salud debido a que el cemento cre� una capa protectora con la que no existe un contacto directo con el metal.

Comprobaci�n de hip�tesis

Las hip�tesis planteadas a trav�s del m�todo anova confirm� que al menos uno de los tratamientos tuvo una diferencia significativa para rechazar la hip�tesis nula. Adem�s, se realiz� comparaciones de las medias con el m�todo de Fisher y Tukey, donde los factores de los bloques que se fabricaron con relaves mineros compartieron la misma letra mostrando que las medias son indiferentes de manera estad�stica, mientras que las medias de los bloques est�ndar fueron diferentes de manera significativa a las medias de los dem�s. Por tanto, a pesar de que los bloques fabricados tuvieron distintos tratamientos, se rechaza la hip�tesis nula y se acept� la hip�tesis alternativa en que la resistencia a la compresi�n de los bloques si influy�, seg�n la cantidad de relave minero que sustituy� a los agregados de construcci�n y el tiempo de curado de los bloques. Los bloques est�ndar y los bloques con bajo porcentaje de relave minero (5% y 10%) superaron el valor de la resistencia m�nima requerida por la Norma NTE INEN 3066.2016-11 Bloques de Hormig�n, mientras que los bloques fabricados con alto porcentaje de relave minero como al 15% y 20%, en absoluto llegaron al valor de la resistencia m�nima descrita en la Norma.

 

Conclusiones

���������� Se fabricaron bloques de tipo C de cemento utilizando como parte de los �ridos relaves mineros que fueron tratados con floculantes al momento de la extracci�n del metal en la planta de beneficio GOLDMINS de Zaruma � Portovelo, obteniendo bloques de cemento aptos para la industria de la construcci�n que cumplen con lo descrito en la Norma a bajos porcentajes de relave minero con 5% y 10%.

���������� Se caracteriz� el relave minero tratado con floculantes como parte de los �ridos de las plantas de beneficio GOLDMINS de Zaruma - Portovelo, basados en la Norma NTP 339.176; donde las pruebas de pH mostraron una leve presencia de acidez en el relave (pH=6); una conductividad el�ctrica de (882 �S/cm) debido a la presencia de oro y otros metales de la extracci�n que son conductores de la electricidad; y una humedad de (1,45 %), por debajo a los descrito en la Norma NTC 1776:2019, esto debido a que las part�culas de menor tama�o como el relave absorben menor cantidad de humedad.

���������� Se dise�� 5 tipos de dosificaci�n para la fabricaci�n de bloques huecos de cemento con relaves mineros como sustituyente de los �ridos a diferentes porcentajes, obteniendo bloques de cemento con propiedades f�sicas y mec�nicas que cumplieron con lo mencionado en la Norma.

���������� Se caracterizaron los bloques huecos de cemento de clase C con relaves mineros, mediante c�lculos en los que se determin� que los bloques fabricados con bajos porcentajes de relave minero son una alternativa �ptima para la reutilizaci�n de los desechos de las minas y que no sean perjudiciales para la salud.

���������� Se aplic� el m�todo estad�stico anova para la comprobaci�n de la hip�tesis en la que se acept� la hip�tesis alternativa, demostrando que dos de los tratamientos fueron diferente a los dem�s, y que la resistencia a la compresi�n se comprometi�, seg�n el tiempo de curado y la cantidad de relave que se agreg� a la mezcla.

 

Referencias

      1.            Adri�n, W., Campoverde, S., Daniel, E., & Zambrano, V. (2018). ESCUELA POLIT�CNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIER�A CIVIL Y AMBIENTAL DETERMINACI�N DE DOSIFICACI�N PARA ELABORAR BLOQUES HUECOS DE HORMIG�N QUE CUMPLAN CON LA ACTUAL NORMA INEN 3066. PROYECTO PREVIO A LA OBTENCI�N DEL T�TULO DE INGENIERO CIVIL MENCI�N ESTRUCTURAS.

      2.            Escuela Polit�cnica Nacional.

      3.            AN�LISIS DE AGUA-DETERMINACI�N DE LA CONDUCTIVIDAD ELECTROL�TICA- M�TODO DE PRUEBA (CANCELA A LA NMX-AA-093-1984) WATER ANALISIS- DETERMINATION OF ELECTROLITICAL CONDUCTIVITY-TEST METHOD. (n.d.).

      4.            Castillo, A. (2009). Accede a apuntes, gu�as, libros y m�s de tu carrera. San Marcos E.I.R.L. www.udocz.com

      5.            Cemento Inka. (2023). Fraguado del concreto, secado y curado - INKA. https://www.cementosinka.com.pe/blog/fraguado-secado-y-curado-del-concreto/

      6.            Centro Espa�ol de Metrolog�a. (2020). Edici�n digital 1 PROCEDIMIENTO QU-001 PARA LA CALIBRACI�N EQUIPOS DE ESPECTROFOTOMETR�A DE ABSORCI�N AT�MICA.

      7.            Cordero, C., Marchevsky, N., Chiacchiarini, P., & Giaveno, M. (2022). 223574495009. Miner�a y Geolog�a, 38, 70�82.

      8.            Enr�quez, A., Hermosa, P., Collahuazo, L., Acosta, F., Feijoo, C., Quezada, M., & Ibarra, D. (2022). Estudio de caso para el aprovechamiento de relaves mineros procedentes de la concesi�n Campanillas, Zamora Chinchipe-Ecuador, como agregado para la elaboraci�n de adoquines. GEOLatitud, 5, 34�43. http://geolatitud.geoinvestigacion.gob.ec/ojs/ojs/index.php/GeoLatitud/article/view/114/10 1

      9.            Enriquez, K., & Jurado, J. (2023). UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA (Creada por Ley N�. 25265) FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIER�A ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIER�A CIVIL TESIS L�NEA DE INVESTIGACI�N ESTRUCTURAS Y CONCRETO PRESENTADO POR: "INFLUENCIA DEL USO DE

  10.            RELAVE MINERO EN. Universidad Nacional de Huancavelica.Ensamblables, B. D. E. C., Jazm�n, P., Cortijo, M., Alexander, K., & Marquina, R. (2020).

  11.            Carrera de Ingenier�a Civil.

  12.            Fernando, L., Pulla, L., Stephany, D., & Taco, M. (2021). ESCUELA SUPERIOR POLIT�CNICA DEL LITORAL Facultad de Ingenier�a en Ciencias de la Tierra.

  13.            Gobierno de los Estados Unidos Mexicanos. (2016). Norma Mexicana �NMX-AA-008-SCFI- 2016, An�lisis de agua-medici�n del pH en aguas naturales, residuales y residuales tratadas-m�todo de prueba- (cancela a la NMX-AA-008SCFI-2011).� Diario Oficial de La Federaci�n, 1�21. http://legismex.mty.itesm.mx/normas/aa/aa008-2016_09.pdf�

  14.            Gordillo, T., Herrera, C., Poretti, A., & Brunatti, C. (2018). Mamposteria-de-bloques-de- hormigon-AABH-ICPA. Asociaci�n Argentina del Bloque de Hormig�n.

  15.            Gorman, M. R., & Dzombak, D. A. (2018a). A review of sustainable mining and resource management: Transitioning from the life cycle of the mine to the life cycle of the mineral. In Resources, Conservation and Recycling (Vol. 137, pp. 281�291). Elsevier B.V. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.06.001

  16.            Gorman, M. R., & Dzombak, D. A. (2018b). A review of sustainable mining and resource management: Transitioning from the life cycle of the mine to the life cycle of the mineral. Resources, Conservation and Recycling, 137(March), 281�291. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.06.001

  17.            Guaypacha, D. (2024). ESCUELA SUPERIOR POLIT�CNICA DE CHIMBORAZO �FABRICACI�N DE BLOQUES DE CEMENTO UTILIZANDO COMO PARTE DE LOS �RIDOS RELAVES MINEROS QUE ZARUMA-PORTOVELO.� Escuela Superior

  18.            Polit�cnica de Chimborazo.

  19.            Herrmann, C., & Zappettini, E. (2014). Recursos minerales, miner�a y medio ambiente. In Recursos minerales, miner�a y medio ambiente (pp. 68�80). Instituto de Geolog�a y Recursos Minerales, SEGEMAR.

  20.            Heshmati, A. (2015). A Review of the Circular Economy and its Implementation.

  21.            INEN 856 - �ridos - Determinaci�n de la Densidad, Densidad Relativa (Gravedad Espec�fica) y

-          Absorci�n del �rido Fino. (2012). https://www.studocu.com/ec/document/universidad- tecnica-particular-de-loja/metodos-alternativos-de-resolucion-de-conflictos/inen-856-aridos-determinacion-de-la-densidad-densidad-relativa-gravedad-especifica-y-absorcion- d/79233280

  22.            Jara-Pe�a, E. (2017). Acumulaci�n de metales pesados en Calamagrostis rigida (Kunth) Trin. ex Steud. (Poaceae) y Myriophyllum quitense Kunth (Haloragaceae) evaluadas en cuatro humedales altoandinos del Per�. Arnaldoa, 24(2), 583�598. https://doi.org/10.22497/arnaldoa.242.24210

  23.            Kosmatka, S. H., Panarese, W. C., & Bringas, M. S. (2004). Dise�o y control de mezclas de concreto. In Portland Cement Association: Vol. Primera Ed.

  24.            Kossoff, D., Dubbin, W. E., Alfredsson, M., Edwards, S. J., Macklin, M. G., & Hudson- Edwards, K. A. (2014). Mine tailings dams: Characteristics, failure, environmental impacts, and remediation. Applied Geochemistry, 51, 229�245. https://doi.org/10.1016/J.APGEOCHEM.2014.09.010

  25.            Lara-D�az, R. A., & Melgoza-Alem�n, R. M. (2009). Solidificaci�n-Estabilizaci�n de Cromo, N�quel y Plomo en una Matriz S�lida de Hormig�n Fabricada con Cemento Portland.

  26.            Informacion Tecnologica, 20(1), 29�38. https://doi.org/10.1612/inf.tecnol.4029it.08

  27.            Li, H., Ma, A., Srinivasakannan, C., Zhang, L., Li, S., & Yin, S. (2018). Investigation on the recovery of gold and silver from cyanide tailings using chlorination roasting process. Journal of Alloys and Compounds, 763, 241�249. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.298

  28.            Maciel Benegas, Y., Monserrat, E., & Bustos, H. (2021). Agregados De La Construcci� N. 4�16.

  29.            Ministerio de Energ�a y Recursos Naturales No Renovables. (2018). ACUERDO Nro.

  30.            MERNNR-MERNNR-2020-0043-AM. Ministerio de Energ�a y Recursos Naturales No Renovables, 04, 2�3. https://www.recursosyenergia.gob.ec/wp- content/uploads/2020/07/MERNNR-MERNNR-2020-0043-AM-Instructivo-aprobacion- proyectos-relaves-mineria-FIRMADO.pdf

  31.            Normas-inen-872-535667 compress - INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACI�N

  32.            Quito - Ecuador NORMA - Studocu. (n.d.). Retrieved July 9, 2024, from https://www.studocu.com/ec/document/unidad-educativa-domingo-faustino- sarmiento/lengua-espanola/normas-inen-872-535667-compress/69453637?origin=content- sidebar-recent

  33.            NTC 1776 M�todo de Ensayo para Determinar el Contenido Total de Humedad Evaporable por Secado de los Agregados. (2019, June 19). https://pdfcoffee.com/ntc-1776-humedad-2019- 5-pdf-free.html

  34.            nte inen 696-1. (n.d.). Retrieved July 10, 2024, from https://studylib.es/doc/8874206/nte-inen- 696-1

  35.            NTE INEN 3066. (2016). Bloques de Hormig�n. Requisitos y M�todos de Ensayo. Instituto Ecuatoriano de Normalizaci�n, 45. file:///C:/Users/Alba/Downloads/nte_inen_3066.pdf

  36.            NTP 339 - M�todo de ensayo normalizado para la determinaci�n de valor pH en suelos y agua

-          Studocu. (n.d.). Retrieved July 10, 2024, from https://www.studocu.com/pe/document/universidad-nacional-jorge-basadre- grohmann/mecanica-de-suelos/ntp-339-metodo-de-ensayo-normalizado-para-la- determinacion-de-valor-ph-en-suelos-y-agua/37398946

  37.            Organizaci�n Mundial de la Salud. (2024, September 27). Intoxicaci�n por plomo. https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/lead-poisoning-and-health

  38.            Ortiz Ayovi, E. A., Orejuela Ortiz, E. F., & Ruiz P�rraga, W. E. (2020). Evaluaci�n del cumplimiento de los requisitos establecidos en la norma INEN, en la elaboraci�n artesanal de los bloques de hormig�n en el cant�n Portoviejo. Revista de Investigaciones En Energ�a, Medio Ambiente y Tecnolog�a: RIEMAT ISSN: 2588-0721, 4(2), 15. https://doi.org/10.33936/riemat.v4i2.2189

  39.            pH - Concepto, escala de medidas, c�mo se mide y ejemplos. (n.d.). Https://Concepto.De/.

  40.            Retrieved March 24, 2025, from https://concepto.de/ph/

  41.            Pinto, A. (2012). RESISTENCIA DEL CONCRETO A LOS 28 D�AS.

  42.            https://ingenieriareal.com/resistencia-del-concreto-a-los-28- dias/?srsltid=AfmBOordd1Ds194R6AkZ-SJG3ryxAh- 0y4VCTFqMSCf_U9EDOalwkKXz

  43.            Roche, C., Thygesen, K., & Baker, E. (Eds. ). (2017). Mine Tailings Storage: Safety Is No Accident. United Nations Environment Programme and GRID-Arendal, 70. https://grid.cld.bz/Mine-Tailings-Storage-Safety-Is-No-Accident

  44.            Rojas, L., & Ventura, L. (2017). Universidad Nacional De Huancavelica Facultad De Ciencias De Ingenier�a Escuela Profesional De Ingenier�a Civil Tesis �Utilizaci�n Del Relave

  45.            Minero Para La Elaboraci�n De Bloques De Concreto Tipo Ensamblable� L�nea De Investigaci�n: Tecnolog�a De Los Mat.

  46.            Romero, A., & Flores, S. (2010). 81619984010. Industrial Data, 13, 75�82.

  47.            Romero, A., Flores, S., & Medina, R. (2008a). Estudio de los metales pesados en el relave abandonado de Ticapampa. Revista Del Instituto de Investigaci�n de La Facultad de Ingenier�a Geol�gica, Minera, Metalurgica y Geogr�fica, 11(22), 13�16.

  48.            Romero, A., Flores, S., & Medina, R. (2008b). RFIGMMG-22-1. Revista Del Instituto de Investigaciones FIGMMG, 11, 8.

  49.            Santamar, J., Guerrero, A., Molina, E. D. A., De Luis Ruiz, J. M., & Alc�ntara Garc�a, D. A. (2005). Accede a apuntes, gu�as, libros y m�s de tu carrera. 1, 161. https://books.google.com/books?id=7J- QPQAACAAJ&pgis=1%0Afile:///C:/Users/Usuario/Downloads/1-2-reduccion-por-filas- y-forma-escalonada-algebra-lineal-37032-downloable-1379187.pdf

  50.            Sierra, C., Moreno, J., & Silva, H. (2015). Canales de distribuci�n: caracter�sticas principales de los distribuidores mayoristas de materiales de construcci�n de extracci�n minera en Barranquilla - Colombia. Telos: Revista de Estudios Interdisciplinarios En Ciencias Sociales, 17(3), 512�529. https://doi.org/10.36390/telos173.09

  51.            Silvana, F., & Romero, A. (2010). Reuso de relaves mineros como insumo para la elaboraci�n de agregados de construcci�n para fabricar ladrillos y baldosas. Industrial Data, 13(1), 75�

  52.            82. redalyc.org/pdf/816/81619984010.pdf

  53.            Tayebi-Khorami, M., Edraki, M., Corder, G., & Golev, A. (2019). minerals Re-Thinking Mining Waste through an Integrative Approach Led by Circular Economy Aspirations. https://doi.org/10.3390/min9050286

  54.            Teijlingen Karolien Van. (2019). Los dep�sitos de relaves en Ecuador y sus riesgos socio- ambientales. 1�25.

  55.            UNE 77327:2003 Calidad del suelo. Determinaci�n de la densidad aparente del suelo seco. (2003, July). https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu- norma/norma?c=N0029504

  56.            V�lez, L. (2010). Permeabilidad y Porosidad en Concreto. Revista Tecno L�gicas, 25, 169�187.Villacis, M., Luna, G., Velastegui, E., Santacruz, W., Zu�iga, P., Nates, J., & Orbe, L. (2020). Dosificaci�n para elaborar bloques huecos de hormig�n que cumplan con la actual NTE INEN 3066. Revista Tecnol�gica Espol, 32. https://rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/688/418

  57.            Wills, B. A., & Finch, J. A. (2015). Wills� mineral processing technology: An introduction to the practical aspects of ore treatment and mineral recovery. Wills� Mineral Processing Technology: An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery, 1�498.

 

 

 

 

 

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