4 cap. 04.3 - medio acuoso 2015

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DRENAJE CIDO DE MINA

De todos los contaminantes de los cursos de agua, quizs el drenaje

cido de mina (Acid Mine Drainage o AMD) es el ms graves, por

su naturaleza, extensin y dificultad de resolucin.

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PROBLEMTICA DE LOS DAM

Contienen altos ndices de acidez y carga de metales en disolucin.

Perduran en el largo plazo.

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ESTERIL RELAVES

DRENAJE ACIDO

ACOPIOS MINAS

MATERIALES DE MINERIA POTENCIALES

GERNERADORES DE DAM

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- Naturaleza de la explotacin.

- Mineraloga

- Exposicin de los minerales

- Factores climticos

ASPECTOS A CONSIDERAR:

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Consiste en la descomposicin de los minerales debido a la accin de los

iones hidronio de las aguas cidas (H+).

El proceso implica tres pasos:

HIDRLISIS

1. Rotura de la estructura del mineral,

2. Disolucin (lixiviado)

3. Neo-formacin de otros minerales

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2) Disolucin (lixiviado) de una parte de los iones liberados, que son

transportados por las aguas fuera de la roca meteorizada.

3) Neo-formacin de otros minerales, por la unin de los iones que dan

como resultado compuestos insolubles.

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DAM

H2O O2

Proceso acelerado por bacterias

FeS2 + 7/2 O2 + H2O Fe2+ + 2 SO4

-2 + 2 H+

Fe +2 + 1/4 O2 + H2O Fe+3 + 1/2 H2O

Fe+3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H+

FeS2 + 14 Fe+3 + 8 H2O 15 Fe

+2 + 2 SO4-2 + 16 H+

Sulfuro

GENERACIN

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El drenaje cido que se produce por la oxidacin e hidrlisis de los

sulfuros, y en especial de la pirita, puede ser resumido de la

siguiente forma:

4 FeS2 + 14 O2 + 4 H2O 4 Fe2+ + 8 SO4

2- + 8 H+

a su vez, los iones ferroso (Fe2+) se oxidarn de la siguiente

manera:

4 Fe2+ + O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O

y los iones frricos se hidrolizan para formar goethita u oxidar ms

pirita:

Fe3+ + 2 H2O 4 FeO(OH) + 3 H+

FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O 15 Fe

2+ + 2 SO42- + 16 H+

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Este proceso puede ser catalizados por bacterias como

Thiobacillus Ferroxidans, T. Thioxidans, T. Thioparus, etc..

Autotrfica

Quimiolitotrfica

Aerbica

Acidfila (pH ptimo 1.5-2.5)

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Cuarzo, zirconio, rutilo

Feldespato-k, muscovita

Plagioclasa, arcillas,

Piroxenos, anfiboles,

Feldespato-Ca, olivino, diopsido

Calcita, dolomita, magnesita

NEUTRALIZANTES

COMPONENTES DE NEUTRALIZACIN RAPIDA

CARBONATOS CALCITA : CaCO3

DOLOMITA : Ca,MgCO

MAGNESITA : MgCO3

MALAQUITA : Cu2(CO3)(OH)2

CERUSSITA : PbCO3

HIDROXIDOS GIBSBSITA : Al(OH)3

FERRIHIDRITA : Fe(OH)3

COMPONENTES DE NEUTRALIZACION LENTA

ALUMINOSILICATOS: BIOTITA

K-FELDESPATO

MUSCOVITA

CONTROL DEL DRENAJE CIDO DE

MINAS

LOS MTODOS PARA EL CONTROL DEL DRENAJE CIDO DE MINAS SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES CATEGORAS:

MTODOS PRIMARIOS O PREVENTIVOS

MTODOS SECUNDARIOS O DE CONTENCIN

MTODOS TERCIARIOS O DE REMEDIACIN

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El objeto de los mtodos preventivos es detener o reducir drsticamente la velocidad de la generacin de cido.

Dentro de esta categora se encuentran los siguientes mtodos:

1. Remocin de sulfuros/aislamiento

2. Exclusin del oxgeno por recubrimiento con agua

3. Cubiertas de agua en estructuras de contencin

A. Disposicin en lagos naturales

B. Disposicin de relaves en el mar

C. Cubiertas de agua soportadas biolgicamente

D. Exclusin del oxgeno por cubiertas secas y sellado

E. Cubiertas orgnicas

F. Aditivos Alcalinos

G. Bactericidas

DISPOSICIN DE RELAVES EN LAGOS, EMBALSES Y BAHAS

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https://www.youtube.com/watch?v=yizFca9_PZQ



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16


MTODOS SECUNDARIOS O DE

CONTENCIN

Ayudan a prevenir o reducir la migracin de Drenajes cidos de Mina al ambiente.

Se utilizan fundamentalmente para remover los iones metlicos que migran al ambiente.

Se pueden sealar los siguientes mtodos: - Desviacin del agua superficial.

- Interceptacin de aguas subterrneas.

- Reduccin de infiltracin.

MTODOS TERCIARIOS O DE

REMEDIACIN

Constituyen el tercer nivel de control y su objeto es recolectar y tratar el drenaje contaminado.

Los mtodos pueden ser:

- Sistemas activos, los cuales requieren operaciones continuas como una planta de tratamiento qumico.

- Sistemas pasivos, los cuales funcionan sin un ajustado control.

Los tratamientos qumicos ofrecen un mtodo seguro de corto trmino, pero no sirven para minas redundantes. En estos casos, los sistemas de tratamiento pasivo son considerados como una alternativa.

MTODOS DE TRATAMIENTO

ACTIVO

El objetivo es entregar un lquido con una composicin de acuerdo a las

normas existentes para descarga de efluentes lquidos.

Los contaminantes son precipitados formando un lodo que se puede

disponer en una forma ambientalmente aceptada.

Precipitacin con hidrxidos

El mtodo mas comn es la precipitacin con una base hidrxido, de modo de neutralizar el agua cida y precipitar los iones como hidrxidos, por ejemplo As y Sb forman precipitados estables con Fe(III) o Ca. CaO o Ca(OH)2 son los mas comunes agentes neutralizantes. Otro ejemplo es utilizar el mas comn NaOH

Procesos de Neutralizacin

Tambin se puede precipitar los hidrxidos de los iones metlicos subiendo el pH a valores entre 8.5-9.5. Esta tecnologa la cual es ampliamente utilizada genera lodos con baja densidad conteniendo 2-5% de slidos.

MTODOS DE TRATAMIENTO

ACTIVO

Estabilidad de los lodos

Los lodos resultantes de la neutralizacin conteniendo sulfato de calcio,

hidrxidos , arseniatos y antimoniatos deben ser dispuestos por largo tiempo.

Dos factores son de gran importancia: la estabilidad y la densidad.

La estabilidad es una medida del potencial de redisolucin de algunos de sus

componentes luego de interactuar con el ambiente y la densidad es un factor

crucial para el almacenamiento

Precipitacin de sulfuros

La remocin de iones metlicos desde soluciones contaminadas por precipitacin

como sulfuros es una alternativa a la precipitacin con hidrxido. Las solubilidades

de los sulfuros son varios ordenes de magnitud mas bajas que los

correspondientes hidrxidos, por lo que esta metodologa tiene el potencial de

reducir la concentracin de metales disueltos a niveles muy bajos.

Me+2 + H2S MeS (s) + 2H+

La concentracin del in metlico en solucin se puede calcular a partir de la

constante de solubilidad del sulfuro. La precipitacin se puede realizar agregando

Na2S y CaS.

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H+

Cationes metlicos

Aniones metlicos

Slidos disueltos

Slidos en suspensin

Materia orgnica

PRINCIPALES TECNOLOGAS DE REMOCIN DE LOS METALES

PESADOS

Precipitacin con lechada de cal

Adsorcin con carbn.

Intercambio inico

Osmosis reversible e inversa

Electrodilisis.

Ozonizacin.

Ingeniera de pantanos.

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Neutralizacin simple

Proceso de lodos de alta intensidad (high density HDS)

Proceso de lodos de baja intensidad (low density LDS)

MTODOS DE PRECIPITACIN

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DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL PROCESO DEL TRATAMIENTO DE

AGUAS CIDAS

Al PAD

Adicin de cal y/o

soda castica

Formacin de Fe (OH)3

y precipitacin de

metales

Adicin de

floculante

aninico

Separacin

slido-lquido

Slidos al tanque

de lodos

Tanque de

distribucin

(6.5 8.5)

Lquido Descarga

Solucin

cida

Recirculacin de lodos

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Reactor etapa I

Reactor etapa 2

Clarificador

Agua cruda de mina

Cal apagado en

solucin acutica

Clarificador

Efluente depurado

Lodo recirculado

Aire

Floculante

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2) Reduccin bacteriana de sulfatos y precipitacin de slidos

sulfuros.

Aguas cidas de mina contienen concentraciones muy altas SO42-

Existen varios gneros de bacterias que catalizan la reduccin de

sulfatos a sulfuros.

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 HCO3- + H+

HS- + M2+ MS + H+

Liberar el hidrogeno

Reducir la acidez

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DAM Agua

tratada

SISTEMA DEL HUMEDAL

(NATURAL O ARTIFICIAL)

MTODOS DE TRATAMIENTOS

PASIVOS (WETLAND)

https://www.youtube.com/watch?v=9Q2Oj1doBU4

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Se utiliza la transformacin de la materia orgnica y los nutrientes en

los sistemas de humedales tanto naturales como artificiales.

CMO FUNCIONA LA BIOREMEDIACIN?

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Ambiental

Social

Econmico

Tecnolgico

Efectos :

Los humedales son depsitos o estanques poco profundos

excavados que contienen: agua, tierras naturales, substrato,

plantas y microorganismos

HUMEDALES (WETLANDS)

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Implica tratamiento en sistemas estticos (sin bombeo)

Se utiliza materias naturales

Tratamiento pasivo (Termino que no exista antes del ao 1990)

(Cohen and Staub, 1992)

abono

material orgnico

piedra caliza

31 Paul L. YOUNGER (2002) Correccin de aguas cidas de mina

Humedales de abono (compost wetlands), en los que se mantienen

condiciones anaerbicas que promocionan reduccin bacteriana de

sulfatos.

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Lagunas o cinagas aerbicas (aerobic wetlands).

Lagunas o cinagas anaerbicas (compost or

anaerobic wetland).

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ESTABILIZACIN FSICA DE BOCAMINAS Recuperada, Esperanza 2001 y Anglica Rublo Chico

Cierre de Bocaminas

La estabilizacin fsica de las bocaminas consistir en la obturacin y la

recuperacin del relieve original de la superficie. Para la obturacin, en funcin de

la presencia de agua y caractersticas geomecnicas de las rocas, se cuentan con

cuatro tipos de tapones, que se describen lneas abajo.

Cierre Tipo I: Muro de concreto armado La construccin de muros de concreto armado estarn ubicados en el interior de las

galeras donde el macizo rocoso sea competente y quedar empotrado con

profundidades de 0,30 m en la parte lateral, 0,5 m en la base y 0,20 m en la parte

superior. Como paso siguiente, se rellenar con material de desmonte hasta la

superficie, recobrando el talud natural de la ladera, y sobre ste, una cobertura

adecuada. Este tipo de cierre es aplicable a bocaminas sin drenaje.

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Cierre Tipo II: Acumulacin de desmonte Consiste en la acumulacin directa del material de desmonte en capas de 0,3 m

compactadas, con el objeto de reducir el volumen y mejorar su estabilidad y

cobertura. El relleno compactado aporta mayor resistencia al pilar corona y se logra

recuperar la configuracin topogrfica inicial. El tipo de cierre II es aplicable a

bocaminas sin drenaje.

Cierre tipo III: Mtodo del bloqueo de aire Este mtodo impide el acceso del aire al interior de la galera mediante una trampa,

pero que permite la salida del agua. La construccin consiste de un muro de concreto

armado de 0,50 m de espesor empotrado en roca, con una profundidad de 0,30 m en

la parte lateral, 0,50 m en la base y 0,20 m en la parte superior. A una distancia de 2

m del muro se considera un barraje de 0,40 m de altura que retendr los sedimentos

acumulados en el interior de la galera y por rebose, el agua saldr por un sistema de

tuberas de drenaje. El procedimiento siguiente consistir en acumular desmonte

hacia el exterior compactndose en capas de 0,30 m, recuperando la topografa del

entorno y finalmente la cobertura apropiada de acuerdo con las caractersticas

geoqumicas del desmonte acumulado y su respectiva revegetacin.

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Cierre tipo IV: Tapn Hermtico.

Para bocaminas secas en estiaje y en poca de lluvia. El procedimiento consiste en

la conformacin de un tapn hermtico de concreto armado de longitud variable el

cual est en funcin de la presin hidrosttica. El diseo contempla un tapn de

dimensiones considerables con concreto armado, empotrado en roca de 0.40

metros aumentando la friccin de la roca y el concreto.

As mismo, contaran con inyecciones de consolidacin L=3.00 m; en el portal de la

bocamina se construir un muro de albailera armada (block de cemento asentado

con mortero de cemento 1:4) con base de concreto simple. Para incorporar la

cobertura se va a rellenar con material propio (formando una banqueta a la altura

del portal del tnel) formando una pendiente 2H:1V.

El programa de cierre progresivo contempla clausurar 264 bocaminas, de las cuales

112 ya han sido cerradas en el tiempo transcurrido del cierre inicial al presente.

Entre las bocaminas se incorporaron nueve bocaminas en la presente actualizacin

de Plan de Cierre.

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Cierre de chimeneas

La clausura de chimeneas consiste en la obturacin del pozo mediante un

elemento estable en el tiempo, para lo cual se cuentan con dos tipos de cierre, el

Tipo I, en el que se empotra una losa de concreto con base de vigas prefabricadas, la losa apoya en la roca firme, penetrando una longitud mnima de

0,5 m; el espesor de la losa ser superior a 1/10 del dimetro del pozo; las juntas y

los

lados de contacto con la roca sern selladas con mortero 1:6. Sobre la losa se

colocar una capa de material impermeable de 0,20 m y una capa de suelo del

lugar tratando de recuperar la topografa inicial.

El Tipo II de cierre de chimenea consiste en el relleno del pozo con material de la zona o desmonte, en el que previamente se realizan trabajos de desquinche y

limpieza, y encima del relleno la colocacin de reja metlica..

Del total de 83 chimeneas, ubicadas en las minas Recuperada, Esperanza 2001 y

Anglica Rublo Chico, se han considerado cerrar, durante el cierre progresivo, 57 chimeneas, de las cuales 6 ya han sido cerradas.

ESTABILIZACIN FSICA DE CHIMENEAS

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DISPOSICIN DE RELAVES

http://ar.ask.com/youtube?qsrc=167&qo=channelNavigation&q=disposicion+d

e+relaves&o=5882&l=sem

RELAVES FILTRADOS

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Bibliografa

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4 cap. 04.3 - medio acuoso 2015

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