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8/18/2019 DRENAJE ACIDO DE MINA.pdf

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FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS


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CIERRE DE MINAS DRENAJE ACIDO DE MINA (DAM)


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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM

EXPLOTACION MINERA Y MEDIOAMBIENTE

La responsabilidad ambiental de na explotación minera no termina al

fina de la explotación, esta sigue presente después del cierre de la mina.

Al final de la vida de la mina, hay que rehabilitar el sitio. Se procede a

desmontar las infraestructuras y a la rehabilitación de las áreas de

almacenamiento de los desechos.

La rehabilitación de las áreas de almacenamiento de residuos es la

principal fuente de preocupación particularmente cuando los residuos

son generadores de DAM


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EXPLOTACION MINERA Y MEDIOAMBIENTE

Historia ambiental del un sitio minero:

Dos fases principales

Fase operacional

Fase post Cierre

En la primera fase:

Cumplimiento de las normas de medioambiente de descarga

En la segunda fase

Rehabilitación de las áreas de almacenamiento de residuosmineros (generadores de DAM)

Este es el problema principal


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PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE OPERACION

Efluentes Líquidos La industria minera utiliza grandes cantidades de agua

Varios factores pueden influenciar la calidad de las aguas de Mina:

o Naturaleza del Mineral : Si contiene sulfuros puede haber

generación de DAM. El mineral puede también contener

elementos radioactivos que en ciertos casos pueden

contaminar el agua

o Utilización de explosivos y lubricantes: El nitrato de amonio

es extremadamente soluble, el agua puede ser contaminada.

Los aceites y lubricantes pueden ser derramados

accidentalmente


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PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE OPERACIÓN

Efluentes Líquidos (Cont.)

o Aguas de la perforación: Las partículas finas producidas por

la perforación altera la calidad del agua aumentando laconcentración de sólidos en suspensión.

o Naturaleza del tratamiento metalúrgico: el (los)

procedimiento(s) de tratamiento usado(s) para la

concentración de los minerales o la extracción de los metalespreciosos puede afectar la calidad de os efluentes líquidos.


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Principales formas de contaminación del agua:

1. Agentes patógenos

2. Sustancias químicas orgánicas

biodegradables

3. Sustancias químicas inorgánicas solubles en

el agua

4. Nutrientes vegetales inorgánicos

5. Sustancias químicas orgánicas

6. Sedimentos o materia suspendida7. Sustancias radioactivas

8. Calor


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Efluentes Líquidos (Cont.)

Tipos de contaminantes:

Solubles : ácidos generados por el DAM, metales pesados ycontaminantes que provienen del tratamiento del mineral

(cianuros, agentes de tratamiento, tiosales)

No solubles: partículas en suspensión

Radioactivos: Radio, Toro y plomo 210


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Residuos Solidos

Material Superficial de desencape (top soil)

Material Inerte

Estériles (desmontes)

Materiales Rocosos, de granulometría gruesa y con alto índice de

vacíos

La principal preocupación relacionada con los apilamientos deestériles es la estabilidad física y química (DAM)


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Residuos de la planta de Procesamiento

Transportados en forma de pulpa hasta la presa de relaves

Problemas de estabilidad Física Problemas de generación de DAM

Lodos del tratamiento Qimico de las aguas

Tratamiento de las aguas ácidas de mina o del proceso Problemas de estabilidad química


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PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE DE CIERRE

Rehabilitación del sitio donde se llevaron a cabo el conjunto de

operaciones

La rehabilitación implica:

Desmontaje de las instalaciones de superficie y el

restablecimiento de los sitios de almacenamiento de los

desechos mineros sólidos y líquidos

Cuando el sitio de almacenamiento contiene residuos

generadores de acido, implica la instalación de métodos decontrol


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DRENAJE ACIDO DE MINA

INTRODUCCION

El DAM es el resultado de la oxidación natural (química,

electroquímica o biológica) de minerales sulfurosos que se

encuentran en los materiales rocosos expuestos al aire y al

agua

Las aguas de drenaje ácido están caracterizadas por un pHbajo, concentraciones de metales pesados y sulfatos solubles

altos aso como una concentración en sólidos disueltos


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INTRODUCCION AL DRENAJE ACIDO DE MINA

Cuando se pone en funcionamiento?

A. Ingredientes: Sulfuros + agua + oxigeno

B. Activantes: Químicos (Fe) Biológicos (Thiobacillus)

Cómo se manifiesta?

A. Acidez, metales tóxicos en solución

B. Formación de herrumbres

A que velocidad se produce?

A. Mineralogía: ejemplo de DAM pirita < DAM pirrotinaB. Drenaje Neutro luego drenaje ácido(neutralizantes/oxidantes)

C. Activación: Hierro Férrico y bacterias

D. Pasivación : revestimiento por el herrumbre


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INTRODUCCION AL DRENAJE ACIDO DE MINA

Cuanto tiempo dura?

Mientras los ingredientes estén reunidos, así como los activantes

En que tipo de sitio lo encontramos?

Mina subterránea

Presa de relaves (dique de colas)

Zona de derrames

Zonas de escorrentías

Acumulación de estériles (desmontes)

Rellenos sulfurosos.


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FORMACION DE DAM

El contacto entre los minerales y el agua puede originar distintas reacciones, en

función de la naturaleza del mineral o minerales implicados y de la físico-química del

agua implicada. En cuanto a la mineralogía implicada, cada mineral presenta

distintos comportamientos frente al agua: los hay solubles e insolubles, hidrolizables

y no hidrolizables, sorbentes y no sorbentes.

Los minerales solubles a su vez pueden serlo en diferentes grados, y depender de la

temperatura del agua. La halita y el yeso son ejemplos de minerales solubles en

distinto grado. La halita es muy soluble incluso en agua fría mientras que el yeso es

mucho menos soluble, aunque su solubilidad aumenta considerablemente con un

incremento en la temperatura.

La hidrólisis de los minerales consiste en su descomposición debida a la acción de

los hidrogeniones de las aguas ácidas.



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FORMACION DE DAM

El proceso implica tres pasos:

1. Rotura de la estructura del mineral. Debido a su pequeño tamaño y a su gran

movilidad, los iones H+ se introducen con facilidad en las redes cristalinas, lo que

produce la pérdida de su neutralidad eléctrica; para recuperarla, el cristal tiende

a expulsar a los cationes, cuya carga es también positiva. Como consecuencia, laestructura cristalina colapsa, y se liberan también los aniones.

2. Lixiviado de una parte de los iones liberados, que son transportados por las

aguas fuera de la roca meteorizada.

3. Neoformación de otros minerales, por la unión de los iones que dan comoresultado compuestos insolubles. La intensidad del proceso hidrolítico se

traduce en el grado de lixiviación de elementos químicos y en la formación de

nuevos minerales.



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FORMACION DE DAM

El drenaje ácido que se produce por la oxidación e hidrólisis de los sulfuros, y

en especial de la pirita, puede ser resumido de la siguiente forma:

4 FeS2 + 14 O

2 + 4 H

2O → 4 Fe2+ + 8 SO

4

2- + 8 H+

a su vez, los iones ferroso (Fe2+) se oxidarán de la siguiente manera:

4 Fe2+ + O2 + 4 H+ → 4 Fe3+ + 2 H2O

y los iones férricos se hidrolizan para formar goethita:

Fe3+ + 2 H2O → 4 FeO(OH) + 3 H+


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FORMACION DE DAM

Durante el transporte de los productos de la meteorización el agua arrastra

tres componentes mineralógicos: la carga sólida (partículas en suspensión,

que corresponden realmente a minerales), coloides (que corresponden a

precursores de minerales arcillosos u oxidados, que pueden flocular a partir

de este componente), y iones en disolución, que pueden precipitar en formade compuestos minerales si cambian las condiciones físico-químicas del agua

portadora.

La carga sólida, por tanto, serán granos minerales de naturaleza variada,

aunque siempre con una claro predominio de minerales de la arcilla, tanto

por ser minerales muy abundantes como productos de la meteorización,como porque su pequeño tamaño de grano favorece su transporte en

suspensión.


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FORMACION DE DAMAl ser minerales que pueden presentar propiedades de sorción, a menudoestas partículas arcillosas actúan como colectores de contaminantes que el

agua arrastra en disolución: determinados iones son capaces de ser fijados

por estas partículas, con lo que al depositarse incorporan estos iones al

sedimento correspondiente. Una vez en el mismo, la físico-química de las

aguas puede favorecer la retención o movilidad de estos iones.

Los parámetros que regulan el sistema son: la salinidad, el potencial redox

(Eh), y el pH: un incremento de la salinidad conlleva una competencia, entre

metales pesados y metales grupos I y II, por los sitios de ligazón (p.ej.,

espaciado interlaminar en las arcillas), lo que se traduce en la expulsión de

los metales pesados, y su devolución a la columna de agua; un incrementodel Eh genera la inestabilidad de los compuestos reducidos (e.g., sulfuros),

poniendo el paso del metal a la disolución; un decrecimiento del pH tiene

dos efectos:

1. Induce la disolución de otros sulfuros;

2. Aumenta la solubilidad de los metales disueltos.


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FORMACION DE DAMPor ejemplo:

CuFeS2 + 16Fe3+ + 8 H2O → Cu

2+ + 2 SO42- + 17 Fe2+

2 PbS + 4 Fe3+ +3 O2 + 2 H2O → 2 PbSO4 + 4 Fe2+ + 4 H+

2 FeAsS + Fe2(SO4)3 → 2 H3AsO4 + 4 FeSO4 + H2SO4

Cu3AsS4 + 5.5 Fe2(SO4)3 + 4 H2O → 3 CuSO4 + 11 FeSO4 + 4 S + H3AsO4 + 2.5 H2SO4

Zn1-xCdxS + 8 Fe3+ + 4 H2O → 8 H

+ + (1-x) Zn2+ + (x) Cd2+ + SO42- + 14 Fe2+


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FORMACION DE DAM

Los coloides transportados por el agua pueden flocular cuando lascondiciones del agua lo permiten, y durante el proceso pueden también

arrastrar al sedimento otros componentes disueltos del agua. Especialmente

interesantes desde el punto de vista de lo que ocurre en el entorno minero

es el comportamiento de los geles de óxidos-hidróxidos de hierro. Los ionesque el agua transporta tienen diferentes tendencias a la formación de

compuestos minerales, insolubles, en función de la presencia de otros iones,

y de la físico-química del agua portadora.


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PREDICCION DE DAM

Es importante el conocimiento del potencial de generación

acido antes de comenzar con la rehabilitación

Se tomarán en cuenta entonces los métodos de predicción

de DAM

Durante la operación minera,, debe asegurarse que os

efluentes líquidos respeten la legislación (diferente para

cada país)

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