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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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE OPERACIÓN
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE OPERACIÓN
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE OPERACIÓN
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
PROBLEMÁTICA AMBIENTAL: FASE OPERACIÓN
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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.
FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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.
FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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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FORMACION, PREDICCION Y TRATAMIENTO DE DAM
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)