COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERUCONSEJO DEPARTAMENTAL DEL CUSCO

Ciclo de Charlas : SEMANA DEL INGENIERO

Tema: GENERACION DE AGUAS ACIDAS EN LA INDUSTRIA MINERA.

Expositor: Mag. Ing. Pedro Camero Hermoza

pecamher@yahoo.comhttp://desarrollososteniblepedro.blogspot.com

DRENAJE ÁCIDO DE MINA De todos los contaminantes de los cursos de

agua, quizás el drenaje ácido de mina, DAM o DAR, sea uno de los más graves, por su naturaleza, extensión y dificultad de resolución. Los ríos y acuíferos afectados por este tipo de contaminación se caracterizan por su acidez, así como por el alto contenido en sulfatos y metales pesados de sus aguas y por el contenido metálico de sus sedimentos.

GENERACIÓN DRENAJE ACIDO DE MINA (DAM)

O 2

FeS 2

H 2O

BACTERIA

+ TIEMPO = AGUAS ACIDAS

Según Bonelli la estabilidad comparativa de los sulfuros a difrentes valores de pH es

pH = 2.7

Fe7S8 > FeS2 > CuS > Cu2S > CuFeS2 = CuFeS > PbS > Sb2S3 >ZnS

pH = 7.1

Sb2S3 > CuS > FeS2 > ZnS > CuFeS2 > CuFeS =PbS > Cu2S >FeS

pH = 11.1

Sb2S3 > FeS2 > PbS > CuS > CuFeS > CuFeS2 > Cu2S=FeS = ZnS

pH= 14

Sb2S3 > FeS2 > CuFeS2 > CuS > PbS = Cu2S = FeS = CuFeS > ZnS.

Figura 2.0.- Diagrama E – pH para el Sistema Fe – S – H2O

Las reacciones 1,2 y 3 corresponden a las Etapas I y II

FeS2 + 7/2 02 + H20 Fe2+ + 2S0 42- + 2H+ ………………(1)

Fe2+ + ¼ 02 + H+ Fe3+ ½ H20 ………………………...(2)

Y a pH superior a 3.5 se precipita el hidróxido férrico

Fe3+ + 3H20 Fe(0H)3 (sólido) + 3H+ ...........................(3)

 

Las reacciones 2 y 4 son de la Etapa III

FeS2 + 14Fe3+ + 8H20 15Fe2+ + 2S042- + 16H+ ………..(4)

Una reacción simplificada de la generación de ácido a partir de la pirita es:

FeS2 + 15/4 02 + 7/2 H20 Fe(0H)3 + 2S042- + 4H+ …..(5)

Por otra parte el total de reacciones para estabilizar el férrico que es usado para oxidar más pirita es:

FeS2 + 15/8 02 + 13/2 Fe3+ +17/4 H20 15/2 Fe2+ + 2SO42- + 17/2 H+ ….(6)

La presencia de ciertas bacterias, como el Thiobacillus Ferrooxidans, aceleran la velocidad de las reacciones de formación de aguas ácida.

Métodos de Control de DAM.-

DAM: AGUA - AIRE – SULFURO.

Los recubrimientos por agua

Recubrimientos multicapas por suelos y geosintéticos

Recubrimientos multicapas por suelos

Recubrimientos al consumo de oxígeno

Técnicas de desulfuración

Relleno en pasta

Tratamiento químico del agua

Control de la acción bactericida

La selección del método de control del DAM, depende de factores como:

El potencial de generación de ácido

La naturaleza y las características de los residuos

Las condiciones del terreno (clima, topografía, hidrología de las aguas

superficiales y subterráneas)

El período de duración, en el cual la medida debe ser eficaz

La sensibilidad del medio receptor del drenaje ácido.

Agrupando las distintas técnicas de control del DAM se tiene las siguientes vías:

a) Eliminación o Asilamiento de los Sulfuros

b) Exclusión del Agua

c) Exclusión del Oxígeno

d) Control del pH

e) Control de la acción Bacterial

f) Nuevos Métodos

Predicción del Drenaje Acido de Mina Potencial Acido (AP) = % de azufre como sulfuro por 31.25

• Potencial de Neutralización (NP).-

• Potencial Neto Neutralizante (NNP)

NNP = NP – AP

Kg de CaCO3 / TM

NNP > +20 Kg CaCO3/ TM y NP/AP > 3

RANGO DE INCERTIDUMBRE

-20 < NNP < +20

La predicción del DAM, en operaciones mineras comprende los siguientes métodos:

• La comparación con minas similares o vecinas

• Un programa de muestreo sistemático para recoger muestras representativas

• Pruebas estáticas geoquímicas sobre las muestras

• Pruebas cinéticas o de meteorización simulada, empleando previamente condiciones in situ y haciendo uso de muestras potencialmente ácido-generadores

• Modelado y simulación

Ensayos Estáticos

Entre los ensayos estáticos estandarizados tenemos la de:

Evaluación ácido-base de Sobek, 1978

Relación de Potencial de Producción Alcalina(PPA)/Azufre de Caruccio,

l977

Ensayo Inicial de Investigación BC de Bruynesteyn y Hackl, 1984

Y como métodos cinéticos se tienen:

Ensayos de Confirmación de Investigación BC,

Recipiente Shake,

Reactor Soxhlet,

Célula de Humedad,

Lísimetros/Columnas y

Ensayos en Pilas

FIG. 2. 3.- INTERPRETACION DE LA RELACION ACIDO-BASE POR PRUEBAS DE RADIO NP:AP

||

ZONA DEINCERTIDUMBRE

SE GENERAACIDO

NO SE GENERA ACIDOPO

TE

NC

IAL M

AX

IMO

DE

AC

IDO

(A

P)

POTENCIAL DE NEUTRALIZACION (NP)

1:1

3:1

0 + 20- 20

ZONA DEINCERTIDUMBRE

SEGENERA

ACIDO

NO SEGENERA

ACIDO

POTENCIAL NETO DE NEUTRALIZACION (NNP)Kg. CaCO 3 equivalente por tonelada

% S

FIG. 2.2 .- INTERPRETACION DE LA RELACION ACIDO -BASEPOR PRUEBAS NNP

POTENCIAL DECONSUMO DE ACIDO

-------------------------------------------------- Muestra de titrato con H2SO4

estandarizado hasta pH 3.5

POTENCIAL DE PRODUCCION DE ACIDO

-------------------------------------------------- Se determina con tenido en azufre por

el sistema LECO u otro alternativo.- Se convierte a kg de H2SO4/t.

POTENCIAL DEPRODUCCION DE AGUAS ACIDAS

-------------------------------------------------- Los valores negativos indican

laproducción de aguas ácidas.

=

POTENCIAL DENEUTRALIZACION

-------------------------------------------------- Se adiciona cantidad conocida de CIH,

calor y titrato con NaOH hasta pH 7- Se calculan las toneladas de CaCO3

equivalentes/ 1000 t.

POTENCIAL ACIDO-------------------------------------------------- Se determina la cantidad de azufre por

el sistema LECO- Secalculan las toneladas de CaCO3

equivalentes/ 1000 t.

POTENCIAL DENEUTRALIZACION NETO

-------------------------------------------------- Losvalores negativos mayores de 5

t/1000 t indican un potencial deproducción de aguas ácidas.

=

La evaluación de la relación ácido-base de las rocas se desarrollaran mediante pruebas de predicción estática de DAM de Sobeck* :

o de Bruynesteyn y Hackl .

2.2.2.1.-. DETERMINACIÓN DEL AP, NP Y NNP.

3.2.5.- Presa Relaves Chinchan - Plano Topográfico

Fotos 3,4

Fotos 3 y 4.- Vistas del Relieve Topográfico de la Quebrada Chinchán

Fotos 5,6

Fotos 5 y 6.- Parte Frontal del Dique y Andamiaje para Desplazar el Ciclón

Fotos 7,8

Fotos 7 y 8 .- Estanque de Finos, Nótese el Sistema de Decantación

TOMA DE MUESTRAS EN CAMPO

Los equipos, materiales y herramientas usadas durante el muestreo son:· Una camioneta de doble tracción· Un teodolito y una mira· Una balsa· Balanza Electrónica de 5 kg.· Un muestreador de resorte sumergible· Un posteador de tornillo· Bolsas de polietileno· Sellador de plástico· Baldes plásticos· Wincha de 10 m· Un pH metro digital· Equipos de Seguridad: Chaleco, sogas, cascos, guantes, etc.· Herramienta: palas, picos

Muestreador de Resorte

Muestreo en Zona de Finos