Evaluación técnicas de tratamiento de tailings de la ... · Residuos mineros. Mine Tailing. residuos del tratamiento de minerales asociados (ganga) a la mineralización objeto de

Simposio LIFE 2016 , Madrid 15 junio de 2016

Evaluación técnicas de tratamiento de tailings de la

minería del oro

Residuos mineros.

Mine Tailing. residuos del tratamiento de minerales asociados (ganga) a la mineralizaciónobjeto de explotación (mena). Granulometría fina (molienda, flotación, etc. ).

Contaminantes ppales en residuos de la minería de Au: As. Metaloide de mineralizaciones asociadas (arsenopirita, rejalgar, etc.). Hg:metal empleado en la recuperación del Au por amalgamación.

Introducción

Proyecto

“Reduce exposure of Mercury to Human Health and the Environment by Promoting Sound Chemical Management in Mongolia”.

Promotor: UNIDO (Unites Nations Industrial Development Organization).Beneficiario: Ministerio Medio Ambiente de Mongolia.Adjudicatario: Consorcio Emgrisa ‐Mayasa.Localizacion: Boroo Mine, Selegne (150 km NW de UB).

Localizacion

Emplazamiento

Emplazamiento

Alcance y FasesProyecto

F1. Caracterización detallada (Diagnóstico). MCE.Sondeos manuales (40) y mecánicos (12), piezómetros (12), lecturas directasNiton®, análisis de laboratorio suelos y aguas (subterráneas y superficiales), ensayos hidráulicos, niveles de fondo metales, etc.

F2. Estudio alternativas y validación en laboratorio.Phytorremediación. Inmovilización mediante nZVI.Desorción térmica Hg.Estabilización química.

F3. Pruebas piloto demostrativas (in situ). Futuro.

F4. Capacitación.

Diagnóstico Problemática

Total tailing surface 79.800 m2

Average thickness 0,10 m

Volumen 8.000 m3

Average Concentration (mg/Kg)

Mass (ton)

As2.500

( 650‐11.000 )~24

Hg3 mg/kg

( <0,1 ‐ 69 )~0,03

ProblemáticaMCE

Descripción.E. Fitorremediación

Ensayo cámara en colaboración con IMIDRA (Equipo Dra. Carmen Lobo).

Alta carga contaminante (As y Hg). Matrices: mezcla 75% y 50% tailing/suelo.

Selección de 4 especies del inventario local Mongolia.

Festuca rubra Medicago sativa Trifolliumpratense

Brachipodiumdistachion

Descripción.

7 réplicas por especie (6 + blanco). Vol.: 150 g. 3 semillas germinadas. Fotoperiodo: 16 h de luz a 22ºC y 30% humedad.

8 h oscuridad a 9ºC y 80% de humedad. Riego: a demanda (condiciones próximas a CC). Tiempo ensayo 105 d (control 30d y 60d).

Evaluación de la efectividad:

Tolerancia y biomasa.

Reducción de biodisponibilidad del contaminante en suelo. Toxicity characteristic leaching procedure (TCLP). Leaching Test L/S 10 following USEPAprotocols

Bioacumulación planta (absorción y translocación) de contaminantes en la planta. Mineralización (molienda ‐ pesaje raíz y p. aérea ‐ digestión HNO3 y HClO4 ‐ termobloque‐ análisis extracto por AA o ICP).

E. Fitorremediación

Condiciones iniciales

Table 1. TCLP: Initial conditions

Comp. Units TCLP Initial conditions

Arsenic Mercury

Topsoil mg/kg ds 0.29 <0.002

Tailing mg/kg ds 40.79 <0.002

50% tailing/soil mg/kg ds 19.53 <0.002

75% tailing/25% soil mg/kg ds 28.45 <0.002

Laboratory test Sample code IMIDRA ANALYTICO

As (mg/kg) Hg (mg/kg) As (mg/kg) Hg (mg/kg)

Phytotechnologies

4937 (TOPSOIL) 19 0.6 21 0.89

4938 (TAILING) 10,900 20 11,000 19 4939 (50% MIXTURE) 2,205 7.8 2,300 9.4


ToleranciaE. Fitorremediación

Festuca rubra

Trifollium pratense

ToleranciaE. Fitorremediación

Medicago sativa

Brachypodium distachion

Biodisponibilidad As en suelo (TCLP)E. Fitorremediación

Arsenic Mercury Arsenic Mercury Arsenic Mercury

Initial conditions mg/kg 19,53 <0.002 19,53 N.D. 19,53 N.D.

Brachypodium distachion mg/kg 15,61 N.D. 12,24 N.D. 12,24 N.D.

Festuca rubra mg/kg 14,63 N.D. 13,23 N.D. 11,74 N.D.

Medicago sativa mg/kg 15,49 N.D. 11,74 N.D. 13,23 N.D.

Trifolium pratense mg/kg 15,21 N.D. 11,99 N.D. 14,99 N.D.

30 daysUnitsSpecies

60 days 105 days

Arsenic Mercury Arsenic Mercury Arsenic Mercury

Initial conditions mg/kg 28,45 <0.002 28,45 <0.002 28,45 <0.002

Brachypodium distachion mg/kg 18,07 N.D. 15,98 N.D. 16,99 N.D.

Festuca rubra mg/kg 19,01 N.D. 17,49 N.D. 20,48 N.D.

Medicago sativa mg/kg 18,99 N.D. 15,99 N.D. 17,23 N.D.

Trifolium pratense mg/kg 18,41 N.D. 16,74 N.D. 17,99 N.D.

Species Units30 days 60 days 105 days

50% T: Reducción 25% ‐ 35% Biodisponibilidad As.

75% T: Reducción 28 ‐ 40%.

Absorción ‐ TranslocaciónE. Fitorremediación

Units Topsoil 50% Tailing/soil 75% Tailing/25% Soil

Brachypodium distachion mg/kg 0,00 12,73 8,82

Festuca rubra mg/kg 0,73 9,02 14,07

Medicago sativa mg/kg 0,65 26,81 89,11

Trifolium pratense mg/kg 0,16 38,74 66,24





Species

Shoot tissue

Root

Absorción ‐ Traslocación










Species

Shoot tissue

Root


Factores bioconcentración y translocaciónE. Fitorremediación

FT. Determina distribución/acumulación en diferentes tejidos (raíz/órganos).

Ensayos FT= 0,1. Plantas acumuladoras FT>1 (Raskin y Ensley 2000, Tu et al.2003). Fitoestabilización >>> Fitoextracción.

FBC. Determina el potencial de bioacumulación.

Ensayo FBC= 5,00E‐03 (50% T) ‐ 4,00E‐04 (75% T). Valores aceptables (No hiperacumulación). Tolerancia a la carga contaminante se produce por restricciones en la absorción.

Real As absorbed 3 months


Brachypodium distachion mg 0,00E+00 1,43E‐02 8,62E‐03

Festuca rubra mg 2,40E‐04 3,82E‐03 4,62E‐03

Medicago sativa mg 3,24E‐04 9,85E‐03 2,34E‐02

Trifolium pratense mg 3,34E‐05 9,59E‐03 7,31E‐03

Brachypodium distachion mg 4,20E‐04 7,24E‐02 9,94E‐02




Total

Species Units Topsoil 50% Tailing/soil 75% Tailing/25% Soil

Brachypodium distachion mg 4,20E‐04 8,68E‐02 1,08E‐01




Species

Shoot tissue

Root

Arsenic Mercury

Topsoil mg/kg ds 0,29 <0.002

Tailing mg/kg ds 40,79 <0.002

50% tailing/soil mg/kg ds 19,53 <0.002

75% tailing/25% soil mg/kg ds 28,45 <0.002

Comp. UnitsInitial conditions

Conclusiones

Tolerancia de las 4 especies alta carga de As (50 y 75% tailing). Notable reducciónbiomasa. Brachipodiummás tolerante.

Reducción de Biodisponibilidad del As en suelo (~30%).

Constata la bioacumulación en planta (absorción >> translocación). Imperan procesos defitoestabilización sobre fitoextracción . Ventaja: riesgo transferencia cadena trófica.

Brachipodiummás efectiva.

Especies seleccionadas toleran las concentraciones elevadas de metales en el sueloregulando su absorción y translocación.

No se detectan cambios en caracterización del suelo (pH, m.o. por exudación acidoorgánicos, o propiedades físicas: porosidad, capacidad de retención agua). Duración y escaladel ensayo.


Inmovilizacion con nZVIInmovilización nZVI

Inmovilización de contaminantes mediante reducción a sus formas menos móviles y tóxicas.

Reducción del As(V) a As(III) y As(0), todo ello combinado con la oxidación del Fe(II) a fases deoxihidróxidos (FeOOH) que pueden realizar mecanismos de coprecipitación y/o adsorción del As.

Nanopartícula.Ventajas: Tamaño 70 nm y superficie 29 m2/g.Catalizador (Fe2), que inician/aceleran lareacción del Fe0 y favorecen procesos deadsorción y precipitación de As.

Condiciones de ensayoInmovilización nZVI

Test desarrollado en colaboración con Soluciones Nanotecnológicas S.L. (Nanotex).

Table 1. Battery of tests 2: Dosage of the test

Sample (g) RNIP Water RNIP‐ON®*

LINE 6 200 1 g/kg 15 g/kg 1%

LINE 7 200 0.5 g/kg ‐ 1%

LINE 8 200 0.5 g/kg 80 g/kg 1%

LINE 9 200 1 g/kg 15 g/kg ‐

LINE 10 200 1 g/kg ‐ ‐

* RNIP‐ON®: catalyst to enhance the reaction

Comp. Units Initial conditions

NMH4 ‐Tailing

Arsenic (As) mg/kg 2600

Arsenic (As) TCLP mg/kg 17

Mercury (Hg) mg/kg 6.5

Mercury (Hg) TCLP mg/kg 0.0045

Electrical conductivity mS/m 17

pH 8.9

Resultados Inmovilización nZVI

Table 1. Battery of tests 2: NMH4 TAILING analytical results

Test Units Arsenic

Line 6 mg/kg 4.69

Line 7 mg/kg 5.56

Line 8 mg/kg 4.78

Line 9 mg/kg 9.89

Line 10 mg/kg 9.72

Table 1. Battery of tests 2: Dosage of the test

Sample (g) RNIP Water RNIP‐ON®*

LINE 6 200 1 g/kg 15 g/kg 1%

LINE 7 200 0.5 g/kg ‐ 1%

LINE 8 200 0.5 g/kg 80 g/kg 1%

LINE 9 200 1 g/kg 15 g/kg ‐

LINE 10 200 1 g/kg ‐ ‐

* RNIP‐ON®: catalyst to enhance the reaction

Conclusiones.Inmovilizacion nZVI

RNIP reduce en un 70% el As biodisponible.

Mayor efectividad con aplicación de catalizador (RNIP ON®). Menores dósis y mayoresrendimientos 30%+), menores costes de aplicación.

Dosificaciones óptimas de 0.5 g/kg de RNIP + 1% catalizador.

Adicción de pequeña cantidad de agua parece favorecer la aplicación del reactivo(contacto contaminante).

Técnica compatible con fitotecnologías.

Descripción.Desorción Térmica de Mercurio

Tecnología: aplicación de calor para volatilizar y remover los contaminantes de la fasesólida (suelo/residuo), sin combustión.

Apto para orgánicos volátiles (COV) y semivolátiles (SVOCs), pesticidas, etc.No aplicable a residuos/suelos contaminados con c. inorgánicos, a excepción de metalesvolátiles como el caso de Hg, con p. ebullición de 367ºC.

Condiciones de ensayo.

Tratamiento de muestra (2Kg) con mayores concentraciones de Hg detectadas (sandy tailing).

Calentamiento en muffla a temperaturas de trabajo 100 ‐ 450ºC.

Extracción de gases (bomba) y condensador.

Desorción T Mercurio

Resultados

Parameters Units

SOIL QUALITY GUIDELINES

THERMAL DESORPTION

Trigger value

Action value

Precaution value

Initial cond.

TP 100ºC

TP 150ºC

TP 200ºC

TP 300ºC

TP 370ºC

TP 450ºC

Dry matter % (m/m) ‐ ‐ ‐ 96.4 100 99.9 99.9 100 99.8 99.9 Arsenic (As) mg/kg ds 6 30 50 850 870 870 880 770 910 870

Cadmium (Cd) mg/kg ds 3 10 20 <0.40 <0.40 <0.40 <0.40 <0.40 <0.40 <0.40 Mercury (Hg) mg/kg ds 2 10 20 67 62 58 38 5.4 4.6 2.3

Parameter Units TP 100ºC TP 150ºC TP 200ºC TP 300ºC TP 370ºC TP 450ºC

Initial sample quantity g 250.00 250.00 250.00 250.00 250.00 250.00

Sample quantity after treatment g 245.58 244.91 244.96 244.51 244.73 244.07

Loss of masss g 4.42 5.09 5.04 5.49 5.27 5.93

Reduction % 1.77% 2.04% 2.02% 2.20% 2.11% 2.37%

Leachable Mercury (Hg) mg/kg ds ‐ ‐ ‐ 1.9 3.3 1.4 1.1 0.34 0.16 0.047

Leachable Arsenic (As) mg/kg ds ‐ ‐ ‐ 10 12 11 9.6 25 41 46

Desorción T Mercurio

ConclusionesDesorción T Mercurio

Reducción gradual de concentraciones de Hg según incrementa la Tª.

A 300°C se registra una importante reducción de Hg (92%).

Máxima reducción del 97% a Tª 450.

Mercurio lixiviable desciende de forma paralela (90% a 300 °C y 98% a 450ºC).

No posible medición de Hg recuperado en condensado (escaso volumen).

Viabilidad técnica para suelos/residuos con concentraciones moderadas de Hg (> 50 ‐100 ppm).

Conclusiones generales de proyecto. Proyecto

Se ha demostrado la efectividad de las técnicas a escala laboratorio.

En la problemática encaja actuaciones más enfocadas a gestión de riesgo (fitoestabilización, inmovilización) más que actuaciones de descontaminación. Monitorización aguas (sup y sub).

La ubicación del proyecto requiere de medidas de bajo coste por magnitud de residuos y economía del país. Fitotecnologías.

Proyectos de medio‐largo plazo encajan con el riesgo ambiental actual en el emplazamiento (Fitotecnologías).

Paso siguiente: implantación de piloto demostrativo in situ con los condicionantes propios (climatología, ganado, etc.). Duración 1‐2 años.

Parcelas experimentales de 200 m2 con fitoestabilización como técnica principal, pero con diferentes líneas trabajo (nZVI, enmiendas, etc.).

Muchas gracias !!!

Raúl López MárquezJefe de Desarrollo de Negocio [email protected].: 91 411 92 15

Documents

Evaluación técnicas de tratamiento de tailings de la ... · Residuos mineros. Mine Tailing. residuos del tratamiento de minerales asociados (ganga) a la mineralización objeto de