PREDICCION DE DRENAJE ACIDO EN LA INDUSTRIA MINERAESTUDIANTE : ANTONI WILLIAN HINOJOSA FRANCO DOCENTE : ING. JORGE VICTOR CASTILLO MIGONE FECHA LMITE DE ENTREGA: 30 DE MAYO ASIGNATURA : MANEJO AMBIENTAL EN MINERIA

TACNA PERU 2011

INTRODUCCIONLa prediccin del potencial de generacin cida y lixiviacin de metales es muy importante desde una perspectiva ambiental y tambin desde la econmica. En el Per, slo recientemente se ha reconocido la magnitud de los impactos ambientales adversos del drenaje contaminado (DAR). Se ha reconocido tambin que puede haber considerables implicancias econmicas en los requerimientos para dar solucin al DAR en un asiento minero. La identificacin prematura de los materiales potencialmente generadores de cido y el desarrollo de un plan de manejo adecuado de los desechos pueden reducir considerablemente los problemas ambientales de largo plazo y los costos de las medidas correctivas. Adems, la identificacin prematura y la incorporacin de medidas de control, pueden reducir las obligaciones financieras de mantener instalaciones de recoleccin y tratamiento a largo plazo. Se intenta predecir el comportamiento de sistemas complejos y naturales, que varan de asiento a asiento y hasta de tipo de roca a tipo de roca dentro de un mismo asiento minero. El enfoque actual en la prediccin de la calidad de drenaje es semi-emprico; se utilizan pruebasde laboratorio para simular las reacciones de generacin de cido en un botadero dedesmonte, y para estimar la calidad del drenaje en muestras representativas de roca.

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PREDICCION DE DRENAJE ACIDO EN LA INDUSTRIA MINERAComparaciones Geogrficas y GeolgicasEn las primeras etapas de una evaluacin del potencial de DAR, pueden ser provechosas lascomparaciones con otras reas del lugar, o con otras minas en una ubicacin geolgica y geogrfica similar. A pesar de que estas comparaciones no pueden determinar definitivamenteel potencial de DAR, pueden proporcionar un indicio que un problema pueda o no presentarse . Las comparaciones geolgicas pueden proporcionar una indicacin prelimin ar del potencial de lixiviacin y generacin de cido. Este tipo de comparacin se basa en el supuesto de que paleo ambientes similares originan caractersticas geolgicas y mineralgicas similares, con similares potenciales de oxidacin y de lixiviacin d e metales, dadas condiciones climatolgicas semejantes. Las comparaciones geolgicas pueden ser especialmente tiles si se aplican a un asientoespecfico, pero se debe tener cuidado al comparar unidades geo lgicas similares en diferentes asientos. Existe un nmero de factores, aparte de la naturaleza geolgica y mineralgica de la roca, que controlan la velocidad y la magnitud de la lixiviacin de metales y la generacin de cido (temperatura, precipitacin, temporadas secas/de lluvias), que pueden variar de lugar a lugar. Estas influencias climticas y topogrficas pueden hacer que la comparacin de la calidad del agua de drenaje, de un lugar a otro, sea difcil de interpretar.

Tipos de PruebasExisten tres tipos principales de pruebas que se utilizan pa ra la prediccin; ellas se discutirn en los siguientes captulos, y son:y y

Pruebas estticas para determinar las propi edades geoqumicas del material. Pruebas de extraccin del lixiviado para determinar el total de componentes solubles. Pruebas cinticas para determinar el comportamiento geoqumico del material a travs del tiempo.

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P UEBA ESTATI A:Una prueba esttica define el balance entre los minerales potencialmente generadores decido y aquellos potencialmente consumidores de cido en una muestra. Los minerales que producen cido son, por lo general, minerales sulfurosos reactivos. Los minerales que consumen cido son principalmente carb onatos, si bien los hidrxidos, silicatos y arcillas tambin pueden proporcionar potencial de neutralizacin. En teora, una muestra ser generadora neta de ci do slo si su potencial para la generacin de cido excede a su potencial de neutralizacin.

Son tiles slo para predicciones cualitativas del potencial DAR; no pueden utilizarse para predecir la calidad del agua de drenaje.Estas pruebas no estn dise adas para tratar las caractersticas geoqumicas quedependen del tiempo, las cuales controlan la calidad del agua de drenaje. Se requiere de laspruebas cinticas para determinar la velocidad y magnitud de la oxidacin y la generacin de cido, as como para la prediccin de la calidad de agua. Los principales pasos en las pruebas estticas son: Anlisis del contenido metlico de la muestra slida; Medicin del pH en pasta Determinacin del conteni do total de azufre y de las especies sulfurosas; Titulacin para la determinacin del potencial de neutralizacin. Se han desarrollado muchos procedimientos de pruebas estticas para determinar lasproporciones de los minerales generadores de cido y de aqullos neutralizadores. Losprocedimientos a los que se hace referencia en este documento son: Prueba de Balance Acido -Base (mtodo Sobek o EPA) Prueba Modificada de Balance Acido -Base Algunas otras pruebas, usadas en el pasado o que actualmente se encu entran en desarrollo,son: Prueba Inicial de Investigacin B.C. Mtodo Modificado de Oxidacin con Perxido de Hidrgeno Prueba de Generacin Neta de Acido La interpretacin de los resultados de pruebas estticas se basa en la diferencia -y en laproporcin- entre el potencial de acidez y el de neutralizacin . La diferencia entre la acidez potencial mxima y el potencial de neutralizacin bruta nos da el potencial de neutralizacin neta.

Se utilizan para determinar los constituyentes fcilmente solubles en una muestra. Muchos tipos de roca tienen constituyentes fcilmente solubles, disponibles para la lixiviacin inmediata, totalmente independiente de cualquier generacin de cido que pudiera ocurrir. Entre las pruebas que se utilizan con mayor frecuencia se encuentran: ASTM D3987 extraccin con agua destilada; Procedimiento Especial para Extraccin de Desechos B.C. (SWEP), que utiliza cido actico como extractante; U.S. EPA 1312, procedimiento que utiliza cido ntric o/sulfrico como extractante; U.S. EPA 1312 o prueba de lixiviad o TCLP, que utiliza extractante derivado del cido actico Los resultados de las pruebas de extraccin generalmente se presentan en trminos de la concentracin de cada elemento en la solucin, as como en trminos del porcentaje total extrado del slido (total de mg en solucin/total de mg en slido x 100%).

P UEBAS DE EXT A

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P UEBAS I ETI AS:Constituyen la tercera etapa de un programa de prediccino de evaluacin del asiento minero,las pruebas cinticas definen explcitamente las velocidades de reaccin tanto para la disolucin de metales, como para la generacin de cido y lixiviacin, a travs del tiempo y bajo condiciones especficas. Las pruebas de prediccin cintica en una mina nueva se llev an a cabopara:y y y y y

Validar los resultados de las pruebas estticas. Comparar el comportamiento de lixiviacin de diferentes tipos o clases de roca de mina. Predecir la calidad del agua de drena je de tipos de roca y botaderos. Seleccionar o confirmar las op ciones de disposicin y control. Representar las condiciones del lugar para determinar los factores que controlan el DAR y proporcionar datos primarios para la confeccin del modelo.

En una mina existente, el programa de prediccin y evaluacin pu ede utilizarse para predecir el potencial de generacin de contaminantes que podra oc asionar la explotacin minera posterior; as como para predecir:y

y y

La extensin de la oxidacin y los productos de oxidacin almacenados en el botadero, con la finalidad de estima r el potencial de lavado y liberacin de contaminantes a largo plazo, incluso sin generacin posterior de cido y sin la incorporacin de ninguna medida de control. La efectividad de las medidas de control. La calidad del agua de drenaje.

Un programa de prediccin bien dise ado puede medir no slo la magnitud de un problema de migracin de contaminantes ya existente, sino tambin el potenc ial y la velocidad futura de la contaminacin. Existen varias tcnicas que se utilizan, o cuyo uso se propone, en las pruebas cinticas: Prueba de confirmacin de Investigacin B.C. Prueba de inte mperismo en frasco de agitacin. Prueba de extraccin soxhlet. Pruebas de celda de humedad. Pruebas de columna de humedad. Pruebas de lixiviacin en columna. Parcelas de prueba de campo. Las ltimas cuatro pruebas son las que ms frecuentemente se usan en las pruebascinticas. Las diferencias entre ellas estn dadas por el tama o de la prueba y la velocidad y cantidad de agua utilizada para el acarreo. Cada una tien de a ser utilizada para un tipo diferente de prediccin .

Controlacin del DARSe utiliza para hacer referencia a las medidas tomadas para prevenir olimitar la generacin o migracin de drenaje contaminado que podra originar un impacto ambiental adverso. El agua de drenaje contaminado o DAR, que surge de la oxidacin

y la generacin de cido de minerales sulfurosos, caractersticas:y y y

puede tener diferentes

y

Neutro con concentraciones elevadas de sulfatos Neutro con concentraciones elevadas de metales cido con tenores elevados de metales pH bajo, alto nivel de sulfatos y acidez

En el control del DAR, se deben reconocer dos trminos diferentes: 1. Prevencin , es decir, las medidas de control dise adas e implementadas antes de la presencia del DAR. En este caso, el control de la calidad del agua es fundamentalmente el control de todo producto soluble y la prevencin de oxidacin y generacin de cido en el futuro. 2. Abatimiento y Mitigacin , es decir, el control que se implementa despus de la generacin o liberacin de contaminantes. En este caso, las medidas de control debern referirse a la oxidacin, pasada y futura, y a los productos solubles almacenados. Existen tres enfoques para el control del DAR:y y

y

Control primario: control de las reacciones de gen eracin de cido (prevencin); Control secundario: control de la migracin de contaminantes (mitigacin); Control terciario: recoleccin y tratamiento (mitigacin).

Control de Reacciones de OxidacinExisten tres factores claves que se requieren en las pr imeras etapas de la oxidacin qumica:sulfuros reactivos, oxgeno y agua. Los factores secundarios que afectan la velocidad y extensin del DAR son las bacterias, la temperatura y el pH. El objetivo del control de la generacin de cido es evitar o redu cir la formacin de cido en la fuente, mediante la inhibicin de la oxidacin de sulfuros. Ello podra lograrse mediante el control de uno de los factores primarios de la oxidacin. El control de los factores secundarios puede utilizarse para limitar la v elocidad o establecimiento del DAR. Eliminacin de Sulfuros El objetivo de la eliminacin de sulfuros es reducir el potencial cido (PA) mediante la reduccin del contenido sulfuroso. Esta medida ha sido considerada para algunos asientos con el fin de reducir el potencial de generacin de cido de los relaves, generalmente por flotacin de un concentrado de sulfuro (pirita). Posteriormente sera necesaria la descarga separada de este concentrado. En algunas minas, este concentrado se combina con cemento y se utiliza como relleno subterrneo. A pesar de que el cemento y la cal proporcionan una capacidad neutralizante, persiste un potencial limitado de oxidacin y disolucin de metales (especialmente de metales que son mviles en pH alcalino). Si la oxidac in ocurre efectivamente, se puede reducir la estabilidad fsica del relleno, mediante la prueba de estabilidad fsica y qumica del

mismo. Tambin, se deber determinar si hay suficiente capacidad subterrnea para contener, a largo plazo, todo el relleno de pirita que se encuentra bajo el agua. Para la roca de mina, la eliminacin o aislamiento de sulfuros es de utilidad slo si existe una zona especfica, geolgicamente distinta de material sulfuroso. De otro modo, los operadores tendrn mucha dificultad para lograr exitosamente la identificacin y el manejo del material generador de cido. Se requerira la disposicin separada de este material; por lo general, colocado bajo el agua. El acondicionamiento de los sulfuros expuestos, para convertirlos en qu micamente inertes mediante la aplicacin de un compuesto de fosfato se vislumbra prometedor para el tratamientode relaves. Se puede aplicar a roca de mina resistente, donde el intemperismo y el desmoronamiento no expongan las superficies no tratadas, siem pre que todas las rocas puedan estar cubiertas completamente. El revestimiento total requerir el rociado o mezcla antes de colocarlo en la pila, dado que al aplicarlo a la superficie de la pila slo originara un revestimiento parcial en la parte profunda . A pesar de que tal aislamiento qumico parece prometedor, an se encuentra en etapa experimental y su efectividad a largo plazo es cuestionable. Cubiertas y Sellos Se pueden colocar cubiertas y sellos en la superficie y lados de un embalse de relaves reactivos, o botaderos, para restringir el acceso de oxgeno y agu a y, as, inhibir la generacin de cido. Para limitar la entrada de oxgeno o agua, la cubierta deber tener muy baja permeabilidad a estos elementos y no tener agujeros o imperf ecciones a travs de los cuales puedan ingresar. La exclusin de oxgeno deber permitir todos los mecanismos de transporte de oxgeno, por ejemplo:y y

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La conveccin debido a diferencias de temperatura entre el ai re en el botadero y el aire del exterior; La adveccin ocasionada por el bombeo ba romtrico, como consecuencia de los cambios en la presin baromtrica y co mo resultado de las presiones y succin del viento, ocasionadas por el flujo de aire sobre el botadero; y El flujo difusivo en el botadero.

Actualmente, se considera que el agua es la cubierta ms ef ectiva para excluir el oxgeno, mientras que los otros materiales son ms adecuados para cont rolar la infiltracin y, por lo tanto, la migracin de contaminantes. Con la descarga bajo el agua, los espacios libres de la roca se llenan con agua. As, se elimina el potencial d e suministro de oxgeno y aire, ocasionado por las presiones advectivas y convectivas, aunque sigue existiendo la posibilidad de que el oxgeno sea transportado en el agua que fluye a travs de los intersticios. Se debe evaluar la cubierta d e agua (descarga bajo el agua o una cubierta saturada de suelo/cinaga) cuyo objetivo es evita r la generacin de cido con el fin de considerar su inclusin en cualquier plan de control, dado que el establecim iento de una cubierta de agua en un botadero de desmonte existente no es una opcin prctica en la mayora de los casos. Descarga Subacutica Actualmente, la descarga subacutica es la medida ms prometedora para el control de la generacin de cido. El objetivo de colocar roca o relaves potencialmente generadores de cido bajo el agua es excluir el oxgeno. La solubilidad del oxgeno en el agua es muy baja (