DRENAJE ÁCIDO DE MINAS
Enviado por Rocio Ar • 24 de Marzo de 2017 • Documentos de Investigación • 10.517 Palabras (43 Páginas) • 166 Visitas
DRENAJE ÁCIDO DE MINAS
Maria del Rocio Arvizu Torres
DRENAJE ÁCIDO DE MINAS
RESUMEN
La industria minera es una de las actividades que ha causado daños ambientales y, en casos extremos destruye ecosistemas, por lo que ha causado problemas de contaminación a nivel mundial. La explotación minera para la extracción de minerales, incluye procesos que como resultado son fuente de muchos contaminantes que están dispuestos en el ambiente, de ahí la contaminación del agua, el suelo y el aire. Cuando se da la exposición de los minerales sulfurosos al aire y agua, provenientes principalmente de las actividades de la industria minera, ocurren procesos microbianos y de oxidación que dan lugar al drenaje ácido de mina, caracterizado por su alta acidez y alta cantidad de metales pesados disueltos en efluentes acuosos. Cuando la infiltración del drenaje ácido llega a los cuerpos de agua superficial ó subterránea, las alteraciones del ecosistema de hecho ocurrirán, afectando los suelos, la flora y la fauna. Los recursos hídricos pueden tornarse dañinos para el consumo humano o los propósitos agrícolas e industriales. La mejor forma de tratar este problema de contaminación es tomando medidas preventivas en el origen, se requiere controlar, cuando ya no es posible es necesario establecer la remediación. Existen varios métodos de remediación que serán mencionados en este documento.
INTRODUCCIÓN
El fenómeno de drenaje ácido proveniente de minerales sulfurosos es un proceso que ocurre en forma natural. Hace cientos de años, se descubrieron muchos yacimientos minerales por la presencia de agua de drenaje rojiza (ver figura 1), indicando la presencia de minerales sulfurosos. Hace sólo alrededor de 20 años, se desarrolló una preocupación ambiental asociada con esta agua ácida, rica en metales disueltos, así como el término "drenaje ácido de mina" o DAM.
El drenaje ácido no ocurre únicamente en las minas, por lo que el término "drenaje ácido de roca" o DAR también es usado comúnmente. El desarrollo del clásico DAR ó DAM de pH bajo y rico en metales es un proceso que depende del tiempo. A lo largo del tiempo, la química del agua de drenaje cambia, volviéndose gradualmente más ácida, con concentraciones crecientes de metales. [1]
[pic 1][pic 2]
Figura 1. Muestra la coloración marrón del hidróxido de férrico Figura 2. Drenaje ácido de mina (DAM). [15]
precipitado. [4]
El drenaje ácido de mina es el agua contaminada, que se origina por la oxidación de minerales sulfurados y lixiviación de metales asociados, provenientes de las rocas sulfurosas producto de la explotación minera, ya sea superficial o profunda; es típicamente de alta acidez, rica en sulfato y con niveles elevados de metales pesados. La presencia de hierro oxidado en un alto contenido proporciona un rojizo en el drenaje ácido.
El drenaje ácido de la mina ocurre cuando los minerales del sulfuro quedan expuestos al oxígeno y al agua, ocurriendo de esta forma su oxidación, como consecuencia de este proceso de oxidación, el pH disminuye rápidamente afectando a los organismos de los ambientes acuáticos y los mantos freáticos; donde su recuperación toma de 50 a 150 años.[2]
Por lo general, este drenaje contaminado puede incluir, pero sin limitarse a ello, lo siguiente:
- pH, acidez, alcalinidad, sulfatos, nutrientes, metales (disueltos o totales), nucleidos radiactivos, sólidos disueltos totales (SDT) y sólidos suspendidos totales (SST).
La oxidación atmosférica del hierro en forma de sulfuro de hierro, llamado pirita, ocurre espontánea y rápidamente, como resultado de esta reacción se obtiene un pH de 4.5, el proceso de oxidación es mas lento a alcanzar un pH 3.5, este proceso es realizado por una reacción que es catalizada por la bacteria penduculada Metallogenium. El pH continúa bajando por la acción de la oxidación de las bacterias Thiobacillus ferrooxidans (Figura 2); se pueden asociar también a la oxidación mineral biológica algunos autótrofos de hierros oxidados, tales como Leptospirillum ferroxidans, Thiobacillus thiooxidans y Sulfolobolus brierleyii. . [2,3][pic 3][pic 4]
El resultado final del proceso de oxidación, da como producto final la obtención del ácido sulfúrico que se genera dando condiciones ácidas a los efluentes de la mina. La pirita es comúnmente asociada tanto con las situaciones de minas de carbón como las minas de metal, estas últimas presentan un problema más severo que la mayoría de drenajes de mina de carbón por la presencia de contaminantes como As, Cd, Pb, Hg, Cu y Zn que pueden estar presentes en concentraciones peligrosas. [1]
La pirita, el mineral más común de sulfuro, se puede oxidar por mecanismos directos. Estos mecanismos son ilustrados por la serie siguiente de ecuaciones. [2, 3]
4FeS2 (s) + 4H2O + 14 O2 => 4 FeSO4 + 4H2SO4 (1)
4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 => 2Fe2(SO4)3 + 2H2O (2)
_________________________________________________________________
4FeS2 + 15O2 + 2H2O => 2Fe2(SO4)3 + 2H2SO4 (3)
La ecuación (1) muestra la oxidación directa de la pirita con formación de sulfato ferroso, que posteriormente es oxidado a sulfato férrico, en la ecuación (2); los microorganismos pueden catalizar significativamente el índice de oxidación de la pirita especialmente cuando median la oxidación de Fe (II) a Fe (III). El ion férrico formado puede entonces oxidar rápidamente el mineral según la ecuación (4):
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