“Impactos y mitigación de los drenajes ácidos de mina Producidos en minería del carbón”

UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN        Profesor Patrocinante:

Facultad de Ingeniería        Prof. Ramón Díaz N.

Departamento de Ingeniería

Metalúrgica

“Impactos y mitigación de los drenajes ácidos de mina

Producidos en minería del carbón”

Pablo Vega

Tattyana A. Vásquez A.

Abril 2019

RESUMEN

Una de las grandes problemáticas latentes en la práctica de cualquier faena minera, es el potencial impacto ambiental que puede ser consecuencia a una mala gestión o elaboración del plan minero. Entre estos impactos se destaca el Drenaje acido de mina (DAM) ocasionada por la oxidación de sulfuros metálicos, el cual tiene un gran impacto sobre el medio biótico que lo rodea.

El objetivo principal de este informe, consta en estudiar qué es y cómo se ocasiona el drenaje acido de mina , además,  nos adentraremos en cuales son los protocolos a seguir para prevenir, reducir y/o eliminar dicha problemática, todo esto en base a guías de tratamiento y control   elaboradas por el SERNAGEOMIN, además de analizar distintos casos de estudios ya sea en chile o distintas partes de Latinoamérica con el fin  de conocer como actuaron en materia de prevención y contención en dichas situaciones.

ABSTRACTO

One of the great latent problems in the practice of any mining task is the potential environmental impact that may be a consequence of poor management or development of the mining plan. Among these impacts is the acid mine drainage (DAM) caused by the oxidation of metal sulfides, which has a great impact on the surrounding biotic environment.

The main objective of this report is to study what is and how acid mine drainage is caused, in addition, we will delve into what are the protocols to follow to prevent, reduce and / or eliminate this problem, all this based on guidelines of treatment and control prepared by the SERNAGEOMIN, in addition to analyzing different case studies either in Chile or different parts of Latin America in order to know how they acted in prevention and containment in such situations.

ÍNDICE

“Impactos y mitigación de los drenajes ácidos de mina        1

Producidos en minería del carbón”        1

RESUMEN        I

ABSTRACTO        I

1.        NOMENCLATURA        1

2.        INTRODUCCIÓN        2

3.        ANTECEDENTES        5

REFERENCIAS        14

1. NOMENCLATURA

Al = Aluminio

DAM = Drenaje acido de mina

Eh = Potencial de óxido reducción

Fe = Hierro

(g) = Estado Gaseoso

H = Hidrogeno

(l) = Estado Liquido

Mn = Manganeso

pH = Grado de acidez del sistema

(s) = Estado Solido

SO4 = Sulfato

SERNAGEOMIN = Servicio nacional de geología y minería

C = Carbono

CO2 = Dióxido de carbono

CH4 = Metano

H2O = Agua

FeS2 = Pirita

Fe3+= Ion férrico

Fe3+= Ion ferroso

AMPL = Acuerdo Marco de Producción Limpia

1. INTRODUCCIÓN

La explotación de recursos minerales es una de las actividades más antiguas a las que se desarrolló el ser humano, pero recientemente se ha tomado conciencia y se han tenido en cuenta las repercusiones medioambientales que ésta actividad puede tener. Uno de los impactos más importantes de la minería son los drenajes ácidos de minas, que si bien pueden existir en el medio ambiente sin actividad minera, generalmente es producida por ésta producto de la oxidación de sulfuros metálicos en condiciones aerobias, es decir, en presencia de cantidades suficientes de oxigeno atmosférico, agua y simultáneamente la acción catalizadora de bacterias. De ésta manera la presencia de minerales que contengan sulfuros hace que una mina sea más propensa que otra a la formación de estos drenajes, como lo son la minería del cobre o la del carbón.

El carbón es conocido prácticamente desde la aparición del hombre, en las formas de carbón vegetal y negro de humo. El carbón de hulla, es una materia vegetal fósil, que se desarrolló en el periodo carbonífero y quedo sepultado bajo sedimentos que evitaron su putrefacción. Primero se produjo una descomposición, convirtiendo a la materia vegetal en turba (primera etapa de metamorfismo), desprendiendo CO2, metano (CH4) y vapor de agua. Sucesivamente el carbón sufrió distintos grados de metamorfismo, incrementando el contenido de carbón fijo, teniendo así la clasificación según contenido de carbón se tiene: madera original, turba, lignito, carbón bituminoso, semi bituminoso, antracita, meta antracita, grafito y diamante.

En minería de carbón se forman drenajes ácidos principalmente por la presencia de pirita en los yacimientos.

Independiente de la fuente que da origen a los drenajes de mina, estos pueden ser drenajes alcalinos  también llamadas aguas residuales con bajo potencial de solubilización, o drenajes ácidos también llamadas aguas residuales con alto potencial de solubilización. Un drenaje se llama ácido cuando los minerales ácidos exceden a los alcalinos, pueden contener elevadas concentraciones de SO4, Fe, Mn, Al y otros iones, puede tener o no bajo pH, pero la presencia de Fe, Al y Mn disueltos pueden generar iones H+ por hidrolisis y bajar el pH. [1]

A modo general se tiene la siguiente reacción:

Sulfuro mineral + oxigeno + agua = sulfato + acidez + metal

También otros oxidantes como hierro férrico puede reemplazar al oxigeno del aire en la reacción y en algunos casos al oxigeno del agua:

Sulfuro mineral + hierro férrico + agua = sulfato + acidez + metal

Los drenajes ácidos de mina son una de las principales fuentes de contaminación de aguas subterráneas y superficiales en el mundo, la contaminación depende de las concentraciones de los minerales presentes y en drenaje y también de la concentración que presentan. El problema principal del drenaje ácido radica en que presenta una gran acidez con pH de entre 1.5 y 6, una gran cantidad de sólidos en suspensión y  además altas concentraciones de metales pesados como el arsénico, plomo, cobre, cadmio entre otros [2] , con concentraciones de varios cientos de miligramos por litro. Las consecuencias son palpables, estos elementos en altas concentraciones son nocivos para la actividad biológica, contaminan los cursos de aguas, pueden llegar a causar daños a las estructuras construidas por el hombre, se ven daños en la vegetación; ya que la acidez y alta concentración de iones como sulfatos y cloruros impide su normal crecimiento, problemas para animales acuáticos como los peces y crustáceos de ríos, afecciones al ganado, destrucción de cultivos y riveras, contaminación se fuentes de abastecimiento de agua y estructuras subacuáticas como las tuberías de aguas pueden corroerse por la acción del ácido.

En la minería una vez que el drenaje ácido se ha generado, el proceso de formación es cíclico e irreversible y perdura por años o décadas hasta tanto no sean eliminados los principales agentes que lo causan.

Los métodos de tratamiento se dividen en activos y pasivos; activos significa la dependencia de la adición de químicos alcalinos para neutralizar la acidez, o métodos pasivos que se basan en procesos biológicos, geoquímicos y gravitacionales, en donde se modifican las condiciones de Eh y pH de los drenajes de mina, de forma que se favorezca la formación de especien insolubles y la retención de cationes metálicos.  Los métodos pasivos son una alternativa ya que son de bajo coste, fácil operación y mantenimiento, además muestran gran eficiencia a los métodos tradicionales de tratamiento activo y también sirven tanto para operaciones activas, como para las que fueron abandonadas.        

Los métodos de tratamiento pasivo más utilizados son los humedales artificiales (aeróbicos o anaeróbicos), los drenajes anoxicos calizos y cuando el problema es en aguas subterráneas las barreras reactivas permeables. Los objetivos principales de todos ellos son suprimir la acidez, la precipitación de metales pesados y la eliminación de sólidos en suspensión. En general en los métodos pasivos se utilizan minerales alcalinos para neutralizar la acidez y al empleo de bacterias para catalizar las reacciones y acelerar los procesos que forman precipitados.

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