Generacion Drenaje Acido Chile

8/13/2019 Generacion Drenaje Acido Chile

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, 30 , 2010


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2.1 Definicin de Drenaje

cidoDrenaje cido: problema ambiental derivado de lameteorizacin y oxidacin de los sulfuros metlicos.

Las reacciones de oxidacin ocurren en forma natural,

y se aceleran por el aumento de exposicin de la rocaal oxgeno y al agua y por la accin catalizadora dealgunas bacterias.

Escurrimiento de soluciones cidas sulfatadas, con uncontenido significativo de metales disueltos, resultadode la oxidacin qumica y biolgica de minerales

sulfurados y la lixiviacin de metales pesadosasociados.


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cidoCaracterizacin General

pH bajo (valores de pH entre 5 y 1,5); asociado auna acidez creciente en el tiempo y una alcalinidad

decreciente,

concentraciones elevadas de slidos disueltos totales(SDT); de sulfato (> 2.000 mg/L), de hierro y otros

metales.

Niveles elevados de metales disueltos en efluentes noacdicos.

Color caf rojizo (in Fe (III))Color azul verdoso (Fe(II))

Distintos colores (suspensin productos de reaccionesde precipitacin asociadas a los iones disueltos).


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cido

Si la capacidad de consumo de cido es ms alta que la generacin de cido,

es posible que el drenaje sea neutro o alcalino.

Es el resultado de una serie compleja de reacciones qumicas

que involucra:

Generacin de cido sulfrico, debido a la oxidacin de los sulfuros por

accin combinada del agua y del oxgeno; reacciones autocatalticas

aceleradas por actividad bacteriana.

Consumo del cido por reacciones de neutralizacin con minerales

consumidores; estas reacciones resultan en la precipitacin de sulfato de

calcio e hidrxidos metlicos, oxi-hidrxidos y otros compuestos.


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2.4 Factores y dinmicadel drenaje cido

CALIDAD DEL AGUA

Productores de cido:

Sulfuros

Sulfatos

Consumidores de cido:

Carbonatos

Alumino-silicatosHidrxidos

pH final del DAR es un balance entre:


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2.2 Fuentes

Paredes de rajo

Relaves de flotacin. en Chile se generan ms de1.000.000 ton/da de relaves de flotacin.

Botaderos de estriles. (


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2.2 Mecanismos y Etapas

ETAPAS DEL

DRENAJE CIDO MECANISMOS

Etapa I

Los minerales sulfurados son oxidados qumicamente por el oxgeno del aire. El producto de esta reaccin

es sulfato, hierro ferroso y acidez (in H+).En el rango normal de pH de suelos y agua (pH 5-7) los metales liberados por el desgaste de minerales

generalmente precipitan y estn relativamente inmviles, debido a que los minerales alcalinos como la

calcita (CaCO3), presentes en la matriz de la roca neutralizan la acidez y originan la oxidacin y

precipitacin del hierro como xido o hidrxido.

A medida que los minerales alcalinos se consumen o encapsulan por cubiertas de precipitado, disminuir

el pH en el rea en torno al sulfuro, pasando a la siguiente etapa .

Etapa II El pH del microambiente ha disminuido hasta 4,5; por lo que ocurren reacciones de oxidacin tantoqumicas como biolgicas. Si la oxidacin contina hasta que se haya agotado todo el potencial de

neutralizacin, se presentarn valores de pH por debajo de 3,5. Existen concentraciones elevadas de hierro

ferroso y sulfato y pese a la acidez relativamente alta, las concentraciones de metales en la solucin

pueden ser bajas.

Etapa III Las reacciones de oxidacin catalizadas por bacterias aumentan. Se produce hierro ferroso, que se oxidabiolgicamente a hierro frrico, el cual se convierte en el oxidante dominante, reemplazando al oxgeno y

el drenaje se vuelve an ms cido producto de la oxidacin de sulfuros metlicos (ZnS, PbS, etc), con

mayores concentraciones de metales disueltos.

La velocidad de oxidacin es considerablemente ms rpida que en la etapa I. Mediante estudios se ha

podido observar que el aumento de las velocidades es de 10 a 1 milln de veces ms.


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2.2 Mecanismos y Etapas

2() + /2 2+ 2 +2 + 2

2 + 2+

+2 + 1/2 + +

+3 + 1/22

+3 + 32 ()3() + 3+

+2 + 1/2 + +

+3 + 1/22

2() + 1+3 + 2 1

+2 + 22 +1+


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2.3 Posibles impactos yefectos del drenaje cido

Los posibles impactos sobre el medio ambiente pueden ser :

Afectar ecosistemas acuticos, como resultado de la acidez y metalesdisueltos en las aguas. Estos organismos son ms sensibles que los sereshumanos a los niveles elevados de la mayora de metales.

Si los metales se encuentran en el agua, son asimilados por los organismosvivos, se acumulan en los sedimentos y pueden ingresar en la cadenaalimenticia.

Inhibir el crecimiento de comunidades vegetacionales aledaas a los canalesde drenaje, debido a que la acumulacin de hierro y de sulfuros en lasuperficie de los suelos dificulta la penetracin de las races. Tambin, elcido sulfrico afecta la tasa de crecimiento de las plantas.

Afectar la calidad de las aguas superficiales y subterrneas (acuferos pocoprofundos), lo cual podra afectar a la comunidad por limitar o impedir utilizarlas aguas para algunos usos como riego o recreacin.


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2.3 Posibles impactos yefectos del drenaje cido

El agua cida puede producir tambin efectos sobre la operacin minera:

Deteriorar la calidad del agua de mina, limitando su uso en el proceso; ycreando problemas de corrosin en las instalaciones y equipos de faenasmineras.

Dificultar procesos de revegetacin y estabilizacin de los residuos mineros,ya que la generacin de cido obstaculiza el establecimiento de una capavegetal.


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Dadas estas condiciones, intervienen otros factores que determinan lacintica del proceso.

Para que ocurra se necesita:

Una fuente potencial: presencia de minerales sulfurados.Un oxidante: en ltimo trmino, el oxgeno.

Un solvente: el agua


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2.4 Factores en Chile

Contexto geomorfolgico.

Contexto geolgico:

Prfidos cuprferos: amplia presencia de pirita. capacidad de neutralizacin variable dependiendo entre otros del tipo de alteracin.

Otros tipos de yacimientos.

Contexto climtico.

Contexto hidrogeoqumico.

Contexto Minero: block caving.


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2.4 Factores en Chile:Prfidos Cuprferos

1a3km

Nivel aguas Subterrneas

PP PP

QSQS

AA

KK

A: Alt. Argillica Avanzada: dickita,caolinita, pirofilita, disporo, alunita ycuarzo.

QS: Alt. Filica : Cuarzo, Sericita, Piritadiseminada y Caolinita.

P: Alt. Propilitica: Epidota y/o clorita,albita, calcita y pirita.

K: Alt. Potasica: actinolita,albitaoligoclasa- andesina, epidota,

magnetita, clorita, cuarzo, escapolita.

Se produce una alteracin y se formaun cuerpo mineralizado que presentaaltas concentraciones de sulfuros de

Cu, Fe, Mo.


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2.4 Factores en Chile:Prfidos Cuprferos


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FACTORES HIDROLGICOS GEOLGICOS MINEROS

1.Primarios:

Son aquellosfactores quedeterminan lacantidad de cidoque se puede

generar en unambientedeterminado

- Disponibilidad de

agua para laoxidacin demineralessulfurados.

- pH natural del

agua.- Equilibrio hierrofrrico/ferroso

- Actividadmicrobiolgica de

las aguas.

- Tipo de

yacimiento.- Marco litolgico.- Cantidad ymineraloga desulfuros.

- Resistencia de lossulfuros a lameteorizacin.

- Disponibilidad deoxgeno.

- Ubicacin del

yacimiento:(altura,temperaturaambiental, viento,presin

atmosfrica, etc).- Actividadmicrobiolgica enripios debiolixiviacin.

- Cantidad desulfuros en losresiduos minerosmasivos.


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2.Secundarios:

Son aquellosfactores quedeterminan lacantidad de cidoque puede ser

neutralizadanaturalmente en unambientedeterminado.

- Especiacin y

concentracin deelementosdisueltos en elagua de drenaje.

- Disponibilidad,

mineraloga yresistencia de lasespecies qumicasneutralizantes:Minerales alcalinos

(carbonatos) y enmenor gradoMinerales silicatosy aluminosilicatos(mica y minerales

de arcilla).

- Alcalinidad de los

residuos minerosmasivos.


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3.Terciarios: Son losfactores que determinanla velocidad con la cual

se pueden producir lageneracin y eltransporte de lassoluciones cidas.

- Factores climticos: Precipitacin (pluvial y

nival)

Evaporacin ysublimacin Fusin de hielo y

nieve

- Potencial de transporte

de contaminantes alambiente receptor: Caudal Superficie de

escurrimiento einfiltracin resultante

de la pluviosidad

- Qumica natural de loscuerpos de aguareceptores:

Dureza

Alcalinidad Contenido de materia

orgnica

a.Tipo de alteracin:

Caractersticas fsicas

del material de roca:tamao de la partcula,dureza del material,porosidad del lecho.

b.Mineraloga de los

productos dealteracin.c.Factoreshidrogeolgicos

Permeabilidad

TransmisividadPorosidad total

d.Comportamientoelectroqumico de lossulfuros.

a.Caractersticas fsicasdel material de residuominero:

Tamao de la partcula.Dureza del material.

b. Factoreshidrogeolgicos del

material de residuo:

PermeabilidadPorosidad total


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Resumen

La oxidacin de sulfuros no es slo un proceso, sino que es una cadena dereacciones.

Varios oxidantes estn involucrados, no slo el oxgeno, principalmente Fe+3

Generalmente, procesos de oxidacin de sulfuros empiezan con oxidacin por

O2

, y la importancia del Fe+3

aumenta a pH < 4.La tasa de oxidacin por Fe+3 es mucho ms alta que la tasa producida porO2. Por lo tanto, la disponibilidad de Fe+3 reactivo es un control fundamentaldel pH final de DAR.

En ambientes experimentales abiticos, la oxidacin de Fe+2(aq) es el lmitecrtico con respecto a la tasa de oxidacin de pirita. Sin embargo,normalmente las poblaciones bacteriales aumentan esta tasa en aguas

naturales.


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Resumen

La qumica final de las aguas afectadas por la oxidacin de sulfuros es unbalance entre la produccin de protones y su consumo, al reaccionar con

carbonatos, aluminosilicatos y oxi-hidrxidos.

La generacin de acidez es funcin de la mineraloga de sulfuros. Algunas

reacciones producen protones.


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Carmen Gloria [email protected]

Juan Ramn [email protected]


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