Tratam Aguas

7/28/2019 Tratam Aguas

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GROUNDWATER AND HUMAN DEVELOPMENTBocanegra, E - Martnez, D - Massone, H (Eds.) 2002 - ISBN 987-544-063-9

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TRATAMIENTO, USO Y DESCARGA DEL AGUA SUBTERRANEA EN MINERAYANACOCHA - PERU

Julius Benavides, Departamento de Planeamiento, Minera Yanacocha SRL-Per.

Resumen. Minera Yanacocha S.R.L. es propietaria de un conjunto de yacimientos de oro explotados atajo abierto, algunos de los cuales se encuentran bajo el nivel fretico, por lo tanto la extraccin del aguasubterrnea se hace inminente, creando de esta manera condiciones secas antes de la explotacin minera que

permitan un trabajo seguro en el interior del tajo. El presente trabajo detalla la secuencia seguida desde laextraccin del agua, el tratamiento que recibe durante el proceso y las descargas al medio ambienteobedeciendo los estndares del reglamento ambiental.

Abstract. Minera YanacochaS.R.L. owns a number of open pit gold mining operations in the northernAndes region of Peru. Ore processing is by heap leach. Open pits have, or are planned to intersect thegroundwater table. In order to achieve required production and mine plans, dewatering of open pits in

advance of mining is necessary. The paper details the downstream dewatering process, from pumping wellsto water treatment, delivery to groundwater users and discharge to the environment.

Keywords: minera aurfera, tajo abierto, agua subterrnea, drenaje, planta de tratamiento, solucincianurada, aguas cidas, medio ambiente, open pit, groundwater, dewatering, water treatment plant, cyanidesolution, environment.

INTRODUCCION

Minera Yanacocha se encuentran en el distrito deLa Encaada, provincia y departamento de Cajamarca,

a 600 Km al Noreste de Lima, capital del Per, cuyasoperaciones se llevan a cabo sobre los 3,500 metrossobre el nivel del mar. El plano de ubicacin se muestraen la Fig. 1. Desde sus inicios en 1993, la produccinaurfera peruana se ha incrementado de una maneranotable, superando primero a Chile y ahora a Brasil.Minera Yanacocha, propiedad de Newmont MiningCorporation de los Estados Unidos y de MinasBuenaventura de Per, es actualmente la mina demayor produccin aurfera en el mbito mundial(Guerrero 2001).

Figura 1 Ubicacin de Yanacocha

En paralelo al crecimiento de la actividad deexplotacin aurfera, la extraccin del agua subterrneaforma parte de las operaciones mineras, debido a que,

Minera Yanacocha esta conformada por un conjunto detajos abiertos algunos de los cuales en trminoshidrogeolgicos son considerados como minas que seencuentra bajo el nivel fretico, motivo por el cual eldescenso de dicho nivel es fundamental, logrndose deesta manera obtener condiciones ptimas para lasoperaciones de minado en el interior del tajo.

El descenso de la napa fretica se logra mediantela instalacin de pozos convencionales ubicados tantodentro como en los alrededores del tajo, conduciendo ladescarga del bombeo hacia una poza dealmacenamiento. El agua almacenada en esta poza

alimenta a la planta de tratamiento de aguas cidas,donde logra adquirir los estndares que MineraYanacocha establece para la descarga al medioambiente, los cuales son ms exigentes que losestablecidos por la ley peruana, la cual autoriza laextraccin del agua supeditada, a ciertos estndares decalidad antes de ser descargada al medio ambiente.

Adems, el agua en exceso del procesoproductivo, es tratada en la planta de tratamiento deaguas excedentes, permitiendo de esta manera enviar almedio ambiente agua de ptima calidad.

Es as como el agua subterrnea, adems de serdescargada al medio ambiente, posee importantes usos,que van de la mano del proceso productivo,


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permitiendo no solo la obtencin del oro sino elbienestar del personal que labora en la mina.

DRENAJE DEL TAJO

Las operaciones de minado se realizan ensimultaneo al bombeo del agua subterrnea, debido a la

baja permeabilidad de la roca en algunos sectores. Sehan instalado una red de pozos de drenaje tanto dentrocomo en los alrededores del tajo, cuya operacin sehace necesaria para facilitar el drenaje, despresurizarlas paredes del tajo y brindar condiciones seguras ysecas para las labores en el interior del tajo. Los pozosde drenaje captan tanto el agua subterrnea provenientede las partes altas as como el agua subterrnea que seencuentra por debajo de las operaciones de minado,

operando las 24 horas del da, extrayendo en conjuntoun promedio de 300 l/s, obtenindose de esta forma unabatimiento aproximado de 3 metros por mes.

En algunos casos, la explotacin minera encondiciones hmedas puede ocasionar una reduccinde la eficiencia productiva, junto con aumentos no

previstos en los costos de voladura, los costos deoperacin y mantenimiento de equipos, los costos de

procesamiento debido al alto contenido de agua en laroca mineralizada as como los costos relacionados a laestabilidad de la pendiente del tajo (Geoff 1986).

La descarga desde cada pozo es conducida por

gravedad usndose una tubera de HDPE (polietilenode alta densidad, la cual es utilizada debido a que lacondicin cida del agua tiende a atacar los metalesFletcher 1986). Los dimetros utilizados dependen delcaudal mximo proyectado en cada uno de los pozosde bombeo, juntndose finalmente todas las aguas enuna pozautilizados retencin de aguas cidas (verFigura 2) cuya capacidad bordea los 30,000m3, desdedonde por gravedad tambin, llegan a la planta detratamiento de aguas cidas.

Figura 2 Poza de Retencin de Aguas cidas

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS

Planta de tratamiento de aguas cidasEl agua que entra a esta planta proviene

directamente del subsuelo, la cual se caracteriza portener un pH cido (entre 3.5 y 4.5), no cumpliendo conlos estndares de descarga a ros y quebradas,establecidos por el departamento de Medio Ambientede Minera Yanacocha que a su vez son ms exigentesque del Ministerio de Energa y Minas del Per (vertabla 1).

El agua cida en la planta es recepcionada por untanque de tratamiento donde se le adiciona sodacustica (NaOH) y/o lechada de cal (CaO) con unadeterminada dosificacin la cual permite elevar el pHdentro del rango de 6.5 a 8.5, removiendo as los

metales presentes, los cuales precipitan en forma dehidrxidos (Kemmer y McCallion 1997).

Tabla 1 Comparacin de Niveles Mximos Permisibles dedescarga entre Minera Yanacocha (MYSRL) y el Ministeriode Energa y Minas (MEM).

Si no se logra precipitar los elementoscontaminantes hasta los lmites permisibles, entoncesse procede a utilizar un reactivo qumico selectivo parala precipitacin de metales pesados como el UNR-811(Dietilditiocarbonato), el cual tiene la propiedad de

precipitar metales pesados a un rango bajo de pH. Sibajo estas condiciones se presentaran problemas paraprecipitar elementos pesados metlicos bajo los lmitespermisibles, entonces se procede a aumentar el pH de lasolucin a un rango mayor (entre 10.5 a 11.0), el cual

permite que precipite principalmente el Fe, ya que conpH bsico se forma Hidrxido de Fierro.

Posteriormente, pasa a un segundo tanque, donde selogra la separacin slido-lquido, con la ayuda de unfloculante aninico A-110. Se usa el precipitadosedimentado que se retiene para formar un lecho


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filtrante con floculante aninico, a travs del cual, sehace pasar la solucin (de abajo hacia arriba) quedandoatrapadas las partculas en suspensin que llevaconsigo, obtenindose como resultado una solucinclarificada. El agua ya clarificada es enviada a untanque de distribucin donde se procede a regular el pHde la solucin con cido sulfrico de bajaconcentracin de tal manera, que al final del proceso seobtienen aguas clarificadas, exentas de metales pesadosy con un pH dentro del rango permisible de descarga(ver Fig. 3).

Luego, estas aguas sern distribuidas paradiferentes usos: la planta de aglomeracin, poza dealmacenamiento para uso en la planta de procesos,garzas para mantenimiento de carreteras, lavado deequipos o directamente al medio ambiente.

Figura 3 Diagrama esquemtico del proceso de la planta detratamiento de aguas cidas.

Planta de tratamiento de aguas excedentes

El oro es lixiviado por medio de una solucincianurada y a travs de un sistema de recirculacin deagua, donde cierto porcentaje es subterrnea. En poca

de lluvias, el agua del sistema se incrementa y eseexceso debe ser descargado al medio ambiente. Estasaguas deben ser tratadas pues contienen residuoscontaminantes propios del proceso tales como cianuro,mercurio y metales que podran alterar la calidad de lasaguas de ros y quebradas.

Para el tratamiento de dicho excedente se tieneuna planta diseada para regular el pH y eliminar la

presencia de cianuro y metales mediante la adicin dereactivos en las diferentes etapas que tiene eltratamiento.

La primera etapa se denomina clorinacin, donde

la solucin es atacada con gas cloro, el cual convierte elcianuro en cianatos, que son compuestos no txicos.Esta reaccin hace que el pH de la solucin baje

drsticamente, siendo necesaria la neutralizacin de lasolucin por lo que se agrega lechada de cal paramantener el pH entre 10 y 10.5.

Posteriormente, sabiendo que los metales estndisueltos en el agua, para poder separarlos se requieretenerlos en estado slido, por lo tanto son precipitadosutilizando el hidrosulfuro de sodio (NaSH), el cualreacciona con el mercurio, cobre, hierro, plata y zinc(adems de otros metales), formando sulfurosinsolubles.

Seguidamente, se utiliza el cloruro frrico paraformar hidrxido frrico Fe(OH)3, que ayuda a lacoagulacin as como a la precipitacin de selenio yarsnico.

Para separar el precipitado del agua, se adicionaun floculante a la solucin, cuya funcin es juntar las

partculas slidas finas suspendidas y formar partculasms grandes para que por su propio peso se dirijanhacia abajo, sedimentando. La sedimentacin y laclarificacin se realizan en el reactor clarificador, quees un tanque grande con ciertas caractersticas paramejorar la separacin de la fase slida formada por losmetales precipitados. Las partculas slidas se vanhacia la parte inferior y en la parte superior queda agualimpia. As, la concentracin de los metales en lasolucin disminuye hasta cumplir con los lmitesmximos permisibles de descarga.

La masa formada por las partculas slidas se

denomina lodo y es bombeado a un tanque pararetornarlo a la pila de lixiviacin logrando mantenerlos metales precipitados dentro del sistema evitando deesta forma problemas al medio ambiente (Morales2001). La figura N4 muestra el diagrama de flujoanteriormente explicado.

Figura 4 Diagrama de flujo simplificado del sistema de

tratamiento de exceso de agua.


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Planta de tratamiento de agua residuales dellavado de equipos y maquinarias

El lavado de equipos y maquinaria se realizanicamente en los talleres de mantenimiento ydurante este proceso se liberan residuos decombustibles, grasas, aceites y lodos residuales, queson contaminantes del agua. Es por ello que loslavaderos estn acondicionados para retener estassustancias y separarla del agua usando traposabsorbentes y un sistema de sedimentadores. Elagua tratada puede ser recirculada o derivada almedio ambiente.

Planta de tratamiento de aguas servidasdomsticas

Los lugares donde no existe mineraleconmico, son escogidos para los diseos decampamentos, los cuales tienen necesidad de aguas

para uso domstico. Por ello, en dichos lugares sehan perforados pozos con el nico propsito de

brindar agua a las personas que ocupan dichoscampamentos.

El agua subterrnea extrada es tratada usandofiltros de arena y de carbn activado, los cualestrabajan en serie y a presin, para finalmente

proceder a la a desinfeccin con cloro. Una vez

utilizadas las aguas residuales (servidas)provenientes de los servicios higinicos, cocinas,comedores, etc. que contienen materia orgnica,son tratadas en la planta de tratamiento de aguasservidas. El tratamiento seguido se fundamenta bajoel principio de la aeracin extendida y fangosactivados. Las aguas residuales llegan a la planta eingresan primero a un tanque de aeracin, donde las

bacterias, en presencia de oxgeno, se desarrollanformando colonias que se alimentan de la materiaorgnica presente en el agua residual. Acontinuacin, el agua pasa a una zona de

decantacin, los slidos que forman el fangoactivado sedimentan y el agua clara, despus de untiempo de retencin, sale por un vertedero hacia unacmara de contacto, donde recibe una cloracinfinal, siendo luego descargada al medio ambienteverificando que esta no sobrepase los 0.4 mg/l decloro libre.

USOS DEL AGUA SUBTERRNEA

El agua subterrnea en Minera Yanacocha esun recurso que es usado en diferentes procesosrelacionados a la actividad productiva, siendo estos:

Poza de almacenamiento de agua subterrneapara uso en la planta de procesos

Una vez tratada, un porcentaje del aguasubterrnea es derivado a una poza dealmacenamiento, para ser usada por la planta de

procesos, con el objetivo de elevar el volumen desolucin cianurada cuando el sistema cerrado

productivo lo requiera (disminucin de agua porevaporacin). La planta de procesos se encarga de

preparar dicha solucin, donde la concentracin decianuro debe ser de 50 ppm (mg/lt).

Una breve descripcin del sistema detratamiento es como sigue: el mineral luego de servolado en mina es transportado hacia la cancha delixiviacin sin recibir ningn tipo de tratamiento

intermedio (excepto en algunos lugares), junto a ladescarga del mineral se tiene que adicionar cal paralograr una buena homogenizacin y el pH adecuado.En la planta de procesos se prepara la solucincianurada donde se agrega el cianuro de sodio(NaCN-) juntamente con cal, de tal forma que el pHde dicha solucin este en un rango entre 10 y 11

para evitar la formacin de cido cianhdrico ydonde la cianuracin de menas de oro es factible(Paredes y Williams 1995). Adems, las pozasdonde se deposita la solucin cianurada sonconstantemente regadas con cal lquida con el

propsito de mantener el pH siempre por encima de10. La siguiente frmula muestra la reaccin quesucedera si el pH fuera menor a 10:

NaCN + H20 HCN + NaOH

Con un pH superior a 10 esta reaccin no selleva a cabo y no se forma el cido cianhdrico(HCN), el cual es un gas muy perjudicial para el serhumano (ver Fig. 5).

Figura 5 Relacin que existe entre el cido Cianhdrico(HCN) y el Cianuro (CN) con el pH (Conn 1981).


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Posteriormente, la cancha de lixiviacin esacondicionada mediante el uso de mangueras ytuberas para ser regada en forma homognea con lasolucin cianurada (ver Fig.6), la cual por

percolacin va descendiendo hasta llegar al nivelmas bajo en donde se encuentra un sistema decaptacin el cual transporta a la poza de operacioneslas soluciones con ms alta ley que sern derivadas ala planta de procesos, o a la poza de menoreseventos donde las descargas de menor ley sern

bombeadas nuevamente a la cancha de lixiviacin.Existe adems la poza de tormentas donde llegaagua procedente de lluvias sin presencia de cianuro.Cabe sealar, que se han instalado un sistema de

piezmetros debajo de la cancha de lixiviacin conel objetivo de monitorear la calidad del agua

subterrnea y as detectar cualquier escape desolucin fuera del circuito. A su vez, se hanconstruido un sistema de canales de derivacin dedrenaje para derivar el agua de lluvia proveniente delos cerros que circundan el rea de la cancha.

Figura 6 Mangueras de riego ubicadas en la partesuperior de la cancha de lixiviacin para regar en formahomognea la solucin cianurada.

En la planta de procesos se procede a laextraccin del oro usando el proceso Merrill Crowe,el cual consta de las siguientes etapas: filtrado paratener una solucin limpia, dearecin para eliminaroxgeno de la solucin, adicin de polvo de zinc yfinalmente el filtrado del precipitado de oro. Lasolucin pobre (concentraciones de cianuro entre 15y 25 ppm) es bombeada nuevamente a la cancha delixiviacin luego de elevar la concentracin decianuro a 50 ppm (Mimbela 1999).

Es importante sealar que en perodo de lluviasel sistema incrementa considerablemente el volumende agua, por esto los excesos deben ser tratados enla planta de tratamientos de aguas excedentes y

derivados al medio ambiente bajo los estndares queya han sido mencionados.

Para mejor entendimiento, la figura 7representa el circuito cerrado que muestra que noexiste ningn tipo de fugas de solucin cianurada almedio ambiente.

Figura 7 Proceso de extraccin de oro (Dor) en circuitocerrado, que se explica de la siguiente manera:1 Sensores entre capa y capa de la geomembrana plsticaque impermeabiliza el terreno para evitar filtraciones.2 Riego por goteo con una solucin cianurada de 50 ppmde cianuro que disuelve los metales.3 Poza de lixiviacin donde se concentra la solucin concontenido de oro.4 La solucin va por tuberas y estas sobre canalesrevestidos con geomembranas.5 El proceso usado para extraer el oro de la solucin es elMerrill Crowe que consiste en precipitar el oro de lasolucin mediante la adicin de polvo de zinc.6 La solucin sin oro ni plata se denomina solucin pobreo Barren, la cual posee un contenido de cianuro entre 15 a25 ppm.7 El agua entra a la planta y se elimina el cianuro concloro y se separan los metales presentes.8 Agua libre de contaminantes que se enva al medioambiente.9 Agua reciclada que se vuelve a utilizar en el circuito

previamente enriquecida con cianuro.

En la planta de aglomeracin

La geologa del depsito de ciertasformaciones mineralizadas posee caractersticas queimpiden que el material sea directamente llevado ala cancha de lixiviacin, razn por la cual existe la

planta de aglomeracin que tiene el propsito degenerar una masa uniforme con porosidadhomognea que permita la permeabilidad delmineral y obtener as buena eficiencia de

recuperacin de metales valiosos.El material es aglomerado, se provoca la uninde las partculas finas obteniendo partculas msgrandes, generando espacios entre estas para


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permitir el paso de la solucin cianurada una vezque este material fue depositado en la cancha delixiviacin. Este procedimiento se realiza usandoagua (subterrnea) y cemento, con dosificaciones de2 Kg de cemento por cada tonelada con unahumedad entre 8% y 10%. La planta deaglomeracin trata aproximadamente 3,500TM/hora de mineral por lo que requiere unadosificacin de agua de 2.8 lt/TM..Otros usos importantes

Con el objetivo del mantenimiento de las vas yaccesos, el agua subterrnea tratada es utilizada pararegar los caminos, que siendo de tierra afirmada, enpoca de estiaje se afecta la calidad del aire por la

generacin de polvo, para lo cual se logra mitigar lapresencia de este, logrando que las actividades sedesarrollen normalmente, permitiendo mejorvisibilidad y evitando adems problemas con saluddel personal. Para ello, se usan camiones cisternasque riegan constantemente los caminos (ver Fig. 8),las cuales se abastecen de agua por medio de ductosdenominados garzas (nombre debido a su peculiarforma), que estn conectadas directamente con la

planta de tratamiento de aguas cidas permitiendoas que los caminos sean regados con aguas deoptima calidad.

Fig. 8 Regado de vas y accesos

El uso domstico en instalaciones, llmesecampamentos, es indispensable para el personal quelabora en Minera Yanacocha, por lo tanto se han

perforado pequeos pozos en zonas donde no existemineral econmico (zonas estriles) con el nico

propsito de abastecer de agua, previo tratamientopara transformarla en potable (World Health

Organization 1993), y cubrir las necesidadesprimarias de los trabajadores.

DESCARGA AL MEDIO AMBIENTE

El rea de operaciones tiene comocaracterstica ser una zona que soporta fuertes

precipitaciones, las cuales pueden alcanzar los 1500mm. de lluvia por ao, distribuidas en seis meses(de octubre a marzo, ver figura 9), razn por la cualel proceso de produccin, las operaciones de mina yotros trabajos en general se ven directamenteafectados por el incremento en la cantidad de agua.

Este incremento de agua en el sistema deproduccin (que se ha descrito anteriormente)

podra originar el rebalse de las pozas de solucin locual significara prdidas del proceso e impactosnegativos al medio ambiente. Por ende, se hacenecesario evacuar el agua excedente del sistema unavez tratada, la cual ser verificada bajo estrictasnormas de control ambiental antes de su descarga almedio ambiente.

PRECIPITACION HISTORICA

0

100

20 0

30 0

40 0

50 0

60 0

ENE FEB M A R A BR M AY JUN JUL AGO SET OCT NOV DI C

Meses

1999 2000 2001 2002

Figura 9 Precipitaciones histricas promedios en el reade Minera Yanacocha (Fuente: Departamento de MedioAmbiente de Minera Yanacocha).

El laboratorio del rea de control de calidad deldepartamento de medio ambiente tomara muestrascada media hora de las descargas de la planta detratamiento de aguas de exceso, para anlisis de pH,cloro libre, cianuro WAD y mercurio. Ademstambin se toman muestras peridicas con elobjetivo de determinar la cantidad de fierro, cobre,

plomo, arsnico y cobre.De acuerdo a los resultados de los anlisis,

control de calidad tomara decisiones teniendo encuenta que los valores obtenidos no deben superar


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los lmites mximos permisibles para descargar almedio ambiente (consultar tabla 1).

Una vez iniciada la descarga, el personal deldepartamento de medio ambiente tomara muestrasen los puntos autorizados por el Ministerio deEnerga y Minas (MEM) con el propsito de evaluarla calidad del agua y que estos se encuentren dentrode los lmites permisibles. Cabe sealar, que MineraYanacocha tiene el permiso del Ministerio de Salud

para descargas al medio ambiente (autorizacinsanitaria de vertimientos).

Adicionalmente a los puntos de descargaautorizados por MEM, el departamento de medioambiente de Minera Yanacocha toma muestras a lolargo de la quebrada donde se realiz la descargacon el fin de identificar posibles variaciones en la

calidad de las aguas abajo as como verificar elcumplimiento de los lmites mximos permisiblespara agua clase III, los cuales son diferentes a los dela descarga (ver Tabla 2). Se denomina agua claseIII (Ley General de Agua del Per 1983) a aquellasaguas que son usadas para riego de vegetales deconsumo y bebida de animales. La utilizacin deesta clase de agua se debe a que esta clasificacin esla que ms se aproxima al uso que se le da al aguasaliente de la propiedad de Minera Yanacocha. La

principal actividad que se lleva a cabo en losalrededores de la mina es la crianza de animales y la

siembra de pastos. Los pobladores que viven en laszonas bajas de Minera Yanacocha se abastecen deagua para su consumo de manantiales que seencuentran los largo de todas las quebradas.

Tabla 2 Comparacin entre los lmites de calidad deagua vigentes segn Minera Yanacocha (MYSRL) y laLey General de Aguas del Per (LGA) del ao 1983.

Finalmente, es importante indicar, que el reade Desarrollo Rural juega un papel importante paraelevar la calidad de vida de las poblaciones ubicadas

en las cercanas de la propiedad de MineraYanacocha, con obras tales como la implementacinde sistemas de agua potable y mejoramiento de

canales de riego, as como la formacin decomisiones de monitoreo que en simultaneo con losrepresentantes de las comunidades vecinas yentidades tanto privadas como pblicas se tomanmuestras de agua, para ser enviadas a laboratoriosde prestigio asegurando la calidad y determinandoin situ la cantidad del lquido elemento,garantizando que la salud y la produccinagropecuaria de la zonas sealadas no se veanimpactadas negativamente por nuestras operaciones,demostrando que tanto la responsabilidad ambientaly social juegan un papel muy importante paraMinera Yanacocha.

CONCLUSIONES

El agua subterrnea extrada, se caracteriza porpresentar valores de pH por debajo de losestndares permitidos por las leyes peruanas,motivo por el cual es tratada y descargada a ros yquebradas dentro de los rangos permisibles. Cabesealar, que los valores de descarga de MineraYanacocha son ms exigentes, motivo por el cual elmargen de confianza es mayor, considerandoadems, que el departamento de medio ambienteevala constantemente las descargas con el

propsito de verificar que se cumplan con losvalores mencionados, as como identificar posiblesvariaciones en la calidad del agua para sercorregidas inmediatamente y no afectar acomunidades que se encuentran aguas abajo de lasactividades mineras, brindndoles as, agua de muy

buena calidad.Adems, todas las aguas que son usadas en lasactividades propias de la produccin minera son

previamente tratadas, protegiendo de esta manera,no solo al medio ambiente sino a todo el personalque labora en la empresa.Finalmente, la solucin cianurada de gran

importancia para la captacin del oro, estaestrictamente controlada, lo que brinda la seguridadde conservar la calidad del agua subterrnea en losalrededores, los excesos de esta en poca de lluviasson tratados y enviados al medio ambiente convalores dentro de los rangos permitidos, as comoevitar la formacin de sustancias dainas que

puedan perjudicar a personas relacionadas con eltrabajo de extraccin aurfera.

REFERENCIAS

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