Download - 4 Cap. 04.3 - Medio Acuoso 2015
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DRENAJE CIDO DE MINA
De todos los contaminantes de los cursos de agua, quizs el drenaje
cido de mina (Acid Mine Drainage o AMD) es el ms graves, por
su naturaleza, extensin y dificultad de resolucin.
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PROBLEMTICA DE LOS DAM
Contienen altos ndices de acidez y carga de metales en disolucin.
Perduran en el largo plazo.
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ESTERIL RELAVES
DRENAJE ACIDO
ACOPIOS MINAS
MATERIALES DE MINERIA POTENCIALES
GERNERADORES DE DAM
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- Naturaleza de la explotacin.
- Mineraloga
- Exposicin de los minerales
- Factores climticos
ASPECTOS A CONSIDERAR:
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Consiste en la descomposicin de los minerales debido a la accin de los
iones hidronio de las aguas cidas (H+).
El proceso implica tres pasos:
HIDRLISIS
1. Rotura de la estructura del mineral,
2. Disolucin (lixiviado)
3. Neo-formacin de otros minerales
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2) Disolucin (lixiviado) de una parte de los iones liberados, que son
transportados por las aguas fuera de la roca meteorizada.
3) Neo-formacin de otros minerales, por la unin de los iones que dan
como resultado compuestos insolubles.
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DAM
H2O O2
Proceso acelerado por bacterias
FeS2 + 7/2 O2 + H2O Fe2+ + 2 SO4
-2 + 2 H+
Fe +2 + 1/4 O2 + H2O Fe+3 + 1/2 H2O
Fe+3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H+
FeS2 + 14 Fe+3 + 8 H2O 15 Fe
+2 + 2 SO4-2 + 16 H+
Sulfuro
GENERACIN
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El drenaje cido que se produce por la oxidacin e hidrlisis de los
sulfuros, y en especial de la pirita, puede ser resumido de la
siguiente forma:
4 FeS2 + 14 O2 + 4 H2O 4 Fe2+ + 8 SO4
2- + 8 H+
a su vez, los iones ferroso (Fe2+) se oxidarn de la siguiente
manera:
4 Fe2+ + O2 + 4 H+ 4 Fe3+ + 2 H2O
y los iones frricos se hidrolizan para formar goethita u oxidar ms
pirita:
Fe3+ + 2 H2O 4 FeO(OH) + 3 H+
FeS2 + 14 Fe3+ + 8 H2O 15 Fe
2+ + 2 SO42- + 16 H+
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Este proceso puede ser catalizados por bacterias como
Thiobacillus Ferroxidans, T. Thioxidans, T. Thioparus, etc..
Autotrfica
Quimiolitotrfica
Aerbica
Acidfila (pH ptimo 1.5-2.5)
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Cuarzo, zirconio, rutilo
Feldespato-k, muscovita
Plagioclasa, arcillas,
Piroxenos, anfiboles,
Feldespato-Ca, olivino, diopsido
Calcita, dolomita, magnesita
NEUTRALIZANTES
COMPONENTES DE NEUTRALIZACIN RAPIDA
CARBONATOS CALCITA : CaCO3
DOLOMITA : Ca,MgCO
MAGNESITA : MgCO3
MALAQUITA : Cu2(CO3)(OH)2
CERUSSITA : PbCO3
HIDROXIDOS GIBSBSITA : Al(OH)3
FERRIHIDRITA : Fe(OH)3
COMPONENTES DE NEUTRALIZACION LENTA
ALUMINOSILICATOS: BIOTITA
K-FELDESPATO
MUSCOVITA
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CONTROL DEL DRENAJE CIDO DE
MINAS
LOS MTODOS PARA EL CONTROL DEL DRENAJE CIDO DE MINAS SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES CATEGORAS:
MTODOS PRIMARIOS O PREVENTIVOS
MTODOS SECUNDARIOS O DE CONTENCIN
MTODOS TERCIARIOS O DE REMEDIACIN
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MTODOS PRIMARIOS O PREVENTIVOS
El objeto de los mtodos preventivos es detener o reducir drsticamente la velocidad de la generacin de cido.
Dentro de esta categora se encuentran los siguientes mtodos:
1. Remocin de sulfuros/aislamiento
2. Exclusin del oxgeno por recubrimiento con agua
3. Cubiertas de agua en estructuras de contencin
A. Disposicin en lagos naturales
B. Disposicin de relaves en el mar
C. Cubiertas de agua soportadas biolgicamente
D. Exclusin del oxgeno por cubiertas secas y sellado
E. Cubiertas orgnicas
F. Aditivos Alcalinos
G. Bactericidas
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DISPOSICIN DE RELAVES EN LAGOS, EMBALSES Y BAHAS
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https://www.youtube.com/watch?v=yizFca9_PZQ
MTODOS PRIMARIOS O PREVENTIVOS
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MTODOS PRIMARIOS O PREVENTIVOS
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MTODOS PRIMARIOS O PREVENTIVOS
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MTODOS SECUNDARIOS O DE
CONTENCIN
Ayudan a prevenir o reducir la migracin de Drenajes cidos de Mina al ambiente.
Se utilizan fundamentalmente para remover los iones metlicos que migran al ambiente.
Se pueden sealar los siguientes mtodos: - Desviacin del agua superficial.
- Interceptacin de aguas subterrneas.
- Reduccin de infiltracin.
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MTODOS TERCIARIOS O DE
REMEDIACIN
Constituyen el tercer nivel de control y su objeto es recolectar y tratar el drenaje contaminado.
Los mtodos pueden ser:
- Sistemas activos, los cuales requieren operaciones continuas como una planta de tratamiento qumico.
- Sistemas pasivos, los cuales funcionan sin un ajustado control.
Los tratamientos qumicos ofrecen un mtodo seguro de corto trmino, pero no sirven para minas redundantes. En estos casos, los sistemas de tratamiento pasivo son considerados como una alternativa.
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MTODOS DE TRATAMIENTO
ACTIVO
El objetivo es entregar un lquido con una composicin de acuerdo a las
normas existentes para descarga de efluentes lquidos.
Los contaminantes son precipitados formando un lodo que se puede
disponer en una forma ambientalmente aceptada.
Precipitacin con hidrxidos
El mtodo mas comn es la precipitacin con una base hidrxido, de modo de neutralizar el agua cida y precipitar los iones como hidrxidos, por ejemplo As y Sb forman precipitados estables con Fe(III) o Ca. CaO o Ca(OH)2 son los mas comunes agentes neutralizantes. Otro ejemplo es utilizar el mas comn NaOH
Procesos de Neutralizacin
Tambin se puede precipitar los hidrxidos de los iones metlicos subiendo el pH a valores entre 8.5-9.5. Esta tecnologa la cual es ampliamente utilizada genera lodos con baja densidad conteniendo 2-5% de slidos.
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MTODOS DE TRATAMIENTO
ACTIVO
Estabilidad de los lodos
Los lodos resultantes de la neutralizacin conteniendo sulfato de calcio,
hidrxidos , arseniatos y antimoniatos deben ser dispuestos por largo tiempo.
Dos factores son de gran importancia: la estabilidad y la densidad.
La estabilidad es una medida del potencial de redisolucin de algunos de sus
componentes luego de interactuar con el ambiente y la densidad es un factor
crucial para el almacenamiento
Precipitacin de sulfuros
La remocin de iones metlicos desde soluciones contaminadas por precipitacin
como sulfuros es una alternativa a la precipitacin con hidrxido. Las solubilidades
de los sulfuros son varios ordenes de magnitud mas bajas que los
correspondientes hidrxidos, por lo que esta metodologa tiene el potencial de
reducir la concentracin de metales disueltos a niveles muy bajos.
Me+2 + H2S MeS (s) + 2H+
La concentracin del in metlico en solucin se puede calcular a partir de la
constante de solubilidad del sulfuro. La precipitacin se puede realizar agregando
Na2S y CaS.
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H+
Cationes metlicos
Aniones metlicos
Slidos disueltos
Slidos en suspensin
Materia orgnica
PRINCIPALES TECNOLOGAS DE REMOCIN DE LOS METALES
PESADOS
Precipitacin con lechada de cal
Adsorcin con carbn.
Intercambio inico
Osmosis reversible e inversa
Electrodilisis.
Ozonizacin.
Ingeniera de pantanos.
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Neutralizacin simple
Proceso de lodos de alta intensidad (high density HDS)
Proceso de lodos de baja intensidad (low density LDS)
MTODOS DE PRECIPITACIN
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DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL PROCESO DEL TRATAMIENTO DE
AGUAS CIDAS
Al PAD
Adicin de cal y/o
soda castica
Formacin de Fe (OH)3
y precipitacin de
metales
Adicin de
floculante
aninico
Separacin
slido-lquido
Slidos al tanque
de lodos
Tanque de
distribucin
(6.5 8.5)
Lquido Descarga
Solucin
cida
Recirculacin de lodos
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Reactor etapa I
Reactor etapa 2
Clarificador
Agua cruda de mina
Cal apagado en
solucin acutica
Clarificador
Efluente depurado
Lodo recirculado
Aire
Floculante
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2) Reduccin bacteriana de sulfatos y precipitacin de slidos
sulfuros.
Aguas cidas de mina contienen concentraciones muy altas SO42-
Existen varios gneros de bacterias que catalizan la reduccin de
sulfatos a sulfuros.
CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 HCO3- + H+
HS- + M2+ MS + H+
Liberar el hidrogeno
Reducir la acidez
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DAM Agua
tratada
SISTEMA DEL HUMEDAL
(NATURAL O ARTIFICIAL)
MTODOS DE TRATAMIENTOS
PASIVOS (WETLAND)
https://www.youtube.com/watch?v=9Q2Oj1doBU4
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Se utiliza la transformacin de la materia orgnica y los nutrientes en
los sistemas de humedales tanto naturales como artificiales.
CMO FUNCIONA LA BIOREMEDIACIN?
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Ambiental
Social
Econmico
Tecnolgico
Efectos :
Los humedales son depsitos o estanques poco profundos
excavados que contienen: agua, tierras naturales, substrato,
plantas y microorganismos
HUMEDALES (WETLANDS)
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Implica tratamiento en sistemas estticos (sin bombeo)
Se utiliza materias naturales
Tratamiento pasivo (Termino que no exista antes del ao 1990)
(Cohen and Staub, 1992)
abono
material orgnico
piedra caliza
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31 Paul L. YOUNGER (2002) Correccin de aguas cidas de mina
Humedales de abono (compost wetlands), en los que se mantienen
condiciones anaerbicas que promocionan reduccin bacteriana de
sulfatos.
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Lagunas o cinagas aerbicas (aerobic wetlands).
Lagunas o cinagas anaerbicas (compost or
anaerobic wetland).
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ESTABILIZACIN FSICA DE BOCAMINAS Recuperada, Esperanza 2001 y Anglica Rublo Chico
Cierre de Bocaminas
La estabilizacin fsica de las bocaminas consistir en la obturacin y la
recuperacin del relieve original de la superficie. Para la obturacin, en funcin de
la presencia de agua y caractersticas geomecnicas de las rocas, se cuentan con
cuatro tipos de tapones, que se describen lneas abajo.
Cierre Tipo I: Muro de concreto armado La construccin de muros de concreto armado estarn ubicados en el interior de las
galeras donde el macizo rocoso sea competente y quedar empotrado con
profundidades de 0,30 m en la parte lateral, 0,5 m en la base y 0,20 m en la parte
superior. Como paso siguiente, se rellenar con material de desmonte hasta la
superficie, recobrando el talud natural de la ladera, y sobre ste, una cobertura
adecuada. Este tipo de cierre es aplicable a bocaminas sin drenaje.
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ESTABILIZACIN FSICA DE BOCAMINAS Recuperada, Esperanza 2001 y Anglica Rublo Chico
Cierre Tipo II: Acumulacin de desmonte Consiste en la acumulacin directa del material de desmonte en capas de 0,3 m
compactadas, con el objeto de reducir el volumen y mejorar su estabilidad y
cobertura. El relleno compactado aporta mayor resistencia al pilar corona y se logra
recuperar la configuracin topogrfica inicial. El tipo de cierre II es aplicable a
bocaminas sin drenaje.
Cierre tipo III: Mtodo del bloqueo de aire Este mtodo impide el acceso del aire al interior de la galera mediante una trampa,
pero que permite la salida del agua. La construccin consiste de un muro de concreto
armado de 0,50 m de espesor empotrado en roca, con una profundidad de 0,30 m en
la parte lateral, 0,50 m en la base y 0,20 m en la parte superior. A una distancia de 2
m del muro se considera un barraje de 0,40 m de altura que retendr los sedimentos
acumulados en el interior de la galera y por rebose, el agua saldr por un sistema de
tuberas de drenaje. El procedimiento siguiente consistir en acumular desmonte
hacia el exterior compactndose en capas de 0,30 m, recuperando la topografa del
entorno y finalmente la cobertura apropiada de acuerdo con las caractersticas
geoqumicas del desmonte acumulado y su respectiva revegetacin.
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ESTABILIZACIN FSICA DE BOCAMINAS Recuperada, Esperanza 2001 y Anglica Rublo Chico
Cierre tipo IV: Tapn Hermtico.
Para bocaminas secas en estiaje y en poca de lluvia. El procedimiento consiste en
la conformacin de un tapn hermtico de concreto armado de longitud variable el
cual est en funcin de la presin hidrosttica. El diseo contempla un tapn de
dimensiones considerables con concreto armado, empotrado en roca de 0.40
metros aumentando la friccin de la roca y el concreto.
As mismo, contaran con inyecciones de consolidacin L=3.00 m; en el portal de la
bocamina se construir un muro de albailera armada (block de cemento asentado
con mortero de cemento 1:4) con base de concreto simple. Para incorporar la
cobertura se va a rellenar con material propio (formando una banqueta a la altura
del portal del tnel) formando una pendiente 2H:1V.
El programa de cierre progresivo contempla clausurar 264 bocaminas, de las cuales
112 ya han sido cerradas en el tiempo transcurrido del cierre inicial al presente.
Entre las bocaminas se incorporaron nueve bocaminas en la presente actualizacin
de Plan de Cierre.
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Cierre de chimeneas
La clausura de chimeneas consiste en la obturacin del pozo mediante un
elemento estable en el tiempo, para lo cual se cuentan con dos tipos de cierre, el
Tipo I, en el que se empotra una losa de concreto con base de vigas prefabricadas, la losa apoya en la roca firme, penetrando una longitud mnima de
0,5 m; el espesor de la losa ser superior a 1/10 del dimetro del pozo; las juntas y
los
lados de contacto con la roca sern selladas con mortero 1:6. Sobre la losa se
colocar una capa de material impermeable de 0,20 m y una capa de suelo del
lugar tratando de recuperar la topografa inicial.
El Tipo II de cierre de chimenea consiste en el relleno del pozo con material de la zona o desmonte, en el que previamente se realizan trabajos de desquinche y
limpieza, y encima del relleno la colocacin de reja metlica..
Del total de 83 chimeneas, ubicadas en las minas Recuperada, Esperanza 2001 y
Anglica Rublo Chico, se han considerado cerrar, durante el cierre progresivo, 57 chimeneas, de las cuales 6 ya han sido cerradas.
ESTABILIZACIN FSICA DE CHIMENEAS
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DISPOSICIN DE RELAVES
http://ar.ask.com/youtube?qsrc=167&qo=channelNavigation&q=disposicion+d
e+relaves&o=5882&l=sem
RELAVES FILTRADOS
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Bibliografa
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