Introduccin:El da 12 de octubre se conmemorara el da en que la poblacin mundial superara los seis mil millones de habitantes. Este increble aumento de la poblacin y necesidad de todo ser humano de acceder a bienes materiales, muestra el futuro crecimiento de la extraccin de materia prima. Japn es actualmente un pas lder con uno de los ms altos ndices de desarrollo econmico en el mundo. Posee los ms altos niveles de educacin en su poblacin y adems cuenta con una marcada tradicin y cultura. Estas condiciones han permitido a Japn desarrollar un importante proceso de asistencia y cooperacin a los pases en vas de desarrollo, facilitando la extensin de conocimientos, experiencia, y aun herramientas de trabajo para el desarrollo de los pases necesitados de ayuda, tal es el caso especifico de Argentina. Sin embargo Japn no esta libre de problemas que amenazan no slo su medioambiente, sino adems a sus ciudadanos. Algunos de estos problemas son los frecuentes terremotos, tsunami, inundaciones, deslizamientos y erupciones volcnicas. Estas condiciones desfavorables han exigido a Japn desarrollar mecanismos de proteccin ambiental que aseguren a la poblacin la mejor calidad de vida posible dentro de las mencionadas limitaciones de la naturaleza. En este sentido el desarrollo de la actividad minera se ha visto limitado y supeditado desde el momento que se considero prioritaria la preservacin del medioambiente para beneficio de la poblacin, por sobre los intereses de obtencin de elementos minerales. El entrenamiento y capacitacin recibidos en el perodo que ahora concluye, constituyen un invalorable aporte para trasladar a la Argentina las tcnicas que permiten el desarrollo de la actividad minera bajo el concepto de sustentabilidad del medioambiente. C.I.P.C.A.M.I. Centro de Investigacin para la Prevencin de la Contaminacin Ambiental Minero Industrial, tendr por los motivos mencionados, la obligacin de promover el cuidado del Medio Ambiente. En este breve informe, se mencionaran datos sobre tcnicas, causantes de contaminacin y enfermedades producidas por metales pesados y de transicin.

Perspectivas de la Poblacin MundialEl dato es simblico pero ayuda a componer una idea global de realidades inconmensurables: el prximo 12 de octubre se ha determinado como el da en que la poblacin humana atravesara la barrera de los seis mil millones. La significacin de esta cifra puede darla el saber que a principios del siglo que esta por concluir habitaban en el mundo 1.500 millones de personas y que ramos 3.000 millones en 1960. En sntesis, la poblacin mundial se ha cuadriplicado en un siglo. Se han sorteado las perspectivas mas pesimistas y las profecas catastrficas de los aos 70 respecto de la explosin demogrfica, la crisis alimentaria y los desastres ambientales. Pero tambin es cierto que el ritmo de crecimiento poblacional no ha decrecido y contina aumentando en mayor medida en las zonas mas relegadas y pases ms pobres del planeta. Han incidido en este sostenido aumento tanto la tasa de natalidad como la mayor expectativa de vida y el descenso relativo de la tasa de mortalidad infantil. Ello significa que los conglomerados de nios y jvenes y de ancianos conforman segmentos ms gruesos del total de la poblacin. La revolucin alimentaria y la revolucin tecnolgica han trado como consecuencia una multiplicacin impensada de oportunidades de vida y de progreso. Tambin de posibilidades para combatir el hambre y las enfermedades. Al mismo tiempo, la profundizacin de la marginalidad y sus flagelos atacaron con virulencia poblaciones enteras en bastas zonas del planeta provocando verdaderos holocaustos y catstrofes humanas y ecolgicas incontenibles. De las cifras divulgadas por el Fondo de Poblacin de las Naciones Unidas resalta el dato de que hay en el mundo mil millones de adolescentes, el mayor grupo de jvenes que jamas haya existido. Este grupo, que estar ingresando en su etapa de procreacin, dar un enorme impulso al crecimiento en el prximo medio siglo y ello incrementa la urgencia en proporcionar servicios de salud reproductiva e informacin as como un mejoramiento en los servicios e infraestructura en materia social, educativa y el empleo. Teniendo en cuenta este aumento de la poblacin y el consumo de agua dulce, elemento vital, de reservas agotables, se hace indispensable para su cuidado. Elaboracin y aplicacin de normas Estudio de tcnicas para la extraccin de contaminantes orgnicos e inorgnicos Control de la contaminacin en el vertido industrial y minero Posibilitar y exigir el reciclaje del agua utilizada en todo proceso industrial.

Representacin grfica de las formas en que se encuentra el agua con su respectivo porcentaje.

Del anlisis de este grfico, inferimos en la importancia necesaria que se debe tener en la utilizacin del agua dulce y de los esfuerzos que la humanidad debe realizar, mediante investigaciones y aplicacin de todos los avances tecnolgicos alcanzados. La contaminacin de las aguas subterrneas debe considerarse como el problema de contaminacin ms importante en la Argentina, ms que nada debido a la exposicin a los riesgos de salud de una gran parte de los hogares que dependen del agua subterrnea para sus necesidades diarias, y la irreversibilidad de la contaminacin. Esto es particularmente importante en los cono - urbanos de las grandes ciudades, donde existe una inadecuada infraestructura de agua potable y cloacas. Los basurales de desperdicios slidos incontrolados, en ausencia de plantas para tratamiento y el almacenaje de residuos peligrosos, una gran proporcin se desecha en forma ilegal e impropia en basurales al aire libre, tanques spticos y pozos negros, desde donde lixivian y migran al agua subterrnea y a los arroyos locales. Se debe tener presente que en la Argentina el 87% de la poblacin vive en centros urbanos

La gestin de los recursos minerales y del Medio Ambiente La explotacin y aprovechamiento de los recursos minerales debe desarrollarse con un conjunto de polticas econmicas, sociales, culturales y ambientales que permitan el desarrollo, sin afectar los intereses de generaciones futuras. LO EXPRESADO ES DESARROLLO SUSTENTABLE

Caractersticas del Proceso MineroDinmico Espacial Temporal Influenciado por el mercado

Desarrollo de Operaciones Mineras y Plantas Metalrgicas

Condiciones para la creacin de Prospectos Mineros1. Presencia de elementos tiles en la naturaleza: Los elementos o las especies qumicas de inters se encuentran diseminados en la corteza terrestre en bajas concentraciones, presentadas en la siguiente tabla. Los recursos minerales son concentraciones de materiales slidos, lquidos o gaseosos de origen natural. La minera y explotacin de gas, petrleo y carbn, son las actividades que extraen los elementos y compuestos biticos necesarios en las actividades humanas. Tabla1: Concentraciones de los elementos en la corteza terrestre (gramos/tonelada)O Si Al Fe Ca Na K Mg Ti H 446.000 P 277.200 M n 81.300 S 1.180 1.000 520 320 314 310 300 300 250 220 Cr V Zn Ni Cu W Li N Ce Sn 200 150 132 80 70 69 65 46 46 40 Y Nd Cb Co La Pb Ga Mo Th Cs 28 24 24 23 18 16 15 15 12 7 Ge Sn Gd Be As Hf Dy U B Ta 7 6,5 6,4 6 5 4,5 4,5 4 3 2,1 Br Sb Hg I Bi Cd Ag Pd Pt Au 1,6 1 0,5 0,3 0,2 0,15 0,1 0,01 0,005 0,005

50.000 C 36.300 Cl 28.300 Rb 25.900 F 20.900 Sr 4.400 Ba 1.400 Zr

2. Necesidad de recuperarlos desde un recurso de baja ley. Los yacimientos mineros no contienen los minerales necesarios en altas concentraciones, de todas maneras la aplicacin de tcnicas extractivas y explotacin en gran escala, hace posible la extraccin econmica de metales y minerales provenientes de depsitos, generalmente de baja ley, para satisfacer la creciente demanda.. Las reservas minerales van variando en el tiempo para cada producto mineral considerado. La exploracin geolgica y los nuevos mtodos de prospeccin geofsica han permitido descubrir e identificar numerosos yacimientos en estas ultimas dcadas.

Tabla 2: Aumento del consumo de metales y poblacinA no Poblacion (m illones)H ierro y acero (m illones de toneladas) 1870 1.200 21,3 1970 3.632 595,4 1983 4.679 664,3 2000 6.200 850 950

C obre (m de iles toneladas)Plom (m de o iles toneladas)

105286

6.4203.410

9.1155.285

13.50012.000

Z (m de inc iles toneladas)M olibdeno (m iles de toneladas) A inio (m lum iles de toneladas)

1771

5.46572 10. 257

6.35577 15.466

11.000150 170 36.50050.000

3. Oferta Demanda Precios : El esfuerzo realizado en la prospeccin de un recurso va a depender a su vez del inters que existe para este producto y de la demanda proyectada, la cual influye directamente e las perspectivas de precio. Las reservas minerales es la parte actualmente recuperable o la fraccin de los recursos identificados, de la cual un mineral o un producto energtico pueden ser econmicamente extrados al momento de la determinacin.

Secuencia y Actividades que se desarrollan en Minera.Las actividades mineras se realizan en siguiente orden: a) Prospeccin b) Exploracin c) Explotacin d) Beneficio (metalrgico) e) Disposicin de residuos industriales y colas

..

El tipo de explotacin minera esta basada fundamentalmente de acuerdo a las Caractersticas del yacimiento Cielo abierto Subterrnea

Plantas de Beneficio El tipo de Planta de Beneficio se relaciona estrechamente con las caractersticas mineral5gicas del recurso y con el tipo de producto que se proyecta obtener Ejemplo del producto obtenido puede ser: Producto Final : NaNO3, Cu, Au, Al, CaSO4 Producto Intermedio : Fe3O4, MnO2, CaCO3

Mtodos clsicos segn el agente de transformacin (Fsica y/o Qumica)Pirometalurgia : Fundicin Tostacin Hidrometalurgia : Lixiviacin Extraccin por solventes

Electrometalurgia : Electrorrefinacin electroobtencin Concentradoras : Flotacin Gravimtricos Magnticos Electrostticos (sin transformacin qumica) Impactos Potenciales de la Minera en el Medio Ambiente

La minera se considera como un foco de contaminacin puntual, que emite residuos slidos, gaseosos y lquidos, en los que se emiten metales pesados y de transicin, txicos para el ambiente en general, los que se retienen en agua, suelo y biomasa.Problemas Ambientales por las operaciones mineras Destruccin del paisaje Degradacin ambiental rural Disturbancia de los cursos de agua y aguas subterrneas Destruccin de la tierra para agricultura y bosques Ruidos Trafico de camiones Sedimentacin y erosin Subsidencia Vibraciones por las voladuras

Contaminantes del agua relacionados con la Actividad MineraAcidos Cianuro Metales Cu, Pb, Zn, As, Cd, Cu, Ni, Reactivos de proceso Se, Hg (como iones o complejos) Tiosulfatos Compuestos nitrogenados Aceites y combustibles SO2 Reactivos clsicos utilizados en minera Acidos Alcalis Colectores Espumantes Cianuro Modificadores Floculantes Coagulantes H2SO4, HNO3, HCl CaO, NaCO3, NaOH, NH4OH Compuestos orgnicos azufrados y fosforados Tensioactivos NaCN NaCN, CuSO4, Na2S, Na2CrO3, ZnSO4 Polmeros, poliacrilamidas Al2(SO4)3 Slidos en suspensin As2O3

Proceso de normalizacin de calidad Ambiental de Aguas Etapas Designacin del uso del agua Desarrollo de criterios Promulgacin de normas

-

Designacin del uso del agua, se refiere al uso de la misma con la calidad necesaria para: agua potable, operaciones industriales, riego, ganado, uso recreativo y uso forestal, entre otros. Desarrollo de criterios es sinnimo de riesgo. Se trata de relacionar causas (concentraciones de sustancias) con efectos (salud humana, vida acutica, dao a materiales, etc.). Los criterios son recomendaciones o sugerencias. Se desarrollan solamente sobre la base de datos y juicios cientficos, sin considerar la factibilidad tcnica, econmica o poltica. Promulgacin de normas Aspectos a considerar en la fijacin de Normas Ambientales tienen en cuenta: 1Beneficio Salud Calidad de vida Proteccin ambiental Turismo, esttica paisajista Cultura y lugares histricos, etc. Costos Segn la teora econmica del costo marginal, la meta es llegar a una cantidad "ptima" de contaminacin donde la empresa esta dispuesta a pagar por el derecho a contaminar "una unidad ms", es igual al beneficio que obtiene la sociedad por reducir la contaminacin en "una unidad". Esto es un "trade off" entre el beneficio de producir un bien que tiene valor para la empresa (ventas) y para la sociedad (ejemplos de beneficios sociales son: produccin de materiales para bienes de consumo e infraestructura, generacin de empleo, recaudacin de impuestos que provee fondos para diversos proyectos sociales), y el costo incremental de deterioro en el medio ambiente. La sustentabilidad del pas en el largo plazo depende de la capacidad de llegar a un equilibrio entre estos costos que le permita desarrollar su economa y al mismo tiempo, proveer un medioambiente seguro y sano a su poblacin. La imposibilidad del acceso de un pas a los mercados internacionales, es cada vez ms frecuente, cuando se percibe el no - cumplimiento de una determinada norma o exigencia ambiental, que le da una ventaja injusta en sus costos de produccin sobre sus competidores de otras naciones. 3Restricciones Factibilidad tcnica: Imposibilidad de reducir la contaminacin

-

-

2-

natural existente en aguas locales a la planta o yacimiento en explotacin. Imposibilidad temporal, previa a la instalacin de la planta de tratamiento de aguas residuales en yacimientos en explotacin. Realidades polticas: Eliminacin del sustento econmico de poblaciones afectadas al laboreo minero.

DERNAJE CIDO DE ROCAS. (D.R.A)

La generacin de D.A.R: es uno de los principales problemas que se enfrenta actualmente en la actividad minera y post - minera, como consecuencia de la necesaria exposicin de los minerales a la meteorizacin, en su extraccinCaractersticas generales: El Drenaje Acido de Rocas, o de Mina, acidifica los efluentes de mina, llevando la solucin a pH 1 ~ 4 Disolucin de metales pesados

.

.

Principales Impactos. Contaminacin del Medio Ambiente Local. Corrosin de Plantas de Procesos y estructuras de operacin minera. Contaminacin de acuferos, disminucin del pH, disolucin de metales pesados Si se logra saturacin en intersticios de roca ocurre cristalizacin de sales (xidos, Jarositas, etc.) que producen expansiones diferenciales de sedimentos y rocas e implica problemas geotcnicos. Drenaje en minas u open pit en explotacin y abandonadas minas subterrneas Escorrentas en open pit Desmonte Diques de Colas Stock pile Pilas agotadas

Lugar de origen. Materiales y acciones susceptibles de generar D.A.R. 123456-

Efluentes lquidos corrosivos en Labores Mineras. Los efluentes lquidos cidos son agentes corrosivos de mucho inters que se pueden presentar en lugares de actividad minera. Su ocurrencia se debe a la coexistencia de tres elementos primarios y bacterias que catalizan la reaccin: 123Pirita FeS2, minerales sulfurados MnSx Oxgeno, a partir de fuentes atmosfricas o qumicas. Agua o humedad atmosfrica

Mecanismo de generacin de drenaje cido.I Etapa ( a pH 4) Pirita es oxidada por el aire ( O2 ) o bacterias (T.f) 2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O __________________ 2Fe2+ + 4 SO4 + 4H+ Oxidacin e Hidrlisis de Fe2+ 2Fe2+ + O2 + 2H+ _________________ 2Fe3+ + H2O Fe3+ + 3H2O _____________________ Fe(OH)3 + 3H+ La acidez no aumenta (no disminuye pH) por el posible lavado producido por lluvias y por la capacidad neutralizante de la roca. Aumenta la concentracin de sulfato en el efluente.

Sobrepasada la capacidad neutralizante el pH comienza a disminuir y la velocidad de oxidacin abitica tambin. - d [Fe2+] dt = K [O2(aq)] [Fe2+] . [H+]2

II Etapa controlada por catlisis bacteriana. Aumenta la velocidad de biooxidacin. Fe2+ + 5/2 H2O + 1/4 O2 ___________________Fe(OH)3 + 2H+Catlisis bacteriana

Continua disminuyendo el pH. III - Etapa: pH

< 3. El control de las reacciones es bitico.: FeS2 + O2 + H2O ___ _____Catlisis bacteriana

Disolucin bacteriana Secuencia Directa Fe2+ + 2SO4 + 2H+

Mecanismo indirecto : FeS2 + 14 Fe+3 2Fe+2 + O2

+ 8 H2O _____ 15Fe+2 + 2SO4 +16H+ ______Catlisis bacteriana

+ 2H+

2 Fe+3 + H2O

Factores qumicos determinantes de la generacin cida pH Temperatura Contenido de oxigeno en la fase gaseosa Concentracin de oxigeno en la fase acuosa Superficie expuesta del mineral Energa de activacin qumica requerida para iniciar la generacin cida. Resultado del Drenaje cido de Roca:Gran aumento de acidez. Alto contenido de Fe+3 en solucin Alto Eh (potencial oxido - reduccin Fe+3/ Fe+2) Bajo pH Incremento de Slidos Disueltos Totales

Alta agresividad de corrosin y disolucin de metales pesados. Etapas en la formacin de aguas cidas 7 6pH en el micro ambiente de los minerales

Reaccin en etapas I y II

5

4 3 24,5

Reaccin en etapa III Etapa I

1 0

Etapa II Tiempo

Etapas en la formacin de aguas cidas (Ferguson y Erickson, 1987)

Etapa III

La produccin de drenaje cido provoca la disolucin de sulfuros metlicos y migracin de iones metlicos a expensas de su baja solubilidad en agua. La siguiente tabla muestra la solubilidad de los sulfuros metlicos Sulfuro Metlico Ag2S Bi2S3 CdS CoS CuS Cu2S FeS HgS MnS NiS PbS

Producto de Solubilidad a 25CKs

A 100C Ks Log Ks

a aS 2 a Bi x a3S aCd x aS aCo x aS aCu x aS a2Cu x aS aFe x aS aHg x aS aMn x aS aNi x aS aPb x aS

2 Ag x

= 7.94 x 10-51 = 1.0 x 10-100 = 1.58 x 10-26 = 5.01 x 10-22

Log Ks -50.1 -100.0 -25.8 -21.3 -36.1 -47.7 -18.1 -52.7 -10.5 -19.4 -27.5

6.31 x 10-23 6.31 x 10-20 2.00 x 10-20

-22.2 -19.2 -29.7 -15.6

= = = = = = =

7.94 x 10-37 2.00 x 10-48

7.94 x 10-19 2.00 x 10-53 3.16 x 10-11 3.98 x 10-20

2.51 x 10-16

2.51 x 10-19 6.31 x 10-26

-18.6 -25.2

3.16 x 10-28

ZnS

aZn x aS

= 2.00 x 10-25

-24.7

1.26 x 10-21

-20.9

Disolucin de Sulfuros Metlicos en forma General1- Oxidacin del sulfuro por el ion frrico: MnS + 2Fe3+ ________________ nM + 2 Fe2+ + S 2- Reoxidacin del ion ferroso por el oxgeno: 4Fe2+ + O2 + 4H+ _______________________ 4Fe3+ + 2H2O 3- Oxidacin de los sulfuros por el oxgeno: MnS + 2O2 ________________________ nM+m + SO2+ 4- Oxidacin del azufre elemental residual producido segn la reaccin 1: 2S + 2H2O + 3 O2 ___________________ 2H2SO4

El efecto cataltico de las bacterias en biolixiviacon est asociado en ltimo trmino al grado en que la presencia de bacterias contribuye a acelerar la disolucin de los sulfuros segn las reacciones 1, 2, 3 con respectos a sus respectivas cinticas en medios abiticos. Sin embargo el mecanismo que sustenta la catlisis bacteriana depende de las caractersticas especificas del sulfuro y microorganismo considerados. En la biolixiviacin de piritas aurferas ms de un 95% de la poblacin bacteriana se encuentra sobre el mineral. La alta adherencia del Thiobacillus ferrooxidans a la pirita es coincidente con la carga negativa que presenta la pirita en estas soluciones, que resulta en la atraccin electrosttica entre la bacteria y el mineral.

Algunas reacciones que ocurren en D.A.R.A) Reacciones que consumen cido: a1) Disolucin de calcita (carbonato de calcio) CaCO3 + 2 H+(aq) Ca2+(aq)+ H2O(l) a2) Disolucin de tenorita CuO(s) + 2 H+(aq) Cu2+(aq) + H2O(l) a3) Oxidacin bacteriana del ion ferroso 4 Fe2+ + O2(aq) + 4 H+(aq) 4 Fe3+(aq)+ 2 H2O(l) a4) Disolucin de la biotita KMg1.5 Fe1.5 AlSi3O10 + 7 H++ 0.5 H2O K++ 1.5 Mg2++1.5 Fe2++ + Al2Si2O5(OH)4+ 2 H4SiO4 B) Reacciones que generan cidos. b1) Disolucin de la pirita: FeS2 + 14 Fe3+ + 8H2O 15 Fe2+ +16 H+ + 2SO42b2) Oxidacin bacteriana del azufre residual S + 1.5 O2 + H2O 2H+ + SO42b3) Precipitacin de hierro Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H+ C) Otras reacciones c1) Oxidacin de covelina

MI Ca NE lco BRA sit or Pi aL Ars nit ri Ma eno a ta rca Pir Re pirit Oro sita Cal rot jal a pim cop ina Te ga ente irit na r a ntit Mol a ibde Esf nita ale G rita al Ci en na a bri Co o bal Ni tita co Pet lit lan a dit a

COM POSI C S 2 CIO uF NCe F u52 eS F Fe S e A2 1 F A S CS sS A e-23 sS ux (Sb s S2 CFe 1 1, u2S 3 As M )S o2 Z S n P S b H S g C S o N A i sS (F A e, sS Ni98 )

Product Minerales oxidac Hidrxido luego os Formadosde 2 CScprico, pHe Sulfato in2, + oxidacin y finales a + 4 u2Ola compl yeso neutralizaciy de3 H, + hidrxido e neutro; 2 Sulfatos C,F + y Sulfato carbonatosee frrico 3 +2 etaS4H n F hidrxidos y Sulfatos u+,e 4, + S 3, hidrxido carbo cprico, e3A2,H 2, + de frricos, e F O hidrxidos Sulfatos + + --S O S Arsenatos hierro frrico, yeso F 3 2H e3s 442+4H natos y e hidrxidos frricos, Sulfato AO-, + SO S4 , + calcio, de hierro Arsenatos arsenatos y yeso e2O,H frricos, hidrxido s O 4 2, 43 C, OH+ yeso F carbonato CuS + 2Fe3+ Cu2+ + 2Fe2+ + S calcio, de hierro yy + y frrico Oe+S4H 3, 2 yeso 2A 3 S u , compue C O+ - - yeso e calcio, carbo + 4 4S4 cprico, Equilibrio slido-lquido: Hidrxid stos uc2) s H b hidrxido yeso, de , M2, 2 O O natos antimon o O ,+ de cobre, molibdat 2+ 2- o 4S4 frrico, Ca + SO4 CaSO4 io Hidrxido y H os, 2 2 O, O+ Z -, sulfatos carbonato + Hidrxido,Cu2+ + SO 2- CuSO xidos S 4 4 n , 4H de Mo zinc, plo 2 sulfato y de PO2, + + 4 Syeso mo, carbonato Fe2+ + SO42- FeSO4 Hidrxid b, H 2 yes HO2, + de o + 4 Hidrxid Sg ,H AO2, 2 o mercricy SiO2 + 2H2O H4SiO4 Arsenatos 3 ,+ o - + s 4CS4 o, yeso de hierro Carbonat H carbonato y A, O3o2O2 c3) , + de Co, e arsenatos oEquilibrios en solucin: calcio, S- + s 4N 4 de Fe, hidrxido Hidrxid OH yeso Ni 2+ 3+ Ai O3, 2, 3 2, + de Ni, Ca, 4 XSO4, XSO4 , XSO4 ; (Fe , yX + SO - + s 4NF+S4 os de Fe H yeso Ni, + Oi e O y H + SO42- HSO4yeso

Mg2+, Cu2+, Al3+, Ca2+, Na+)

Las fuentes de contaminacin de la minera, a diferencia de la de otros sectores manufactureros, continua emitiendo contaminantes, suspendidas o abandonadas las operaciones mineras si no se toman medidas de prevencin. Se puede decir que los focos contaminantes, provienen del agua de interior mina u escorrentas en la minera a cielo abierto, y las grandes cantidades de sedimento estril y escombreras que contienen metales y elementos perjudiciales.

Medidas PreventivasIntroduccin: Dado que de las menas metlicas se extraen principalmente como minerales sulfurosos (calcopirita CuFeS2, blenda ZnS, galena PbS, etc.), minas de compuestos oxidados de uranio, oro, plata y de carbn, en las minas abandonadas todava quedan restos de minerales como pirita y calcopirita, los cuales al oxidarse por los efectos del aire, son exudados por las aguas de lluvia infiltradas desde la superficie. Es as como los efluentes mineros cidos que contienen iones de metales pesados son evacuados desde las galeras hacia la superficie de la tierra. Aun cuando el volumen de efluentes se reduzca, si este entra a los ros sin ningn tratamiento, puede provocar la contaminacin de las aguas fluviales y filtrar hacia las napas freticas. Por lo tanto, es necesario dar debido tratamiento a los efluentes provenientes de minas en operacin, en descanso o abandonadas, ajustndose a las normas de descarga. Los siguientes grficos muestran una comparacin entre las reacciones de combustin y Drenaje Acido de Roca.

FUEGO

Drenaje

ACIDO Calor Bacteria Catalizadores En el primer caso, la eliminacin de algn componente que forma un lado del tringulo en la reaccin o ausencia del agente activador (calor) impide la generacin del fuego, en el segundo proceso, recubrimiento o aislamiento de los minerales sulfurados, (equivalente al combustible), ausencia de oxigeno o medio de reaccin (agua) y eliminacin del agente catalizador, evita la disminucin del pH y solubilidad de metales pesados.

Hay diferentes mtodos de tratamiento de los efluentes, que son seleccionados segn el tipo de minerales, calidad y cantidad de agua, condiciones de localizacin (disponibilidad de energa, terreno, accesibilidad, etc.) de las minas.

Medidas contra las fuentes Obturacin de las galeras

Es importante minimizar en lo posible la descarga de los efluentes de las bocaminas desde el punto de vista del requerimiento de instalaciones, costo, etc. aun cuando se tenga que neutralizar los efluentes en la etapa posterior. La obturacin de las galeras consiste en sellar las galeras con tapones de hormign y otro material apropiado para encerrar los efluentes provenientes de las bocaminas en descanso o abandonadas en el subterrneo para que no se evacuen hacia afuera. Si se realiza adecuadamente la obra, se lograra controlar totalmente la descarga de efluente (tipo hermetizacin completa) o minimizar la descarga a tal grado que no provoque mayores impactos sobre el medio ambiente (tipo rebosamiento) no habiendo necesidad de dar tratamiento posterior al efluente. Por lo tanto conviene disear la obra correspondiente contra los efluentes provenientes de las bocaminas antiguas de tal manera que las galeras queden lo mas obturadas posible. Tipo Hermetizacin Completa (eliminacin de aire y medio de reaccin)

El mtodo consiste en hermetizar las galeras para encerrar completamente los efluentes y eliminar el agua que se descarga de las bocaminas. Tipo Rebosamiento (ausencia de aire)

Aun cuando se cierren las galeras, no siempre se logra hermetizarlas. Normalmente, existen mltiples bocaminas en una sola mina y muchas galeras que se conectan entre s. El efluente que perdi salida al cerrar una bocamina, buscara salir por otra bocamina o chimenea, y ocurre el rebosamiento. Sin embargo, aun as, cuando las galeras estn inundadas y se controla la oxidacin del yacimiento, la calidad del agua se vera mejorada, y la presin de agua inundada reducira el volumen de exudacin de agua en las galeras.

Tipo Interrupcin de Aire

Esta es una alternativa que puede tomarse cuando no es posible instalar tapones adecuados a las galeras u obturarlas ya sea por la fuga de agua hacia la superficie del suelo, etc. El mtodo consiste en almacenar parte del efluente minero en las galeras para controlar la entrada de aire. Si bien es cierto que el efluente continuara evacundose desde la bocamina, la interrupcin de aire creara un ambiente subterrneo sin oxigeno, lo que contribuye a controlar la oxidacin de las menas y por ende, a mejorar la calidad del agua.

Hermetizacin Completa

Tipo Rebosamiento

Tipo Interrupcin de Aire

Caractersticas de Drenaje Acido de Mina de una mina de Plomo y Zinc. Constituyente PH Sulfato SO4 Hierro total Zinc Nquel Cobre Manganeso Aluminio Constituyente Concentracin (1) Cadmio 22,5 Magnesio 1.500,0 Calcio 31,6 Potasio 0,7 Sodio 0,5 Cromo 0,3 Cloruros 38,0 Nitratos NO377,5 Conductividad 48.000 Plomo (milisimens) (1) en mg/litro, excepto pH y conductividad Nota: Datos analizados por B. Trexler, College of Mines. University of Idaho Concentracin (1) 2,2 63.000,0 16.250,0 14.560.0 4,8 13,4 2.625,0 347,0 0,8

Analizando lo expuesto, el D.A.R. debe minimizarse, realizando:

Refuerzos de la PrediccinComparacin con minas similares Programa de muestreo representativo Modelamiento Revisin del plan mina Control de generacin D.A.R. Formas de Control Remocin o aislamiento de sulfuros Exclusin de agua Exclusin de oxigeno Control de pH Control de la actividad bacteriana Unidades geolgicas Litologa, mineraloga Continuidad de unidades

Remocin o aislamiento de sulfuros - Recubrimiento - Concentracin Acondicionamiento de colas y desmontes. 1Colas Flotacin de sulfuros previo al deposito.

Concentrado Oxidacin a presin Filtracin Disposicin final del residuo

Cola(bajo potencial, fcil control)

Tratamiento del efluente

2-

Depositacin de colas secas (recubrimiento con bentonita, cemento) Permite la compactacin (disminuye acceso de O2 y H2O)

3-

Recubrimiento de pirita

Utilizacin de bactericidas: [Tcnica complementaria]

Bactericidas: Benzoatos Sorbatos Lauril sulfatos La utilizacin de bactericidas produce una disminucin de drenaje de corta a mediana duracin. Efectividad: 50 a 95% Mtodo reaplicable. Desarrollos de Biohidrometalugia. Recuperacin de metales desde aguas de rechazo. Purificacin de aguas de rechazo. Desulfuracin de combustibles fsiles. Oxidacin del ion ferroso. Preoxidacin de minerales aurferos refractarios. Inconvenientes: Degradacin del bactericida Disolucin por infiltracin Percolacin de aguas superficiales (lluvias)

Clasificacin de bacterias:Mesofilos (25-35C) Bacteria Thiobacillus ferrooxidans T. thiooxidans T. novellus T.thiodarus T. ferrooxidans T. thiooxidans T. thioparus T. ferrooxidans Leptospirillium ferrooxidans Termfilos (60-70C) Sulfolobus Sustrato S

MS Fe2+ Fe2+; S

Mtodos Qumicosa) Adicin alcalina: NaOH, CaCO3,Ca(OH)2 , CaO, Na2CO3 Efecto Neutralizacin de aguas cidas Creacin de ambiente desfavorable a la actividad bacteriana. Precipitacin de Fe3+

Mtodos de barrera:Revegetacin Aislamiento de H2O Aislamiento de O2 a) Revegetacin: La revegetacin permite la compactacin de materiales y conduce a una menor exposicin de sulfuros (pirita) al agua y al oxigeno Aumenta la evapotranspiracin restringiendo la migracin de agua y oxigeno Oxigeno evacuado por races de plantas Oxigeno evacuado por respiracin microbiana Oxigeno evacuado por descomposicin aerbica de materiales DEBE COMPLEMENTARSE CON OTRAS TCNICAS La siguiente tabla muestra diferentes minerales afectados y productores de Drenaje cido de Roca (D.A.R.) o e Mina (D.A.M.) y la composicin final de las sustancias formadas.Productos finales oxidacin completa Fe3+, SO42-,H+ Fe3+ SO42-,H+ Fe3+ SO42-, H+ Cu2+Fe3+,SO42-,H+ Cu2+ SO42-,H+ Cu2+Fe3+ SO42-,H+ Fe3+,AsO43-, SO42-,H+ AsO43- SO42-,H+ AsO43- SO42-,H+ Cu2+,AsO43-,H+,SbO43- ,SO42MoO42-,SO42-,H+ Zn2+,SO42-,H+ Pb2+,SO42-,H+ Hg2+,SO42-,H+ AsO43-,Co2+, SO42-,H+ AsO43-, Ni2+SO42-,H+ AsO43-,Ni2+,Fe3+ SO42-,H+ de la Minerales Formados a pH neutro; luego de oxidacin y neutralizacin Sulfatos e hidrxidos frricos, yeso Sulfatos e hidrxidos frricos, yeso Sulfatos e hidrxidos frricos, yeso Sulfato e hidrxido frrico y cprico, yeso y carbonatos Hidrxido cprico, yeso y carbonatos Sulfato e hidrxido frrico y cprico, yeso y carbonatos Sulfato e hidrxido frrico, arsenatos de hierro y calcio, yeso Arsenatos de hierro y calcio, yeso Arsenatos de hierro y calcio, yeso Arsenatos de hierro y calcio, yeso, carbonato e hidrxido de cobre, compuestos de antimonio Hidrxido frrico, sulfatos ,molibdatos, xidos de Mo Hidrxido y carbonato de zinc, yeso Hidrxido, sulfato y carbonato de plomo, yeso Hidrxido mercrico, yeso Hidrxido y carbonato de Co, Arsenatos de hierro y calcio, yeso Carbonato e hidrxido de Ni, arsenatos de Fe, Ni y Ca, yeso Hidrxidos de Fe y Ni, yeso

MINERAL Pirita Marcasita Pirrotina Calcopirita Calcosita Bornita Arsenopirita Rejalgar Oropimente Tenantita Molibdenita Esfalerita Galena Cinabrio Cobaltita Nicolita Petlandita

COMPOSICION FeS2 FeS2 Fe1-xS CuFeS 2 Cu2S Cu5FeS FeAsS AsS As2S3 Cu12(Sb, As)S 13 M oS2 ZnS PbS HgS CoAsS NiAs (Fe, Ni)S8 9

Regulacin de Descarga de Efluentes en Japn Potulantes Cadmio y compuestos de cadmio Compuestos de cianuro Compuestos organofosforados (paration, metil paration, metil demeton, EPN) Substancias Plomo y sus compuestos Peligrosas Cromo hexavalente y compuestos Arsnico y sus compuestos Mercurio Compuestos mercurio alquilicos Selenio y sus compuestos Items pH de drenaje de mina relacionados BOD y COD (mximo) con la vida (promedio diario) y medio Slidos en suspensin (mximo) ambiente (promedio diario) Aceites mineral Aceites vegetal, animal Fenol Cobre Zinc Hierro soluble Manganeso soluble Cromo total Fluoruros Numero de colonias de E. coli Regulacin Medio Ambiental Elementos y sustancias txicas Items Cadmio relacionados Cianuro total con la vida Plomo Cromo hexavalente Arsnico Alkyl Mercury Selenio Estndares 0,01 mg/l 0,01 mg/l 0,01 mg/l 0,01 mg/l 0,01 mg/l 0,01 mg/l Estndares < 0,1 mg/l < 1 mg/l < 0,1 mg/l < 0,5 mg/l < 0,5 mg/l < 0,1 mg/l < 0,005 mg/l Indectectable < 0,003 mg/l < 0,1 mg/l 5,8 8,6 < 160 mg/l < 120 mg/l < 200 mg/l < 150 mg/l < 5 mg/l < 30 mg/l < 5 mg/l < 3 mg/l < 5 mg/l < 10 mg/l < 10 mg/l < 2 mg/l < 15 mg/l < 3.000 un./da

Procesos de tratamiento de efluentesExisten diferentes mtodos de tratamiento de efluentes mineros. Cada mina selecciona el mtodo idneo y lo adecua segn las propiedades de los efluentes a tratar (cantidad del agua, composicin y concentracin), condiciones de localizacin de la planta de tratamiento, el sistema de operacin y mantenimiento, el presupuesto disponible para la construccin y operacin, etc. Debe tomarse en cuenta la necesidad de minimizar el costo de los productos qumicos, dada la necesidad de tratar grandes volmenes de efluentes de alta concentracin que se descargan de manera contina. Los procesos de tratamiento econmicos y simples que son ms difundidos son los siguientes: Neutralizar el efluente cido con el uso de cal apagada y simultneamente, precipitar los iones de los metales pesados y de transicin, disueltos en forma de hidrxidos. Conducir la pulpa producida durante el proceso de neutralizacin al estanque de sedimentacin o al espesador donde se realiza la separacin slido lquido. El agua decantada que satisface las normas estipuladas es descargada a las corrientes naturales, mientras que la pulpa es concentrada. La pulpa es bombeada directamente al dique, o se somete al proceso de deshidratacin mediante el pre-filtro.

Sin embargo este mtodo presenta un gran problema: los precipitados concentrados en el espesador u otro proceso, contienen de 97 a 99,5 % de humedad, la cual no se reduce sino solamente hasta un 75 85% aun despus de la precipitacin en el estanque de sedimentacin. Aun cuando se somete a la deshidratacin mediante el prefiltro, la pasta deshidratada retiene normalmente de 55 a 80% de agua, lo que incrementa necesariamente la capacidad requerida de los diques. Para reducir el volumen de los precipitados que deben depositarse en los diques, existen los siguientes mtodos: Obturar las galeras para reducir el volumen de efluente y la concentracin de los elementos exhudados. Devolver los precipitados neutralizados en el subterrneo.

Estas medidas no pueden ser aplicadas de la misma forma en las diferentes minas, adems que la produccin de los precipitados es casi permanente. Neutralizadores El agente mas utilizado para tratar el efluente de las minas en descanso o abandonadas es la cal apagada por ser econmica, de fcil manejo y por las propiedades que ofrecen los precipitados neutralizados. El carbonato de calcio es utilizado para precipitar Fe3+ en el caso de incrementar la eficiencia de precipitacin y deshidratacin de los precipitados. El hidrxido de magnesio presenta las ventajas de que en el proceso no se produce yeso y por lo tanto, los precipitados son menos voluminosos; el tiempo de deshidratacin de los precipitados es ms corto, etc.; pero por su costo, baja solubilidad y velocidad de reaccin, es raramente utilizado. A pesar de ser el agente ms econmico, la cal viva no es muy utilizado, por su difcil manejo y reaccin exotrmica.

NeutralizacinLa neutralizacin es el proceso ms difundido para el tratamiento de los efluentes mineros. El mtodo consiste en neutralizar el efluente cido que contiene los iones de metales pesados con agentes econmicos como cal apagada, carbonato de calcio, etc. Los iones de metales pesados convertidos en hidrxidos insolubles son eliminados mediante sedimentacin. La solubilidad en el agua de estos sedimentos vara segn el tipo de los iones metlicos y los niveles de pH. El equilibrio de disociacin de los hidrxidos se expresa mediante la formula (1) y la relacin de concentracin mediante la formula (2): M(OH)n = Mn+ + nOHK = [M]n+ [OH-] Donde Mn+: OH-: M(OH)n: [Mn+]: [OH-]: k: Ion metlico de valencia atmica n Ion hidrxido Hidrxidos de valencia n Concentracin del ion metlico de valencia atmica n (mol/lit) Concentracin del ion hidrxido (mol/lit) Producto de solubilidad (1) (2)

Al sustituir el producto de solubilidad en la formula (2) por p=[H+] [OH-] = 10 -14, y aplicar la expresin logartmica, se tiene la formula (3). Log[Mn+] = logk + 14n npH (3)

En el siguiente cuadro se resume el producto de solubilidad de los hidrxidos de los metales pesados a 25C. Si se calcula la concentracin de los iones de metales pesados en cada nivel de pH, aplicando los valores de la tabla en la formula (3), se obtienen los valores ilustrados. Producto de Solubilidad, Hidrxidos de Metales Pesados Compuesto Cu(OH)2 Zn(OH)2 Pb(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cd(OH)2 K 2,2 10-20 7,0 10-18 4,0 10-15 8,0 10-16 6,0 10-38 2,8 10-14 -log k 19,66 17,15 14,40 15,01 37,22 13,55 Compuesto Ni(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 Cr(OH)3 Sn(OH)2 k 2,0 10-15 1,1 10-11 2,0 10-32 1,6 10-13 7,0 10-31 1,6 10-27 - log k 14,70 10,96 31,70 12,80 30,15 26,80

Las lneas punteadas de la figura, indican que la concentracin disuelta es elevada cuanto ms alto sea el pH. Se deduce que esto se debe a que los iones complejos de los hidrxidos anfotericos como Zn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Pb(OH)2, fueron sustituidos por las molculas de agua e iones de hidrxidos para disolverse nuevamente.

Diferentes mtodos de neutralizacinLas siguientes grficas, muestran el flujo de tratamiento del efluente minero mediante los diferentes mtodos de neutralizacin. Los mtodos convencionales consistan en agregar directamente la cal apagada al efluente, mientras que el mtodo de neutralizacin mediante recirculacin de los precipitados consiste en recircular en la primera etapa del proceso una parte de los precipitados separados en el tanque de sedimentacin. A estos precipitados se agregan el efluente y neutralizador para realizar la neutralizacin, y posteriormente la separacin de slido - liquido. La neutralizacin inversa mediante recirculacin de los precipitados consiste en realizar la neutralizacin en dos etapas. En la primera se agrega cal apagada a una parte del efluente minero y a los precipitados recirculados para elevar el nivel de pH de neutralizacin, y en la segunda etapa se agrega el resto del efluente para realizar la neutralizacin reduciendo el nivel de pH. El mtodo de fango de alta densidad (High Density Sludge - HDS) consiste en recircular los precipitados separados en el tanque de sedimentacin al tanque de acondicionamiento; despus de agregar el neutralizador se inyecta el efluente y se realiza la neutralizacin.

Caractersticas del proceso de neutralizacin por recirculacin de precipitados

Ventajas del proceso: Se eleva la concentracin de los precipitados hasta por encima de los 300 gramos/litro en condiciones favorables. Se reduce el tiempo de operacin de la bomba de conduccin hacia el dique, con lo cual se logra ahorrar energa y mano de obra. Los precipitados producidos por este proceso presentan una granulometra estable, lo que facilita el proceso de deshidratacin en el dique, alargando su vida til y contribuyendo a la estabilizacin del terrapln. Se logra acortar el tiempo de deshidratacin, minimizar el desgaste de la bomba, ahorrar la energa y reducir la humedad de la pasta deshidratada en el proceso de deshidratacin por la prensa filtradora. Se producen pocas capas de yeso en los equipos de tratamiento y tuberas, lo que resulta en menor costo de mantenimiento. Solo requieren de equipos ms pequeos dado que el tiempo de neutralizacin es corto. El proceso es idneo para tratar efluentes con abundante Fe2+ Tambin es aplicable para el tratamiento de efluentes con Zn, Cd, Mn y otros metales que se precipitan en elevado nivel de pH

Desventajas del proceso: Los precipitados contienen partculas finas, lo que reduce la velocidad de sedimentacin en el espesador, requiriendo un espesador ms grande. La velocidad de sedimentacin varia segn la calidad de los efluentes, tipo de neutralizador, aplicacin de coagulantes, floculantes, etc. En el mtodo tradicional 1,0 m/h y en el mtodo de neutralizacin por recirculacin de precipitados es de aproximadamente 0,5 m/h. La concentracin de SS de los efluentes puede llegar a 20 mg/litro, pudiendo requerir incluso instalacin de filtro de arena. Dado que el yeso producido en este proceso es mayor que el nivel soluble, el peso seco de los precipitados es ligeramente mayor. Se demora en estabilizar la operacin debido al incremento de la concentracin de los precipitados

Contaminacin del aguaLos metales se encuentran entre los constituyentes ms importantes de los sistemas acuticos a niveles de trazas o sea unos pocos ppm o menos. Mucho de ellos son bastante txicos. Por otro lado, algunos metales cuando se encuentran a muy bajas concentraciones tienen efectos beneficiosos sobre la salud humana y efectos decididamente txicos cuando su concentracin aumenta sobre ciertos lmites. Algunos metales pesados como Mn, Fe, Zn, V, Mo, Co y Cu son micronutrientes para las algas.

Ej. Clsico: COBRE: A concentraciones de 30 40 ppb (parte por billn) es un elemento esencial para el crecimiento de las algas. A concentraciones superiores a 400 ppb es un alguicida.

Enfermedades Producidas por Metales Pesados DisueltosMercurio (Hg) El mercurio se halla distribuido en todo el medio ambiente; sin embargo, como resultado de su utilizacin industrial y la agricultura, se han observado incrementos en las concentraciones de mercurio en agua y suelo por encima de los niveles naturales. El mercurio se encuentra presente en concentraciones menores a 0,5 g/l. La intoxicacin por mercurio puede ser aguda o crnica, cabiendo sealar que, por lo general, las sales mercuriosas son menos solubles en el conducto digestivo que las sales mercricas y, por lo tanto, menos txicas. Para el hombre, la dosis oral letal de sales mercricas vara entre 20 mg y 30 mg. Las intoxicaciones crnicas por mercurio inorgnico se hallan asociadas generalmente a la exposicin industrial, mientras que las debidas a los derivados orgnicos resultan de accidentes o de concentraciones ambientales. Basndose en sus efectos sobre el hombre, muchos de los compuestos de mercurio utilizados en la industria y agricultura tales como los alcoxialquilos y arilos, pueden agruparse con el mercurio inorgnico hacia el cual aquellos son metabolizados. Los compuestos alqulicos son los derivados mercuriales ms txicos para el hombre, produciendo trastornos con la ingestin de tan solo unos pocos miligramos. La toxicidad crnica producida por los derivados alqulicos del mercurio es tanto ms perjudicial pues su efecto puede detectarse despus de pocas semanas o bien despus de unos aos. Se ha estimado que, del mercurio total ingerido, ms del 90 % es absorbido por el tracto gastrointestinal cuando se lo ha ingerido bajo la forma de metil mercurio, pero nicamente se absorbe el 2 % si ste se halla bajo la forma de ion mercrico. La vida media biolgica del metil mercurio en el hombre, revelada a travs de las excretas, es de aproximadamente 70 das. La toxicidad aguda por mercurio se caracteriza por presentar efectos tales como nuseas, vmitos, dolores abdominales, diarrea sanguinolenta, trastornos en los riones. Y hasta la muerte generalmente dentro de los 10 das. Los casos de intoxicacin crnica se caracterizan por inflamacin de la boca, encas, edemas de glndulas salivales, salivacin excesiva, aflojamiento de los dientes, temblores musculares, espasmos de las extremidades, depresin, cambio de la personalidad, irritabilidad y nerviosismo.

Se trata de un metal fuertemente txico, aunque algunos compuestos de mercurio son relativamente no txicos y han sido usados como medicamentos, por ejemplo en el tratamiento de la sfilis. Sus derivados orgnicos son particularmente txicos. El mercurio es bio-acumulado muy eficazmente. Esto se nota particularmente en peces y mariscos (bivalvos). En estos animales el mercurio se encuentra como ion metil mercrico (CH3Hg+) y (dimetil mercrico) (CH3)2Hg. Formados por accin de bacteriana anaerbica en fondos marinos. Estos compuestos son liposolubles y por lo tanto se acumulan en las partes grasas. Fcilmente se encuentran factores de bioconcentracin de 1000. El agente metilante del mercurio inorgnico es el metilcobalamina un compuesto anlogo a la vitamina B12 HgCl2 metilcobalina CH3HgCl + Cl Se cree que la bacteria que bajo estas condiciones sintetiza el metano produciendo metilcobalina como un producto intermedio. Ej.: EPISODIO DE LA BAHA DE MINAMATA: Envenenamiento con Hg orgnico en carne de pescado: 111 intoxicados 43 muertos 19 bebes con defectos congnitos. El nivel de Hg en el alimento marino fue de 5 a 20ppm. Entre los efectos toxicolgicos tenemos: Daos neurolgicos Irritabilidad Parlisis Ceguera y locura Defectos congnitos Sntomas ms suaves como depresin e irritabilidad tienen un carcter psicopatolgico. Segn el Congreso de Sanidad del Japn la concentracin de tolerancia en el medio de trabajo del Hg su lmite es 0,05 mg/m3. Es recomendable el desempleo del Hg en la fabricacin de : Rectificador de Hg Extraccin de material de oro Fungicida (germicida) Insecticida Bactericida Fabricacin de NaOH Colorantes (rojo, amarillo, rojizo) Se estima que la contaminacin con Hg ser un problema que perdurar muchos aos. Hg y sus Compuestos Valor tolerado 0.005 Fretica Normas Ambientales