Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera

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Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera

Guía Metodológica sobre DrenajeÁcido en la Industria MineraACUERDO MARCO PRODUCCIÓN LIMPIA SECTOR GRAN MINERÍABUENAS PRÁCTICAS Y GESTIÓN AMBIENTALNoviembre 2002


Participantes AcuerdoMarco de Producción LimpiaSector PúblicoSubsecretaría de MineríaSubsecretaría de SaludSecretaría Ejecutiva de la Comisión Nacional de EnergíaServicio Nacional de Geología y MineríaComisión Chilena del CobreDirección Ejecutiva de la Comisión Nacional de Medio AmbienteSuperintendencia de Servicios SanitariosDirección General de AguasDirección Nacional del Servicio Agrícola y GanaderoIndustriaConsejo Minero de Chile A.G., en representación de sus socios:Barrick ChileBHP BillitonCodelco ChileCompañía Minera Cerro ColoradoCompañía Minera Disputada de Las Condes Ltda.Compañía Minera Doña Inés de CollahuasiCompañía Minera Mantos de OroCompañía Minera Quebrada BlancaCompañía Minera ZaldívarEmpresa Minera de Mantos BlancosMinera EscondidaMinera Los PelambresMinera Meridian LimitadaNoranda ChilePhelps Dodge Mining ServiciesPlacer Dome Latin AmericaSCM El Abra


Guía Metodológica sobre DrenajeÁcido en la Industria MineraACUERDO MARCO PRODUCCIÓN LIMPIA SECTOR GRAN MINERÍABUENAS PRÁCTICAS Y GESTIÓN AMBIENTALNoviembre 2002


IndicePág.1. Introducción 52. Conceptos generales 72.1 Definición del drenaje ácido 72.2 Definiciones claves 82.3 Fuentes, mecanismos y etapas de generación de drenaje ácido 82.4 Posibles impactos y efectos del drenaje ácido en el medio ambiente 112.5 Drenaje ácido en Chile 133. Factores relacionados con la dinámica del DAR 15• Factores hidrológicos 16• Factores geológicos 20• Factores mineros 254. Evaluación de riesgos 304.1 Predicción del drenaje ácido 314.1.1 Métodos de laboratorio 324.1.2 Métodos de campo 384.1.3 Modelación matemática de potencial de generación de acidez 405. Gestión de riesgos 435.1 Manejo y control del drenaje ácido 445.1.1 Control primario: Reacciones de oxidación 455.1.2 Control secundario: Migración de contaminantes 505.1.1 Control terciario: Recolección y tratamiento del DAR 546. Consideraciones para el cierre de faenas mineras 676.1 Evaluación de riesgos 686.2 Plan de cierre 686.3 Monitoreo 697. Consideraciones generales en la evaluación de lasopciones de control 718. Glosario 73


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera1. IntroducciónLa alta concentración de la actividad minera en Chile y los impactos ambientales propios de la actividadconllevan a grandes desafíos en cuanto a su sustentabilidad, que comprenden cómo extraer enforma eficiente los minerales de interés, minimizando los impactos al medio ambiente.La implementación de medidas de producción limpia en el desarrollo, la operación y el cierre de unafaena minera, significa básicamente, establecer prácticas preventivas tendientes a evitar o minimizarla generación de residuos y emisiones al medioambiente y utilizar en mejor forma los recursosdisponibles, para así mejorar la productividad, competitividad y sustentabilidad de la industria minerachilena.Con este enfoque nació el Acuerdo Marco de Producción Limpia (AMPL), firmado el 27 de noviembredel 2000, entre los organismos públicos con competencia ambiental y el Consejo Minero A.G, que agrupaa las principales empresas del sector de la gran minería, bajo la coordinación de la Subsecretaría deMinería, con el compromiso de estudiar seis temas de interés común, entre ellos el "Potencial deGeneración de Aguas Ácidas en Chile".El Grupo de Trabajo dedicado al tema del drenaje ácido ha contado con la participación de profesionalesdel sector público relacionados con recursos naturales, salud y minería y de empresas mineras.Se reconoce la importancia del tema por los efectos de largo plazo que el drenaje ácido ha presentadoen diversos lugares del mundo, y la necesidad de que el tema sea ponderado adecuadamente en Chile,sobre la base de un conocimiento científico sólido, evitando la discusión sobre la base de causas yefectos supuestos.05


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEsta "Guía Metodológica sobre Drenje Acido en laIndustria Minera", es una herramienta orientadaa profesionales y especialistas del sector público yprivado para facilitar el diseño de proyectos y elmanejo de las operaciones mineras mediante lapredicción, control y/o tratamiento del drenajeácido y así reducir los efectos y posibles impactosal medio ambiente. Además está dirigidaprincipalmente al drenaje ácido directamenteasociado a la actividad minera, o sea, elescurrimiento de soluciones sulfatadas ácidas desdeminas y acumulaciones de estériles, minerales orelaves.En el análisis del fenómeno de drenaje ácido, esimportante tener presente, que las faenas mineras,están localizadas en distintas áreas geográficas denuestro país, que presentan una gran variabilidadde climas y condiciones geológicas/mineralógicasa lo largo de Chile, lo que impide hacer unageneralización representativa de este fenómeno.Así, aún cuando el drenaje ácido tiene característicassimilares en todos los lugares, es necesarioconsiderar caso a caso los diferentes factoresgeológicos, hidrológicos y mineros que influyenen la generación del drenaje ácido.Específicamente, la Guía revisa la aplicabilidad alas faenas mineras en Chile, de diferentesmetodologías de evaluación de riesgos y prácticasde predicción, control y/o tratamiento del drenajeácido utilizadas en otros países.06


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera2. Conceptos Generales2.1 DEFINICIÓN DE DRENAJE ÁCIDOEl drenaje ácido es el escurrimiento de soluciones ácidas sulfatadas, frecuentemente con un contenidosignificativo de metales disueltos, resultado de la oxidación química y biológica de minerales sulfuradosy de la lixiviación de metales pesados asociados. Las reacciones de oxidación ocurren en forma natural,y se aceleran por el aumento de exposición de la roca al oxígeno y al agua y por la acción catalizadorade algunas bacterias.Generalmente, el drenaje ácido está caracterizado por pH bajo (valores de pH entre 5 y 1,5); asociadoa una acidez creciente en el tiempo y una alcalinidad decreciente, y por concentraciones elevadas desólidos disueltos totales (SDT); de sulfato ( 2.000 mg/L), de hierro y otros metales. En algunascircunstancias, donde existen minerales no sulfurados pero solubles, o en presencia de algunos reactivosespecíficos como el cianuro, pueden encontrarse niveles elevados de metales disueltos en efluentesno acídicos.Las soluciones de drenaje ácido frecuentemente presentan un color café rojizo atribuido al ión Fe (III);sin embargo, también puede aparecer un color azul verdoso en el caso de que el hierro disuelto seencuentre en estado Fe (II), el cual tenderá a obscurecerse por oxidación a Fe (III), a medida que estéexpuesto al oxígeno del aire. El drenaje ácido contiene en suspensión productos de reacciones deprecipitación asociadas a los iones disueltos, que le pueden dar distintos colores a la solución.Usualmente, cuando el escurrimiento de drenaje ácido es aireado, se forman manchas café rojiza enlos cauces y canales del drenaje.07


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera2.2 DEFINICIONES CLAVESa) Drenaje ácido de minas (DAM) / Drenaje ácidode rocas (DAR)DAR.- Fenómeno de generación de aguas ácidas,producido por procesos de oxidación de rocas(principalmente oxidación de sulfuros) encualquier ambiente. Existe en el medioambientesin actividad minera.DAM.- Fenómeno de generación de aguas ácidas,asociado a la explotación de yacimientos minerales.b) Efecto ambiental/Impacto ambientalEfecto ambiental.- Reacción, influencia o condiciónya sea natural o antropogénica. Es general y norequiere de un receptor.Impacto ambiental.- Alteración del medioambiente, provocada directa o indirectamente porun proyecto o actividad en un área determinada,es decir, es específico de cada caso y requiere unmedio de transporte (agua superficial osubterránea, aire, organismos, camiones etc.) yde un receptor (agua potable, población, cuerpode agua, fauna y flora).c) Prevención / controlPrevención.- Preparación y disposición que sehace anticipadamente para evitar las emisionesal aire, descargas de líquidos y/o la generación deresiduos al medio ambiente, que puedan generarun efecto negativo.Control.- Acciones y medidas tomadas para queel efecto negativo asociado a un determinadoresiduo o emisión al medio ambiente se mantengadentro del rango establecido y no llegue a ser unimpacto al medioambiente.d) Protección del Medio Ambiente / Preservaciónde la NaturalezaProtección del Medio Ambiente.- El conjunto depolíticas, planes, programas, normas y accionesdestinados a mejorar el medio ambiente y aprevenir y controlar su deterioro.Preservación de la Naturaleza.- El conjunto depolíticas, planes, programas, normas y acciones,destinadas a asegurar la mantención de lascondiciones que hacen posible la evolución yel desarrollo de las especies y de los ecosistemasdel país.2.3 FUENTES, MECANISMOS Y ETAPAS DEGENERACIÓN DE DRENAJE ÁCIDOLas fuentes principales de drenaje ácido son:• Botaderos de material estéril (< 0,2 % Cu).Actualmente en Chile, se generan más de3.000.000 ton/día.• Botaderos de sulfuros de baja ley (0,2 % < Cu< 0,4%).• Relaves y eventuales derrames de concentrados.En Chile se generan 650.000 ton/día de relavesde flotación.• Extensas zonas fracturadas ("cráter") que seforman en la superficie sobre las minassubterráneas explotadas por hundimiento.• Grandes rajos de la minería a cielo abierto.• Finalmente, se debe considerar como fuentespotenciales: las rocas de construcción -rellenos,embalses, carreteras, aeropuertos-; y cualquierotro mineral sulfurado expuesto al aire y agua,ya sea en fuentes naturales o en una explotaciónminera.Los minerales sulfurados son de ocurrencia comúnen el ambiente geológico, pero se encuentranprincipalmente en rocas que yacen debajo de unacapa de suelo y, a menudo debajo de la napafreática. Estos minerales se ven expuestosconstantemente al oxígeno y al agua por procesosnaturales, como la erosión y la actividad tectónica.Bajo condiciones naturales, el suelo que cubre laroca y la presencia de agua subterránea minimizanel contacto de los sulfuros con el oxígeno,permitiendo así que la generación de ácido prosigaa una velocidad tan baja que el efecto sobre lacalidad general del agua será insignificante oindetectable. Sin embargo, bajo condicionesantropogénicas, tales como obras civiles,construcción de vías, y en especial por la actividadminera, se acelera la velocidad de generación dedrenaje ácido, ya que este material sulfurado se08


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minerafractura por las explotaciones y extracciones delmineral; y pasa a la superficie proveniente delambiente subterráneo no reactivo. Con el pasardel tiempo, el contacto del agua y del oxígeno conlas rocas y los desechos sulfurados, tales comoganga y rocas quebrantadas, puede crear charcosácidos en que se disuelven o quedan suspendidoslos metales pesados.La generación de drenaje ácido se desarrollaen general siguiendo tres etapas en el tiempo,caracterizadas por el pH del agua en elmicroambiente de los minerales sulfurados.Estas tres etapas permiten comprender laevolución del drenaje ácido en el tiempo y suinterpretación en el campo (Figura 1). El Cuadro1 representa las etapas del drenaje ácido ysus mecanismos de reacción:Etapas del drenaje ácidoMecanismosEtapa I• Los minerales sulfurados, principalmente pirita (bisulfuro de hierro(FeS2)),son oxidados químicamente por el oxígeno del aire, que es el oxidanteprincipal. El producto de esta reacción de oxidación es sulfato (SO4) -2 ,hierro ferroso (Fe +2 ) y protones (H + ), los cuales generan acidez.• En el rango normal de pH de suelos y agua (pH 5-7) los metales liberadospor el desgaste de minerales generalmente precipitan y están relativamenteinmóviles, debido a que los minerales alcalinos como la calcita (CaCO3),presentes en la matriz de la roca neutralizan la acidez y originan la oxidacióny precipitación del hierro como óxido o hidróxido.• A medida que los minerales alcalinos se consumen o encapsulan porcubiertas de precipitado, disminuirá el pH en el área en torno al sulfuro,pasando a la siguiente etapa de desarrollo del drenaje ácido.Etapa II• En esta etapa el pH del microambiente ha disminuido hasta 4,5; por lo queocurren reacciones de oxidación tanto químicas como biológicas y si laoxidación continúa hasta que se haya agotado todo el potencial deneutralización, se presentarán valores de pH por debajo de 3,5.• Existen concentraciones elevadas de hierro ferroso y sulfato y pese a laacidez relativamente alta, las concentraciones de metales en la soluciónpueden ser bajas.Etapa III• Las reacciones de oxidación catalizadas por bacterias aumentan.• Se produce hierro ferroso (Fe +2 ), que se oxida biológicamente a hierroférrico (Fe +3 ), el cual se convierte en el oxidante dominante, reemplazandoal oxígeno.• El drenaje se vuelve aún más ácido producto de la oxidación de sulfurosmetálicos (ZnS, PbS, etc), con mayores concentraciones de metales disueltos.• La velocidad de oxidación es considerablemente más rápida que en la etapaI. Mediante estudios se ha podido observar que el aumento de las velocidadeses de 10 a 1 millón de veces más.Cuadro 1.- Etapas del DAR.Fuente: Tabla elaborada a partir de (5).09


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFigura 1.- Etapas en la formación del drenaje ácido.La oxidación máxima de la pirita ocurre entre pH2,4 y 3,6 y decrece rápidamente por encima deeste intervalo de pH. El pH del medio tambiénpuede influir en el equilibrio del sistema hierroferroso/hierro férrico, ya que a pH bajo, el hierroférrico actúa como un oxidante poderoso, elcual sucesivamente, puede atacar otros mineralessulfurados, incrementando la velocidad deoxidación del sulfuro y la generación de productosde oxidación.Las aguas y los desechos de roca continentales,contienen poblaciones bacteriales que utilizan laenergía producida, a través de la oxidación decompuestos reducidos de azufre, o de ionesmetálicos, y así pueden acelerar la velocidad conla cual ocurren algunas reacciones, incrementandocon ello la velocidad de generación de ácido y lavelocidad de lixiviación de metales pesados. Estasbacterias se desarrollan en los residuos a un ciertovalor de pH y de Tº. La oxidación continua consisteen la producción de iones hidrógeno (H + ) y laconsiguiente disminución del pH, hasta un valoradecuado para las bacterias que oxidan el sulfatoy el hierro ferroso; la producción de hierro férricoy el aumento de temperatura debido al procesode oxidación exotérmico, da por resultadocondiciones ideales para el desarrollo de coloniasde estas bacterias.Dentro de las principales bacterias que participanen acelerar la oxidación de los compuestos deazufre reducidos se encuentra la Thiobacillusferrooxidans, denominada actualmenteAcidithiobacillus ferrooxidans. Bacteria acidófilasulfo-oxidante y ferro-oxidante mesófila. Puedevivir en cualquier ambiente natural (incluso encondiciones muy ácidas), excepto en ambientessalinos. Para oxidar sulfuros es aeróbica yanaeróbica facultativa. Aumenta 106 veces lavelocidad de oxidación de la pirita, oxidando elhierro ferroso a hierro férrico (que actúa comoun poderoso oxidante). Actúa por contacto directoy mientras más fino sea el residuo, mayor es elnúmero de sitios donde la bacteria puede fijarse.Se desarrollan luego que el pH desciende a valores< 3,5. Condiciones óptimas pH entre 1,5 y 5 ytemperatura entre 25º y 45ºC.10


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera2.4 POSIBLES IMPACTOS Y EFECTOS DELDRENAJE ÁCIDO SOBRE EL MEDIOAMBIENTEEl agua ácida generada en las faenas mineras,acompañada generalmente de metales pesadosdisueltos, ha provocado históricamente en elmundo casos de acidificación de suelos, ríos ylagos y con ello un sin número de efectosecológicos, en gran medida desconocidos en Chile.Entre ellos se incluyen alteraciones en la tasa delixiviación de los nutrientes del suelo, cambiosen las relaciones predador-presa, eliminaciónfísica de especies vegetales y animales, etc.La preocupación fundamental en cuanto al drenajeácido se debe a su potencial impacto adverso sobrela flora y la fauna del ambiente receptor y, además,a los posibles riesgos indirectos para la saludhumana. Los peces y otros organismos acuáticosson más sensibles que los seres humanos a losniveles elevados de la mayoría de metales. Pero,es importante destacar que si los metales seencuentran en el agua, generalmente sonasimilados por los organismos vivos, se acumulanen los sedimentos y de esta manera puedeningresar en la cadena alimenticia.Los posibles impactos sobre el medio ambientepueden ser :• Afectar ecosistemas acuáticos, como resultadode la acidez y metales disueltos en las aguas.• Inhibir el crecimiento de comunidades vegetalesaledañas a los canales de drenaje, debido a quela acumulación de hierro y de sulfuros en lasuperficie de los suelos dificulta la penetraciónde las raíces. También, el ácido sulfúrico afectala tasa de crecimiento de las plantas.• Afectar la calidad de las aguas superficiales ysubterráneas (acuíferos poco profundos), lo cualpodría afectar a la comunidad por limitar oimpedir utilizar las aguas para algunos usoscomo riego o recreación.• El alto contenido de sulfatos en las aguas ácidas,puede deteriorar la calidad del agua de mina,limitando su uso en el proceso; y creandoproblemas de corrosión en las instalaciones yequipos de faenas mineras.• Dificultar procesos de revegetación y estabilizaciónde los residuos mineros, ya que la generaciónde ácido obstaculiza el establecimiento de unacapa vegetal.Es importante reconocer que la acidez y el pH bajono son en sí los factores más críticos en relaciónal drenaje ácido. Más bien, la preocupaciónfundamental la constituyen los elevados niveles demetales disueltos. Es así como el drenaje queproviene de la oxidación de minerales sulfuradosde una roca que además contiene carbonatos puedeser casi neutro, pero puede contener niveleselevados de metales solubles en pH neutro oalcalino, tales como el zinc, el arsénico o elmolibdeno cuya solubilidad no disminuyelinealmente con el pH 1,2 ; y puede precipitara los iones solubles de hierro férrico (Fe +3 ),produciendo hidróxido férrico (Fe(OH)3) comoprecipitado, también llamado "yellow boy". Elhidróxido férrico es un sólido desagradable,fangoso, de color amarillo o naranja, que puedecubrir el lecho de un riachuelo y decolorar el aguaaumentando la turbidez (Figura 2). Es consideradoun impacto negativo sobre los organismos vivosen el río y también desde el punto de vista estético.El agua ácida puede producir también efectossobre la operación minera:Figura 2.- "Yellow Boy" Efecto devastador sobre sobre laecología de corrientes de agua dulce.1. Es posible encontrar altos niveles de As, Mo, o Zn aún en aguas con alto pH, especialmente en aguas de relaves.2. El plomo tiene muy baja solubilidad en agua, excepto el nitrato y el acetato de plomo. Cuando el pH es


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera2.5 DRENAJE ÁCIDO EN CHILEA lo largo de Chile hay una gran variabilidad declimas y condiciones geológicas, lo que impidehacer una generalización representativa en cuantoa la magnitud de la generación de drenaje ácidoen Chile. Como se indicará más adelante, en elcapítulo 3, existen una serie de factores geológicos,hidrológicos y mineros que influyen en lageneración, transporte y efectos del drenaje ácidoal llegar al medioambiente receptor. Sin embargo,las principales condiciones para que se generedrenaje ácido son:• Presencia de minerales sulfurados• Agua• Oxígeno• Bacterias catalizadoras de las reacciones deoxidación.De estas cuatro condiciones, la primera es la másvariable con el tipo de yacimiento y su ubicacióngeográfica, y las otras tres generalmente siempreestán. La gran mayoría de los yacimientos de cobreactualmente en explotación en Chile son pórfidoscupríferos 3 . Las menas de estos yacimientos,pueden consistir en roca fracturada atravesadapor numerosas guías de sulfuros, especialmentecalcopirita o en grandes masas de roca quecontienen diseminación de sulfuros.Los principales pórfidos cupríferos se distribuyenen una franja de dirección media norte-sur, algosinuosa, que se extiende desde el límite con elPerú por el norte, hasta los 38°45` por el sur, valedecir por unos 2.300 Km de extensiónlongitudinal. El ancho medio de la franja es de30 Km y se distribuye algo al oriente del eje centraldel país, en algunas partes en el pie occidentaldel macizo Andino, en otras en el eje de Los Andesy, finalmente, en otras, más alejado hacia el oestedel macizo. Se puede decir, que este cinturón,dependiendo del balance hídrico, de ladisponibilidad de oxígeno y de las bacteriaspresentes va a ser una zona susceptible de generardrenaje ácido.Si bien la actividad minera puede acelerar oincrementar el fenómeno de drenaje ácido, éstees un fenómeno natural y su evidencia seencuentra en la geología de yacimientos naturalesy se refleja también en la calidad de algunos cursosde agua naturales que atraviesan áreas en la queno ha existido nunca actividad minera.Es importante destacar que debido a lascondiciones geológicas e hidrológicas de Chile,Figura 3. Foto del Río Estrecho (a la derecha) uniéndose con Q. Barreales. Pascua-Lama.3. Si bien existen otros tipos de yacimientos en Chile, sólo se mencionan los pórfidos cupríferos por ser los más comunes en Chile.13


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFiguras 4 y 5. Fotos del Drenaje Ácido en una Mina Subterránea.que serán mencionadas más adelante, existiránvarias zonas generando drenaje ácido que aún nohan sido descubiertas, por encontrarse en susprimeras etapas de desarrollo, o porque aún nohan sido detectados sus efectos.Un ejemplo de aguas ácidas que son tratadas yaprovechadas con fines económicos, es el drenajeácido producido en El Teniente CODELCO, elcual se encuentra dentro de la faja principal depórfidos cupríferos en la latitud 34°6` sur. (Verejemplo de aplicabilidad en el punto c. del ítem5.1.3.2 Tratamiento activo).Con el fin de prevenir la futura generación dedrenaje ácido, se detectó el potencial generadorde aguas ácidas en cuerpos mineralizados y enlastre en el botadero de Los Juncos, ProyectoFachinal, yacimiento de Los Bronces ubicado ella latitud 33°9´ sur, también dentro de la fajaprincipal de pórfidos cupríferos. (Ver ejemplo deaplicabilidad en el ítem 4.1.1.2 Ensayos estáticos).La Figura 3 muestra la presencia de drenaje ácidoen una zona del norte de Chile, y las Figuras 4 y5, corresponden a dos fotos que muestran lapresencia de drenaje ácido en una minasubterránea de El Teniente.14


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera3. Factores Relacionados con la Dinámica del DAR.La dinámica del drenaje ácido en el medioambiente es compleja y se puede entender como parte delos ciclos biogeoquímicos. En yacimientos y depósitos de residuos mineros como tranques de relavesy botaderos de estériles, en que pueden existir contenidos variables de sulfuros metálicos, ocurren unagama de procesos fisicoquímicos y biológicos (naturales y antropogénicos), que potencialmente puedeninfluir en la generación, el transporte y los efectos del drenaje ácido en el medio ambiente. El drenajeácido, se puede producir en la fuente u origen debido a varios factores (minerales sulfurados, oxígenoatmosférico, agua, etc.); luego éste puede ser transportado en el medio ambiente por medio de lasinfiltraciones de aguas lluvia y/o por las escorrentías, acidificándose y/o neutralizándose a la vez yfinalmente puede llegar al medioambiente receptor (cuerpos de agua superficiales y subterráneas, floray fauna) causando posibles impactos (Figura 6).15


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFigura 6.- Dinámica del drenaje ácido en el medioambienteEl fenómeno del drenaje ácido, presenta en generalcaracterísticas similares en todos los lugares dondese presenta, pero tanto las condiciones quefavorecen su generación, como las característicasy particularidades de cada faena minera son porlo general disímiles, e influyen sobre el fenómeno,y directamente en la naturaleza de la cinética delas reacciones de generación de ácido. Por lo tanto,el potencial y naturaleza del drenaje ácido demina, será específico del sitio y en función deltipo de yacimiento del mineral.Los principales factores que inciden en lageneración, transporte y efectos de este fenómeno,pueden ser agrupados en factores primarios,secundarios y terciarios (Ferguson & Erickson),y a su vez se pueden sub-agrupar en factoresgeológicos, hidrológicos y mineros.FACTORES HIDROLÓGICOSLos factores hidrológicos actúan tanto en lageneración del drenaje ácido en la fuente, comoen el transporte y en los efectos que puedenproducir sobre el medio ambiente:1. Factores hidrológicos primarios1.a. Disponibilidad de agua: Es uno de los factores,de mayor importancia en la oxidación de mineralessulfurados y está relacionado con el porcentaje(%) de saturación de agua que contengan losresiduos de roca y los residuos mineros en formanatural. También depende directamente de lascondiciones climáticas, que son descritas en elfactor (3.a).16


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera1.b. pH inicial del agua "background"; 1.c.Equilibrio hierro férrico/ferroso y 1.d. Actividadmicrobiológica presente en las aguas: Estos tresfactores están directamente relacionados y fueronpreviamente explicados en el ítem 2.3.2. Factores hidrológicos secundarios2.a. Especiación y concentración de elementosdisueltos en el agua de drenaje: El drenaje ácidogenera una solución de alta reactividad, que puedelixiviar metales desde un amplio rango deminerales primarios y secundarios, y por tantoaumentar los sólidos disueltos, o puede precipitarmetales, por neutralización en el punto de origen,antes del proceso de migración.Los sólidos disueltos en aguas naturales puedenexistir en varias formas químicas, o especies, cadauna de ellas tiene diferente movilidad,características químicas y solubilidad. A su vez,cada especie tiene su propio campo de estabilidadcontrolado por el pH y por el potencial redox (Eh),es decir, por la termodinámica del sistema.La alta concentración de cloruro en las aguasdel norte de Chile, genera una químicacompletamente distinta en la generación dedrenaje ácido, porque por ejemplo la solubilidaddel cloruro férrico es más alta que el sulfato férrico.3. Factores hidrológicos terciarios3.a. Factores climáticos: Los factores climáticosse refieren a las variables consideradas en unlargo plazo (valores promedio y valores extremos),e involucran mucho más que los valores de lasprecipitaciones (pluviales y nivales). Incluyenademás, la evaporación y sublimación, la fusiónde hielo y nieve, la humedad y el caudal. Estosfactores se agrupan dentro del nombre de "balancehídrico", que es la diferencia entre los beneficiosy las pérdidas de agua en una cuenca hidrológicade tamaño local o regional (Dirección General deAguas). El agua es un elemento dinámico deimportante reactividad química, que se encuentraen constante movimiento en el ambiente naturalen busca del balance hídrico.La precipitación puede suceder en forma de nieveo lluvia. En Chile, importantes yacimientos de lagran minería se explotan en altura, dondepredominan las precipitaciones en forma de nieve.Es importante, conocer el equivalente en agua denieve, la altura de nieve y tener un registrohistórico de datos, es decir, que abarque un períodode tiempo largo. 4La tasa de evaporación de la localidad puede sermedida por diferentes métodos, siendo el mássimple el de medición directa en un estanquenormalizado de evaporación automática, USTipo A.Se debe tomar en cuenta la relación defuncionalidad existente entre precipitación yevaporación, y los cambios en esta relación defuncionalidad asociados a la estación del año(verano e invierno), para finalmente determinarel balance hidrológico. En relación a esto, se haestablecido que:Si la precipitación/evaporación 1 Disolución de sales solublesSi la precipitación/evaporación 1 Acumulación de sales solubles4. Información sobre niveles de precipitaciones en distintas zonas de Chile: Dirección General de Aguas (DGA).17


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLa fusión de hielo y de la nieve (deshielos deglaciares y cordilleras) es la fuente de recarga deagua más importante.La humedad, por lo general, no es un parámetroque limite la reacción de oxidación; sin embargo,en climas más húmedos, el control del drenajeácido puede permitir la dilución adecuada de losproductos de reacción realizado en aguasreceptoras; de esta manera se minimizan losefectos potenciales sobre los ecosistemas acuáticos.En climas más secos, a pesar de que la oxidaciónde los minerales sulfurados puede estar ocurriendoen los residuos mineros, el balance hidrológicoes tal que sólo existe el transporte mínimo deproductos de oxidación. La baja frecuencia de laslluvias puede resultar en la acumulación deproductos de oxidación en los residuos durantelargos períodos secos y su liberación al ambientepuede estar controlada por procesos geoquímicos.Sin embargo, incluso en estas circunstancias losproductos de oxidación pueden acumularse en lasuperficie, causando problemas de revegetaciónsobre los suelos contaminados con los productosde la oxidación.En primera instancia, se podría pensar que enChile, el drenaje ácido no es un problema relevanteporque no hay una alta frecuencia de lluvias, queorigine un proceso de infiltración y de lixiviación;pero en un clima donde existen las lluviasintermitentes y dada la alta pendiente del territorionacional a causa del fuerte desnivel existente entrela Cordillera de los Andes y el Océano Pacíficono se producen inundaciones, y por lo tanto haymayor interacción entre las fases líquida(agua), gaseosa (oxígeno) y sólida (sulfuros),potenciándose el problema del drenaje ácido.3.b. Potencial de migración o transporte decontaminantes en el medio ambiente receptor:Este factor consiste en que los contaminantespresentes en el drenaje ácido, pueden migrar através del caudal aguas arriba y aguas abajo de lafuente, pueden penetrar el suelo a través delproceso de percolación, transportarse a través delas napas subterráneas por infiltración, y/o escurrira otro medio ambiente receptor.El caudal (Q) aguas arriba y aguas abajo de lafuente, influye en la velocidad del transporte y enla dilución del drenaje ácido en un cuerpo deagua. Este factor, es muy importante para conocerla calidad del agua, para ello se utilizan los caudalesderivados, junto con los datos de los parámetrosquímicos para pronosticar "cargas" químicas delas aguas. El fundamento teórico de la medicióndel caudal en forma manual es la ley de Darcy. 5Las mediciones en terreno pueden ser:• Manuales: Mensuales, semanales/promedio odiarias.• Automáticas: Se elige el intervalo de tiempo enque se quiere la medición.La superficie de escurrimiento e infiltraciónresultante de la pluviosidad, y fusión de hielo ynieve (deshielo de glaciares y cordilleras) son losmecanismos principales de transporte de losproductos de oxidación y contaminantes en elmedio ambiente. Las aguas lluvia penetran elsuelo, lo que genera el fenómeno de percolaciónde las aguas a través del material y puedentransportarse a través del perfil del suelo, paraincorporarse a la napa de aguas subterráneas. Lasaguas lluvia también pueden escurrir y formarparte de los cuerpos de agua superficiales.El agua subterránea se encuentra a lo largo delperfil del suelo repartida entre la zona saturaday la zona no saturada. La zona no saturada seextiende desde la superficie del suelo hasta lacolumna de agua. La zona saturada se extiendedesde la columna de agua hasta las aguas freáticas.En general, los caudales en botaderos, pilas delixiviación y tranques de relaves son controladospor caudales no saturados más que saturados.5. Mayor información sobre la Ley de Darcy en Perry´s Chemical Engineer´s Handbook. Mac Graw Hill, 1999.18


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLas unidades del perfil del suelo donde puedenser transportados los contaminantes del drenajeácido son: acuífero, acuitardo y acuicludo.• Acuífero: Unidad de roca consolidada o noconsolidada con una transmisividad suficientepara transmitir agua subterránea en cantidadessignificativas. Está constituida principalmentepor arena y grava (permeabilidad de la arena:10 -5 - 10 -3 m/seg; permeabilidad de la grava:10 -4 - 10 -2 m/seg).• Acuitardo: Una unidad de roca que limita elflujo de agua subterránea, por su bajapermeabilidad.• Acuicludo: Unidad de roca que tiene muy bajapermeabilidad la cual no permite el flujo deagua subterránea bajo gradientes hidráulicosnormales. Está constituida principalmente porarcilla ( permeabilidad arcilla :10 -11 - 10 -8 m/seg).arena fina, la arena y la grava, tienen diferentesvalores de permeabilidad. Para la arcilla, que esel material más impermeable de los señaladosanteriormente, los valores están ubicados en elintervalo de 10 -11 - 10 -8 m/s. Para la grava, que esel material más permeable de los señaladosanteriormente, los valores están ubicados en elintervalo de 10 -4 - 10 -2 m/s.La permeabilidad no saturada (K(u)), es funcióndel contenido de agua y succión, es máscomplicada de determinar y es de menor valorque la permeabilidad saturada (k(sat)).La transmisividad es la tasa a la que el agua estásiendo transmitida a través de un acuífero de unancho determinado, bajo un cierto gradientehidráulico. Es equivalente a la permeabilidad,multiplicada por la altura saturada del acuífero.Los mecanismos de transporte de contaminantesen las aguas subterráneas definen la dirección enla que se transportarán los contaminanteslixiviados y son:• Advección: Transporte dominante de ionesdisueltos o partículas, debido al flujo de aguasubterránea.• Difusión: Movimiento de un soluto de un áreade mayor a un área de menor concentración(generado por un gradiente de concentración).• Dispersión Hidrodinámica: Proceso de mezclade fluidos, debido a la variación de velocidadpor la heterogeneidad de la ruta de flujo o "flowpath".3.c. Hidrogeología del yacimiento: Este factorincluye las porosidades, las permeabilidades y latransmisividad de las rocas huéspedes, comofactores fundamentales de la velocidad del proceso,ya que el agua es un componente crítico delproceso de oxidación de los sulfuros.La permeabilidad o conductividad hidráulica esla capacidad de una roca o un medio paratransmitir un fluido como el agua. Los distintosmedios porosos, tales como la arcilla, el limo, laLa porosidad total es el espacio total de poros. Elflujo de agua no ocupa toda la porosidad, unporcentaje de la porosidad no es interconectada.La porosidad efectiva es el porcentaje de porosidadinterconectada que contribuye al flujo de agua. Elacuicludo (baja permeabilidad) está constituidoprincipalmente por arcilla, cuyo valor de porosidadestá en el intervalo: 0,4 - 0,6).Algunas rocas tales como los granitos, los basaltoso la caliza, por lo general no tienen porosidadintergranular. El mayor porcentaje de su porosidades por fracturas. El tamaño de su fractura es muyimportante, para la evaluación del transporte decontaminantes. Muchos de los acuíferos de Chileson fracturados.3.d. Química natural y caudal de dilución de loscuerpos de agua receptores: Es un factor queinfluye en el consumo de los productos deoxidación y en la determinación del impacto deldrenaje ácido, una vez que éste interactúa conríos, arroyos y lagos.La química del drenaje ácido, no es sólo funciónde los procesos de oxidación y neutralización enla fuente de contaminación. Después de la19


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraproducción de acidez y movilización de metaleshay una serie de factores que controlan suevolución. Las concentraciones de metales quetransporta el drenaje ácido, pueden ser atenuadaspor varios procesos:• Sorción: Incluye adsorción, sorción química. Esdeterminado por ensayos de laboratorio quemiden la cantidad de soluto retenido por unsuelo. La mayoría de los metales son fuertementeretardados por este proceso.• Precipitación química: La toxicidad de los metalesen el agua puede ser afectada por la dureza delagua o la cantidad de alcalinidad contenida enel agua. Donde las aguas sean alcalinas éstatenderá a neutralizar el drenaje ácido y promoverla precipitación de metales a formas con menorbiodisponibilidad.• Intercambio catiónico.• Biodegradación: La materia orgánica disueltapuede acomplejar metales en solución, afectandola toxicidad o biodisponibilidad para losorganismos acuáticos.La zona no saturada es la barrera de mayorimportancia contra la contaminación de aguassubterráneas, el flujo es lento y controlado por lainfiltración, mientras que las condiciones químicasson aeróbicas y neutroalcalinas.sobreponen procesos de erosión y alteración.La geomorfología de Chile presenta un enormegradiente de altura a lo ancho de todo el país, lazona cordillerana presenta en algunos lugaresalturas por sobre los 6000 m.s.n.m, lo que originaun transporte especial desde la cordillera al mar(desde el Este al Oeste).Los factores geológicos ya sean primarios,secundarios o terciarios de producción de drenajeácido, no involucran simplemente la cantidad degeneradores y neutralizadores de acidez. Puedenincluir una serie de factores, tales como:1. Factores geológicos primarios1.a. Tipo de yacimiento: La gran mayoría de losyacimientos de cobre actualmente en explotaciónen Chile son pórfidos cupríferos 6 , los cuáles sedistribuyen en una franja longitudinal, dedirección media norte-sur, algo sinuosa que seextiende desde el límite con el Perú, por el norte,hasta los 38° 45' latitud sur por el sur, vale decirpor una extensión longitudinal de 2.300 Km.El origen de estos yacimientos, de acuerdo a lahipótesis más aceptada, se relaciona con latectónica global, especialmente relacionada conlos fenómenos de subducción y fusión parcial quese producen en las capas litosféricas.FACTORES GEOLÓGICOSLa geología en Chile queda fundamentalmentedeterminada por la existencia de una extensa zonade subducción a lo largo de la costa del OcéanoPacífico. La importante actividad en esta zona desubducción da origen a fenómenos volcánicos ymagmáticos. La gran mayoría de los yacimientosmetálicos chilenos se relacionan directa oindirectamente con la actividad tectónica. A estosfenómenos ligados a la tectónica de placas seLos pórfidos cupríferos corresponden al productode la evolución de grandes sistemas hidrotermales,derivados de intrusiones de rocas hipabisales opórfidos. El resultado ha sido la formación, engeneral, de grandes volúmenes de rocas alteradasy fracturadas en que la mineralización de sulfurosocurre en forma diseminada y con pequeñasvetillas de sulfuros primarios como la calcopirita.6. Si bien existen otros tipos de yacimientos con diferentes características. Sólo se menciona los pórfidos cupríferos por ser los máscomunes a lo largo de Chile.20


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraAunque todos los pórfidos cupríferos han sidoincluidos en un mismo grupo, especialmentedebido a la naturaleza diseminada y extensa desu mineralización, sin embargo éstos presentandiferencias notables entre sí, tanto en lo que serefiere a la edad y composición de los pórfidos, ala clase de roca intruida, como a la diferenteevolución de los procesos de mineralización yalteración hidrotermal, algunos de ellos separadosprobablemente por un lapso apreciable. Debidoa estas notables diferencias, los pórfidos cupríferoschilenos, no se adaptan estrictamente a un modelogeológico conocido.Es importante destacar el origen de los yacimientos"exóticos", que son el producto de la migraciónde soluciones generadas en procesos de drenajeácido y de su posterior contacto con rocas queconsumen el ácido y permiten la precipitación delos metales disueltos. Las mineralizaciones típicasde estos yacimientos son: crisocola, copper pit ycopper wad, etc. Estos yacimientos son una claraevidencia de procesos de generación de aguasácidas. Ejemplos de este tipo de yacimiento lostenemos en la mina Exótica (contigua aChuquicamata) y Huinquintipa, en la primeraregión.1.b. Marco Litológico: Los pórfidos a quese atribuye la mineralización, tienen unacomposición que varía entre adamelitas y tonalitas,en el mayor número de éstos, las rocas intruidasson andesitas efusivas, pero en otros, como es elcaso de Chuquicamata, las rocas intruidas songranodioritas.1.c. Cantidad y mineralogía de sulfuros: Este esun factor geológico primario porque influye enla cantidad de ácido que se puede generar enun ambiente determinado. Los sulfuros deestequiometría MS, donde "M" representa elcatión metálico y S el sulfuro, tales como el (ZnS,PbS, CuS), generalmente no producen drenajeácido a través del mecanismo de oxidación porpresencia de oxígeno molecular. La influenciamás importante de tales reacciones (con respectoa la química del DAR), es la movilización demetales libres (excepto los sulfuros de arsénico).Los sulfuros del tipo MS pueden generar acidezpor reacción con Fe +3 .Los sulfuros de estequiometría MS2 (Pirita (FeS2)),generan más protones a través de los procesos deoxidación con todo tipo de oxidantes.La formación y precipitación de minerales del tipoMSO4, produce un depósito de material de altopotencial de ácido. Por cada mol de pirita oxidado,sólo el 33% del sulfato y H + disponible se moviliza.El balance forma un sulfato no-hidrolizado yparcialmente oxidado.En el caso específico de los pórfidos cupríferos,tienen un alto contenido de sulfuros y/o sulfatos.1.d. Resistencia de sulfuros a la meteorización:Las concentraciones y mineralogías de sulfuroscontrolan la generación de protones. Sin embargo,en yacimientos de sulfuros complejos, lacontribución de protones relativa de cada fase porunidad de tiempo es un producto de (a) la químicade las reacciones, y (b) las tasas relativas de ellas.En el Cuadro 2, se presenta la resistencia dealgunos minerales sulfurados a la meteorización.Con un valor bajo de resistencia, la meteorizaciónes más rápida, y con un valor alto de resistencia,la meteorización es más lenta. En el caso de lapirita, se puede observar que es un mineralsulfurado con una mediana resistencia a lameteorización.1.e. Disponibilidad de oxígeno: Este es un factorgeológico primario, porque depende del tipo yalteración del mineral, para que el oxígenopresente en el aire pueda ingresar. Más adelante,se describe el tipo de alteración y las característicasdel mineral (ítem 3.a).21


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraMineralogía Tamaño Textura Impur. Trazos ResistenciaPirrotita Fino Framboidal Alto BajoCalcosinaColiformoGalenaEsfaleritaPirita Medio MasivoEnargitaMarcasitaCalcopiritaMolibdenita Grueso Euhedral Bajo AltoCuadro 2. Resistencia de sulfuros a la meteorización2. Factores geológicos secundarios2.a. Disponibilidad, mineralogía y resistencia deespecies químicas neutralizantes: Dentro de losfactores geológicos secundarios están losminerales alcalinos en primer grado y en segundogrado los minerales silicatos y aluminosilicatos.Estos minerales dan una idea de la capacidad deuna muestra para neutralizar ácido, es decir delpotencial de neutralización de la muestra. En elcaso específico de los pórfidos cupríferos tienenespecies químicas neutralizantes con un potencial(bajo a medio) de neutralización.Los carbonatos son los únicos minerales alcalinosque existen naturalmente en cantidades suficientespara ser considerados efectivos en el control yprevención del drenaje ácido. Algunos mineralessilicatos y aluminosilicatos, tales como la mica ylos minerales de arcilla, tienen la capacidad deconsumir algo de ácido generado por el fenómenode oxidación.La cantidad de material alcalino en la roca puedeser suficiente como para compensar el potencialde producción de ácido del material y el drenajeácido no sucederá mientras las velocidades dereacción de los respectivos materiales seansimilares. Sin embargo, en algunos casos lascinéticas de las reacciones son tales que los metalesson movilizados aunque no existan condicionesácidas. En estas situaciones, el sulfato y estosmetales son indicadores de los procesos deoxidación y por ello, indicadores también dedrenaje ácido.En el siguiente Cuadro 3, se puede observar losdistintos tipos de especies químicas neutralizantes,el pH del tampón que forman al reaccionar conel drenaje ácido, el rango de potencial deneutralización y su reactividad. 7A mayor potencial de neutralización (PN), mayorreactividad del neutralizante y mayor pH deltampón. Por esto, la calcita, la dolomita, lamagnetita y la aragonita, que son carbonatos decalcio y magnesio, tienen el mayor potencial deneutralización y por tanto tienen la mayorreactividad para neutralizar el ácido y formar el7. Información adicional: (27) GUIDE TECHNIQUE PRÉLIMINAIRE SUR LE DRAINAGE ROCHEUX ACIDE.22


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineramayor pH del tampón. Es por esto que son lostipos de neutralizantes más utilizados paraalcalinizar el drenaje ácido.3. Factores geológicos terciarios3.a. Tipo de alteración: Las rocas no alteradas omineralizadas están menos expuestas a lascondiciones atmosféricas, y el potencial deproducción de ácido en términos cinéticos, esbajo. En cambio, si las rocas ya están alteradas,entonces existirá una mayor porosidad para eltransporte de agua y oxígeno.La minería y extracción de minerales que tienensulfuro tienden a incrementar enormemente elpotencial para drenaje ácido. Durante lasoperaciones de minería, el material de roca esfracturado generando pedazos, que aumentan lasuperficie específica de contacto (m2/m3), y deesta manera los minerales sulfurados sonexpuestos a procesos de erosión acelerados. Bajoestas condiciones, los minerales sulfurados seoxidan al reaccionar con el oxígeno atmosférico,el oxígeno disuelto en el agua, y el agua en variadasvelocidades de reacción. La velocidad de oxidaciónde sulfuro determinará en gran parte si existe unpotencial significativo para drenaje ácido.Grupo Minerales pH tampón PN* Reactividad1. Disoluble Calcita, aragonita, dolomita, magnetita 6 - 11 7 - 10 1,02. Meteorización Anortita, olivino wolastonita 5,5 - 11 3 - 6 0,6rápida3. Meteorización Epidota, clorita, Actinolita, biotita 4,8 - 7,3 1,5 - 5 0 , 4media4. Meteorización Albita, vermiculita, Manganita, kaolinita, 2,4 - 5,1 0,5 - 3 0,02lentaGoetita5. Meteorización Muscovita, ferrihidrita 2,2 - 4,1 0,2 - 1 0,01muy lenta6. No reactivo Cuarzo, rutilo 3,3 - 3,5 0,01 0,004Cuadro 3. Resistencia de neutralizantes*PN: Potencial de neutralización: Calculado en base de equivalente de 10g/calcita23


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEl tipo de alteración es un factor geológicoterciario, ya que la velocidad de la generación deácido es una función del área superficial de lossulfuros expuestos para la oxidación. Además elproceso de oxidación puede estar limitado a lasuperficie del comprimido, al granulado fino, lasacumulaciones deterioradas, comparado con lasacumulaciones compuestas de materiales gruesos,donde la acción del viento (gradientes de presióndel aire) y la circulación del aire impulsadoexotérmicamente permitirá la oxidación por todala acumulación.Las características físicas del material tales comoporosidad del lecho, tamaño de la partícula,dureza y resistencia de sulfuros a la meteorizacióndeterminan el flujo de oxígeno y el flujo deagua (velocidades de percolación) a través deacumulaciones de residuos, las cualesposteriormente, determinan la velocidad deoxidación y la velocidad de generación del lixiviado.• Precipitación de sulfuros secundarios en unazona de reducción, que usualmente coincidecon la columna de agua.Los sulfuros secundarios incluyen usualmentecovelina (CuS) y calcocita (Cu2S). Estosreemplazan los sulfuros primarios de Fe, Zn yPb.Este proceso disminuye el potencial de acidez(PA) del yacimiento, a través de la substituciónde los sulfuros con el potencial más alto degeneración de drenaje ácido.3.b. Mineralogía de los productos de alteración:La meteorización de los yacimientos de sulfuros,a través de los procesos de interacción con lasaguas subterráneas, las aguas superficiales y laatmósfera, produce un rango amplio de mineralessecundarios, tales como óxidos, sulfatos,carbonatos y arsenatos.La alteración supérgena es común en losyacimientos de pórfidos de Chile y afectafuertemente las características geo-químicas detales yacimientos.Los procesos de enriquecimiento supérgenoinvolucran:• Oxidación profunda del yacimiento• Lixiviación de productos de oxidación por lazona no saturadaLos minerales secundarios, usualmenteencapsulan los sulfuros primarios. En base a sussolubilidades (relativo al sulfuro primario), puedenaumentar o disminuir las tasas de migración delos contaminantes del yacimiento. Es así quese tiene una funcionalidad entre la relaciónexistente entre la reactividad del mineralsecundario/primario y el grado de solubilidad delmineral:1) Reactividad del mineral secundario/primario 1 Alta solubilidad del mineralPbS + 2O2 PbSO4 (anglesita) Mayor movilización de Pb2) Reactividad del mineral secundario/primario 1 Baja solubilidadFeAsS + 3,5 O2 + 3H2O SO4 + 2H+ + FeAsO4 .2H2O (escorodita) Encapsulación24


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraControlando las condiciones de pH/Eh, se puedecontrolar la producción de minerales secundarios.3.c. Comportamiento electroquímico de lossulfuros: En los yacimientos que contienenvarias especies de sulfuros, se forman celdaselectroquímicas de protección/corrosión galvánica(protección catódica/disolución anódica), queafectan las tasas relativas de oxidación de lasespecies químicas contenidas en las fasesinvolucradas.Una fase de potencial eléctrico alto forma uncátodo, mientras que una fase de potencialeléctrico más bajo forma un ánodo.El resultado es la oxidación del ánodo y lareducción del cátodo. Por lo tanto, el procesogalvánico aumenta la oxidación del ánodo ydisminuye la meteorización del cátodo.FACTORES MINEROSLos factores mineros, pueden influir también enla cantidad de ácido que se va a generar, en lacantidad de ácido que se va a neutralizar y en lavelocidad de transporte del drenaje ácido. Lacalidad de las aguas de minas y/o lixiviadosde desechos está controlada por factoresantropogénicos, incluyendo los métodos debeneficio de minerales.Es muy importante identificar todas y cada unade las fuentes potenciales de drenaje ácido demina, tanto en el diseño como en la operación decada faena minera, y comprender las diferenciasen los factores físicos y químicos del drenaje ácido,para cada una de las fuentes identificadas.1. Factores mineros primarios1.a. Ubicación del yacimiento: La altura donde seencuentre la mina a tajo abierto, la laborsubterránea, el relave o el botadero de desmonte;influye directamente en la disponibilidad yconcentración de oxígeno; en la temperaturaatmosférica y del agua; en la velocidad de oxidaciónbacteriana, y por consiguiente en la velocidad deoxidación de los sulfuros.La presión atmosférica influye directamente enla presión parcial del oxígeno en la atmósfera yen el gradiente disponible como fuerza impulsoradel aire hacia el interior de un botadero. Ademásla presión atmosférica y la temperatura varían conla altura donde esté ubicada la fuente, (a ›altura‹T° ‹ [O2]) y por lo tanto afectan a la actividadbiológica de las bacterias catalizadoras de laoxidación de sulfuros y del ión ferroso. Lascinéticas de las reacciones químicas son siemprefunción de la temperatura y la concentración(bacterias, O2, CO2, N, P, SO4, Fe +2 , Fe +3 ) y suvelocidad depende de mecanismos de transporteasociados a gradientes de momentum,temperatura y concentraciones, además de lageometría, la distribución, la superficie de contactoy la fase o fases donde ocurren las reacciones ylos mecanismos de transporte (sólido, líquido,gas).Respecto a la temperatura, es lógico pensar queexiste un flujo calórico entre el ambiente y elmaterial, el cual aumenta o disminuye según lavelocidad del viento y según la temperatura delaire (por mecanismo de convección). Estatransferencia de calor hará que la temperaturasuperficial e interna del material varíe. Losgradientes de temperatura, tanto ambientales,como resultado de las reacciones exotérmicas deoxidación, también pueden promover el flujo deaire.En cuanto a la entrada de aire (aporte de oxígeno)en un botadero de desmontes, éste ingresa desdela cima, los lados y a lo largo de la base, y fluyelibremente a través de las rutas de flujo advectivas.En un botadero o desmonte no saturado, laoxidación rápida puede generar temperaturaselevadas y convección térmica, asimismo puedendesarrollarse efectos de chimenea a través de éste.25


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLa temperatura de los sólidos en los relavespermanece relativamente constante, controladaen gran medida por el contenido de humedad delos sólidos.Por otro lado el efecto del viento, puede generarun efecto de aireación al ir renovandoconstantemente el oxígeno disponible para losprocesos de reacción. La velocidad media delviento puede producir un efecto significativo, encuanto a la profundidad que se puede internalizaren un botadero de cierta porosidad.1.b. Actividad microbiológica presente en ripiosde lixiviación: Las bacterias presentes en desechosde minas abandonadas de diferentes sulfurosmetálicos, en desmontes de procesos mineros yen el interior de los relaves, aceleran la velocidadde generación de ácido y de lixiviación de metalespesados. Este proceso se denomina "enfermedadbacteriana" de los residuos mineros. 8La más conocida de estas bacterias es laThiobacillus ferrooxidans (Acidithiobacillusferrooxidans), la cual se emplea actualmente enprocesos de biolixiviación de minerales, luego deldescubrimiento de su capacidad para disolverminerales sulfurados. 9 Esta tecnología reduce elimpacto ambiental respecto a la tecnología clásicade la pirometalurgia, pero su lado oscuro es lageneración del drenaje ácido.Las posibles aplicaciones de la biolixiviación son:• Lixiviación de minerales de baja ley en botaderos.• Lixiviación de concentrados de cobre orefractarios de oro en reactores.• Lixiviación en pilas de sulfuros secundarios decobre (calcosina, covelina).• Lixiviación in situ de la roca.1.c. Cantidad de sulfuros en los residuos oinstalaciones mineras: Es un factor que va adepender del tipo de residuo. El desmonte o rocade mina, que tiene una proporción entre tonelajede material estéril (‹0,2 % Cu) y tonelaje demineral (›0,4 % Cu) de 2:1 o 3:1, puede conteneruna fracción significativa de sulfuros. De estemodo, cualquier mineral sulfuroso reactivo quedaexpuesto a la atmósfera y a las precipitaciones quepasan por el botadero, inmediatamente despuésde haber sido depositado allí.Las reacciones de generación de ácido puedeniniciarse en cualquier lugar del botadero, ygeneralmente se producen en varios sitios. Losbotaderos de desmonte son las principales fuentespotenciales del DAR.Los relaves producidos por procesos de flotacióny cianuración pueden llevar sulfuros, pero secaracterizan por su alta alcalinidad inicial.La explotación minera subterránea (block caving)genera una intensa fracturación en la zonasubyacente. Toda roca sulfurosa fracturada, comoparte de las labores subterráneas, como resultadodel colapso y hundimiento de las labores antiguas,o debido al relleno, puede producir DAR. Seproduce una lixiviación "natural" reforzada porel aire que se infiltra desde las galerías inferiores.Sin embargo, generalmente las zonas fracturadasrepresentan grandes volúmenes con un bajocontenido de sulfuros.2. Factores mineros secundarios2.a. Química del agua de drenaje a lo largo de laruta de flujo: Es un factor que influye en la cantidadde ácido que pueda ser neutralizada en unambiente determinado.8. Información adicional: "La enfermedad de los relaves". Biohídrica. Induambiente, 19969. Información adicional: "Recicladores Invisibles". Induambiente, 199526


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLa química del agua de drenaje proveniente delbotadero dependerá tanto de la mineralogía de laroca en la fuente del drenaje ácido, como tambiénde las reacciones con las diferentes rocas a lo largode la ruta de flujo. Dado que toda la pila de rocaso botadero puede estar compuesta por una mezclade tipos de rocas con contenidos de sulfurosampliamente variables, puede surgir agua conuna calidad muy diferente, de cada una de lasdiferentes áreas del mismo botadero.El desarrollo del drenaje ácido en un embalse derelaves es generalmente muy limitado durante laoperación y evoluciona lentamente a lo largo deltiempo, una vez que haya cesado la acumulaciónen el embalse. La oxidación se inicia en la capasuperficial expuesta, después que ha culminadola disposición de pulpas frescas de relaves alcalinos(no durante la operación) y progresa enprofundidad a medida que los relaves drenan yla napa freática se mueve hacia el fondo deldepósito. La oxidación también se produce en lasresquebrajaduras verticales de los depósitossubaéreos.Las operaciones en mina a tajo abierto,generalmente no descargan agua durante suoperación, excepto durante el secado y bombeode la mina, pero es más sencillo controlar lacalidad del agua de descarga de minas a tajoabierto que de las labores subterráneas.La predicción de la carga contaminante de lasparedes de la mina y de cualquier roca adicionalcolocada dentro de ella, exige comprender lamagnitud de la generación de ácido y de lalixiviación/almacenamiento de metales dentro dela roca.3. Factores mineros terciarios3.a. Características físicas del material de residuominero: En el caso del desmonte, que es lasobrecapa y las rocas que deben extraerse paraganar acceso al mineral. La mayor parte deldesmonte se produce en la explotación de minasa tajo abierto, pero a partir del desarrollo delas obras subterráneas, se pueden producirmenor cantidad de desmontes o escombros.Generalmente, esta roca es almacenada en lasuperficie en grandes pilas o botaderos dedesmontes. Estos botaderos son mezcla de materialproveniente de diferentes áreas de explotación odesarrollo minero, están constituidos por rocasgruesas y se almacenan sobre la napa freática. Lamineralogía de la roca, la geoquímica y laspropiedades físicas del material difieren a lo largodel botadero, con una distribución que dependedel tamaño de las partículas, de la ocurrenciamineralógica y del método de construcción delbotadero. En este punto, entra a tomar unaimportancia significativa la definición de lasunidades geológicas en los residuos de roca, paraorganizar su deposición en el botadero.En cuanto al tamaño de las partículas quecomponen el botadero de desmontes, la roca demina de tamaño D50 (diámetro de la partículapromedio determinado por peso) es usualmentemayor que 20 cm, por lo que los mineralessulfurosos y alcalinos en un botadero de desmontepueden estar físicamente separados por distanciassustanciales.Los relaves de flotación se depositan generalmenteen forma de pulpa con un alto contenido de agua.También presentan una baja permeabilidad porlo que el proceso de oxidación es muy lento.En los relaves, el procesamiento del mineral enestado estacionario origina una masa fina,comparativamente homogénea en todo el depósito.En cuanto al tamaño de las partículas quecomponen los relaves, el 100% de la distribucióngranulométrica está por debajo de 0,2 mm dediámetro característico. En cuanto a la entrada deaire (oxígeno), en los relaves se produce desde lasuperficie a través de los poros y resquebrajaduras,a una velocidad limitada por la forma en que elaire se difunde a través de estos materiales.Las labores subterráneas pueden ser una fuenteconsiderable del drenaje ácido, especialmente enlas labores antiguas. Las paredes expuestas se27


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraencuentran usualmente en áreas mineralizadasy, por lo tanto, tienen contenidos de metal máselevados que el desmonte.3.b. Factores hidrogeológicos del material deresiduo: Es un factor minero terciario e incluyenla porosidad y permeabilidad del material deresiduo.En el caso de un botadero de desmonte, el drenajeácido puede detectarse después de horas o díasde una lluvia, mediante el desarrollo de rutas deflujo de infiltración preferenciales.En los relaves, la infiltración se mueve muy lentay uniformemente hacia abajo, a medida que elagua intersticial drena del embalse y esgradualmente desplazada por el agua contaminadacon drenaje ácido, generada en la superficie. Espor esto que pueden pasar años o décadas antesde que la filtración contaminada migre o seadetectada a través de la masa de relaves y aparezcacomo filtración de la base.La fuente de agua de las labores subterráneas esusualmente una combinación de agua subterráneae infiltración de la superficie. Las minas a tajoabierto, los ductos de ventilación o lasconstrucciones subterráneas, tales como deextracción tipo embudo, pueden originar lacontinua inundación de las obras.28


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera4. Evaluación de RiesgosLa evaluación de riesgos es el proceso por el cual los riesgos son analizados en cuanto a los costos ylos beneficios asociados con una situación y actividad particular y son evaluados en términos deaceptabilidad del riesgo, la consideración de las necesidades, el problema, y el nivel de preocupación.El riesgo, es la posibilidad de sufrir pérdidas en función de la probabilidad de ocurrencia del sucesopeligroso y la magnitud de las consecuencias, tales como los efectos adversos sobre la salud, la propiedad,el medio ambiente u otras cosas de valor.En cambio, el peligro es un proceso con potencia a generar pérdida o daño, que ocurre naturalmenteo por intervención humana. La identificación del peligro, se define como la determinación de lacapacidad inherente o potencial de los agentes químicos, físicos y biológicos para causar efectos adversosa los seres humanos y al ambiente. Es únicamente el primer paso en la evaluación de los riesgos y porende no es una base apropiada sobre la cual se pueda tomar una decisión respecto al manejo de riesgos.Sin embargo, es el paso más importante del análisis; puesto que cualquier riesgo cuya identificaciónsea omitida, no puede ser objeto de estudio.El nivel de detalle requerido en la predicción del drenaje ácido puede ser determinado por el uso deuna evaluación de riesgo cualitativa. El uso sistemático de la información para identificar los peligrosasociados con el drenaje ácido y para estimar la severidad de los impactos sobre individuos, comunidades,propiedad, el medio ambiente u otros objetos de valor determina el nivel de esfuerzo requerido parapredecir el drenaje ácido.Al evaluar el riesgo, se debe tener en cuenta la naturaleza específica de cada sitio minero y de cadacuerpo mineral. En algunas circunstancias, la evaluación cualitativa puede ser apoyada con un mínimode pruebas de trabajo, mientras otras ubicaciones se pueden requerir evaluaciones cuantitativas conpruebas de trabajo detalladas para determinar cuando la generación de ácido podría ocurrir, y el efectosobre la calidad del agua y receptores.30


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLas siguientes secciones proveen el fundamentode los métodos estándar y las metodologías parapredecir la probabilidad de generación de drenajeácido y la calidad del drenaje ácido.4.1 PREDICCIÓN DEL DRENAJE ÁCIDOLa base del concepto de predicción es tratar deutilizar la información recopilada en la actualidadpara predecir no sólo lo que ocurrirá dentro de 1año, ni de 10, sino de los próximos 100 años.La identificación prematura de los materialespotencialmente generadores de ácido, mediantemétodos confiables y exactos, puede reducirconsiderablemente los problemas ambientales delargo plazo y los costos de las medidas correctivas.Cabe destacar que a través de la predicción delDAR, se intenta determinar el comportamientode sistemas complejos y naturales, que varían defaena en faena y hasta de tipo de roca a tipo deroca dentro de una misma faena minera. Por lotanto, no existe un único conjunto de pruebas, onúmero de muestras, que garantice una predicciónabsoluta del DAR. No obstante, con unacomprensión cabal de los factores físicos yquímicos que controlan el DAR, y con la aplicaciónpráctica y científica de las técnicas que se van adiscutir más adelante, se podrá identificar elpotencial de generación de ácido y estimar lacalidad del agua del drenaje, a corto y largo plazo.Los objetivos específicos de un programa depruebas de predicción dependen principalmentedel tipo de mina y de su etapa de operación y son:• La caracterización geoquímica de la roca, paraidentificar el potencial de generación de ácidoy/o de lixiviación; y• La predicción de la calidad y características delagua de drenaje.monitoreo del drenaje, pruebas de laboratorioestáticas, pruebas de laboratorio cinéticas y pruebasde campo en el sitio minero. La selección delmétodo más apropiado, los materiales de muestray la interpretación de los datos, debería basarseen las necesidades del proyecto y en los requisitosespecíficos del sitio (geoquímica y mineralogíadel depósito, entorno regulatorio y ambiental dellugar y métodos de manejo y control en uso oplanificados).En general en Chile, para predecir el drenaje ácido,se utilizan ensayos estáticos de Balance ÁcidoBase (BAB) y pH en pasta, básicamente porquedan la capacidad de generación de acidez en muycorto tiempo, son relativamente baratos, son fácilesde interpretar y de comparar con resultados enotras partes del mundo. Usualmente, estos ensayosse combinan con el ensayo de extracción otoxicidad SPLP, el cual dura máximo 24 horas yserá descrito más adelante en el ítem 4.1.1.4.En Chile, el uso de pruebas cinéticas es pocofrecuente, debido a que los ensayos duran comomínimo 20 semanas y por tanto son más caros.A pesar de estas limitaciones se recomienda eluso de estas pruebas para determinarespecíficamente la cinética de las reacciones deoxidación, neutralización y de lixiviación demetales.Un programa de predicción bien diseñado puedemedir, no sólo la magnitud de un problema demigración de contaminantes ya existente, sinoque basado en los resultados de los tests, yutilizando modelos matemáticos puede predecirel potencial y la velocidad futura de lacontaminación. Esta información es necesariapara la determinación de los requerimientos decierre y sus costos, así como para mejorar losprogramas de control.La predicción puede ser realizada a una granvariedad de materiales y a través de distintosmétodos, tales como estudios mineralógicosdetallados, comparaciones con otros sitios,Conducir un programa de predicción por etapas,desarrollando cada conjunto de pruebas a partirde los resultados del conjunto previo, es máseficiente, ya que permite que el investigador31


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraidentifique los problemas específicos y que focalicesus pruebas, en vez de recolectar un gran númerode muestras y preparar un gran número depruebas que pueden no ser necesarias.4.1.1 Métodos de laboratorioEl uso de métodos de laboratorio es dependientede la naturaleza, de las condiciones del cuerpomineral y del medio ambiente que lo rodea. Laelección de estos métodos está determinada en eldesarrollo de un plan de predicción de drenajeácido, como será descrito en el siguiente diagrama(Figura 7) y el uso de las pruebas es usualmenteespecífico del sitio.El enfoque actual en la predicción de la calidaddel drenaje es semiempírico; se utilizan pruebasde laboratorio utilizando procedimientos estándar,tales como métodos de muestreo, ensayosestáticos, ensayos cinéticos y pruebas deextracción; para simular las reacciones degeneración de ácido en un botadero de desmonteo para estimar la calidad del drenaje en muestrasrepresentativas de roca. Usualmente, estas pruebasno pretenden simular todas las condiciones decampo. Sin embargo, estos datos son extrapoladosa las condiciones de campo, sobre la base de unainterpretación de la relación entre valores depruebas de laboratorio y condiciones de campo,y los factores físicos y químicos que conducen elDAR.Estas pruebas son realizadas a través de unavariedad de laboratorios de análisis químicos yuniversidades en Chile.un rango representativo de todas las unidadesgeoquímicas y tipos de muestras relevantes, talescomo: relaves, minerales y residuos de roca, aguasy gases de poro, tratamiento de lodos, sedimentos,agua superficial y subterránea, y peces yorganismos bentónicos (conjunto de organismosque viven en las profundidades de las aguas) y delas cantidades relativas de cada tipo de material,sobre las cuáles se conducen pruebas estáticasbaratas y relativamente simples.El material en el cual se centra este programa esel material con contenido mineral, pudiendorequerir más perforación para definir el potencialDAR de la roca submarginal. La siguiente etapadel muestreo debería centrarse en unidades quedemostraron alta variabilidad en el muestreooriginal (y que, por tanto, no son claramentegeneradoras o consumidoras de ácido), así comoen los materiales sobre los cuáles se requiere unamejor definición. Las etapas subsiguientes demuestreo y pruebas cinéticas deben centrarse enmuestras que son potencialmente generadoras oconsumidoras de ácido, a partir de los resultadosde las pruebas estáticas.El tamaño y número de muestras deben reflejarla cantidad de cada unidad, la acumulaciónpropuesta de material y el "nivel de preocupación"respecto al mineral. Para determinar el númerode muestras requeridas para caracterizar lasunidades geológicas, existe una curva hipotética. 10En la Figura 8, se presenta los pasos másimportantes en un programa de muestreo.4.1.1.2 Ensayos estáticos4.1.1.1 Métodos de muestreoEl programa de muestreo es tal vez la etapa máscrítica en un programa de pruebas de predicción.El programa inicial de muestreo debería incluirLos ensayos estáticos, son el primer paso de todoprograma de pruebas de predicción de drenajeácido, a los que se recurre con el fin de tomardecisiones en lo concerniente al potencial degeneración de ácido de diversos materiales sobre10. Curva hipotética como guía para determinar el número de muestras requeridas para caracterizar unidades geológicas, desarrolladapor Steffen Roberston and Kirsten et al; 1989.32


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFigura 7.- Diagrama de un Programa de Predicción de DAR utilizando métodos de laboratorio.33


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFigura 8.- Diagrama de las etapas de muestreo.los que no se tiene documentación sustentatoria.Son ensayos químicos simples, baratos y rápidos,que determinan las propiedades geoquímicas delmaterial, mediante la caracterización del potencialde generación de ácido de una muestra. El bajocosto permite el análisis de un gran número demuestras, proporcionando así un muestreo máscompleto para la caracterización del lugar.La mayoría de los ensayos estáticos definen elbalance entre los minerales potencialmentegeneradores de ácido (minerales sulfurososreactivos) y aquellos potencialmente consumidoresde ácido en la muestra (carbonatos, hidróxidos,silicatos y arcillas). Así, una muestra serágeneradora neta de ácido sólo si su potencial parala generación de ácido (PA) excede a su potencialde neutralización (PN).A través de la interpretación de resultados, el testestático permite categorizar los materiales en tresgrupos:• Bajo a nulo potencial de generación de ácido: siel valor del PNN (Potencial Neto deNeutralización PNN = PN-PA) es mayor que 20t/kt y la relación PN/PA es mayor que 3.• Potencial marginal de generación de ácido: si elvalor PNN es menor que 20 t/kt y la relaciónPN/PA se encuentra entre 1 y 3.• Alto potencial de generación de ácido: si el valordel PNN es negativo y la relación PN/PA esmenor que 1.34


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEste tipo de ensayos es útil sólo para prediccionescualitativas del potencial de DAR, no puedeutilizarse para predecir la calidad de agua dedrenaje. Otra limitación de las pruebas estáticas,es que son instantáneas, es decir no proveeninformación directa sobre las velocidades de losprocesos o las velocidades de liberación deproductos de meteorización. Los resultadospueden ser utilizados conjuntamente con otraspruebas para evaluar los procesos cinéticos.La mayoría de las investigaciones han sido llevadasa cabo sobre tipo de materiales de residuos deroca, pero los métodos son igualmente aplicablesa relaves.Existen tres tipos de pruebas estáticas, las cuálesson utilizadas actualmente en Chile, dependiendode la situación específica.1.- Balance ácido base (BAB)• pH en pasta y Conductividad (CE) .- Dan unaidea preliminar del pH in situ del material deresiduo minero y de la reactividad inmediata delos minerales sulfurados y neutralizadores deacidez presentes en la muestra. Además indicanla acidez total almacenada en la muestra y laextensión en que ha ocurrido la oxidación antesdel análisis.• Potencial de acidez a partir del contenido deazufre total (horno tipo Leco), sulfato y azufresulfuro (APHA 1985).• Potencial de neutralización.• Contenido de carbonato.2.- Contenido de elementos traza• Concentración soluble (para materialesmeteorizados y oxidados): La oxidación de sulfuropuede aumentar la solubilidad de loscomponentes metálicos en el residuo.• Concentración total: Aumenta significativamentela movilidad de los metales pesados y laconcentración total de metal disuelto en eldrenaje ácido.3.- Mineralogía y otras propiedades geológicas• Estudio petrográfico y sub-microscópico.Los ensayos estáticos más utilizados paradeterminar el balance entre los componentes delas muestras que producen ácido y los que losconsumen son: BAB estándar, BAB modificado,Prueba inicial de investigación B.C., Prueba degeneración neta de acidez (GNA). La evaluaciónmineralógica o petrográfica de las muestras, esutilizada para apoyar los resultados del métodode balance ácido base. Generalmente, es realizadaa través de microscopía de luz reflejada ytransmitida y varias técnicas de difracción de rayosX (DRX). El Electron Probe Micronalysis (EPMA),el Scanning Electron Microscopy (SEM) y otrastécnicas más especializadas, son utilizadasparticularmente en la determinación de lacomposición química de los productos deoxidación de sulfuros, tales como bordes,inclusiones y especies amorfas (no-cristalinas). Através de estas técnicas, es posible determinar elcontenido de carbono orgánico total (COT), deelementos traza a través de técnicas de digestión;y de características físicas como tamaño de lapartícula, área superficial, etc. 11 Actualmente enChile, las pruebas de mineralogía y otraspropiedades geológicas se realizan, pero susresultados no se interpretan en relación a lageneración de drenaje ácido.Aplicabilidad de ensayos estáticos en ChileEjemplo de aplicabilidad en Chile de ensayosestáticos de predicción.Predicción de generación de aguas ácidas en elbotadero Los Juncos del Proyecto Fachinal.Con el fin de analizar un ejemplo de aplicabilidaden Chile de los ensayos estáticos de predicción,se menciona un extracto del Estudio de Impacto11. Mayor información sobre Pruebas complementarias al ensayo ABA: Manual MEND Prediction, Canadá.35


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraAmbiental del Proyecto Fachinal de la Cia. MineraCDE Chilean Mining Corporation. El trabajo tuvopor objeto efectuar una caracterización delpotencial de acidificación de rocas generadorasde ácido en los distintos cuerpos mineralizadosy en las principales unidades de rocas encajadoras,con el fin de prevenir un problema de generaciónde drenaje ácido en el botadero Los Juncos delProyecto Fachinal.Las muestras fueron definidas de tal forma decontar con al menos dos muestras por unidadlitológica, las que fueron seleccionadas porgeólogos desde la bodega de testigos de sondaje.Las muestras extraídas llegaron a un total de 15,y fueron extraídas representativamente de cadauno de los principales cuerpos mineralizados(N.E. stockwork, Taitao Vein, Brecha Zone,Guanaco Vein y Temer Vein) y a diez muestrasde las principales unidades de rocas encajadoraso lastre.El análisis de laboratorio se desarrolló utilizandoel test estático BAB estándar tanto para la zonamineralizada como para la roca encajadora.Cabe destacar que este procedimiento no hacedistinción entre las especies de azufre reactivasgeneradoras de ácido de las especies de azufre nogeneradoras de ácido (sulfato), lo que puede llevara sobreestimar los valores del potencial deacidificación. De esta manera, este test sólo indicasi existe o no un potencial generador de aguasácidas.Los resultados del test fueron analizados bajo lassiguientes reglas:Como resultado se puede destacar que cuatro delas cinco muestras de cuerpos mineralizadosindicaron que podía existir un potencial generadorde aguas ácidas marginal.La pirita (azufre) contenida en este material, seextraerá formando parte del concentrado, razónpor la cual la roca mineralizada no debierapresentar problemas por generación de ácido.En las rocas encajadoras o lastre, el porcentaje deazufre presente fluctúa entre 0,35 % a 1,5%,representando un porcentaje de pirita variableentre 0,7 % y 3%. Dos de las diez muestrastambién indicaron la existencia de un potencialde generación de aguas ácidas marginal. Al igualque en los cuerpos mineralizados los valores delpotencial neto de neutralización son bastantealtos, lo que hace probable que también exista unsistema buffer en la zona de las rocas encajadoras.Análisis realizados en marzo de 1992 presentaronvalores suficientemente bajos de potencial netode neutralización (negativos) y de la relaciónresultante de PN/PA. Este análisis es un indicadorde que puede existir un alto potencial generadorde ácido.Finalmente, a partir de los resultados se puedeinferir que el área al sur del pit de la unidadlitológica Coigües presenta tendencias a ser unárea potencialmente generadora de ácido, por loque este material deberá tener un manejo especial.Para mayor detalle de este estudio, dirigirse alEstudio de Impacto Ambiental (CONAMA).4.1.1.3 Ensayos cinéticos• Si el potencial neto de neutralización (PNN =PN - PA) excede 20 ton/1000ton (carbonato decalcio equivalente), indica un bajo potencial degeneración de ácido.• Para muestras con alto contenido de azufre,cuando la relación entre el potencial deneutralización y potencial de generación de ácido(PN/PA) es igual o mayor que 3, se consideraque existe un bajo potencial de generación deácido.Las pruebas cinéticas geoquímicas consisten ensometer las muestras a intemperismo, bajocondiciones controladas de laboratorio o de campo.Definen explícitamente las velocidades de reaccióntanto para la disolución de metales, como para lageneración y neutralización de ácido y lixiviación,a través del tiempo y bajo condiciones específicas,lo que determinará cuanto puede retrasarse unaacción de control. Por esto son más costosas y de36


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineramayor duración (desde semanas a meses o años),que las pruebas estáticas. Por esto, los objetivosy metas de las pruebas cinéticas deben definirsemuy bien, con el fin de desarrollar un programade pruebas eficiente y efectivo. Los objetivos parallevar a cabo una prueba cinética en una minanueva, son distintos a los de una mina enoperación. Para una mina nueva las pruebascinéticas se llevan a cabo para:• Validar los resultados de las pruebas estáticas.• Comparar el comportamiento de lixiviación dediferentes tipos o clases de roca de mina.• Predecir la calidad del agua de drenaje de tiposde roca y botaderos, a corto y largo plazo.• Seleccionar o confirmar las opciones dedisposición y control.• Representar las condiciones del lugar paradeterminar los factores que controlan el DAR yproporcionar datos primarios para la confeccióndel modelo.Para una mina existente, el DAR con frecuenciaestá bien establecido y proporciona una clarademostración del comportamiento del material,así como de las cargas y concentraciones delcontaminante hacia el ambiente. Las pruebascinéticas se llevan a cabo para:• Predecir el potencial de generación decontaminantes que podría ocasionar laexplotación minera posterior.• La extensión de la oxidación y los productos deoxidación almacenados en el botadero con lafinalidad de estimar el potencial de lavado yliberación de contaminantes a largo plazo,incluso sin generación posterior de ácido y sinla incorporación de ninguna medida de control.• La efectividad de las medidas de control.• La calidad del agua del drenaje, a largo plazo.• Muestras que tienen un componente fácilmentesoluble (según resultados de las pruebas delixiviación estática o de corto plazo).• Muestras con proporciones PN:PA entre 3:1 y1:1, rango en el cual las muestras no se definenclaramente como generadoras o consumidorasde ácido;• Muestras consumidoras de ácido para probar elpotencial de consumo de ácido; y• Muestras generadoras de ácido seleccionadaspara evaluar la liberación de contaminantes ylas medidas de control.Las pruebas cinéticas son más útiles que laspruebas estáticas con respecto a la estimación detasas de oxidación y neutralización, pero lasunidades de residuos reales pueden ser muyheterogéneas y anisótropas con respecto a lasdistribuciones de los tipos de mineral, tamaño dela partícula y condiciones hidrológicas. Así,mientras una prueba cinética dada puedeaproximar bien el potencial para DAR en unaporción de unidad de residuo, el resultado puedeno ser representativo del potencial global paraDAR.Si bien, las pruebas cinéticas indican efectivamenteel comportamiento geoquímico, dependiente deltiempo, de una muestra por un período de cortaduración (semanas o meses) con respecto alperíodo potencial de persistencia del DAR, lapredicción de la calidad del agua deberá realizarsepara un período de años en el futuro, con el finde simular correctamente la evolución natural delos procesos de generación de ácido. Esto seráposible a través de modelos matemáticoscuantitativos que puedan extrapolar conconfiabilidad los resultados, más allá del momentode las pruebas. Existen varias pruebas cinéticasque se utilizan o cuyo uso se propone:Una vez que se hayan establecido los objetivosdel programa, se pueden seleccionar las muestraspara las pruebas cinéticas. Usualmente lasmuestras incluirán:Prueba de Confirmación de Investigación B.C.,prueba de intemperismo en frasco de agitación(shake flasks), prueba de extracción soxhlet,pruebas de celda de humedad, pruebas de columnade humedad, pruebas de lixiviación en columnay parcelas de prueba de campo. Las últimas cuatro37


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minerapruebas son las más utilizadas. Las diferenciasentre ellas están dadas por el tamaño de la prueba,la velocidad y la cantidad de agua utilizada parael acarreo. Cabe destacar que es recomendablehacer los ensayos cinéticos con el agua querealmente existe en la zona. Específicamente enel caso del Norte de Chile, se debe considerar quelas aguas tienen alto contenido de sales.Aunque no existen métodos estándar, en el anexo2B se presenta un resumen de los tests máspopulares (Prueba Estándar de Celda de Humedady Prueba de Lixiviación en Columna), que incluyeuna descripción breve del método, el objetivo, lafuente y origen, las ventajas y las limitacionesasociadas al método.4.1.1.4 Ensayos de extracciónMuchos tipos de rocas tienen constituyentesfácilmente solubles, disponibles para la lixiviacióninmediata, totalmente independiente de cualquiergeneración de ácido que pudiera ocurrir. Paradeterminar estos constituyentes se utilizan laspruebas de corto plazo de extracción de lixiviado.Las pruebas de extracción tienen como objetivogeneral, cuantificar la movilidad de loscontaminantes y a partir de esto, permitir laclasificación del material con el fin de escoger elmétodo adecuado de disposición y contención dedesechos. Estas pruebas proporcionan unaindicación de la carga fácilmente soluble en unmaterial, así como la magnitud de la generaciónde ácido que ya ha ocurrido en la muestra. Estacarga, a corto plazo, constituiría un problema parala calidad del agua que se libera de la roca de minainmediatamente después de colocarla en elbotadero de desmonte y que está expuesta alixiviación por precipitación.La mayoría de los estudios que evalúan los méritosy la utilidad relativa de cada prueba se hanconcentrado en las aplicaciones para desechospeligrosos.Las pruebas de extracción usadas másfrecuentemente son:• ASTM D3987 extracción con agua destilada• Procedimiento Especial para Extracción deDesechos B.C. (SWEP), que utiliza ácido acéticocomo extractante;• U.S. EPA 1312, o prueba SPLP (SyntheticPrecipitaton Leach Procedure), procedimientoque utiliza ácido nítrico/sulfúrico comoextractante, para determinar la movilidad de losanalitos inorgánicos presentes en materiales dedesechos bajo la influencia de lluvia ácida.• U.S. EPA 1311 o prueba de lixiviado TCLP(Toxicity Characteristic Leachate Procedure),que utiliza extractante derivado del ácido acético,para determinar la movilidad de analitosorgánicos e inorgánicos presentes en residuosmineros. Este método es utilizado para simularla lixiviación en un basural o relleno sanitario,donde los residuos industriales son depositadosjunto a los residuos sanitarios, por lo que no esmuy adecuado aplicarlo a residuos mineros. Elhecho de utilizar un ácido orgánico comoextractante sobre o sub-estima el potencial delixiviación en residuos mineros.• La prueba EPA 1312 (diseñada para suelos ydesmonte de la mina) y un procedimiento deextracción en frasco de agitación con agua delemplazamiento o agua destilada, similar a laASTM 3987, son las pruebas de mayor uso.4.1.2 Métodos de campoComo la mayoría de los estudios de generaciónde ácido y lixiviación de metal, implican ensayosde laboratorio llevados a cabo bajo condicionesideales, (condiciones constantes conocidas), lascuales generalmente difieren sustancialmente delas condiciones del sitio; la observación delcomportamiento de meteorización y pruebas bajocondiciones del sitio, pese a ser más caras y másdemorosas, representan la realidad delcomportamiento del residuo en el ambiente y sonesenciales en la interpretación de los resultadosdel laboratorio.38


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraComo dato práctico, un método aplicable a laevaluación de pilas de roca y su exposición natural,es la observación de las características del desgastea pequeña y gran escala sobre fragmentos de rocaincluyendo cubiertas de oxidación (color y tipo)y minerales eflorescentes. El Cuadro 4, da algunosejemplos de cubiertas de oxidación comunes. 12natural, tests en pilas de residuos de roca,comparación con otros sitios y medio-ambientesgeológicos similares; y lavado de pared de lasexcavaciones.4.1.3 Modelación matemática de potencial degeneración de acidezLos métodos de campo pueden ser aplicados enrelaves, pilas de residuos de roca y excavacionesde mina existentes expuestas a mineralizaciónDebido a las limitaciones prácticas de las pruebasestáticas y cinéticas, éstas proveen sólo una ideaparcial del potencial de los residuos de mina paraDescripción de la cubierta Mineral o compuesto químico InterpretaciónAmarillo asociado con sulfuro Jarosita Productos de oxidaciónde hierrofuertemente ácidosAnaranjado y café oscuro asociado Limonita Desgaste del ión sulfurocon sulfuro de hierroAnaranjado claro como una Limonita Formado de carbonato de hierrocubierta de carbonatosCafé claro sobre superficies de roca Limonita Formado por desgaste lento desilicatosBlanco asociado con pirita Sulfato de hierro Cubierta fuertemente ácidaVerde o azul Carbonato de cobre básico o Formada por desgaste de mineralessulfato de cobrede cobre en condiciones ácidas oalcalinasCuadro 4.- Interpretación de cubiertas de oxidaciónNota: La limonita es un término utilizado para describir una mezcla de los minerales, goetita, lepidocrocita y jarosita.12. Información adicional puede ser encontrada en Jambor y Blowes (1994).39


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraproducir drenaje ácido. Para superar las incertezasinherentes en pruebas de corto plazo, además deevitar los costos prohibitivos de las pruebas a largoplazo, algunos investigadores han desarrolladomodelos matemáticos para ayudar en la predicciónde los efectos a largo plazo en la calidad del aguade residuos generadores de ácido.Existen modelos de DAR que no alcanzan el ideal.No obstante, estos modelos pueden proveer valiosainformación para propósitos de planificación,diseño, operación y métodos de cierre quesatisfagan mejor con los objetivos económicos yambientales; y pueden tener un rol importanteen el entendimiento y predicción de la extensióndel potencial de generación de acidez, inclusoantes de su aparición.Es importante recordar que todos los modelos deDAR son simplificaciones de la realidad y porconsiguiente están sujetos a un alto grado deincerteza, si las suposiciones realizadas resultanen la omisión de mecanismos causalesimportantes. Sin embargo, esta simplificaciónpuede reducir sustancialmente el costo y el tiemporequerido para modelar el sistema bajo estudio.Entre las fuentes de incerteza están: invalidar laestructura del modelo, variabilidad natural deciertos parámetros, falta de calibración delparámetro y verificación del modelo. Por ejemplo,el error de considerar la presencia de materialesde neutralización en un botadero de residuospodría resultar en una sobreestimación de la tasade generación de ácido. Similarmente, el error deconsiderar condiciones hidrogeoquímicas dentrode un botadero de residuos puede evitarla consideración de las reacciones deadsorción/precipitación involucrando metales, deese modo calcular mal el potencial de carga demetales en corrientes efluentes. Ya que laimportancia de cualquier factor controlador dadopuede variar de sitio en sitio, la importancia deuna suposición de simplificación para cualquieresfuerzo de modelación particular debe de serconsiderada cuidadosamente.Varios enfoques distintos para la modelación deDAR han surgido hasta la fecha. En este capítulose presenta una descripción general de los modelosempíricos y determinísticos, pero se debe destacarque en general, todos los modelos intentandescribir el comportamiento dependiente deltiempo de uno o más variables de un sistemageoquímico de residuos de mina.En el anexo 3, se presenta un resumen de algunosmodelos de predicción matemática. 134.1.3.1 Modelos empíricosLos modelos empíricos están basados en relacionesestadísticas, como el análisis de la correlación yla regresión entre parámetros de interés (p.e:concentraciones de metales en DAR) y otrasvariables tales como el tiempo. Extrapolan valoresde oxidación de sulfuro de datos de laboratorio ycampo existentes. El método de extrapolaciónimplica usualmente la determinación de la mejorcorrelación lineal a través de puntos de datos depruebas. Las ecuaciones derivadas de esa manerapueden proveer, por ejemplo, la tasa de generaciónde ácido de una unidad de residuo particular almismo tiempo, en el futuro.Este método requiere que una base de datosadecuada sea desarrollada. El objetivo en laevaluación estadística de los datos es identificaruna variable clave que pueda ser relacionada conla calidad del DAR. Este método predictivo cuentacon mediciones de campo y puede no dar razónde interacciones geoquímicas complejas queafectan la calidad futura del DAR.Utilizando la tasa de generación de ácidoplanificada como una entrada para un modelohidrogeoquímico distinto que explique la13. Información adicional puede ser encontrada en MEND MANUAL Volume 3 - Prediction. MEND 5.4.2c.40


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraatenuación de componentes de infiltración ensuelos y la dilución en aguas receptoras, las tasasde carga de componentes y la calidad del aguareceptora consiguiente en el tiempo T, puedenser estimadas.LimitacionesLos modelos empíricos, generalmente noconsideran explícitamente los mecanismoscausales de conducción de la oxidación de sulfurosy la neutralización de infiltración. Al contrario,tales modelos suponen que la operación de talesfactores es representada correctamente en losdatos de prueba. Por lo tanto, la precisión de losmodelos empíricos en la predicción de DARdepende mucho de la calidad de los datos deprueba utilizado en los modelos.Es importante destacar, que los modelosempíricos, por su naturaleza, son específicos delsitio. Ya que los modelos cuentan con tendenciasreales observadas en un sitio específico, alcontrario que los mecanismos causales, la mejorcorrelación linear para un sitio no puede seradoptada a ser representativa para otro sitio.Además, cambios significativos en la composiciónde unidades de residuos, geometría, o controlesen el tiempo pueden invalidar modelos empíricosde representatividad previa. Sin embargo, losmodelos empíricos pueden proveer el costoefectivoy bastantes estimaciones confiables acorto plazo de condiciones de DAR futuras parasitios con datos temporales y espaciales suficientes.Algunos modelos empíricos aplicables en lapredicción de DAR en relaves son: WATAIL(MEND 2.13.3), RATAP (MEND 1.21.1) y MINTOX(MEND PA-2). Algunos modelos empíricosaplicables en la predicción de DAR en residuosde roca son: AMD - TIME, Ziemkiewiez (1994),MINTEQA2, Morin y Hutt (1994), Q-ROCK, SRK,Vancouver, BC ACIDROCK, SENES ConsultantsLtd., Richmond Hill, ON, etc.4.1.3.2 Modelos determinísticoslos procesos que controlan la producción de ácido.Aplican principios científicos tales como el deconservación de masa, momentum y energía.Resolviendo las ecuaciones teóricas, es necesariola simplificación de parámetros a través del usode geometría simplificada, homogeneidad,condiciones iniciales idealizadas y condicioneslímites. Los parámetros estimados (p.e. tasas dereacción química, coeficientes de transferenciade masa), tienen un rol crítico en la modelaciónmecánica, y a menudo están basados en estudiosde laboratorio, modelos físicos y experimentos decampo en algunos casos.La propuesta de simulación permite a los usuariosexaminar la potencial tasa de oxidación de sulfuroy la calidad de infiltración resultante duranteperíodos de 10 a 100 años en el futuro, como suevolución durante el tiempo, bajo la influenciacambiante de los factores controladores de la tasa.Dentro de los modelos determinísticos, seencuentran los modelos de equilibriotermodinámico, modelos de transferencia de masay modelos de transferencia de masa asociados conmodelos de flujos.LimitacionesLos modelos hidrológicos de predicción decaudales no saturados consideran normalmenteinstalaciones muy homogéneas, no puedenconsiderar otros mecanismos como la "recargarápida", y necesitan muchos datos para disminuirlas incertezas.Entre las preocupaciones mayores que enfrentala fiabilidad de los modelos determinísticos sonla calibración y validación del modelo. Losparámetros del modelo deben ser ajustados paracoincidir con las condiciones predominantes enun sitio real. Por lo tanto, características fiablesde los residuos, datos hidrológicos y geoquímicosdeben ser colectados e incorporados en laestructura del modelo.Estos modelos están basados en las ecuacionesteóricas que han sido desarrolladas para describirLa validación, requiere la comparación de laspredicciones del modelo con los resultados de41


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineramuestreo reales de campo. Hasta la fecha ladisponibilidad de los datos de campo paravalidación es muy limitada.Aplicabilidad de evaluación de riesgos en Chile.Evaluación y Gestión de Riesgo de Drenaje Ácidode Ripios, Mina El Abra, Chile. R.C.Ford, S.A.Pierce, M.D. Ankeny, J.Kelsey.Con el fin de analizar un ejemplo de aplicabilidaden Chile de una metodología de evaluación deriesgos, se menciona los objetivos, metodologíay conclusiones de la "Evaluación y Gestión deRiesgo de Drenaje Ácido de ripios, Mina El Abra,Chile".La Mina El Abra está localizada en el Desierto deAtacama, II Región en el Norte de Chile,aproximadamente 200 Km al noreste deAntofagasta. El Abra es una empresa quepertenece en igual porcentaje a Cyprus AmaxMinerals Company y a la Corporación Nacionaldel Cobre de Chile (CODELCO).probabilidad de ocurrencia de filtración. Losresultados de las pruebas geoquímicas demuestranque cualquier filtración proveniente del ripio seríade mala calidad y requeriría varios volúmenes deagua de poros, antes que las concentraciones demetal fueran disminuidas significativamente.Los resultados de la modelación de flujo nosaturado esperan que el drenaje anual deacumulaciones de ripios en la Mina El Abra seamínimo si el contenido de humedad residual deel material localizado es mantenido bajo 0.187vol/vol. La modelación demuestra que lacontribución de la precipitación a la filtración esmínima en un tiempo marco de 30 años y lafiltración e infiltración son improbablementedadas en condiciones climáticas áridas. A partirde esto, el contenido de humedad residual esmonitoreado y mantenido bajo 0.187 paraminimizar la probabilidad de filtración y portanto el riesgo ambiental asociado con estematerial. 14La mina explota un cuerpo mineral pórfido Cu-Mo y empezó operando en Agosto de 1996 conuna tasa anual de aproximadamente 450.000toneladas de cobre catódico.La evaluación del riesgo de drenaje ácido de ripios(lixiviado) en zonas climáticas áridas consiste endos componentes: (1) si los minerales secundariosy residuales liberarán ácido y metales cuando sonexpuestos a la lluvia, y (2) si es probable que laprecipitación ambiental infiltre, y eventualmenteimpacte los recursos de agua subterránea osuperficiales. El riesgo de drenaje ácido de ripiosen El Abra fue evaluado utilizando métodosgeoquímicos convencionales (tales como ensayosestáticos y de extracción) y modelos de flujo nosaturados (tales como HELP y UNSAT-H2.0).A través de los resultados de estos métodos laprobabilidad de generación de mala calidad deagua de ripios fue evaluada, junto con la14. Información adicional en: "Evaluation and Management of Acid Drainage Risk from Spent Ore, El Abra Mine, Chile".42


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera5. Gestión de RiesgosLas mejores prácticas ambientales en el manejo de residuos mineros sulfurados, deben involucrar laincorporación de una gestión de riesgos aplicada a la generación de drenaje ácido, que incluya:La identificación de riesgos o peligros. El paso inicial en el control de la oxidación de sulfuros, es lacomprensión de los factores físicos y químicos que influyen en la reacción de oxidación. Además, lapronta caracterización geoquímica de los materiales de más alto riesgo (productores de ácido porpotencial de oxidación de sulfuros), y los materiales con potencial para el uso de medidas de remediación,permitirá clasificar y cuantificar el riesgo de generación de ácido de todos los residuos a ser desechadosa lo largo de la vida útil de la operación, a través del desarrollo de un inventario, actualizado yperfeccionado.La evaluación del riesgo ambiental basado en los factores del sitio específico.- Se debe adaptar laevaluación del riesgo ambiental al sitio específico con sus recursos locales y con su medio ambientelocal para producir la forma más apropiada de control.El balance costo-beneficio. Antes de seleccionar una medida de control, la compañía minera debe hacerun análisis costo-beneficio de la aplicación de dicha medida. En el capítulo 7, sólo se mencionarán lasconsideraciones generales en la evaluación costo-beneficio de las medidas de control.La implementación de los principios de diseño de minas y prácticas de gestión de minas para evitaro minimizar los riesgos. La estrategia de gestión más costo efectiva para la oxidación de sulfuro es laintegración de controles hidrológicos y de oxidación a través de todos los estados de operación minera,desde la planificación hasta el cierre de la mina, y trabajar en una forma coordinada para minimizarel riesgo de desarrollo de drenaje ácido. Los principios de diseño y prácticas de gestión de minas, sedescriben en el ítem 5.11, 5.12 y 5.13.43


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEl monitoreo. Es importante, el monitoreo paraevaluar la ejecución de estrategias de remediacióny la evaluación de la efectividad del monitoreo.Será descrito más adelante en el ítem 5.1.3.3.La revisión del nivel de seguridad. La preparaciónde la fuerza de trabajo, para identificar y manejarestos materiales diferentes, y los protocolos demuestreo, son críticos para asegurar que losriesgos sean cuantificados con un alto nivel deconfianza.5.1 MANEJO Y CONTROL DEL DRENAJE ÁCIDOEl término "control", se utiliza para hacerreferencia a las medidas tomadas para limitar lageneración o migración de drenaje ácidocontaminado que podría originar un impactoambiental adverso.La limitación de la generación y la migración deldrenaje ácido, es un área técnicamente compleja,y requiere la participación de expertos denumerosas disciplinas técnicas. Los factores ycondiciones específicos del sitio aumentan estacomplejidad, y a menudo necesitan unainvestigación del sitio específico. Como resultado,las tecnologías de drenaje ácido no son aplicablesuniversalmente. La aplicación de una tecnologíaparticular a un sitio puede ser invalidada porcostos prohibitivos u otros factores que afectan lagestión de los residuos mineros.Las distintas opciones de control, se aplicandependiendo de la etapa de desarrollo del DAR.El control primario se aplica antes de la generacióndel drenaje ácido y los controles secundario yterciario se aplican después de la generación oliberación de contaminantes del drenaje ácido(Figura 9).Hasta la fecha, en Chile no se ha aplicado ningunamedida específica de control de la generación,transporte y posibles efectos del drenaje ácido enel medio ambiente, esto puede deberse a la faltade conciencia y de evaluación de la escala y de laduración de este fenómeno en cada caso. Ademásel hecho de que en el norte de Chile, lasprecipitaciones son intermitentes, esto hace quela generación de drenaje ácido sea poco frecuente.Sin embargo, el clima árido y las altas tasas deevaporación del norte de Chile, permite laacumulación de sulfatos, lo que frecuentementecorresponde a acidez almacenada, y conlleva ageneraciones de drenaje ácido más agudas.Las opciones técnicas para manejar el drenajeácido son considerablemente mayores en los sitiosmineros nuevos donde las estrategias de controlpueden ser implementadas como parte del plande desarrollo minero, para evitar estrategias deMineral sulfurado + Agua Drenaje ácido1) Control primario 2) Control secundario 3) Control terciariointeracción roca-aire interacción agua roca Control in-situ de laquímica de lixiviadoFigura 9.- Objetivos principales de las opciones de control.44


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraremediación de alto costo. Con fuentes antiguasde drenaje ácido, las medidas de abatimientopueden ser menores debido a las limitacioneseconómicas y a la gravedad de los impactos.suficiente para evitar la oxidación), controlar lamigración mediante la reducción de la infiltracióny otros como: recuperación, revegetación, y controlde polvo.A continuación se presentan los tres tipos decontrol (primario, secundario y terciario),ordenados en función a la etapa de desarrollo deldrenaje ácido.5.1.1 Control primario: Reacciones de oxidaciónEl control primario, es el control de la interacciónroca-aire, con el fin de limitar o reducir lasreacciones de oxidación de minerales sulfuradosy por ende limitar o reducir la generación de ácidoen la fuente. Se aplica antes de la generación deldrenaje ácido in situ.Es la opción más conveniente, ya que a través dela eliminación de uno o más de los componentesesenciales en la generación de drenaje ácido(principalmente eliminación de oxígeno), se inhibela oxidación de sulfuros y por ende la generaciónde ácido no se manifestará, así el controlsecundario y terciario serán innecesarios. Sinembargo, en muchas faenas mineras en operacióno en cierre en Chile, el potencial del drenaje ácidono fue reconocido en un inicio, por lo que estasmedidas de control no podrán ser aplicadas, perosí son una buena alternativa para la planificaciónde minas nuevas.A continuación se describe brevemente lasdiferentes metodologías de control primarioordenadas en función a su potencial aplicabilidaden Chile.5.1.1.1 Cubiertas y sellosLas cubiertas y sellos han sido desarrolladas yutilizadas para diversos propósitos, tales como:controlar el flujo de oxígeno (generalmente no esEste ítem sólo se referirá a las cubiertas y sellospara controlar el flujo de oxígeno (controlprimario), pero se debe destacar que son másadecuadas para controlar la infiltración y, por lotanto, la migración de contaminantes. 15 Éstas, sepueden colocar en la superficie y lados de unembalse de relaves reactivos o botaderos, pararestringir el acceso de oxígeno y, así inhibir lageneración de ácido. Para limitar la entrada deoxígeno, la cubierta deberá tener muy bajapermeabilidad a estos elementos y no teneragujeros o imperfecciones a través de los cualespuedan ingresar. No se considera una soluciónpráctica excluir el agua, hasta el punto de que nose presente la generación de ácido, excepto enclimas muy áridos, dado que las cubiertas y selloscontribuyen a inhibir la subsiguiente migraciónde contaminantes.Una de las preocupaciones a más largo plazo enrelación con la integridad de las cubiertas estávinculada con la resistencia de la cubierta a lasroturas, efectos horadantes de raíces y animales,la erosión y degradación debido al intemperismoy a la acción de las heladas.5.1.1.2 Desulfuración/manejo y aislamientoselectivo de residuos sulfurososEl objetivo de la desulfuración es disminuir elpotencial de acidez (PA) mediante la reduccióndel azufre a sulfuro. El manejo selectivo yaislamiento de residuos mineros sulfuradosrequiere la integración de prácticas de gestión enel programa de planificación minero, junto conla educación y preparación de la mano de obrapara facilitar las prácticas operacionales en elmanejo selectivo de materiales de alto riesgo.15. En el ítem 5.1.2 del presente manual, se describen las cubiertas y sellos para controlar la infiltración.45


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEste método puede ser utilizado para disminuirel potencial de generación de ácido de los relaves,generalmente separando por flotación elconcentrado sulfurado (pirita). Esta técnica, hademostrado ser efectiva, aunque costosa parareducir el contenido de sulfuros de relaves antesde su disposición en un tranque.Posteriormente sería necesario, el manejo yaislamiento selectivo de este concentrado,enviándolos bajo tierra con un terraplén en pasta.En algunas minas, este concentrado se combinacon cemento y se utiliza como relleno en laboressubterráneas. 16El método de desulfuración/manejo y aislamientoselectivo de residuos sulfurosos, también puedeser utilizado en minerales de baja ley. Pero, sólosi existe una zona específica, geológicamentedistinta, de material sulfuroso. De otro modo, losoperadores tendrán mucha dificultad para lograrexitosamente la identificación.Los siguientes factores deberían ser considerados,en la aislación de residuos:• La naturaleza del contacto entre los tipos de roca.La separación es práctica, sólo si puede serrealizada en forma limpia, es decir, si la rocabenigna segregada está significativamentecontaminada con roca reactiva, o hay presenciade inclusiones que no puedan ser separadas, elbeneficio de la segregación es limitado.• La separación es probablemente mejor aplicada,cuando está disponible un sistema de gestión,específicamente una opción de disposición queprevea o limite substancialmente la roca degeneración de drenaje ácido, por ejemplo,disposición bajo agua.La figura 10, muestra cómo los residuos sulfuradospueden ser aislados dentro de una pila de residuos.Figura 10. Esquema de estrategia de aislamiento dentro de una acumulación de residuo.16. Esta técnica alternativa tiene varias ventajas. Información adicional en: Guía Ambiental para el Manejo de Drenaje Ácido de Minas.Capítulo IV.46


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera5.1.1.3 Micro-encapsulación o envoltura de la piritaEste proceso consiste en cubrir ciertos residuosmineros, para prevenir la oxidación de la pirita.El mecanismo conlleva a la lixiviación de residuoscon una solución fosfatada de (KH2PO4) y acetatode sodio (NaAc) con peróxido de hidrógeno(H2O2). La superficie de la pirita es oxidada porel peróxido para liberar óxidos de hierro, los cualesreaccionan con la solución fosfatada para formarun precipitado de fosfato (FePO4) que precipitaen la superficie formando la envoltura. 175.1.1.4 Mezcla o aditivos básicosAplicaciones• La mezcla o adición alcalina pueden constituiralternativas factibles en cualquier residuominero, con baja cantidad de material generadorde ácido y con una fuente de alcalinos.• Se puede añadir piedra caliza, cal e hidróxidode sodio a los relaves durante el procesamiento;o bien se puede colocar materiales alcalinos encapas dentro de la roca que genera ácido, durantela acumulación de estériles.• La mezcla de rocas de mina es una forma deadición de base, en la que la roca con exceso dealcalinidad se mezcla con la roca generadora deácido.El método de mezcla, consiste en mezclar almenos dos tipos de residuos de roca, con potencialde generación de acidez variado, potencial deneutralización y contenido de metal para balancearel potencial de generación de acidez y alcalinidady minimizar el riesgo de generación neta de ácido.Al mezclar o añadir material alcalino, se controlael pH en el rango cercano al neutro, se limita laoxidación química, y se previene el establecimientode la oxidación bacterialmente catalizada. Laprobabilidad de que las condiciones alcalinas seanmantenidas alrededor de la oxidación de granosminerales de hierro azufre, depende de la cantidadde alcalinidad llevadas en solución y la cantidad,tipo y reactividad de los minerales sulfurososexistentes a lo largo del camino de flujo, hastaque la siguiente fuente de recarga de alcalinidadsea alcanzada.La efectividad de la mezcla dependeprincipalmente de la minuciosidad del mezclado,del movimiento de agua a través del sistema, lanaturaleza del contacto de la roca o agua ácidacon los aditivos neutralizantes o agua, laproporción de material neutro en exceso y,finalmente, el tipo y pureza del aditivoneutralizante.Limitaciones• Las principales limitaciones son los costos(debido al manejo del material), limitacionesde ejecución (posibilidad de concentracioneselevadas de metales en pH neutro),incertidumbre técnica (predicción delcomportamiento geoquímico), y la necesidad decaracterización amplia del material conanterioridad a la construcción. Por estas razonesel mezclado es un enfoque atractivo, pero aúnno está bien definido.• Para la mezcla adecuada de materiales alcalinoscon desechos gruesos de roca se puede requerirla trituración y mezcla profunda.• Se requiere de exhaustivas pruebas de laboratoriocon el objeto de demostrar la efectividad de lamezcla.• Hasta la fecha, no hay ejemplos de operaciónexitosos a largo plazo utilizando este método.Usualmente este método, es llevado a cabo enconjunto con otras estrategias de control talescomo encapsulamiento y/o cubiertas de suelos.5.1.1.5 Inhibición de las bacteriasCiertas bacterias son conocidas por aumentarenormemente la tasa de producción de acidez de17. Información adicional de esta técnica en: "Resumen de opciones ingenieriles para el manejo de drenaje ácido producido en botaderosy tranques de relaves, (después de Marszalek 1996).47


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineramateriales piríticos. Los bactericidas han sidodesarrollados para inhibir el crecimiento de estosmicroorganismos. Su efecto primario esminimizar el rol catalítico, de las bacterias quepermiten convertir el hierro ferroso en hierroférrico, bajo condiciones ácidas (donde el hierroférrico es el principal oxidante), rompiendo lascadenas de reacciones bioquímicas que aumentanla tasa de oxidación de residuos mineros.Se ha demostrado que el lauril sulfato de sodio yotros tensoactivos aniónicos son excelentesbactericidas para la Thiobacillus ferrooxidans.Esto llevó al desarrollo de un sistema detratamiento que consiste en una pulverización dela zona afectada, para lograr un efecto inmediato.La aplicación del biocida debe ser en forma de unproducto granulado de liberación lenta, paramantener una concentración activa del biocidaen el tiempo, a pesar de la biodegradación y ellavado que se produce por acción del agua. Estemétodo es fácil de aplicar, económico,predeciblemente efectivo y se puede aplicardurante las operaciones activas mineras y durantela recuperación de suelos.Debido a que es sólo una solución a corto plazoy parcialmente efectiva, los bactericidas necesitanser parte de un planteamiento integral para elmanejo de residuos sulfurados. La mayoríade ellos, son frecuentemente aplicados aacumulaciones de minerales temporales o aacumulaciones de residuos de roca para retrasarel comienzo de condiciones ácidas, o para reducirlos costos de tratamientos secundarios talescomo dosificación de cal a drenaje/aguas deescurrimiento, mientras otras soluciones máspermanentes son implementadas.Hasta la fecha esta tecnología, ha sido utilizadaprincipalmente en la industria de carbón deEstados Unidos, en la etapa de rehabilitación, quepermita generar una cubierta de vegetación activaantes del comienzo de la generación de drenajeácido, ya que se ha demostrado que la aplicaciónde bactericidas previenen la formación de ácidoy la lixiviación de metales, disminuyendrásticamente la presencia de Acidithiobacillusferrooxidans, incrementando paralelamente eldesarrollo de bacterias heterotróficas que sonbeneficiosas para el suelo y ayudan a lareforestación de los suelos.Como inhibidor bacterial también se puede utilizarcloruro. Esto es teórico, ya que hasta la fecha nose ha conocido una aplicación a escala completa.En este caso, se debe destacar que las aguas delNorte de Chile tienen alto contenidos de cloruro,lo que genera una química completamente distintaa la de las aguas de otros países, e interesante deinvestigar.5.1.1.6 Cubiertas de agua y descarga subacuáticaLas cubiertas de agua proveen el control másefectivo del flujo de oxígeno y por tanto de lastasas de oxidación de sulfuro, actuando como unabarrera para la difusión de oxígeno desde laatmósfera a los sulfuros sumergidos. La velocidadde oxidación de sulfuro es considerablemente másbaja en la fase acuosa (agua), que en la fase gaseosa(aire), en por lo menos cuatro órdenes demagnitud. Debido a que el coeficiente de difusiónde oxígeno es menor en agua, la máximaconcentración de oxígeno disuelto en aguasnaturales es aproximadamente 25.000 vecesmenor que la encontrada en la atmósfera. Unavez que el oxígeno disponible en el agua esconsumido, la tasa de reacción es reducida ya quesu tasa de reposición es relativamente lenta.Las formas de establecer una cubierta de agua esa través de:• Acumulación en un cuerpo de agua existente;el lago, como una estrategia de gestión a largoplazo, es atractivo, ya que los sedimentos tiendena ser un medio ambiente estable para lossulfuros. Además de la baja concentración deoxígeno disponible, los sedimentos tienen unatendencia natural de llegar a ser reductoresquímicamente, debido a los altos niveles de48


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineramateria orgánica y actividad biológica;• Acumulación e inundación en una mina de tajoabierto o labores subterráneas;• Acumulación en un depósito construido, comoel tranque de relaves o lago artificial, ymantenimiento de una cubierta de agua.Los factores que deberán considerarse en el diseñode una instalación de descarga subacuática, sonlos siguientes:• Mantenimiento de una cubierta de agua (balancehidrológico). Es recomendable una cubierta deagua de al menos 0,5 m de agua permanente.• Movimiento de agua. Se deberá considerarefectos, tales como; olas, transporte de hielo,convección y cambios estacionales en los lagos,perturbación de la superficie sólida, etc.• Contaminantes solubles. Se deberá considerarel potencial de disolución de contaminantesfácilmente solubles.• Impacto ambiental. Se puede evaluar el efectode la descarga de relaves y rocas de desechos enagua fresca o en ambientes marinos o terrestres.La selección del método más apropiado dependeráde factores específicos para cada faena, incluyendola naturaleza y cantidad de roca de mina y/orelaves, la topografía del lugar y la disponibilidadde cuerpos de agua existentes, los objetivos deuso y mejoramiento de tierras y lagos, los factoreshidrológicos del sitio minero y, finalmente, losrequisitos normativos y la aceptación pública. Sedeberán realizar pruebas para demostrar losbeneficios y limitaciones técnicas, así como losimpactos ambientales, durante la construcción ya largo plazo. Por algún tiempo, también serequerirá efectuar el control de la estabilidad físicay química.Aplicaciones• Las cubiertas de agua son logradas másfácilmente en climas templados.• Mientras el uso de lagos naturales o artificiales,como depósito de residuos de mina, puedecomprometer otros usos beneficiosos para estoscuerpos de agua, en algunas instancias éstapuede ser la mejor opción.• A largo plazo, la inundación probablementeconstituirá el mejor mecanismo de control dela generación adicional de ácido.Limitaciones• Las cubiertas de agua han sido aplicadas enmuchos sitios, pero no son aplicablesuniversalmente. Factores del sitio específico, lacapacidad para mantener una cobertura de aguadurante el largo plazo, la integridad de lasestructuras de contención, lugar y riesgospotenciales del sitio específico debido a eventossísmicos, eventos de tormenta severa, lageoquímica o reactividad del material, etc,pueden invalidar el uso de esta técnica.• En Chile, la mayoría de las faenas mineras seencuentran en el norte donde las condicionesclimáticas son demasiado secas para que éstasea una alternativa factible. Sin embargo, bajocondiciones adecuadas, el estado deconocimiento actual es suficiente para contarcon un diseño responsable de operación y cierrede instalaciones de gestión de residuos utilizandocubiertas de agua para relaves y residuos frescosy oxidados.5.1.1.7 SaturaciónLas cubiertas de suelo pueden sólo alcanzar laeficiencia de las cubiertas de agua cuando unaproporción del material de cubierta permanecesaturado, a través de una capa de napa freáticasuspendida o una capa superficial saturada, concubierta de cieno. Este forma de cubierta de agua,reduce la tasa de difusión de oxígeno a través dela cubierta y provee la base para el uso de espaciosde poros saturados de humedad en relaves, comomedio de reducción del flujo de oxígeno desde laatmósfera a través de los espacios de poros derelaves a minerales sulfurados.El uso de una columna de agua elevada, por símismo no previene la generación de ácido, ya quepueden existir zonas cercanas a la superficie y49


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minerarelaves drenados que permanecen disponiblespara la oxidación. 18 Sin embargo, puede serventajoso en costo cuando son aplicados enconjunto con otros enfoques para controlar lageneración de ácido.AplicacionesOtros métodos para asegurar la saturación puedenser necesarios en climas más secos, por ejemplo,establecer tierra húmeda permanente sobresuperficies de estanques de relaves, o diseñar unacubierta de capa compleja para atraparprecipitación sobre la superficie de los relaves einhibir la evaporación. Por otro lado, las columnasde agua han sido incluidas en las estrategias decierre de tranques de relaves, pero sólo han llegadoa ser recientemente propuestos o aplicados comouna base principal de plan de manejo.LimitacionesGeneralmente, la saturación de espacios de poros,en pilas de residuos de roca como un medio decontrol de la generación de ácido, no es unaopción.5.1.2 Control secundario: Migración decontaminantesControla principalmente la interacción agua-roca,para eliminar la migración o movilización decontaminantes a través de la infiltración yescurrimiento.Debido a que en la mayoría de los sitios mineros,el potencial del drenaje ácido no es identificadoantes de la operación, sino que después de lageneración, la medida más efectiva de control esevitar la migración de contaminantes, los cuálespueden ser transportados al ambiente receptor,ya sea por el agua superficial como subterránea.Así el control de la migración se obtiene con elcontrol del flujo aguas arriba del agua superficialo subterránea y/o con el control de la infiltraciónen la superficie de la instalación.A continuación se describe brevemente lasdiferentes metodologías de control secundario,ordenadas en función a su potencial aplicabilidaden Chile.5.1.2.1 Reducción de infiltraciónLa principal fuente de agua que contribuye altransporte de contaminantes es la infiltración delluvias, donde el método más práctico paracontrolarla son las cubiertas y sellos secos o debaja permeabilidad. Los objetivos de los sistemasde cubiertas secas son minimizar la afluencia deagua y proveer una barrera para la difusión deoxígeno Además, se espera que las cubiertas secassean resistentes a la erosión y provean apoyo parala vegetación. Los casos de estudios en Australiay Canadá, demuestran claramente el potencial delas cubiertas secas como un método de control alargo plazo. Se considera las cubiertas simples, lametodología con mayor potencial de aplicabilidad,especialmente en la zona norte de Chile.La selección de materiales para cubierta, dependede los objetivos de la colocación de éstas, es decir,el grado de reducción de infiltración, tanto deoxígeno como de agua que se requiere, de losmateriales de cubierta potenciales en el sitio y dela duración necesaria del control. Además,depende de las condiciones climáticas del sitio,en vez de las condiciones climáticas regionales.Existe un potencial para cualquier sistema decubierta seca, a fracasar y permitir entrarinfiltración contaminada al medio ambientenatural. Los sistemas de cubierta mal diseñadospueden fallar durante un período de 10 a 50 añoso incluso arriba de 100 años después de suconstrucción. La clave es prevenir el sistema decubierta seca de fallas en el corto plazo.18. Como técnica alternativa, se puede utilizar relaves de pasta o espesado, para reducir significativamente las existencias de relavessulfurados disponibles para la oxidación.50


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraTodos los tipos de cubierta requieren de controly mantenimiento de largo plazo aunque laproporción de ellos puede diferir sustancialmenteentre los diferentes tipos. Entre los tipos decubiertas tenemos:a) Cubiertas simples de sueloLas cubiertas simples se construyen con una solacapa de suelo, puede utilizarse un suelo de granofino, como arcilla, ciénaga o morrena (materialesarrancados, transportados y después depositadospor un glaciar).La experiencia demuestra que las cubiertas simplespueden reducir la infiltración hasta en un 50%,dependiendo del patrón de infiltración (es decir,mientras mayor sea la tasa de precipitación, mayorserá el grado de escorrentía). Sin embargo, estánsujetas al resquebrajamiento por heladas, erosióndel viento y el agua, sedimentación, acciónhoradante de raíces y animales y desecación, comoconsecuencia de las grandes variacionesestacionales en el contenido de humedad, quepueden originar un aumento de permeabilidad,conductividad hidráulica y la infiltración a travésdel tiempo.Figura 11.- Cubierta simple de suelo.Las cubiertas de una sola capa de sueloprobablemente no reduzcan de manera suficientela infiltración, como para disminuir la carga decontaminantes que emana del botadero. Acontinuación, se presenta un esquema de unbotadero con una cubierta simple (Figura 11).b) Cubiertas sintéticasEn la industria minera están siendo consideradasmuchas cubiertas de muy baja permeabilidad, demateriales sintéticos desarrolladas en otrasaplicaciones industriales. El tipo más común deestas cubiertas es una especie de geomembrana,tales como: Geomembrana Bentónica (Somex),Membrana HDPE (Poirier) y Encapsulación(Weedon).Además, existen programas de investigación deotras cubiertas sintéticas, incluyendo los selladoresasfálticos y por rociado, tales como el asfalto, elconcreto, la epoxia, el poliéster, el polisulfuro, lasilicona, el caucho sintético, etc. En general losgeopolímeros, que son compuestos de minerales,principalmente sílice, fosfato y oxígeno, se unenpara formar un producto de tipo cerámico ypueden aplicarse sobre una superficieadecuadamente nivelada y preparada, para formaruna barrera contra la infiltración y la difusión de51


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraoxígeno, pero la aplicación de éstos en las cubiertasde desechos mineros aún no ha sido demostrada.El torcreto, con un aditivo de humo de sílice y unrefuerzo de fibra de polipropileno, puede serefectivo para controlar las resquebrajaduras. 19AplicacionesLa colocación de materiales geosintéticos comocapas impermeables, es una tecnología usada poraños en aplicaciones como la lixiviación en pilasy rellenado. En los últimos años, la industriaminera ha considerado el uso de estas membranas"impermeables" como cubiertas contra lageneración de ácido para limitar el flujo tanto deoxígeno como de agua, (es decir, como controltanto de la generación de ácido como de lamigración de contaminantesLimitacionesLa colocación de cubiertas puede complicarse porlas dificultades que suponen las condiciones dela superficie, tales como pendientes y el acceso yestabilidades de las superficies sobre las cualesse colocarán. Estas dificultades, con frecuencia,hacen que un tipo particular de cubierta no seafuncional o, prohibitivo, en términos de costos.En el caso de los botaderos, la colocación decualquier tipo de cubierta superficial, conexcepción de la de agua, generalmente es sencilla,ya que la parte superior de éste, generalmente esde fácil acceso y tránsito y casi plana. En el casode los relaves, la colocación de cubiertas estálimitada por el grado de saturación, tamaño departícula y estabilidad física resultante de lasuperficie de sólidos.c) Cubiertas complejasLas cubiertas complejas se construyen convarias capas de diferentes características, yfunciones específicas, con el fin de mejorarsignificativamente la exclusión del agua yoxígeno, la estabilidad a largo plazo y por ende laefectividad de reducción de infiltración. El diseñoy composición de la cubierta determinan lapermeabilidad de la misma al agua y al aire, asícomo el posible flujo que atraviese hasta la rocasubyacente.Figura 12.- Componentes y materiales de una cubierta compleja19. Información adicional de las ventajas y limitaciones del torcreto en la Guía Ambiental para el Manejo de Drenaje Ácido de Minas.Dirección General de Asuntos Ambientales. República del Perú, Ministerio de Energía y Minas. Capítulo IV Control.52


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLas cubiertas complejas están constituidasusualmente de una combinación de distintoscomponentes y materiales (Figura 12). Puedentambién construirse con suelos y/o materialessintéticos o con una combinación de éstos. Losprincipales componentes que afectan el balancetotal de agua de la cubierta son: precipitación,evapotranspiración, escorrentía y filtración. Sincubierta, casi toda la precipitación se infiltra enel botadero, pudiendo emerger luego comofiltración. Una cubierta provista de una capa demembrana sintética es, sin duda, la barrera deinfiltración más efectiva; sin embargo, la selecciónde una cubierta adecuada dependerá de lascondiciones del sitio y del nivel de control que serequiera y la efectividad de éstas, tendrá que serdeterminada a partir del control del rendimientode las cubiertas reales en el campo.En cuanto a la aplicación de estas cubiertas, enEuropa existen dos minas que han construidocubiertas complejas sobre la roca de minageneradora de ácido para mantener una capa depermeabilidad baja y reducir, de esta manera, laentrada de oxígeno y el flujo de agua a nivelesmuy bajos. La mina Bersbo, en Suecia haincorporado capas de arcilla y Cefyll (cenizaestabilizada con cemento), mientras que la minaKjöli, en Noruega, ha instalado una cubiertacompleja que incorpora una membrana HDPEsintética de 2 mm.5.1.2.2 Co-disposición de residuos de roca y relavesEl concepto de co-disposición combina los residuosde roca y relaves en un único dispositivo de manejode residuos. Las ventajas potenciales puedenincluir: un volumen reducido de residuos, ya quelos relaves pueden ocupar el volumen vacío enlos residuos de roca; eliminación de la necesidadde tranques de relaves o división de botaderos deresiduos, disponibilidad de oxígeno reducida pormantener saturado o cercano a condicionessaturadas alrededor de los residuos de rocareactivos; reducida infiltración y producción defiltración de los residuos debido a la permeabilidadreducida, más superficie de escurrimiento y másalta capacidad de retención de agua para aumentarlas pérdidas evaporativas.Para regiones donde los riesgos sísmicos sonmayores, la co-disposición ofrece el beneficiopotencial de mantener una masa co-mezclada quees insaturada y no es propensa a la licuefacción.El desafío en este tiempo es demostrar cómo estamasa sería situada y confirmar que el depósitoco-mezclado retendrá las propiedades físicas yquímicas en el largo plazo.AplicacionesLa co-disposición de relaves en una matriz deresiduos de roca para producir un material decubierta artificial no ha sido intentada, aunqueofrece una gran promesa, especialmente enregiones escasas de materiales de cubiertaadecuados. El desafío es demostrar que estosmateriales pueden ser económica y factiblementeformados, y aplicados sin producir problemasambientales adicionales (procesos de pérdida dereactivo, erosión de refinos, problemas deestabilidad, etc). Sin embargo, se debe destacarque una de las limitaciones de este método es elalto costo para una exitosa aplicación.5.1.2.3 Desviación del agua superficialEl agua superficial puede desviarse de la mayoríade las áreas de un sitio minero, en forma sencillamediante el apilamiento de desmonte en formade bermas y perfiles superficiales y también através del empleo de zanjas.AplicacionesPara el largo plazo, la medida de diseño másefectiva, en cuanto a costos, es la selecciónapropiada del sitio minero, con el fin de evitarcanales de drenaje naturales y minimizar contactocon el desagüe de agua superficial. Los asientosfavorables para la minimización del desagüe deagua superficial se encuentran en la cresta de losdeclives o en pequeñas mesetas, cerca del extremode corriente, cuesta arriba de una fuente de agua.53


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLimitaciones• Generalmente es difícil de conservar a largoplazo sin mantenimiento. Las zanjas y bermasrequieren de un mantenimiento anual,particularmente en áreas donde la formaciónde hielo y los ciclos de hielo/deshielo perturbanla integridad física de la estructura.• La ubicación del sitio minero en la cresta de losdeclives o en pequeñas mesetas para controlarla migración, puede presentar implicanciasdesfavorables en cuanto a costos, por lasdistancias o la ubicación con respecto a la mina.5.1.2.4 Interceptación del agua subterráneaEl agua subterránea es interceptada con el fin demantenerla a un nivel por debajo de las laboresmineras, durante la operación de la mina. Sinembargo, después del cierre de ésta, la napafreática natural se reestablece, y el flujo de aguasubterránea podría ser considerable en la faena.La interceptación del agua subterránea puede ser,como alternativa, todo un reto técnico para elcontrol del DAR; para ello se requiere de unadetallada investigación con el propósito de definirel sistema de flujo subterráneo, tanto local comoregional, los efectos del uso corriente debajo decualquier interceptación de este sistema y,finalmente las alternativas técnicamente adecuadaspara el control. 205.1.3 Control terciario: Recolección y tratamientode drenaje ácidoLa recolección y el tratamiento del drenaje ácidoes el control in-situ de la química de los lixiviados,el cual es implementado después de la generacióno liberación de contaminantes. Este tipo de controlse puede realizar a través de métodos detratamiento químico activo, que involucran eltratamiento en una planta química; y métodos detratamiento pasivo que se basan en el tratamiento"natural", a través de pantanos. El primero requiereatención y control continuo, mientras que elsegundo funciona sin mantenimiento ni controlriguroso.El tratamiento químico implica tecnología, la cualestá bien implementada y es utilizada, en variasoperaciones mineras, ofreciendo un métodoseguro a corto plazo de protección ambiental, esdecir para faenas en operación, pero no constituyeuna solución costo efectiva a largo plazo,especialmente en minas donde el drenaje ácidosigue generándose, por décadas después del cierrede la mina.A medida que crece el nivel de obligaciones deuna adecuado cierre y rehabilitación de un sitiominero, las consideraciones técnicas y financieraspor mantener a perpetuidad una planta detratamiento químico han aumentado el interéspor desarrollar opciones efectivas de tratamientopasivo.A continuación se describen técnicas de controlterciario del drenaje ácido ordenadas en funciónde su utilización a lo largo de la vida útil de unaoperación minera.5.1.3.1 RecolecciónEste proceso se realiza a través de un sistema querecolecta las filtraciones y drenajes, minimizandotambién el volumen destinado al tratamiento.La recolección de las soluciones (escorrentía), selogra mediante un zanjado superficial, mientrasque los flujos subterráneos pueden requerir lainstalación de surcos colectores, pozos hacia loscuales se descarga la pluma del contaminante, obien muros interceptadores para forzar el flujode agua subterránea hacia la superficie para surecolección y tratamiento.20. Las técnicas de interceptación de agua subterránea son: Colocación selectiva, Paredes de Pulpa, Cortinas de inyecciones, Zanjasprofundas para drenaje y Perforaciones o excavaciones con descarga de bombeo controlada.54


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEl diseño de los sistemas de recolección, esextremadamente específico para cada faena, ypuede depender de la ubicación del flujocontaminante, la topografía, la geología y lahidrología del lugar. Se debe destacar que el diseñohidrológico es el tema clave que necesita serevaluado.El diseño de los sistemas tanto de intercepción(desviación), como de recolección dependerá dela descarga instantánea peak de estas tomas; y losperíodos de retorno del diseño dependerán delriesgo determinado de la descarga de una porcióndel efluente contaminado.5.1.3.2 Tratamiento activoEl tratamiento activo del DAR es una tecnologíaampliamente conocida y aceptada. La secuenciade operaciones unitarias en un tratamiento activo,se presentan en el siguiente diagrama de flujos(Figura 13).Figura 13.- Diagrama del Proceso convencional de Tratamiento activo de drenaje ácido.A continuación se presenta una breve descripciónde los tres principales tipos de tratamiento activode drenaje ácido: Neutralización química,Disposición y Tratamiento de lodos yRecuperación de Metales.a) Neutralización químicaLa neutralización del DAR es el método máscomún, ya que es de operación simple, de bajocosto, y puede operar en forma continua yautomática. Sin embargo, genera gran cantidadde precipitados y se tiene dificultades para separarlos iones complejos. La química consiste en uncircuito de neutralización química para extraerde una solución:55


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera• La acidez - por neutralización. Ejm: H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 • 2H2Ocal apagada yeso• Los metales pesados - por hidrólisis y precipitación.Ej: Precipitación como hidróxido: CuSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O Cu(OH)2 + CaSO4 • 2H2OPrecipitación como sulfuro: CuSO4 + NaHS CuS + NaSHO4• Otros contaminantes como sólidos suspendidos, arseniatos, antimoniatos por formación de complejos,seguido de una precipitación.Ej: Precipitación de aniones con hierro férrico; por ejemplo arsénico2H3AsO4 + Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2FeAsO4 • 2H2O + 3CaSO4 • 2H2OSi la calidad del efluente final no cumple aún lanormativa ambiental existente, algunos métodoscomplementarios tales como, la precipitación desulfuros; la adsorción o métodos de intercambioiónico pueden ser aplicados como un pasoadicional.La extracción de iones metálicos de solucionescontaminadas por precipitación como sulfurostiene muchas ventajas sobre la precipitación dehidróxidos, ya que las solubilidades de los sulfurosson varios órdenes de magnitud más bajas quelas correspondientes a hidróxidos. Por lo tanto,este proceso tiene el potencial para reducir laconcentración de metales disueltos a nivelesextremadamente bajos (< 1 mg/L en el rango depH 3-7). Los sulfuros metálicos se forman másrápidamente y tienen mucha menor solubilidadque los hidróxidos. Sin embargo, ellos sonpropensos a la oxidación y resolubilización bajola acción de agua y oxígeno. Por lo tanto loslodos sulfurados deben ser almacenadoscuidadosamente. La posibilidad de reciclar losprecipitados de sulfuro para recuperar metal esuna clara posibilidad, que será discutida en elsiguiente ítem.de metal residual en equilibrio, que es funcióndel pH final. Estas concentraciones de ionesmetálicos en el efluente final pueden serpredecidas de los diagramas de equilibrio desolubilidad ión metal-hidróxido. 21 Sin embargo,se debe tener en mente que la coprecipitación yla superficie de adsorción puede llegar a bajar lasconcentraciones residuales predecidas y por otrolado la cinética de las reacciones de neutralizacióny la presencia de precipitados coloidales o amorfospueden resultar en concentraciones residualesmás altas que las predecidas. En el anexo 6, sepresenta el diagrama de solubilidad de metalesen función del pH.Otros agentes neutralizantes incluyen relaves deplantas consumidoras de ácido, soda cáustica,ceniza de soda (carbonato de sodio), y otros,dependiendo de la disponibilidad local y lascondiciones específicas del sitio. Los residuosalcalinos industriales pueden también seraplicados beneficiosamente en muchos casos. Enel anexo 7, se presenta un cuadro comparativo delos principales neutralizantes para efluentes ácidos,sus principales características, ventajas ylimitaciones.Luego del tratamiento de neutralización, laprecipitación de los hidróxidos correspondientea los metales, dejan en solución la concentraciónb) Disposición y tratamiento de lodosLa simple neutralización generalmente da comoresultado la producción de un lodo de baja21. Información adicional: Stumm and Morgan, 1981.56


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineradensidad (2-5 % p/p sólidos). Sin embargo, en losúltimos años ha comenzado a utilizarse el Procesode Lodo de Alta Densidad (HDS), que es unamodificación del proceso básico incorporandoel reciclamiento del lodo en el reactor deneutralización para lograr un lodo final dedensidad de 10-25% de sólidos.Uno de los aspectos más difíciles del tratamientoquímico es la descarga del lodo de tratamiento,el cual contiene la acidez extraída y metales enlos precipitados de óxidos e hidróxidos metálicosy yeso. Usualmente, existe un lodo de grano fino,que es de difícil filtración o sedimentación, lodosde las plantas de tratamiento que tienen entre 10a 15% de sólidos por peso.Además, se debe mantener la estabilidad químicadel lodo con el fin de evitar la redisolución de loscontaminantes metálicos. Por lo general, los lodosdeben depositarse en un área preparada paralimitar el posible lavado y/o mantención decondiciones alcalinas. La práctica actual en algunasfaenas, consiste en incluir los lodos de las plantasde tratamiento con los sólidos de relaves alcalinos,o bien depositarlos en un área de depósito bajoel agua. En este sentido, la descarga de lodosconstituye un área de investigación activa, querequiere de una cuidadosa planificación comoparte del diseño de la planta.c) Recuperación de metalesCuando se presentan metales disueltos en el DARa una concentración que puede tener un interéseconómico, la recuperación del metal a través dela extracción por solventes y la electro-obtenciónu otras tecnologías de extracción puede ser unaalternativa económicamente viable.Bajo algunas circunstancias puede ser rentableacelerar la oxidación de una gran cantidad deresiduos para proveer un efluente rico en ionesmetálicos y mejorar la viabilidad del proceso.La lixiviación, la extracción por solventes y laelectro-obtención, permiten recuperar el cobrecontenido en la solución ácida en forma de cátodo,pero a su vez generar un residuo (refino), quepuede ser más ácido que el drenaje ácidoconvencional, conteniendo esencialmente losmismos componentes menos el metal destinadoa la recuperación, lo que no constituye unasolución final al problema ambiental. Es por esto,que generalmente es necesario utilizar tecnologíasde tratamiento alcalino convencional paraneutralizar tales efluentes después que el metalha sido extraído.Aplicabilidad en Chile de Recuperación de Metalesen El TenientePlanta de Hidrometalurgia en la División ElTeniente (Codelco-Chile)El origen de las aguas ácidas en la división ElTeniente se debe a tres factores propios de unaexplotación minera subterránea:• Sectores abandonados en el interior de la mina(cráter), producto del avance de la explotación.• La sobrecarga mineralizada de baja ley presenteentre el término de la explotación del blok y lasuperficie.• Las precipitaciones, principalmente elderretimiento de la nieve acumulada en loscráteres formados por el término de laexplotación.El derretimiento de la nieve sobre el mineral desobrecarga, produce la lixiviación natural delmineral expuesto en la superficie, dando comoresultado aguas ácidas con un contenido de cobreque oscila entre 1,5 y 2,5 g/L y pH entre 2 y 3, lacual es recolectada por los sectores abandonados.Por lo motivos mencionados anteriormente esposible aseverar que siempre habrá presencia deagua ácida o al menos mientras dure la operaciónmina y se agote el mineral expuesto a la superficieen sectores abandonados.El tratamiento de las aguas ácidas se realiza enuna planta de Sx-Ew, que puede operar en paralelo(flujo de: 170L/seg), o en serie (flujo de: 250L/seg);para producir cátodos de 99,9% Cu. La inversióntotal de este proyecto en el año 1984 fue de 17.350KUSD$.57


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEl tratamiento de aguas ácidas a través de unaPlanta Cu Sx-Ew se puede entender a través delsiguiente esquema (Figura 14):Figura 14.- Diagrama de la Planta Cu Sx-Ew.5.1.3.3 Tratamiento pasivoÉste es uno de los avances más prometedores enel tratamiento del DAR, ya que los procesosnaturales cumplen un rol fundamental en laeliminación de la acidez, sulfatos y metales de lasaguas de drenaje ácido. Ellos pueden ser utilizadosdurante la operación de la mina, como tambiéndespués del cierre de esta. Sin embargo,generalmente son utilizados para faenas en cierre.Aplicaciones• Pueden ser utilizados en forma efectiva paraaumentar los niveles de alcalinidad en aguas deinfiltración de residuos sulfurados.• En comparación con un tratamiento convencional,tienen un menor costo de capital, energía yconsumo de reactivos, y necesitan menos atenciónoperacional y mantención.Limitaciones• Están diseñados para introducir alcalinidad enaguas de drenaje con flujos relativamente bajosy acidez baja.• A alturas superiores a 3000 m, el tratamientopasivo, sería una buena opción, pero el problemaes que requieren de un área más extensa y másplana, en comparación con los tratamientosconvencionales.• La aplicación de estos métodos a gran escala58


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineracomo un reemplazo de los métodos detratamiento por neutralización tradicional, aúnno es viable.a) Canal de caliza anóxico (CCA)Es un sistema de pre-tratamiento utilizado antesque el drenaje ácido pase por un pantanoanaeróbico. Este sistema se construye e instalaen el punto de descarga para interceptar flujos deagua de mina subterránea y son cubiertos conarcilla o suelo compactado para evitar el contactodel drenaje ácido con el oxígeno atmosférico (bajocondiciones anaeróbicas), lo que minimiza laprecipitación de los hidróxidos de metal dentrodel canal y sobre las partículas de caliza. El aguaácida que fluye a través del canal construido degrava de caliza gruesa, disuelve la caliza y liberaalcalinidad como bicarbonato. El efluente esdescargado en un estanque de sedimentación,donde una aireación posterior y estancamientode la descarga del canal da como resultado laneutralización del ácido, ajuste del pH, y laprecipitación del metal en la laguna de decantacióny la formación de un agua clara (Figura 15).Este canal está dimensionado basado en lapresunción que el canal producirá agua conalcalinidad entre 275 a 300 mg/L (equivalente aCaCO3). Esta alcalinidad generada está basada enla solubilidad de la calcita dentro de la caliza y eltiempo de retención dentro del canal (14 a 15horas), el cual es utilizado como práctica estándarpara el balance de los costos de producción y laeficiencia de generación de alcalinidad.También, la efectividad y la longevidad del canalpueden ser substancialmente reducidas si eldrenaje ácido tiene concentraciones de hierroférrico, oxígeno disuelto o aluminio sobre 1 mg/L,ya que importantes concentraciones de Al o Fe+3en la descarga pueden causar una obstrucción enel canal con hidróxidos de metal, tales comoFeOOH (1) y Al(OH)3 (2), una vez que es alcanzadoun pH superior o igual a 4,5. Tanto la precipitaciónde FeOOH como de Al(OH)3 generan acidez.Figura 15- Sección transversal a través de un canal de caliza anóxico.59


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraGeneralmente los canales de caliza anóxico tienenuna vida efectiva relativamente corta ya que losmateriales alcalinos en el canal serán consumidosrequiriendo alguna mantención en curso delsistema, pero ellos no cesan la funciónrepentinamente, sino que su eficiencia se reducea través del tiempo. 22b) Canales de caliza óxicosEste sistema puede ser el método más simple detratamiento pasivo. Se utiliza cuando el DAR debeser transportado por alguna distancia antes deo durante el tratamiento y ha mostrado ser unmecanismo efectivo para la remoción de Fe ypara la generación de pequeñas cantidades dealcalinidad.Estos sistemas pueden ser construidos, ya sea enuna zanja de desagüe de caliza que recolecta elagua de drenaje ácido contaminada, o colocandofragmentos de caliza directamente en unacorriente contaminada.La disolución de la caliza permite aumentar elpH, sin embargo la cobertura de la caliza porFe(CO3) y Fe(OH)3 producida por la neutralizaciónreduce la generación de alcalinidad, requiriendode esta forma grandes cantidades de caliza paraasegurar el éxito a largo plazo.Estos sistemas son más efectivos cuando sonlocalizados sobre pendientes mayores que 20%,ya que los flujos de alta velocidad y la turbulenciamejoran el rendimiento de los canales por suacción abrasiva, manteniendo el precipitado ensuspensión y desplazando la cobertura del Fesobre la caliza.c) Sistemas de flujo verticalEstos sistemas combinan los mecanismos detratamiento de pantanos anaeróbicos y los canalesde caliza anóxico en un intento por compensarlas limitaciones de ambos. Los elementos básicosde estos sistemas son similares al de los pantanosanaeróbicos (capa de caliza y capa orgánica), peroademás se añade un sistema de desagüe dentrode la capa de caliza con el objeto que el DARentre en contacto con la caliza y la materia orgánica(Figura 16).Este sistema se construye en una cuenca de aguahermética, donde el sistema de desagüe esconstruido con una columna de agua para regularlas profundidades del agua y asegurar que lascapas orgánicas y de caliza permanezcansumergidas.Como las aguas del DAR fluyen hacia abajo através de la capa orgánica, se realizan dosfunciones esenciales: el oxígeno disuelto en elDAR es removido por las bacterias aeróbicas queutilizan compuestos orgánicos biodegradablescomo fuentes de energía y la bacteria reductorade sulfato en la zona anaeróbica de la capa orgánicagenera alcalinidad.En la capa de caliza, el CaCO3 es disuelto por lasaguas anóxicas y ácidas que se transportan haciaabajo por el sistema de desagüe, produciendoalcalinidad adicional. El efluente final esdescargado desde el sistema de desagüe de lacolumna reguladora de agua a un estanque desedimentación para permitir la neutralización delácido y la precipitación de metales antes de laúltima descarga.Algunas veces son utilizados forros impermeablesbajo la caliza para prevenir la infiltración del DARen la columna de agua subterránea.Para las descargas de DAR críticas, varios sistemasde flujo vertical pueden ser conectadas en seriepara generar alcalinidad sucesiva hasta que losobjetivos del tratamiento sean alcanzados. 2322. Información adicional sobre el diseño y el tamaño del CCA: Hedin and Watzlaf (1994), Hedin and others, 1994 a y en "Passive Treatmentof Acid-Mine Drainage with Vertical Flow System".23. Mayor información sobre Sistemas de Flujo Vertical: Passive Treatment of Acid-Mine Drainage with Vertical Flow System.60


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFigura 16.- Sistema de flujo vertical.d) Pantanos e inundacionesLos pantanos proveen una alternativa de sistemade tratamiento pasivo de baja mantención quepuede ser combinada provechosamente con otrossistemas de tratamiento, tales como canales decaliza anóxicos o sistemas de flujo vertical, comouna etapa de tratamiento final al drenaje ácido.Un pantano típico consta de una base con unsubstrato adecuado en el fondo para sostener unavegetación emergente. Actualmente, la Typhalatifolia (cattails) es la vegetación más utilizada.El drenaje ácido es dirigido en un modelo de flujocontinuo a través del pantano, manteniendo unacubierta de agua de 10-50 cm sobre la base. Lascondiciones de oxidación prevalecen en lasuperficie del pantano, llegando a serprogresivamente anaeróbica dentro del substrato.Los pantanos cuentan con varios procesosquímicos y biológicos para atenuar la acidez y losmetales, sin embargo, el efecto más simple es laremoción de metales que lleguen a estaracomplejados en el substrato, así como unaumento en el pH debido a los materiales alcalinosy/o reducción del sulfato. Otro mecanismo físicosimple es la filtración de material suspendido.Aplicaciones• Los pantanos también pueden ser establecidossobre la superficie de tranques de relaves paramantener un medio ambiente reductor ysaturado, de ese modo reducir la disponibilidadde oxígeno por debajo de materiales de residuossulfurados.• En el sur de Chile, se forman naturalmentepantanos en varias zonas mineras y a alturassuperiores a 3.500m, por el tipo de clima. Lospantanos artificiales tienen las mismaspropiedades y ofrecen varios procesos para laneutralización y descontaminación del drenajeácido.61


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraLimitaciones• Estos sistemas presentan dificultades en eltratamiento de grandes flujos, relieve físico ytierra disponible para grandes estanques depantanos.• Bajo algunas circunstancias el substrato puedellegar a ser obstruido con lodos precipitados osaturado con metales, de ese modo elrendimiento de los pantanos se reduce con eltiempo. En estos casos el pantano puede serdrenado, los sedimentos removidos y el pantanore- establecido. Esto destaca la necesidad degestión actual de pantanos utilizados para talespropósitos.• En general, a alturas superiores a 3000 m, lospantanos podrían ser aplicables, pero a esa alturaen el norte de Chile, no hay suficiente espacioplano (5-10 ha).Hay dos tipos de pantanos artificiales, que sonutilizados actualmente en el sector minero deotros países: Pantanos aeróbicos y Pantanosanaeróbicos.Los pantanos aeróbicos (Figura 17), son sistemasde flujo superficial utilizados efectivamente parael tratamiento de aguas alcalinas netas o pretratadasa través de un canal de caliza anóxico.Debido a esto, sirven únicamente para eltratamiento de aguas que contienen las especiesde hierro, aluminio y manganeso en formareducida.Sus principales funciones son: (a) Aumentarbacterialmente la cinética de la precipitación dehierro férrico para producir hidróxido férrico sobrela superficie del substrato y (b) neutralizar laacidez a través de la oxidación de hierro ferroso.Los metales precipitan principalmente enhidróxidos, en una secuencia controlada por susconcentraciones relativas y el pH. El pH de lossistemas, generalmente no es suficiente para laprecipitación eficiente de elementos como Cd yNi. Sin embargo, estos metales pueden serremovidos a través de procesos de sorción. La coprecipitacióny adsorción sobre la superficie delhidróxido férrico también da como resultado laremoción parcial de otros iones (por ejemploarsénico).Estos sistemas son similares a los pantanosnaturales. Constan de una cuenca o canal con unfondo relativamente impermeable para prevenirla filtración; de suelo u otro medio adecuado parasoportar la vegetación y también contienen aguaa un flujo de profundidad relativamentesuperficial (10-50 cm) sobre la superficie delsuelo. Se caracterizan por una razón alta desuperficie/volumen para maximizar la difusiónde oxígeno.Si fueran aplicados en el norte de Chile, tendríancomo ventaja la alta tasa de evaporación de estazona. En la mayoría de los lugares, es aplicableeste tipo de pantano a 2.500 m de altura. Laeficiencia se controla por el tiempo de residenciay el pH. Generalmente pueden inmovilizar 10gFe/m2 día.Los pantanos anaeróbicos (Figura 18), soncaracterizados por un flujo sub-superficial y sonFigura 17.- Sección característica de un pantano aeróbico62


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineraadecuados para el tratamiento de aguas de minacon altos niveles de oxígeno disuelto, hierro férrico(Fe +3 ), metales (Me +2 ) y acidez neta.En forma son similares a los pantanos aeróbicos,pero contienen una delgada capa de substratoorgánico. Este substrato promueve los procesosquímicos y microbiológicos que generanalcalinidad y llevan a cabo la reducción del sulfato.Los metales no se oxidan, sino que se precipitanen sulfuros o se complejan en el substrato. Losmateriales típicos que son utilizados comosubstratos en estos pantanos incluyen productosorgánicos naturales de bajo costo y residuos talescomo compost, estiércol de caballo y vaca, heno,turba, viruta de madera y polvo de sierra.Uno de los principales procesos que ocurre enestos pantanos, es la reducción directa de sulfatoa sulfuro de hidrógeno, que es producida porbacterias especializadas, (Desulfovibrio yDesulfotomaculum). Estas bacterias sonorganismos heterotróficos y tienen unmetabolismo respiratorio en el que los sulfatos,sulfitos y/u otros componentes reducibles deazufre sirven como aceptores finales de electrones,con la consiguiente producción de sulfuro dehidrógeno; la subsecuente interacción yprecipitación de los metales; y el aumento dealcalinidad que puede provocar la precipitaciónde metal como carbonato también. Estas bacteriasse encuentran naturalmente en los pantanos y enlos sedimentos y han sido utilizadasexperimentalmente para tratar corrientes dedrenaje ácido.En lugar del voluminoso lodo de hidróxido férrico,el precipitado de sulfuro de hierro es más densoy se forma dentro del substrato. Los sulfuros seránestables por el tiempo dentro del substrato, contal que las condiciones anóxicas se mantengan.Un problema que puede ser encontrado bajocondiciones anaeróbicas es el potencial reductorde disolución de (oxi)hidróxido férrico. Duranteeste proceso, los iones de metales pesadoscoprecipitados o adsorbidos sobre el hidróxidoférrico serán liberados.La reducción natural in situ de sulfatos ha sidoreconocida en una mina subterránea en Noruega.Esta tecnología puede tener potencial para instalarun sistema de tratamiento biológico derelativamente bajo mantenimiento para minassubterráneas abandonadas, que no sólo modificaráel pH en el efluente, sino que también extraeráel contenido de metales solubles como compuestossulfurosos estables. Las condiciones reductorasbajo las cuales se depositan estos compuestos desulfuros metálicos también proporcionan unainstalación de almacenamiento ideal de largo plazopara la preservación de lodos de tratamiento.Este tipo de pantanos, deben ser saturados ymojados permanentemente, por lo que tienenmayor aplicabilidad a mayores alturas (>2.500m).El proceso de decisión para seleccionar el sistemade tratamiento pasivo más adecuado para unadescarga dada, se presenta en la siguiente figura19.Figura 18.- Sección característica de un pantano anaeróbico63


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraFigura 19.- Proceso de desición para seleccionar métodos de tratamiento pasivos.5.1.3.4 MonitoreoEl monitoreo es un componente esencial en lagestión de residuos sulfurados. La tempranadetección de la oxidación significativa de sulfuroes crítica para la implementación exitosa de lasestrategias de control y es parte de una mejorpráctica de gestión de riesgo para abordar elproblema. El programa de monitoreo debieraincluir los siguientes componentes esenciales:• Detectar el inicio de la oxidación en la fuente,que pueda conducir al desarrollo del drenajeácido y que lleva a decidir las opciones de control.• Evaluar la efectividad de las medidas de controlprimarias, secundarias y terciarias aplicadas.• Realizar estudios ambientales para identificarlas variables ambientales que necesitanprotección, incluyendo las características delecosistema y calidad de las aguas.• Clasificar todos los materiales durante las fasesoperacionales y de desarrollo de la mina paraproveer información en la toma de decisionesde la gestión de residuos.• Monitoreo de aguas estancadas y sistemas deaguas subterráneas aguas arriba y aguas abajode las operaciones mineras, que permitandeterminar la naturaleza y la escala de cualquierade los impactos fuera del sitio y permitir elreconocimiento de tendencias a corto plazo ylargo plazo.• El desarrollo de un programa de monitoreo estábasado en los resultados de los programas decaracterización y de evaluación de los impactos.Usualmente, el monitoreo es utilizado paraevaluar el rendimiento de los métodos de control,y es desarrollado para detectar los problemas ylas respuestas a las opciones de gestión. Lafrecuencia y los parámetros están basados enlos resultados de la evaluación de riesgos, y entodos los casos es específico del sitio.64


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraAlgunas de las características que podrían serincluidas en el monitoreo del DAR son:• Los cambios químicos y físicos a lo largo delflujo que puedan alterar significativamente laquímica del agua de drenaje. El flujo del drenajeácido a través de los minerales carbonados puedeaparecer en pH alcalino. Sin embargo, todavíaexiste oxidación y la generación de ácido sepresenta en pH alcalino. En el futuro, laalcalinidad a lo largo del flujo puede serconsumida o no estar disponible por laprecipitación de metales, y el agua de drenajepermanecerá ácida.• Tanto los datos de flujo de volumen yconcentración de la carga son necesarios paracaracterizar el drenaje ácido y evaluar losimpactos potenciales fuera del sitio. El indicadormás común de oxidación de sulfuro es el sulfato(SO4). Otros posibles indicadores son el hierro,cobre, zinc, manganeso, plomo y cadmio, y ionesprincipales tales como calcio, magnesio,aluminio, sodio y potasio. Concentraciones altasde sulfato en el drenaje y una reducción en laalcalinidad, incluso cuando el pH es aún neutro,permite determinar la oxidación de sulfuro. Ladisminución en el pH y el aumento en lasconcentraciones de metal puede retrasar elincremento en la concentración de sulfato debidoa los procesos de tampón y neutralización. Elmonitoreo de los parámetros no susceptibles alcontrol del pH, tales como los sulfatos y el zinc,o de los parámetros asociados con la disoluciónde los minerales alcalinos, tales como el calcioy el magnesio, puede proporcionar unaindicación de la magnitud de la generación yneutralización del ácido.• Variables específicas tales como el carbón totaldisuelto y la alcalinidad deberían serdeterminadas en aguas receptoras para proveerinformación sobre su capacidad de tampón. Estainformación es útil en la predicción del impactoreal y potencial sobre aguas receptoras. Se debetener en cuenta que los cambios estacionalesen los flujos afectan la sensibilidad del ambientereceptor a la contaminación del DAR.• El muestreo de frecuencia fija resulta inadecuadopara definir la carga total de contaminanteproveniente del DAR, y para la interpretaciónde datos. Esto se debe a que el desarrollo delDAR es un proceso dependiente del tiempo, porlo que la química del agua de drenaje puedecambiar cada año. Las variaciones mássignificativas (indicada por el coeficiente devariabilidad en una colección de datos) seobservan en el cobre, hierro, aluminio, arsénicoy sulfato. Las mayores concentraciones y cargascontaminantes generalmente se observan en losperíodos de flujo alto, a los que les sigueninmediatamente períodos más secos de flujobajo. Por lo tanto, el programa de monitoreodebe ser adaptado a los modelos de flujos conmuestreo de mayor intensidad durante lascondiciones variables.El monitoreo de operaciones debería incluir uninventario detallado de todos los tipos deresiduos, clasificación de materiales y nivelesde producción, tales como:• Datos de ensayos estáticos y cinéticos paraclasificar residuos e identificar requerimientosde manejo selectivo.• Volúmenes de producción de tipos de residuosde roca.• Localización del almacenamiento y fechade emplazamiento de residuos minerosidentificados.Los tipos de roca no productoras de ácido, y lapresencia de carbonatos, deberían también serregistrados y evaluados para su utilización comomateriales de cubierta, ya que ellos pueden serútiles en estrategias de remediación.El monitoreo de oxígeno y condiciones del flujode agua puede ser requerido para evaluar elrendimiento de la estrategia de gestión. Dondelas estrategias de rehabilitación incluyen el usode cubiertas, el monitoreo del rendimiento de lacubierta puede incluir:65


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera• Tasas de difusión de entrada de oxígenodeterminada por el análisis de las presionesparciales de oxígeno dentro de la acumulación.• Perfiles de temperatura a través de laacumulación que indica si están ocurriendoreacciones de oxidación exotérmicas.• Flujo de agua a través de la acumulación, quepuede ser determinado por lisímetros y/opiezómetros.• Estabilidad física (rompimiento, erosión, etc.)de cualquier material de cubierta.El monitoreo a largo plazo, es una consideraciónimportante ya que muchas formas terrestresmineras tales como, acumulaciones de residuosde roca, tranques de relaves o lagunas dedecantación, pueden llegar a ser en formapermanente accidentes geográficos del paisaje,con potencial de impacto ambiental a largo plazo.66


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera6.- Consideraciones para el Cierre de Faenas MinerasEl tema de los impactos que produce en el entorno una faena minera abandonada ha ido cobrandorelevancia en Chile en los últimos años, tanto en las personas vinculadas a la minería y el gobierno,como también en las comunidades que habitan lugares cercanos o aguas abajo de faenas mineras yen la ciudadanía en general.En el contexto nacional, Chile no cuenta aún con la legislación e institucionalidad adecuada, paraabordar el cierre correcto de las faenas mineras, una vez que éstas han dejado de operar. Actualmente,una revisión de los aspectos técnicos del cierre del cierre de faenas mineras se encuentra en elaboraciónpor el grupo Servicios Públicos-Consejo Minero "Cierre de Minas" dentro el contexto del AMPL. Unaconsideración fundamental en esta iniciativa, y que es apoyada por todos los sectores, se refiere a laobligación de cada operador minero de preparar un "Plan de Cierre" para asegurar el cierre seguro yestable en el largo plazo de la faena minera. El plan debería incluir una evaluación de los riesgos,medidas de mitigación si son necesarias, y un plan de monitoreo.Los Planes de Cierre abordan una diversidad de aspectos, como remoción de instalaciones, rehabilitaciónde terrenos y otros, pero probablemente uno de los aspectos más críticos está relacionado con elpotencial de generación de drenaje ácido. El cierre adecuado de minas que ya están generando drenajeácido, o que pudieran generar en el futuro, puede constituir una tarea costosa y en cierto grado incierta.Sin embargo, también se reconoce que con una planificación "proactiva", anticipada, del cierre, y laoportuna identificación de todos los potenciales "problemas" asociados al drenaje ácido, se puedendiseñar e incorporar al diseño y operación de la mina los procedimientos de control y salvaguardas quefaciliten el cierre y rehabilitación del área cuando llegue el momento.67


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera6.1 EVALUACIÓN Y GESTIÓN DE RIESGOSDE GENERACIÓN DE DRENAJE ÁCIDO EN ELCIERRE DE UNA FAENALos aspectos relacionados con la generación dedrenaje ácido más relevantes a considerar en laevaluación del riesgo ambiental a largo plazo, enla planificación del cese de las operaciones y cierrede las instalaciones de una faena son:• Las características geoquímicas de los mineralesexpuestos, tales como mineral, relaves, estérilesy ripios de lixiviación según el caso.• El balance hidrológico para las condicionesfuturas; posterior al cierre las condiciones talescomo el balance hidrológico son distintas y hayque considerar plazos más largos, (por ejemplo,períodos de retorno de 20-30 años). 24• La ubicación de las instalaciones en relación acuerpos de agua. Las instalaciones principalescon riesgo de generar DAR son los rajos, laslabores subterráneas, botaderos de estériles ytranques de relaves o ripios de lixiviación segúnel caso. Su ubicación con respecto a cuerpos deagua receptores o con capacidad para transportarcontaminantes es importante.6.2 PLAN DE CIERREmás relevantes son las labores subterráneas y ensuperficie, las acumulaciones de Residuos MinerosMasivos que provienen de las operaciones deextracción, beneficio o procesamiento deminerales, tales como estériles, los minerales debaja ley, ripios de lixiviación, relaves y escorias.(Reglamento Sanitario sobre Manejo de ResiduosPeligrosos). Aunque de menores dimensiones,también deben considerarse otras instalacionescomo pozas o piscinas de soluciones, plantas deprocesamiento de minerales, instalaciones dealmacenamiento y manejo de concentrados, yotros.Para cada uno de estos componentes, se debenconsiderar los siguientes criterios:• Estabilidad física: Las acumulaciones demateriales sólidos no deben deformarse odesplazarse de manera que pudieran poner enriesgo su integridad.• Estabilidad química: Los contaminantes no debenlixiviarse ni migrar descontroladamente al medioambiente.También, aunque no existe uniformidad decriterios al respecto, pueden evaluarseconsideraciones acerca del Uso Futuro del sueloy factores estéticos del terreno.El Plan de Cierre de la mina debería incorporarestrategias para minimizar el riesgo de losimpactos a largo plazo del drenaje ácido sobre elmedio ambiente. A través del Plan de Cierre,elaborado como parte integral del diseño y de laoperación de la mina, se puede lograr que losproblemas del DAR durante la operación y a largoplazo se reduzcan o eliminen. El cierre de unafaena minera, no sólo se refiere al momento enel que termina toda actividad minera, sino tambiénal cierre de todos los componentes que seencuentran en ella, y en particular, con relaciónal potencial de generación de drenaje ácido, losLos planes de cierre deben incorporar la tecnologíaque satisfaga los requerimientos de un adecuadocontrol de los impactos ambientales posterioresal cese de operaciones y cierre y desmantelamientode las instalaciones. En general, se evalúa utilizarla "mejor tecnología disponible económicamentefactible". Ello implica seleccionar la metodologíade control comprobada cuyo costo incrementalcon respecto a otra se justifique por el beneficioadicional en protección ambiental resultante, perono signifique la limitación de la capacidadeconómica del titular.24. Eventos extremos pueden ser consultados en la Dirección General de Aguas (DGA).68


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEn un análisis de viabilidad de técnicas deprevención y control de drenaje ácido 25 , la únicaopción que sobrevivió fue el tratamiento deefluentes ácidos por neutralización, por su bajocosto en comparación con las otras técnicas. Eldrenaje ácido se produce durante muchos años,por lo que el costo de la medida de control es muyimportante.En base a las actividades a desarrollar posterioral cese de las operaciones, los Planes de Cierrepueden agruparse en tres tipos principales:• Retirada: En este plan no se requiere deactividades adicionales de tratamiento omantenimiento de largo plazo, después de quese ha llevado a cabo el trabajo de rehabilitacióndel terreno. Por ejemplo, al recubrir el tranquede relaves con una capa de tierra y plantar pastos,arbustos, etc.; de manera que el agua no penetreel relave. En este tipo de método es muyimportante mantener resistencia del muro.• Cuidado pasivo: Se logra cuando se establecenlas condiciones para actividades que requierenun mínimo de intervención, incluyendotratamiento, y existe una necesidad mínima demonitoreo ocasional y mantenimiento menorcon poca frecuencia.Ante la técnica de colocar un tapón de concretoen las galerías, se está evaluando solucionesalternativas que consideran agregar lechada deconcreto para tapar las fisuras y recientemente seestá estudiando la posibilidad de rellenar estasgalerías con relaves o ripios para obstruir lasfisuras. 26La inundación de la mina, luego del cierre,controlará finalmente toda generación adicionalde ácido, a pesar de que pueda haber oxidación ydrenaje durante el llenado de la cantera y,nuevamente, pueda ocurrir un acarreamiento deproductos solubles.• Cuidado activo: Requiere una operacióncontinua, mantenimiento y monitoreo periódicopor largo tiempo en el futuro. Esta situación seaplicaría, usualmente, a la recolección y altratamiento químico continuos del drenaje ácidoo lixiviado proveniente de botaderos dedesmonte, a los que no se ha aplicado algunatecnología para evitar la generación de drenajeácido. Este tipo de plan requiere el desarrollo deun plan de operación, una estructura, dotacióny financiamiento permanente. El método detratamiento activo más frecuente, es laneutralización de efluentes ácido con adición deálcali y generación de hidróxidos insolubles, porser de operación simple, continua y de bajocosto. Este tipo de tratamiento ha sido utilizadoen Japón en la Mina de Ashio y en la MinaMatsuo; sin embargo en Chile este tipo detratamiento en una mina cerrada no es factibleeconómicamente, ya que no hay nadie quefinancie este tratamiento.6.3 MONITOREOEl cierre de la faena y sus instalaciones comprendemonitorear, a través del muestreo del agua antesy después del tratamiento para comprobar laeficacia de las medidas de cierre implementadasde acuerdo al Plan, respecto de cada instalaciónsujeta al plan de cierre. El monitoreo, en cuantoa los parámetros a monitorear y su plazo, debieraser específico de acuerdo a las características decada instalación, de manera que toda medida demonitoreo debiera tener una duración específicaó establecer una condición especifica para dar porterminado el monitoreo. Se deben establecer lospuntos de medición de los lugares deaprovechamiento de la cuenca para el uso público25. Curso Interno: Medio Ambiente y Minería. Tratamiento de Aguas Ácidas.26. Información adicional en: Curso Interno: Medio Ambiente y Minería. Tratamiento de Aguas Ácidas.69


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Mineray se deben realizar la toma de muestra y los análisisde calidad del agua.El monitoreo debe estar contemplado en el Plande Cierre, como parte integrante de las medidaso acciones de cierre, y una vez cumplido el plande monitoreo de una instalación, debería terminartambién la obligación de monitorear. Se asumeque los resultados de tales monitoreos muestranque no se producirá contaminación conposterioridad al término convenido. Si porcualquier motivo la comunidad está interesadaen continuar el monitoreo con posterioridad a sutérmino de acuerdo al Plan de Cierre, no deberíaimputarse su costo al operador.70


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera7. Consideraciones Generales en la Evaluación de lasOpciones de ControlEl éxito de una medida de control radica en su capacidad para controlar el drenaje ácido y para limitarel impacto ambiental. La selección de las opciones de control más factibles técnica y económicamenteimplica una evaluación de diversos factores que inciden en los beneficios y costos de implementarlas.Para la mayoría de las situaciones, una simple determinación cualitativa puede servir para evaluar lasopciones de control. Sin embargo, un sistema simple de asignación de calificaciones a los diversosfactores puede facilitar la comparación de metodologías de control alternativas. Los factores queintervienen en la comparación de alternativas son típicamente los siguientes:• Factibilidad técnica• Efectividad• Durabilidad o longevidad• Seguridad o riesgo de fracaso• Impactos ambientales como consecuencia tanto de la construcción como de la operación• Requerimientos de operación, inspección y mantenimiento• CostosCada factor puede ser calificado en un sistema simple de cinco puntos (bajo = 1, medio, alto = 5), demanera que pueda evaluarse la importancia relativa de los factores. Por ejemplo, en ciertas ubicacionesde acceso remoto, la longevidad y los requerimientos de mantenimiento constituirán factores significativosen la selección de una opción de control, en comparación a una instalación de fácil acceso. Estos factorespueden compararse con los costos de cada alternativa para seleccionar la opción que proporcione elmayor beneficio por el costo más razonable.Generalmente los costos dependen de una diversidad de factores, y se han desarrollado modelos quepueden ayudar a estimar el costo de implementación, operación y mantenimiento de metodologías decontrol. El estudio: "ANALISIS DE PLANES DE CIERRE DE FAENAS MINERAS", encargado por el71


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraMinisterio de Minería a la Universidad de Chile(Informe final: Enero de 2001), presenta unmodelo para evaluar los costos de las medidas decontrol en el cierre de faenas y puede ser adaptadoa la evaluación de costos para faenas enoperación. 27Es importante destacar, que es mucho máseconómico y más eficiente prevenir la generaciónde drenaje ácido a través de metodologías deprevención o control primario, que tratarlo a travésde metodologías de control terciario. Sin embargo,los costos de las medidas de control de generacióny migración de drenaje ácido deben justificarsepor producir un ahorro equivalente o más en elcosto de tratamiento del drenaje ácido y monitoreoen el corto y el largo plazo.Además, es mucho más económico iniciar lasmedidas de control durante la explotación quemás tarde (cierre de faena).Se debe tener en cuenta la posibilidad de drenajeácido desde las primeras etapas de planificaciónde la mina e incorporar los costos del control deldrenaje ácido cuando se considere la viabilidadde una mina.27. Para mayor información sobre este estudio, consultar en la Unidad Ambiental del Ministerio de Minería.72


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minera8. Glosario 28Absorción: Captación de un gas por un sólido oun líquido o de un líquido por un sólido. Laabsorción difiere de la adsorción en que lassustancias absorbidas impregna la mayor partede la sustancia absorbente. También es utilizadopara describir captación por plantas y animales.Acidez: Una medida de la capacidad de unasolución para neutralizar una base fuerte. Sedetermina analíticamente por titulación. La acidezde una solución generalmente aumenta a medidaque su pH disminuye. Sin embargo, solucionescon valores de pH similares pueden tener acidezdiferente.Alcalinidad: Una medida de la capacidad de unasolución para neutralizar un ácido fuerte. Esdeterminada analíticamente por titulación. Laalcalinidad de una solución generalmentedisminuye a medida que su pH disminuye. Sinembargo sustancias con valores de pH similarespueden tener muy diferentes alcalinidades.Alteración: Cambios en la composiciónmineralógica o química de una roca, generalmenteproducido por erosión o soluciones hidrotermales.Anaeróbico o anóxico: Medio ambiente sin oxígenolibre.Adsorción: Proceso por el cual átomos, moléculaso iones son retenidos sobre las superficies desólidos por uniones físicas o químicas.Anisótropo,a: Dícese de los cuerpos y objetos enlos que las propiedades difieren según la direcciónconsiderada.Aeróbico: En presencia de oxígeno.Antropogénico: Formado o influenciado por elhombre.28. Fuente: The International Network on Acid Prevention (INAP).73


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraÁrea de estancamiento: Un área de recarga ocuenca del drenaje y todas las aguas que aportanagua a éste. El agua que aporta agua a un cursode agua particular; una cuenca.Botadero: Una pila artificial, montón oacumulación de mineral fracturado, roca. Términocomúnmente utilizado para acumulaciones deresiduos de roca.Azufre total: Todo el azufre contenido en unamuestra, en sus diferentes formas.Atenuar: Reducir en magnitud. Reducciones enla carga resultante de procesos como precipitación,adsorción y absorción. Las reducciones enconcentración, también resultan de la dilución.Balance de agua: Un término utilizado en elcontexto de la minería para describir un inventariode entradas y salidas de drenaje, volúmenes deagua y las tasas de flujo. El balance de agua deberíaser proveído por cada componente de mina y parael sitio como un todo, en períodos seleccionadosa través de la historia de la mina.Básico: Un término utilizado para describir unasolución de agua con un exceso de iones hidróxidoy un valor de pH mucho mayor que 7.Beneficio: Tratar un mineral para concentrar sumetal valioso o contenido de mineral o de otramanera mejorar sus propiedades. El tratamientopuede utilizar una variedad de procesos tales comoclasificación, concentración magnética, lavado yflotación.Bioacumulación: Un proceso de concentración oacumulación dentro de la cadena alimenticia delos organismos. Usualmente utilizada conreferencia a metales contaminantes, incluyendoHg, Cd y Pb.Calidad del agua: Las propiedades físicas yquímicas definidas por atributos medidos delagua, sedimentos y vida acuática.Canal de Caliza: Caliza localizada en un canal dedrenaje o canal construido para recolectar yneutralizar drenaje ácido.Capacidad de Neutralización de Acidez:Ver Potencial de Neutralización de Acidez.Capacidad Tampón: Capacidad de una sustanciapara resistir un aumento o disminución en el pH.Carga: Es la concentración multiplicada por elflujo siempre que la masa por unidad de tiempofluya a través o desde un componente minero.Columna de agua o nivel freático: La elevación ala cual la presión del fluido es igual a la presiónatmosférica. La superficie separa la zona dondeel agua es sostenida bajo tensión de la zonasaturada (donde las presiones de los fluidos sonmucho mayores que cero).Drenaje: Las formas en que las aguas de un áreaexisten y se mueven incluyendo corrientessuperficiales y caminos de agua subterránea. Untérmino colectivo para todos los flujos de aguadifusos y concentrados.Ecosistema: Una comunidad de organismos y sumedio ambiente biológico, físico y químico directo.Biolixiviación: Un proceso en el que los metalesson disueltos con la ayuda de las bacterias.Utilizado para recuperar metales desde materialesrefractarios o minerales de baja ley.Biorremediación: Un proceso para reducir losniveles de contaminantes en suelos o aguasutilizando microorganismos o vegetación.Efluente: Agua descargada en el medio ambientedesde una estructura artificial. Por ejemplo, eldrenaje producto de una planta de tratamiento.Eh: Un potencial electroquímico que es unamedida del redox o potencial de óxido/reducción.Informado en unidades de milivolts (mV) relativoal electrodo de hidrógeno estándar u otro electrodode referencia.74


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraEmbalse: Una estructura o localización utilizadapara almacenamiento controlado. Los embalsesson utilizados para retener drenaje, residuos deroca potencialmente generadores de DAR quedeben ser almacenados en un estado inundado,materiales de textura fina como relaves ytratamiento de lodos. Lagos u otras depresionesnaturales pueden servir como embalses naturales.Presas o diques son utilizados para construirembalses artificiales.Erosión: La separación y posterior remoción decualquier roca o material superficial por vientos,lluvias, acción de las olas, congelación,derretimiento y otros procesos.lisímetro es utilizado principalmente para aparatosde prueba de campo. Los lisímetros son instaladosen los componentes de una mina o bajoplataformas de pruebas de campo para medir lacalidad y/o cantidad de drenaje.Litología: Un tipo de roca definida por un set decaracterísticas físicas y mineralógicas.Lixiviación de metal: La extracción de metalessolubles por percolación de solventes. La lixiviaciónpuede ser natural o inducida. La erosión demineral primaria generalmente acelera ladisolución del metal y la remoción en el drenajedel sitio minero.Escurrimiento: La parte de la precipitación y nievederretida que no se infiltra, pero se mueve comoflujo sobre la tierra.Hidrología: Estudio de todas las aguas en y sobrela tierra, incluyendo agua subterránea, aguasuperficial y precipitación.Hidrogeología: El estudio del agua subterránea.Una rama de la hidrología.Hidrología: El estudio de todas las aguas en ysobre la tierra, incluyendo el agua subterránea,agua superficial y precipitación. Cuando esutilizado en conjunto con el término hidrogeologíaes definido más restrictivamente como el estudiode la precipitación y aguas superficiales.Infiltración: La entrada de agua en una sustanciaporosa.Intrusión: Un cuerpo de roca ígnea que invadeuno más viejo.Límites de descarga: Las concentraciones máximaspermitidas de contaminantes y/o volúmenes dedescarga.Lisímetro: Un dispositivo para recolectar drenajepasando a través del material que yace. El términoLodo de Tratamiento: Material sólido precipitadoproducido por un proceso de tratamiento.Manejo de material: Un término utilizado paradescribir los procesos combinados de residuos deroca y excavación de mineral, transporte ydeposición, incluyendo cualquier acumulacióntemporal, y tratamiento secundario.Medio ambiente: Los componentes físicos,químicos, biológicos, sociales, espirituales yculturales interrelacionados que afectan elcrecimiento y desarrollo de los organismos vivos.Metales Base: Un término general aplicado a losmetales relativamente menos caros, tales comocobre, zinc, níquel, plomo, estaño, hierro yaluminio, que basado en el costo pueden serdistinguidos de los metales preciosos (oro, plata,platino y paladio). Los metales base son la fuentede la mayoría de los problemas de contaminaciónpor metal.Metal Pesado: Un término general aplicado parametales base tales como cobre, plomo y zinc quegeneralmente existen en contaminación industrialy urbana.Meteorización (Weathering): Los procesos por elcual las partículas, rocas y minerales, son alteradas75


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria Minerapor exposición a temperatura y presión superficialy a los agentes atmosféricos tales como aire, aguay actividad biológica.Mineral de Baja Ley: Mineral de contenido enmetales/minerales relativamente bajo y que nopuede ser explotado económicamente. Un términogeneralmente utilizado para materiales quepodrían ser minerales explotables bajo condicioneseconómicas favorables.Neutralización: Alcanzar el pH de materialesácidos o bajar el pH de materiales alcalinos parallegar a valores cercanos al pH neutro a través deuna reacción en que el ión hidrógeno de un ácidoy el ión hidroxilo de una base se combina paraformar agua, siendo el otro producto una sal.Oxidación de sulfuro: Oxidación exotérmica desulfuro reducido químicamente (S2-2) a una formaparcialmente o completamente oxidada tal comosulfato (SO4-2). Un indicio de oxidación desulfuro, es las concentraciones de sulfato elevadasen el drenaje del sitio minero.generalmente están determinados por el valor delpH en que existe un aumento importante en lasolubilidad de los metales específicos del sitio(pH8,5).Porcentaje de azufre (%S): El azufre total menostodas las otras especies de azufre medidas talescomo azufre sulfuro, azufre sulfato total y azufreorgánico. La porción de azufre total no esidentificada por la mayoría de los análisis de azufreespecíficos llevados a cabo en el ensayo de Balanceácido/base.Pórfido: Una roca ígnea de cualquier composiciónque contiene fenocristales sobresalientes en unamatriz más finamente granulada.Potencial de Acidez (PA): El máximo potencial degeneración de acidez de una muestra. El cálculodel PA (o MPA) es una parte integral del ConteoÁcido /Base.Pantano (Wetlands): Terreno donde las tierrasestán saturadas con agua por un período de tiemposuficientemente prolongado tal que el exceso deagua y los niveles bajos de oxígeno del sueloresultantes son los determinantes principales dela vegetación y desarrollo del suelo.Percolación: Flujo descendente de agua dentrode un medio poroso no saturado.Períodos de retorno: El promedio de extensión detiempo de separación de eventos de similarmagnitud. Generalmente es determinadoestadísticamente.Permeabilidad: La capacidad de una roca omaterial no consolidado para transmitir un fluido.pH ácido: En la definición química exacta,cualquier pH( 7 es considerado ácido. Pero, sepuede decir que los valores de pH ácidoPotencial de neutralización (PN): Medida delaboratorio estática de la capacidad de una muestrapara neutralizar ácido. Determinado por mediode pruebas químicas relativamente simples.Prueba Balance Ácido /Base (BAB): Es el métodoestático más común utilizado en la predicción deldrenaje ácido de roca. Consiste en una serie deanálisis químicos y valores calculados que proveenuna evaluación preliminar de las cantidades ybalance relativo del potencial de generación deácido y el potencial de neutralización de ácido deuna muestra.Química del drenaje: La concentración decomponentes disueltos en el drenaje, incluyendoconcentraciones de elementos, especies químicosy otros parámetros químicos acuosos.Rajo abierto: Una depresión superficial creadapor la excavación de minerales metálicos cercanosa la superficie, minerales industriales.76


Guía Metodológica sobre Drenaje Acido en la Industria MineraRelaves: Desechos sólidos de tamaño entre arenay limo provenientes de los procesos de flotación,concentración gravitacional o cianuración y queson producidos, transportados y depositados enforma de lodo o pulpa.Relleno: Material usado para llenar vacíos creadospor extraer un cuerpo mineral o un depósito decarbón. Debido al volumen expandido sólo unaporción del material excavado originalmente puedeser utilizado como relleno.Subacuoso: Ocurriendo bajo el agua.Tampón: Amortiguador, estabilizador,neutralizador del pH.Trabajos subterráneos: Cualquier excavaciónsubterránea antropogénica, incluyendo entradasinclinadas a una mina, cruceros en una mina,pendientes, túneles horizontales, declives, cuestasy pozos de chimenea. También referidos comogalerías en algunos países.Residuo de roca: Rocas con cantidadesinsuficientes de elementos valiososeconómicamente para justificar su extracción,pero que tienen que ser removidas para permitirel acceso físico al mineral. Son usualmentedestruidos en partículas más pequeñas parapermitir su eliminación con camiones y palas. Ladisposición ocurre en botaderos de superficiesubaérea o subacuosa o relleno para rajos abiertoso trabajos subterráneos.Revegetación: Una parte de la restauración, unaactividad apuntada a reestablecer la vegetaciónsobre superficies despejadas.Tratamiento Químico Activo: Proceso en el cualcompuestos químicos o naturales son añadidosal drenaje contaminado para mejorar la calidaddel agua. El control puede variar desde una seriede tratamiento relativamente simple a una plantade tratamiento computarizada sofisticadamentecon múltiples aditivos y procesos de control ymonitoreo detallados.Volumen de muestra: Una muestra grande deroca mineralizada, frecuentemente cientos o milesde toneladas, seleccionada de manera que searepresentativa de las propiedades críticas delpotencial cuerpo mineral.Subaéreo: Ocurriendo sobre la superficie de latierra.Yacimiento Pórfido: Un yacimiento de mineralde uniforme y baja ley, de gran tonelaje.77

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