8-Aznalcóllar [Modo de compatibilidad] - aghm.org llar.pdf · PDF fileEmilio...

X Congreso nacional de Aguas SubterráneasEl agua en la energía, el desafío de la hidrogeolog ía en México

Ixtapa Zihuantanejo, Guerrero, 14–16 octubre 2015

Estudios de casos de problemas de vertidos y operac ión hidroambiental de la industria minera en España

1. Vertido accidental de la mina de Aznalcóllar y su l impieza2. Explotación con reinyección de agua en mina Cobr e Las Cruces

Contenido

La faja pirítica ibéricaLa Mina de Aznalcóllar–Los FrailesRuptura de la balsa de lodosDescontaminaciónRestauraciónMina Cobre Las CrucesCondicionantesReinyección de aguas drenadas

Emilio CUSTODIO, Dr.I.I., Real Acad. CienciasDept. Ing. Terreno / Grupo de Hidrología Subterráne aUniversidad Politécnica de Cataluña (UPC), Barcelon aCon la colaboración de Laura Schreiber y Enric Vàzqu ez, IDAEA–CSIC

20152015––IxtapaIxtapa––11

Mina de Mina de AznalcóllarAznalcóllarPrimera mitad del siglo XXPrimera mitad del siglo XX

Franja piritica ibérica (Portugal y España)

Una de las mayores mineralizaciones metálicas conocidas.La mayor de Europa Occidental

� Mineralizaciones de 83% pirita en promedio y piroclastos cu príferosDesde Lousal a Aznalcóllar: 2240 km 2. El 23% de la provincia de HuelvaComplejo volcano–sedimentarioAnomalía geoquímica de S, Fe, Zn, Cu, Pb, Sn, As, Ag, Au,….1700 Mt de mineral 10–15% perdido por erosión

20% ya explotado � 90 yacimientos conocidos

En ella están Aznácollar–Los Frailes y Cobre Las Cruces, en H uelva–Sevilla20152015––IxtapaIxtapa––22

Explotación minera en Rio Tinto

Explotación intensiva desde hace 7000 años � Rio Tinto lo más significado � también AznalcóllarTartesios (citado en La Biblia) + Romanos � Abasteció al Imperio Romano

� extrajeron 30Mt mineral (Ag + Cu + ….) � dejaron 20 Mt escoriasCese hasta siglos XVIII–XIX � reapertura para metales y acido sulfúricoGran actividad en siglo XX para Cu, Zn, Ag y Au

20152015––IxtapaIxtapa––33Corta de Rio Tinto Escombreras de Rio Tinto

Intensa contaminación minera en el Rio Tinto

Grandes acumulaciones de residuos minerosMuy intensa contaminación ácida y metálica del Río Tinto, desde muy antiguo

� dio nombre al rio�dominan hidróxidos y sulfatos de hierro

Parajes desolados � hoy protegidos ecológicamente por su singularidad biológi caRio Tinto confluye con rio Odiel, de mayor caudal � dilución y precipitación en tramo bajo costero

20152015––IxtapaIxtapa––44Aguas ácidas con alta concentración metálica

Primera parteMinas de Aznalcóllar

UbicaciónCaracterísticasRuptura de la balsa de lodosDescontaminaciónDescontaminaciónRestauración

TOPONIMIA � Abundancia de nombres arabigo–andalusiesAznalcóllar = Hanz–al–Kollar = recinto amuralladoGuadiamar = Wad al Yanbar = río de Yamber (Amber), pre–árabeGuadalquivir = Wad al Qebir = río GrandeUn poco más al Norte � gran Monasterio de Guadalupe

= Wad al Lup = rio de los lobos (mixto andalusí y latín)


Ubicación de: *minas de Aznalcóllar–Los Frailes (Az) y Las Cruces (CLC)*Parque Nacional de Doñana y reservas de Sierra Morena

Doñana

N.P

Doñana

N.PATLANTIC OCEAN

Az CLC

20152015––IxtapaIxtapa––66Cuenca y valle del Cuenca y valle del GuadiamarGuadiamar

Funcionamiento hidrogeológico del valle del Guadiam ar


Minas de Aznalcóllar y Los FrailesTérmino municipal de Aznalcóllar. Sevilla

Características del áreaPrecipitación media 660 mm/aEvapotranspiración potencial 850 mm/a

SituaciónEn subcuenca río Agrio � minería antigua

río derivado para rodear la minaEn cabecera cuenca río Guadiamar

superficie total al mar 1880 km 2

hasta Entremuros 1319 km 2

Caudal 210 hm 3/a (20 a 725 hm3/a)Población 96000 habitantesPoblación 96000 habitantesActividad dominante: agrícola

� riego en las vegas y aluviales

Cierre en 1998, con breve reaperturaRestan 80 Mt extraiblesEn tratos para reabrir

Tratar el mineral en Rio Tinto


Reservas evaluadas: 43 Mt pirita (Cd, Pb, Zn, Ag, Au)300 Mt piroclastos (Cu, Zn, Ag)

Corta de Aznalcóllar

Vista hacia el EEn proceso de relleno con estériles de Mina Los Frailes

a 2 km, desde 1995

Dimensiones: 1200 m E–W600 m N–S

Elevación: borde a 80 –100 mElevación: borde a 80 –100 mfondo a – 175 m

Volumen excavado: 50 hm3Sulfuros masivos extraídos: 42 MtExplotación intensiva

APIRSA 1960–1970: 0,1 Mt/aBoliden–Apirsa (+ Los Frailes): 2 Mt/a

Estériles: dacitas y riolitas � encajan la mineralización


Balsa de lodos de minas de Aznalcóllary Los Frailes

Balsa de 1965 para residuos piríticosde minas de Aznacóllar y Los Frailes (después de 19 85)

Balsa de lodos Dos partes: para pirita y para piroclastos

180 ha; 32 hm 3.

Sobre terrazas aluviales del río Agrio2 km agua arriba de confluencia con el rio Guadiama r

Corta con agua ácida tras un periodo de inactividadReactivar � pasar agua rápidamente a balsasDespués verter lentamente tras tratamiento


Ruptura a 1:00 a.m. del sábado 26 abril 1998Estado: 18,2 hm 3 (36,5 Mt) sòlidos + 6,2 hm 3 agua en 18,8 haRuptura de 50 m de muro de 30 m de alturaVertido de 1,9 hm 3 de lodos

4 hm3 de agua ácida a pH ≈ 5,5Contenido de los lodos75–80% pirita, 5% esfalerita y galena

+ 10–20 % clinocloro, con cuarzoy arcilla y algo de yeso

% pesoFe

34–38Cu

0,1–0,2Pb

0,8–1,2Zn

0,7–1,2As

0,5–0,6

Ruptura de la balsa de lodos de Aznalcóllar y Los Fr ailes

Arenas et al., BGM 2001

Afección a9 municipios de 23 de la cuenca55.000 habitantes, sin víctimas (era sábado)3400 ha agrícolas � las mejores4600 ha de superficie afectada el día 262620 ha cubiertas de lodo

Lodo a lo largo de 63 km: espesor: pocos cm a 3 mancho medio 100 a 500 m

Principal contaminante: Zn (hasta 73 mg/L) +gran exceso de Co y Cd en agua de riego

Pb, Zn y Cu en sueloLimpieza lodos: inicio a los 8 días: duración 7 meses.

agua embalsada: a los 2 meses: duración 3 mesesTotal 7 hm 3 lodo + 0,8 hm 3 suelo y lodo posterior

% peso 34–38 0,1–0,2 0,8–1,2 0,7–1,2 0,5–0,6


Entorno tras la ruptura de la balsa

de lodos


Inundación tras la ruptura de la balsade lodos

Lodo que se extendió por el valleNivel alcanzado por de la ola de agua

Lodo depositado sobre el terreno


Depósitos de lodos en Valle del Guadiamar


Actuaciones tras la ruptura de la balsade lodos del río Agrio

Organización: Comisión de Coordinación Administración Ge neral Estado + Junta Andalucíaasesoramiento científico: CSIC + Universidadesapoyo técnico–científico: IGME

Acciones ● retirar de lodos en valle Agrio–Guadiamar: 0,82 hm 3

� maquinaria ligera para extraer de 0,5 a 2 m espesor(Boliden usó maquinaria pasada � pobre limpieza � acabarlo la Junta de Andalucía)

● transportar los lodos a corta de Aznalcóllar � 400 grandes camiones● subida de nivel en la corta no rebasar cota 0 m � tratar agua a verter al rio Agrio● limpiar pozos abiertos inundados � extraer + bombear● tratar aguas ácidas retenidas en Entremuros (Parque Nacional de Doñana)● adquirir terrenos privados para uso público y substituir fuentes de agua de abastecimiento● adquirir terrenos privados para uso público y substituir fuentes de agua de abastecimiento● crear un corredor verde de conexión de Doñana (costa) con Sie rra Morena● monitorizar acciones y resultados● mantener estudios ecológicos de flora y fauna

Reconocimientos● manuales● fotográficos a nivel y aerotransportados● hidrogeoquímicos● sensores remotos: sensor multiespectral de 12 canales Daed alus–1368 (0,42um a 13 um) INTA

vuelos en 1998: mayo (nuboso sin interpretar), mayo y julioapoyo de terreno sensor GER–1500sensibilidad a óxidos, hidróxidos y sulfatos de Fe (pirita p oca reflectividad)

Arenas et al., BGM 2001 Antón–Pacheco et al., BGM 2001 20152015––IxtapaIxtapa––1515

Plan de limpieza tras la rupturade la balsa de lodos

DiariodeSevilla.es 20152015––IxtapaIxtapa––1616

Progreso del plan de limpieza de lodos


Trabajos adicionales

en columnas de laboratorioEstudio de la meteorización de los lodos en tres parcelas exp erimentales

modelación

Modelación de la interacción río–acuífero + simulación de e scenarios

Construcción de 77 represas transversales para retener lod os en el valle

Tratamiento adicional del terreno inundado con CaCO 3 de residuos de azucareras

Comprobación y seguimiento de la eficacia del proceso de ret irada de lodos


Trabajos adicionalesImágenes de sensor multiespectral Daedalus–1268 ATM aerotransportado (INTA)

Antón–Pacheco, et al., BGM 2001

Defectos en la retirada de lodosEfectos de las rodaduras de la maquinariaFoto aérea e imagenContenido en Asentre 60 y 200 ppm en bandas clarasentre 700 y 2000 ppm en bandas obscuras


Afección química del valle del Guadiamar


Diagramas de Diagramas de StiffStiff modificados modificados aguas subterráneasaguas subterráneas

sombreado: en área afectada sombreado: en área afectada

Relación Relación SO 4––Cl en pozos (y en Cl en pozos (y en EntremurosEntremuros))

Ayora et al. 2001

Identificación isotópica delorigen del sulfato disuelto

A.– SO4 de oxidación sulfuros por agua de lluvia o subterráneaB.– SO4 de oxidación sulfuros en agua evaporada en balsa de lodosC.– SO4 de fertilizantes agrícolas


Soler et al. 2002

Limpieza química de los pozos del valle del Guadiamar

poblaciónGuadiamar � contaminado agricultura

minería anterior y del momento

Diagramas de Stiff modificados de las aguas de los pozos inundados por el vertidoMayo 1998: en blanco, sin limpiar

Febrero 2000, en gris, con una o varias limpiezas 20152015––IxtapaIxtapa––2222Ayora et al. 2001

El área de Entremuros, Parque Nacional de Doñana


Tratamiento de las aguas ácidas retenidas en Entrem uros

Guadiamar � río contaminado� descarga en tramo mareal del río Guadalquivir� evitar que contamine a Marismas de Guadalquivir en Parque Na cional de Doñana

� canal lateral de desvío al río Guadalquivir� gran canal de aguas altas � Entremuros (ancho 1 km)

muros que canalizan y evitan que desborde a Marisma en crecid asOrigen aguas ácidas: ● escorrentía final de agua turbia ácida en tramo bajo del Guad iamar � muy llano

● detención con muro de tierras transversales � muy poco salió al mar● evitar contaminación litoral

Limpieza : ● retirar lodos decantados � hasta 150 grandes camiones + 14 máquinas + 20 personasLimpieza : ● retirar lodos decantados � hasta 150 grandes camiones + 14 máquinas + 20 personasmover 300.000 t de tierrasmaterial retirado: 10% carbonatos + 2% materia orgánicavertido en la corta de Aznalcóllar � hizo subir el pH y cambió temporalmente la química

inicio tardío por lluvias: mayo 2000 � acabar otoño 2000● tratar el agua retenida previamente al vertido

instalación de emergencia � instalación provisional IGMEinstalación convencional � no llegó a funcionar

Agua sin O 2 dis. y 30 g/L SS + metales pesados (~ los de la balsa) + contamin antes agrícolas y abonos�pH creció a los pocos días (efecto retirada de lodos)


Tratamiento de las aguas ácidas retenidas en Entrem uros

20152015––IxtapaIxtapa––2525Vuelta la Arena restaurada

Resultado del tratamiento del agua ácida, 2008

Ayora et al. 2001

Acciones complementariasBarrera reactiva del río Agrio

Materiales empleados en el relleno● grava caliza de 2 cm Φ

● compost 1: de origen vegetal● compost 2: 1 + lodos de depuradora● hierro como virutas y recortes de chapa

Combinar los diferentes materiales

Ensayos previos en laboratorioAlcolea et al., BGM 2001

Ayora et al., BGM 2001


Construcción de la barrera reactiva del río Agrio


Costes asociados a la ruptura y la restauración

Daños reclamados por los agricultores 17 M€Administración General del Estado (Confederación Hidrogr áfica del Guadalquivir) 18 M€

Retirada de lodos a cargo Junta de Andalucía 30 M€

Ficha de datos de la limpieza de lodos (Garrido, 2008, CSIC)

Lodos recogidos 7 hm 3 de 63 km y 4634 haNº de análisis 15.000 con 122.000 determinaciones de 3128 pu ntos de muestreoLimpieza de lodos 491 camiones + 154 máquinas + 868 personasTransporte total 16.10 6 km con 70.000 km en promedio por camiónDuración 208 díasCoste de la limpieza y restauración 165 M€

Arenas et al., BGM 2001

Retirada de lodos a cargo Junta de Andalucía 30 M€Boliden (AB) – Apirsa (concesionaria minera) 8 M€

pago de indemnizaciones: Boliden–Apirsa 16 M€compra de terrenos: Junta de Andalucía 54 M€

Junta de Andalucía + Estado reclamaron 90 M€ a Boliden � anulado por el Tribunal SupremoBoliden perdió judicialmente reclamación contra ingenier ía constructora de la balsa

Trabajos adicionalesen columnas de laboratorio

Estudio de la meteorización de los lodos en tres parcelas exp erimentalesmodelar

Modelación de la interacción río–acuífero y simular de esce nariosConstrucción de 77 represas transversales para retener lod osTratamiento adicional con CaCO 3 de residuos de azucareras


Restauración ecodinámica del valle del Guadiamar

Corredor Verde� conectar la costa (Doñana)con Sierra Morena (parques de montaña)Programa de Investigación del CorredorVerde del Guadiamar PICOVER

Eliminar cultivos alimentariosNo utilizar agua de pozos para bebida

Estudios específicos de fitotoxicidadfauna


Segunda parteReinyección de agua de mina en Cobre Las Cruces

CaracterísticasCondicionantesReinyección de aguas drenadasReinyección de aguas drenadas


Mina Cobre Las Cruces, Sevilla, España

Ubicación: TM de Gerena, Sevilla, a 20 km de SevillaInicio de actividades en 2006 y de operaciones en2009La mayor mina a cielo abierto de la Unión EuropeaLocalizada por métodos de geofísica profundaMineralización paleozoica de la Franja Piritica Ibérica: r eservas de 17 Mt de mineral con 6,2% CuRecubrimiento de sedimentos terciarios poco permeables

acuíferos ● Niebla–Posadas , capa que recubre al Paleozoico y aflora al N–WWpoca explotación

● Cuaternario de recubrimiento, incluido el aluvial de Riber a de Huelvaexplotación agrícola y de abastecimiento a población

Requisitos de explotación: corta de 250 m de profundidad� desmantelar el recubrimiento

Cuaternario � evitableCuaternario � evitable� accede agua a la corta acuífero Niebla–Posadas (confinado i ntersectado)

Paleozoico no mineralizado

Supone

Requisitos de la autorización: no afectar a las explotacion es de agua subterránea del área� reinyectar el agua de pozos de drenaje y de la mina� agua de reinyección igual o mejor calidad que la natural

Supone � planta de tratamiento de agua de sondeos de drenaje y de mina� tratamiento físico, químico y de osmosis inversa

� anillo exterior de sondeos de inyección� mantener los niveles freáticos� compensar agua que se evapora

bombeo de anillo de sondeos periféricos de drenajebombeo de agua de la corta y su vertido


Cortes geológicos esquemáticos por Cobre Las Cruces

Corte geológico NW–SEAcuífero Niebla–Posadas

Sección vertical de la mineralización


Acuífero Niebla–Posadas

Nivel de arenas silicosas sobre el relieve paleozoicoAfloran al N de Cobre Las CrucesConfinadas bajo margas miocenasEspesor medio 10–15 m, entre 0–10 y 20–30 m en Ribera de HuelvaRecarga potencial estimada 35–40 hm 3/a

Productividad ~ 50–60 L/s por pozo riegoabastecimiento

Productividad ~ 50–60 L/s por pozo

Calidad del agua:

abastecimiento

Lugarconduct. eléctrica µS/cmpHdureza en mg/L CaCO 3

afloramiento400–550

8,3235–335

en mina1400

alejado2000–4500

6,3


Piezometría no perturbada del el acuífero Niebla–Pos adas


Corta de Cobre Las cruces en 2012

Profundidad:Profundidad:200 m200 m

Diámetro:Diámetro:1600 m1600 m

Afloramiento del acuífero Niebla–Posadas


Schreiber et al. 2014

Mina Cobre Las Cruces

Inversión en tratamiento de agua: 30 M€Produce los cátodos de Cu

Instalación hidrometalúrgica


Piezometría resultante de la explotación en 2012

20152015––IxtapaIxtapa––3737Schreiber et al. 2012

Evolución temporal del nivel piezométrico en Cobre L as CrucesPERIODO PRE–MINA SDR REAJUSTE INYECCIÓN

SECTOR 1

SECTOR 3


Schreiber et al. 20012

Condicionantes● que no entre agua exterior en corta minera● reinyectar todo el caudal drenado � con igual/mejor calidad que la natural● evitar en lo posible contacto del agua con sulfuros metálico s● abastecer las necesidades de la mina con� agua urbana depurada de San Jerónimo �no es reciclable� agua de fondo de costa (de contacto)

● vertido � tratar hasta mejor que agua potable● si es necesario � tratar con ósmosis inversa aguas● tener un hidrogeólogo residente●tras clausura (2025) y relleno � mantener el sistema operativo

Instalaciones

de contactode drenaje

Condicionantes hídricos para le explotación

Instalaciones10 plantas de tratamiento de aguas1 gran embalse20 balsas de regulaciónagua consumida 58% de contacto + 42% urbana regeneradaagua de planta hidrometalúrgica � casi desmineralizada por OI + intercambio iónico

Accionescorregir pH con H 2SO4 � evitar N de HNO 3 en vertido

� problemas � precipitación� optimizar

reducir B en agua tratada para reinyección � modificar membranas de OI (ósmosis inversa)pretratar químicamente aguas de contacto en balsas

� precipitar metales y filtrar � atención al As� optimizar

sulfatos � incrustacionessílice más frecuentes limpiezas


Re–inyección en la mina Cobre–Las Cruces

en la corta ~ 13 en Paleozoico se van desplazandoperimetrales 20 a 30

Sistema de bombeo–(re)inyecciónfuncionamiento en continuo

tiempo entre drenaje e inyección ~ 3 horas37 pozos/sondeos de drenaje

32 sondeos de (re)inyección � 5 a 11 L/s/sondeo 20152015––IxtapaIxtapa––4040

Afloramiento de agua en el interior de la mina

procedente del acuífero Niebla–Posadas


Mina Cobre Las Cruces . Anillo de extracción: 40 pozos


Mina Cobre Las CrucesAnillo de inyección en el contexto del entorno: 38 pozos


Hidrogeoquímica del acuíferoNiebla–Posadas

Relación Na–Cl: posibles procesos(Mezcla agua dulce–agua marina relicta)

Aporte de Na de la roca o de cambio iónico Ca–Na


Aporte de Na de la roca o de cambio iónico Ca–Na

Isotopía del agua: posibles procesos: Agua de zona distal: recarga a mayor elevación

bajo clima más fríoAgua de recarga posible efecto de evapoconcentración

Relación entre Cl/Br y Cl: posibles procesos:recarga y zona intermedia agua de recarga local

salinización por agua marina relicta (?)

13C: resultados: en %o PBDRecarga: –10

Intermedio: –9 a –8Entorno de la corta –7 a –5

Distal (–9 a –8)

Esquema de tratamiento del agua en Cobre Las Cruces


Tratamiento del agua en CobreLas Cruces


• Recharge: agua moderna (posterior a 1955) con 3H• Intermediate: 0,1–20 ka según 14C• Deep 1: 20–30 ka según 14C, 36Cl• Deep 2: >30 ka según 36Cl

Flujo en el acuífero Niebla–Posadas

Renewal: agua renovable

potableNonrenewal:

agua casi estacionariano potable

Scheiber et al. 2015


no potableexceso de salinidad,

NH4, B, AsB hasta 3,5 mg/L

As hasta 0,18 mg/LNH4 hasta 13 mg/L

Origen de los solutos en el acuífero Niebla–PosadasP

A

L

E

O

Z

I

C

o

C

E

N

O

Z

O

I

C

o

Mezcla

(1) Recharge: bajo NH4, As y B

(2) Intermediate: acuífero bajo > 200 m de margas

(3) Deep 1 y 2: tiempo de residencia >20 ka

Mezcla


Problemas surgidos o atribuidos

Exceso de entrada de agua en la corta

Incremento de entrada de agua a la corta (procede del Paleozoi co)restituir 0,4 hm 3/a � entran 0,8 hm 3/a¿adquirir derechos de agua locales?planta OI para 90 m 3/h � ahora debería tratar 220 m 3/h

Vertido ocasional de As en agua (fallo filtros)Falta seguridad ante paro prolongado de los sistemas


8-Aznalcóllar [Modo de compatibilidad] - aghm.org llar.pdf · PDF fileEmilio...

Documents

Transcript of 8-Aznalcóllar [Modo de compatibilidad] - aghm.org llar.pdf · PDF fileEmilio...