CARACTERIZACIÓN DE RESIDUOS MINEROS Y ACCIONES PREVENTIVAS: UN APORTE PARA EL ESTABLECIMIENTO DE PRIORIDADES DE ACTUACIÓN SOBRE TERRITORIOS

CON PASIVOS AMBIENTALES MINEROS

Dr. Manuel José García Gómez AGQ PERU SAC

La ECONOMÍA de la palabra griega que significa "el que administra un hogar“.Gregory Mankiw, la define como "el estudio del modo en que la sociedad gestiona sus recursos"

PASIVOS AMBIENTALES - término con marcado carácter económico

La percepción, y convencimiento actual es que estamos obligados a cuidar nuestros ecosistemas.

Principio de la Economía Ambiental : imposibilidad de extraer de los ecosistemas sin sostenibilidad pues de lo contrario acabaríamos con ellos e, indirectamente, con nuestro modelo de civilización.

La actividad minera ha generado una percepción ambiental negativa por los impactosque produce, tanto visuales como de contaminación. Sin embargo, las cada día másestrictas normas ambientales, la educación y el desarrollo de las sociedades, entreotros factores, han hecho que en nuestro tiempo se considere como un sectorindustrial más, y que se dispongan de procesos y técnicas respetuosas con el medioambiente.

En general se pueden presuponer los siguientes impactos:

• Operaciones mineras- Desmonteras: polvo, generación aguas ácidas,…-Tajos y galerías abandonadas: generación de aguas ácidas, problemas de seguridad,…

• Tratamientos de Mineralurgia/Metalurgia:- Emisiones a la atmosfera: partículas, gases de procesos metalúrgicos- Ruidos- Generación de residuos. Relaves.- Producción de Efluentes: proceden de las etapas de lavado y concentración.

PRODUCCIÓN DE RESIDUOS MINEROS

Relación directa

GENERACIÓN DE PROBLEMAS AMBIENTALES

- Suelos contaminados..Ocupación terreno..Dispersión partículas

- Aguas contaminadas

A FUTURO RIESGO DE PASIVOS AMBIENTALES MINEROS

Y DEBEMOS EVITAR EXTERNALIDADES Y SOBRE TODO DAÑOS A LA SALUD Y EL AMBIENTE

Los principales factores ambientales son las EMISIONES y los ACCIDENTES.

Emisiones- los residuos mineros pueden contener especies oxidables tipo sulfuros

• los sulfuros se oxidan por exposición al aire y agua (catálisis bacteriana)• la oxidación de los sulfuros producen lixiviados ácidos• se generan a lo largo del tiempo, en grandes periodos, y también, discontinuamente

- cambio de las propiedades de los suelos receptores por acidificación o alcalinización- dispersión de partículas: contaminación atmosférica y de suelos por deposición- efuentes minero-metalúrgicos- aguas de drenaje, de contacto,..

Accidentes - posibilidad de colapso y destrucción de instalaciones- seguridad de personas-inundación espacios naturales- contaminación y acumulación en animales y plantas

La generación de residuos implica la aceptación de costes para los agentes económicos por la gestión de ellos en las mejores instalaciones y condiciones posibles.

Como solución mejor siempre será la minimización de su generación, pero cuando no se puede de forma eficiente, la solución debe ser minimizar el riesgo de la gestión, manejo y mantenimiento a largo plazo.

Existen diversas y variadas formas de gestión:• Descarga de pulpas de tailings en tranques de relave.• Espesado (secado) de pulpas y colocación de residuos en instalaciones ex-profeso.• Relleno de cámaras de minería subterranea o de tajos de minería a cielo abierto.• …

CLAVE Conocimiento de los residuos y la ubicación de la instalación

Diseño e implantación de soluciones de gestión y manejo

Principal diferencia entre minerales y rocas de los yacimientos y los residuos mineros que se generan durante su explotación, es el aumento de su accesibilidad a procesos físicos, químicos y/o biológicos.

MAYOR EXPOSICIÓN POR REDUCCIÓN DE TAMAÑO

La investigación para el conocimiento de los residuos mineros está centrada en dos grupos de características:

1) COMPORTAMIENTO GEOTÉCNICO. ESTABILIDAD FÍSICA Y ESTRUCTURAL

2) COMPORTAMIENTOS GEOQUÍMICO: Generación de aguas ácidas Movilización/solubilización de sales.

Cationes de metales pesados Aniones

MUESTREO Y PREPARACIÓN DE MUESTRAS

Para asegurar la correcta representatividad de las muestras es muy importante aplicar undiseño de toma de muestras apropiado que asegure que los resultados finales sonreproducibles.

Es vital la planificación previa.

La toma de muestra puede consistir en:• Muestras puntuales: tanto que representen a un único tipo de material, o que sean tomadasen diferentes puntos de una determinada área.• Muestras lineales: tomadas en una sucesión continua como un sondeo, una calicata oprocedimientos similares.• Muestras integradas: como un conjunto de pequeñas muestras puntuales.• Muestras globales: grandes volúmenes, que después se separan en alícuotas y fracciones enel laboratorio.

Estabilidad física

DegradabilidadResistencia

COMPORTAMIENTO GEOTÉCNICO

• Humedad………………………ASTM D2216• Peso específico……………..ASTM D854• Límites plástico/líquido

Atterberg…………………….ASTM D4318• Granulometría…………..…ASTM D2487• Test Proctor…………………..ASTM D698• Test Permeabilidad………..ASTM D5887• Test Esfuerzo………………….ASTM D2166• Test Consolidación

Triaxial…………………………..ASTM D2435• Test de degradabilidad…..ASTM D4644

Análisis Químicos

Análisis Mineralógicos

Ensayos Estáticos

Ensayos Dinámicos

Ensayos de Lixiviación

COMPORTAMIENTO GEOQUÍMICO

Análisis mineralógicos

Microscopia de luz reflejada Identificación especies con brillo metálico

Microscopia de luz transmitida. Petrografia

Secciones delgadas para determinar

asociaciones mineralógicas en rocas

Difracción rayos X (DRX)Identificación general de especies

minerales

ANÁLISIS

Análisis químicos

Muestras sólidas y liquidasDigestión, disgregación, fusión.

Terminación en ICP o FRX

EspeciaciónIdentificación estados de oxidación

As(III) – As(V); Cr(III) – Cr (VI); Fe(II) – Fe(III)

Extracción secuencial Ocurrencia y movilidad de metales

Extracción secuencial Leinz et al (7 fases)Soluble al agua Agua desionizada

Iones intercambiables Acetato sódicoCarbonatos Acetato sódico + Ac Acético

Óxidos amorfos de Fe y Mn Hidroxilamina + HClÓxidos cristalinos de Fe HCl

Sulfuros NaClO3 + HCl + HNO3Silicatos HNO3 + HClO4 + HF + HCl

ANÁLISIS

Acid Base Accounting - Test ABAFizz RatingMáximo Potencial de Acidez (AP) en kg CaCO3/tPotencial Neutralización (NP) en kg CaCO3/tpH pasta y pH oxidaciónCalculo NPR - relación NP/APCalculo NNP = NP - AP

ENSAYOS ESTÁTICOS

Varias metodologías aplicables con modificaciones entre ellas:•La original de Sobek et al (1978)•A más aplicada actualmente Lawrence & Wang (1997)•Adaptación para casos con siderita•Variaciones en determinación sulfuros

NPR NNP< 1 Potencial producción de ácido (PAF)<3 y > 1 < 20 Moderado productor de ácido<3 y >1 > 20 Incertumbre producción de ácido> 3 No productor de ácido (NAF)

0

50

100

150

200

250

300

0 100 200 300 400 500 600

PN (kg CaCO3/t)

PA (kg CaCO3/t)

Pot Neutraliación vs Pot Acidificación

NPR > 3 NPR < 1 NNP = +20 NNP = -20

Zona NAF

Zona PAF

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

AST -17

AST -18

AST -19

AST -20

AST -21

AST -22

AST -23

AST -24

AST -25

AST -26

AST -27

AST -28

AST -29

AST -30

pH N

AG

Representación gráfica del pH NAG

pH NAG

Linea de referencia

Generación Neta de Ácido (NAG)pH final después de oxidación con H2O2

Calculo kg-equivalentes de CaCO3 /tonelada, para alcanzar pH 4,5 y 7,0

ENSAYOS ESTÁTICOS

Complementario a los ensayos ABAPosibilidad de realización de forma secuencial.

ENSAYOS DE DINÁMICOSTipo Proceso Tipo

Celdas humedasASTM D5744

1 kg masaCiclos humedos/secosTiempo min 20 semanas

Proceso estandarizado.Las condiciones tienen que ver mucho con la climatología de la zona

ENSAYOS DE DINÁMICOS

Tipo Proceso Tipo

Test de columnas Permiten flexibilidad y ensayospersonalizados

Meteoric Water Mobility Procedure (MWMP)ASTM D4874

Agua desionizadaL:S 1:124 h

Dutch standard column testNEN 7343

Lixiviabilidad a largo plazo.HNO3 pH=4,0 21 días

Ensayo de inundación en columnas CEN/TS14405

Inundación en varios ciclos con agua desionizada

ENSAYOS DE LIXIVIACIÓNRatio

L:S

US EPA EPA -1311TCLP

Toxicity characteristic leaching procedure Ac Acético 0,04 M pH=5,0 16:1

US EPA EPA-1312SPLP

Sintethic precipitation leaching procedure

Lluvia ácida. Sol H2SO4+HNO3 pH = 5,0

20:1

British Columbia (CA)

SWEPSWEP 2

Special waste extraction procedureSpecial waste extraction modified procedure

Ac Acético 0,5 NAgua desionizada

20:120:1

UE EN 12457 Ensayo de conformidad para la lixiviación de residuos granulares y lodos

Agua desionizada10:1

UE CEN/TS14429 Characterisation of waste —Leaching behaviour tests —Influence of pH on leaching withinitial acid/base addition

8 ensayos a diferentes valores de pH

En los casos que se utiliza agua como agente lixiviante se pueden hacer ensayos de ecotoxicidadde los lixiviados (Daphnia Magna, Vibrio Fischeri,…

Planteamiento de la UE

BAT: Management of tailings and waste-rock in Mining Activities

Las metodologías y procedimientos de caracterización de residuos, suelos y aguas contaminadas son variados y numerosos.

Existe una gran diversidad de casos, con diferentes complejidades, y no se pueden establecer estrategias pre-definidas, lo conveniente siempre es una planificación inicial con el mayor aporte de documentación y evidencias posibles. Los estudios previos puede ser (o son) más importantes en algunos casos que los procesos de caracterización y evaluación de riesgos.

RECOMENDACIONES

Dos consideraciones principales:(1) Adaptación y reconocimiento de la realidad de partida .… NO TODAS LAS CARACTERIZACIONES SON IGUALES

(1) Priorización en función de riesgos, posibilidades de gestión y de remediación.… NO TODAS LAS SOLUCIONES SON APLICABLES A CADA CASO

La metodologias de caracterización, además de contar con criterios para clasificación, ofrecen información para la gestión de los residuos (ACCIONES PREVENTIVAS), y para soluciones de remediación de suelos y aguas contaminadas (PRIORIZACIÓN).

Las metodologías y procedimientos de caracterización son potentes HERRAMIENTAS para la PREVENCIÓN y PRIORIZACIÓN

Siempre que sea posible – nuevos o actuales proyectos – la caracterización debe ser base para el diseño de instalaciones de residuos y los programas de manejo y mantenimiento.

En el caso de suelos y aguas contaminadas (pasivos o instalaciones en operación) las metodologías de caracterización son una herramientas primaria, pero para la toma de decisiones y su priorización requieren de ANÁLISIS DE RIESGOS.

ASPECTOS CLAVE

EJEMPLO DE CULTIVOS ENERGÉTICOS

Efluente minero-

metalúrgico

Aguatratada

Preparación solución de riego

Producción deEnergía

Proyecto AgronómicoTecnificadoBiomasa

Energía Eléctrica

Energía Térmica

Restauración ambiental

Valor

Energía autónomaSuma CO2Colaboración socialImagen

COMO A PARTIR DE UN PROBLEMA....... SE OBTIENE UN RECURSO

EJEMPLO ABANDONO INSTALACIÓN DE RESIDUOS

EJEMPLO ACCIDENTE Y NUEVA ACTIVIDAD

MUCHAS GRACIAS