MINERÍA Y MEDIO AMBIENTELABORATORIO N° 3

Título de la práctica: Prueba Estática de Predicción de Drenaje Ácido de Mina

Jefes de práctica: Jorge Nué Martinez

Alumnos :

Horario: Miércoles de 3 a 5

Fecha de entrega : 30/10/2015

2015

1. OBJETIVOS:

Determinar el potencial de acidez (PA) y potencial de neutralización (NP) para dos muestras, una de desmonte y la otra de relave.

Identificar cuáles son las características o propiedades que influyen en la generación de drenaje ácido.

Describir el método de prueba estática y dinámica, especificar para que sirve cada uno de ellos.

Conocer los diferentes métodos que son utilizados para el tratamiento del drenaje ácido de mina.

Realizar un análisis de la normativa vigente en Perú respecto al drenaje ácido de mina.

2. MARCO TEÓRICO:

En la actualidad existe mucha preocupación por parte de las empresas y comunidades respecto del tema ambiental, un tema que causa mucho interés es la formación de drenaje ácido. En este contexto resulta indispensable realizar pruebas a nivel laboratorio para tratar de predecir si en los depósitos de desmonte, relaves o en el interior mina se formará el DAM.

En general la generación de DAM O DAR se da por la oxidación de minerales sulfurosos expuestos al aire o al agua, esta se caracteriza por una acidez alta, altas concentraciones de sulfatos y metales disueltos. Asimismo las bacterias y la temperatura pueden afectar de manera secundaria la velocidad con la cual se genere DAM.

Tabla 1. Factores que afectan la generación de aguas ácidas (Brodie et al. 1991).

Prueba estática de predicción de drenaje ácido:

Esta sirve para caracterizar el potencial de generación de ácido de una muestra.

Esta consiste en observar mediante la experimentación si existe suficiente cantidad de minerales consumidores de ácido frente a los minerales potencialmente generadores de ácido, de tal manera que como producto de un balance general no se genere DAM.

Los minerales generadores de ácido son en su mayoría sulfuros y los consumidores son carbonatos, silicatos, hidróxidos.

Las muestras que tengan resultados negativos en esta etapa se descartan mientras que los otros pasan a la siguiente fase: prueba dinámica

Esta es una prueba que tiene solo carácter cualitativo, es decir, solo te dice si se forma o no DAM mas no te dice cuanto ni en que tiempo.

Prueba cinética:

Los ensayos cinéticos se diferencian de los estáticos en que éstos pretenden reproducir en laboratorio las condiciones naturales de las reacciones de oxidación. Frecuentemente ayudan a confirmar los resultados de los ensayos estáticos y sirven para estimar de forma rápida cuando y como va ha ocurrir la generación ácida.

Estos ensayos se realizan en muestreos de grandes volúmenes y en períodos de tiempo muy largos y dan información sobre el rango de oxidación del sulfuro mineral, por lo tanto, indican la producción ácida y la calidad del agua del drenaje, que sirven para evaluar el tratamiento requerido y adoptar las medidas de control necesarias.

Los ensayos cinéticos pueden emplearse para estudiar el comportamiento de diferentes variables que influyen en la generación del potencial ácido, como la temperatura de la muestra, la acción de las bacterias, etc. Estos ensayos tienden a acelerar los procesos de oxidación natural observados en campo, para ello, se suele evaluar los cambios de acidez y pH, así como el contenido de sulfato y la concentración de metales formadores de acidez.

La preferencia por uno u otro tipo de ensayo está en función de la necesidad y la experiencia del usuario. En la mayoría de los ensayos el tamaño de partícula requerido es de malla -200. Aunque para grandes volúmenes de muestras existen equipos que determinan el potencial ácido en partículas gruesas.

Los mecanismos de control de drenajes ácidos de mina, tal como el incremento de alcalinidad mediante la adición de caliza, pueden evaluarse usando ensayos cinéticos. Por lo general una muestra con pH menor a 3 se considera muy ácida, con pH entre 3 a 5 es una muestra generadora de acidez y cuando el pH es mayor a 5 la muestra es alcalina o neutralizante de acidez.

Al igual que en los ensayos estáticos es importante considerar el tamaño de partículas de la muestra, sobre todo si se hace una comparación de resultados de los ensayos que reproducen a escala las condiciones reales de campo.

Tabla 2. Comparación entre tipos de métodos cinéticos

Tabla 3. Ventajas y desventajas de cada tipo de método cinético

Métodos de tratamiento de drenaje ácido de mina:

Métodos activos, que precisan de una operación continuada, como sucede en una planta química de tratamiento de aguas ácidas.

El tratamiento de aguas de mina utilizando métodos químicos mediante la adición de sustancias alcalinas, tiene un coste elevado sobre todo cuando se trata de grandes volúmenes. Además requiere un control y mantenimiento de las instalaciones de aireación y mezclado, así como de un almacenamiento adecuado de los lodos con carga metálica.

Métodos pasivos, en los que la intervención del hombre es mínima, tal como sucede con los humedales, drenajes anóxicos calizos, sistemas de producción de alcalinidad y otros.

3. EQUIPO UTILIZADO:

A. AgitadorB. Ph-imetroC. Vasos precipitadoD. Bureta y goteroE. HCl Y NaOH

4. PROCEDIMIENTO REALIZADO:

El jefe de práctica realizo la preparación previa de la muestra, en las 24 horas anteriores a la ejecución de nuestro experimento.

Se tienen 2 muestras , una es la de un relave(anarajado) y la otra de desmonte(Blanco)

Se nos indica que en los vasos precipitados están los 2 gramos de muestra más 150 ml de agua.

Nosotros trabajaremos con la muestra de desmonte, con el ph-metro verificamos que el ph inicial de nuestra muestra este en el rango de 2 a 2.5, tuvimos que agregar 2ml de HCl para poder llegar a ese rango

Nuestro pH inicial es de 2.37.

Luego agregamos el NaOH con el objetivo de alcanzar un pH de 8.3, el gasto registrado en este proceso es de 1.5 ml

5. CALCULOS Y RESULTADOS

Determinación del potencial de neutralización (PN):

Datos: Volumen HCl 1 molar: 2 mililitros. Volumen NaOH 0.5 molar: 1.5 mililitros.

PN=¿¿

PN= 31.25 kg CaCo3/t

Determinación del potencial de acidez (PA):

Datos: Peso muestra = 2gr Azufre total = 1.98% Sulfato= 0.007% %sulfuro= (1.98-0.007)%

PA= %sulfur x (31.25)PA= 1.973x31.25= 0.6166 kg CaCO3/t

Cálculo del Potencial Neto de Neutralización (PNN):

PNN=PN−PA

PNN=31.25−0.6166

PNN=30.63

Cálculo de la relación entre los potenciales (PN / PA):

PNPA

= 31.250.6166

PNPA

=50.68

6. CONCLUSIONES:

Primero consideremos el siguiente cuadro para tener en cuenta los resultados obtenidos.

TABLA 4. Clasificación de acuerdo al NPP

Tabla 5. Clasificación de acuerdo al NP/PA

Concluimos que el NPP al tomar un valor por encima de 20, 30.63, no tiene potencial para generar drenaje ácido.

De la otra clasificación que resulta de comparar el NP/PA, se concluye de manera similar que la muestra al tomar un valor mucho mayor que 4, 50.68 no tiene ningún potencial para generar drenaje ácido

El ácido clorhídrico disminuye el pH, mientras que el hidróxido de sodio aumenta el pH, en otras palabras, el ácido clorhídrico hace que el pH se vuelva ácido y el hidróxido de sodio lo vuelve más básico.

Se debe mencionar que si el valor de nuestro NPP hubiera estado entre – 20 y 20, la cual constituye una región de incertidumbre, es decir, no podemos concluir si se forma DAM o no. Por ello, estudios cinéticos son requeridos de manera obligatoria para este tipo de casos

Se concluye que la prueba estática constituye un tipo de prueba filtro, es decir, nos ayuda a seleccionar de un conjunto de muestras las que tienen mayor potencial de generar DAM para luego hacer pruebas cinéticas.

Se concluye que estos estudios deben ser considerados desde etapas tempranas de estudios, ya sea en los estudios de factibilidad o EIA, ya que es mejor gastar en métodos de prevención de generación de DAM que gastar en métodos de control (pasivos y activos), ya que el tratamiento del DAM generado genera un costo elevado, por ejemplo, en los métodos activos.

7. BIBLIOGRAFÍA:

Guía ambiental para el manejo del drenaje ácido de minashttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/file/DGAAM/guias/manedrenaje.PDF

United States Environmental Protection Agency.Design Manual: Neutralization of Acid Mine Drainage (Manual: Neutralización del Drenaje Acido de Mina). EPA-600/2-83-001. Enero 1983

Aduvire Osvaldo ,Drenaje ácido de mina: Generación y tratamiento(Instituto Geológico y Minero de España), Madrid 2006