EAP INGENIERIA GEOLOGICA

UNMSMING. GEOLOGICA15/07/13

DRENAJE ACIDO DE ROCA (DAR) DRENAJE ACIDO DE MINA (DAM)

RESUMEN

El fenmeno de drenaje acido proveniente de minerales sulfurosos es un proceso que ocurre en forma natural. Hace cientos de aos, se descubrieron muchos yacimientos minerales por la presencia de drenaje rojizo, indicando la presencia de minerales sulfurosos.Drenaje acido de roca (DAR) es un proceso dependiente del tiempo y que involucra procesos de oxidacin tanto qumica como biolgica y fenmenos fisicoqumicos incluyendo la precipitacin y el encapsulamiento.Drenaje acido de mina (DAM) es una traduccin de la expresin inglesa acid mine drainage, usada generalmente para referirse a los efectos ambientales que produce el drenaje de aguas acidad procedentes de ciertas labores y residuos mineros. Se trata de un problema ambiental complejo y multidisciplinar, que puede abordarse desde diferentes perspectivas. Considerando el contexto en que se enmarca , dentro de una monografa de Mineraloga Aplicada, se presenta una sntesis de los aspectos geoqumicos y mineralgicos mas relevantes del DAM, poniendo nfasis en la caracterizacin de sulfuros metlicos particularmente pirita, cuando se exponen artificialmente , por la actividad minera , a las condiciones fisicoqumicas que prevalecen en a superficie terrestre, es decir, en presencia de abundantes agua y gases atmosfricos.

INTRODUCCION

Las aguas acidas se producen como resultado de la oxidacin qumica y biolgica de sulfuros metlicos, especialmente pirita o pirrotita, que se pueden encontrar presentes o formando parte de botaderos, relaves, basuras municipales, etc.La oxidacin se produce cuando las rocas conteniendo sulfuros son expuestas al aire y al agua.La generacin de aguas cidas es el resultado de una serie compleja de reacciones qumicasEl fenmeno de drenaje acido proveniente de minerales sulfurosos es un proceso que ocurre en forma natural. Hace cientos de aos, se descubrieron muchos yacimientos minerales por la presencia de drenaje rojizo, indicando la presencia de minerales sulfurosos.Hace solo alrededor de 20 aos, se desarrollo una preocupacin ambiental asociada con esta agua acida, rica en metales disueltos, as como el termino drenaje acido de mina o DAM. No obstante el drenaje acido no ocurre nicamente en las minas, por el termino de Drenaje acido de roca o DAR tambin es usado comnmente.

DRENAJE ACIDO DE ROCA (DAR)El fenmeno de drenaje acido proveniente de minerales sulfurosos es un proceso que ocurre en forma natural. Hace cientos de aos, se descubrieron muchos yacimientos minerales por la presencia de drenaje rojizo, indicando la presencia de minerales sulfurosos.Hace solo alrededor de 20 aos, se desarrollo una preocupacin ambiental asociada con esta agua acida, rica en metales disueltos, as como el termino drenaje acido de mina o DAM. No obstante el drenaje acido no ocurre nicamente en las minas, por el termino de Drenaje acido de roca o DAR tambin es usado comnmente.El drenaje acido se refiere: Drenaje contaminado que resulta de la oxidacin de minerales sulfurosos y lixiviacin de metales asociados, provenientes de las rocas sulfurosas cuando son expuestas al aire y al agua. El desarrollo del DAR es un proceso dependiente del tiempo y que involucra procesos de oxidacin tanto qumica como biolgica y fenmenos fisicoqumicos incluyendo la precipitacin y el encapsulamiento.Generalmente el DAR se caracteriza por:1) Valores del pH por debajo de 7 hasta 1.52) Alcalinidad decreciente y acidez creciente3) Concentraciones elevadas de sulfato4) Concentraciones elevadas de metales (disueltos o totales)5) Concentraciones elevadas de solidos disueltos totalesEtapas de desarrollo del Drenaje acido de roca (DAR)El desarrollo del drenaje acido de roca es un proceso que depende del tiempo y comprende tanto reacciones qumicas de oxidacin como fenmenos fsicos relacionados. En algunos asientos mineros el drenaje acido se detecta desde el principio de las operaciones. En otros, han pasado de 10 a 40 aos antes de que se observe drenaje acido. En estos sitios, las reacciones de oxidacin de sulfuros y generacin de acido probablemente estuvieron ocurriendo durante el intervalo de retardacin previo a la medicin del agua de drenaje, pero en una baja proporcin y con neutralizacin de los productos de oxidacin.El grafico anterior puede ser utilizado para ilustrar esquemticamente el desarrollo del DAR a travs del tiempo. Generalmente, se le observa como un proceso de 3 etapas, definidas por el pH del agua en el microambiente de los minerales sulfurosos. Con frecuencia , las siguientes descripciones son usadas para comprende la naturaleza del DAR dependiente del tiempo para la interpretacin del DAR en el campo.ETAPA 1La acidez es generada y rpidamente neutralizada en las etapas iniciales cuando la roca contiene minerales sulfurados es expuesta al oxigeno y al agua. El drenaje de agua es casi neutro. Mientras se produce la oxidacin de los minerales sulfurosos, existe suficiente alcalinidad disponible como para neutralizar la acidez y precipitar el hierro en forma de hidrxido.Como se muestra en las reacciones de etapa 1 , esta es fundamentalmente un periodo de oxidacin qumica. El oxigeno es el oxidante principal, al producir sulfato y acidez a partir de las oxidacin de los minerales sulfurosos. Los minerales carbonatados, como la calcita presente en la roca, neutraliza esta acidez y mantienen condiciones que van de neutras a alcalinas (pH>7) en el agua que fluye sobre la roca. Tambin se podra detectar un contenido elevado de calcio (y magnesio u otros minerales, dependiendo de las rocas consumidoras de cidos presentes), como resultado de la disolucin de los minerales carbonatados, debido al consumo de acido.La oxidacin de los minerales sulfurosos libera hierro ferroso en la solucin. La oxidacin qumica del hierro es rpida a un pH superior a 7 y el hierro frrico se precipita de la solucin como un hidrxido. De esta manera, la velocidad de oxidacin qumica de la pirita es relativamente baja, comparada con las etapas posteriores de oxidacin, ya que el hierro frrico no contribuye como oxidante. En esta etapa, el agua de drenaje se caracteriza generalmente por niveles elevados de sulfato, con pH cercano a neutro. El acido producido es neutralizado mientras que el hierro frrico se precipiten en forma de hidrxido. Si existen minerales de zinc asociados con los sulfatos de hierro, tambin podran detectarse concentraciones de zinc en la solucin.ETAPA 2 A medida que continua la generacin de acido y se agota o se vuelven accesibles los minerales carbonatados, el pH del agua disminuye y el proceso se encamina haca su segunda etapa. Cuando el pH del microambiente disminuye hasta 4.5, ocurren reacciones de oxidacin tanto qumica como biolgica A medida que la velocidad de generacin de acido se acelera en la etapas 2 y 3, el pH disminuye progresiva y gradualmente , como se muestra en el grafico anterior. Los niveles de pH relativamente constante presentan la disolucin de un mineral neutralizante que se vuelve soluble a ese nivel de pH. Si la oxidacin continua hasta que se haya agotado todo el potencial de neutralizacin, se presentaran valores de pH por debajo de 3.5.En esta etapa, el agua de drenaje esta generalmente cerca al nivel neutro, con concentraciones elevadas de hierro y sulfato. Se observa una acidez relativamente alta, aun cuando las concentraciones de metales en la solucin puedan ser bajas.ETAPA 3A medida que los minerales alcalinos se consumen o recubren, o bien, se produce acidez a mayor velocidad que alcalinidad, el pH se vuelve acido. Las reacciones dominantes se transforman de oxidacin qumica a principalmente oxidacin biolgicamente catalizada. De las reacciones de oxidacin sulfurosa, se produce hierro ferroso, que se oxida biolgicamente y se convierte en hierro frrico. Este, a su vez, reemplaza el oxigeno como oxidante principalEn esta etapa, la velocidad de oxidacin es considerablemente mas rpida que en la etapa1.Como se indica en el grafico, el descenso del pH incremente la velocidad de oxidacin. No hay estudios cientficos definitivos para cuantificar la aceleracin de las velocidades de oxidacin debido a la oxidacin catalizada biolgicamente ; sin embrago, en la literatura existen informes sobre observacin del aumento de velocidad de 10 a un milln de veces mas que aquellas generadas por oxidacin qumica. En este etapa, el agua de drenaje es generalmente acida, caracteriza por sulfatos y metales disueltos en concentraciones elevadas. El hierro disuelto se presenta como hierro ferroso y frricoEn algn momento en el futuro, dcadas y posiblemente siglos despus del inicio dela generacin de estos cidos, la velocidad disminuir con la oxidacin completa de los sulfuros mas reactivos y el pH se incrementara hasta que la roca se torne solo ligeramente reactiva el pH del agua de drenaje no sea afectado. El tiempo para cada etapa sucesiva puede variar de un periodo de das a un periodo de cientos de aos, dependiendo de los factores que controlan la generacin de acidoDependiendo de la etapa en el proceso de oxidacin se determinara la tecnologa apropiada para la vigilancia y el control. En la ETAPA 1 puede ser factible el control mide las condiciones necesarias para las reacciones de generaciones de cidos. Se puede prevenir el impacto del drenaje contaminado sobre el ambiente mediante un control efectivo el proceso de oxidacin, eliminando el reactante principal necesario para que se produzca la reaccin ( es decir, el oxigeno). El monitoreo se centrar en los parmetro indicadores del inicio del DAR: sulfato, bicarbonato, hierro ferroso, zinc, etc.Una vez que se establezcan las reacciones de generacin de acido (ETAPA 2 y 3), el hierro frrico se convierte en el principal oxidante, en esta etapa, la oxidacin esta bien establecida y el control del DAR requiere la eliminacin del mecanismo de transporte, con el fin de evitar que el mantenimiento sea liberado en el ambiente ( es decir, el agua).Fuentes del DARLos minerales sulfurosos estn en todas partes en el ambiente geolgico, pero se encuentran principalmente en rocas que yacen debajo de una capa de suelo y, a menudo , debajo de la napa fretica. Bajo condiciones naturales, el suelo que cubre a la roca y el gua subterrnea minimizan el contacto con el oxigeno permitiendo as que la generacin de acida prosiga a una velocidad tan baja que el efecto sobre la calidad general del agua ser insignificante o indetectable. La exposicin de roca sulfurosa reactiva al aire y al agua, como resultado de actividades tales como la construccin de carreteras o explotacin minera, puede acelerar la velocidad de generacin de acido y ocasionar un impacto en el ambiente.En un asiento minero, las fuentes primarias de drenaje acido son las reas en las cuales la roca de mina ha sido disturbada, y la superficie expuesta. Entre las fuentes principales del DAR estn a) Las pilas de desmonteb) Las pilas de lixiviacinc) Los embalses de relavesd) Las labores mineras subterrnea e) Las minas de tajo abiertof) La roca de construccin( relleno, represa, carretera)Adems, el drenaje acido de roca puede ocurrir en otras reas del asiento mientras, las cuales contienen generalmente menor volumen de roca, pero que deberan considerarse en la evaluacin del lugar por ejemplo:a) Derrames de concentrados y relavesb) Almacenamiento de concentrados e instalaciones de descargac) Apilamiento de minerald) Superficies de roca expuesta al cortar de rocas para carreteras, etc.e) Caminos por los cuales pasan camiones o ferrocarriles con concentradosf) Aliviaderos de emergenciag) Pozas de almacenamiento de lodos en plantas de tratamientoEs fundamental importancia identificar todas y cada una de las fuentes potenciales de drenaje acido de mina, tanto en el diseo como en la operacin de cada asiento minero. Tambin, es importante que , al desarrollar el programa de pruebas de prediccin, se comprendan las diferencias en los controles fsicos y qumicos del dar para cada una de estas fuentes.Qumica de Reacciones

Oxidacin

La generacin y el consumo de cido son el resultado de una serie de reacciones qumicascomplejas e interrelacionadas. Los factores que controlan la velocidad y la magnitud de lageneracin de cido, y la consiguiente calidad del agua de drenaje, slo han sido estudiadosen detalle durante los ltimos 20 aos. La comprensin de estos factores,as como de los procesos qumicos y de los reactantes involucrados, constituyen la clave parala prediccin del potencial de generacin de cido en una muestra de roca; del mismo modo,es fundamental para identificar la tecnologa apropiada, que sirva para prevenir o controlar lageneracin de drenaje cido.Los componentes principales para la generacin de cido son:. minerales sulfurosos reactivos;. agua o atmsfera hmeda; y. un oxidante, especialmente el oxgeno de la atmsfera o de fuentes qumicas.La velocidad y la magnitud de la generacin de cido son afectadas por los siguientes factoressecundarios:. bacterias (Thiobacillus ferrooxidans). pH. temperatura

Las reacciones de generacin de cido se expresan generalmente como la oxidacin de lapirita, uno de los minerales sulfurosos ms comunes. Inicialmente, los sulfuros reaccionan conel oxgeno y el agua para formar sulfato (SO42), hierro ferroso (Fe2+) e iones de hidrgeno(H+). Esta reaccin total de generacin de cido, en la que se muestra la pirita siendooxidada por el oxgeno, puede representarse por la siguiente ecuacin:

FeS2 + 7/2O2 + H2O ---> Fe2+ + 2SO42- + 2H+ (Ecuacin 2.1)

Posteriormente, el hierro ferroso reacciona con el oxgeno para formar hierro frrico:

Fe2+ + 1/4O2 + H+ ---> Fe3+ + 1/2H2O (Ecuacin 2.2)

Dependiendo del pH en el ambiente alrededor del sitio de oxidacin, el hierro frrico puedeluego precipitarse en la forma de hidrxido (Ecuacin 2.3), o puede, a su vez, ser utilizadocomo oxidante (Ecuacin 2.4). A niveles de pH por encima de 3.5, el hierro frrico (Fe3+)tiende a precipitarse como hidrxido frrico. Esto forma el precipitado rojo que se observa en lamayora de minas que generan cido. Durante esta reaccin, se liberan iones de hidrgenoadicionales.

Fe+3 + 3H2O ---> Fe(OH)3 + 3H+ (Ecuacin 2.3)

A medida que se desarrolla la generacin de cido y se consume la alcalinidad disponible, elhierro frrico, a su vez, sirve como oxidante y puede promover la oxidacin qumica de losminerales sulfurosos. En el caso de la pirita, la reaccin que ocurre es la siguiente:

FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O ---> 15Fe2+ + 16H+ + 2SO42 - (Ecuacin 2.4)

La oxidacin qumica de la pirita (Ecuacin 2.1) es una reaccin relativamente rpida a valoresde pH mayores que 4.5, pero mucho ms lenta a niveles de pH ms cidos. La velocidad delsuministro de oxgeno es el elemento que controla principalmente la velocidad de la oxidacinqumica. A niveles de pH inferiores a 4.5, la oxidacin por el hierro frrico se convierte en elproceso de oxidacin dominante. La velocidad de produccin de hierro frrico, a partir delferroso (Ecuacin 2.2), se convierte en la etapa controlante del proceso total de oxidacin. Sinembargo, por catlisis biolgica, esta reaccin es relativamente rpida.Por lo general, se reconoce que ciertas bacterias pueden acelerar la velocidad con la cualocurren algunas de las reacciones anteriormente indicadas, incrementando con ello lavelocidad de generacin de cido. La bacteria Thiobacillus ferrooxidans es capaz de oxidarcompuestos de azufre reducidos, as como oxidar el hierro ferroso en frrico (que entoncespuede actuar como oxidante). Otras bacterias conocidas como participantes o acelerantes de laoxidacin de los minerales sulfurosos son: Thiobacillus thiooxidans y Sulfolobus. La velocidadcon la cual ocurre la oxidacin bacteriana depende de los siguientesparmetros:. temperatura. pH. disponibilidad de oxgeno. disponibilidad de dixido de carbono (fuente de carbono para la reproduccin de las clulas). nutrientes (N,P). rea superficial del mineral sulfuroso expuestoEn general, las velocidades de oxidacin se acelerancon un incremento de temperatura. Como regla emprica, las velocidades de reaccin puedenduplicarse por cada 10oC de aumento de temperatura. El proceso de oxidacin del sulfuro esexotrmico, genera calor y aumenta la temperatura en el sitio de la reaccin. Se han registradotemperaturas superiores a los 50oC en pilas de desmonte en oxidacin, ubicadas en regionescuya temperatura de aire ambiental es menor a5oC.Por tanto, la oxidacin continua puede crear condiciones ideales para el crecimiento de lasbacterias oxidantes. La produccin de H+ y la consiguiente disminucin del pH, hasta un niveladecuado para las bacterias que oxidan el sulfato y el hierro, la produccin de hierro frrico y elaumento de temperatura debido al proceso de oxidacin exotrmico, dan por resultado unascondiciones idealmente adecuadas para estas bacterias. Una vez establecidas, las velocidadesde oxidacin bacterialmente catalizadas son lo suficientemente altas como para mantenercondiciones de temperatura elevada y pH bajo. A temperaturas bajas, la velocidad deoxidacin, tanto biolgica como qumica, es mucho ms reducida de lo que podran ser atemperaturas ambientales. Las velocidades de reaccin, medidas en pruebas cinticas delaboratorio, debern reajustarse de acuerdo a estos hechos. Por debajo de los 4 C, lasvelocidades de oxidacin se consideran insignificantes.

Minerales Sulfurosos

Los minerales sulfurosos ms comunes, considerados como fuente de DAR, son los mineralesde hierro, en forma especial, la pirita (FeS2), pirrotita (Fe(1-x)Sx) y marcasita (FeS2).Dependiendo de la forma y de la estructura cristalina del mineral, como ste se presenta en elyacimiento, se observarn diferentes velocidades de oxidacin. Por lo general, la marcasita,pirrotita y la pirita framboidal se oxidarn ms rpidamente. Los cristales minerales con unasuperficie menor, como la pirita "euhedral" degrano grueso, se oxidan ms lentamente.Todo mineral sulfuroso tiene el potencial de oxidarse y lixiviar metales. Los minerales demetales bases, tales como calcopirita(CuFeS4), enargita (Cu3AsS4), galena (PbS), esfalerita(ZnS) y arsenopirita (FeAsS), pueden encontrarse asociados a cuerpos mineralizados en elPer. La oxidacin y lixiviacin de los minerales, generalmente como resultado de lageneracin de cido a partir de los minerales de sulfuro de hierro asociados, pueden dar comoresultado la liberacin de acidez y metales disueltos en el agua de drenaje.La cantidad de acidez que, tericamente, se puede liberar de la oxidacin de un mineralsulfuroso puede calcularse a partir de las relaciones estequiomtricas mostradas en lasecuaciones 2.1 a 2.4, en las que se grafica la oxidacin de diferentes minerales sulfurosos.Como ejemplo, la oxidacin de una mol de pirita produce 4 moles de acidez (equivalentes deH+) a partir de las reacciones que se muestran a continuacin:

FeS2 + 7/2O2 + H2O ---> Fe2+ + 2SO42- + 2H+ (Ecuacin 2.1)

Fe2+ + 1/4O2 + 5/2H2O ---> Fe(OH)3 + 2H+ (Ecuacin 2.5)

Neutralizacin

Despus de la oxidacin de un mineral sulfuroso, los productos cidos resultantes pueden ser:. inmediatamente arrastrados por la infiltracin de agua; o. extrados de la solucin, como resultado de la reaccin con un mineral que consuma cido.Existe una serie de minerales que pueden consumir acidez y neutralizar el drenaje cido. Entrelos minerales que consumen cido se encuentran:. carbonatos (calcita). hidrxidos (limonita). silicatos (clorita). arcillasEl mineral ms comn que consume cido es la calcita (CaCO3), que consume acidez a travsde la formacin de bicarbonato (HCO3) o cido carbnico (H2CO30):

CaCO3 + H+ ---> Ca2+ + HCO3- (Ecuacin 2.6)

CaCO3 + 2H+ ---> Ca2+ + H2CO30 (Ecuacin 2.7)

La calcita es el mineral carbonatado ms abundante de los yacimientos mineralizados en elPer, asociado con muy escasa, o ninguna, dolomita. Generalmente, es el ms reactivo de losminerales consumidores de cido y, a diferencia de la mayora de stos, tiende a ser mssoluble a temperaturas ms bajas.La liberacin de bicarbonato y carbonato a travs de la disolucin de la calcita puede resultaren la formacin de minerales carbonatados secundarios, siderita (FeCO3), mediante:

Fe2+ + CO32- ---> FeCO3 (Ecuacin 2.8)

Este mineral tambin puede estar presente como mineral principal en la roca. Es menossoluble que la calcita, tendiendo a amortiguar el pH en el rango de 4.5 a 6.0. La calcita tiende aneutralizar soluciones llevndolas hasta un pH entre 6.0 y 8.0.Los siguientes minerales que proporcionan alcalinidad, luego del consumo de los mineralescarbonatados, generalmente son los hidrxidos, los cuales consumen acidez mediante laformacin de un in libre ms agua, como se muestra en la ecuacin 2.9,por ejemplo, para Al(OH3):

Al(OH)3 + 3H+ ---> Al3+ + 3H2O (Ecuacin 2.9)

La mayora de rocas contendrn tanto minerales sulfurosos como minerales consumidores decido. La relativa cantidad y la reactividad de los dos tipos determinarn si la roca producirfinalmente condiciones cidas en el agua que pasa sobre y a travs de ella.Las reacciones de neutralizacin eliminarn una porcin de la acidez y el hierro de la solucin,elevando el pH. Donde hay suficiente tiempo de contacto con los minerales consumidores decido, puede ocurrir la neutralizacin hacia un pH de 7. Bajo condiciones de pH neutro, lamayora de metales presenta baja solubilidad y precipitan de la solucin en forma de hidrxidosu xidos metlicos. Sin embargo, algunos metales, como el zinc, arsnico y molibdeno, son tansolubles -o ms solubles- bajo condiciones alcalinas que bajo condiciones cidas. Los iones desulfato tambin son qumicamente estables en un amplio rango de pH. En consecuencia, lasconcentraciones de sulfato algunas veces pueden servir como indicador general de la magnitudde la generacin de cido, incluso despus de que la neutralizacin se ha producido.Una serie de minerales pueden aportar alcalinidad.

Este cuadro indica el nombre y la composicin del mineral, la capacidad equivalente de consumo decido, comparada con la de la calcita, y el pH hacia el cual el sistema se estabilizara (si seconoce este dato).

Lixiviacin de MetalesLa naturaleza mineralgica y el ambiente qumico de la roca determinarn el comportamientogeoqumico de diferentes tipos de roca. La solubilidad de los diversos metales, contenidos enlos minerales que se encuentran en la roca, depende de la forma en la que stos (minerales)estn presentes en la misma. La solubilidad de muchas formas metlicas aumenta a medidaque el pH disminuye hacia niveles por debajo del neutro (pH 7). En dichos metales, lasolubilidad aumenta con cada nivel de disminucin en el pH.De manera inversa, a medida que el pH aumenta a lo largo de una ruta (debido a aumentos denivel en el pH), algunos de los metales en solucin pueden precipitarse. En ciertos casos, eldrenaje contaminado tambin servir como lixiviante, promoviendo la disolucin de losminerales oxidados que, por lo general, pueden ser inertes o presentar baja solubilidad. Porejemplo, la generacin de hierro frrico puede servir para oxidar ciertos minerales de uranio,aumentando as la solubilidad del uranio y su velocidad de lixiviacin.En muchos depsitos, estos metales se presentan principalmente como sulfuros, que incluyencalcopirita, pirita, arsenopirita, galena y esfalerita. Ya que los minerales sulfurosos de estosmetales tienden a ser difcilmente solubles en condiciones de pH neutro, la movilizacinrequerir de oxidacin y reduccin de los niveles de pH. Una vez movilizados, algunos de estosmetales pueden ser redepositados como hidrxidos de metal bajo condiciones de pH neutro, siincrementa el pH. Bajo condiciones de oxidacin cida se esperan altos porcentajes delixiviacin con elevadas concentraciones de metales en la solucin.En otras zonas de mineralizacin, los metales asociados con minerales de cobre y oro tiendena presentarse en un estado de mayor oxidacin, con algunos metales en forma de sulfo-sales.Por lo tanto, bajo condiciones de pH neutro, la solubilidad de estos metales ser dictada por lasolubilidad de los xidos e hidrxidos de los metales.

Calidad del AguaEs importante reconocer que la acidez y el pH bajo no son factores crticos en la definicin de"drenaje contaminado" o DAR. Ms bien, la preocupacin fundamental la constituyen loselevados niveles de metales disueltos. Por ejemplo, el agua de drenaje que proviene de laoxidacin de minerales sulfurosos de una roca que aloja carbonatos puede ser casi neutra,pero puede contener niveles elevados de metales solubles en pH neutro a alcalino, tal como elzinc. Este ltimo metal es lixiviado delas rocas del entorno hacia el agua de drenaje cido, a pesar de que las reacciones a lo largode la ruta de flujo del drenaje neutralicen la acidez contenida. Entonces, es posible detectarzinc disuelto en solucin, incluso en un pH casi neutro.La preocupacin fundamental en cuanto al DAR se debe a su potencial impacto adverso sobrela flora y fauna del ambiente acutico receptor y, en menor grado, a los riesgos que suponepara la salud humana. Los peces y otros organismos acuticos son ms sensibles que losseres humanos a los niveles elevados de la mayora de metales. Esta sensibilidad se vereflejada en muchos de los reglamentos internacionales.

DRENAJE ACIDO DE MINA (DAM)Drenaje acido de mina (DAM) es una traduccin de la expresin inglesa acid mine drainage, usada generalmente para referirse a los efectos ambientales que produce el drenaje de aguas acidad procedentes de ciertas labores y residuos mineros. Se trata de un problema ambiental complejo y multidisciplinar, que puede abordarse desde diferentes perspectivas. Considerando el contexto en que se enmarca , dentro de una monografa de Mineraloga Aplicada, se presenta una sntesis de los aspectos geoqumicos y mineralgicos mas relevantes del DAM, poniendo nfasis en la caracterizacin de sulfuros metlicos particularmente pirita, cuando se exponen artificialmente , por la actividad minera , a las condiciones fisicoqumicas que prevalecen en a superficie terrestre, es decir, en presencia de abundantes agua y gases atmosfricos. No obstante, el drenaje acido tambin puede ser un fenmeno natural que acontece en ambientes supergenicos cuando las rocas contiene sulfuros lixiviables (DAR) o bien estado afloran en masas expuestas a la meteorizacin. De hecho, muchos yacimientos minerales metlicos se descubrieron en la antigedad, probablemente, por la presencia de aguas acidas, rojizas, que denotan la existencia de masas de sulfuros aflorantes.En general, los ros afectados por el drenaje de las minas se caracterizan por su extrema acidez (pH Cu(OH)2 + CaSO4.2H2OoCuSO4 + NaHS ---> CuS + NaSHO4Precipitacin de aniones con hierro frrico; por ejemplo, arsnico2H3AsO4 + Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 ---> 2FeAsO42H2O +3CaSO42H2OLas principales operaciones unitarias en una planta de tratamiento qumico del DAR puedenser:. poza de retencin aguas arriba para el DAR. preparacin de cal (hidratacin, mezcla de pulpa). una o dos etapas de neutralizacin por agitacin. tercera etapa para la eliminacin de otros metales o aniones. separacin lquido/slido. retencin de solucin del efluente tratado para muestreo previo a la descarga. disposicin de residuoLos agentes de neutralizacin ms comunes son: caliza (CaCO3) cal viva (CaO) cal hidratada (Ca(OH)2)La primera y, tal vez, la segunda etapa de una planta de tratamiento u actualmente consiste enla neutralizacin de la cal en tanques de agitacin. Se pueden utilizar otras bases en unasegunda o tercera etapa para el tratamiento de metales objeto de preocupacin seleccionadosque no se extraen con la cal. Entre ellos: soda custica ceniza de soda hidrosulfuro de sodio otros desechos con exceso de alcalinidad, incluyendo ceniza fina o relaves demolinoSe debe tomar precauciones para utilizar otros desechos con el fin de asegurar que losmetales solubles adicionales no sean aadidos al agua de drenaje. Adems, se debe aceptarque el uso de desechos, como los relaves, aumenta la masa total de sedimento producido porla planta de tratamiento y del cual deber disponerse.

Disposicin de LodosUno de los aspectos ms difciles del tratamiento qumico es la descarga del lodo detratamiento. El proceso extrae acidez y metales por precipitacin de xidos e hidrxidosmetlicos, y yeso. Usualmente, existe lodo de grano fino que es de difcil filtracin osedimentacin. Por lo comn, los lodos de las plantas de tratamiento estn constituidos por un10 a 15% de slidos por peso.Adems, se debe mantener la estabilidad qumica del lodo con el fin de evitar la redisolucinde los contaminantes metlicos. Por lo general, los lodos deben desecharse en un reapreparada para limitar el posible lavamiento y/o mantener condiciones alcalinas. La prcticaactual en algunos asientos consiste en incluir los lodos de la planta de tratamiento con losslidos de relaves alcalinos, o bien desecharlos en un rea de depsito bajo el agua. En todocaso, la descarga de lodos constituye un rea de investigacin activa, que requiere de unacuidadosa planificacin como parte del diseo de planta.

Tratamiento PasivoUno de los avances ms prometedores en el tratamiento del DAR es el reconocimiento delpapel que cumplen los procesos naturales en la eliminacin de la acidez, sulfato y metales delas aguas de drenaje cido. La reduccin biolgica de sulfato ha sido identificada como uno delos principales contribuyentes a los procesos de mitigacin de la calidad del agua en tierrashmedas. Se trata de reacciones que ocurren naturalmente y que producen alcalinidad,reducen los sulfatos y promueven la precipitacin de los metales en solucin en la forma desulfuros metlicos.La reduccin directa del sulfato a sulfuro de hidrgeno es producida por bacteriasespecializadas, estrictamente anaerbicas, especficamente por dos gneros de bacteriaanaerbica: Desulfovibrio (cinco especies) y Desulfotomaculum (tres especies).Estas bacterias son organismos heterotrficos y tienen un metabolismo respiratorio en el quelos sulfatos, sulfitos y/u otros componentes reducibles de azufre sirven como aceptores finalesde electrones, con la consiguiente produccin de sulfuro de hidrgeno. Los substratosorgnicos de estas bacterias generalmente son cidos de cadena corta, tales como el cidolctico y el pirvico. En la naturaleza, estos substratos se obtienen a travs de actividades defermentacin de las bacterias anaerbicas sobre substratos orgnicos ms complejos (talescomo la putrefaccin de vegetacin en tierras hmedas).La actividad de estas bacterias reductoras de sulfatos es importante no slo debido a laproduccin de sulfuro de hidrgeno, sino tambin debido a la subsecuente interaccin yprecipitacin de los metales y al aumento de alcalinidad. El sulfuro de hidrgeno reaccionafcilmente, por ejemplo, con cobre solubilizado a valores bajos de pH, para formar el mineralsulfurosoinsoluble. De manera similar, la precipitacin del zinc es posible siempre que existancondiciones adecuadas (funcin, por ejemplo, del pH en solucin).Recientemente, la reduccin de sulfatos ha sido reconocida, con toda justificacin, como unpotencial proceso de tratamiento del DAR. La reduccin natural in situ de sulfatos ha sidoidentificada en una mina subterrnea en Noruega. Esta tecnologa puede tener potencial parainstalar un sistema de tratamiento biolgico de relativamente bajo mantenimiento para minassubterrneas abandonadas, que no slo modificar el pH en el efluente, sino que tambinextraer el contenido de metales solubles como compuestos sulfurosos estables. Lascondiciones reductoras bajo las cuales se depositan estos compuestos de sulfuros metlicostambin proporcionan una instalacin de almacenamiento ideal de largo plazo para lapreservacin de lodos de tratamiento.

Evaluacin de las Opciones de Control

La seleccin de las opciones de control ms factibles tcnica y econmicamente implica unbalance de las ventajas tcnicas de la opcin para mejorar la calidad del agua. El xito de todamedida de control radica en su capacidad para controlar el DAR y para limitar el impactoambiental adverso. La evaluacin de las opciones alternativas de control deber considerar: efectividad riesgo de fracaso estabilidad a largo plazo costoEn muchos casos, la evaluacin de estos factores es materia de juicio antes que de anlisisdeterminativo. Las evaluaciones cuantitativas y cualitativas se estn convirtiendo en unaherramienta cada vez ms popular para determinar los efectos ambientales. Sin embargo, parala mayora de situaciones, una simple determinacin cualitativa puede servir para evaluar lasopciones de control.Se puede efectuar la mayora de evaluaciones a travs de la comparacin de los siguientesfactores: funcionalidad o factibilidad tcnica durabilidad o longevidad seguridad o riesgo de fracaso impactos ambientales como consecuencia tanto de la construccin como de la operacin requerimientos y tiempo de construccin requerimientos de inspeccin y mantenimiento efectividadCada factor puede ser medido en un sistema simple de cinco puntos (bajo=1, medio, alto=5).La importancia relativa de los factores puede evaluarse; por ejemplo, en ciertas ubicaciones deacceso remoto, la longevidad y los requerimientos de mantenimiento constituirn factoressignificativos en la seleccin de una opcin de control. Estos factores pueden compararse conlos costos de cada alternativa para seleccionar la opcin que proporcione el mayor beneficiopor el costo ms razonable.

CONCLUSIONES

El drenaje acido no solo puede provenir de los relaves y desechos mineros, sino tambin puede provenir de las rocas sulfurosas las cuales se oxidan al estar en contacto con el aire o el agua liberndolo a la superficie y contaminando los ros.El drenaje acido es un procesos que depende de tiempo.Por medio de estas aguas acidas es posible que los antiguas culturas hallan podido determinar la ubicacin de los yacimientos minerales y as poder haber extrado para su uso.Estas aguas acidas son un gran problema ambiental ya que destruyen el ecosistema donde se empoza o donde se deposita, llegando a depredarlo.

RECOMENDACIONES

Para evitar la contaminacin de los ecosistemas a causa de las aguas acidas se debe de seguir un control el cual esta explicado tenazmente desde la pagina 15 hasta la 28.Siguiendo esas recomendaciones para poder frenar la depredacin de dicho contaminante se podr mejorar la minera y as evitar los problemas sociales que hoy en da le han costado al Per la perdida de inversin.

ANEXO

TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS YANACOCHAEn el tratamiento de aguas cidas (presentes en forma natural en las aguas subterrneas y superficiales de las zonas de Jalca) se utilizan reactivos tales como la cal, que permite neutralizarlas y tratarlas adecuadamente. Esto tiene que ver con el pH, que es una unidad de medida de la acidez de los lquidos. La legislacin ambiental vigente establece que el pH adecuado para cualquier uso debe estar entre 6 y 9 unidades; valores menores a este rango son considerados aguas cidas. Al neutralizar el agua por efecto de los reactivos, el pH llega a fluctuar dentro del rango indicado y, con la ayuda de sustancias floculantes y coagulantes, se separa los metales y dems partculas que afectan la calidad del agua; as el lquido es devuelto al medio ambiente en las condiciones adecuadas.

BIBLIOGRAFIA

a) Mineraloga aplicada GALAN HUERTOS, EMILIO

b) Gua ambiental para el manejo BROUGTHON, LINDAde drenaje cido de mina

c) Prevencin de la generacin de TOVAR PACHECO, JORGEaguas acidas de mina

WEBGRAFIA

a) http://www.yanacocha.com.pe/responsabilidad-ambiental/usoconsumo-del-agua/2-tratamiento-del-agua/

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