Evaluación de la peligrosidad de jales mineros por su capacidad para generar drenaje ácido en una mina de hierro

Abstract

La minería es una de las actividades económicas más importantes a nivel mundial. Ésta no sólo genera grandes utilidades, sino también grandes cantidades de residuos de granulometría fina denominados jales. De acuerdo a la experiencia nacional e internacional, la peligrosidad de los jales está en función de su capacidad para la generación de drenaje ácido de mina, la cual ocurre debido a la oxidación de los sulfuros metálicos (principalmente los de Fe), en presencia de agua y aire. Sin embargo, cuando hay suficiente cantidad de minerales consumidores de acidez (carbonatos y aluminosilicatos de calcio, principalmente); el ácido generado es eficientemente neutralizado. Sí hay condiciones para la generación de drenaje ácido de mina (DAM), se puede propiciar el transporte de elementos potencialmente tóxicos (EPT), en forma soluble, a través de las escorrentías que se forman en épocas de lluvia, cuyo destino final son los cuerpos de agua superficial ubicados en los alrededores de las presas de jales; lo que puede poner en riesgo al ecosistema. La Norma Oficial Mexicana NOM-141-SEMARNAT-2003, en su anexo normativo 5 punto II, indica que, para valorar la capacidad de generación de DAM en un apresa de jales, se debe utilizar la denominada “Prueba Modificada Balance Acido-Base (PM-ABA)”, la cual es una de las metodologías más comunes, internacionalmente, para determinar si los jales son potencialmente generadores o no de DAM. Dicha metodología tiene como objetivo final la determinación del valor de Potencial de Neutralización Neto (PNN), que se obtiene al realizar el balance entre la capacidad para generar acidez (cantidad de minerales productores de acidez) y la capacidad de neutralización (cantidad de minerales consumidores de acidez). Con el fin de determinar la capacidad de generación de DAM, por el método convencional y normado en México, en el presente estudio se aplicó la PM-ABA en 133 muestras de jales de una mina de hierro estado de Colima, en el municipio de Minatitlán. Debido a que la prueba PM-ABA permite estimar la potencial generación de acidez a través de la cuantificación del azufre como sulfuro (considera en la generación de acidez a todos los sulfuros metálicos que puedan estar presentes en los jales) y sólo permite estimar el consumo de acidez (neutralización) a través de la cuantificación de los carbonatos asociado a la calcita (CaCO3); se considera que la aplicación de esta prueba PM-ABA puede derivar en: (i) la sobre-estimación del potencial de acidez, al considerar a todos los sulfuros; y ya ha sido demostrado que solamente los sulfuros de Fe contribuyen a la generación de acidez. Así mismo, la aplicación de esta prueba puede conllevar a una subestimación de la capacidad de neutralización al no considerar otros minerales de calcio como el de los Ca-aluminosilicatos. En este trabajo de tesis se propone un método alterno para estimar la capacidad potencial para la generación de DAM a través de la concentración total de Ca y Fe, determinada por Fluorescencia de Rayos X, con el fin de considerar en la generación de drenaje ácido, todos los sulfuros de Fe; y para considerar en la capacidad de neutralización a todos los carbonatos y aluminosilicatos e hidróxidos. Considerando los resultados de las prueba y análisis anteriores, se formaron 6 muestras compuestas. A estas muestras compuestas se les aplicó la prueba PM-ABA, se les determino la concentración total de Ca y Fe y se les determinó la composición mineralógica. Finalmente, estas muestras fueron sometidas a la prueba de oxidación acelerada con H2O2, con el fin de valorar cuál de los métodos (el convencional normado en México o el propuesto en este estudio) es el más adecuado para la estimación del potencial de generación de DAM en los jales de estudio. La composición mineralógica semicuantitativa determinada por Difracción de Rayos X en las seis muestras compuestas permitió: 1) Que el Fe presente en los jales puede estar asociado a sulfuros (pirita) y a óxidos (magnetita y hematita). Estos resultados permiten afirmar que el potencial de acidez no puede ser determinado a través de la concentración total de Fe (método alternativo propuesto en este estudio, ya que el Fe contenido en los óxidos no participa en la generación de acidez) por lo que se concluye que el mejor método para determinar el potencial de acidez es a través del contenido de azufre como sulfuro, tal como lo indica la prueba PM-ABA de la normatividad ambiental mexicana. 2) Que el Ca puede estar asociado a carbonatos (calcita y aragonita) y a aluminosilicatos (Augita-Ensatatita) y además otros minerales participan en el proceso de neutralización. Debido a que estos minerales de tienen una reactividad relativa diferente, se propuso un factor de corrección en la concentración total de Ca, determinado por FRX, con el fin de estimar con mayor certidumbre, el potencial de neutralización de los jales estudiados. Con base en estos resultados se propone un método alternativo para determinar el potencial de generación de DAM de los jales de estudio que consiste en: (i) Estimar el potencial de acidez a través del contenido azufre como sulfuro, tal como lo indica la PM-ABA, en la normatividad ambiental mexicana. (ii) Estimar el potencial de neutralización a través del contenido total de Ca, determinado por FRX, y modificado con el factor de corrección debido a la presencia de minerales de que participan en el proceso de neutralización con diferente reactividad. La prueba de oxidación acelerada utilizando H2O2, en las seis muestras compuestas, permite concluir que el método propuesto, en este estudio, para determinar el potencial de acidez de los jales de estudio es más adecuado que el método indicado en la normatividad ambiental mexicana.

Palabras clave Drenaje Ácido de Mina (DAM), Potencial de Neutralización Neto (PNN), Prueba Modificada Acido-Base (PM-ABA), Jales mineros.