CURSO DE CAPACITACIÓN EN PRESAS DE RELAVES

Dr. Ing. Roberto Rodríguez PachecoInvestigador TitularGrupo de investigación: Residuos mineros y su impacto ambientalDepartamento de Recursos Geológico Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

Email: roberto.rodriguez@igme.es www.igme.es

CURSO presas de relaves LIMA 13, 14 y 15 de octubre

2

Clase 2

1. Características físicas, mineralógicas y químicas de los relaves (pH, Conductividad eléctrica, capacidad de intercambio catiónico, contenido de materia orgánica.

2. Clasificación de los minerales que componen los relaves

3

Propiedades físicas. Caracterización geotécnica

v

s

Ve

V

Índice de poros

V

Vv

Porosidad

Vv

Vs

V

s

w

W

Ww

Humedad

V

W

Densidad natural

V

Wsd

Densidad seca Densidad de las

partículas sólidas

s

ss V

Ww

ww V

W

Densidad del agua

wr

v

VS

V

Grado de saturación

m

w

V

V

Contenido volumétrico de agua

GESTIÓN AMBIENTAL PARA PROYECTOS DE INVERSIÓN EN MINERÍA

4

Rango de tamaño de partículas de las colas de diferentes procesos mineros

% q

ue p

asa

Tamaño (mm)

(Blight, 1994)

0.5 mm

0.1 m

5

Imagen de microscopio electrónico de colas de oro de Sudáfrica (Chang, 2004)

Caolín (Arcilla)

75 m

150 m

< 250 m> 150 m

< 150 m> 75 m

< 75 m

6

Colas de oro de Sudáfrica. Tamaño < 0.075 mm (Chang, 2004)

Caolín (Arcilla)

(Mitchell, 1993)

Caolín (Arcilla)

7

Imagen de microscopio electrónico de colas de la industria del níquel de Cuba

20 m

(Mitchell, 1993)

Caolín (Arcilla)

(Rodriguez, 2002)

8

Características de los residuos sólidos

Resumen de la mineralogía de los residuos minero-metalúrgicosResumen de la mineralogía de los residuos minero-metalúrgicos

9

Características de los residuos sólidos

Composición mineralógica Residuos minero-Composición mineralógica Residuos minero-metalúrgicos de un depósito de sulfuros en metalúrgicos de un depósito de sulfuros en CartagenaCartagenaMinerales Fórmula Los Blancos

Hematita Fe2O3 5.6 Magnetita Fe3O4 6.1 Grenalita FeAsS Trazas Esfalerita o blenda ZnS 2.1 Calcopirita FeCuS 4.2 Pirrotina Fe1-xS Trazas Pirita FeS2 3.1 Caolinita Al2SiO2O5(OH)4 9.5 Dolomita CaMg (CO3)2 2.3 Calcita CaCO3 Trazas Moscovita KAl2(AlSi3O10)(OH)2 3.2 Cuarzo SiO2 20.8 Clorita (Mg,Fe)3(Si,Al)4O10((OH)2(Mg,Fe)3(OH)6 2.1 Feldespato cálcico CaAl2Si2O6 Trazas Feldespato sódico-cálcico NaAlSi3O8 CaAl2Si2O6 Trazas Siderita FeCO3 Trazas Jarosita KFO3SO4(OH)6 Trazas Natrojarosita NaFO3(SO4)2(OH)6 Trazas

% en peso

Sulfuros

10

Características de los residuos sólidos

Propiedades Químicas: pHPropiedades Químicas: pH Ratio sólido/líquido Ratio sólido/líquido 1:51:5

6,16,5

6,5

2,66

1,8

6,1

6,5

6,4

5,1

7,567,03

7,58

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Est

eril

Cor

ta

Lod

o F

lota

ción

Gra

vim

etrí

a

Est

éril

Min

a

Óxi

dos

Rec

haG

ranu

lom

etrí

a

Esc

oria

fund

ició

n

Est

éril

Poz

o

Tipo de Residuo minero-metalúrgico

pH

11

Características de los residuos sólidos

Propiedades Químicas: ComposiciónPropiedades Químicas: Composición

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,1 1 10 100 1000

Concentración (ppm)

Prof

undi

dad

(m)

Cd total Cd soluble en agua Cd bioasimilable

a)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,1 1 10 100 1000

Concentración (ppm)

Prof

undi

dad

(m)

b)

12

Características de los residuos sólidos

Propiedades Químicas: ComposiciónPropiedades Químicas: Composición química química

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,01 1 100 10000

Concentración (ppm)

Pro

fu

nd

id

ad

(m

)

Pb total Pb soluble en agua Pb bioasimilable

a)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,01 1 100 10000

Concentración (ppm)

Pro

fund

idad

(m

)

Pb total Pb soluble en agua Pb bioasimilable

b)

13

Características de los residuos sólidos

Propiedades Químicas: ComposiciónPropiedades Químicas: Composición

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,1 10 1000 100000

Concentración (ppm)

Profundid

ad (

m)

Zn total Zn soluble en agua Zn bioasimilable

a)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0,1 10 1000 100000

Concentración (ppm)

Pro

fun

did

ad (

m)

Zn total Zn soluble en agua Zn bioasimilable

b)

14

Mineralogía

15TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)

16TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)

17TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)

18

Disponibilidad de nutrientes en función del pH

19TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)

20TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)

21TÍTULO DEL EVENTO (CONGRESO, SEMINARIO, REUNIÓN, ETC.)

22

Ensayos batch con procesos de adsorción - Ensayos batch con procesos de adsorción - desorcióndesorción

Equipo experimental agitadorRatio de la solución 1:10 (sólido/líquido)

Procesos geológicos, hidrogeológicos e geoquímicos asociadosProcesos geológicos, hidrogeológicos e geoquímicos asociados

Procesos geoquímicosProcesos geoquímicos sistema cerradao sistema cerradao

23

Adsorción en función de pH:Adsorción en función de pH:

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 10

pH

Masa adsorbida (m

g/kg)

Adsorción de Zn Adsorción Ni

a)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 10

pHM

asa adsorbida (m

g/kg)

Adsorción de Ni

Adsorción de Zn

b)

a)a) residuo residuo CART CART

b) residuo ACL b) residuo ACL

Sa: masa adsorbida Sa: masa adsorbida

Sd: adsorción efectivaSd: adsorción efectiva

( )o wa

C C VS

M

La concentración inicial Co utilizada es 416 mg/L.La concentración inicial Co utilizada es 416 mg/L.

( )wf wid

C C VS

M

CCoo: concentración inicial : concentración inicial CCww: concentración en el agua: concentración en el aguaCCwi wi y y CCwfwf: concentración en el agua inicial : concentración en el agua inicial finalfinal

24

Procesos geológicos, hidrogeológicos e geoquímicos asociados

Procesos geoquímicosProcesos geoquímicos ENSAYOSENSAYOS BATCH BATCH

MnCo=0 mg/L

0

10

20

30

0 1 10 100 1000 10000

Tiempo (minutos)

Cw (

mg/L

)

Desorción residuo SAL

Desorción residuo ACL

Mn Co=282.02 mg/L

0

100

200

300

0 1 10 100 1000 10000

Tiempo (minutos)

Cw (

mg/L

)

Adsorción residuo SALAdsorción residuo ACL

Adsorción y desorción Sistema cerradoAdsorción y desorción Sistema cerrado

25

Isoterma de adsorción y desorción de Ni(II) y Zn (II)Isoterma de adsorción y desorción de Ni(II) y Zn (II)

SaACL = 1100.5Cw0.22

r2 = 0.97

SaCART = 2055.1Cw0.20

r2 = 0.98

SdACL = 75.78Cw + 1591

r2 = 0.99

SdCART= 24.6Cw + 3999.4

r2 = 0.99

0

2000

4000

6000

0 100 200 300 400

Cw (mg/L)

Masa adsorbida (m

g/kg)

Adsorción de Ni Adsorción de Zn Desorción de Ni Desorción de Zn

a)

SaACL=1058.16*Cw0.15

r2=0.98SdACL=29.84*Cw+1786

r2=0.98

SaCART = 1059.1Cw0.26

r2=0.98

SdCART= 169.74Cw + 914.13

r2 = 0.91

0

2000

4000

6000

0 50 100 150 200 250

Cw (mg/l)

Masa ad

so

rb

id

a (m

g/k

g)

Adsorción of Ni Desorción of Ni

b)

SaACL = 1100.5Cw0.22

r2 = 0.97

SaCART = 2055.1Cw0.20

r2 = 0.98

SdACL = 75.78Cw + 1591

r2 = 0.99

SdCART= 24.6Cw + 3999.4

r2 = 0.99

0

2000

4000

6000

0 100 200 300 400

Cw (mg/L)

Masa ad

so

rb

id

a (m

g/k

g)

Adsorción de Ni Adsorción de Zn Desorción de Ni Desorción de Zn

a)

a)a) Residuo CART EspañaResiduo CART España b) Residuo ACL b) Residuo ACL Cuba.Cuba.

Sa: masa adsorbida y Sd: adsorción efectiva.Sa: masa adsorbida y Sd: adsorción efectiva.

26