13
MARCELO ANDRÉS ROCCO SALINAS Ingeniero químico graduado de la Universidad de Sanago de Chile, con maestría en ciencias y estudios de doctorado en la Universidad de Tokio, en Japón. Además, posee estudios de posdoctorado en la Universidad de Sanago de Chile. Con experiencia en geoquímica, hidroquímica y química ambiental, ha sido docente de pre y posgrado de la Universidad de Tokio (Facultad de Ingeniería, Escuela de Graduados de la Facultad de Ciencias), y de la Universidad de Sanago de Chile. Además, ha realizado consultorías ambientales en Perú, Argenna y Chile. Como especialista ha trabajado en cierres mineros, estudios de composición quími- ca de relaves, opmización de plantas de tratamiento y modelación computacional. Actualmente se desempeña como el jefe de unidad de Geoquímica, para Ecología y Tecnología Ambiental S.A.C. (ECOTEC).

Aplicación de un modelo geoquímico computacional para la predicción de calidad química de efluente proveniente de un botadero dentro de una unidad minera

Embed Size (px)

Citation preview

Marcelo andrés rocco salinas

IngenieroquímicograduadodelaUniversidaddeSantiagodeChile,conmaestríaencienciasyestudiosdedoctoradoenlaUniversidaddeTokio,enJapón.Además,poseeestudiosdeposdoctoradoenlaUniversidaddeSantiagodeChile.

Conexperienciaengeoquímica,hidroquímicayquímicaambiental,hasidodocentedepreyposgradode laUniversidaddeTokio (Facultadde Ingeniería,EscueladeGraduadosde laFacultaddeCiencias), yde laUniversidaddeSantiagodeChile.Además,harealizadoconsultoríasambientalesenPerú,ArgentinayChile.

Comoespecialistahatrabajadoencierresmineros,estudiosdecomposiciónquími-caderelaves,optimizacióndeplantasdetratamientoymodelacióncomputacional.ActualmentesedesempeñacomoeljefedeunidaddeGeoquímica,paraEcologíayTecnologíaAmbientalS.A.C.(ECOTEC).

AplicAción de un modelo geoquímico computAcionAl

pArA predicción de cAlidAd químicA de

efluente proveniente de un botAdero dentro de

unA unidAd minerA y su trAtAmiento

Marcelo Andrés Rocco Salinas GMI S. A. Ingenieros Consultores

128

1. resumen DesdeunaunidadmineraenelsurdePerúseobtuvie-rondatosmineralógicos,deefluentesydeprecipita-ción,para realizarunmodelopredictivoquepermitaestimarlacalidadquímicadelosefluentes,losmismosqueserángeneradosporunbotaderoendiversasépo-casdelaño.Serealizóunmodelopredictivoutilizandobasestermodinámicas,estopermitióestimarlasdistin-tascalidadesquímicasdeefluentes,enfunciónaltipodemineralespresentesenelbotaderoylapluviome-tría estacional (DS.010-2010-MINAM y DS.002-2008-MINAM).Sedeterminóque,sinimportarlaestaciona-lidaddelanálisis,elpHdelmedioserásiempreácidoyposeerávariosionesqueestánporsobrelalegislaciónvigente.Seprocedióamodelarunaposiblesolución,queconsisteenlaneutralizacióndelefluenteconsodacáustica.Sedeterminóempíricamentelacantidadmí-nimarequeridaparaelevarelpHinicial,yseestimólacalidadquímicafinaldelefluenteposttratamiento.Seconfirmaquelaaplicacióndemodeloscomputaciona-lesesunabuenaherramientapredictiva,debajocostoyconfiable.

2. introducciónEldecretosupremoN°033-2005-EM(Minas,2005)es-tipulaensuartículoséptimoquelasempresasmine-rasdeberánasegurarlaestabilidadfísicayquímica,enconformidadconlanormativaambientalvigente.Unapreocupaciónconstanteenlapoblación,especialmen-teenlascercaníaso“zonasdeimpactoambiental”delas empresasmineras enoperación y/o en cierre, esla calidadde suaire, sueloyagua.Estos factores re-presentansusustentodevida,puesseusantantoenactividadesagrícolascomoensuvidadiaria,inmediatayfutura.

Unadelasmúltiplesaristasdeesteproblemaeselfe-nómenodeldrenajeácidoderocay/omina,yaqueelaguapodríaeventualmenteacidificarseycausardaños

ambientales diversos (por efectos derivados de bajopH,altoscontenidosdemetalesdisueltos,etc.).

Existendiversosensayosyanálisisasociadosparaestu-diar,detectarypronosticarelpotencialdegeneracióndeácidoenunaactividadminera.Taleselcasodelosensayosestáticosdeconteoácido-baseoABA(Sobek,Schuller&Freeman,1978),elensayodeconteodepo-tencialdegeneraciónneto,oNAG(R.Lawrence,Mar-chant&Poling,1989;R.W.Lawrence&Wang,1997)ylaspruebasdelixiviaciónencolumna,oSPLP(Mon-tour&Geological,1998),entreotros,querepresentanlarespuestainmediata,deunmomentoparticular,delsitio en estudio. Estos ensayos pueden y deben sercomplementadosconensayoscinéticos,comosonlasceldasdehumedad(ASTM,2013).

Unmodelo cuantitativo es un esquema teórico, querepresentaunarealidaddemayorcomplejidadentér-minosmatemáticos,yqueseelaboraparafacilitarsucomprensiónyelestudiodesucomportamientoconcierta reducción de la variedad delmedio. Bajo estadefinición, entonces, unmodelo geoquímico no seráotracosaqueunesquemateórico,simplificadoensuesencia, que permitirá entender diferentes procesosquímicos y fisicoquímicos que serán de utilidad paradefinir,contrastarodiscriminarunasoluciónaunpro-blema o situación puntual (esta situación puede serpuramenteteórica,obien,“real”).

La termodinámica química, cinéticas químicas o unamezcla de ambas, permiten entender las reaccionesqueafectanel sistemageológicoomineralógico. Losmodelos geoquímicos se usan en una gran variedad de especialidades, incluyendo protección y remediaciónambiental,laindustriadelpetróleoylaeconomíageo-lógica.

Los modelos pueden ser construidos, por ejemplo,paraentender la composiciónde las aguasnaturales(contenidos de aniones y cationes); lamovilidad y/opuntosdequiebre “químicos”de contaminantesquefluyenenaguasubterráneaosuperficial;paradetermi-

AplicAción de un modelo geoquímico computAcionAl pArA predicción de cAlidAd químicA de efluente

129

narladisoluciónoprecipitacióndefasesmineralesenformacionesgeológicasespecíficas,asícomotambién,enlageneracióndedrenajeácidoopercolacióndeme-talesdesdedesechosmineros.

Paralageneracióndelmodelodeestemanuscrito,seutilizaron datos internos de una compañíaminera alsurdePerú.Estosdatosincluíanlacalidadquímicadesusefluentes,pluviometríayanálisisdemineralpordi-fracciónderayos-X(DRX)delazonadelbotadero,queesdondeseconcentramaterialquenoseráutilizadoenlosprocesosproductivos.

3. cÁlculostermodinÁmicosLoscálculosdeequilibriofueronrealizadosconelcó-digoPhreeqc(Parkhurst&Appelo,1999)utilizandolabasededatostermodinámicaMinteq.v4,paraevaluarelgradodesaturaciónde las fasesmineralesenme-dio líquido.Seprefirióestabasededatosendesme-drodeotrasmásconocidas(Wateq4foLlnl)debidoaqueesconsideradaunadelasbasestermodinámicasmásautoconsistentes(Zhu&Anderson,2002).Elpro-gramaPhreeqcesampliamenteutilizadoparasimularreaccionesquímicas,procesosdetransporteenaguasnaturales o contaminadas, mezclas y principalmentecálculosdeequilibrioentreunmineraldadoyunama-trizlíquida.

LosresultadosdeloscálculosconPhreeqcsonpresen-tados en términos de índices de saturación (IS) paracadamineralpreviamentedetectadoporlatécnicadeDifraccióndeRayos-X(XRDporsussiglaseninglés).Sedefineelíndicedesaturacióncomo:

Ecuación1

DondePAIeselproductodelaactividadiónicadelosminerales disueltos, y Ksp es el correspondiente pro-ductode la solubilidaddelmineral. Losvaloresde ISse interpretan como: IS<0, que implica instauraciónconrespectoalafasemineral,mientrasqueIS>0im-plicasobresaturación.Enesteestudio,loscálculosdeISfueronrealizadosparaestablecersilosmetalespe-sadossecomportandemaneratermodinámicamenteconservativa o no (Appelo, 2005; Appelo & Dimier,2004).Unamezcla conservativaes aquella en laquelasrazonesdeconcentracióninicialyfinalcumplenconuncomportamientoideal,derivadodeunbalancedemasa simple (Anazawaet al., 2004). Estebalancedemasa señalauna razóndecambioendondeesposi-bleestablecervaloresquerepresentanadiciónalagua(seaestenaturaloantrópico),remociónde lamismahaciaelsedimento(ej.:precipitacióny/oadsorción),obien,untransportesimpleendondelasconcentracio-nesdemetalesviajanporelaguasinafectarelsistema(laconcentracióninicialesigualalaconcentraciónfi-nal).

En un capítulo posterior, asociado a tratamiento deaguas ácidas, se utilizó el código The Geochemist’sWorkbench(Bethke,2003),yseaplicóprincipalmenteunmodelobajolasubrutina“React”delmismocódigo.Todoestoparaefectosdeverlacapacidaddeneutra-lizacióndedeterminacióndelaconcentraciónquímicafinaldelefluentepostratamiento,quefuecomparadoconlalegislaciónvigente.

4. difrAcción de rAyos XLosresultadosanalíticosdelosensayosdedifracciónderayosX(XRD),paratodaslasmuestrasanalizadasenelbotadero,fueronpromediadosencuantoalasconcen-traciones reportadas. Se trabajó condichopromedio,debidoaqueseconsiderótodoelbotaderocomounaunidadmezcladaocompósito.Acontinuaciónsepre-sentanlastablasutilizadasparaestosensayos(Tabla1).

Tabla 1 – Análisis XRD para la unidad “Botadero”

aplicación de un Modelo geoquíMico coMputacional para predicción de calidad quíMica de efluente proveniente de un botadero dentro de una unidad Minera y su trataMiento

130

5. considerAciones del modelo de cAlidAd de losefluentes del botAderoConelfindemodelarelcomportamientodelasfaseslíquidasenpresenciademineralesdetectadosen te-rreno,setomaronciertasconsideracionesfísicas,fisi-coquímicasytermodinámicas.Acontinuaciónsedeta-llandichasconsideraciones.

5.1. consideraciones físicas

• Se procedió a analizar el balancede aguadelapropiaminera,entérminosdeprecipitaciónhistóricaparaaños secos,medios y lluviosos.Todo esto con el fin de obtener tres valoresparacadatipodeaño,asaber:añossecos,me-diosyhúmedos,conprecipitacionesmínimas,mediasymáximas,respetivamente.

• Para el caso de losmodelos de equilibrio, setomó como referencia el porcentaje enmasa(Wt%)delmineraldetectadoporellaboratorio(análisisXRD)paralosmineralesdelbotadero.Dicho valor porcentual fue registrado comounidadnumérica, y se leaplicó la función lo-garitmoenbasediez,conelfindeobtenerunvalordeactividadqueseasoportadoporelcó-digoutilizadoparalaestabilidaddefasesmine-rales(Phreeqc).

5.2. Consideraciones fisicoquímicas

• Para cada celda de humedad analizada porzona, seprocedióabuscar suplatódeesta-bilidad fisicoquímica. Un análisis estadísticosimpledemostróquelasceldasdehumedadparaloscomponentesdelbotaderosonfisico-químicamenteestablesentrelassemanas36a40.

• Potencial de hidrógeno promedio (pH-pro-medio); solamente y basado en el principiodequeexisteunúnicoácidofuertediprótico(H2SO4), conunaúnica constantededisocia-ción(pKa=1.99),seprocedióapromediarlosvalores de pH de todas las celdas de hume-dad,comoun“promediologarítmico”quenoesaritmético.Elvalorreportadoparalasema-naanalizadacorrespondealpromediodepHdelas4semanasanteriores,calculadocomoel valor depHde cada semanaelevado a la

potenciaenbase10,promediado,paraluegoaplicarlogaritmo.

• Debidoaqueelpotencialdeóxido-reducción(PotencialREDOXopE)no fuemedidoporellaboratorio,seprocedióautilizarelvalorde4unidadesarbitrarias,queeselvalorpordefec-to del código Phreeqc. Para efectos de resul-tados,setransformóelvalordepEporEh,deacuerdoa la siguiente fórmulapropuestaporStummyMorgan(1996):

Eh(mV)=pE×0.05916Ecuación2

• Sedesconoce laconcentracióndeoxígenodi-sueltoenlasmuestras.SeprocedióacalcularlaconcentraciónteóricadeoxígenodisueltodeacuerdoalaleydeHenryqueseexpresadelasiguientemanera:

[O2(l)]=PO2(g)×ksEcuación3

Endonde[O2(l)]eslaconcentracióndeoxígenodisuel-to(mgL-1),PO2(g)eslapresiónparcialdeloxígenoenlaatmosfera,ykseslaconstantedeHenryparaelgases-pecifico.Reemplazandoenlaecuaciónlapresiónexis-tenteenlaunidadmineraenestudios(3700m.s.n.m.),se calculó una concentración de oxígeno disuelto de7.5mgL-1,valorquefueutilizadoenelmodelo.Cabeseñalarquelaconcentracióna0m.s.n.my1atmósferadepresiónesde8.5mgL-1.

5.3. Consideraciones termodinámicas

• Debidoalalimitacióndelabasededatosutili-zada,enlosmodelosnofueroncontempladosdoselementos:bismutoytitanio.

• Labasededatos termodinámicautilizada,nocontemplalapresenciadelassiguientesfasesminerales;porendenofueronempleadasenelmodelo.

• Mica(KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2)• Clorita((Mg,Fe)5Al(Si3Al)O10(OH)8)• Jarosita(KFe3(SO4)2(OH)6)• Pirofilita(Al2Si4O10(OH)2)• Rutilo(TiO2)• Esmectita

• Losdatosobtenidosenelmodeloseráncom-parados exclusivamente con aquellas fasesmineralesdetectadasporXRD;auncuandolosíndicesdesaturaciónpuedansugerirlapresen-

Marcelo andrés rocco salinas

131

ciadediversasfasesmineralesenequilibrioono,solamenteseutilizaráloanalíticamentede-tectado.

6. modelAción termodinÁmicA de lA cAlidAd químicA de losefluentes del botAderoSeprocedióafabricaruncódigoquepermitacalcularlaestabilidad termodinámicade losmineralesdetec-tadospor losensayosdeXRDen la zonadeestudio,tomandoenconsideración lospromediosdeconcen-tración iónica (aniones y cationes mayores, metalestrazaymetaloides)delosresultadosdelasceldasdehumedad.

6.1. Interpretación de resultados del modelo de efluentes del botadero

Acontinuaciónsepresentanlosresultadosobtenidosdelasmodelacionestermodinámicas.

Cabedestacarquese tomaronciertas libertadesquí-micasenfuncióndeunmodelomásadecuado.Dichasconsideraciones se discutirán enun subcapítulo pos-terior.

Adicionalmente,sediscutiránloselementosmásdes-tacados,enfuncióndesupresenciaenlasnormativasmedioambientalesactuales,estosson:

• Límites máximos permisibles para la descar-gadeefluentes líquidosdeactividadesmine-ro-metalúrgicas(D.S.010-2010-MINAM)

• Estándares de calidad ambiental (D.S.002-2008-MINAM)

Las cifras significativas que se respetan son aquellasreportadasparaECAyLMP,deacuerdoconlaTabla2.

Tabla 2. Valores reportados por la autoridad para LMP y ECA (según categoría)

6.2. AnÁlisis del botAderoDeacuerdoalaprecipitaciónreportadaporlosbalan-cesdeaguadelacompañíamineraenestudio,losva-loresdecaudalsepresentanacontinuación,conunatazaderecargade25años(Tabla3)

Tabla 3. Caudales con taza de recarga de 25 años

Año seco (L s-1) Año medio (L s-1)

Año húmedo (L s-1)

Míni-

mo

Me-

dio

Máxi-

mo

Mí-

nimo

Me-

dio

Máxi-

mo

Míni-

mo

Me-

dio

Máxi-

mo

0.4 3.0 22.7 0.6 16.1 77.3 0.8 30.2 108.7

Paraelcasodeestudio,losresultadosdelmodelodeequilibrio termodinámico sepresentanen la tabla4,en función de las concentraciones iniciales y finales,paralosañosseco,medioyhúmedo,respectivamente.

aplicación de un Modelo geoquíMico coMputacional para predicción de calidad quíMica de efluente proveniente de un botadero dentro de una unidad Minera y su trataMiento

132

Cabemencionarquedesdeelpuntodevistaquímicoexisteincongruenciaconlosvaloresdealcalinidadreporta-dosporellaboratorio.Esto,debidoaquelaespeciacióndelácidocarbónicoposeedosconstantesdedisociación(pKa=-6.4,ypKb=-10.2).Lafigura1muestraladesprotonacionesdelácidocarbónico,endondeesposibleobser-varqueesimposiblemediralcalinidad,comobicarbonato,apHmenoresa6.5unidades.

Figura 1. Diagrama de estabilidad del ácido carbónico en función del pH

Tabla 4. Resultados totales del modelo de equilibrio para el botadero.

Conelfindeestablecerapreciacionesrelacionadasconlanormativavigente,seprocedióanormalizarlosdatosrealesyteóricos(demodelo)enfuncióndelmáximovaloraceptadoporlaautoridadparaECAyLMP.Entalsen-tido,lastablasposteriores(Tablas6al8),muestranla“razóndecambio”quenoesmásqueelcocienteentreelvalorcorrespondientealatabla1yelmáximovalorautorizado.Valoresigualesomenoresalaunidadindicanquelaconcentraciónreportadaestábajolanorma,mientrasquevaloresmayoresestrictosquelaunidad,representanlacantidaddevecesqueelvalorestáporsobrelanorma.

Marcelo andrés rocco salinas

133

Botadero comparado con los LMP

Latabla5muestrassoloaquelloselementosqueseencuentranlistadosporlosLMP.

Tabla 5. Comparación de los valores reportados contra los LMP.

Esposibleobservarvariastendenciasclaras.Laprimera,quelosvaloresporsobrelanormadisminuyenenfun-cióndeltipodeaño.Estoseexplicasimplementeporlacantidaddeaguaqueexistiráenelsistema;dichodeotramanera,amayorprecipitación,mayorcantidaddeagua,yporende,mayordilución.

Lasegunda,tienerelacióncon ladisminuciónde loselementosqueestánsiendoanalizados,posmodelo.Estoimplicaqueelaguaqueentraráencontactoconlosmineralesdelbotadero,“atrapará”diversosmetalesenagua,conexcepcióndelhierro.

Tercero,losmetaloidescomoelarsénico,cromoyplomo,mantienensusconcentracionesinicialesyfinalesposmode-lo.Loanteriorimplicaquenosevenafectadosacambiosencuantoalaestacionalidad,nialaconcentracióninicial.

Salvodosexcepciones(Añoseco-Pluviometríamáxima,yAñohúmedo–Pluviometríamedia)elhierroeselúnicoelementoqueaumentasuconcentraciónposmodelo.Esposibleexplicaresteincrementedeconcentración,enfuncióndeladilucióndefasesmineralesquecontienenhierrodentrodesuestructura,yporelpHdelmedio,yenespecialporaquellosmineralesqueexistenenelbotadero(Tabla1).Debidoaquenoexisteunincrementodesulfatosenagua,esposibleinferirquelapirita(FeS2),sedisolverálentamente.Loanteriortambiénestásus-tentadoporelligeroaumentodepH.Antetalsituación,seinfierequeelaumentodeFeenlacolumnadeaguaestaríadadoporladisolucióndegoetitayhematita(conunasumade9.67wt%).Menciónapartemereceelcobre,pueslaconcentraciónpromedioreportadaesde85.4gL-1*,ynosereportaningúnmineral(porXRD)quepuedasustentardichaconcentración.Sinembargo,termodinámicamente,esposibleestablecerqueexistepresenciadefasesmineralesdecobre,sinoqueademásseestándisolviendodebidoalbajopHinicialdelsistema.Lasiguientetablamuestraalgunosmineralesdecobrequepodríanestarsiendodisueltos.

Tabla 6. Cálculo de índices de saturación para algunas fases minerales de cobre.

* Encomparación,equivaleal50%delaconcentraciónutilizadaporCodelcoDivisiónAndina(Chile)parasusplantasdeex-tracciónporsolvente(SX)paraluegoobtenercobreanódico/catódico.

aplicación de un Modelo geoquíMico coMputacional para predicción de calidad quíMica de efluente proveniente de un botadero dentro de una unidad Minera y su trataMiento

134

Botadero comparado con los ECA

Latabla7muestrassoloaquelloselementosqueseencuentranlistadosporECACat.3–Aguaderiego,mientrasquelatabla8muestralosresultadosparalosECACat.3–Aguaparabebidaanimal.

Tabla 7. Comparación de los valores reportados vs. ECA riego

Tabla 8. Comparación de los valores reportados vs. ECA Bebida animal

SeobservaparaamboscasosdelosECA,quelasconcentracionessemantienenestablesparasulfatosytodosloselementosanalizados,conexcepcióndelhierro,situaciónyareportadaencuantoasuexplicaciónenelsubcapí-tuloanterior.

8. modelo de remediAciónLosresultadosobtenidosenlamodelaciónindicanquelosefluentesprovenientesdelbotaderopresentaránca-racterísticasácidas,noimportandolapluviometríaalaqueseveaafectadalazonadeestudio.Porloanterior,realizarunmodelopredictivoderemediaciónesnecesarioparaconocerlosefectosqueexistiránenlapresencia

Marcelo andrés rocco salinas

135

deionesqueestánnormadosporley,siseaplicansis-temasdetratamiento.

Paraeltratamientodeaguasácidas,esinternacional-mente aceptado que el proceso de neutralización esundatoclaveeneltratamientofisicoquímico.Paratalefecto,seasumequelaconcentraciónensoluciónestáendirecta relación conel pHdelmedio.Aeste con-cepto se le conoce comoestabilidadquímicadeunasolución(Skoogetal.,2004);estambiénaceptado,queexistenelementosquere-solubilizanenfuncióndelpHdelmedio.Taleselcasodelelementoaluminio,comosemuestraenlafigura2.

Figura 2. Diagrama de estabilidad del aluminio

8.1. Tratamiento de los efluentes del botadero

Se procedió a realizar un nuevo modelo termodiná-mico utilizando el software The Geochemist’sWork-bench,utilizandocomobasedecálculoelpeoresce-narioposibledecalidaddeefluentes,quecorrespondealacalidadinicialdelañoseco,entemporadademíni-ma,comoseapreciaenlafigura3.

Figura 3. Ejemplo de ingreso de datos en el programa React de The Geochemist’s Workbench

Laprimeraaproximación,setratadeidentificarlacan-tidadteóricadematerialnecesarioparaneutralizarlasolución,yparaello,sehicieronreaccionar20gramosdeNaOHen lasolución,paradeterminar la razóndecambiodelpH.Elresultadodeestemodeloseobservaenlafigura4.Seobservaquesenecesitan~15gramosdeNaOHparallevarlasoluciónapH7.

Figura 4. Cantidad de NaOH necesaria para neutralizar la solución

aplicación de un Modelo geoquíMico coMputacional para predicción de calidad quíMica de efluente proveniente de un botadero dentro de una unidad Minera y su trataMiento

136

Solamenteaplicandoneutralización,lasconcentracionesfinalesseránlassiguientes,deacuerdoalatabla8.

Tabla 8. Concentraciones elementales, posterior a la neutralización (pH = 7)

Elemento Concentración(mg L-1)

Al+++ 0.00243

As(OH)4- 18.9

B(OH)3 0.661

Ba++ 0.00761

Ca++ 47.3

Co++ 7.36E-09

Cu+ 1.14E-09

Fe++ 0.197

K+ 1.18

Li+ 0.0691

Mn++ 1.29

Na+ 0.967

Pb++ 0.00709

SO4-- 1160

Zn++ 1.28

Dadoquelaconcentracióndemanganesosigueestandoporsobreel límitemáximopermisible,perotambiénsabiendoqueelaluminiosesolubilizaraapHsuperioresa7,esnecesarioencontrarunmétodoalternativodetratamiento.

Seprocedióareaccionar1000miligramosderadicalesOH-,conelfindeestablecerlacantidadmínimanecesariaparaabatirmetalesoxidablesensolución.Lafigura5muestraquebastaríaconentre200a300mgdeOH-parapoderabatirmetales.Conloanterior,entonces,podríaserfactibleabatirciertacantidaddemanganesodisuelto,haciendoreaccionaralgúnagenteoxidanteydadorderadicaleshidroxilos,comoporejemploaguaoxigenadaogasozono,comosugierenalgunosautores(Glazeetal.,1987)

Figura 5. Cantidad mínima de radicales OH- necesario para abatir metales oxidables

Marcelo andrés rocco salinas

137

conclusiones y recomendAciones• Elmodeloconstruidoestermodinámicamenteestable,ypermitiódeterminarelequilibriode las fases

mineralesencontactoconlacolumnadeaguaalinteriordelbotadero.

• Los resultados fueron analizados en función de las precipitacionesmínimas (año seco),medias (añomedio),ydemáximaprecipitación(añoshúmedos),yentérminosdelmínimo,medioymáximovalor,reportadosporpartedelaminera.

• Paraelcasodelbotadero,seestablecequelasconcentracionesposmodelodemuestranquelasaguasper-maneceránácidas,yquelasconcentracionesdetodosloselementossemantienenestables,sinmayoresvariaciones.

• Cuandosecompara lacalidadquímicafinaldelbotadero,contra los límitesmáximospermisiblesparadescargadeefluentes(LMP),seobservaquelosvaloresporsobrelanormadisminuyenenfuncióndeltipodeaño.Estoseexplicasimplementeporlacantidaddeaguaqueexistiráenelsistema.Dichodeotramanera,amayorprecipitación,mayorcantidaddeagua,yporende,mayordilución.Además,seobservaqueexisteunadisminucióndeloselementosqueestánsiendoanalizados,posmodelo.Estoimplicaqueelaguaqueentraráencontactoconlosmineralesdelbotadero,“atraparán”diversosmetalesenagua,conexcepcióndelhierro.Losmetaloidescomoelarsénico,cromoyplomo,mantienensusconcentracio-nesinicialesyfinalesposmodelo.Loanteriorimplicaquenosevenafectadosacambiosencuantoalaestacionalidad,nialaconcentracióninicial.Finalmente,ysalvodosexcepciones(Añoseco-Pluviometríamáxima,yAñohúmedo–Pluviometríamedia),elhierroeselúnicoelementoqueaumentasuconcentra-ciónposmodelo.

• Losmodelosde remediaciónsugierenquesoloesnecesarioutilizar~15gramosdeNaOHpor litrodeefluenteparallevarlasoluciónaneutralidad(pH7),ygenerarprecipitacióndemetales.

referenciAs bibliogrÁficAs1. Anazawa,K.,Kaida,Y.,Shinomura,Y.,Tomiyasu,T.,&Sakamoto,H. (2004).Heavy-metaldistribution in

riverwatersandsedimentsarounda“fireflyvillage”,Shikoku,Japan:Applicationofmultivariateanalysis.AnalyticalSciences,20(1),79-84.

2. Appelo,C.A.J.(2005).Geochemistry,GroundwaterAndPollution(2ndEditioned.):Taylor&Francis.

3. Appelo,C.A.J.,&Dimier,A.(2004).Geochemistry,GroundwaterandPollution:“LearningbyModeling”.PaperpresentedattheU.S.FederalAgencyWorkshop,Albuquerque,NM.

4. ASTM. (2013).ASTMD5744-13e1,StandardTestMethod forLaboratoryWeatheringofSolidMaterialsUsingaHumidityCell.WestConshohocken,PA:www.astm.org.

5. Bethke,C.M.(2003).GeochemicalReactionModeling:ConceptsandApplications(1stEditioned.):OxfordUniversityPress,USA

6. Glaze,W.H.,Kang,J.W.,&Chapin,D.H.(1987).TheChemistryofWater-TreatmentProcessesInvolvingOzone,Hydrogen-PeroxideandUltraviolet-Radiation.Ozone-Science&Engineering,9(4),335-352.

7. Lawrence,R.,Marchant,P.,&Poling,G.(1989).InvestigationofPredictionTechniquesforAcidMineDrai-nage:FinalReport:CoastechResearchIncorporated.

8. Lawrence,R.W.,&Wang,Y.(1997).DeterminationofNeutralizationPotential inthePredictionofAcidRockDrainage.PaperpresentedattheProc.4thInternationalConferenceonAcidRockDrainage,Vancou-ver,BC.

aplicación de un Modelo geoquíMico coMputacional para predicción de calidad quíMica de efluente proveniente de un botadero dentro de una unidad Minera y su trataMiento

138

9. Minas,M.d.E.y.(2005).Reglamentoparaelcierredeminas.DecretoSupremoNº033-2005-EM.

10. Montour,M.R.,&Geological,S. (1998).EPAmethod1312(syntheticprecipitationleachingprocedure)[microform]:leachatechemistrydataforsolidminewastecompositesamplesfromSilvertonandLeadvi-lle,Colorado(Vol.98).MenloPark,CA:U.S.Dept.oftheInterior,U.S.GeologicalSurvey.

11. Parkhurst,D.L.,&Appelo,C.A.J.(1999).User’sguidetoPhreeqc(version2)-Acomputerprogramforspeciation,batch-reaction,one-dimensionaltransport,andinversegeochemicalcalculations.Denver:U.S.GeologicalSurvey.

12. Peleg,M.(1976).ChemistryofOzoneinTreatmentofWater.Water Research, 10(5),361-365.

13. Sincero,A.P.,&Sincero,G.A.(2002).Physical-chemicalTreatmentofWaterandWastewater:IWAPub.

14. Skoog,D.A.,West,D.M.,Holler,F.J.,&Crouch,S.R.(2004).FundamentosdeQuímicaAnalítica,8ºEdición 15. Sobek,A.,Schuller,W.,&Freeman,J.(1978).Fieldandlaboratorymethodsapplicabletooverburdenand

minesoils(Vol.600/2-78-054,pp.203):EPA

16. Stumm,W.,&Morgan,J.J.(1996).AquaticChemistry (3rdEditioned.):Wiley-Interscience.

17. Zhu,C.,&Anderson,G.(2002).EnvironmentalApplicationsofGeochemicalModeling(1steditioned.).Cambridge:CambridgeUniversityPress.

Marcelo andrés rocco salinas