INFORME DE ENSAYOS CINÉTICOS DRENAJE ÁCIDO DE ROCA

INFORME DE ENSAYOS CINÉTICOS
DRENAJE ÁCIDO DE ROCA
MINA TUKARI
Rev. 0
Preparado para:
ARUNTANI S.A.C.
Av. Principal 560
San Isidro, Lima 27, Perú
Telf.: (51-1) 770-7000
Preparado por:
Calle Jorge Vanderghen 234
Miraflores, Lima 18, Perú
Telf.: (511) 441-2300
Fax: (511) 440-3096
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Informe de Ensayos Cinéticos Drenaje Ácido de Roca - Mina Tukari
Aruntani S.A.C.
Agosto 2008
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TABLA DE CONTENIDO
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 1 PROCESO DE DRENAJE ÁCIDO DE ROCA ............................................. 5 METODOLOGÍA............................................................................................... 8 3.1 Diseño del Programa de Muestreo ........................................................... 8 3.2 Ensayos de Laboratorio ............................................................................ 8 3.2.1 Celdas de Humedad ..................................................................... 8 3.2.2 Lixiviación a Corto Plazo ............................................................. 9 RESULTADOS E INTERPRETACIÓN ...................................................... 11 4.1 Resumen del Programa de Ensayos Estáticos....................................... 11 4.2 Principales Parámetros .......................................................................... 15 4.2.1 Pad de Lixiviación #2 ................................................................. 17 4.2.2 Desmonte .................................................................................... 19 4.2.3 Superficie Final del Tajo ............................................................ 22 4.3 Lixiviación de Metales Pesados.............................................................. 24 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 31 LISTA DE TABLAS
Tabla 4.1
Tabla 4.2
Tabla 4.3
Tabla 4.4
Resumen de Resultados del Programa de Ensayos Estáticos........... 12 Resumen de los Resultados de Celdas de Humedad (20 Semanas) .. 16 Resultados SPLP – Celdas de Humedad ........................................... 25 SPLP –Diferencia Relativa en la Concentración de Lixiviación
de los Metales en las Celdas de Humedad......................................... 27 Vector Perú S.A.C. • Jorge Vanderghen 234, Miraflores • Lima 18, Perú • (511) 441-2300
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1
Figura 1.2
Figura 4.1
Figura 4.2
Columna Litoestratigráfica– Área Tukari ........................................... 2 Vista del Yacimiento Mineral de Tukari ............................................. 3 Pad #2 – Ratio de Producción de Alcalinidad y Acidez ..................... 18 Rípios Pad #2 – Ratio de Producción de Sulfato y NP
Remanente (%) .................................................................................... 19 Figura 4.3 Desmonte – Ratio de Producción de Alcalinidad y Acidez ................ 20 Figura 4.4 Desmonte – Ratio de Producción de Sulfato y Np Remanente (%) ... 21 Figura 4.5 Superficie Final del Tajo – Ratio de Producción Alcalinidad y
Acidez .................................................................................................. 23 Figura 4.6 Superficie Final del Tajo – Ratio de Producción de Sulfato y NP
Remanente (%) .................................................................................... 24 Figura 4.7 Ratio de Lixiviación Semanal.- Aluminio .......................................... 27 Figura 4.8 Ratio de Lixiviación Semanal - Cobre ................................................ 28 Figura 4.9 Ratio de Lixiviación Semanal - Fierro ............................................... 28 Figura 4.10 Ratio de Lixiviación Semanal - Manganeso....................................... 29 Figura 4.11 Ratio de Lixiviación Semanal - Zinc .................................................. 29 LISTA DE ANEXOS
Anexo 1
Anexo 2
Anexo 3
- Informe Estático
- Reportes de Laboratorio
- Hojas de Ensayo Cinético
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1.0
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INTRODUCCIÓN
VECTOR PERÚ S.A.C. (“Vector”) fue contratada por Aruntani S.A.C. (“Aruntani”)
para realizar estudios DAR (drenaje ácido de roca) para evaluar el potencial de
generación de acidez de las litologías críticas que comprende el proyecto de oro y
plata de Tukari.
La unidad Tukari, se localiza en el Cerro Tukari, entre las quebradas Margaritani y
Apostoloni, los cuales dan origen al río Queullirijahuría, Departamento de
Moquegua, que pertenece a la cuenca del Pacífico, aproximadamente a 100 km al
SSW de la ciudad de Puno.
Al respecto, la unidad de producción Florencia (Tukari) de la empresa Aruntani
inició sus operaciones en noviembre del 2003. Dichas operaciones consisten en la
explotación
de
mineral
aurífero
contenido
en
el
Cerro
Tukarirani.
La
infraestructura de la unidad Tukari incluye operación minera a tajo abierto,
extracción de oro e instalaciones para el procesamiento del lixiviado.
El objetivo principal de los estudios propuestos, es desarrollar una caracterización
geoquímica de la ubicación de Tukari que permita reforzar las operaciones mineras
existentes y futuras, así como brindar soporte relacionado a asuntos ambientales. El
alcance del estudio incluye tanto las instalaciones existentes así como futuras
expansiones.
A continuación, se presenta la Columna Litoestratigráfica Local construida en base
a la información recolectada en campo por Cánepa (2006).
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FIGURA 1.1
COLUMNA LITOESTRATIGRÁFICA– ÁREA TUKARI
La roca intrusiva presente en la zona de estudio es del tipo hipabisal de baja
temperatura, compuesta por dacitas porfiríticas de edad Miopliocénica.
La mineralización se encuentra emplazada en el intrusivo hipabisal dacítico. Las
alteraciones corresponden al emplazamiento de las últimas etapas de intrusiones
dentro de la parte central de un complejo estratovolcánico, brechas hidrotermales
conforman los centros de sílice masiva rodeados por sílice granular y alteraciones
argílica y argílico avanzadas.
Hacia los flancos del cerro Tukarirani se emplazan morrenas con valores de oro que
en promedio son de 2 g/t y minerales sulfurados como la pirita. Las morrenas que se
emplazan en la zona W del área de estudio presentan valores de oro de 0,122 g/t.
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FIGURA 1.2
VISTA DEL YACIMIENTO MINERAL DE TUKARI
Los estudios fueron diseñados para caracterizar el potencial de DAR del material
que será colocado en el pad de lixiviación, el desmonte que será colocado en el
botadero, y una aproximación de la superficie final expuesta en el tajo abierto, dado
que éstos representan cambios significativos al ambiente físico y químico del área,
que necesitan ser cuantificados.
El principal objetivo de este estudio es identificar y cuantificar las características
DAR de las litologías impactadas por el proyecto para facilitar los permisos
medioambientales y de cierre del proyecto dentro de los plazos definidos.
El alcance del trabajo consistió de las siguientes tareas:
♦
Tarea 1: Evaluar los resultados de los ensayos estáticos para determinar las
litologías potencialmente generadoras de acido para su análisis; y
♦
Tarea 2: Realizar una evaluación detallada de las litologías potencialmente
generadoras de acidez, identificadas en la tarea 1 utilizando ensayos cinéticos
(celdas de humedad) y pruebas de lixiviación (SPLP).
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Este informe presenta los resultados y el análisis correspondiente a la Tarea 2, que
incluye ensayos cinéticos, incluyendo resumen del Conteo Ácido Base (ABA), Celdas
de Humedad y un programa de pruebas por procedimiento lixiviación por
precipitación sintética (SPLP, por sus siglas en inglés).
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2.0
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PROCESO DE DRENAJE ÁCIDO DE ROCA
Los desmontes de mina generan drenaje ácido cuando aquellos materiales contienen
minerales naturales formadores de ácido, tales como la pirita de hierro. Cuando
éstos son fracturados por el minado y expuestos al medioambiente en un botadero
de desmontes o en una relavera, el oxígeno y el agua pueden reaccionar con los
minerales (principalmente con los minerales de sulfuros) y formar ácidos naturales.
El drenaje ácido de roca (DAR) es el término más comúnmente aplicado a este
proceso y al lixiviado, infiltración o drenaje ácido resultante. Donde quiera que los
minerales piríticos sean expuestos al oxígeno y al agua, puede resultar el DAR. Sin
embargo, para que se desarrolle un problema de acidez severo, debe estar presente
también la bacteria T. ferro-oxidans. Mediante la restricción de cualquiera de estos
tres componentes esenciales la generación de acidez significativa puede ser
controlada, independientemente de la cantidad de pirita disponible para las
reacciones.
La presencia de minerales de sulfuros es notable dado que la oxidación de estos
minerales (particularmente pirita - FeS2, y pirrotita Fe1-xS) resulta en la producción
de ácido (H+). La siguiente ecuación representa la oxidación química de la pirita y la
generación de la acidez protónica:
⎛ 15 ⎞
⎛7⎞
FeS 2 ( S ) + ⎜ ⎟ H 2 O + ⎜ ⎟O2 → Fe(OH ) 3( S ) + (2 )SO42(−aq ) + 4 H (+aq )
⎝4⎠
⎝2⎠
La disminución del pH genera una pérdida de electrones en los metales
reduciéndolos y cambiando el equilibrio a las fases solubles, lo cual incrementa la
cantidad de metal lixiviado. Tanto la lixiviación de metales como el cambio en el pH
son ambos temas de interés en el estudio del drenaje ácido de roca.
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No fue posible hacer diferenciación alguna en base a las fases litológicas o de
alteración de los logueos de taladros proporcionados por los geólogos del proyecto
Tukari. Por ende, las muestras identificadas como “desmonte” o “superficie final del
tajo” fueron tratadas como unidades litológicas únicas, en términos de su potencial
para generar ácido en la Mina Tukari. Ya que el muestreo del desmonte era
representativo de todo el desmonte que será enviado al botadero, y debido al hecho
de que actualmente no hay intención alguna de separar o encapsular de manera
selectiva los distintos flujos de desmonte, esta se considera una forma apropiada de
tratar los resultados del desmonte. Sería apropiado llevar a cabo mayores análisis
petrográficos, con las muestras que representan la superficie final del tajo, en una
etapa posterior.
La mineralización de sulfuros ocurre en estas litologías principalmente como pirita
y su ocurrencia puede ser clasificada dentro de los siguientes grupos generales:
La
♦
Concentraciones a lo largo de las vetas y lentes aislados;
♦
Un halo de roca de más alto contenido de pirita rodeando las zonas de
mineralización; y
♦
Mineralización de sulfuros diseminados en la roca.
deposición
de
pirita
puede
producir
pre-mineralización
junto
con
la
mineralización y post-mineralización. Cada una puede tener diferentes efectos
significativos sobre el potencial de generación de acidez. Por ejemplo, la premineralización de pirita puede ser inundada de sílice y por tanto ser parcial o
totalmente
encapsulada
por
cuarzo.
Este
encapsulamiento
reduciría
la
disponibilidad de sulfuros para la formación de acidez y disminuiría la tasa de
reacción, y ambos factores actuarían para reducir las tasas de generación total de
acidez de este material.
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Por lo tanto, como parte de nuestro estudio previo (ensayo estático) primero se
consideró la geología mediante la revisión del logueo de las perforaciones, los planos
y secciones, y luego se diseñó un programa de muestreo que representara de la
mejor forma cada litología del área del cuerpo mineralizado. De esta forma, los
resultados de laboratorio pudieron ser combinados con el modelo de minado para
producir un promedio ponderado del flujo de desmonte en términos de su potencial
de generación o de neutralización de acidez. Esto es importante debido a que
frecuentemente cuando un sitio tiene flujos de desmonte con características
geoquímicas diferentes, éstos podrían ser aislados o segregados, para de esta forma
permitir el uso de métodos de manejo de costo relativamente bajo como el entierro
profundo de los desmontes no generadores de ácido, la cobertura aislante, etc.
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3.0
METODOLOGÍA
3.1
Diseño del Programa de Muestreo
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El método cinético se inicia después de realizar el método estático en un programa
de predicción o de valoración del yacimiento. El método estático proporciona
información sobre la química de la roca y del potencial de generación de acidez de
manera independiente del tiempo; pero el método cinético consigue ofrecer una
alternativa para examinar las velocidades de reacción, tanto para la disolución de
metales como para la generación de acidez, en condiciones específicas.
En la Tarea 1, se realizó un análisis de los resultados del ensayo estático previo, lo
cual permitió la identificación de las litologías potencialmente generadoras de
acidez.
El material a analizar proviene de las siguientes fuentes:
♦
El material(ripios de oxidación) que será colocado en el pad de lixiviación;
♦
El desmonte que se enviará al botadero, en base a la ley de corte de la mina; y
♦
Lo que probablemente será la superficie final del tajo al cierre de la mina, en
base al perfil del tajo final proporcionado por el cliente.
3.2
Ensayos de Laboratorio
3.2.1
Celdas de Humedad
Las pruebas cinéticas buscan determinar el comportamiento a largo plazo de
generación de ácido y lixiviación de metales de las unidades geológicas. Las pruebas
cinéticas brindan un estimado de las tasas de generación de ácido, neutralización de
ácido y lixiviación de metales. La metodología consiste en someter las muestras a la
intemperie bajo condiciones controladas en los laboratorios o en las mismas zonas
de disposición del mineral bajo condiciones similares, con el objetivo de determinar
las velocidades de generación de acidez, las tasas de agotamiento de metales y las
concentraciones en un período de tiempo prolongado.
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Para el presente programa se hacen las siguientes determinaciones:
3.2.2
♦
El ensayo de pH cuantifica el estado real de la muestra. El pH indica si la
muestra era ácida, casi neutra o alcalina al momento de ser medida. Si una
muestra era ácida, por ejemplo, entonces cualquier medida del potencial de
neutralización no era obviamente reactiva. El uso de agua destilada en el
ensayo (pH 5.3) significa que cualquier medición de pH menor que 5.0 indica
que la muestra contenía acidez neta al momento del análisis. Los minerales
carbonatados comunes pueden crean valores de pH de alrededor de 8 – 10, y así
los valores por encima de 10 son inusualmente alcalinos. Los valores de pH
entre 5.0 y 10.0 pueden ser considerados casi neutros al momento del análisis;
♦
El potencial de neutralización neto (NNP) es un método de medición del
balance neto de las capacidades de generación de acidez y de neutralización de
acidez. Este se determina matemáticamente de la diferencia entre el potencial
de neutralización de acidez (ANP) y el potencial de generación de acidez (AGP),
calculados en toneladas de CaCO3, por 1000 toneladas de muestra;
♦
El sulfato: es un producto de la oxidación completa del sulfuro y puede ser un
indicativo de la velocidad de la oxidación de los sulfuros y de la generación de
acido; y
♦
La acidez: es una medida acumulativa de las diversas especies acuosas como el
Fe(OH)2+, Al 3+. Así la acidez podría ser usada como un parámetro indicador
para cuantificar, de manera gruesa, el estado del proceso de generación del
acido.
Lixiviación a Corto Plazo
El Procedimiento de Lixiviación por Precipitación Sintética (SPLP) se utiliza para
seleccionar los metales presentes en el drenaje a corto plazo de las rocas. El
procedimiento SPLP es útil en situaciones en las que se tiene que determinar si un
material potencialmente contaminante, dejado en el sitio, lixiviará sustancias
tóxicas cuando se expone a la meteorización normal.
El SPLP fue desarrollado para su uso en la evaluación del proyecto del botadero de
desmonte, más que para las operaciones de minado. El SPLP (Método 1312 USEPA)
fue desarrollado para evaluar el destino y el transporte de los metales en un
botadero especialmente diseñado para estos ya que no son aceptados en un botadero
municipal de sólidos (Alforque, 1996).
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El fluido de extracción para el SPLP es una solución acuosa (de ácidos sulfúricos y
nítricos) que simulan la lluvia. Consecuentemente, el método SPLP es apropiado
para usarse en los ensayos DAR. El procedimiento es descrito en la publicación EPA
SW-846.
El ensayo ABA no considera la neutralización por la química de los silicatos (un
factor muy lento pero importante) ni tampoco considera las tasas de tiempo de
reacción. Así, factores tales como el encapsulamiento de sulfuros con silicatos (que
retarda la reactividad y reduce el ARD) no son considerados. Los ensayos de
lixiviación y de celdas de humedad producen información más útil en términos de
predecir el impacto en la calidad del agua.
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RESULTADOS E INTERPRETACIÓN
En Tabla 4.2 se aprecian los resultados obtenidos de las 3 muestras que representan
el desmonte que se espera sea enviado al botadero, la roca que se aproxima a la
superficie final del tajo que será expuesta al cierre de la mina, y del mineral
lixiviado con cianuro (ripios) del Pad #2 de lixiviación.
Los resultados siguientes están basados en el programa de celdas cinéticas de
humedad completado después de 20 semanas para las 3 muestras. Este trabajo
incluye celdas de humedad y procedimiento lixiviación por precipitación sintética
(SPLP, siglas en ingles).
4.1
Resumen del Programa de Ensayos Estáticos
Previo al inicio del análisis de los ensayos cinéticos se presenta un breve resumen
de los resultados obtenidos en el programa de ensayos estáticos de la Mina Tukari
(Tabla 4.1). Así mismo, el informe completo del Programa Estático de Generación de
Acido Roca se presenta en el Anexo I.
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TABLA 4.1
RESUMEN DE RESULTADOS DEL PROGRAMA DE ENSAYOS ESTÁTICOS
UNIDAD DE
INFRAESTRUCTURA
PH
PASTA
Valor
Medio
GEOQUÍMICA
AZUFRE
(MAYOR)
SULFÚRICO POTENCIAL NETO DE
NEUTRALIZACION
(%)
Valores
(T CaCO3/1000 T)
Medios
Valor Medio
GEOQUÍMICA
(MENOR)
Valores Medios
OBSERVACIONES
SIGNIFICATIVAS
1. Potencial de Neutralización
No disponible (PN);
64% SiO2
Desmonte
4.1
4.2
-44 (máx.)
-378 (mín.)
-172 (medio)
14.3% Al2O3
4.5% Fe2O3
2.3% K2O
-153 (mediano)
12.6% LOI
1. As, Ba, Pb y
Sr elevados en
la mayoría de
las muestras;
y
2. Co, Cr, Cu,
Hg, Tl y Zn
elevado en
gran parte de
las muestras.
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2. La mayoría de las
muestras tienen un PN
negativo. Esto indica que
las muestras han estado
generando ácido o
contienen ácido residual de
otro lado;
3. El pH de 4.1 de la pasta es
mayor indicio de que ya
existe acidez;
4. El PNN medio de -172 T
CaCO3/1000 T del
desmonte indica que el
desmonte tiene el potencial
de generar ácido;
5. Contenido alto de metales
pesados que podrían
lixiviar bajo condiciones
ácidas; y
6. Alta “pérdida por ignición”
(PPI), probablemente
debido a la presencia
abundante de jarosita.
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UNIDAD DE
INFRAESTRUCTURA
Superficie
Tajo
Final
del
PH
PASTA
Valor
Medio
4.1
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GEOQUÍMICA
AZUFRE
(MAYOR)
SULFÚRICO POTENCIAL NETO DE
NEUTRALIZACION
(%)
Valores
(T CaCO3/1000 T)
Medios
Valor Medio
4.6
-51 (máx.)
-325 (mín.)
-187 (medio)
-175 (mediano)
60% SiO2
16.2% Al2O3
5.2% Fe2O3
2.6% K2O
11.7% LOI
GEOQUÍMICA
(MENOR)
Valores Medios
1. As, Ba y Sr
elevados en
todas las
muestras;
2. As, Co, Pb y
Zn elevados en
la mayoría de
las muestras;
3. Cr, Cu y Sb
elevados
en
gran parte de
las muestras; y
4. Cd, Hg y Tl
elevados
en
algunas de las
muestras.
OBSERVACIONES
SIGNIFICATIVAS
1. Potencial de Neutralización
No disponible (PN);
2. La mayoría de las
muestras tienen un PN
negativo. Esto indica que
las muestras han estado
generando ácido o
contienen ácido residual de
otro lado;
3. El pH de 4.1 de la pasta es
mayor indicio de que ya
existe acidez;
4. El PNN medio de -187 T
CaCO3/1000 T del
desmonte indica que el
desmonte tiene el potencial
de generar ácido;
5. Contenido alto de metales
pesados que podrían
lixiviar bajo condiciones
ácidas; y
6. Alta “pérdida por ignición”
(PPI), probablemente
debido a la presencia
abundante de jarosita.
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UNIDAD DE
INFRAESTRUCTURA
Ripios – Pad #2
PH
PASTA
Valor
Medio
6.7
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GEOQUÍMICA
AZUFRE
(MAYOR)
SULFÚRICO POTENCIAL NETO DE
NEUTRALIZACION
(%)
Valores
(T CaCO3/1000 T)
Medios
Valor Medio
0.24
-5 (máx.)
-64 (mín.)
-30 (medio)
-28 (mediano)
90% SiO2
2.5% Al2O3
1.4% Fe2O3
1.4% TiO2
3.3% LOI
GEOQUÍMICA
(MENOR)
Valores Medios
1. As, Ba, Cr,
Pb, Sb y Sr
elevados en
todas las
muestras;
2. Hg elevado en
la mayoría de
las muestras; y
3. Tl elevado en
algunas de las
muestras.
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OBSERVACIONES
SIGNIFICATIVAS
1. Potencial de Neutralización
No disponible (PN);
2. El pH de 6.7 de la pasta
indica que existen
condiciones neutrales en
las muestras. Esto es
probablemente debido al
proceso de
condicionamiento alcalino
pre-cianuración;
3. El PNN medio de -30 T
CaCO3/1000 T de los ripios
indica que el Pad #2 tiene
el potencial de generar
ácido;
4. Contenido alto de metales
pesados que podrían
lixiviar bajo condiciones
ácidas. El grupo de metales
que podría lixiviar es
menor al del desmonte y al
de la superficie del tajo
final; y
5. “Pérdida por ignición”
(PPI), probablemente
debido a la presencia
abundante de jarosita.
Mucho más baja que la del
desmonte y la de la
superficie del tajo.
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4.2
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Principales Parámetros
La siguiente tabla resume los principales parámetros del programa de celdas
cinéticas de humedad que indican variación de generación de acidez en función del
tiempo:
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TABLA 4.2
RESUMEN DE LOS RESULTADOS DE CELDAS DE HUMEDAD (20 SEMANAS)
pH
(RANGO A TRAVÉS DEL TIEMPO)
RATIO DE PRODUCCIÓN DE SULFATO
(MG/KG/SEMANA)
SULFURO
UNIDAD DE
NPR
SEMANA INICIAL
MENOR RATIO MAYOR RATIO
INFRAESTRUCTURA
(NP/AP) SEMANA SEMANA MENOR VALOR MAYOR VALOR SEMANA SEMANA
(%)
(MG/KG/SEM)
(MG/KG/SEM)
0
20
0
20
SEMANA VALOR SEMANA VALOR
SEMANA RATIO SEMANA RATIO
Pad de Lixiviación
#2
20
0,29
0
4.31
4.34
1
3.96
12
4.64
308
4
20
4
1
437
Desmonte
20
4,34
-0,05
3,40
3,51
14
3,34
1
3,94
3411
75
6
63
0
3411
Superficie Final
del Tajo
20
5,01
-0,03
3,35
3,76
0
3,35
6
4,64
2852
72,8
20
72,8
0
2852
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4.2.1
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Pad de Lixiviación #2
Los resultados de la celda de humedad de la muestra proveniente del material que
será colocado en el pad de lixiviación #2, muestran el comportamiento con el paso
del tiempo de este tipo de litología al someterlas a condiciones de humedad y
movimiento que simulen de alguna manera condiciones en campo.
Al inicio de la prueba la acidez reporta valores altos; así, en la semana 3 presenta su
mayor valor (141 mg CaCO3/L) para luego presentar un descenso hasta llegar a la
estabilización al término de la prueba. Así mismo, los valores de alcalinidad se
mantienen constantes con un valor promedio de 0.5 mg CaCO3/L.
La Figura 4.1 muestra los valores de pH, alcalinidad y acidez a lo largo del período
de análisis cinético a escalas lineal y logarítmica. Como se puede apreciar, la acidez
presenta una marcada diferencia a la alcalinidad, mientras que la concentración
promedio de la acidez es de 45 mg CaCO3/L la de la alcalinidad es de 0.5 mg
CaCO3/L lo cual es 90 veces menor al valor promedio de la acidez.
Los valores de pH son bajos y fluctúan en un rango de 3.96 a 4.64, lo cual indica que
la capacidad amortiguadora de la muestra (alcalinidad) no es lo suficiente para
contrarrestar el grado de acidez de la misma A este rango de pH la oxidación
biológica se vuelve más importante.
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FIGURA 4.1
PAD #2 – RATIO DE PRODUCCIÓN DE ALCALINIDAD Y ACIDEZ
100
4.5
10
pH
4
1
3.5
0
3
0
1
2
pH Semanal
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Semana
12
Ratio de Producción de Alcalinidad (mg/kg/wk)
13
14
15
16
17
18
19
Ratio de Producción de Alcalinidad y
Acidez(mg/kg/wk)
1000
5
20
Ratio de Producción de Acidez (mg/kg/wk)
La producción de sulfato y el potencial de neutralización (NP) remanente para cada
semana de análisis son presentados en la Figura 4.2. El sulfato es un subproducto
directo de la oxidación completa del sulfuro y puede ser indicativo de la velocidad de
oxidación de sulfuros y generación de ácido. La muestra en evaluación presentó un
alto valor en la concentración de sulfato al inicio de la prueba (308 mg/kg/sem) para
luego presentar una disminución casi constante hasta el término de las pruebas en
la semana 20. Esto indicaría una mayor acumulación de sulfatos al inicio de las
pruebas como consecuencia de la oxidación de los minerales aportando acidez lo cual
es reflejado con un pH de 3.96 (mínimo valor).
El NP remanente calculado en el transcurso de las semanas está en función del NP
inicial y su tendencia es a la disminución; para este caso en particular dicha
tendencia no es apreciable debido a que el NP inicial es de cero.
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FIGURA 4.2
RÍPIOS PAD #2 – RATIO DE PRODUCCIÓN DE SULFATO Y NP REMANENTE (%)
100
pH
4.5
10
4
1
3.5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Semana
pH Semanal
Produccion de Sulfato (mg/kg/sem)
Ratio de Producción de Sulfato y Ratio de
Consumo del PN Remanente (%)
1000
5
PN Remanente (%)
En resumen, el material que será colocado en el pad de lixiviación #2 presenta una
baja alcalinidad en toda la prueba y una alta acidez y concentración de sulfato en
las semanas iniciales (liberación de sulfato); esta concentración tiende a disminuir
con el paso de las semanas.
Considerando los resultados del análisis ABA, el valor del NP es nulo y el del NNP
es de -30 Kg CaCO3/TN con lo cual podríamos decir que el material en análisis
presenta un alto potencial de generación de acidez.
4.2.2
Desmonte
Los resultados de la celda de humedad de la muestra del desmonte que será
colocado en el botadero, muestran el comportamiento con el paso del tiempo de este
tipo de litología al someterlas a condiciones de humedad y movimiento que simulen
de alguna manera condiciones en campo.
Al inicio de la prueba la acidez reporta valores altos; así, en la semana 0 y 1
presenta sus mayores valores (5,988 y 1,972 mg CaCO3/L, respectivamente) para
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luego presentar un rápido descenso en la semana 2 seguido de la estabilización
hasta el término de la prueba. Así mismo, los valores de alcalinidad se mantienen
constantes con un valor promedio de 0.5 mg CaCO3/L.
La Figura 4.3 muestra los valores de pH, alcalinidad y acidez a lo largo del período
de análisis cinético a escalas lineal y logarítmica. Como se puede apreciar en la
figura, la acidez presenta una marcada diferencia a la alcalinidad. Mientras que la
concentración promedio de la acidez es de 460 mg CaCO3/L la de la alcalinidad es
de 0.5 mg CaCO3/L lo cual es 920 veces menor al valor promedio de la acidez.
Los valores de pH son bajos y fluctúan en un rango de 3.34 a 3.94, lo cual indica que
la capacidad amortiguadora de la muestra (alcalinidad) no es lo suficiente para
contrarrestar el grado de acidez de la misma A este rango de pH la oxidación
biológica se vuelve más importante.
FIGURA 4.3
DESMONTE – RATIO DE PRODUCCIÓN DE ALCALINIDAD Y ACIDEZ
10000
1000
4.5
100
pH
4
10
3.5
1
3
Ratio de Producción de Alcalinidad y
Acidez(mg/kg/wk)
5
0
0
1
2
pH Semanal
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Semana
Ratio de Producción de Alcalinidad (mg/kg/wk)
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Ratio de Producción de Acidez (mg/kg/wk)
La producción de sulfato y el NP remanente para cada semana de análisis son
presentados en la Figura 4.4. La muestra en evaluación presentó un alto valor en la
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concentración de sulfato al inicio de la prueba (3,411 mg/kg/sem) para luego
presentar una rápida disminución en la semana 2 (193 mg/kg/sem) seguida de la
estabilización hasta el término de la prueba en la semana 20. La tendencia de la
gráfica nos indicaría una mayor acumulación de sulfatos al inicio de la prueba como
consecuencia de la oxidación de los minerales aportando acidez, lo cual es reflejado
con un bajo valor de pH.
El NP remanente en el transcurso de las semanas presenta una pequeña tendencia
a la disminución partiendo de -144,4 % hasta el -187,2% del NP original. Los valores
negativos se deben a que el NP original es negativo, -8.
4000
4
3500
3.8
3000
2500
pH
3.6
2000
1500
3.4
1000
500
3.2
0
-500
3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Ratio de Producción de Sulfato y Ratio de
Consumo del PN Remanente (%)
FIGURA 4.4
DESMONTE – RATIO DE PRODUCCIÓN DE SULFATO Y NP REMANENTE (%)
20
Semana
pH Semanal
Produccion de Sulfato (mg/kg/sem)
PN Remanente (%)
En resumen, el desmonte que será colocado en el botadero presenta una baja
alcalinidad en toda la prueba y una alta acidez y concentración de sulfato en las
semanas iniciales (liberación de sulfato); esta concentración disminuye rápidamente
en la semana 2 y se mantiene casi constante durante toda la prueba.
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Considerando los resultados del análisis ABA, el valor del Potencial de
Neutralización (NP) de -8 y el del NNP es de -185 Kg CaCO3/TN con lo cual,
podríamos decir que el material en análisis presenta un alto potencial de generación
de acidez.
4.2.3
Superficie Final del Tajo
Los resultados de la celda de humedad de la muestra de la superficie final expuesta
en el tajo abierto, muestran el comportamiento con el paso del tiempo de este tipo de
litología al someterlas a condiciones de humedad y movimiento que simulen de
alguna manera condiciones en campo.
Al inicio de la prueba la acidez reporta valores altos; así, en la semana 0 y 1
presenta sus mayores valores (4,576 y 1,783mg CaCO3/L, respectivamente) para
luego presentar un rápido descenso en la semana 2 seguido de la estabilización
hasta el término de la prueba. Así mismo, los valores de alcalinidad se mantienen
constantes con un valor promedio de 0.5 mg CaCO3/L.
La Figura 4.5 muestra los valores de pH, alcalinidad y acidez a lo largo del período
de análisis cinético a escalas lineal y logarítmica. Como se puede apreciar la acidez
presenta una marcada diferencia a la alcalinidad; mientras que la concentración
promedio de la acidez es de 350 mg CaCO3/L la de la alcalinidad es de 0.5 mg
CaCO3/L lo cual es 700 veces menor al valor promedio de la acidez.
Los valores de pH son bajos y fluctúan en un rango de 3.35 a 4.64, lo cual indica que
la capacidad amortiguadora de la muestra (alcalinidad) no es lo suficiente para
contrarrestar el grado de acidez de la misma A este rango de pH la oxidación
biológica se vuelve más importante.
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FIGURA 4.5
SUPERFICIE FINAL DEL TAJO – RATIO DE PRODUCCIÓN ALCALINIDAD Y
ACIDEZ
5
1000
4.5
100
pH
4
10
3.5
1
3
Ratio de Producción de Alcalinidad y
Acidez(mg/kg/wk)
10000
0
0
1
2
pH Semanal
3
4
5
6
7
8
9
10 11
Semana
Ratio de Producción de Alcalinidad (mg/kg/wk)
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Ratio de Producción de Acidez (mg/kg/wk)
La producción de sulfato y el NP remanente para cada semana de análisis son
presentados en la Figura 4.6. La muestra en evaluación presentó un alto valor en la
concentración de sulfato al inicio de la prueba (2,852 mg/kg/sem) para luego
presentar una rápida disminución en la semana 2 (206 mg/kg/sem) seguida de la
estabilización hasta el término de la prueba en la semana 20. Esto indicaría una
mayor acumulación de sulfatos al inicio de la prueba como consecuencia de la
oxidación de los minerales aportando acidez, lo cual es reflejado con un bajo valor de
pH.
El NP remanente en el transcurso de las semanas presenta una pequeña tendencia
a la disminución partiendo de -159 % hasta el -244% del NP original. Los valores
negativos se deben a que el NP original es negativo, -5.
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FIGURA 4.6
SUPERFICIE FINAL DEL TAJO – RATIO DE PRODUCCIÓN DE SULFATO Y NP
REMANENTE (%)
3500
3000
2500
4.5
2000
4
pH
1500
1000
3.5
500
0
3
-500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Semana
pH Semanal
Produccion de Sulfato (mg/kg/sem)
Ratio de Producción de Sulfato y Ratio de
Consumo del PN Remanente (%)
5
PN Remanente (%)
En resumen, la muestra de la superficie final expuesta en el tajo abierto presenta
una baja alcalinidad en toda la prueba y una alta acidez y concentración de sulfato
en las semanas iniciales (liberación de sulfato); esta concentración disminuye
rápidamente en la semana 2 y se mantiene casi constante durante toda la prueba.
Considerando los resultados del análisis ABA, el valor del Potencial de
Neutralización (NP) de -5 y el del NNP es de -197 Kg CaCO3/TN TN con lo cual,
podríamos decir que el material en análisis presenta un alto potencial de generación
de acidez.
4.3
Lixiviación de Metales Pesados
La Tabla 4.3 muestra los resultados de los análisis SPLP realizados para las 3
muestras en estudio.
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TABLA 4.3
RESULTADOS SPLP – CELDAS DE HUMEDAD
UNIDAD DE INFRAESTRUCTURA
RÍPIOS PAD #2
DESMONTE
SUPERFICIE FINAL
DEL TAJO
Metales Extraíbles
(mg/L)
Al
0.1
26.7
22.0
Sb
0.1
0.1
0.1
As
0.1
0.1
0.1
Ba
0.25
0.25
0.25
Be
0.0025
0.0025
0.0025
Bi
0.1
0.1
0.1
B
0.05
0.05
0.05
Cd
5.0
0.012
0.038
Ca
8.85
1.64
19.6
Cr
0.025
0.025
0.025
Co
0.005
0.168
0.338
Cu
0.005
1.96
1.87
Fe
0.015
24.6
21.1
Pb
0.025
0.718
0.025
Li
0.005
0.005
0.005
Mg
0.05
0.52
6.81
Mn
0.0025
0.284
6.67
Hg
0.0005
0.0005
0.0005
Mo
0.015
0.015
0.015
Ni
0.025
0.109
0.271
P
0.15
0.15
0.15
K
1.0
2.2
1.0
Se
0.1
0.1
0.1
Si
0.674
0.637
0.962
Ag
0.025
0.025
0.025
Na
1.0
1.0
1.0
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UNIDAD DE INFRAESTRUCTURA
RÍPIOS PAD #2
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DESMONTE
SUPERFICIE FINAL
DEL TAJO
Metales Extraíbles
(mg/L)
Sr
0.0211
0.0721
0.0745
Te
--
--
--
Tl
0.1
0.1
0.1
Th
--
--
--
Sn
0.015
0.015
0.015
Ti
0.005
0.005
0.005
U
--
--
--
V
0.015
0.015
0.015
Zn
0.05
1.4
2.49
Zr
--
--
--
Como se puede apreciar, el ratio de lixiviación de los metales presentes en el
material que será colocado en el pad de lixiviación, el desmonte que será colocado en
el botadero, y la superficie final expuesta en el tajo abierto es bajo; salvo aluminio,
cadmio, cobre, fierro, magnesio, manganeso, potasio y zinc los cuales presentan un
ratio muy por encima al valor mínimo registrado por metal en las diferentes
litologías.
La Tabla 4.4 presenta un resumen de los metales con ratio de lixiviación según las
pruebas SPLP que podrían ser considerados críticos. Los demás valores no
presentan una marcada diferencia o no son elementos principales en la composición
de la roca (según los análisis SPLP citados en la Tabla 4.3).
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TABLA 4.4
SPLP –DIFERENCIA RELATIVA EN LA CONCENTRACIÓN DE LIXIVIACIÓN DE
LOS METALES EN LAS CELDAS DE HUMEDAD
UNIDAD DE
INFRAESTRUCTURA
METALES
APORTADORES DE
ACIDEZ
METALES
APORTADORES DE
EFECTO BUFFER
Rípio Pad #2
Cd
Ninguna
Desmonte
Al, Cu, Fe y Zn
K
Superficie Final del Tajo
Al, Cu, Fe, Mn y Zn
Ca y Mg
En las figuras 4.7 a 4.11 se muestran el comportamiento de los metales con
solubilidades significativas en el paso del tiempo.
Ratio de Lixiviación (mg/kg/sem)
FIGURA 4.7
RATIO DE LIXIVIACIÓN SEMANAL.- ALUMINIO
100.0
10.0
Ripios Pad #2
Desmonte
1.0
Superficie Final
0.1
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Semana
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FIGURA 4.8
RATIO DE LIXIVIACIÓN SEMANAL - COBRE
Ratio de Lixiviación (mg/kg/sem)
0.9
0.6
Ripios Pad #2
Desmonte
0.3
Superficie Final
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Semana
FIGURA 4.9
RATIO DE LIXIVIACIÓN SEMANAL - FIERRO
Ratio de Lixiviación (mg/kg/sem)
10000.0
1000.0
100.0
Ripios Pad #2
Desmonte
10.0
Superficie Final
1.0
0.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Semana
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Ratio de Lixiviación (mg/kg/sem)
FIGURA 4.10
RATIO DE LIXIVIACIÓN SEMANAL - MANGANESO
100.0
10.0
Ripios Pad #2
Desmonte
1.0
Superficie Final
0.1
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Semana
Ratio de Lixiviación (mg/kg/sem)
FIGURA 4.11
RATIO DE LIXIVIACIÓN SEMANAL - ZINC
10.00
1.00
Ripios Pad #2
0.10
Desmonte
Superficie Final
0.01
0.00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Semana
La solubilidad de los diversos metales, contenidos en los minerales que se
encuentran en la roca, depende de la forma en la que estos (minerales) están
presentes en la misma. La solubilidad de muchas formas metálicas aumenta a
medida que el pH disminuye a niveles por debajo del neutro (pH 7).
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Condiciones iniciales (enjuague):
♦
Lixiviación significativa del aluminio, fierro, manganeso y zinc en el enjuague
inicial de las muestras provenientes del desmonte y superficie final del tajo; y
♦
Lixiviación significativa del manganeso y zinc en el enjugue inicial de la
muestra del material que será puesto en el pad de lixiviación.
Condiciones a lago plazo:
♦
A largo plazo la lixiviación del aluminio, cobre y zinc tiende a ser constante
para la muestra del material que será puesto en el pad de lixiviación;
♦
A largo plazo la lixiviación del fierro y zinc tiende a ser constante para la
muestra del desmonte que será colocado en el botadero;
♦
A largo plazo la lixiviación del aluminio, cobre, fierro y zinc tiende a ser
constante para la muestra de la superficie final expuesta en el tajo abierto;
♦
A largo plazo la lixiviación del aluminio y cobre tiende a incrementarse en la
muestra del desmonte que será colocado en el botadero; y
♦
A largo plazo la lixiviación del manganeso tiende a disminuir en las 3 muestras
en estudio. Así también la lixiviación del fierro tiende a disminuir pero solo en
la muestra del pad de lixiviación.
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BIBLIOGRAFÍA
Cánepa, César I., June, 2006. Estudio Macroscópico de 04 Muestras de Mineral de
Cabeza, Tukari, Aruntani. Informe 23-006.
Morin, K.A., & Hutt, N.M., 2001. Environmental Geochemistry of Minesite
Drainage: Practical Theory and Case Studies. Mine Drainage Assessment Group.
Vector Perú S.A.C. • Jorge Vanderghen 234, Miraflores • Lima 18, Perú • (511) 441-2300
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Anexo A – Informe Estático
Anexo B – Reportes de Laboratorio
Anexo C – Hojas de Ensayo Cinético