Neutralización y eliminación de metales pesados en aguas ácidas de mina San José

INTRODUCCI�?N

(PRIMERA PARTE)

La minería, madre de las industrias, consiste en la extracción de minerales industriales del subsuelo. En nuestro país es una actividad importante, por ser generadora de riqueza, empleos, impuestos y que muchas veces ha incidido en el aspecto económico del país.

Todas las minas generan aguas ácidas con contenidos de metales pesados, sustancias solubles e insolubles, tóxicas solas o en combinación con las mismas, que se originan por la presencia de minerales sulfurados, sales halógenas, humedad y bacterias durante la explotación minera.

Normalmente estas son descargadas sin previo tratamiento adecuado, afectando sensiblemente a la degradación de la naturaleza, convirtiéndose en una de las cuestiones medioambientales que mayor interés han suscitado en nuestros días.

La mina San José, es mantenida por cuatro cooperativas mineras que operan en los socavones extrayendo minerales de plata y plomo. El continuo bombeo de las aguas ácidas, evita la inundación de las zonas de trabajo, de no ser así, se inundarían dichas zonas, con la consecuente paralización de las actividades mineras que son la fuente de ocupación de unos 2.000 cooperativistas.

2.- M�?TODOS CONVENCIONALES DE NEUTRALIZACI�?N DE AGUAS ÁCIDAS

El tratamiento convencional de las aguas ácidas de minas, tanto en plantas que se encuentran en operación o en abandono, lo constituyen los métodos: dinámico y pasivo. El dinámico conforma un proceso químico, mediante la aplicación de materiales alcalinos como el hidróxido de calcio y/o carbonato de calcio y la aplicación de operaciones unitarias. Las ventajas son: periodo de tratamiento rápido, bueno para volúmenes grandes y tiene gran rendimiento, mientras que el pasivo se basa en principios de utilización de caliza u otro material calcáreo en condiciones anóxicas. Este material tiene que estar en un ambiente cerrado sobre lo que se hace circular el agua de mina, provocando la disolución de la caliza que genera alcalinidad y eleva el pH del agua.

(CaCO3 + H+ → Ca2+ + HCO3-)

Debido a las condiciones anóxicas del sistema, se evita la precipitación de hidróxidos, de este modo se impide el recubrimiento de la caliza, manteniendo su eficacia como fuente generadora de alcalinidad. La finalidad de este método es convertir aguas ácidas en aguas con exceso de alcalinidad. Las ventajas son: fácil y bajo coste de operación, periodo de tratamiento lento, por lo que se recomienda a pequeños volúmenes.

3. MECANISMOS DE FORMACI�?N DE AGUAS ÁCIDAS

La formación de aguas ácidas tiene lugar a partir de la oxidación química de los sulfuros, acelerada por la acción bacteriana. Los principales elementos que intervienen son: los minerales sulfurosos, el oxígeno y el agua, y como elemento catalizador las bacterias

La velocidad de reacción es muy variable depende de numerosos factores como el pH temperatura, cantidad de sulfuros, granulometría, presencia de agua, aire y bacterias. Ciertas especies mineralógicas son más reactivas que otras; por ejemplo, la marcasita (FeS2), que tiene la misma fórmula química que la pirita (pero diferente estructura cristalina) es muy inestable y puede generar rápidamente aguas ácidas.

3.1 ETAPAS DE FORMACI�?N DE AGUAS ÁCIDAS

El proceso de formación atraviesa tres etapas:

La desintegración de la pirita para formar ácido sulfúrico

2FeS2 + 7O2 +H2O --> 2FeSO4 + 2H2SO4ΔG0 = - 265,6 Kcal/mol

La oxidación del sulfato ferroso a sulfato férrico

2FeSO4 + 2H2SO4 +1/2 O2 --> Fe(SO4)3 + H2O ΔG0 = - 34,21 Kcal/mol

La acción del sulfato férrico a la pirita

7Fe2(SO4)3 +FeS2 + 8H2O --> 5FeSO4 +8H2SO4ΔG0 = - 25,7 Kcal/mol

También hay que mencionar que muchas rocas contienen minerales no metálicos que consumen los ácidos generados, tales como las calizas y dolomitas, con los cuales los productos de reacción son el sulfato de calcio oanhidrita (yeso).

H2SO4 + CaCO3 --> CaSO4 + CO2 + H2OΔG0 = - 31,3 Kcal/mol

La presencia del cloruro de sodio (NaCl) contenido en las rocas, reaccionan con el ácido sulfúrico, formando bisulfato de sodio y ácido clorhídrico, aumentando así la reactividad de las aguas de mina.

H2SO4 + NaCl --> NaHSO4 + HCl ΔG0 = - 65,9 Kcal/mol

Por tanto, se asevera que las aguas ácidas de mina contienen ácido sulfúrico y ácido clorhídrico combinados en proporciones que depende de las condiciones de concentración, temperatura y otros factores en el subsuelo. (Continuará)

Fuente: Por: Nazario Canaza A. (*)