27769_MATERIALDEESTUDIOPARTEIIDiap91-167

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INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade

� Disponibilidad de terreno .� Caracterización del material .

• Tipología (presencia de gangas y/o elementos residualescontaminantes).

• Volumetría .• Morfología del depósito.

� Condicionantes geotécnicos .� Condicionantes meteorológicos .� Condicionantes medioambientales y paisajísticos .� Posibilidades de reutilización y/o enriquecimiento secundario para

extracción selectiva de otros minerales de interés.� Posibilidad de infiltraciones y lixiviados de elementos

contaminantes a través del depósito antrópico y la zona nosaturada hacia cauces próximos y/o acuíferos. Especialmenteimportante en el caso de elementos metálicos.

� Condicionantes legales y socio-político-económicos .� Otros...

Su morfología y distribución dependen de:

91

APILES DE MINERAL


92

APILES DE MINERAL

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2. PROBLEMAS HIDROLOGICOS ASOCIADOS AL APILAMIENTO DE MATERIAL

� Exposición a los agentes geológicos externos de superficiesabiertas de tamaño y formas variables.

� Infiltración de aguas de escorrentía superficial (o incidenciadirecta).

� Infiltración de agua de lluvia a través del depósito, especialmentedespués de eventos tormentosos, dependiente de:• Porosidad.• Permeabilidad.• Discontinuidades por asentamiento diferencial y erosión.

93

APILES DE MINERAL


� Presencia de discontinuidades en el sustrato soporte:• Fracturas y/o discontinuidades abiertas , principalmente

subverticales.• Presencia de cavidades o conductos kársticos,

volcánicos y/o por disolución de evaporitas .• Existencia de macroporos .

� Posibilidad de lixiviados de mineral de ley variable o de altapureza.

� Influencia de antiguas labores mineras .� Influencia de antiguos u otros usos del territorio .� Problemas de estabilidad de las formas resultantes:

• Modificación topográfica .• Modificación hidrológica .

94

APILES DE MINERAL

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3. RIESGO DE CONTAMINACION AL SISTEMA HIDRICO

El principal riesgo contaminante se produce por infiltración y lixiviadode elementos nocivos a través del depósito hacia la zona no saturada y/oacuífero infrayacente, y/o hacia cauces próximos.

Estos elementos nocivos o altamente contaminantes pueden deberse a losresiduos del estéril propiamente dicho (material no rentableeconómicamente o en espera de post-tratamiento), o como subproductosderivados de ciertas reacciones físico-químicas en el propio depósito,como consecuencia de la meteorización .

INFILTRACION LIXIVIADO

REACCIONES FISICO-QUIMICAS

ACUIFERO / CAUCES RIESGO DE CONTAMINACION(aguas ácidas, elementos nocivos, ...)

AFECCION

95

APILES DE MINERAL


� Causa directa antrópica:• Riegos antipolvo .• Preparación con aditivos .• Vertidos accidentales.

� Causa directa natural:• Pluviometría .• Acción de los agentes geológicos externos .

� Causa indirecta-diferida:• Infiltración + procesos reactivos físico-químicos .• Ineficiencias en el proceso minero.• Usos del territorio .

Las principales causas de contaminación son:

96

APILES DE MINERAL

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APILES DE MINERAL


CANTERA CHAFIRA (TENERIFE, ISLAS CANARIAS , ESPAÑA)

98

APILES DE MINERAL

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� Buscar zonas o emplazamientos con baja pluviometría .� Preparación de las superficies de contacto y apoyo:

• Impermeabilización del sustrato.• Uso de láminas impermeables .

� Existencia de sistemas de drenaje adecuado hacia puntos decontrol y/o tratamiento:• Drenajes perimetrales .• Colectores .

� Minimización de la interferencia con las labores mineras.� Monitorización del sistema acuífero y/o hídrico superficial del

entorno:• Control piezométrico .• Control de calidad sistemático de las aguas .• Aplicación de sistemas de Gestión y Calidad Ambiental .

Las principales soluciones son:

99

APILES DE MINERAL


INDICE100

INTRODUCCION1. EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS ......2. HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS ...........................3. APILES DE MINERAL ........................................................................4. CANCHAS DE RELAVES ...................................................................5. PRODUCTOS RESIDUALES Y CONTAMINACION ...........................6. TALLER ..............................................................................................

� PRACTICA SOBRE FRACTURACION HIDRAULICA� PRACTICA SOBRE EL CALCULO DE LA DIFUSIVIDAD HIDRAULICA A

PARTIR DEL COEFICIENTE DE AGOTAMIENTO� PRACTICA SOBRE LA APLICACION DEL METODO DRASTIC PARA LA

EVALUACION DE LA VULNERABILIDAD DE UN ACUIFERO� TALLER DINAMICO� TALLER DE CONTAMINACION

7. PRESENTACION DE CASO REAL ....................................................8. BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................

DIAP.11DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168

DIAP.218DIAP.265

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4. CANCHAS DE RELAVES

1. DEFINICIONES

El relave minero se define como el material de desecho o residualprocedente de los procesos mineros de extracción de mineral, incluyendoel de la planta de recuperación de agua.

Las canchas de relaves (presas de relaves) son estructuras geotécnicascomplejas para acumulación y contención de los relaves (generalmentecon consistencia tipo lodo). Suelen tener cierta similitud con las presas deembalse de materiales sueltos. Su construcción, en general, se harealizado por relleno hidráulico. La presa puede estar construida con losmismos residuos generados o con otro material de préstamo; en cualquiercaso, debe crecer gradualmente en altura al ritmo de producción de losdesechos de la mina.

RELAVESESTABILIDAD

ESTRUCTURALCANCHAS

101


Principales métodos constructivos.

Hay que garantizar:

ESTABILIDAD ESTRUCTURALY

ESTANQUEIDAD

RIESGO DE ROTURAY

CONTAMINACION

Problemas principales a evitar:

102

CANCHAS DE RELAVES

A. METODO AGUAS ARRIBA

B. METODO AGUAS ABAJO

C. METODO DE LA LINEA CENTRAL

Tubería de conducción del relaveque descarga en la laguna

Fracción gruesa del relave

Dique de arranque

Terreno natural

Superficie criticade falla

Superficie critica de falla

Lomos (fracción fina del relave)

Compactado

Compactado

Terreno natural

Dique hecho con material rocosa

Dique hecho con material rocosa

Capa filtrante

Capa filtrante

Dique de arranque

Dique de arranque

Sello

lomas

Terreno natural

Tuberia de conducción delrelave que descarga en lalaguna.

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2. ACCIONES CONDICIONANTES

ACCIONES NATURALES

� Pluviometría .� Heladas : hielo / deshielo.� Evaporación en lámina libre.� Infiltraciones hacia el acuífero.� Sismicidad : Terremotos.� Agentes geológicos externos:

erosión en diques.

ACCIONES ANTROPICAS

� Nuevos vertidos de relaves.� Extracción de agua excedentaria de

la laguna.� Drenaje / saturación en la zona de

cimentación.� Fugas localizadas.� Influencia geotécnica :

• Consolidación/asientos diferenciales.• Infiltración.• Escorrentías.• Ascenso capilar (mecánica de suelos).• Erosión en diques.• Sismicidad inducida.

� Deficiente control, vigilancia ymantenimiento .

RIESGO DE ROTURA

AFECCION A:

� Medio biótico : Flora y fauna.� Medio hídrico : Acuíferos y cursos

fluviales.� Medio socioeconómico : Suelos

y productividad.

103

CANCHAS DE RELAVES


104

MINA SAN RAFAELRIO MANTERO

CANCHAS DE RELAVES

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MINA YANACOCHA

MINAS DE SALLENT (BARCELONA, ESPAÑA)

CANCHAS DE RELAVES


MINAS DE SURIA (BARCELONA. ESPAÑA)

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CANCHAS DE RELAVES

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MINAS DE RIOTINTO (HUELVA. ESPAÑA)

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CANCHAS DE RELAVES


3.RIESGO DE ROTURA

ROTURA DEL DIQUE

CONTAMINACION DE SUELOS Y AGUAS

CONDICIONANTES GEOTECNICASSISMICIDAD

DESASTRE MEDIOAMBIENTAL

RESPONSABILIDAD CIVIL Y ECOLOGICA

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CANCHAS DE RELAVES

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3.1. CASO AZNALCOLLAR (SEVILLA, ESPAÑA)

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CANCHAS DE RELAVES


SITUACION: Minas de Aznalcóllar (Sevilla, España), que forma parte de la franjapirítica, y que afectó a las marismas del Río Guadiamar (afluente del RíoGuadalquivir), en las proximidades del Parque Nacional de Doñana (mayorhumedal de Europa).FECHA: 25 de abril de 1998.ACCIDENTE: Rotura del dique de la presa de contención de la balsa dedecantación de la mina de pirita (FeS2).VERTIDO: Aguas ácidas + lodos muy tóxicos con altas concentraciones demetales pesados.VOLUMEN: Unos 4,5 hm3 (3,6 de aguas ácidas y 0,9 de lodos tóxicos).EXTENSION: 4.402 has. Desbordamiento sobre riberas de los ríos Agrio yGuadiamar; 40 km para los lodos y 50 km para las aguas. Anchura media de 400m.

ESPESOR CAPA CONTAMINANTE: Desde 1 mm hasta 1,5 m. El másrepresentativo unos 8 a 10 cm.

3.1. CASO AZNALCOLLAR (SEVILLA, ESPAÑA)

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CANCHAS DE RELAVES

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COMPOSICION MEDIA DE LAS AGUAS ACIDAS Y DE LOS LODOS CONTAMINANTES

111

CANCHAS DE RELAVES

mg dm

mg kg mg kg

µg dm

Máximo

Máximo Máximo

MáximoMn

Mn Cd

Sc11, 56

1097, 5 36, 8

7, 0710, 93

667, 3 22, 9

5, 0011, 21

787, 7 29, 4

5, 690,32

144, 3 5, 3

1, 19Zn

Zn Ni

Se74, 81

8063, 4 31, 4

4, 8671, 38

6246, 6 15, 8

2, 9472, 77

7187, 0 20, 3

3, 921, 81

613, 4 5, 1

0, 96Pb

Pb Sn

As2, 60

9635, 9 24, 0

4, 302, 05

4352, 9 6, 0

1, 742, 26

7996, 1 10, 1

2, 790, 29

2364, 1 6, 5

1, 34Co

Cu Y

Sb1, 48

2175, 8 14, 4

2, 961, 11

1615, 2 5, 2

2, 401, 29

1993, 2 7, 6

2, 620, 19

195, 4 3, 2

0, 30Ni

As Be

Be1, 01

4122, 6 1, 7

1, 870, 97

1473, 0 0, 4

1, 231, 00

3113, 5 0, 8

1, 530, 02

1066, 4 0, 4

0, 32Cd

Sb U

U0, 75

957, 9 2, 4

1, 830, 64

394, 1 1, 5

1, 490, 68

699, 8 2, 0

1, 630, 06

214, 6 0, 3

0, 18Cu

Ba Th

V0, 40

804, 1 6, 9

0, 490, 24

353, 7 3, 3

0, 280, 31

639, 9 5, 0

0, 360, 08

152, 7 1, 4

0, 11Y

V Sc

Th0, 16

78, 0 7, 1

0, 370, 10

34, 8 0, 0

0, 270, 13

43, 8 4, 0

0, 310, 03

15, 6 2, 7

0, 05Tl

Tl Hg

Hg0, 07

66, 8 4, 9

0, 190, 07

33, 1 2, 4

0, 150, 07

54, 2 3, 3

0, 170, 00

12, 6 0, 9

0, 02Ba

Cr MoCo In54, 0 3, 032, 6 1, 5 2, 47, 9 0, 6Bi Se 5, 3 0, 0 3, 1 2, 486, 6 37, 9 20, 7

In0, 01

78, 6 8, 6

0, 06

Tabla 1. Composición elemental de las aguas. DE es la desviación estandar.

Tabla 2. Composición elemental de los lodos. DE es la desviación estandar.

0, 01

34, 5 3, 2

0, 030, 01

61, 0 6, 8

0, 040, 00

14, 6

0, 01

Mínimo

Mínimo Mínimo

MínimoMedia

Media Media

MediaDE

DE DE

DE

-3

-1 -1

-3


http://www.youtube.com/watch?v=EDuPAIw9EIc

112

PRESA DE AZNALCOLLAR (SEVILLA, ESPAÑA)

CANCHAS DE RELAVES

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4.- CONSIDERACIONES DEL EMPLAZAMIENTO

SITUACION IDEAL

� Construcción sobre materialesgeotécnicamente estables .

� Construcción sobre materiales dereducida permeabilidad .

� Ubicación en áreas con bajaprecipitación , vientos suaves y altainsolación.

� Suficientemente distante de aguassuperficiales y/o subterráneas :

• Independencia de cualquier redhidrográfica permanente.

• Hidrogeología adecuada: mínimaInfiltración, bajos niveles piezométricos,inexistencia de captaciones, inexistencia dehumedales.

� Escaso impacto visual, ambientaly socioeconómico .

SITUACION REAL

� Consideraciones logísticas .� Geología adecuada:

• Materiales de baja permeabilidad.• Terrenos con escasa o nula fracturación.• Terrenos preferiblemente no cársticos.• Evitar riesgos de subsidencia,

solifluxión, etc.• Tratamiento de mejora del terreno.

� Meteorología adecuada: preferiblemente en áreas con baja o moderada precipitación , viento variable y tasa de insolación variable.

� Proximidad de aguas superficialesy/o subterráneas .

� Moderado a alto impacto visual, ambiental y socioeconómico .

113

CANCHAS DE RELAVES


5. MONITORIZACION, SEGUIMIENTO Y CONTROL

� Estación meteorológica completa “in situ”.� Sondeos / piezómetros de control en el entorno: con un mínimo de 1 aguas

arriba y 2 (o más) aguas abajo: Realización de perfiles hidrogeológicos ehidroquímicos.

• Control de variaciones del nivel piezométrico.• Control de variaciones físico-químicas en la calidad del agua subterránea.• Banco de datos: informatización, SIG, etc.

� Construcción de canales perimetrales .� Construcción de arquetas colectoras de lixiviados .� Inspección estructural: Estabilidad geotécnica .� Inspección de fugas y flujos hipodérmicos .� Muestreos regionales del fondo hidroquímico : comparativa y evolución.� Medidas de minimización del impacto visual y ambiental .� Establecimientos de perímetros de protección claros.� Establecimiento de protocolos de actuación y planes de emergencia en

caso de accidente: simulacros .

114

CANCHAS DE RELAVES

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INDICE115

INTRODUCCION1. EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS ......2. HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS ...........................3. APILES DE MINERAL ........................................................................4. CANCHAS DE RELAVES ...................................................................5. PRODUCTOS RESIDUALES Y CONTAMINACION ...........................6. TALLER ..............................................................................................

� PRACTICA SOBRE FRACTURACION HIDRAULICA� PRACTICA SOBRE EL CALCULO DE LA DIFUSIVIDAD HIDRAULICA A

PARTIR DEL COEFICIENTE DE AGOTAMIENTO� PRACTICA SOBRE LA APLICACION DEL METODO DRASTIC PARA LA

EVALUACION DE LA VULNERABILIDAD DE UN ACUIFERO� TALLER DINAMICO� TALLER DE CONTAMINACION

7. PRESENTACION DE CASO REAL ....................................................8. BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................

DIAP.11DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168

DIAP.218DIAP.265


5. PRODUCTOS RESIDUALESY CONTAMINACION

1. DEFINICIONES

� Concentración contaminante : Cantidad o porcentaje de sustanciatóxica, o nociva y/o peligrosa (expresada en peso o volumen)contenida en el agua.

� Carga contaminante : Cantidad total de concentración existente,calculada como el producto de la concentración contaminante porsu volumen (o caudal). La unidad final estará expresada en masapor unidad temporal):

• Indica la gravedad de la contaminación.

• Es independiente de la dilución.

• Necesidad de autorización y canon de vertido (aspecto legal).

116

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� Agentes vectores de contaminación : Agentes oelementos causantes de contaminación:• Atmósfera : Donde se puede producir dispersión de gases y

vapores susceptibles de reaccionar con el vapor de aguaexistente.

• Agua : A través de la red hídrica y sistemas de flujo (tantohidrográfica o superficial como subterránea), donde semanifiestan reacciones físico-químicas entre el contaminante,el disolvente y la roca encajante (formaciones acuíferas).

• Suelo : Donde se pueden acumular, almacenar o verterresiduos y, donde por lixiviación y transporte reactivo puedeninfluir en la red hídrica (ríos, cauces y/o acuíferos).

117

PRODUCTOS RESIDUALESY CONTAMINACION


CONTAMINACION

AFECCION ALMEDIO

AMBIENTE

MODIFICACION DE LASPROPIEDADES DEL AGUA

QUIEN CONTAMINA PAGA

� Pérdida de potabilidad físico-química, bacteriológicay/o radiológica.

� Modificaciones para el desarrollo biológico.� Pérdida de cualidades organolépticas.� Cambios en el uso.� Necesidad de tratamiento.

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Boletín Oficial de Canarias Núm. 104, Miércoles 24 de Agosto de 1994

Consejería de Obras Públicas,Vivienda y Aguas

1371 DECRETO 174/1994, de 29 de julio, por elque se aprueba el Reglamento de Control deVertidos para la Protección del Dominio PúblicoHidráulico.

Artículo 14. Estudio hidrogeológico.Artículo 15. Contenido de los estudios hidrogeológicos.Artículo 16. Elaboración de los Estudios hidrogeológicos.

Artículo 18. Determinación de la carga contaminante.

La carga contaminante se determinará por lafórmula siguiente:

C= K x V en la que

V = Volumen de vertido, en metros cúbicos por año.

K = Un coeficiente que depende del tipo de vertidoy del grado de tratamiento previo a que haya sidosometido. Los valores de este coeficiente se inclu-yen en el anexo IV.

C= Carga contaminante, medida en unidades decontaminación.

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VALORES DEL COEFICIENTE (K) ASIGNADOS A LOSDISTINTOS TIPOS DE VERTIDOS QUE SE INDICAN, AEFECTOS DE LA DETERMINACION DE SU CARGACONTAMINANTE ( C )

El coeficiente “K” se obtiene, para cada uno delos vertidos y tratamientos indicados, multiplicandolas cifras del cuadro por diez elevado a menos cinco(10 )-5

TIPO DE VERTIDO TIPO DE TRATAMIENTOSin trat. Trat. Prim. Id. Secund. Con Terc.

Urbano, sin industriaId, industrial, mediaId, intensa

Industrial directo (1)Industrial directo (2)Industrial directo (3)

4 - 5

9 - 9 6 - 7 2 - 3 1 - 213 - 12 10 - 11 3 - 6 1 - 217 - 17 14 - 15 4 - 6 1 - 2

5 - 7 4 - 5,5 2 - 3,54,5 - 6 3,4 - 4,5 1,5 - 2,5

3 - 4 0.5 - 10.5 - 10.5 - 1

1 - 2

ANEXO IV

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2. RESIDUOS SOLIDOS

Se definen como aquellos materiales estériles no mineralizados o de bajaley, procedentes de los procesos mineros, tanto de la propia mina como deotros procesos industriales de tratamiento y transformación. Suelen presentargranulometría muy variable (desde coloides hasta bloques métricos) y,frecuentemente, en volúmenes importantes.En minería a cielo abierto son frecuentes relaciones estéril/mineral entre 1/3 a1/6.En el caso de la minería de cobre, son frecuentes explotaciones con leyes delorden de 0,5 %, lo que significa que el 99,5 % puede considerarse estéril si noexisten otros minerales acompañantes de interés.Un volumen importante de residuos sólidos proviene de los rechazos de loslavaderos, depositados tras un transporte fluido a través de canales y/otuberías, con lo que, además, presentan un elevado contenido de agua yproductos químicos altamente contaminantes en la mayoría de los casos.

121



La ubicación de estos estériles puede constituir un foco de contaminación deacuíferos, cauces y/o suelos.

AFECCION

ESTERILESACUIFERO

Los principales tipos de acumulación y ubicación de estos residuosmineros sólidos son:

� Apilamientos.� Rellenos de depresiones .

CAUCESY/O CURSOSFLUVIALES

SUELOS

MATERIALESCONTAMINANTES,

TOXICOS O NOCIVOS

122


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APILAMIENTOS

Acumulaciones de material residual (con escaso valor económico en lamayoría de las ocasiones). Constituyen las conocidas escombreras :

� Zonas despejadas: Bien dentro de la propia mina o de lugaresgeneralmente no muy lejanos (coste de transporte).

� Cabeceras de valles.� Llanuras aluviales.� Depósitos tipo vertedero y/o relleno (controlado/incontrolado).

123



MONTAÑA TALAVERA (TENERIFE, ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)ESCOMBRERA DE MONTAÑA TALAVERA(TENERIFE, ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)

124


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125



RELLENOS DE DEPRESIONES

Generalmente se corresponden con antiguos huecos mineros ,cuya utilización permite:

� Minimizar posibles colapsos y subsidencias en el terreno.

� Optimizar las necesidades de ocupación de suelo y uso dezonas despejadas: Bien dentro de la propia mina o delugares generalmente no muy lejanos (coste de transporte).

126


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127

VALLE DE GÜIMAR, TENERIFE (ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)



CANTERA BADEN, VALLE DE GÜIMAR (TENERIFE, ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)

128


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CANTERA LLANO II (VALLE DE GÜIMAR, TENERIFE ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)

129



CANTERA EXTRACSA, VALLE DE GÜIMAR (TENERIFE, ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)

130


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131

CANTERA AGACHE (VALLE DE GÜIMAR, TENERIFE ISLAS CANARIAS, ESPAÑA)



2.1. TIPO DE CONTAMINACION

El principal tipo de contaminación puede ser:

� Contaminación directa : Compuesta por partículas finas en general(sean o no tóxicas) capaces de ser movilizadas mecánicamente, loque puede generar polvos, sólidos en suspensión o sueloscontaminados por percolación:• Acción del viento.• Acción del agua .• Acción antrópica.

� Contaminación indirecta : Mediante reacciones físico-químicascon las aguas procedentes de los procesos de infiltración , quepueden originar un efluente altamente contaminante porlixiviación hacia el acuífero y/o cauces.

132


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PRECIPITACION

LIXIVIACIONINFILTRACION

ACUIFERODRENAJE A CAUCES

DRENAJE NATURALARRASTRES

133



3. RESIDUOS LIQUIDOS

Se definen como aquellos fluidos y/o efluentes generados durante losprocesos mineros y en los procesos industriales de tratamiento ytransformación del mineral.

Los principales tipos de residuos líquidos precedentes de la actividad minerason:

� Fluidos de buena calidad o aguas de drenaje : En general procedentes de losprocesos de drenaje minero y descargadas a sistemas superficiales de drenaje(en muchas ocasiones no aprovechada directamente) o reinfiltrada en elacuífero.

� Fluidos de calidad deficiente o “aguas de mina” : Son aguas contaminadas,generalmente ácidas (no necesariamente nocivas o tóxicas), procedentes de lamina y/o de los efluentes de los lavaderos. Su vertido incontrolado (sintratamiento previo) a cauces superficiales o balsas de acumulación puede darlugar a contaminaciones en el sistema hídrico.

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3.1. TIPOS DE RESIDUOS LIQUIDOS

Dado su carga potencialmente contaminante y su alta movilidad, los residuoslíquidos pueden constituirse en un importante foco de contaminación para elsistema hídrico. Según este criterio, los residuos líquidos pueden serproducidos por:

� Sustancias líquidas contaminantes : Derivadas en general de laactividad industrial (cianuros, hidrocarburos, plaguicidas, etc.).

� Lixiviados : Fluidos concentrados en metales o saturado en salesprocedentes de procesos reactivos físico-químicos, ya sea por lavado,flujo o percolación.

� Aguas ácidas o alcalinas : Si bien pueden contener elementoscontaminantes, su rasgo característico es que su pH afecta la calidad delmedio receptor. Tienen un fuerte impacto sobre los ecosistemas y elsistema hídrico. Suelen presentar altas conductividades.

135



4. AGUAS ACIDAS O ALCALINAS

Un agua se denomina ácida cuando su pH < 7, si bien la pérdida depotabilidad se establece en valores de pH < 5,5. Si el pH = 7, el agua esneutra y si su pH > 7 se denomina básica o alcalina.

En la naturaleza resulta difícil encontrar naturalmente aguas con pH < 3,5 opH > 10,5 (sosas).

AGUAS ACIDASYACIMIENTO

MINA

AUMENTO DESOLUBILIAD DE

METALES Y SALES

Las aguas ácidas se pueden formar tanto en el interior como en lasuperficie por oxidación de sulfuros (especialmente conocido el caso dela pirita ) expuestos a los agentes geológicos externos contenidos entaludes, escombreras, apiles, etc., pudiendo contaminar el sistema hídrico.

136


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4.1. GENESIS DE LAS AGUAS ACIDAS

La reacción comienza cuando los sulfuros de hierro (se ilustrará el caso dela pirita FeS2) quedan expuestos a la acción del aire y del agua (oxidación ehidrólisis), aumentando la acidez durante el proceso, pudiendodesencadenar la formación de ácido sulfúrico H2SO4.

FeS2 + 7/2 O2 + H2O ↔ Fe++ + 2 SO4= + 2 H+

Fe++ + ¼ O2 + H+ ↔ Fe+++ + ½ H2OFe+++ + H2O ↔ Fe(OH)++ + H+

Fe(OH)++ + H2O ↔ Fe(OH)2 + H+

Fe(OH)2 + H2O ↔ Fe(OH)3 + H+

La pirita también puede ser oxidada por hierro férrico :

FeS2 + 14 Fe+++ + 8 H2O ↔ 15 Fe++ + 2 SO2= + 16 H+

-Acidez +

137



Una buena parte de yacimientos de pirita se encuentran en estadonatural, total o parcialmente, bajo el nivel piezométrico , con lo que lapirita que estaba sumergida, al deprimir éste por drenaje (gravedad y/obombeo), queda expuesta a la oxidación por acción del oxígeno del aire.En esas condiciones el sulfato y el hierro se hacen solubles (pH ácido) yson transportados por las aguas subterráneas de manera que esta aguaácida se incorpora a los acuíferos pudiendo, incluso, afectar a manantialesy/o cursos fluviales dependientes de ellas.En minas de carbón , otros elementos fácilmente asociados a las aguasácidas por reacciones secundarias del ácido sulfúrico con minerales ycompuestos orgánicos, en concentraciones variables son: aluminio,manganeso, calcio y sodio .En minas metálicas suelen encontrase en concentraciones elevadas:cobre, plomo, zinc, níquel, plata, flúor, uranio, antimonio , mercurio,cromo , selenio, cadmio y arsénico .

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RIO TINTO (HUELVA, ESPAÑA



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4.2. FACTORES QUE CONTROLAN EL PROCESO DE FORMACION DE AGUAS ACIDAS

� Condiciones aerobias: Presencia de oxígeno .� Presencia y disponibilidad de pirita (FeS 2) u otro sulfuro.� Suficiente humedad atmosférica .� Existencia de bacterias ferruginosas (T hiobacillus ferrooxidans) que

actúan como catalizadoras de procesos.� pH del medio.� Concentración o presión parcial de O 2 o CO.� Temperatura, insolación y energía lumínica .� Concentración en nutrientes del agua (nitratos, fosfatos, sulfatos, etc.).� Granulometría de la pirita.� Disponibilidad de agua para transportar los productos de la oxidación

(flujos naturales o artificiales inducidos).� Mineralogía y características de la mina y de los depósitos estériles .� Variaciones meteorológicas estacionales.

143



4.3. TOXICIDAD SOBRE LA SALUD HUMANA DE LOS PRINCIPALES METALES DISUELTOS EN EL AGUA

Grado de Toxicidad Elementometálico

Máximo(mg/l)

Muy TóxicoCr 0,05

Pb 0,05

Tóxico As 0,05

Tóxico acumulativo en función de su concentración

Cu 1,00

Zn 5,00

Se 0,01

Nocivos

V --

Mn 0,10

Fe 0,30

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4.4. REMEDIACION Y TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDASConsiste en una serie de procesos de precipitación selectiva de losmetales pesados a partir de la alcalinización del agua (aumento del pHtanto natural como artificialmente mediante el empleo de álcali).

Los álcali más utilizados son:

� Caliza (carbonato cálcico).� Cal.� Bicarbonato sódico.� Sosa caústica.

� Amonio.El óptimo para un proceso eficiente se considera pH = 10,5.Este procedimiento produce unos lodos altamente contaminantes ypeligrosos , que requieren un manejo cuidadoso y una gestión eficaz yambientalmente adecuada y sostenible.

145



Los principales métodos de tratamiento son:

� Activos:

• Neutralización química.

• Oxidación del Fe2+ o Fe3+ y precipitación.

• Sistema ILS (“in line system”).

• Osmosis inversa e intercambio iónico.

• Método Bolksolt: oxidación y agitación con arcillas activas.

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� Pasivos:• Inundación y reducción de los aportes al drenaje subterráneo.• Evaporación directa de aguas ácidas.• Evapotranspiración mediante plantas freatofitas resistentes al

pH.• Tratamientos tipo humedal (espadañas, eneas, otras plantas

acuáticas, etc., que realizan procesos biológicos).• Drenajes anóxicos calizos.• Sistemas de producción sucesiva de alcalinidad (SAP´s).• Barreras reactivas permeables.• Cascadas de oxidación.• Balsas y canales de lecho calizo.• Dilución final del efluente tratado.

147



Método pasivoMétodo activo

Costo constructivo reducido.

Ventajas

Inconvenientes

Minima ocupación de suelo(entre planta y balsas dedecantación)

Costo constructivo moderado.Costo operativoprácticamente nulo, sinnecesidad de personal.Gran durabilidad.No se necesitan equipos niproductos químicos.No produce lodos.Sostenibilidad ambiental.Requerimiento de grandesespacios.Requiere un diseño complejo

Costo operativo y demantenimiento elevado.

Puede presentar fallos.

Generación de gran cantidadde lodos que deben sergestionados.

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PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS. MINA YANACOCHA (PERU)



BALSAS DE EVAPORACION

NO INFILTRACION AL ACUIFERO

RIESGO DE:

FUGASROTURAS DE LA LAMINA IMPERMEABLE

ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES

BALSAS DE DECANTACION

ACCESO A INSTALACIONES

CASETA DE HERRAMENTAS



CONDICION A EMISARIO

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HUMEDALES - LAGUNAJE

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LAGUNAJE EN VERDU (LERIDA, ESPAÑA



5.PROGRAMA DE VIGILANCIA Y CONTROL. MONITORIZACION

El Programa de Vigilancia y Control (“PVC”) se define lamonitorización continua de la calidad de las aguas en pozos, sondeos,manantiales y cauces tanto de la propia mina (caso de estar presentes)como del entorno cercano y/o lejano (cambios de calidad presentes yfuturos, definición de fuentes de contaminación, tipo de drenaje y/otransporte, etc.).Para su completo desarrollo, debe estar estrechamente relacionado conlos programas de auscultación de las infraestructuras mineras,principalmente balsas y diques (estabilidad estructural).

MONITORIZACION

PVC

CONTROL DE CALIDAD DE LAS AGUAS

AUSCULTACION

154


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5.1. PRINCIPALES TIPOS DE CONTROL

� Determinación de parámetros físico-químicos “insitu” (sonda multiparamétrica, equipo portátil, kits,monitorización en continuo, telecontrol ...).

� Muestreo para analítica físico-química completadel agua.

� Medición de caudales (aforos) .� Medición de la variación de los niveles

piezométricos.� Cálculo del balance hídrico .� Muestreo para analítica físico-química de suelos

potencialmente contaminantes .

Los principales tipos de control y seguimiento recomendados para unaóptima monitorización de la calidad de las aguas son:

PR

EF

ER

IBLE

ME

NT

E A

DIF

ER

EN

TE

S P

RO

FU

ND

IDA

DE

S

BASE DE DATOS – SOPORTE SIGINFORMES DE SEGUIMIENTO

155



5.1. PRINCIPALES TIPOS DE CONTROL

� Determinación “in situ” (sondamultiparamétrica, equipo portátil,kits…) de :• Conductividad eléctrica• pH• Eh• O2• Temperatura (aire y agua), ...

� Muestreo para analítica físico-químicacompleta del agua :• Elementos mayoritarios y

minoritarios (aniones y cationes).• Metales pesados.• Elementos tóxicos nocivos o

peligrosos.

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� Medición de caudales (aforos) :• Sondeos.• Pozos.• Manantiales.• Cauces superficiales.• Otras captaciones y/o sistemas de

transporte.� Medición de la variación de los

niveles piezométricos.

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UNIVERSIDAD DE SALAMANCASERVICIO GENERAL DE ANALISIS DE ISOTIPOS ESTABLES

FACULTAD DE CIENCIASE 37000 - Salamanca

Tfno: (+34) 923294500; Extensión 1540FAX:(+34) 923294514C.L.F. Q -37 - 18001 - E

Salamanca, 18 Septiembre 2006

Ref. Laboratorios P56906

PL-1 -22,0 0,5 -5,01 0,36PL-2 -21,7 0,2 -5,40 0,17PL-3 -24,7 0,4 -5,55 0,24

PL-4 -24,0 0,3 -5,33 0,25PL-5 -21,0 0,2 -5,12 0,24PL-6 -22,3 0,1 -5,01 0,26

Muestra



164

Universidad Autónoma de Barcelona

Departamento de Geología

Bellaterra, 12 de septiembre de 2006

Srta. Etzbieta Skupien Balon

Distinguida Señorita:

Nos complace comunicarle los resultados de los contenidos en tritio de las muestras quese indican, por usted remitidas.

C/. Moreira, 2, 5º BJ N 111 SANTA CRUZ DE TENERITE

SERVEL DE DATACIO DE TRITI I CARBON I - 14

J. TrillaDirector del Servicio

Muy atentamente.

Núm.

PL-1 Galería hidráulica Breña Alta

Túnel BreñasPL-2PL-3

PL-4

Captación T.M. Fecha U.T.

RESULTADOS


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166

100

20

4040

60 60

80

100 100

80

80

60

40

Mg

20

0100 80 60

Ca40 20 0 0

100

80 80

20 40 60 800

20

40

100

60

40

20

60

40

20

0

0 0

0 100

80

60Na+k

20

HCO SO4

CI

3

Diagrama de Piper

Agua del mar

F-1 (Poncela D)

F-2 (Poncela F)

F-3 (F. Roque)

F-4 (Sondeo S-O)

meq/I Ca2+ (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I)Na + kMg2+ + + CI- SO CO4 3 32- 2-+ HCO -

100

1000

1000

1000

10001000

1000

100

0.1

1

10100

100

100

100100

10-10

10

1010

10

1000

10000

10000

10000

10000

Agua del mar

F-1 (Pocela D)

F-2 (Pocela F)

F-3 (F Roque)

F-4 (Sondeo S-0)

F. Roques (2007)


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200

0

2 3 4 5 1

Cloruro

Sulfato

Bicarbonato

Sodio

Magnesio

Calcio

400

600

800

Gráfico de Collins

0

meq

2.F-1 (Poceta D)3.F-2 (Poceta F) 5.F-4 (S. S-0)

4.F-3 (F.Roques) 1. Agua del mar


+80

-80

+60

-60

+40

-40

+20

-20-80 -60 -40 -20 +20 +40 +60 +80

X

1. Agua del mar

2. F-1 (Poceta D)

3. F-2 (Poceta F)

4. F-3 (F. Roques)

5. F-4 (S. S-0)

(%rCa + %rMg )-(%rNa + %rK )Y´

YGRAFICO DE CHADHA

(%rC

O

+ %

rHC

O

)-(%

rCI

+ %

rSO

)

X´

12 34

5

2+ 2+ + +

34

3-2

2--

-

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