CAPÍTULO 5: SULFUROS Y DRENAJE ÁCIDO DE ROCA
El drenaje ácido de roca causado por minerales sulfurados es uno de los impactos medioambientales más significativos de las minas. En este capítulo discutiremos la meteorización, el drenaje ácido de rocas y los métodos para su prevención y mitigación.
El impacto medioambiental más significativo de labores mineras es el resultado de la meteorización de minerales que liberan a los recursos hídricos elementos potencialmente nocivos. Los sulfuros se meteorizan fácilmente debido a sus propiedades químicas y, a menudo, llevan/incluyen metales que pueden ser nocivos para el medioambiente, tales como zinc, plomo, cadmio, etc.
Sulfuros
Los sulfuros son compuestos de azufre con uno o varios metales. Muchas menas contienen sulfuros, tales como la calcopirita, la esfalerita, la galena, el cinabrio, la estibina, etc. Los sulfuros se forman en condiciones [químicas] reducidas con concentraciones bajas o en ausencia de oxígeno. Por lo tanto, estos minerales pueden volverse inestables y oxidarse cuando son expuestos a oxígeno atmosférico. Cuando los sulfuros se oxidan, iones metálicos son liberados en solución. Además, algunos sulfuros liberan iones de hidrógeno (H+) (generadores de ácido) durante el proceso, los cuales hacen disminuir el pH en agua. Ácido y aguas ricas en metales [en solución] generadas a partir de la oxidación de minerales sulfurados se denominan ‘Drenaje ácido de roca’ (o DAR, -Acid Rock Drainage, ARD- por sus siglas en inglés).
Drenaje ácido de roca es un proceso que ocurre de manera natural en rocas que contienen sulfuros expuestos a oxígeno y agua. El proceso es a menudo lento en la naturaleza, ya que minerales sulfurados productores de ácido son [relativemente] raros en la corteza terrestre. Sin embargo, el minado de menas sulfuradas se lleva a cabo en areas donde estos minerales están altamente concentrados en comparación con rocas de composición media. El drenaje ácido generado por la oxidación de sulfuros asociados con procesos de minado se denomina ‘drenaje ácido de mina’ (o DAM, -Acid Mine Drainage, AMD- por sus siglas en inglés). Los procesos de ARD y AMD son, sin embargo, los mismos.
Sulfuros en estéril de una mina de oro.
Detección de drenaje ácido de mina
Trazas significativas de AMD pueden ser reconocidas a veces en cortas mineras o en escombreras, mostrando un drenaje de agua coloreado, por ejemplo, en lagunas de corta o balsas mineras. El color proviene de la precipitación de óxidos metálicos/sulfatos. La abundancia de óxidos de hierro impartirá a las aguas una coloración rojiza, que es la más común. Estas aguas pueden también mostrar otros colores, por ejemplo, verdes (o azules) debido a cobre [en solución]. En general, el AMD puede ser difícil de detector a simple vista, necesitando un monitoreo de cuencas o cursos fluviales (aguas superficiales y acuíferos) y análisis de pH y contenidos de metales [en solución].
Aun cuando un ARD se haya estado produciendo desde el inicio de un proyecto minero, en algunos casos, su detección puede tardar años en producirse. El proceso de ARD puede iniciarse lentamente, pero a medida que el pH disminuye y mecanismos de retroalimentación empiezan a actuar, este proceso puede incrementarse y volverse descontrolado rápidamente. Al alcanzar este estadio, la generación de AMD en una operación minera puede volverse difícil y costoso de remediar.
Drenaje ácido de mina en una corta minera. Se pueden ver aguas ácidas y ricas en metales, tanto en la laguna de fondo de la corta, cómo en los taludes. Foto: Pontus Westrin.
Predicción
Una parte importante de la Asesoría de Impacto Ambiental (AIA -Environmental Impact Assessment, EIA-, por sus siglas en inglés) es predecir drenaje ácido de roca (ARD). La predicción de ARD comienza de forma preferente durante la fase de exploración y continua a lo largo de la vida de la mina. La predicción de la calidad del drenaje ha de hacerse tanto de manera cualitativa, cómo cuantitativa. Una predicción cualitativa evaluará si condiciones ácidas se desarrollarían en los desechos mineros. De ser así, éstas conllevarían la liberación de metales y generación de acidez en el drenaje de la mina. Una predicción cuantitativa evaluará cuanta acidez y metales emitidos en un determinado margen de tiempo. Ésta se puede hacer según diferentes métodos, pero generalmente incluye la caracterización de los residuos, en la cual muestras [de los mismos] son analizadas en un laboratorio de diferentes maneras para ver si producirán ácido. La caracterización de residuos mineros se lleva a cabo para predecir la calidad futura del efluente (o efluentes). La ejecución de una caracterización geoquímica de residuos mineros significa, por regla general, seguir un programa de análisis determinado para predecir la generación de ARD y el quimismo del drenaje de mina. Hay principalmente dos tipos de análisis que se aplican en este caso. Análisis estáticos (a menudo conocidos como tests evaluativos/discriminativos) evalúan si una muestra generará un ambiente ácido. De ser así, a éstos seguirán otros tests, tales como análisis cinéticos. Los análisis cinéticos evalúan en qué momento se producirá la acidificación y qué elementos serán liberados por la muestra. Hay varios tipos de análisis que se usan para obtener esta información, y algunos son considerados como métodos estándar. En suma, la caracterización [geoquímica] requerirá un entendimiento de las características físicas y químicas, además del potencial de generación de ácido, [capacidad de] neutralización y la lixiviación de cargas/cantidades nocivas de metales.
La caracterización de residuos debe ser precedida de un muestreo representativo del material(es) a ser analizado y evaluado. Un muestreo representativo es crucial para [la comprensión de] los resultados de la caracterización, aunque hay pocas directrices disponibles sobre este tema. Especialmente en lo concerniente a los estériles. El muestreo representativo será explicado en mayor detalle en el capítulo 10.