Resumen

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Introducción
Formación del Drenaje Ácido de Roca
Esquema para el Manejo del Drenaje Ácido de Roca
Caracterización
Predicción
Prevención y Mitigación
Tratamiento del Drenaje Ácido de Roca
Monitoreo del Drenaje Ácido de Roca
Manejo del Drenaje Ácido de Roca y Evaluación de Desempeño
Comunicación y Retroalimentación del Drenaje Ácido de Roca
Resumen
Referencias

Resumen Ejecutivo

Introducción

La Guía Global de Drenaje Ácido de Roca trata sobre la predicción, prevención y manejo del drenaje producido de la oxidación del mineral sulfuroso, llamado comúnmente “drenaje ácido de roca” (ARD), “ drenaje ácido de mina” o “drenaje metalífero y ácido” (AMD), “agua influenciada por minería” (MIW), “drenaje salino” (SD) y “drenaje neutro de mina” (NMD). Este resumen ejecutivo sigue la estructura general de la Guía completa GARD, un resumen del estado de las mejores prácticas y tecnologías desarrolladas bajo el auspicio de la Red Internacional para la Prevención de Ácido (International Network for Acid Prevention – INAP) para auxiliar a personas implicadas con el ARD, tales como operadores de mina, supervisores, comunidades y consultores que tratan cuestiones relacionadas con la oxidación del mineral sulfuroso. Se invita a los lectores a utilizar la Guía GARD y sus referencias para detalles adicionales sobre los temas cubiertos en este Resumen Ejecutivo. La Guía GARD fue preparada con el aporte y ayuda de muchos individuos y organizaciones; sus contribuciones son ampliamente reconocidas.

El drenaje ácido de roca se forma por la oxidación natural de minerales sulfurosos cuando son expuestos al aire y al agua. Las actividades que involucran la excavación de rocas con minerales sulfurosos, tales como la minería de metal y carbón, aceleran el proceso. El drenaje resultante del proceso de oxidación puede ser de neutro a ácido, con o sin metales pesados disueltos, pero siempre con contenido de sulfatos. El ARD resulta de una serie de reacciones y etapas que típicamente proceden de condiciones de pH casi neutras a más ácidas. Cuando los suficientes minerales base están presentes para neutralizar el ARD, se puede presentar un drenaje neutro de mina o drenaje salino del proceso de oxidación. El NMD se caracteriza por metales elevados en solución con pH casi neutro, mientras que el SD contiene altos niveles de sulfatos en pH neutro sin importantes concentraciones de metales disueltos. La Figura 1 presenta los diversos tipos de drenaje de manera esquemática.

Figura 1: Tipos de Drenaje Producidos por Oxidación de Sulfuros
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Figura 2: Portal Romano con Drenaje Ácido de Roca – España
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Parar la formación de ARD una vez iniciado, puede ser un reto, ya que es un proceso que si no se detiene, continuará (y se puede acelerar) hasta que uno o dos de los reactivos (minerales sulfurosos, oxígeno, agua) se agoten o se excluyan de la reacción. El proceso de formación de ARD puede continuar produciendo drenaje impactado por décadas o siglos después que la mina haya cesado, tal como se ilustra en el portal en España, que data de la época Romana (Figura 2).

El costo de la remediación del ARD en minas fuera de operación sólo en Norte América ha sido estimado en diez mil millones de dólares americanos. Minas en particular pueden enfrentar responsabilidades de post-cierre de decenas de cientos de millones de dólares por la remediación y tratamiento del ARD si el proceso de oxidación de sulfuros no se manejó apropiadamente durante la vida de la mina. La apropiada caracterización de la mina, la predicción de la calidad del drenaje y el manejo de los desechos de mina pueden evitar la formación de ARD en la mayoría de los casos y minimizar la formación de ARD en todos los casos. La prevención del ARD debe comenzar en la exploración y continuar a lo largo del ciclo de vida de la mina. Es de suma importancia la continua planeación y manejo del ARD para la exitosa prevención del ARD. Muchas minas no producirán ARD debido a las características geoquímicas inherentes de sus desechos de mina o a las muy áridas condiciones climáticas. Además, las minas que implementen trabajos de pronóstico bien fundamentados y, cuando procedan, las medidas de prevención y programas de monitoreo, también deberán ser capaces de evitar importantes problemas de ARD.

Una propuesta exhaustiva de manejo de ARD reduce riesgos ambientales y costos posteriores para la industria minera y los gobiernos, reduce impactos ambientales adversos y promueve el apoyo público para la minería. El alcance y los elementos particulares de la propuesta de manejo de ARD que se deben implementar en una operación particular, variará en base a múltiples factores específicos del sitio, no limitándose al potencial del proyecto para generar ARD.

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Formación del Drenaje Ácido de Roca

El proceso de oxidación de sulfuros y la formación del ARD, NMD y SD es muy complejo e involucra a una multitud de procesos químicos y biológicos que pueden variar significativamente dependiendo de las condiciones ambientales, geológicas y climáticas (Nordstrom y Alpers, 1999). Los minerales sulfurosos en los depósitos de mineral se forman bajo condiciones reductoras en la ausencia de oxígeno. Cuando se exponen al oxígeno atmosférico o a aguas oxigenadas debido a la minería, el procesamiento del mineral, excavación u otros procesos de movimiento de tierras, los minerales sulfurosos pueden volverse inestables y oxidarse. La Figura 3 presenta un modelo simplificado que describe la oxidación de la pirita, la cual es el mineral sulfuroso responsable de una gran mayoría de ARD (Stumm y Morgan, 1981). Las reacciones mostradas son esquemáticas y pueden no presentar los mecanismos exactos, pero la ilustración es una útil ayuda visual para entender la oxidación sulfurosa.

La reacción química que representa la oxidación de la pirita (reacción [1]) requiere tres ingredientes básicos: pirita, oxígeno y agua. Esta reacción puede ocurrir tanto abióticamente como bióticamente (ejm.; mediada a través de microorganismos). En este caso, la bacteria como el Acidithiobacillus ferrooxidans, que deriva su energía metabólica de oxidación ferrosa a hierro férrico, puede acelerar la velocidad de reacción por muchos órdenes de magnitud respecto a los índices abióticos (Nordstrom, 2003). Además de la oxidación directa, la pirita puede ser disuelta y luego oxidada (reacción [1a]).

Figura 3: Modelo para la Oxidación de Pirita (Stumm y Morgan, 1981).
Image:ModelfortheOxidationofPyrite.gif

En la mayoría de las circunstancias, el oxígeno atmosférico actúa como oxidante. Sin embargo, el hierro férrico acuoso puede oxidar pirita de acuerdo a la reacción [2]. Esta reacción es considerablemente más rápida (2 a 3 órdenes de magnitud) que la reacción con oxígeno y genera substancialmente más acidez por mol de pirita oxidada. Sin embargo, esta reacción está limitada a condiciones en las que se encuentren cantidades significativas de hierro férrico disuelto (ejm.: condiciones ácidas: pH 4.5 y menores). La oxidación del hierro ferroso por oxígeno (reacción [3]) se requiere para generar y reponer al hierro férrico y se requieren condiciones ácidas para que ésta permanezca en la solución y participe en el proceso de producción del ARD. Como se muestra en esta reacción, se necesita oxígeno para generar hierro férrico del hierro ferroso. También, las bacterias que pueden catalizar esta reacción (fundamentalmente miembros de la Acidithiobacillus genus) demandan oxígeno para la respiración aeróbica celular. Así, se necesita de alguna cantidad nominal de oxígeno para que este proceso sea efectivo cuando se catalice por la bacteria, aunque los requerimientos de oxígeno son considerablemente menores que para la oxidación abiótica.

Un proceso de importancia ambiental relacionado con la generación del ARD, está relacionado con el destino del hierro ferroso resultante de la reacción [1]. El hierro ferroso puede ser removido de la solución en condiciones de ligeramente ácidas a alcalinas mediante oxidación y subsiguiente hidrólisis y formación de un relativamente insoluble (hidr)óxido de hierro (reacción [4]). Cuando las reacciones [1] y [4] se combinan, como generalmente es el caso cuando las condiciones no son ácidas (ejm.: pH > 4.5), la oxidación de la pirita produce el doble de la cantidad de acidez en comparación con la reacción [1] de la siguiente manera:

FeS2 + 15/4O2 + 7/2H2O = Fe(OH)3 + 2SO42- + 4H+, que es la reacción global más comunmente utilizada para describir la oxidación de pirita.

Aunque la pirita es por mucho, el sulfuro dominante responsable de la generación de acidez, diferentes depósitos de mineral contienen diferentes tipos de minerales de sulfuro. No todos estos minerales de sulfuro generan acidez cuando se oxidan. Como regla general, los sulfuros de hierro (pirita, marcasita, pirrotita), sulfuros con proporción molar metal/sulfuro < 1, y sulfosales (ejm.: enargita) generan ácido cuando reaccionan con oxígeno y agua. Los sulfuros con proporción metal/sulfuro = 1 (ejm.: esfalerita, galena, calcopirita) tienden a no producir acidez cuando el oxígeno es el oxidante. Por ello, la generación potencial de ácido de un depósito de mineral o un desecho de mina, generalmente depende de la cantidad de sulfuro de hierro presente.

Las reacciones de neutralización también juegan un papel importante en la determinación de las características de composición del drenaje originado de la oxidación de sulfuros. En cuanto a minerales sulfurosos, la reactividad, y en consecuencia la eficacia con que los minerales neutralizantes puedan estabilizar (buffer) cualquier ácido que esté siendo generado, puede variar mucho. La mayoría de los minerales de carbonato son capaces de disolverse rápidamente, haciéndolos efectivos consumidores de ácido. Sin embargo, la hidrólisis del Fe o Mn disueltos tras la disolución de sus respectivos carbonatos y posterior precipitación de un mineral secundario, puede generar acidez. Aunque generalmente más común que las fases de carbonato, los minerales de aluminosilicato tienden a ser menos reactivos y sus neutralizaciones sólo pueden tener éxito en estabilizar el pH cuando más bien las condiciones ácidas han sido logradas. Se ha sabido que los silicatos de calcio-magnesio estabilizan los efluentes de la mina a un pH neutro cuando los índices de oxidación de sulfuros están muy bajos (Jambor, 2003).

La combinación de las reacciones de generación y neutralización de ácido típicamente conduce a un desarrollo en etapas del ARD (Figura 4). Con el paso del tiempo, el pH disminuye a lo largo de una serie de mesetas de pH, regidas por la estabilización de una serie de ensamblajes minerales. El lapso de tiempo para la generación de ácido es una consideración muy importante para la prevención del ARD. Es más efectivo (y generalmente menos costoso a largo plazo) controlar la generación del ARD durante sus etapas tempranas. El lapso de tiempo también consta de ramificaciones importantes para la interpretación de los resultados de las pruebas. Debido a que la primera etapa de generación de ARD puede durar un largo tiempo, aún para materiales que eventualmente serán altamente generadores de ácido, es importante reconocer la etapa de oxidación cuando se predice el potencial de ARD. Los primeros resultados de las pruebas geoquímicas, por lo tanto, no pueden ser representativos de la estabilidad ambiental a largo plazo y la correspondiente calidad de descarga. Sin embargo, los primeros resultados de las pruebas proveen datos valiosos para evaluar las condiciones futuras como los índices de consumo de los minerales neutralizantes disponibles.

Un corolario común de la oxidación de sulfuros es la lixiviación de metales (ML), dando lugar al uso frecuente de los acrónimos “ARD/ML” o “ML/ARD” para describir con más precisión la naturaleza de las descargas ácidas de mina. Los elementos mayores y traza en el ARD, NMD y SD se originan de la oxidación de sulfuros y la disolución de los minerales consumidores de ácido. En el caso del ARD, el Fe y el Al son normalmente los principales metales mayores disueltos, aunque los metales traza como Cu, Pb, Zn, Cd, Mn, Co y Ni también pueden lograr altas concentraciones. En las descargas de mina con un carácter más o menos neutro, las concentraciones de metales traza tienden a ser menores debido a la formación de fases de minerales secundarios y una mayor absorción. Sin embargo, ciertos parámetros permanecen en la solución a medida que el pH aumenta, en particular los metaloides As, Se y Sb, así como otros metales traza (ejm.: Cd, Cr, Mn, Mo y Zn).

Figura 4: Etapas en la Formación del ARD (INAP, 2009)
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Esquema para el Manejo del Drenaje Ácido de Roca

Los temas y enfoques sobre la prevención y manejo del ARD son los mismos alrededor del mundo. Sin embargo, las técnicas específicas utilizadas para la predicción, interpretación de los resultados de las pruebas y el manejo del ARD pueden diferir dependiendo del contexto local, regional o nacional y se adaptan al clima, topografía y otras condiciones del sitio.

Por lo tanto, a pesar de las similaridades en los temas de ARD, no existe un enfoque “a la medida de todos” para tratar el manejo del ARD. La conformación de cada mina es única y requiere una cuidadosa evaluación para encontrar una estrategia de manejo dentro del esquema corporativo, regulador y de la comunidad que aplique al proyecto en cuestión. La conformación específica del sitio comprende la situación social, económica y ambiental dentro de las cuales la mina está ubicada, mientras que el esquema comprende las normas y estándares corporativos aplicables, así como las expectativas y requerimientos específicos de la comunidad. Este esquema aplica en todo el ciclo de vida de la mina y se ilustra conceptualmente en la Figura 5.

Todas las compañías mineras, sin importar el tamaño, necesitan cumplir con la legislación nacional y las regulaciones relativas al ARD de los países en los que operan. Se considera buena práctica empresarial, añadirlas también a la orientación global sobre ARD y en muchos casos, tal adición es una condición para el financiamiento.

Muchas compañías mineras han establecido claros lineamientos empresariales que representan el punto de vista de la compañía acerca de las prioridades que deben tomarse y sus interpretaciones de lo que se considera generalmente la mejor práctica relacionada al ARD. Es necesario tener cuidado y asegurarse de que se cumplan todas las especificaciones de las regulaciones del país, ya que los lineamientos corporativos del ARD no pueden sustituir las regulaciones del país.

Figura 5: Esquema Conceptual del Manejo del ARD (INAP, 2009)
Image:ConceptualARDManagementFramework.gif

Las compañías mineras operan dentro de las limitaciones de una “licencia social” que, idealmente, se basa en un amplio consenso de todas las partes interesadas. Este consenso tiende a cubrir una amplia gama de elementos sociales, económicos, ambientales y gubernamentales (desarrollo sostenible). El ARD juega un importante papel en la licencia social de la mina, debido a que el ARD tiende a ser una de las consecuencias ambientales más visibles de la minería. Los costos del manejo de cierre y post-cierre del ARD son cada vez más reconocidos como fundamentales componentes de todas las operaciones mineras propuestas y en operación. En algunas jurisdicciones, ahora se requiere de alguna forma de garantía financiera.

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Caracterización

La generación, liberación, transporte y atenuación del ARD son intrincados procesos regidos por una combinación de factores físicos, químicos y biológicos. El hecho que el ARD se convierta en una preocupación ambiental, depende en gran medida de las características de las fuentes, trayectorias y receptores involucrados. La caracterización de estos aspectos es por lo tanto crucial para la predicción, prevención y manejo del ARD. Los programas de caracterización ambiental están diseñados para recolectar la suficiente información para responder a las siguientes preguntas:

1. ¿Es probable que ocurra el ARD? ¿Qué tipo de drenaje se espera (ARD/NMD/SD)? 2. ¿Cuáles son las fuentes del ARD? ¿Cuánto ARD será generado y cuándo? 3. ¿Cuáles son las trayectorias más importantes que transportan los contaminantes al medio ambiente receptor? 4. ¿Cuáles son los impactos ambientales esperados de la liberación del ARD al medio ambiente? 5. ¿Qué se puede hacer para prevenir o mitigar/manejar el ARD?

Las características geológicas y minerales del yacimiento y la roca huésped son los principales controles del tipo de drenaje que será generado como resultado de la minería. Posteriormente, el clima del sitio y las características hidrológicas/hidrogeológicas definen cómo el drenaje de mina y sus constituyentes son transportados a través del medio ambiente receptor hacia los receptores. Para evaluar estas cuestiones, se requiere del conocimiento de múltiples disciplinas, incluyendo: geología, mineralogía, hidrología, hidrogeología, geoquímica, (micro)biología, meteorología e ingeniería.

Las características geológicas de los depósitos minerales ejercen importantes y predecibles controles sobre la firma ambiental de las áreas mineralizadas (Plumlee, 1999). Por lo tanto, se deberá realizar una evaluación preliminar del potencial del ARD, basada en la revisión de los datos geológicos recolectados durante la exploración. La caracterización base de las concentraciones de metales en varios medios ambientes (ej.: agua, tierra, vegetación y biota) también pueden proveer una indicación del potencial del ARD y sirve para documentar las potenciales concentraciones de metal naturalmente elevadas. Durante el desarrollo y la operación de la mina, se refina la evaluación inicial del potencial del ARD a través de los detallados datos de caracterización de la estabilidad ambiental de los materiales minerales y de desecho. La magnitud y la ubicación de las descargas de la mina al medio ambiente también se identifican durante el desarrollo de la mina. Se llevan a cabo investigaciones meteorológicas, hidrológicas e hidrogeológicas para caracterizar la cantidad y dirección del movimiento del agua dentro de la(s) vertiente(s) de la mina, para evaluar las trayectorias de transporte de los componentes de interés. Se identifican los receptores biológicos potenciales dentro de los límites de la vertiente. Como consecuencia, durante la vida de la mina, el punto central del programa de caracterización del ARD evoluciona desde el establecer las condiciones base, a predecir la liberación y transporte del drenaje, a monitorear las condiciones e impactos ambientales.

Pese a las diferencias inherentes a los sitios de mina (ejm.: basado en tipos de materia prima, clima, fase de mina, esquema regulador), el enfoque general para la caracterización del sitio es similar: • Definir la cantidad y calidad del drenaje potencialmente generado por diferentes fuentes • Identificar trayectorias superficiales y subterráneas que transporten el drenaje desde su origen al receptor • Identificar receptores que puedan ser afectados por la exposición al drenaje • Definir el riesgo de esta exposición Las Figuras 6 y 7 presentan la cronología de un programa de caracterización de un ARD e identifican las actividades de recolección de datos típicamente ejecutadas durante cada fase de la mina. El grueso de los trabajos de caracterización ocurre antes del trabajo de explotación minera, durante la planeación, evaluación y diseño (algunas veces llamada fase de desarrollo). Además, se identifican potenciales impactos ambientales y se incorporan apropiadas medidas de prevención y mitigación, con el propósito de minimizar impactos ambientales. Durante las fases de puesta en marcha/construcción y operación, ocurre una transición de la caracterización del sitio al monitoreo, el cual continúa a lo largo de las fases de clausura/cierre y post-cierre. El continuo monitoreo ayuda a refinar el entendimiento del sitio, lo cual permite ajustar las medidas de recuperación, dando como resultado costos de cierre reducidos y mejor manejo de riesgo.

Figura 6: Vista General del Programa de Caracterización del ARD por Fases de la Mina (INAP, 2009)
Image:CharacterizationActivitiesbyMinePhase.gif


Figura 7: Programa de Caracterización del ARD para Materiales de Fuente Individual por Fases de la Mina (INAP, 2009)
Image:SourceMaterialCharacterizationActivitiesbyMinePhase.gif


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Predicción

Uno de los objetivos principales de la caracterización del sitio es la predicción del potencial de ARD y la química del drenaje. Ya que la predicción se encuentra directamente ligada a la planeación de la mina, en particular con respecto al manejo del agua y los desechos de mina, los trabajos de caracterización necesitan estar organizados en etapas con la planeación general del proyecto. La caracterización temprana tiende a ser genérica y generalmente evita suposiciones acerca del futuro diseño de la mina/ingeniería, mientras que la caracterización y modelación posteriores deben ser consideradas e integradas con los detalles específicos del diseño de la mina/ingeniería. La iteración puede ser requerida como evaluación del potencial de ARD y puede resultar en la necesidad de una re-evaluación del plan general de la mina. La integración de los trabajos de caracterización y predicción dentro de la operación de la mina son elementos claves para el manejo exitoso del ARD. La exacta predicción de las futuras descargas de la mina requiere el entendimiento de los procedimientos de muestreo, pruebas y análisis utilizados, la consideración de las futuras condiciones físicas y geoquímicas y la identidad, ubicación y reactividad de los minerales contribuyentes. Todos los sitios de mina son únicos por razones relacionadas con la geología, geoquímica, clima, materia prima, método de procesamiento, regulaciones y partes interesadas. Los programas de predicción por lo tanto, necesitan ser elaborados a la medida de la mina en cuestión. También, los objetivos de un programa de predicción pueden ser variables. Por ejemplo, pueden incluir la definición de los requerimientos de tratamiento de agua, la selección de los métodos de mitigación, la evaluación de impacto de la calidad del agua, o la determinación de los costos estimados para la etapa de cierre.


Las predicciones de la calidad del drenaje se hacen en un sentido cualitativo y cuantitativo. Las predicciones cualitativas se enfocan en evaluar en dónde se pudieran desarrollar las condiciones ácidas en los desechos de mina, con la correspondiente liberación de metales y acidez al drenaje de mina. En donde las predicciones cualitativas indiquen una alta probabilidad de generación de ARD, la atención se vuelve a la revisión de alternativas para evitar el ARD y el programa de predicción se reenfoca para auxiliar en el diseño y evaluación de estas alternativas. Durante las últimas décadas, se han realizado avances significativos en el entendimiento del ARD, con avances paralelos en la predicción de la calidad de agua de mina y el uso de técnicas de prevención. Sin embargo, la predicción cuantitativa de la calidad de agua de mina puede ser un reto debido a la amplia gama de reacciones involucradas y los periodos potencialmente largos sobre los cuales se producen estas reacciones. A pesar de estas incertidumbres, las predicciones cuantitativas que han sido desarrolladas usando suposiciones realistas (en tanto se reconozcan las limitaciones relacionadas), han probado ser de valor significativo para la identificación de las opciones de manejo del ARD y la evaluación de los potenciales impactos ambientales.

La predicción de la calidad de agua de la mina generalmente está basada en una o más de los siguientes: • Probar la condición de lixiviación de los desechos en el laboratorio • Probar la condición de lixiviación de los desechos bajo condiciones de campo • Caracterización geológica, hidrológica, química y mineral de los desechos • Modelación geoquímica y otras Los sitios análogos históricos o en operación son también valiosos en la predicción del ARD, especialmente aquellos que han sido minuciosamente caracterizados y monitoreados. El desarrollo de modelos geo-ambientales es uno de los ejemplos más prominentes de la metodología “análoga”. Los modelos geo-ambientales, que son aquellos que interpretan las características ambientales de un yacimiento en un contexto geológico, proporcionan una manera muy útil de interpretar y resumir las firmas ambientales de la explotación minera y los yacimientos en un contexto geológico sistemático, y pueden ser aplicados para anticipar los problemas ecológicos potenciales en minas futuras, operantes y sitios fuera de operación (Plumlee et al., 1999). Un enfoque general para la predicción de ARD se ilustra en la Figura 8.


Figura 8: Vista General del Enfoque de Predicción del ARD (INAP, 2009)

Image:GenericPredictionProgramFlowchart.gif

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Prevención y Mitigación

El principio fundamental de la prevención del ARD es aplicar un proceso de planeación y diseño para prevenir, inhibir, retardar o parar los procesos hidrológicos, químicos, físicos o microbiológicos que resulten en los impactos de los recursos de agua. La prevención deberá ocurrir en, o tan cercano al punto donde el deterioro de la calidad del agua se origine (ejm.: reducción de fuente), o a través de la implementación de medidas para prevenir o retardar el transporte del ARD a los recursos de agua (ejm.: reciclar, tratamiento y/o eliminación segura). Este principio es universalmente aplicable, pero los métodos de implementación son específicos del sitio.

La prevención es una estrategia proactiva que supone la necesidad de un enfoque reactivo para la mitigación. Para el caso existente de un ARD que esté impactando de manera adversa al medio ambiente, la mitigación será regularmente el curso inicial de acción. Además de esta acción inicial, se consideran subsiguientes medidas preventivas con el objetivo de reducir futuras cargas contaminantes y así reducir la continua necesidad de controles de mitigación. La integración de los trabajos de prevención y mitigación en la operación de la mina es un elemento clave para el manejo exitoso del ARD. Previo a la identificación de la evaluación de las medidas de prevención y mitigación, se deben identificar los objetivos estratégicos. Ese proceso debe considerar la evaluación de lo siguiente:

  • Riesgos cuantificables a los sistemas ecológicos, la salud humana y a otros receptores
  • Criterios específicos de la calidad del agua de descarga del sitio
  • Capital, costos de operación y mantenimiento de las medidas preventivas y de mitigación
  • Logística de las operaciones y mantenimiento a largo plazo
  • Longevidad requerida y eventos de contingencias esperados

Los objetivos típicos para el control del ARD son satisfacer los criterios ambientales usando la técnica más rentable. La selección de tecnología deberá considerar las predicciones para la química del agua de descarga, ventajas y desventajas de las opciones de tratamiento, riesgo para los receptores y el contexto regulador relacionado con las descargas de las minas.

Un enfoque basado en los riesgos de planeación y diseño forma la base para la prevención y la mitigación. Este enfoque es aplicado a lo largo del ciclo de vida de la mina, pero fundamentalmente en la evaluación y en las fases del diseño. El proceso basado en los riesgos espera cuantificar los impactos a largo plazo de las alternativas y usar este conocimiento para seleccionar la opción que tenga la combinación más deseable de atributos (ejm.: protección, aceptación regulatoria, aprobación de la comunidad, costo). Las medidas de mitigación implementadas como parte de una estrategia de control efectiva deben requerir una mínima intervención activa y dirección.

Prevención es la clave para evitar una costosa mitigación. El objetivo principal es aplicar los métodos que minimicen los índices de reacción de sulfuros, lixiviación de metales y la subsiguiente migración de productos intemperizados que resulten de la oxidación de sulfuros. Tales métodos involucran:

  • Minimizar el abastecimiento de oxígeno
  • Minimizar la infiltración de agua y la lixiviación
  • Minimizar, remover o aislar los minerales sulfurosos
  • Controlar el pH de la solución de agua de los poros
  • Controlar la bacteria y los procesos bio-geoquímicos


Factores que influyen en la selección de los métodos anteriores incluyen:

  • Geoquímica de materias primas y el potencial de ese material para producir
  • Tipo y características de la fuente, incluyendo el flujo de agua y transporte de oxígeno
  • Etapa de desarrollo de la mina (se presentan más opciones en etapas tempranas)
  • Fase de oxidación (se presentan más opciones en etapas tempranas cuando pH está todavía cercano a neutro y los productos oxidados no se han acumulado significativamente)
  • Periodo de tiempo que se requiere la medida de control para que sea efectiva
  • Condiciones del sitio (ejm.: ubicación, topografía y huecos de mina disponibles, clima, geología, hidrología e hidrogeología, disponibilidad de materiales y vegetación)
  • Criterios de calidad del agua para descarga
  • Aceptación de riesgo por parte de la compañía y otras partes interesadas

Se puede requerir más de una o una combinación de medidas para lograr el objetivo deseado. La Figura 9 provee una vista general de las medidas de prevención y mitigación de ARD más comunes disponibles durante las diferentes etapas del ciclo de vida de la mina.

Figura 9: Vista General de las Medidas de Prevención y Mitigación del ARD (INAP, 2009)
Image:MethodsforPreventionandMitigationofARD.gif

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Tratamiento del Drenaje Ácido de Roca

La minería sustentable requiere la mitigación, el manejo y el control de los impactos de la minería en el medio ambiente. Los impactos de la minería sobre los recursos de agua pueden ser a largo plazo y persistir en la situación de post-cierre. El tratamiento del drenaje de mina puede ser un componente del manejo general de agua de mina para apoyar a la operación de la mina en su vida entera.

Los objetivos del tratamiento del drenaje de mina son variados. La recuperación y el re-uso del agua de mina dentro de las operaciones mineras pueden ser convenientes o requeridos para el procesamiento de minerales, transporte de materiales, uso operativo (suspensión de polvo, sistemas de enfriamiento, irrigación de terrenos rehabilitados), etc. El tratamiento del drenaje de mina, en este caso, está dirigido a modificar la calidad del agua para que sea adecuada para el uso pretendido dentro o fuera del sitio de la mina.

Otro objetivo del tratamiento de agua de mina es la protección de la salud humana y ecológica en casos en donde la gente o los receptores ecológicos puedan estar en contacto con el agua de la mina impactada a través del uso directo o indirecto. El drenaje de mina puede actuar como medio de transporte para una gama de contaminantes, los cuales pueden impactar los recursos de agua dentro y fuera del sitio. El tratamiento de agua removería los contaminantes contenidos en el drenaje de mina para prevenir o mitigar los impactos ambientales.

En la gran mayoría de las jurisdicciones, cualquier descarga de drenaje de mina a una corriente pública o acuífero, debe ser aprobada por las autoridades reguladoras correspondientes, en tanto los requerimientos reguladores estipulen una cierta calidad de descarga de agua de mina o cargas contaminadas de descargas relacionadas. Aunque los estándares de calidad para la descarga probablemente no estén disponibles para muchos países con minería en desarrollo, generalmente los estándares ambientales internacionalmente aceptados también se aplican conforme a lo estipulado por los financiadores del proyecto y en las políticas de la compañía. El enfoque para seleccionar un método para el tratamiento del drenaje de mina se basa en una comprensión a fondo del sistema y circuitos integrados de agua de la mina y en los objetivos específicos que se deban lograr. El enfoque adoptado para el tratamiento de drenaje de mina será influenciado por un número de consideraciones.

Previo a la selección del proceso de tratamiento, se deberá preparar un claro y entendible comunicado con los objetivos del tratamiento. El tratamiento de drenaje de mina deberá ser siempre evaluado e implementado dentro del contexto del sistema integrado de agua de mina. El tratamiento tendrá un impacto en el flujo y el perfil de calidad en el sistema de agua; por ello, un sistema de tratamiento se selecciona en base al flujo de agua de la mina, calidad del agua, costo y uso(s) final(es) del agua.

La caracterización del drenaje de mina, en términos de flujo y características químicas, deberá incluir las debidas consideraciones de los cambios de temporada y climáticos. Los datos de flujo son especialmente importantes ya que esta información se requiere para evaluar apropiadamente cualquier sistema de tratamiento. De particular importancia son los eventos de precipitación extrema y los deshielos de nevadas que requieren adecuar el tamaño de las pilas de recolección y la tubería y diques asociados. Las principales propiedades químicas del drenaje de mina se refieren a la acidez/alcalinidad, contenido de sulfatos, salinidad, contenido de metal y la presencia de compuestos específicos asociados con operaciones mineras específicas tales como cianuro, amoniaco, nitrato, arsénico, selenio, molibdeno y radionucleidos. También hay un número de constituyentes de drenaje de mina (por ejemplo, dureza, sulfato, sílice) que no son motivo de preocupación ambiental o regulatoria en todas las jurisdicciones, pero eso pudiera afectar la selección de la tecnología del tratamiento de agua preferido. El manejo y la eliminación de los desechos de la planta de tratamiento y los residuos como lodos y salmueras y sus características químicas, también deben ser factores importantes en la toma de decisión de cualquier tratamiento.

Una planta de tratamiento para drenaje de mina debe tener la flexibilidad de tratar con aumento/disminución de flujos de agua, calidad de agua cambiante y los requerimientos regulatorios durante la vida de la mina. Ésto puede establecer la implementación por fases y un diseño modular y construcción. Además, la fase de post-cierre puede poner restricciones específicas en el mantenimiento y operación continua de una planta de tratamiento.

Las consideraciones prácticas relacionadas con las características del sitio de la mina que influenciarán la construcción, operación y mantenimiento de una planta de tratamiento de drenaje son las siguientes:

  • Diseño de la mina y topografía
  • Espacio
  • Clima
  • Fuentes de drenaje de mina que alimentan la planta de tratamiento
  • Ubicación y usuarios de agua tratada

Una gama genérica de las alternativas de tratamiento del ARD se presenta en la Figura 10.


Figura 10: Vista General de las Alternativas de Tratamiento del ARD (INAP, 2009)
Image:GenericRangeofDrainageTreatmentTechnologies.gif

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Monitoreo del Drenaje Ácido de Roca

El monitoreo es el proceso de rutina, sistemático y que deliberadamente recaba información para usar en el manejo-toma de decisiones. El monitoreo en el sitio de la mina tiene como objetivo identificar y caracterizar cualquier cambio ambiental proveniente de las actividades de mina para evaluar las condiciones en el sitio y los posibles impactos para los receptores. El monitoreo consiste de observación (ejm.: registrar información acerca del medio ambiente) e investigación (ejm.: pruebas de toxicidad en donde las condiciones ambientales estén controladas). El monitoreo es de suma importancia en la toma de decisiones relacionadas con el manejo del ARD, por ejemplo a través de la evaluación de la efectividad de las medidas de mitigación y la subsiguiente implementación de ajustes a las medidas de mitigación, según se requiera.

El desarrollo de un programa de monitoreo del ARD inicia con la revisión del plano de la mina, la ubicación geográfica y la fisiografía. El plano de la mina proporciona información de la ubicación y la magnitud de alteraciones de la superficie y el subsuelo, el procesamiento del mineral y los procedimientos de molienda, las áreas de eliminación de desechos, los lugares de descarga de efluentes, las extracciones de agua subterránea y las desviaciones del agua superficial. Esta información es utilizada para identificar las fuentes potenciales del ARD, los posibles trayectos/rutas para descargar el ARD al ambiente receptor y los receptores que pudieran ser impactados por estas descargas, así como la potencial mitigación que se pudiera requerir. Ya que la extensión especial de un programa de monitoreo debe incluir todos estos componentes, frecuentemente se requiere de una evaluación de la cuenca para el monitoreo del ARD (incluyendo el agua subterránea). El monitoreo se lleva a cabo en todas las etapas del desarrollo del proyecto, desde la pre-operación hasta el post-cierre. Sin embargo, en la vida de la mina, los objetivos, componentes e intensidad de las actividades de monitoreo cambiarán. El desarrollo y los componentes de un programa de monitoreo genérico del ARD se presentan en la Figura 11.


Figura 11: Desarrollo de un Programa de Monitoreo de ARD (INAP, 2009)
Image:DevelopmentofanARDMonitoringProgram.gif

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Manejo del Drenaje Ácido de Roca y Evaluación de Desempeño

El manejo del ARD y la evaluación de su desempeño se describen usualmente dentro del plan de manejo ambiental del sitio o en un plan de manejo del ARD específico del sitio. El plan de manejo del ARD representa la integración de los conceptos y las tecnologías descritas con anterioridad en este capítulo. También hace referencia a los procesos de diseño de ingeniería y a los sistemas de manejo operativos empleados por las compañías mineras.

La necesidad de un plan formal de manejo de ARD usualmente se desencadena por los resultados de un programa de predicción y caracterización del ARD o los resultados de monitoreo del sitio. El desarrollo, evaluación y mejora continua de un plan de manejo de ARD es una acción continua a lo largo de la vida de una mina. El desarrollo, implementación y evaluación del plan de manejo del ARD usualmente seguirá la secuencia de pasos ilustrados en la Figura 12.

Como se muestra en esta figura, el desarrollo de un plan de manejo de un ARD inicia con el establecimiento de metas y objetivos claros. Éstos pudieran incluir la prevención del ARD o lograr el cumplimiento de criterios específicos de la calidad del agua. Esto incluye la consideración de un planteamiento bio-físico, registro regulador y legal, requerimientos corporativos y de la comunidad, así como consideraciones financieras. Los programas de caracterización y predicción identifican la magnitud potencial del ARD y proveen las bases para la selección y diseño de las tecnologías apropiadas de prevención y mitigación del ARD. El proceso de diseño incluye una serie iterativa de pasos en los que la tecnología de control del ARD es evaluada y luego combinada en un robusto sistema de manejo y control (ejm.: el plan de manejo del ARD) para el sitio específico. El diseño inicial de la mina se puede utilizar para desarrollar el plan de manejo del ARD necesario para una evaluación ambiental. (EA). El diseño final se desarrolla usualmente en paralelo con los permisos del proyecto.

El plan de manejo del ARD identifica los materiales y los desechos que requieren un manejo especial. La evaluación y manejo de riesgos están incluidos en el plan para refinar estrategias pasos de implementación. Para ser efectivo, el plan de manejo de ARD debe estar completamente integrado con el plan de la mina. Los controles operacionales tales como los procedimientos operativos estándar (SOPs), los principales indicadores de desempeño (KPIs) y los programas de aseguramiento/control de calidad (QA/QC) se establecen para guiar su implementación. El plan de manejo del ARD identifica los roles y responsabilidades para el personal operador de la mina. Se incluyen el manejo de datos, análisis y esquemas de reportes para dar un seguimiento al progreso del plan.

En el siguiente paso, se lleva a cabo el monitoreo para comparar el desempeño en el campo contra las metas de diseño y objetivos del plan de manejo. Las suposiciones hechas en los programas de predicción y caracterización y el diseño de las medidas de prevención/mitigación son probadas y revisadas o validadas. Los “aprendizajes” del monitoreo y la evaluación son revisados e incorporados en el plan como parte de una mejora continua. La responsabilidad para implementar el plan de manejo es revisada para asegurar que aquellos responsables cumplan con los requerimientos estipulados en el plan. Se deberán conducir revisiones internas y externas o auditorías para medir el desempeño del personal, los sistemas de manejo y los componentes técnicos para proporcionar perspectivas adicionales en la implementación del plan de manejo del ARD. Es necesaria una revisión del sitio y de la administración corporativa de la planta entera para asegurar que el plan continúe apegado a las normas corporativas y del sitio. En esta etapa, se pueden realizar evaluaciones adicionales de riesgo y manejo para evaluar los efectos de condiciones cambiantes o desviaciones en el plan. Finalmente, se evalúan los resultados contra las metas. Si se cumplen los objetivos, la evaluación del desempeño y el monitoreo continúa a lo largo de la vida de la mina con revisiones periódicas contra las metas. Si los objetivos no se cumplen, entonces se requiere del re-diseño y la re-evaluación del plan de manejo y de los sistemas de evaluación del desempeño y monitoreo para la prevención/mitigación del ARD. Este trabajo adicional también podría requerir de caracterización y predicción de ARD adicionales.

El proceso descrito en la Figura 12 resulta en una mejora continua del plan de manejo del ARD y su implementación, y acomoda las posibles modificaciones en el plan de la mina. Si el plan inicial de manejo del ARD es sólido, puede ser más adaptable a los cambios en el plan de la mina.

Implementar el plan de manejo del ARD depende de una jerarquía de herramientas de manejo. Las políticas corporativas ayudan a definir los estándares corporativos o del sitio, los cuales conducen a SOPs y KPIs que son específicos para el sitio y son guía para los operadores al implementar el plan de manejo del ARD. Cuando no existan políticas ni estándares corporativos, los proyectos y operaciones deberán basarse en las mejores prácticas del sector.

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Comunicación y Retroalimentación del Drenaje Ácido de Roca

El nivel de conocimiento de generación y mitigación del ARD se ha incrementado dramáticamente en las últimas décadas dentro de la industria minera, la academia y las agencias reguladoras. Sin embargo, con el propósito de que este conocimiento sea significativo para un amplio rango de interesados generalmente involucrados en un proyecto minero, se debe traducir a un formato que sea fácilmente entendible. Esta retroalimentación deberá comunicar las predicciones de la futura calidad de drenaje y la efectividad de los planes de mitigación, su grado de seguridad y las medidas de contingencia para tratar la incertidumbre. Un diálogo abierto sobre lo que se conoce y lo que se puede predecir con los distintos niveles de confianza, ayuda a construir la comprensión y la confianza y esto resulta a la larga, en un mejor plan de manejo del ARD.

La comunicación y la retroalimentación con las partes interesadas respecto al ARD son esenciales para la licencia social de la compañía para operar. Debido a la generalmente alta naturaleza visible del ARD, se necesitan medidas especiales y gente especializada para comunicarse con efectividad y se requiere del involucramiento de representantes de todas las disciplinas técnicas relevantes en una compañía minera.

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Resumen

El drenaje ácido de roca es uno de los problemas ambientales que enfrenta la industria minera. Una evaluación exhaustiva del potencial de ARD se debe conducir antes del trabajo minero y continuarla a lo largo de la vida de la mina. Consistentes con los principios de sustentabilidad, las estrategias para tratar con el ARD se deben enfocar en la prevención o minimización, preferentemente que el control o tratamiento. Estas estrategias están formuladas dentro del plan de manejo del ARD, para ser desarrolladas en las fases tempranas del proyecto, junto con los requerimientos de monitoreo para evaluar su desempeño. La integración del plan de manejo del ARD con el plan de operación de la mina es de suma importancia para el éxito de la prevención del ARD. Las principales prácticas para el manejo del ARD siguen evolucionando, pero tienden a ser específicas del sitio y requieren expertos en el tema.

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Referencias

International Network for Acid Prevention (INAP), 2009. The Global Acid Rock Drainage Guide. http://www.gardguide.com
Jambor, J.L. 2003. Mine-Waste Mineralogy and Mineralogical Perspectives of Acid-Base Accounting. In: Environmental Aspects of Mine Wastes (Eds.: Jambor, J.L., D.W. Blowes, and A.I.M. Ritchie). Short Course Series Volume 31. Mineralogical Association of Canada.
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Nordstrom, D.K., and Alpers, C.N. 1999. Geochemistry of Acid Mine Waters. In: The Environmental Geochemistry of Mineral Deposits, Part A: Processes, Techniques and Health Issues (Eds.: Plumlee, G.S., and M.J. Logsdon). Reviews in Economic Geology Vol 6A. Society of Economic Geologists, Inc.
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Stumm, W. and Morgan, J.J. 1981. Aquatic Chemistry. Second Edition. New York: John Wiley & Sons.

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Figura 12: Diagrama de flujo para la Evaluación de Desempeño y Revisión por la Dirección (INAP, 2009)
Image:FlowchartforPerformanceAssessment.gif
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