Métodos de tratamiento de DAM
La prevención del drenaje ácido es preferible a su tratamiento. En algunos casos es posible prevenir la generación de lixiviados ácidos instalando coberturas que previenen el contacto entre los sulfuros, el oxígeno y el agua (Gustafsson y col., 1999; Younger y col., 2002). Estas coberturas suelen ser de arcilla (coberturas secas), o de agua profunda (coberturas de agua). Sin embargo, la prevención completa del DAM no es factible en muchos casos (especialmente cuando se trata de minas subterráneas), por lo que es necesario tratar al DAM. Los métodos de tratamiento del DAM se clasifican en dos categorías: los métodos de tratamiento activo, que involucran el tratamiento en una planta química; y los métodos de tratamiento pasivo que se basan en el tratamiento “natural” (Consejo Minero, 2002). Los tratamientos activos pueden ser efectivos, efect ivos, sin embargo, necesitan un largo y continuo control durante el proceso. El clima, las fallas en equipos y los recortes de presupuesto pueden ocasionar la disminución de la eficiencia de los tratamientos activos (Fripp y col., 2000). En los tratamientos pasivos participan las reacciones químicas y biológicas naturales (Pennsylvania Department of Environmental Protection, 1999). Este tipo de tratamiento no requiere de un mantenimiento y control riguroso (Consejo Minero, 2002). Métodos de tratamiento activo
Los sistemas de tratamiento activo consisten en tratar el DAM con reactivos químicos alcalinos para elevar el pH, neutralizar la acidez y precipitar los metales. Aunque efectivos, los tratamientos activos son caros considerando los costos de equipos, reactivos y mano de obra (Skousen y col., 1990). El tratamiento químico también puede ser una responsabilidad a largo plazo y posiblemente sin fin (Fripp y col., 2000). A medida que crece el nivel de obligación de un adecuado adecuado cierre y rehabilitación rehabilitación de un sitio minero, las consideraciones técnicas y financieras por mantener a perpetuidad una planta de tratamiento químico han aumentado el interés por desarrollar opciones efectivas de tratamiento pasivo (Consejo Minero, 2002). Los tratamientos activos utilizan los siguientes principios químicos y físicos para sus procesos (Taylor y col., 2005):
Neutralización o precipitación; precipitaci ón;
Concentración electroquímica;
La mediación biológica, control redox;
Intercambio iónico, absorción o adsorción, floculación y filtración;
Cristalización.
Una implementación y sostenibilidad adecuada de un sistema de neutralización y precipitación requiere la selección del reactivo adecuado para el tratamiento y de un sistema de mezcla y adición eficiente. Los reactivos alcalinos convencionales usados en los tratamientos activos incluyen (Taylor y col. , 2005):
Cal hidratada, Ca(OH) 2;
Cal viva, CaO;
Soda cáustica, NaOH;
Carbonado de sodio, Na2CO3;
Amoniaco, NH3;
Óxido e hidróxido de magnesio, MgO/Mg(OH) 2;
Carbonatos minerales (por ejemplo, caliza, dolomita, magnesita y witherita).
Los metales precipitan como hidróxidos insolubles en un intervalo de pH que suele estar comprendido entre 8.5 a 10. El hierro ferroso se convierte en hidróxido ferroso a pH superior a 8.5 y el manganeso se transforma en insoluble cuando el pH es superior a 9.5. El aluminio precipita a pH 5.5 pero vuelve a ser soluble a pH superior a 8.5. Por estas razones, dependiendo de la clase de metales y su concentración en las aguas ácidas se elegirá el método de tratamiento químico más apropiado (Aduvire, 2006). También es necesario considerar el caudal de DAM crudo, pH, sólidos suspendidos totales, acidez y alcalinidad como mg CaCO 3/L, las concentraciones de Fe y Mn, las condiciones de salida requeridas, la disponibilidad de energía eléctrica, la distancia del punto de dosificación de reactivos al sedimentador y el tamaño y configuración de sedimentador al momento de elegir el sistema de tratamiento (Skousen y col., 1998). La secuencia de operaciones unitarias de un tratamiento activo convencional se muestra en el siguiente diagrama de flujo (Figura 2.2.1):
Figura 0.1 Diagrama del Proceso convencional de Tratamiento activo de drenaje acido. (Consejo Minero, 2002)
Métodos de tratamiento pasivo
Tratamiento pasivo implica el uso de sistemas estáticos (sin bombeo) que contienen materias naturales (abono, estiércol, piedra caliza). Los sistemas pasivos provocan la mejora de la calidad del agua mediante reacciones biogeoquímicas, sin el uso de reactivos sintéticos y la aplicación de energía externa (Cohen y Staub, 1992). El tratamiento pasivo fue desarrollado en los Estados Unidos (Cohen y Staub, 1992; Hedin y col., 1994) como un método de tratamiento sostenible a largo plazo, reconociendo que el DAM es un fenómeno que puede perdurar por mucho tiempo (Younger, 1997). Los métodos pasivos pueden ser clasificados en sistemas de tratamiento biológico y sistemas de tratamiento químico. Los sistemas de tratamiento biológico incluyen a los humedales aerobios y anaerobios, y los sistemas de producción sucesiva de alcalinidad (SAPS) (Ziemkiewicz y col., 2003). Los tratamientos químicos incluyen los drenajes anóxicos de caliza (ALD), los estanques de piedra caliza, y los canales abiertos de piedra caliza (OLC) (Ziemkiewicz y col. , 2003). Algunos sistemas combinan tratamientos biológicos y químicos. Estos métodos de tratamiento pueden ser una solución adecuada para DAMs que tienen bajo caudal y baja acidez (Skousen, 2002). Los métodos de tratamiento pasivo más comunes se muestran en la Figura 2.2.2.
Figura 0.2 Diagrama esquemático de los métodos pasivos más c omunes para el tratamiento de DAM (Skousen, 2001).
La selección y diseño efectiva de un método de tratamiento pasivo depende de las características químicas del DAM (pH, OD, conductividad, contenido de metales y otros), el flujo, las condiciones hidrológicas, la topografía, la temperatura y el clima del lugar emplazamiento (Ziemkiewicz y col., 2003). Entre los aspectos principales a tener en cuenta para el diseño de un sistema pasivo se tiene las características del agua a tratar, el área o superficie, la geometría del dispositivo, la profundidad de las celdas, el tiempo de retención hidráulica y la composición de los sustratos (Aduvire, 2006). En la Figura 2.2.3 se representan las principales tecnologías de tratamiento pasivo basados en criterios de diseño.
Figura 0.3 Diagrama de tecnologías de tratamiento pasivo para DAM (Aduvire, 2006 modificado de Ziemkiewicz y col.,
2003; Hedin y col., 1994)
En la Tabla 2.2.1 se presentan varios de los tratamientos pasivos usados en la actualidad, incluidos algunos métodos nuevos y emergentes (Taylor y col. , 2005):
Tabla 0.1 Métodos de tratamiento pasivo, incluyendo tecnologías nuevas y emergentes (Taylor y col., 2005).
Métodos de tratamiento pasivo
Canal abierto de caliza (OLC)
Sistema de producción sucesiva de alcalinidad (SAPS)
Drenaje anóxico de caliza (ALD)
Barreras permeables reactivas (PRB)
Pozos de desvío de piedra caliza (LDW)
Lecho filtrante de escoria (SLB)
Lecho de Pirolusita®
Sistema de reactores microbianos (MRS)
Humedales artificiales
Compuestos de pasivado de sulfuros
Sistemas de producción reversa de alcalinidad (RAPS) Humedales de flujo vertical (VFW) Sistemas de producción de alcalinidad (APS)
Coberturas productoras de alcalinidad Sistemas Redox y desplazamiento gaseoso (GaRDS) Conversión electroquímica
