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MUESTREO Y CARACTERIZACIONMUESTREO Y CARACTERIZACION

DE RESIDUOS SDE RESIDUOS SLIDOS MIENEROSLIDOS MIENEROS

Capitulo 2Capitulo 2

Dr.Dr.-- Ing. Gerardo Zamora E.Ing. Gerardo Zamora E.Profesor Universidad TProfesor Universidad Tcnica de Orurocnica de Oruro

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Contenido Contenido

IntroducciIntroduccinn MuestreoMuestreo

Unidades donde se han tomado las muestrasUnidades donde se han tomado las muestras Numero de muestras Numero de muestras CaracterizaciCaracterizacin en el terreno n en el terreno PreservaciPreservacin de las muestrasn de las muestras

CaracterizaciCaracterizacin fn fsicasica GranulometrGranulometra y superficie especificaa y superficie especifica DensidadDensidad

CaracterizaciCaracterizacin qun qumicamica

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Contenido Contenido

CaracterizaciCaracterizacin mineraln mineralgicagica

CClculos minerallculos mineralgicosgicos DifracciDifraccin rayos Xn rayos X Microscopio (Microscopio (ptico y electrptico y electrnico)nico) Otros mOtros mtodostodos

CaracterizaciCaracterizacin bacterioln bacteriolgicagica

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IntroducciIntroduccinn

Drenaje de Minas: Resultado de la oxidacin de sulfuros en

presencia de agua + oxgeno y catalizado por bacterias, lo que produce cido acompaado de metales y sulfatos en solucin.

En la industria minera dos materiales importantes capaces de producir DAM :

Desmontes Relaves (Colas)

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IntroducciIntroduccinn

DesmontesParmetros Relaves

Tamao de las PartculasDistribucin de los sulfurosOxidacinIniciacinIngreso del aireTemperaturaDrenaje

D50 > 20 cm

Localizada

A travs de la pilaInmediataSuperficie y lados, Conveccin rpidaRpida, gran infiltracin de agua

D50 < 0.2 mm

Diseminada

SuperficiePost-operacinSuperficie, fracturas Transmisin lentaEscurrimiento superficial

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IntroducciIntroduccinn

Sitio declarado o sospechado como contaminado Sitio declarado o sospechado como contaminado Muestreo y caracterizaciMuestreo y caracterizacin inn in--situsitu CaracterizaciCaracterizacin de las muestrasn de las muestras SelecciSeleccin de las muestras mas interesantesn de las muestras mas interesantes Pruebas geoquPruebas geoqumicas estmicas estticas y dinticas y dinmicas de micas de

predicciprediccin de generacin de generacin de DAMn de DAMEstado de la generaciEstado de la generacin de DAMn de DAMPropuestas de rehabilitaciPropuestas de rehabilitacinn RehabilitaciRehabilitacin del sition del sitio Control y seguimiento inControl y seguimiento in--situ para la validacisitu para la validacinn

Etapas

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MuestreoMuestreo

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MuestreoMuestreo

Definir Unidades de MuestreoDefinir Unidades de Muestreo(Zonas de contaminaci(Zonas de contaminacin)n)

--Una Unidad: (homogUna Unidad: (homognea nea -- ej. Dique de Relaves)ej. Dique de Relaves)

-- Varias unidades: Zona heterogVarias unidades: Zona heterognea (ej. Minerales nea (ej. Minerales diferentes tratados, almacenamiento salvaje, diferentes tratados, almacenamiento salvaje, sedimentos contaminados, etc.)sedimentos contaminados, etc.)

Tomar muestras en cada unidad para reunir un Tomar muestras en cada unidad para reunir un numero de muestras representativa de la zona numero de muestras representativa de la zona contaminada.!contaminada.!

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MuestreoMuestreo

Numero de muestrasNumero de muestrasEl numero de muestras depende del numero de El numero de muestras depende del numero de unidades en la zona contaminada y de la sospecha de unidades en la zona contaminada y de la sospecha de una cierta heterogeneidad en dicha zona. una cierta heterogeneidad en dicha zona.

Una disminuciUna disminucin del numero de muestras es posible n del numero de muestras es posible con una caracterizacicon una caracterizacin preliminar (qun preliminar (qumica, mica, granulomgranulomtrica, trica, etcetc))Hay tambiHay tambin posibilidad de fabricar muestras n posibilidad de fabricar muestras compuestas, pero hay que tener cuidado con el compuestas, pero hay que tener cuidado con el comportamiento de dichas muestras porque podrcomportamiento de dichas muestras porque podran an no reflejar el comportamiento geoquno reflejar el comportamiento geoqumico de la zona mico de la zona de estudio. de estudio.

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MuestreoMuestreo

Informaciones inInformaciones in--situsitu-- Localizar las posiciones de las muestras (X,Y y Z)Localizar las posiciones de las muestras (X,Y y Z)-- Tomar muestras frescas (las mas abundantes)Tomar muestras frescas (las mas abundantes)-- Tomar muestras alteradas (Superficie, Tomar muestras alteradas (Superficie, hardpanhardpan ?)?)-- AnotaciAnotacin de todas las observaciones hechas en el n de todas las observaciones hechas en el sitio (dibujos, fotos, apuntes)sitio (dibujos, fotos, apuntes)

-- Medida del pH de la pastaMedida del pH de la pasta-- EstimaciEstimacin del n del ndice de vacndice de vacos (cono de arena)os (cono de arena) PreservaciPreservacin de las muestrasn de las muestras-- InundaciInundacin en agua para impedir la oxidacin en agua para impedir la oxidacinn-- RefrigeraciRefrigeracinn -- CongelaciCongelacinn

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CaracterizaciCaracterizacin fn fsicasica

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CaracterizaciCaracterizacin fn fsicasica

AnAnlisis del tamalisis del tamao de las parto de las partculasculas Tamizado (serie) hTamizado (serie) hmedo o secomedo o seco con lcon lserser Por Por sedimentometrsedimentometraa

AnAnlisis de la densidad especificalisis de la densidad especifica PicnPicnmetro de aguametro de agua PicnPicnmetro de gas como el Heliometro de gas como el Helio

DeterminaciDeterminacin del contenido en aguan del contenido en agua Por secado suavePor secado suave primer peso en el sitioprimer peso en el sitio

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CaracterizaciCaracterizacin fn fsicasica

AnAnlisis del tamalisis del tamao de las parto de las partculasculas : cumulativo: cumulativo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,1 1 10 100 1000

Tamao (micrones)

%

96-7 CF3

96-7 CF6

96-8 CF3

96-8 CF5

96-9 CF3

96-9 CF6

96-10 CF3

96-10 CF7

96-11 CF4

96-11 CF7

96-12 CF3

96-13 CF3

96-14 CF3

%P80

%P10

Diferentes muestras procedentes de un mismo dique de colas

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CaracterizaciCaracterizacin fn fsicasica

AnAnlisis de la superficie especificalisis de la superficie especifica Deducida por mediaciDeducida por mediacin de la granulometrn de la granulometraa AdsorciAdsorcin de azote : mn de azote : mtodo BETtodo BET

Superficie = (2x2)x6 = 24 cm2Masa = (2x2x2)x5 = 40 g

Cubo de pirita

Superficie especfica = 2 m2/gMasa = 40 gSuperficie = 2x40 = 80 m2

Pirita en polvo

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CaracterizaciCaracterizacin qun qumicamica

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CaracterizaciCaracterizacin qun qumicamica

AnAnlisis qulisis qumicos de los elementos mayores micos de los elementos mayores menores y trazasmenores y trazas

C C inorginorg NaNa, , MgMg, Al, Si, K, Al, Si, K CaCa ((CaCa procedente del tratamiento / procedente del tratamiento / CaCa mineral)mineral) S total, sulfato, sulfuro, S total, sulfato, sulfuro, PolisulfurosPolisulfuros, , tiosalestiosales Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ti, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, GaGa, Ge, As, Se, Ge, As, Se MoMo, , AgAg, , CdCd, In, Sn, Sb, In, Sn, Sb BaBa, W, Au, Hg, , W, Au, Hg, PbPb, , BiBi

Pruebas estPruebas estticasticas (Determinaci(Determinacin de Sulfuro)n de Sulfuro)

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CaracterizaciCaracterizacin qun qumicamica

Los sLos slidos son atacados antes de ser lidos son atacados antes de ser analizados analizados Existe diferentes tipos de digestionesExiste diferentes tipos de digestiones

Total (Total (cido cido fluorhydricofluorhydrico): necesario para): necesario paralos silicatoslos silicatos

Parcial : suficiente par los sulfurosParcial : suficiente par los sulfuros Los principales mLos principales mtodos de antodos de anlisis son :lisis son :

ICP AESICP AES ICP MSICP MS AbsorciAbsorcin atn atmicamica

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CaracterizaciCaracterizacin mineraln mineralgicagica

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Los mtodos de anlisis mineralgicos

Observaciones visuales Clculos mineralgicos Observacin con el microscopio ptico Difraccin de rayos-X (DRX) Microanlisis (ME, MEB, SIMS)

otros motros mtodos todos http://webmineral.com/X-Ray.shtml

CaracterizaciCaracterizacin mineraln mineralgicagica

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CaracterizaciCaracterizacin mineraln mineralgicagica

Calculo mineralCalculo mineralgico ejemplo :gico ejemplo : Pirita Calcopirita Esfalerita Galena

S 53,5 35 32,9 13,4

Cu 0 34,6 0 0

Zn 0 - 67,1 0

Pb 0 0 0 86,6

Fe 46,5 30,4 - -

Total 100 100 100 100

Matriz de la estoequiometra (http://webmineral.com/determin.shtml or EPMA )

Matriz de los anlisis qumicos

Mat. A Mat. B Mat. C Mat. D

Fe 26,000 1,700 2,850 2,600

S 27,500 0,140 0,410 1,000

Cu 0,220 0,008 0,030 0,340

Zn 1,520 0,030 0,060 0,050

Pb 0,070 0,000 0,010 0,020

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CaracterizaciCaracterizacin bioln biolgicagica

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CaracterizaciCaracterizacin bioln biolgicagica

Bacterias implicadas en la formaciBacterias implicadas en la formacin de DAMn de DAM Thiobacillus: ferrooxidansthiooxidansLeptospirilliumferrooxidans Sulfobacillusthermosulfidooxidans

pH 0-3pH 0-3

pH 6-8pH 6-8

pH 3-6pH 3-6

ThiobacillusnovellusThiobacillusdenitrificansThiobacillusthioparus

Sulfolobusacidocaldarius Acidianusbrierleyi AcidophilicHeterotrophs

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Thiobacillus

ferrooxydans

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Sulfuro no oxidado Pirita biolixiviada por T.ferrooxidans

Pirrotita biolixiviada por T.f. a 6 das Pirrotita biolixiviada a 6 das (detalle)

T.ferrooxidans sobre superficie de pirita

Tomado de M. Monroy, 2002