Concentración superficial por evaporación de elementos tóxicos en el depósito de relave “La Cocinera”, comuna de Ovalle, Región de Coquimbo, Chile.

Abstract

El tranque de relave y escoria La Cocinera corresponde a uno de los 757 depósitos artificiales de este tipo existentes en Chile, ubicado en las cercanías de la comuna de Ovalle, actualmente es propiedad de ENAMI. Dicho tranque ha recibido material tanto proveniente de la mina Panulcillo como de empresas de la pequeña y mediana minería de la zona, además de la planta de fundición de donde recibe las escorias. El presente estudio se acota al más antiguo de los tres tranques que conforman La Cocinera, el cual se compone principalmente por escoria y posee una edad que ronda los 100 años. El objetivo principal es averiguar el comportamiento de los elementos tóxicos correspondientes a As, Sb, Pb, Cd, Co, Cr, Cu, Mo y Zn que se alojan en minerales post-deposicionales del relave, a partir de la caracterización de las asociaciones minerales presentes en la superficie (≤ 2 cm) del tranque. Esto se realiza mediante la observación en SEM y QEMSCAN, donde se reconocieron minerales secundarios como schwertmannita, yeso, jarosita-natrojarotita, mirabilita y una serie de soluciones solidas de epsomita-chalcantita. Junto con ello, se identifican los elementos tóxicos considerados para el estudio en análisis químicos correspondientes a fluorescencia de rayos X e ICP-OES. Esta última técnica es la más exacta, ya que permite hacer una comparación respecto a los estándares normales de estos metales en los suelos. De este modo, se concluye que solo Sb cumple con los parámetros establecidos. Cadmio, arsénico, cromo, plomo superan el estándar de referencia, pero no son fuente de peligro para el medio ambiente, al contrario de cobre, cobalto y zinc que superan con creces el parámetro normal descrito para suelos sustentables en agricultura (parámetro holandés). A partir de SEM-EDS, se termina el posible origen de los elementos contaminantes, siendo estos principalmente la calcita, mineral transportado por el viento, y escorias descritas en el tranque. Finalmente se determinan las condiciones de precipitación de sulfatos en la superficie del relave mediante el modelamiento geoquímico-termodinámico en PHREEQC, estableciendo 4 etapas de mineralización: dirigida por la disolución de sulfuros, oxidación de los fluidos en el contacto de nivel freático con el aire atmosférico, la etapa inicial de la mineralización y la concentración evaporíticas avanzada. Para la temperatura media del sector correspondiente a 15°C se establece una tendencia en el cambio de pH desde 3,3 a 8,5 y potencial redox (pe- ) de -1 a 14, pasando de un ambiente ácido y reducido controlado por la disolución de pirita a uno neutro-alcalino con condiciones oxidantes controlado por el exceso de calcita y el oxígeno del aire. El contenido de los elementos tóxicos se controla por minerales secundarios precipitados a cada una de las cuatro etapas simuladas. Inicialmente, en 0 y 1, los elementos de riesgo se acumulan en el fluido y no se incorporan a los minerales. En 2, según cálculos termodinámicos pueden precipitar minerales de cromo y plomo, junto a otros minerales conformados por este último elemento como carbonatos y haluros. En calcita se reconoce antimonio y arsénico y en etapa 3, en la estructura cristalina de la solución solida de la serie epsomita-chalcantita se describe cobalto, cobre y zinc. Las partículas generadas por las superficies que incluyen este tipo de costras se deben considerar debido a que pueden provocar un efecto negativo en los sectores aledaños, ya que pueden ser transportadas por la acción del viento.