Concentración superficial por evaporación de elementos tóxicos en el depósito de relave “La Cocinera”, comuna de Ovalle, Región de Coquimbo, Chile.
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Date
2021
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Publisher
Universidad de Concepción.
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.
Description
Memoria para optar al Título de Geólogo.
Keywords
Relaves (Cobre), Geoquímica, Evaporación, Toxicidad, Acción por el Clima