ESTRATEGIAS DE MANEJO DE RELAVES CON CONCENTRACIÓN DE CIANURO GENERADOS POR LA

EXPLOTACIÓN AURIFERA EN LA MINERÍA A PEQUEÑA ESCALA EL TERRITORIO DEL PÁRAMO DE SANTURBÁN, NORTE DE SANTANDER-COLOMBIA

Chia Navarro Sulvey Lorena-1610681Ferrer Carrillo Zully Zenith-1610614

Mariño Becsy-1610585Perez Lozano Angie -1610625

Resumen

• En la explotación de oro se generan gran cantidad de relaves que contienen altas concentraciones de cianuro provenientes del proceso de cianuracion del oro este compuesto presenta una amenaza al medio ambiente y a la salud pública, a esto se suma el mal manejo de los residuos mineros que comúnmente se descargan y se sepultan causando contaminación al suelo, a los cuerpos de agua por lixiviación, a la biodiversidad y al aire, en Colombia la pequeña minería es una actividad creciente, pero que no cuenta con planes de manejo de residuos mineros que son altamente peligrosos. En el presente documento se presenta una serie de alternativas para el manejo de estos residuos generados por la explotación minera causada en el paramo de Santurban, Norte de Santander-Colombia, considerando la normatividad en materia de minería internacional ya que en el país no existe claridad sobre el marco normativo de pasivos ambientales incluyendo los residuos de minería.

Esquema general de la cianuracion en la extracción de oro en la minería.

GENERALIDADES DEL PROYECTO

• Caracterización del páramo de Santurban:

El territorio se encuentra dentro de 20 municipios, 15 del Norte de Santander y 5 en Santander-

aproximadamente 82.664 hectáreas y tiene un rango de altitud entre los 3.000 y 4.290 m.s.n.m.

el complejo de Santurbán tiene 24 ecosistemas naturales, entre estos orobiomas andino y alto andino y páramo con condiciones desde húmedas hasta muy húmedas.

La flora del complejo registra 253 especies de planta entre las espermatofitas y criptógamas que se encuentran agrupadas en 157 géneros y 72 familias.

• En cuanto a la minería se encuentran metales (oro y plata) y minerales no metálicos (como carbón, calizas, y agregados pétreos entre otros).

• abastecimiento de los acueductos de los centros urbanos municipios localizados en el Norte de Santander y en Santander

• Caracterización de los residuos mineros• Como podemos apreciar, las actividades mineras generan gran cantidad de residuos

sólidos, entre las que generan mayor cantidad está la extracción de oro con cantidades de 50 a 140 millones de toneladas de residuos al año(Luis Jorge Garai Salamanca, 2013)

Residuos generados

Esterilestodo material sin valor

económico extraído para permitir la explotación del

mineral útil.

Capa superficial del sueloRocas encajantes

DESECHOS compuesto por minerales útiles y minerales de ganga

Otros residuos sólidos de diversos

tipos incluyen:

ramas, hojas y otros materiales orgánicos provenientes de las actividades de remoción de la vegetación, basura doméstica,

lodos de sistemas de tratamiento de efluentes líquidos y cloacales, chatarras, embalajes, lámparas

quemadas, baterías, aceites usados, basura de oficinas y

otros

TITULO DESCRIPCIONResolución 1074 de 1997. por la cual son establecidos estándares ambientales en

materia de vertimientos resuelve que todo vertimiento de residuos líquidos a la red de alcantarillado público y/o a un cuerpo de agua deberá cumplir con los estándares establecidos, para el parámetro de cianuro expresado como CN en mg/L un valor máximo de 1.0 (DAMA, 1997).

Informe sobre el estado de la biodiversidad en Colombia 2006-2007 Conjunto de indicadores de seguimiento y evaluación de la política de biodiversidad, lo cual permite detectar los cambios que sufre la biodiversidad a través del tiempo y relacionarlos con los eventos que inciden sobre su estado de una manera negativa o positiva y las respuestas que los entes ambientales y la comunidad en general proponen ante esos cambios

Ley 1382 de febrero de 2010 Art. 4 código de minasEl plan nacional de ordenamiento minero se deberá coordinar con el ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial donde se debe realizar un análisis ambiental estratégico del territorio para evitar ecefctos negativos sobre el medio ambiente, la localización de la población y uso ambiental del suelo.

Normas internacionalesDe la agencia ameicana para la proteccion ambiental (EPA) Los niveles de tolerancia del contenido de cianuro total en

agua potable fue fijado en 0,01 mg/L o ppmCuando se trata de descargas subterraneas es de 0,02 mg/L, o ppm

De la organización mundial de la salud Europea (WHO) El limite de tolerancia para agua potable es de 0,01 mg/L, o ppm

MARCO JURIDICO

• No existe una normatividad específica para la clasificación de residuos sólidos mineros en Colombia, según la normatividad chilena los residuos mineros se clasifican en

• la explotación minera en el área de páramos es ilegal en Colombia de acuerdo a la Ley 1382 de febrero de 2010 se prohíbe la actividad minera en ecosistemas de páramos. Esto refleja problemas y falta de claridad y autoridad en la limitación de los páramos.

• Por otro lado, ya habiendo definido el parque natural, quedan por dentro del parque natural títulos mineros (de multinacionales empresas nacionales y personas particulares) que conforman un 82.1% del área del parque (Maya, 2013).

Determinacion de los desechos generados en las actividades de explotacion minera

Valores permisibles para el cianuroDisposiciones sanitarias sobre aguas

Criterios de calidad admisibles para la destinacion del recurso hidrico para consumo humano y domestico

Agua friaDulce

Agua CalienteDulce

Aguas marina y Estuariana

Cianuro Expresado como CN-

0.05CL9650

0.05CL9650

0.05CL9650

• Según los reactivos utilizados y de las sustancias o elementos que se disuelven e incorporan a la fase líquida, en términos genéricos, los principales parámetros químicos que se ven afectados son:

Parámetro tipos

pH acidez o basicidad del Ril.

Solidos sedimentables y/o suspendidos

Sales disueltas As; SO=4; CN-; Cl-; Sulfuros y otros

Presencia de metales pesados Cu, Fe; Se; Mo, Pb, etc.

Sustancias orgánicas tales como reactivos, solventes.

•Muchos son los residuos mineros producidos en la actividad, nos centraremos en los residuos originados en la explotación Aurifera en la que aplican procesos de cianuracion.

•El cianuro en los efluentes de los relaves incluye cianuro libre (CN y HCN), así como formas complejas en asociación con varios metales que tiene variada solubilidad y toxicidad.

•los métodos analíticos usados normalmente (Nitrato de plata - ioduro de potasio) tienen un límite de detección de 1 mg/l, y se requiere por ello de métodos más sensibles.

•A pesar de esta complejidad, hay tan solo tres categorías de cianuros que a los operadores mineros, normalmente,les debería importar: cianuros libres, cianuro disociable en ácido débil (ADD), o cianuros totales

Análisis realizado a un relave aurifero

PROPUESTAS• Las soluciones cianuradas son utilizadas en la hidrometalurgia del

Oro, siendo el ácidocianhídrico, la especie más tóxica. Existen diferentes procesos para tratar el cianuro, cuáles que tienden a formar CNO-, especie de menor toxicidad que el cianuro:

MÉTODOS FÍSICO QUÍMICOS • Cloración Alcalina; el cianuro es oxidado con Cloro.• Proceso INCO, la oxidación se realiza con SO2 y aire.• Peróxido de Hidrógeno.METODOS BIOLOGICOS• Biochar• Utilizacion de microorganismo autóctonos degradadores de

cianuro.

METODOS FISICOQUIMICOS• CLORACION

ALCALINALa cloración alcalina es un proceso

relativamente sencillo, en el cual el lixiviado de cianuro se trata en un procedimiento de nueve etapas.

Durante la cloración alcalina el cianuro es oxidado a cloruro de cianógeno (CNCL) en presencia de hipoclorito de sodio

El cianógeno es convertido a cianato (CNO) en un pH alcalino. El cual es menos volátil mas estable y 200 veces menos tóxico.

Ventajas limitaciones puede oxidar el cianato a N2 y

CO2, evitando la hidrólisis del cianato en el amoniaco no deseado.

ofrece cinética rápida puede oxidar eficazmente el

cianuro [CN] disociable en ácido débil [DAD] (por ello el cianuro DAD se conoce también como "CN apropiado para la clorización") dejando en solución cianuro de hierro de baja toxicidad

el proceso no es selectivo y provoca un alto consumo de reactivos

requiere un pH elevado (11) para asegurar una hidrólisis rápida y completa del cloruro gaseoso cianogénico, altamente tóxico (reacción 8)

no se destruye el ferrocianuro, sino que se oxida sólo parcialmente a ferricianuro (reacción 5).

requiere una etapa y un reactivo adicionales para eliminar cianuro de hierro (si se requiere) como un precipitado de cianuro de hierro de metal básico (como en la reacción 9)

puede dejar cloruro residual en la solución (lo que requiere un estanque de pulido o una etapa de aireación)se logró una descomposición

total de los cianuros, con un requerimiento de 4 g. de NaOCl por cada gramo de cianuro total.

El proceso de SO2y aire El proceso de SO2y aire es relativamente sencillo y siempre rentable.

Durante el proceso, los iones de sulfito reaccionan con el oxígeno de la atmósfera y un catalizador de cobre del modo siguiente:

2CN-+ Na2S2O5+ 2O2+ 2OH---> 2CNO-+ Na2SO4+ SO42-+ H2O

el proceso con SO2/Aire, el cianuro libre y el cianuro DAD se oxidan y el cianuro de hierro se precipita como un sólido insoluble.

Ventajas Limitaciones

• costos bajos del reactivo• oxidación eficiente de CN DAD (cianuro

disociable en ácido débil)• la posibilidad de usar sales de sulfito

y sulfato de zinc durante el proceso• El proceso puede aplicarse a

soluciones o a lodos y la reacción es rápida

• la necesidad de obtener una licencia para utilizar el proceso

• el costo de construcción de una planta procesadora

• la necesidad de realizar ensayos empíricos para optimizar el sistema

• la incapacidad del proceso para oxidar subproductos intermedios del cianuro

se necesita 6 g. de SO2 por cada gramo de cianuro libre, alcanzando una degradación superior al 95 por ciento.

OXIDACION CON PEROXIDO DE HIDROGENOLa oxidación de cianuro con peróxido de hidrogeno presenta una cinética muy

lenta, necesitando para reducir 50 mg/L de cianuro a menos de 0,5 mg/L, mas de 8 horas, utilizando una relación molar entre el H2O2 y el CN- igual a 5; en 1971 la patente U.S 3.617.582 reporta que reacciones entre el H2O2 y el CN- puede ser promovida mediante el agregado de un compuesto tal como el formaldehido y sales solubles de cobre.

el peróxido de hidrógeno es un compuesto no tóxico y altamente oxidante que puede romper fácilmente el compuesto de cianuro oxidándolo cianato

METODOS BIOLOGICOS

BIOCHAREl biochar es biomasa pirolisada mediante un proceso de carbonización a temperaturas de 100 a 700°C, es utilizado como adsorbente químico proceso en el que la materia de una fase es retenida y mantenida en la superficie de otra, es de bajo costo. Atrapa compuestos químicos entre estos contaminantes ambientales comunes,remueve metales pesados del suelo, agua, aire con una eficiencia 6 veces mayor que el carbón activado, este es utilizado para la remoción de cianuro en los relaves mineros.

Microorganismos Autóctonos

degradadores de cianuro

Por ser el cianuro biodegradable, sus desechos pueden ser tratados por biorremediación, esto se debe a la capacidad de los microorganismos de utilizar los compuestos cianurados como fuente de carbono y nitrógeno y de esta manera se convierten los desechos tóxicos del cianuro en sustancias que ya no contaminan así la colonización y crecimiento de los microorganismos no será inhibida por altas concentraciones. mediante este proceso biológico, el cianuro se transforma en otras sustancias químicas más estables y menos tóxicas mediante procesos físicos, químicos y biológicos naturalesmuchos de ellos son bacterias sulfato reductoras (BSR) que producen sulfuro de hidrógeno el cual reacciona con los sulfatos en solución produciendo sulfuros de metal los cuales son estables y pueden precipitar (White &Gadd, 1996)

Métodos Biológicos

Aislamiento de consorcio de microorganismos degradadores de cianuro. Línea de investigación: Bioprocesos. Grupo de Investigación GAMA. Semillero de Investigación sobre Materia Orgánica SISMO.Revista Lasallista de Investigación, vol. 3, núm. 1, enero-junio, 2006, pp. 7-12,Corporación Universitaria Lasallista-Colombia

• El cianuro puede ser metabolizado por organismos tales como, hongos y bacterias, que lo emplean como fuente de carbono y nitrógeno.

Ej: Bacillus ipeeaterium transforma cianuro de potasio en ácido aspártico, asparagina y el dióxido de carbono libre o unido al cianuro en carbonato y amoníaco.

Pseudomonas pseudoalcaligenes CECT534, bajo condiciones alcalinas,

consumen el cianuro y lo transforman en amoníaco

Fusarium solani IHEM 8026 degrada el cianuro de potasio a ácido fórmico.

1. Se aislaron tres consorcios de microorganismos de suelos provenientes de minas de oro del municipio de Amalfi, Antioquia.2. Para seleccionar los microorganismos más eficientes se incubaron los consorcios en caldo nutritivo incrementando la concentración de cianuro de potasio desde 2x10-4 ppm hasta 2.000 ppm.

3. proceso en condiciones aerobias y anaerobias.4. Posteriormente el caldo nutritivo fue reemplazado paulatinamente por medio mínimo mineral, con 2.000 ppm de cianuro de potasio como fuente de carbono y

nitrógeno.

5. Todos los medios de cultivo se prepararon a pH 7.6. Durante está última fase se cuantificó el cianuro consumido con un electrodo ión-selectivo de cianuro

metodología

Consorcio demicroorganis

mos

Concentracióninicial de KCN

(ppm)

Concentración final de KCN(ppm)

% de remoción

Anaerobiosis Aerobiosis Anaerobiosis Aerobiosis

123

2.0002.0002.000

1.3391.2951.314

1.145937 958

33,0535,2534,30

42,7553,1547,90

Tabla 1. Proporciones de degradación por cianuro según variables selectas

RESULTADOS

CONCLUSION

La degradación biológica puede ser una alternativa mejor para la eliminación de este contaminante

Deloya, A. Tratamiento de desechos delcianuro por biorremediación. Tecnología en Marcha.

Vol. 25, Nº 2. Abril-Junio 2012. Pág 61-72.

Se obtuvo un consorcio de microorganismos a partir de un desecho de cianuro generado durante el proceso de nitruración en el laboratorio de ingeniería de los materiales del Tecnológico de Costa Rica, sede Cartago.

ensayo Concentración inicialcianuro (mg/ L)

Concentración final(mg/ L)

Remoción(%)

123

360019201440

2,582,211,65

99.999,899,8

conclusiones•La adaptación del consorcio microbiano hasta la tercera generación, permitió obtener microorganismos más fuertes y más eficientes en la remoción del cianuro. Se logró alcanzar eficiencias de remoción del 95 al 98%.

•El consorcio microbiano autóctono obtenido para degradar cianuro demuestra eliminar el cianuro de manera eficiente y económica, con tiempos de retención cortos de 15 días.

REFERENCIAS

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Humboldty Ministerio del Medio Ambiente.

• Degradación del cianuro residual de los desechos mineros de Zaruma y Portovelo. Cárdenas Benites, José Miguel; Guaña Jácome, Luis Ramiro.

http://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://www.imagenesyfotosde.com/2014/01/imagenes-de-gracias-parte-4.html&ei=ueCNVOryD4ygNtidhKAM&psig=AFQjCNFIEGBrgbVLLJeJ9Oo9bh4F3tjztA&ust=1418670628893776