Caracterización de los procesos geoquímicos que controlan la liberación de arsénico en el pasivo minero Concordia, Salta

Autores
Nieva, Nancy E.; Borgnino Bianchi, Laura C.; Garcia, Gabriela M.
Año de publicación
2020
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
documento de conferencia
Estado
versión publicada
Descripción
Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Fil: García, Gabriela M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: García, Gabriela M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
La minería en el noroeste argentino ha sido una actividad relevante desde el siglo XX, desarrollándose varios proyectos mineros, entre ellos Mina Concordia ubicada en la región de la Puna, en el extremo NO de la República Argentina, provincia de Salta, (24 ° 12 ′ S y 66 ° 24 ′; 4200 m s. n. m.), a 15 km NO del pueblo de San Antonio de los Cobres. Este yacimiento ha sido explotado discontinuamente hasta su cierre definitivo, dejando los residuos expuestos a la meteorización y generando un drenaje ácido de minas (DAM) rico en arsénico (As), metales y sulfatos (Nieva et al., 2016; 2018). Por su gran toxicidad y movilidad, el As representa uno de los contaminantes más peligrosos asociados a este tipo de residuos. Además, la evaporación de los lixiviados ricos en As da lugar a la precipitación generalizada de costras y eflorescencias salinas. Debido a que estas sales son altamente solubles, pueden liberar altas concentraciones de arsénico después de las lluvias (Nieva et al., 2021). A pesar de que en nuestro país existe un gran número de pasivos ambientales dispersos, los estudios geoquímicos que aportan información científica para entender el impacto de los mismos son muy escasos. En este marco, el trabajo aporta datos geoquímicos y mineralógicos que permiten entender el impacto sobre el medio ambiente que produce la meteorización de los residuos acumulados en los diques de cola, poniendo especial énfasis en el estudio del ciclo del As en áreas afectadas por DAM. En este trabajo se realizó una completa caracterización química y mineralógica de los residuos acumulados en los diques de cola de la Mina La Concordia, mediante el uso de técnicas convencionales (ICP-MS/ICP-OES; DRX; SEM/EDS) y de luz sincrotrón (XAS y μ-FRX). Estos residuos estuvieron expuestos durante más de 30 años a las condiciones atmosféricas, lo que dio lugar al desarrollo de un perfil típico de oxidación. En el mismo se pudieron diferenciar tres zonas principales (Fig. 1a): a) una superior con claros signos de oxidación y concentraciones elevadas en As (~1700 a 2100 mgKg-1); b) una zona intermedia representada por un nivel de hardpan, que retiene todos los elementos lixiviados de los niveles subyacentes y por lo tanto los concentra (As~3100 mgKg-1); y c) una inferior, menos alterada, con los mayores contenidos de sulfuros primarios, en los que las concentraciones de As varían entre ~900 y 1800 mgKg-1. Las fuentes primarias de As identificadas en los diques de cola son arsenopirita (FeAsS), pirita arsenical y sulfuros polimetálicos. Las fases secundarias asociadas al As, identificadas por XAS, son As-jarosita KFe3 [(SO4)1.82(AsO4)0.18](OH)6, arseniatos de Fe(III) amorfos, oropimente (As2S3) y arseniatos adsorbidos/coprecipitados en schwertmannita (Fe16O16(OH)12(SO4)2. El proceso de transformación de estas fases se inicia con la oxidación de la pirita y arsenopirita que al acidificar el medio y liberar sulfatos, permiten la formación de jarosita (Fig. 1b). La misma, en su etapa de formación retendría As por sustitución (As-jarosita) y posiblemente luego, por adsorción. Cuando la concentración de As sustituido es alta, la estructura de la jarosita se deforma dando lugar a un arseniato de Fe(III) amorfo. Por otro lado, la disolución de jarosita con As, en condiciones reductoras, da lugar a la formación de oropimente, como consecuencia del proceso de sulfidización. Esto ocurre en los niveles saturados del perfil (TI-C y TI-D), donde estas condiciones están presentes. En este proceso la jarosita con As reacciona con el sulfuro, se disuelve y libera As(V), Fe(III) y SO42-, que se reducen y precipita oropimente. Debido a un ligero incremento en el pH (2,5 – 4) y a las elevadas concentraciones de sulfato (1000-3000 μg/mL) del medio, se forma schwertmannita. El arseniato presente en la solución puede adsorberse en schwertmannita, dada la afinidad del anión por este oxi-hidroxi-sulfato en condiciones ácidas. La posterior co-precipitación de arseniato de Fe(III) amorfo, es una consecuencia directa de la saturación en superficie de As(V). Las fases de arseniato amorfo que cubren la superficie de la jarosita y schwertmannita en los niveles superiores, son muy lábiles y por lo tanto tienen una elevada capacidad para liberar As, ya que se disuelven a pH >4,5 (Paktunc et al. 2008). Otro impacto importante observado en el sitio fue la formación de extensas eflorescencias salinas en toda la superficie afectada por DAM, como así también en el interior de los poros de los sedimentos en los diques de cola.
http://www.congresogeologico.org.ar/
Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Fil: García, Gabriela M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: García, Gabriela M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Otras Ciencias de la Tierra y relacionadas con el Medio Ambiente
Materia
Minería
Arsénico
Sulfuros
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Repositorio
Repositorio Digital Universitario (UNC)
Institución
Universidad Nacional de Córdoba
OAI Identificador
oai:rdu.unc.edu.ar:11086/561773
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Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.La minería en el noroeste argentino ha sido una actividad relevante desde el siglo XX, desarrollándose varios proyectos mineros, entre ellos Mina Concordia ubicada en la región de la Puna, en el extremo NO de la República Argentina, provincia de Salta, (24 ° 12 ′ S y 66 ° 24 ′; 4200 m s. n. m.), a 15 km NO del pueblo de San Antonio de los Cobres. Este yacimiento ha sido explotado discontinuamente hasta su cierre definitivo, dejando los residuos expuestos a la meteorización y generando un drenaje ácido de minas (DAM) rico en arsénico (As), metales y sulfatos (Nieva et al., 2016; 2018). Por su gran toxicidad y movilidad, el As representa uno de los contaminantes más peligrosos asociados a este tipo de residuos. Además, la evaporación de los lixiviados ricos en As da lugar a la precipitación generalizada de costras y eflorescencias salinas. Debido a que estas sales son altamente solubles, pueden liberar altas concentraciones de arsénico después de las lluvias (Nieva et al., 2021). A pesar de que en nuestro país existe un gran número de pasivos ambientales dispersos, los estudios geoquímicos que aportan información científica para entender el impacto de los mismos son muy escasos. En este marco, el trabajo aporta datos geoquímicos y mineralógicos que permiten entender el impacto sobre el medio ambiente que produce la meteorización de los residuos acumulados en los diques de cola, poniendo especial énfasis en el estudio del ciclo del As en áreas afectadas por DAM. En este trabajo se realizó una completa caracterización química y mineralógica de los residuos acumulados en los diques de cola de la Mina La Concordia, mediante el uso de técnicas convencionales (ICP-MS/ICP-OES; DRX; SEM/EDS) y de luz sincrotrón (XAS y μ-FRX). Estos residuos estuvieron expuestos durante más de 30 años a las condiciones atmosféricas, lo que dio lugar al desarrollo de un perfil típico de oxidación. En el mismo se pudieron diferenciar tres zonas principales (Fig. 1a): a) una superior con claros signos de oxidación y concentraciones elevadas en As (~1700 a 2100 mgKg-1); b) una zona intermedia representada por un nivel de hardpan, que retiene todos los elementos lixiviados de los niveles subyacentes y por lo tanto los concentra (As~3100 mgKg-1); y c) una inferior, menos alterada, con los mayores contenidos de sulfuros primarios, en los que las concentraciones de As varían entre ~900 y 1800 mgKg-1. Las fuentes primarias de As identificadas en los diques de cola son arsenopirita (FeAsS), pirita arsenical y sulfuros polimetálicos. Las fases secundarias asociadas al As, identificadas por XAS, son As-jarosita KFe3 [(SO4)1.82(AsO4)0.18](OH)6, arseniatos de Fe(III) amorfos, oropimente (As2S3) y arseniatos adsorbidos/coprecipitados en schwertmannita (Fe16O16(OH)12(SO4)2. El proceso de transformación de estas fases se inicia con la oxidación de la pirita y arsenopirita que al acidificar el medio y liberar sulfatos, permiten la formación de jarosita (Fig. 1b). La misma, en su etapa de formación retendría As por sustitución (As-jarosita) y posiblemente luego, por adsorción. Cuando la concentración de As sustituido es alta, la estructura de la jarosita se deforma dando lugar a un arseniato de Fe(III) amorfo. Por otro lado, la disolución de jarosita con As, en condiciones reductoras, da lugar a la formación de oropimente, como consecuencia del proceso de sulfidización. Esto ocurre en los niveles saturados del perfil (TI-C y TI-D), donde estas condiciones están presentes. En este proceso la jarosita con As reacciona con el sulfuro, se disuelve y libera As(V), Fe(III) y SO42-, que se reducen y precipita oropimente. Debido a un ligero incremento en el pH (2,5 – 4) y a las elevadas concentraciones de sulfato (1000-3000 μg/mL) del medio, se forma schwertmannita. El arseniato presente en la solución puede adsorberse en schwertmannita, dada la afinidad del anión por este oxi-hidroxi-sulfato en condiciones ácidas. La posterior co-precipitación de arseniato de Fe(III) amorfo, es una consecuencia directa de la saturación en superficie de As(V). Las fases de arseniato amorfo que cubren la superficie de la jarosita y schwertmannita en los niveles superiores, son muy lábiles y por lo tanto tienen una elevada capacidad para liberar As, ya que se disuelven a pH >4,5 (Paktunc et al. 2008). Otro impacto importante observado en el sitio fue la formación de extensas eflorescencias salinas en toda la superficie afectada por DAM, como así también en el interior de los poros de los sedimentos en los diques de cola.http://www.congresogeologico.org.ar/Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas; Argentina.Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.Fil: García, Gabriela M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Fil: García, Gabriela M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.Otras Ciencias de la Tierra y relacionadas con el Medio Ambientehttps://orcid.org/0009-0007-1291-1812https://orcid.org/0000-0002-5592-34222020info:eu-repo/semantics/conferenceObjectinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_5794info:ar-repo/semantics/documentoDeConferenciaapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.documentNieva, N. et al. . (21 al 25 de septiembre de 2020). Caracterización de los procesos geoquímicos que controlan la liberación de arsénico en el pasivo minero Concordia, Salta. [Resumen]. XXI Congreso Geológico Argentino. Conferencia, Puerto Madryn, Chubut.http://hdl.handle.net/11086/561773spainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Digital Universitario (UNC)instname:Universidad Nacional de Córdobainstacron:UNC2026-10-01T10:12:33Zoai:rdu.unc.edu.ar:11086/561773Institucionalhttps://rdu.unc.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://rdu.unc.edu.ar/oai/snrdoca.unc@gmail.comArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:25722026-10-01 10:29:29.24Repositorio Digital Universitario (UNC) - Universidad Nacional de Córdobatrue
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Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Fil: García, Gabriela M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: García, Gabriela M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
La minería en el noroeste argentino ha sido una actividad relevante desde el siglo XX, desarrollándose varios proyectos mineros, entre ellos Mina Concordia ubicada en la región de la Puna, en el extremo NO de la República Argentina, provincia de Salta, (24 ° 12 ′ S y 66 ° 24 ′; 4200 m s. n. m.), a 15 km NO del pueblo de San Antonio de los Cobres. Este yacimiento ha sido explotado discontinuamente hasta su cierre definitivo, dejando los residuos expuestos a la meteorización y generando un drenaje ácido de minas (DAM) rico en arsénico (As), metales y sulfatos (Nieva et al., 2016; 2018). Por su gran toxicidad y movilidad, el As representa uno de los contaminantes más peligrosos asociados a este tipo de residuos. Además, la evaporación de los lixiviados ricos en As da lugar a la precipitación generalizada de costras y eflorescencias salinas. Debido a que estas sales son altamente solubles, pueden liberar altas concentraciones de arsénico después de las lluvias (Nieva et al., 2021). A pesar de que en nuestro país existe un gran número de pasivos ambientales dispersos, los estudios geoquímicos que aportan información científica para entender el impacto de los mismos son muy escasos. En este marco, el trabajo aporta datos geoquímicos y mineralógicos que permiten entender el impacto sobre el medio ambiente que produce la meteorización de los residuos acumulados en los diques de cola, poniendo especial énfasis en el estudio del ciclo del As en áreas afectadas por DAM. En este trabajo se realizó una completa caracterización química y mineralógica de los residuos acumulados en los diques de cola de la Mina La Concordia, mediante el uso de técnicas convencionales (ICP-MS/ICP-OES; DRX; SEM/EDS) y de luz sincrotrón (XAS y μ-FRX). Estos residuos estuvieron expuestos durante más de 30 años a las condiciones atmosféricas, lo que dio lugar al desarrollo de un perfil típico de oxidación. En el mismo se pudieron diferenciar tres zonas principales (Fig. 1a): a) una superior con claros signos de oxidación y concentraciones elevadas en As (~1700 a 2100 mgKg-1); b) una zona intermedia representada por un nivel de hardpan, que retiene todos los elementos lixiviados de los niveles subyacentes y por lo tanto los concentra (As~3100 mgKg-1); y c) una inferior, menos alterada, con los mayores contenidos de sulfuros primarios, en los que las concentraciones de As varían entre ~900 y 1800 mgKg-1. Las fuentes primarias de As identificadas en los diques de cola son arsenopirita (FeAsS), pirita arsenical y sulfuros polimetálicos. Las fases secundarias asociadas al As, identificadas por XAS, son As-jarosita KFe3 [(SO4)1.82(AsO4)0.18](OH)6, arseniatos de Fe(III) amorfos, oropimente (As2S3) y arseniatos adsorbidos/coprecipitados en schwertmannita (Fe16O16(OH)12(SO4)2. El proceso de transformación de estas fases se inicia con la oxidación de la pirita y arsenopirita que al acidificar el medio y liberar sulfatos, permiten la formación de jarosita (Fig. 1b). La misma, en su etapa de formación retendría As por sustitución (As-jarosita) y posiblemente luego, por adsorción. Cuando la concentración de As sustituido es alta, la estructura de la jarosita se deforma dando lugar a un arseniato de Fe(III) amorfo. Por otro lado, la disolución de jarosita con As, en condiciones reductoras, da lugar a la formación de oropimente, como consecuencia del proceso de sulfidización. Esto ocurre en los niveles saturados del perfil (TI-C y TI-D), donde estas condiciones están presentes. En este proceso la jarosita con As reacciona con el sulfuro, se disuelve y libera As(V), Fe(III) y SO42-, que se reducen y precipita oropimente. Debido a un ligero incremento en el pH (2,5 – 4) y a las elevadas concentraciones de sulfato (1000-3000 μg/mL) del medio, se forma schwertmannita. El arseniato presente en la solución puede adsorberse en schwertmannita, dada la afinidad del anión por este oxi-hidroxi-sulfato en condiciones ácidas. La posterior co-precipitación de arseniato de Fe(III) amorfo, es una consecuencia directa de la saturación en superficie de As(V). Las fases de arseniato amorfo que cubren la superficie de la jarosita y schwertmannita en los niveles superiores, son muy lábiles y por lo tanto tienen una elevada capacidad para liberar As, ya que se disuelven a pH >4,5 (Paktunc et al. 2008). Otro impacto importante observado en el sitio fue la formación de extensas eflorescencias salinas en toda la superficie afectada por DAM, como así también en el interior de los poros de los sedimentos en los diques de cola.
http://www.congresogeologico.org.ar/
Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Córdoba. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
Fil: Nieva, Nancy E. Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Fil: Borgnino Bianchi, Laura C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA); Argentina.
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