Estudio comparativo de la peligrosidad de jales en dos zonas mineras localizadas en el sur y centro de México

• Autores: Francisco Martín Romero, Margarita Gutiérrez-Ruiz
• Localización: Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, ISSN-e 1405-3322, Tomo 62, Nº. 1, 2010, págs. 43-53
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Comparative hazard study of mine tailings in two mining areas in Southern and Central Mexico
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• Resumen
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    Se realizó un estudio geoquímico y mineralógico en jales de dos zonas mineras localizadas en el sur y centro de México. Consecuente con la composición mineralógica identificada en los jales estudiados, éstos se caracterizan por contener elementos potencialmente tóxicos como arsénico (140 � 3627 mg.kg-1), cadmio (0.5 � 434 mg.kg-1), plomo (148 � 10900 mg.kg-1), cobre (0.002 �1.55 %), zinc (0.021 � 3.86 %) y hierro (2.4 � 35.7 %). Sin embargo, las concentraciones totales de los otros elementos potencialmente tóxicos (EPT) como bario, cromo, mercurio, plata, plomo, selenio, berilio, talio, níquel y vanadio son bajas e inferiores a las concentraciones totales que podrían representar un riesgo para el ambiente y la salud de acuerdo a la Norma Oficial Mexicana de suelos contaminados NOM-147.

    En los dos sitios de estudio se identificaron jales oxidados de color café y jales inalterados de color gris. En el 60% de las muestras de jales oxidados del sur de México se observaron valores de pH que varían de 2.4 a 3.7, lo que indica la formación de drenaje ácido producto de la intensa oxidación de los sulfuros metálicos. Sin embargo, en el 40% de las muestras de estos jales oxidados el pH es prácticamente neutro o ligeramente básico (6.5-8.2), lo que indica que la acidez generada por la oxidación de los sulfuros fue consumida por minerales con capacidad de neutralización. De la misma manera, los valores de pH de los jales oxidados del centro de México, varían de 6.5 a 8.2, observándose en este caso todavía la presencia de calcita y wollastonita (basicidad residual).

    Los resultados de las pruebas de balance ácido-base permiten pronosticar que los jales inalterados y grises del sur de México serán generadores de acidez cuando se oxiden, debido a que tienen un alto potencial de acidez �PA� (media = 206 kg CaCO3 /t) y bajo potencial de neutralización �PN� (media = 121 kg CaCO3 /ton), lo que indica que no tienen suficiente cantidad de minerales neutralizadores para consumir la acidez generada. La relación de PN / PA de estos jales (media = 0.6) indica que son generadores potenciales de drenaje ácido.

    Las Regulaciones Ambientales Mexicanas señalan que los jales que tienen una relación de PN/PA menor a 1.2 deben de ser clasificados como generadores potenciales de drenaje ácido. Sin embargo, los jales inalterados del centro de México se pueden clasificar como no generadores potenciales de acidez debido a que su �PN� (media = 414 kg CaCO3 /t) es más alto que su �PA� (media = 71 kg CaCO3 /t) con un valor promedio de la relación PN / PA igual 5.8, lo que indica que la acidez que se pueda generar, por la oxidación de los sulfuros metálicos, será eficientemente neutralizada.

    Las mayores concentraciones de EPT disueltos se encontraron en los lixiviados ácidos del sur de México (arsénico = 0.4 mg.L-1, cadmio = 1.3 mg.L-1, plomo = 0.2 mg.L-1, zinc = 55 mg.L-1, y hierro = 28 mg.L-1), mientras que en los lixiviados con pH cercano al neutro de los dos sitios de estudio se encontraron bajas concentraciones de EPT disueltos, lo que indica su baja movilidad. La baja movilidad de los EPT en los jales inalterados grises se puede explicar debido a que éstos están asociados a los sulfuros metálicos, que son minerales estables bajo las condiciones actuales. En los jales oxidados, la baja movilidad de los EPT está relacionada con procesos de sorción en superficies de oxihidróxidos de Fe.

  • English

    Tailings from two mining zones located in the south and centre of México were geochemically and mineralogicaly studied. According to the identified mineralogical composition, these studied tailings are characterized by its content of arsenic (140-3627 mg.kg-1), cadmium (0.5-434 mg.kg-1), lead (148-10900 mg.kg-1), copper (0.002�1.55 %), zinc (0.021�3.86 %) and iron (2.4�35.7 %). Nevertheless, the total concentrations of the other potentially toxic elements (PTE) like barium, chromium, mercury, silver, lead, selenium, beryllium, thallium, nickel and vanadium are below the concentrations limits that represent an environmental and health potential risk established by Mexican Environmental Regulations of contaminated soils NOM-147.

    In both sites oxidized tailings (brown color) and reduced tailings (gray color) were identified. 60% of the oxidized samples from the south of Mexico presented acid pH values from 2.4 to 3.7, indicating the formation of acidic drainage as a consequence of extensive sulfide minerals oxidation. However, the other 40% of these oxidized samples showed practically neutral or slightly basic pH values (6.5-8.2) as a consequence of the action of neutralizing minerals. In the same way, the pH values found in the oxidized tailings from central Mexico varied between 6.5 and 8.2, being still possible to find calcite and wollastonite (residual alkalinity) in these cases.

    Acid-base accounting results allow predicting that unoxidized gray tailings from south Mexico will be acid generating, when they oxidize, due to their high acid potential �AP� (mean = 206 kg CaCO3 /t) and low neutralization potential �NP� (mean = 121 kg CaCO3 /ton), which indicate insufficiency of pH-buffering minerals to consume acid generation. The ratio PN/PA of these tailings (mean NP/AP = 0.6) indicates that they are generating potentials of acid drainage. The Mexican environmental regulations indicate that tailings with a ratio of NP/AP less than 1.2 must be classified as potential generators of acid drainage However, unoxidized gray tailings from centre Mexico may be classified as non-acid forming because it�s �NP� (mean = 414 kg CaCO3 /t) is higher than its �AP� (mean = 71 kg CaCO3 /t) with a ratio of NP/AP of 5.8, and therefore sufficient pH-buffering minerals are present to balanced acid generation.

    The highest concentrations of dissolved PTE were found in the acidic tailings from south Mexico (arsenic = 0.4 mg.L-1, cadmium = 1.3 mg.L-1, lead = 0.2 mg.L-1, zinc = 55 mg.L-1 and iron = 28 mg.L-1), while low concentrations were found in circum-neutral tailings from both studied sites, showing low mobility of these PTE. The low mobility of PTE in unoxidized grays tailings may be explained because they are forming sulfide minerals which are stable under environmental conditions. In oxidized tailings, the low mobility of the EPT is related to sorption processes onto Fe oxy-hydroxides.