Fraccionamiento químico de elementos traza en residuos mineros

Abstract

La técnica de fusión se utilizó ampliamente en Zacatecas (México) hasta 1820 para la producción de plata colonial, obteniéndose como residuo los llamados Jales, que fueron dispersados por los ríos de la región y depositados generalmente en las zonas bajas de terrenos utilizados para cultivo y ganadería. Desde 1920, ha habido actividades de procesamiento para recuperar los metales preciosos de estos suelos, en base a su lixiviación con tiosulfato de calcio y, posteriormente a la recuperación de plata y mercurio de este lixiviado mediante su reducción con cobre metálico. Debido al bajo rendimiento de la etapa inicial de lixiviación, se espera que los sólidos procesados puedan contener todavía concentraciones relativamente altas de mercurio, plata y plomo, entre otros elementos químicos considerados peligrosos para el medio ambiente. Dado que estos residuos son almacenados en montículos dentro de las plantas de tratamiento, por lo general sin control alguno, debería tenerse en cuenta la existencia de un riesgo medioambiental patente para las poblaciones cercanas a estas plantas. En este proyecto se presentan los resultados obtenidos al evaluar la estabilidad química y la seguridad ambiental de los residuos encontrados en un montículo de almacenamiento de una planta de procesado ubicada en Tacoaleche (valle de Zacatecas, México) y que contienen elementos químicos considerados como “metales tóxicos” por la comunidad científica y la legislación medioambiental. Las muestras analizadas fueron recogidas en dos cortes del montículo a diferentes profundidades, desde 1 a 10 metros y en intervalos de 1 metro, lo que correspondería aproximadamente a la actividad desarrollada en los últimos 10 años. Las 19 presentan una homogeneidad mineralógica, en base a la presencia mayoritaria de cuarzo y plagioclasas. Los elementos estudiados son Ag, As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn. El total de las concentraciones disponibles (o pseudototales) de los elementos, puede estimarse a partir de una única extracción de la muestra con HNO3/HCl concentrado (norma US-EPA-3051a) determinándolos en los extractos por ICP-OES. Los porcentajes de elementos pseudototales oscilaron entre un 40 a 80% para todos los metales, con excepción de Cd (100%), lo que obliga a calificar los residuos como “de uso industrial”. Los resultados analíticos fueron interpretados mediante técnicas quimiométricas univariantes y multivariantes, Análisis en Componente Principales (ACP) y Análisis de Conglomerados, lo que permitió encontrar algunas diferencias entre las muestras en función del punto de muestreo, así como un patrón de comportamiento de los elementos estudiados que se asocian, tanto en los metales totales como movilizables en las siguientes agrupaciones: Ag-Cu-Pb, As- Cd-Zn y Cr-Ni. A continuación, se trataron las muestras mediante el procedimiento de fraccionamiento químico secuencial BCR, que permite la distribución de las concentraciones totales disponibles en cuatro fracciones de disponibilidad decreciente. Estas fracciones se corresponden con los elementos asociados a (i) fases intercambiables y carbonatos, (ii) óxidos-hidróxidos de hierro/manganeso, (iii) materia orgánica y sulfuros y (iv) fracción residual no movilizable. El uso de técnicas quimiométricas ha puesto de manifiesto que todos los metales aparecen mayoritariamente en la fracción residual menos peligrosa. Para Cd, Cu, Pb y Zn los contenidos en fracción 1 y fracción 2 (las fracciones de mayor impacto ambiental) son más altos que para el resto de los metales, por lo que al contener elementos tóxicos en las fracciones más movilizables se podría considerar que las muestras presentan un peligro potencial. En este caso las agrupaciones que se pueden observar son las siguientes: Ag, As-Cr-Ni y Cd-Zn-Cu-Pb, que difieren de las encontradas para los contenidos pseudo-totales.