El sulfato es un subproducto común que se encuentra en el agua impactada por las minas y que está cada vez más en el radar regulador como contaminante preocupante. A diferencia de los contaminantes metálicos, como el cobre, que suelen estar presentes en las aguas residuales mineras en niveles bajos, de 0,1 a 10 mg/L, las concentraciones de sulfato suelen ser mucho más elevadas y pueden oscilar entre 1.000 y 2.000 mg/L. Estos valores son habituales incluso después de ajustar el pH con cal, que es el método más utilizado actualmente para el control de los sulfatos. Como resultado, aunque el porcentaje de eliminación necesario para alcanzar los límites medioambientales de vertido puede ser similar tanto para el sulfato como para los metales, la carga másica de sulfato que requiere eliminación es de órdenes de magnitud superiores a la de los metales.
Para ilustrar esta diferencia de orden de magnitud, la tabla siguiente muestra las eliminaciones de masa para un flujo de residuos impactados por una mina que se trata a un caudal de 5.000m3/d con las Directrices de Calidad del Agua de BC como objetivo de tratamiento.
| Contaminante | Agua de mina (mg/L) | BC WQG (mg/L) |
Tasa de eliminación (%) |
Masa eliminada (kg/d) |
| Sulfato | 1,800 | 218 | 88% | 7,900 |
| Cobre | 1 | 0.005 | 99.5% | 5 |
En este ejemplo, para alcanzar los objetivos de tratamiento es necesario eliminar 1.000 veces más sulfato que cobre. Esta diferencia tiene importantes implicaciones para la gestión de residuos, el consumo de reactivos y la selección de la tecnología de tratamiento. Cada uno de estos factores hace del sulfato un contaminante singularmente difícil de gestionar en el agua impactada por la mina.
Gestión de residuos
El tipo de residuo de sulfato generado depende del tipo de tratamiento utilizado. Se puede hacer yeso sólido, etringita o salmuera líquida. Los 7.900 kg/d de sulfato eliminados en este ejemplo equivalen a 14 t/d de yeso, 30 t/d de ettringita o 1.100 t/d de salmuera líquida. Cada forma de residuo tiene características muy diferentes en cuanto a estabilidad, facilidad de manipulación, toxicidad y potencial de extracción, todo lo cual debe tenerse en cuenta para apreciar y minimizar el coste del ciclo de vida del tratamiento.
Consumo de reactivos
La eliminación de grandes cargas másicas de sulfato del agua requiere grandes cantidades de reactivos. Para fabricar yeso y etringita, el consumo de cal sería aproximadamente de 3-6 t/d, y el de aluminio para la etringita sería de 1,5 t/d. Incluso cuando una mina es plenamente operativa y está bien conectada con los servicios portuarios o ferroviarios, se trata de un gasto importante. Sin embargo, al principio del desarrollo de un proyecto, cuando la infraestructura es limitada y es más habitual depender del transporte aéreo, el coste de manipular toneladas diarias de reactivo puede ser prohibitivo. Lo mismo ocurre durante el cierre, cuando la mina tendría menos personal.
Selección de tecnología
Los estudios sobre la gestión del agua de las minas suelen presentar la eliminación de sulfatos mediante humedales o tratamiento pasivo como opciones viables. En estos procesos, el sulfato se convierte primero en sulfuro y luego se precipita como sulfuro metálico, como el sulfuro de hierro. Para cantidades muy pequeñas de sulfato, estas opciones de tratamiento son defendibles, pero las exigencias de eliminación de una carga masiva elevada de sulfato pueden superar en algunos casos la capacidad de asimilación de un humedal, mientras que en otros es necesario añadir grandes cantidades de formas reactivas de hierro para que actúen como eliminadores de sulfuro. En consecuencia, a menudo se exagera el grado de eliminación de sulfatos que puede conseguirse mediante humedales/tratamiento pasivo.
En el fondo, el tratamiento del agua es una cuestión de equilibrio de masas. Siempre que eliminas un contaminante de las aguas residuales lo estás convirtiendo en un subproducto que hay que gestionar. Esto no es exclusivo del sulfato. Lo que sí es exclusivo del sulfato es la magnitud del problema: elijas lo que elijas fabricar, fabricarás mucho.
Escrito por
Patrick Littlejohn, Doctor, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
