título aplicación de residuos de combustión del carbón para el autosellado de balsas mineras ...

163 Pages·2014·2.07 MB·English

TÍTULO

APLICACIÓN DE RESIDUOS DE COMBUSTIÓN DEL
CARBÓN PARA EL AUTOSELLADO DE BALSAS MINERAS
PRODUCTORAS DE DRENAJE ÁCIDO DE MINA

AUTOR

Dino Lucio Quispe Guzmán

Esta edición electrónica ha sido realizada en 2014
Dr. Rafael Pérez López (Universidad de Huelva y Dr. José Miguel
Directores
Nieto Liñán (Universidad de Huelva)
Universidad Internacional de Andalucía
Instituciones y Universidad de Huelva. Facultad de Ciencias Experimentales.
Departamento de Geología
Grado de Doctor en Ciencias en la Universidad Internacional de

Andalucía
ISBN 978-84-7993-755-3
 Dino Lucio Quispe Guzmán
 De esta edición: Universidad Internacional de Andalucía
Fecha
13/12/2013
Lectura
Universidad Internacional de Andalucía, 2014
Reconocimiento-No comercial-Sin obras derivadas

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Universidad Internacional de Andalucía, 2014
Universidad Internacional de Andalucía y Universidad de Huelva
Facultad de Ciencias Experimentales - Departamento de Geología

“APLICACIÓN DE RESIDUOS DE COMBUSTIÓN DEL
CARBÓN PARA EL AUTOSELLADO DE BALSAS
MINERAS PRODUCTORAS DE DRENAJE ÁCIDO DE
MINA”

Dino Lucio Quispe Guzmán

Tesis presentada para optar al grado de Doctor en Ciencias en la
Universidad Internacional de Andalucía

DIRECTORES:

Dr. Rafael Pérez López Dr. José Miguel Nieto Liñán
Contratado Ramón y Cajal Profesor Titular de Universidad
del Área de Cristalografía y del Área de Cristalografía y
Mineralogía del Departamento Mineralogía del Departamento
de Geología – Facultad de de Geología – Facultad de
Ciencias Experimentales de la Ciencias Experimentales de la
Universidad de Huelva Universidad de Huelva

Universidad Internacional de Andalucía, 2014
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La presente Tesis Doctoral ha sido desarrollada gracias al Programa
Interuniversitario “Geología y Gestión Ambiental de los Recursos Minerales”
entre la Universidad de Huelva y la Universidad Internacional de Andalucía, lo
que ha permitido integrarme en el Grupo de Investigación “Tharsis” del
Departamento de Geología de la Facultad de Ciencias Experimentales de la
Universidad de Huelva. En el Departamento de Geología se ha realizado la
mayor parte del trabajo experimental. Mientras que en el Instituto de
Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA) se ha llevado a cabo la
mayor parte de los análisis químico realizados en el presente trabajo. Agradezco
enormemente el apoyo incondicional de ambas instituciones, sin las cuales no
hubiese podido culminar la presente Tesis Doctoral.
En el transcurso de la elaboración de la tesis se han recibido las siguientes
ayudas de financiación, becas y contratos que han permitido cumplir con los
objetivos trazados en esta investigación:
• Proyecto de la Universidad de Huelva y Universidad de Granada “Impacto
medio ambiental y cambio social en el sur de la Península Ibérica durante la
reciente prehistoria” (Ref. P06-HUM-01658).
• Proyecto del Ministerio de Educación y Ciencia “Atenuación natural y
tratamiento pasivo de drenajes ácidos de minas en la cuenca del rio Odiel”
(Ref. CTM2007-66724-CO2-02).
• Proyecto “Investigación y Transferencia Transfronteriza España-Portugal
(I2TEP), subproyecto GUADHOL”.
• Proyecto del Ministerio de Economía y Competitividad y del Fondo
Europeo de Desarrollo Regional “El ciclo de los metales y su impacto en la
calidad del agua de la cuenca del rio Odiel” (Ref. CGL2010-21956-CO2-
02).
• Ayuda de movilidad para la realización de tesis doctoral UNIA/CAJASOL,
2009.

Universidad Internacional de Andalucía, 2014
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AGRADECIMIENTOS

Han pasado cinco largos años y por fin ha concluido esta investigación,
esto no hubiera sido posible sin la colaboración directa e indirecta de los
compañeros y amigos a los cuales les tengo una eterna gratitud.
No podría empezar sino con el más sincero agradecimiento a mis
directores Rafa y José Miguel, que me dieron la oportunidad de lograr un
sueño que me había trazado en el mundo de la investigación. Gracias por la
paciencia y disponibilidad para corregir mis numerosos errores, y las enseñanzas
que me brindaron a lo largo de estos años. También gracias por la amistad que
me ofrecieron, el apoyo en todas las circunstancias, incluso fuera del aspecto
laboral. No hay palabras para expresar la calidad de personas que son.
De igual forma tengo mucho que agradecer a Carlos Ayora, su apoyo y
confianza para permitirme participar de esta investigación. Sus aportaciones,
comentarios y consejos me permitieron observar desde muchos puntos de vista
la investigación.
Esta tesis no podría haberse visto culminada sin el aporte científico y la
amistad de mis amigos y compañeros que durante tanto tiempo compartimos
tantas experiencias. De manera muy especial a Fran, Manu, Lola, Marco, Julio,
Hans, Joaquín, Pablo, Sergio, Dianita, Awi, Gema, Carlos, Ester… y muchas
más personas que podría enumerar. No podría dejar de mencionar a Reinaldo,
Carmen y Gabriel, que me brindaron muchos gestos de amistad y aliento para
culminar este trabajo. Tengo que agradecer también a muchas más personas de
la Universidad de Huelva que de una forma u otra estuvieron colaborando
conmigo como: Israel, Dani, Paco, Moisés, Nuno, Rafa, María José, Cinta,

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Cristobal… y otras muchas más personas que aunque no los nombre les tengo
mucho que agradecer.
Finalmente agradecer en la distancia a mi familia que siempre estuvieron
pendientes de mí en el transcurso de estos años. De manera especial a la
memoria de mi Padre y Hermana que con júbilo me vieron partir pero me
dejaron antes de culminar este trabajo que les hubiera llenado de orgullo. A mí
adorada Madre que día a día me acompañaba con sus palabras, a mis
Hermanos, Hermana, sobrinas y sobrinos que son mi soporte familiar aunque
sea en la distancia.

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Índice

ÍNDICE:
Resumen 1
Abstract 3

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1. G eoquímica del drenaje ácido de mina 7
1.1.1. Balsas de flotación 7
1.1.2. Oxidación de sulfuros y generación de AMD 9
1.1.3. Mecanismos de neutralización de acidez 12
1.1.4. Técnicas de tratamiento 12
1.1.4.1. Tratamiento del AMD 13
1.1.4.2. Tratamiento de escombreras mineras 14
1.2. Residuos de la combustión del carbón 15
1.2.1. Combustión del carbón 15
1.2.2. Cenizas volantes 17
1.2.3. Producción y aplicaciones 18
1.3. Estructura, justificación y objetivos 19
1.3.1. Capítulo 2 19
1.3.2. Capítulo 3 21
1.3.3. Capítulo 4 22

CAPÍTULO 2. CHANGES IN MOBILITY OF HAZARDOUS
ELEMENTS DURING COAL COMBUSTION IN SANTA CATARINA
POWER PLANT (BRAZIL)
Abstract 27
2.1. Introduction 29
2.2. Materials and methods 31
2.2.1. Study area 31
2.2.2. Sample collection 31
2.2.3. Analytical procedures 32
2.2.3.1. pH determination 32
i

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Índice

2.2.3.2. Mineralogical characterization 32
2.2.3.3. Bulk analysis 33
2.2.3.4. Sequential extraction 33
2.3. Results 35
2.3.1. Mineralogical characterization 35
2.3.2. Geochemical characterization 35
2.3.3. Sequential extraction data 38
2.4. Discussion 42
2.4.1. Dynamics of contaminants from coal to combustion ashes 42
2.4.2. Dynamics of contaminants from combustion ashes to the
environment 44
2.5. Conclusions 47

CAPÍTULO 3. THE ROLE OF MINERALOGY ON ELEMENT
MOBILITY IN TWO SULFIDE MINE TAILINGS FROM THE IBERIAN
PYRITE BELT (SW SPAIN)
Abstract 51
3.1. Introduction 53
3.2. Materials and methods 55
3.2.1. Study area 55
3.2.2. Sampling and analysis 55
3.2.2.1. Tailings 55
3.2.2.2. Pore-gas 57
3.2.2.3. Pore-water 58
3.2.2.4. Aqueous chemistry 58
3.2.3. Geochemical modeling 59
3.3. Results and discussion 60
3.3.1. Stratigraphy and mineralogy 60
3.3.2. Sequential extractions 63
3.3.3. Pore-gas and -water 68
3.4. Conclusions 74

ii

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