Presentación de Ann Maest, de Buka Environmental/E-Tech International, en el taller "Minería metálica a gran escala y recursos hídricos: Aspectos técnicos fundamentales en los estudios de impacto ambiental, medidas de prevención y monitoreo ambiental", realizado en mayo de 2017 en Lima, Perú.

1. BUKA ENVIRONMENTAL
Caracterizacion Geoquíma:
Un Manual Básico
Taller para SENACE
Lima, Peru
Ann Maest, PhD
Buka Environmental/E-Tech International
Mayo de 2017

2. BUKA ENVIRONMENTAL
Relaciones entre sí
 La meta de caracterización y modelamiento es guiar las
decisiones de la gestión en una mina
 ¿Qué rocas van adonde en el campo? Se necesita
tratamiento del agua – ¿qué tipo? ¿Funcionarán las
medidas de mitigación?
 Las resultados se usan para decisiones en el campo, o
como insumos en modelos
Mina Grasberg, Indonesia, tajo abierto, New York Times, 27 Dic. 2005

3. BUKA ENVIRONMENTAL
Requisitos para Pruebas Geoquímicas en
los TDR
 2.b.2. Descripción del medio físico…Geoquímica.
– Evaluación geoquímica de los materiales a ser extraídos o
generados (material estéril, relaves, mineral de baja ley y
material de préstamo, entre otros) para determinar su potencial
de generación de drenaje acido de roca (DAR), lixiviación de
metales y otros elementos o compuestos químicos.
– Utilizar pruebas estáticas (ABA, NAG, y otros) y cinéticas (SPLP,
celdas húmedas, y otros) cuando exista incertidumbre respecto
de su potencial de generación de DAR.
– Las anomalías geoquímicas resultantes deben ser confrontadas
e interpretadas con información geológica y geofísica
disponibles.
Fuente: TERMINOS DE REFERENCIA, p. 23-24.

4. BUKA ENVIRONMENTAL
¿Caracterización Geoquímica de Qué?
 Materiales minados (fuentes)
– Relaves, roca de escombreras, muros de tajos
abiertos y túneles subterráneos, yacimiento,
rocas de lixiviación (oro/cobre), relleno
cementado, desechos de la fundación, otros
tipos de desechos…

5. BUKA ENVIRONMENTAL
¿Cuáles Procesos Queremos Simular?
 Procesos “naturales”
– Disolución, precipitación,
acido/base
 Procesos de minero
– Generación de relaves, rocas de
escombreras, etc. se usa material triturado de
taladro núcleo
– Voladura raramente incluido – faltan estos
contaminantes de preocupación (NO3/NO2,
NH4)
– Pilas de lixiviación de oro (CN) o cobre (acido)

6. BUKA ENVIRONMENTAL
¿Cuando Caracterizar? 
Vigilancia Ambiental
 Exploración
– Pruebas estáticas (ABA, lixiviación…)
– Unidades de pruebas geoquímicas
 Desarrollar del EIA
– Siga con pruebas estáticas, pruebas cinéticas (lab/campo)
 Operación
– Siga con pruebas lab/campo; comparación de
predicciones EIA vs condiciones reales; muestras de
efluentes de desechos
 Cierre de Minas
– Siga con comparaciones de predicciones y realidad
6
Ver Maest et al., 2005 para mas detalle; Mina Tintaya, Peru, ball mill; foto por A. Maest

7. BUKA ENVIRONMENTAL
Fuentes, Vías, Modelando
Kuipers and Maest, 2006

8. BUKA ENVIRONMENTAL
Vista General- Caracterización
 Básicos: unidades de pruebas, # de muestras
 ¿Qué métodos están usando para caracterizar
los materiales minados?
 ¿Cuáles son las ventajas y limitaciones de los
métodos?
 ¿De qué se use los resultados?
 ¿Qué tipo de caracterización debe hacerse en
cada fase de minería?
Mina Tintaya (Cu), Peru; foto por A. Maest

9. BUKA ENVIRONMENTAL
Unidad de Prueba Geoquimica
 El paso mas importante de predicciones es la
selección de las muestras – se necesita captar
variabilidad
 Tipos de rocas con litología, mineralogía, y/o alteración
distinta
 Debe ser homogéneo tanto como sea posible
 Se puede cambiar durante exploración o operación
 Por ejemplo: granodiorita con alteración de cuarzo-
sericita-pirita
 Hacer caracterización geoquímica complejo en cada
unidad
Yellowstone: http://www.americansouthwest.net/wyoming/photographs700/purple-rock.jpg

10. BUKA ENVIRONMENTAL
Número de Muestras
 No. de muestras/
tonelada/unidad de prueba
geoquímica (sugerido)
 Materiales mas homogéneos
(relaves) necesitan menos
muestras
Price and Errington, 1994; US EPA, 2003 (BC AMD Task Force, 1989)

11. BUKA ENVIRONMENTAL
Métodos de Caracterización Geoquímica
 Pruebas estáticas
– Litología y zonas de
alteración
– Análisis de roca entera
– Mineralogía
– Pruebas ABA, NAG
– Pruebas de lixiviación
a corto plazo
 Pruebas cinéticas
– Celda de humedad
– Pruebas de columna
– Pruebas de campo

12. BUKA ENVIRONMENTAL
Constituyentes de Interés
 Empieza grande, menos mas tarde
 Enfoque en elementos con potencial toxicidad,
AGP/ANP
 General (agua): pH, SC, alcalinidad, acidez, STD
 Metales
– Ag, Al, As, B, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg,
K, Mg, Mo, Mn, Na, Ni, Pb, Sb, Se, Tl, V, Zn…
 No-metales
– Cl, CN, F, NH4, NO3/NO3, S, Si, SO4 …

13. BUKA ENVIRONMENTAL
Balance Ácido-Base (ABA)
 Qué: Cantidad total de material que puede generar
y neutralizar ácido
 Cómo: Pulverizar la muestra; añadir ácido o
peróxido de hidrógeno (AP), valorar atrás con
NaOH (NP)
 Uso: Identificar unidades de roca con potencial
generar ácido; gestión de desechos
 Ventajas: Bien establecido, rápido, barato,
 Limitaciones: No para predecir el comportamiento
a largo plazo
Acid drainage at Eagle Mine, CO; photo by A. Maest

14. BUKA ENVIRONMENTAL
Fuentes Primarios de AP y NP
 Acidez
– Pirita, pirrotita, marcasita, calcopirita, arsenopirita
– Ciertos minerales de sulfato de hierro
– Siderita (FeCO3)
 Potencial de neutralización
– Calcita, dolomita
– Ciertos aluminosilicatos
(más probable a pH mas bajo)
Encima: Melanterita,
http://www.mindat.org/min-2633.html; Bajo: pirita en caliza, http://www.mindat.org/min-3314.html
Fe2+(SO4)•7(H2O)
FeS2 + CaCO3

15. BUKA ENVIRONMENTAL
Métodos para ABA
 Mas Común: Sobek Modificado (pH 7), Lapakko
(pH 8.3), BCRI, BCRC, siderita corrección
 NCV (Newmont): sin titulación, infrarrojo para C y S
– Solo incluye minerales carbonatados en NP
– Se puede sobrestimar NP si siderita presente
 NAG (Generación de Neto Acido Estático): H2O2 + NaOH
– Común en Australia, solo método cribado, rápido
– No distingue entre AP y NP
Mina Equity Silver Mine, Canadá; foto por A. Maest

16. BUKA ENVIRONMENTAL
ABA/Pruebas Estáticas:
Principales Fuentes de
Incertidumbre
 Muestra triturada – asume que todo el AP y NP están
disponible para reaccionar
– Superficie de fracturas vs. groundmass, encapsulación
 pH final <6 – sobreestimar NP (silicatos)
– Sobek Modificado y Lapakko pH 6 mas confiable y
conservador (Sobek > Sobek modificado >
BC Research > Lapakko)
 Mineralogía desconocida – comparar a “mineralógico” AP y
NP
– Muy importante para desechos con baja S o NP
Mina Cananea (Cu), Mexico; foto por A. Maest

17. BUKA ENVIRONMENTAL
Tamaño de Partículas y Disponibilidad de
Minerales
Lapakko et al., 1998; http://wvmdtaskforce.com/proceedings/98/98LAP/98LAP.HTM
Partículas de roca
de desechos más
grande 
drenaje ácido
Partículas de roca
de desechos más
pequeñas 
drenaje neutro

18. BUKA ENVIRONMENTAL
Interpretacion de Resultados
ABA
 La mayoría usa %S y/o NP + AP
 NP:AP, NNP (NP-AP), NCV rangos, etc.
 La proporción NP:AP (lo mas común)
– >3: Probable no generar ácido (o 2 o 4)
– 1-3: Incertidumbre (o 2 o 4)
– <1 (o 0): Potencialmente generar ácido
 Comparar a resultados de pruebas cinéticas o drenaje
real de la mina
Drenaje acido a la Mina Eagle, Colorado EEUU; foto por A. Maest
 pruebas cinéticas

19. BUKA ENVIRONMENTAL
Proyecto Emigrant, NV, EEUU: Comparación
de Resultados de Pruebas Estáticas y Cinéticas
 = pH todavía bajando al fin de HCTs de 20 semanas
 NP:AP mas cerca de resultados de las HCTs
19
No. de
Muestra
Tipo
de
Roca
NP:AP
NNP
(TCaCO3/
kT)
NCV
(%CO2)
Celda
Humedad
pH final
Paste
pH <6?
AG,
Método de
Newmont
?
Muestras de Escombreras
1-pulp C/FW 0.40 -22.2 -0.54 7.25 No Yes
34-reject W 0.80 -1.1 0.31 6.45 No No
35-reject W 0.13 -6.5 0.15 6.27 No No
36-reject W <0.06 -5.3 0.1 5.37 No No
37-reject W 2.32 2.9 0.3 5.97 No No
38-reject W <0.04 -7.2 0.11 4.98 Yes Yes
48-reject W 1.73 9.6 0.6 5.83 No No
Muestras de Yacimiento
17-pulp C/FW <0.01 -38.8 -0.22 2.91 Yes Yes
21-pulp W <0.01 -36.9 0.61 4.14 Yes Yes
25-reject W >1.67 0.5 0 6.73 No No
26-reject W 0.24 -3.1 0 6.71 No No
29-reject W 9.33 5 0.03 6.76 No No
30-reject W 0.24 -4.8 0.11 6.5 No No
32-reject W 0.21 -7.4 0 6.42 No No
33-reject W 0.26 -1.4 0.14 6.1 No No
Maest, 2008; Comments on Emigrant Supplemental Geochemical Information and
2008 Draft EIS for EPA Region 9
PAG
Incert.
No AG

20. BUKA ENVIRONMENTAL
Pruebas de Lixiviación a
Corto Plazo
 Ventajas/uso: Estimar concen-
traciones de metales, etc., lixiviados rápidamente
durante tormentas, deshielo
 Limitaciones:
– Evitar uso de materiales no erosionados
– No se puede predecir comportamiento a largo plazo
(pruebas solo 18 a 48 horas)
– Proporción de agua:roca (Nevada MWMP tiene a:r
más bajo, más conservadoramente para climas
secos)
Questa Mine, NM, graph: Maest et al., 2004; http://pubs.usgs.gov/sir/2004/5063/

21. BUKA ENVIRONMENTAL
Pruebas de Lixiviación
a Corto Plazo (cont.)
 Como/Cuales:
– SPLP: procedimiento de lixiviación de precipitación
sintética (20:1 = agua:roca)
– MWMP: procedimiento de movilidad del agua
meteórica (NV, EEUU; 1:1)
– WET: prueba de extraer de desechos de California
(10:1)
– BC SWEP: procedimiento para extraer de desechos
especiales y modificación (British Columbia; 3:1)
 Algunos dependencias tienen estándares (100x MCLs)
Cortezas eflorescentes, Mina Bastnas, Suecia

22. BUKA ENVIRONMENTAL
Pruebas Cinéticas
 Qué: Se estima potencial largo-plazo
generar acido y otros contaminantes
 Cómo: Aplastar rocas, se pone en columna,
añadir agua o aire húmido, medir efluente
– Pruebas cinéticas en laboratorio
• Celda de humedad
• Columna (aireado, subacuático)
– Pruebas cinéticas en campo
• Pilas de roca estéril o relaves
• Lavar muros de tajo abierto o túneles
Pruebas cineticas de 2 anos, Mina Montana Tunnels, MT, EEUU;
Foto por A. Maest

23. BUKA ENVIRONMENTAL
Pruebas Cinéticas (cont.)
 Ventajas/usos: Tasas de producción de ácido,
erosión largo-plazo, insumos - modelos geoquímicos
 Limitaciones
– Representatividad, concentrarse en ABAs inciertos (1-3)
– Discrepancias campo/lab: tamaño de partículas,
temperatura
– Periodo de prueba: 20 semanas = duración básica; en
general es demasiado corta, esp. si NP es mas alta
• Ejemplos (Lapakko):
– Relaves con 1.3% calcita y 6.6% pirita:
112 semanas generar ácido
– Mescla de finas de horno rotativos + roca con 2.1% S:
581 semanas generar ácido
Foto: http://www.gardguide.com/index.php/Image:WallWashing.jpg

24. BUKA ENVIRONMENTAL
?

25. BUKA ENVIRONMENTAL
Pruebas Cinéticas: Ejemplos
 NP:AP = 0.09
 pH <6 semana 122
 [SO4] > [Ca] se
muestra tasa de AP
> NP
 Toda calcita agotada
semana 112
Lapakko et al., 1998; http://wvmdtaskforce.com/proceedings/98/98LAP/98LAP.HTM

26. BUKA ENVIRONMENTAL
Pruebas Cinéticas: Ejemplos (cont.)
 Lixiviación de metales (Ni) bajo condiciones de pH neutro
 Comparación de resultados de pruebas HCT y columnas:
concentraciones de Ni y SO4
Nicholson and Rinker, 2000

27. BUKA ENVIRONMENTAL
Lab vs. Campo – Pebble West Granodiorita
Data source: PLP, 2011; Environmental Baseline Document, Chapter 11
escalaslogarítmicas

28. BUKA ENVIRONMENTAL
Caracterización Geoquímica – Diagrama de Flujo
Maest et al., 2005

29. BUKA ENVIRONMENTAL
El Mundo Real: Lixiviación de Roca
Estéril, Mina Yanacocha, Peru
Foto por A. Maest

30. BUKA ENVIRONMENTAL
Resumen
 Meta: identificar contaminantes de preocupación potencial y
simular rangos de condiciones durante la minería
 Usos: gestión de la mina, colocación de mineral vs
desechos, tratamiento y vigilancia de agua, hacer medidas
de mitigación efectivas
 Pocas pruebas o enfoques requeridos
 Cada método tiene ventajas y limitaciones – lo más
importante es interpretación de resultados
 Se necesita comparar las predicciones y resultados de las
pruebas a las condiciones reales durante de la minería
Mina Rayrock, NV, EEUU, pila de lixiviacion (Au); foto por A. Maest