Exploring sulfate and metals removal from Andean acid mine drainage using CaCO3-rich residues from agri-food industries and witherite (BaCO3)

Dispersed alkaline substrate (DAS) is a matured passive remediation technology that has shown very high performances treating acid mine drainages (AMD). However, this remediation approach needs to improve its environmental footprint as well as to ensure almost complete water sulfate removals for longs periods of time. The present study improves the use of witherite (BaCO3) as a reagent on DAS-type treatments to induce highwater sulfate removals in the context of Andean AMD. Also, three CaCO3-rich residues from the agri-food industry were tested as alternatives to the current use of limestone. Two sets of column experiments were developed with various flow rates (1.5–5.4 L/day), net acidities (202 and 404 mg/L as CaCO3 eq.) and reactive agents (calcite, eggshells, seashells and witherite). Seashells were validated as a perfect limestone substitutes on the CaCO3-DAS stages. Malachite was observed, for the first time within these columns, as a mineral phase actively involved in Cu water removal. The BaCO3-DAS columns achieved values under 500 mg/L of sulfate at the output of the system for up to 6 months (initial sulfate concentration ranged 1234–2468 mg/L). Upscaling calculations of the present results support the feasibility of using this technology at a full field scale, especially as a wastewater treatment for abandoned mine sites, although some strategies to reduce witherite costs are recommended.This study was funded by CORFO and Sacyr Chile through the project 16COTE-60128. It was also partially financed by the projects CONICYT/PIA Project AFB180004, FONDECYT Initiation Project 11150002 and FONDEQUIP (Project EQM130119). The authors thank Mario Jara for their analytical assistance. The authors thank Dr. Panos Seferlis (Associate Editor) and three anonymous reviewers for their suggestions and comments that significantly improved the quality of the original manuscript.Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica, Energética y de la Construcció

Optimización de tecnología DAS en laboratorio para retención de sulfato y metales de drenaje ácido de minas andinos utilizando residuos agro-industriales ricos en CaCO3 y Witherita (BaCO3)

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención GeologíaEl sistema Sustrato disperso alcalino (DAS) es una tecnología pasiva de remediación robusta que ha mostrado altos niveles de rendimiento tratando drenajes ácidos mineros (AMD). Sin embargo, esta forma de abordar la remediación de aguas necesita mejorar respecto a su huella medioambiental, así como también el asegurar una completa remoción del sulfato en el agua por largos periodos de tiempo. El presente estudio mejora el uso de witherita (BaCO3) como un material reactivo en tratamientos DAS, el cual induce retención de sulfato en el contexto de AMD andinos. Además, otros materiales carbonatados fueron probados como alternativas al actual uso de calcita. Se realizaron dos arreglos de experimentos con varios flujos (1.5-5.4 L/día), acides neta (202 y 404 mg/L de CaCO3) y materiales reactivos (calcita, cáscara de huevo, conchillas marinas y witherita). Las conchillas marinas fueron validadas como reemplazantes al uso de calcita en etapas de CaCO3-DAS y malaquita, un mineral presente en la retención de Cu en el agua, fue identificado por primera vez en este tipo de columnas. Las columnas de la etapa BaCO3-DAS alcanzaron valores bajo los 500 mg/L de sulfato en la salida del sistema por los primeros 6 meses de funcionamiento, desde los 1234-2468 mg/L iniciales. Cálculos de escalamiento del presente estudio soportan la viabilidad de esta tecnología a escala de terreno, aunque se recomiendan estrategias para reducir los costos de la witherita

Materiales reactivos locales para un reactivo tipo DAS (Dispersed Alkaline Substrate) a utilizar en sistemas de tratamiento pasivo en Chile

GeólogoLa presencia de aguas contaminadas es un problema medioambiental que toma cada vez más importancia en el mundo globalizado. En particular, la industria minera interviene el medioambiente de formas diversas, siendo una de ellas el cambio de condiciones de minerales que eventualmente generan drenajes ácidos mineros (AMD). Por esta razón, se hace esencial tratar las aguas ácidas de forma adecuada y sustentable. Dentro de este marco, el método DAS (sustrato disperso alcalino, en inglés) es una muy buena alternativa para purificar aguas ácidas, al combinar un material inerte de grano grueso que entrega buena permeabilidad al sistema con un material reactivo de grano fino que aumenta el pH de las aguas y genera la precipitación de metales. Las experiencias DAS hasta ahora trabajan con altas concentraciones de metales y consisten en 2 etapas, donde se utiliza calcita y óxido de magnesio (periclasa) como material reactivo, respectivamente. El objetivo de esta investigación es presentar una alternativa al uso de la calcita del método DAS y además poder probar la efectividad del método de tratamiento en un espectro de concentraciones más baja de lo probado anteriormente. Después de una extensa investigación tanto bibliográfica como de laboratorio, se seleccionaron 3 materiales reactivos sustentables alternativos a la calcita: conchillas de almejas, conchillas de choritos y cáscara de huevo. Los resultados de las columnas de laboratorio tipo DAS entregan resultados prometedores respecto a la eficiencia de estos materiales reactivos alternativos; todos ellos son capaces de eliminar los metales trivalentes del agua a tratar, además de comportarse de forma similar a la calcita en términos de parámetros fisicoquímicos. Además, ninguno de ellos presenta problemas de conductividad hidráulica. Estos resultados se encuentran acorde a lo esperado respecto a las investigaciones anteriores del método DAS. A partir de ello, se concluye que las conchillas marinas (tanto de almejas como de choritos) son una buena alternativa a la calcita para realizar el método DAS, proponiendo una eventual mezcla de los 2 materiales para bajar los costos del material reactivo y facilitar su obtención en las costas chilenas