PROCESOS SUPÉRGENOS

LOS SISTEMAS PORFÍDICOS, EPITERMALES YSISTEMAS RELACIONADOS (vetas, brechas)

D.J. Huaman 2010

Procesos Procesos supergenossupergenos y y enriquecimiento secundarioenriquecimiento secundario

Erosión Erosión ExhumaciExhumacióón n MeteorizaciMeteorizacióónn

MeteorizaciMeteorizacióón de depn de depóósitos minerales sitos minerales hiphipóógenosgenos

Cambio mineralógicoCambio mineralógicoDestrucción/empobrecimientoDestrucción/empobrecimientoConcentración/enriquecimiento secundarioConcentración/enriquecimiento secundario

Alteración Alteración supergenasupergena

Proceso de reequilibrio de la mineralogía Proceso de reequilibrio de la mineralogía hipógena a las condiciones oxidantes en hipógena a las condiciones oxidantes en las cercanías de la superficie (sobre el las cercanías de la superficie (sobre el nivel de aguas subterráneas) por la nivel de aguas subterráneas) por la circulación descendente de soluciones circulación descendente de soluciones supergenassupergenas..Afecta a los silicatos generando minerales Afecta a los silicatos generando minerales de arcillas (de arcillas (halloysitahalloysita, , smectitasmectita) y a los ) y a los sulfuros hipógenos que se transforman en sulfuros hipógenos que se transforman en minerales oxidados.minerales oxidados.

Enriquecimiento secundarioEnriquecimiento secundario

Proceso resultante de la meteorización Proceso resultante de la meteorización (alteración (alteración supergenasupergena) de depósitos ) de depósitos minerales, en el cual la oxidación produce minerales, en el cual la oxidación produce soluciones ácidas que lixivian metales soluciones ácidas que lixivian metales transportándolos hacia abajo y retransportándolos hacia abajo y re--precipitándolos, con el consecuente precipitándolos, con el consecuente enriquecimiento de los minerales enriquecimiento de los minerales sulfurados originalmente presentes.sulfurados originalmente presentes.Muy importante en pórfidos cupríferosMuy importante en pórfidos cupríferos

Comportamiento de metales en Comportamiento de metales en ambiente ambiente supergenosupergeno

Fe, Al, Ti, Fe, Al, Ti, CrCr, , MnMn, Ni, , Ni, CoCo, Pb, Pb forman óxidos forman óxidos estables estables Permanecen en la zona de Permanecen en la zona de oxidacioxidacióón (sobre el nivel de aguas n (sobre el nivel de aguas subtersubterááneasneas).).Cu, Mo, Cu, Mo, ZnZn, Ag, Ag forman sulfatos solubles forman sulfatos solubles Son Son lixiviados de niveles superficiales y lixiviados de niveles superficiales y transportados en solucitransportados en solucióón hacia abajo ren hacia abajo re--precipitando como sulfuros precipitando como sulfuros supergenossupergenos debajo debajo del nivel de aguas del nivel de aguas subtersubterááneasneas..AuAu no reactivo químicamente no reactivo químicamente tiene a tiene a permanecer en zona de oxidacipermanecer en zona de oxidacióón, aunque n, aunque puede ser transportado si existe puede ser transportado si existe ClCl o o BrBr..

Procesos Procesos supergenossupergenos

Oxidación Oxidación destruccidestruccióón de sulfuros n de sulfuros hiphipóógenosgenosLixiviaciLixiviacióón n remociremocióón de metales en n de metales en solucisolucióón como sulfatosn como sulfatosReacciReaccióón con minerales de las rocas o n con minerales de las rocas o ganga ganga minerales oxidados establesminerales oxidados establesPrecipitaciPrecipitacióón de sulfuros n de sulfuros supergenossupergenos(bajo el nivel de aguas subterr(bajo el nivel de aguas subterrááneasneas

Procesos Procesos supergenossupergenosSe requiere que los depósitos sean exhumadosSe requiere que los depósitos sean exhumadosDataciones KDataciones K--Ar de alunita Ar de alunita supergenasupergena de de pórfidos cupríferos chilenos (Sillitoe y pórfidos cupríferos chilenos (Sillitoe y McKeeMcKee, , 1996) mostraron que los procesos 1996) mostraron que los procesos supergenossupergenoscomenzaron >11 Ma después de la comenzaron >11 Ma después de la mineralización hipógenamineralización hipógenaLas dataciones KLas dataciones K--Ar revelan un rango entre 34 y Ar revelan un rango entre 34 y 14 Ma (Oligoceno 14 Ma (Oligoceno –– Mioceno Medio) para los Mioceno Medio) para los procesos procesos supergenossupergenos de oxidación y de oxidación y enriquecimiento en el norte de Chileenriquecimiento en el norte de Chile

¿Cuanto duran?¿Cuanto duran?Las dataciones KLas dataciones K--Ar (alunita) de Sillitoe y Ar (alunita) de Sillitoe y McKeeMcKee (1996) indican períodos de 0,4 a 6,2 Ma (1996) indican períodos de 0,4 a 6,2 Ma para el desarrollo de la actividad para el desarrollo de la actividad supergenasupergena en en los pórfidos Culos pórfidos Cu--Mo del norte de ChileMo del norte de ChileModelo teórico de Modelo teórico de AgueAgue y y BrimhallBrimhall, 1989 indica , 1989 indica que en condiciones ideales el proceso de reque en condiciones ideales el proceso de re--equilibrio puede completarse en 12.000 añosequilibrio puede completarse en 12.000 añosEl proceso cesa una vez que una nueva El proceso cesa una vez que una nueva mineralogía estable se forma, pero puede mineralogía estable se forma, pero puede reactivarse por la continuación de la denudación reactivarse por la continuación de la denudación y descenso del nivel de aguas subterráneasy descenso del nivel de aguas subterráneas

Limonita FeO*OH*nH2OHematita Fe2O3

Malaquita Cu2CO3(OH)2 Atacamita CuCl(OH)3Azurita Cu3(CO3)2(OH2) Crisocola CuH4Si4O10(OH)8

Calcosina Cu2SCovelina CuS

Calcopirita CuFeS2Bornita Cu5FeS4Piriita FeS2

Zonación Zonación supergenasupergena y y comportamiento geoquímico de comportamiento geoquímico de

metalesmetales

William X. Chavez, Jr., 2000

AndacolloAndacollo

Zonación supergena en pórfidos cupríferos

Etapa inicial de formación de un pórfido cuprífero ligado Etapa inicial de formación de un pórfido cuprífero ligado a una cámara magmática en profundidad con a una cámara magmática en profundidad con

mineralización hipógena mineralización hipógena formandoseformandose sobre el ápice del sobre el ápice del intrusivo y en rocas de caja reactivas.intrusivo y en rocas de caja reactivas.

La erosión remueve la cubierta de rocas sobre el La erosión remueve la cubierta de rocas sobre el depósito de cobre original. La meteorización y el agua depósito de cobre original. La meteorización y el agua meteórica descendente produce la lixiviación del cobre meteórica descendente produce la lixiviación del cobre de la parte superior y su de la parte superior y su redepositaciónredepositación debajo del nivel debajo del nivel

de aguas de aguas subteráneassubteráneas. Esto produce una zona . Esto produce una zona enriquecida en cobre usualmente de alta ley y bastante enriquecida en cobre usualmente de alta ley y bastante

horizontal.horizontal.

Después de la erosión y enriquecimiento el depósito puede ser Después de la erosión y enriquecimiento el depósito puede ser cubierto por rocas volcánicas y/o gravas, lo cual protege la zoncubierto por rocas volcánicas y/o gravas, lo cual protege la zona a enriquecida de erosión posterior. En la superficie puede haber enriquecida de erosión posterior. En la superficie puede haber

escasos indicios de la riqueza geológica que yace en profundidadescasos indicios de la riqueza geológica que yace en profundidad. . Ej. Ej. UjinaUjina, , SpenceSpence, , GabyGaby..

Para encontrarlos se requiere de métodos especiales: Para encontrarlos se requiere de métodos especiales: Ej. geoquímica, geofísica, arriesgar un número de Ej. geoquímica, geofísica, arriesgar un número de

sondajes, persistencia y suerte.sondajes, persistencia y suerte.

UJINA

Ignimbrita

Zona oxidada - lixiviada

Zona enriquecida

Zonación Zonación supergenasupergena en Cerro en Cerro ColoradoColorado

Acidez Secundaria Acidez Secundaria SupergenaSupergena

La oxidación de menas sulfuradas produce acidez por La oxidación de menas sulfuradas produce acidez por oxidación en el ambiente supérgeno (oxidación en el ambiente supérgeno (no hidrotermalno hidrotermal) ) por la reacciónpor la reacción::2FeS2FeS22 + 7H+ 7H22O + 15/2OO + 15/2O22 = = 2FeO2FeO33 . 3H. 3H22O + 4HO + 4H22SOSO44PiritaPirita limonita + ácido sulfúricolimonita + ácido sulfúricoTambién se genera alunita (También se genera alunita (KAlKAl33(SO(SO44))22(OH)(OH)66) y jarosita ) y jarosita ((KFeKFe33(SO(SO44))22(OH)(OH)66) ) supergenassupergenas por este fenómeno.por este fenómeno.La presencia/ausencia de pirita es uno de los factores La presencia/ausencia de pirita es uno de los factores que condicionan los procesos supérgenos en pórfidos que condicionan los procesos supérgenos en pórfidos cupríferos y otros depósitos minerales.cupríferos y otros depósitos minerales.

La pirita (La pirita (FeSFeS22) es un sulfuro de hierro muy común que es ) es un sulfuro de hierro muy común que es estable en condiciones anóxicas (sin oxígeno). Sin embargo, estable en condiciones anóxicas (sin oxígeno). Sin embargo, expuesta al aire o a las condiciones oxidantes en expuesta al aire o a las condiciones oxidantes en subsuperficiesubsuperficie sobre el nivel de aguas subterráneas un sobre el nivel de aguas subterráneas un molmol de de pirita se oxida para formar 2 moles de ácido sulfúrico en una pirita se oxida para formar 2 moles de ácido sulfúrico en una reacción de tres pasos:reacción de tres pasos:

((EqEq. 1) . 1) FeSFeS22 + 7/2O+ 7/2O22 + H+ H22O = FeO = Fe22+ + 2SO+ + 2SO4422-- + 2H+ 2H++

((EqEq. 2) Fe. 2) Fe2+2+ + 1/4O+ 1/4O22 + 3/2H+ 3/2H22O = O = FeOOHpptFeOOHppt + 2H+ 2H++

((EqEq. 3) FeS. 3) FeS22 + 15/4O+ 15/4O22 + 7/2H+ 7/2H22O = Fe(OH)O = Fe(OH)33ppt + 2SOppt + 2SO4422-- + 4H+ 4H++

Importancia de la pirita en Importancia de la pirita en procesos procesos supergenossupergenos

El ácido sulfúrico generado por la oxidación de la El ácido sulfúrico generado por la oxidación de la pirita contribuye a la descomposición de otros pirita contribuye a la descomposición de otros sulfuros hipógenos, hidrólisis de minerales sulfuros hipógenos, hidrólisis de minerales silicatados (alteración supérgena) y a formar silicatados (alteración supérgena) y a formar sulfatos solubles de algunos metales como el sulfatos solubles de algunos metales como el cobre.cobre.StokesStokes (1907) demostró experimentalmente (1907) demostró experimentalmente como la reacción entre como la reacción entre iónesiónes Cu y la pirita puede Cu y la pirita puede resultar en enriquecimiento secundario.resultar en enriquecimiento secundario.

Ecuación de Ecuación de StokesStokes5FeS5FeS22 + 14Cu+ 14Cu+2+2 + 14SO+ 14SO44

--22 + 12H+ 12H22O O pirita Cu disuelto como sulfatopirita Cu disuelto como sulfato

7Cu7Cu22S + 5FeS + 5Fe+2+2 + 24H+ 24H++ + 17SO+ 17SO44--22

calcosinacalcosina

El exceso de ácido se neutraliza bajo el nivel de El exceso de ácido se neutraliza bajo el nivel de aguas subterráneas donde el ambiente es aguas subterráneas donde el ambiente es reductor y la calcosina permanece reductor y la calcosina permanece incrementando las leyes de Cu en esta zona.incrementando las leyes de Cu en esta zona.

Minerales en zona de Minerales en zona de enriquecimiento enriquecimiento supergenosupergeno de Cude CuCalcosina Cu2S 79,8% Cu79,8% CuDigenitaDigenita CuCu99SS55 78,10% Cu78,10% CuAnilitaAnilita CuCu77SS44 77,62% Cu77,62% CuDjurleitaDjurleita CuCu3131SS1616 70,34% Cu70,34% CuCovelina Covelina Cu SCu S 66,4% Cu66,4% CuCupritaCuprita CuCu22OO 88,8% Cu88,8% CuCu nativoCu nativo CuCu 100% Cu100% Cu

ProtolitoProtolito con pirita (con pirita (ChavezChavez, 2000), 2000)

ProtolitoProtolito con poca pirita (con poca pirita (ChavezChavez, 2000), 2000)

Factores Factores condicionantescondicionantes para el para el enriquecimiento enriquecimiento supergenosupergeno

Evolución Evolución geomorfológicageomorfológica (exhumación)(exhumación)ClimaClimaMineralogía hipógena (mena y ganga)Mineralogía hipógena (mena y ganga)Composición de la roca de cajaComposición de la roca de cajaEstructuraEstructuraNivel de aguas subterráneasNivel de aguas subterráneasAgentes orgánicos: BacteriasAgentes orgánicos: BacteriasEstos factores son interdependientesEstos factores son interdependientes

Reemplazo de sulfuros hipógenos Reemplazo de sulfuros hipógenos por sulfuros por sulfuros supergenossupergenos bajo el bajo el

nivel de aguas subterráneasnivel de aguas subterráneas

Cubiertas lixiviadas Cubiertas lixiviadas ((AndersonAnderson, 1983), 1983)

Cubiertas lixiviadas Cubiertas lixiviadas ((AndersonAnderson, 1983), 1983)

Cubiertas lixiviadas Cubiertas lixiviadas ((AndersonAnderson, 1983), 1983)

GossanGossan hematítico ohematítico o sombrero de sombrero de hierrohierroMina Dos Amigos, DomeykoMina Dos Amigos, Domeyko

Zona de oxidación: Rosario de Zona de oxidación: Rosario de CollahuasiCollahuasi

Zona de oxidación: Rosario de Zona de oxidación: Rosario de CollahuasiCollahuasi

La Escondida: Mineralización Oxidada

La Escondida: Enriquecimiento Secundario

Zona de enriquecimiento secundario: Rosario de Zona de enriquecimiento secundario: Rosario de CollahuasiCollahuasi

Chuquicamata: Vista general del rajo

0 100 200m

EW

SecundarioE

4000

E 30

00

2000 m.

2500 m.

3000 m.

Subzona Calcosina (2,5% Cu)Zona de Oxidos: antlerita-brochantita- atacamita (1,5% Cu)

Goeth) ( 0,00-0,10% Cu)Zona Lixiviada (Hem-Jar-

Chuquicamata

Granodiorita"Elena"

(1,8% Cu)

Falla Oeste (FW)Granodiorita "Fortuna"

Zona Primaria Subzona covelina (1,0-1,5% Cu)

Subzona calcosina-covelina Zona de Enriquecimiento

PROCESOSPROCESOS SUPERGENOSSUPERGENOSEnriquecimiento secundario

ChuquicamataChuquicamata

CHLORITIC ALTERATION

ALTERATION

: Quartz - Sericitic

: Sericitic over Potassic

: Potassic

: Chloritic

: Metasediments

: Quartz Veins

: Megabreccia

: Quartz - K-Feldspar

: Granodiorite

: Drill trace

: Fault

: Low Sulfide (CP)

: CP>OTHERS

: CP>OTHERS

: CP>OTHERS

: BO+DG>CP+(CV)

: CP>BO+DG+(CV)

: CP>BO+DG+(CV)

: CV+CP+DG+(CC)

: CV+CP+DG+(CC)

: EN-rich

: CV

: CC+(CV)+(CP)+(DG)

: CC

: Cu Oxide Ore

: LEACHEDPOTASSIC ALTERATION

SERICITIC OVER POTASSIC ALTERATION

QUARTZ-SERICITIC ALTERATION

{

SECTION 3600-N

E30 00

El 2200

E l 2700

E30 00 E35 00 E4000 E3000

E l 2200

El 2700

E3000 E3500 E4000A B

: DG

N

Proyecto Toki

(1800m)

Yacimientos Yacimientos exóticos de exóticos de

cobrecobre

Mineralización exóticapor migración lateral

de solucionessupergenas

Distrito Distrito CollahuasiCollahuasi

Mineralización exótica: gravas de Mineralización exótica: gravas de HuiquintipaHuiquintipa, Distrito , Distrito CollahuasiCollahuasi

Mineralización exótica: gravas de Mineralización exótica: gravas de HuiquintipaHuiquintipa, Distrito , Distrito CollahuasiCollahuasi

Quebrada Turquesa

Quebrada M

C° Pelado

Damiana

PROCESOS SUPERGENOSPROCESOS SUPERGENOSOligoceno Superior Oligoceno Superior –– Mioceno InferiorMioceno Inferior

Camus, 2003

Migración lateral de soluciones

(mineralización exótica))

5 Km.

PROCESOS PROCESOS SUPERGENOSSUPERGENOSTurquesa Norte

Damiana

Sistema PorfiricoEl Salvador

Sílice - Arcilla

Sílice - Hematita

Sílice - Caolín - Sericita

Yeso - Arcilla

EpocaEpoca metalogénicametalogénicaSupegena OligocenoSupegena OligocenoSuperior Superior –– MiocenoMiocenoInferiorInferior

Camus, 2003

Mineralización exóticaen el distrito Chuquicamata

“Cluster” de ChuquicamataConjunto de yacimientos con 90 Mt Cu fino

RadomiroRadomiro TomicTomic

ChuquicamataChuquicamata

MMMM

TokiTokiGenovevaGenoveva

OpacheOpache

Mina SurMina Sur

AtahualpaAtahualpa

CalamaCalama

IrmaIrma

Mineralización exóticaChuqui Sur

Procesos Procesos supergenossupergenos en yacimientos de plataen yacimientos de plataLa química en el ambiente La química en el ambiente supergenosupergeno de la plata es de la plata es aproximadamente similar a la del Cu, aunque el Cu forma aproximadamente similar a la del Cu, aunque el Cu forma carbonatos insolubles (malaquita, azurita), mientras que la Ag ncarbonatos insolubles (malaquita, azurita), mientras que la Ag no.o.La plata se La plata se solubilizasolubiliza como sulfato y precipita bajo el nivel de como sulfato y precipita bajo el nivel de guasguassubterráneas como subterráneas como acantitaacantita ((AgSAgS22; polimorfo de baja temperatura de ; polimorfo de baja temperatura de la argentita) y, por lo tanto, puede formar zonas de enriquecimila argentita) y, por lo tanto, puede formar zonas de enriquecimiento ento secundario de sulfuros.secundario de sulfuros.En el caso que existan elementos halógenos en el ambiente En el caso que existan elementos halógenos en el ambiente supergenosupergeno la plata formará haluros insolubles sobre el nivel de la plata formará haluros insolubles sobre el nivel de aguas subterráneas (aguas subterráneas (cerargiritacerargirita, , yodargiritayodargirita, , bromargiritabromargirita), minerales ), minerales que son comunes en la zona oxidada de muchos yacimientos que son comunes en la zona oxidada de muchos yacimientos argentíferos del norte de Chile y que producen un importante argentíferos del norte de Chile y que producen un importante enriquecimiento de la zona de oxidación de los mismos.enriquecimiento de la zona de oxidación de los mismos.

Procesos Procesos supergenossupergenos en yacimientos de oroen yacimientos de oro

El Au no es reactivo químicamente.El Au no es reactivo químicamente.El Au se enriquece cerca de la El Au se enriquece cerca de la superficesuperfice por:por:

Concentración residual (remoción de sulfuros y ganga Concentración residual (remoción de sulfuros y ganga soluble)soluble)Procesos químicos que involucran la migración del AuProcesos químicos que involucran la migración del Au

Dada la limitada movilidad del Au, este tiene menos Dada la limitada movilidad del Au, este tiene menos tendencia a tendencia a enriquecerceenriquecerce en la zona de sulfuros en la zona de sulfuros supergenossupergenos..

Procesos Procesos supergenossupergenos en yacimientos de oroen yacimientos de oro

Los minerales hipógenos de oro son Au nativo, Los minerales hipógenos de oro son Au nativo, aurostibnitaaurostibnita, , fischeritafischerita y varios teluros de Au. La y varios teluros de Au. La pirita, pirita, arsenopiritaarsenopirita y pirrotina también pueden y pirrotina también pueden incluirse debido a que aportan una gran incluirse debido a que aportan una gran proporción de Au en muchos distritos.proporción de Au en muchos distritos.Au nativo es el único mineral Au nativo es el único mineral supergenosupergeno de orode oroSe presenta en pepitas, barritas irregulares, Se presenta en pepitas, barritas irregulares, laminillas, dendritas, alambres, ramitas, laminillas, dendritas, alambres, ramitas, agregados, pelos, filamentos, agregados, pelos, filamentos, filigramasfiligramas, , láminas y metal finamente dividido llamado láminas y metal finamente dividido llamado pintura o mostaza de oropintura o mostaza de oro..

Procesos Procesos supergenossupergenos en yacimientos de oroen yacimientos de oroEl oro es liberado en la zona de oxidación por la El oro es liberado en la zona de oxidación por la descomposición de sulfuros y es incorporado en descomposición de sulfuros y es incorporado en minerales y compuestos amorfos que minerales y compuestos amorfos que cenemtancenemtanlos los gossansgossans, donde el Au está , donde el Au está intimamamenteintimamamentemezclado con limonita, mezclado con limonita, wadwad (óxidos de (óxidos de MnMn) y ) y otros agregados.otros agregados.En zonas de oxidación permeables el oro fino En zonas de oxidación permeables el oro fino puede puede mversemverse físicamente hacia abajo por físicamente hacia abajo por gravedad o por las aguas gravedad o por las aguas pércolantespércolantes..Gran parte de la explotación aurífera en Chile se Gran parte de la explotación aurífera en Chile se ha restringido a la porción oxidada de los ha restringido a la porción oxidada de los yacimientos donde las leyes son más altas y el yacimientos donde las leyes son más altas y el oro está libre.oro está libre.

El rol de las bacteriasEl rol de las bacteriasLas bacterias a menudo tienen participación directa en la Las bacterias a menudo tienen participación directa en la alteración química de minerales en el ambiente alteración química de minerales en el ambiente supergenosupergeno..Algunos minerales o productos intermedios de la Algunos minerales o productos intermedios de la descomposición de los mismos pueden ser necesarios descomposición de los mismos pueden ser necesarios directa o indirectamente para su metabolismo. directa o indirectamente para su metabolismo. La disolución de sulfuros en condiciones ácidas (drenaje La disolución de sulfuros en condiciones ácidas (drenaje ácido de rocas o minas), la precipitación de minerales bajo ácido de rocas o minas), la precipitación de minerales bajo condiciones anaeróbicas, la adsorción de metales por condiciones anaeróbicas, la adsorción de metales por bacterias u algas, la formación y destrucción de complejos bacterias u algas, la formación y destrucción de complejos metálicosmetálicos--orgánicos son ejemplos de participación directa orgánicos son ejemplos de participación directa o indirecta de microo indirecta de micro--organismos.organismos.

El ciclo del azufre y acción bacterialEl ciclo del azufre y acción bacterial

BBacteriasacterias oxidantesoxidantesThiobacillusThiobacillus ferrooxidansferrooxidans, , LeptospirillumLeptospirillumferrooxidansferrooxidans, , ThiobacillusThiobacillus thiooxidansthiooxidans, , ThiobacillusThiobacillus organoparusorganoparus y y ThiobacillusThiobacillusacidophilusacidophilusBacterias que son capaces de derivar energía Bacterias que son capaces de derivar energía de la oxidación de minerales sulfurados e ión de la oxidación de minerales sulfurados e ión ferrosoferroso y producen ácido sulfúrico y producen ácido sulfúrico ((Ej.Ej. iones iones hydrogenhydrogenoo, H, H++, , e iones e iones sulsulffatatoo, SO, SO44

22--) ) como como producto de su metabolismo.producto de su metabolismo.Descomponen los sulfuros, liberan los metales y Descomponen los sulfuros, liberan los metales y acidifican las aguas (drenaje ácido de acidifican las aguas (drenaje ácido de rocas y rocas y minas) minas)

La oxidación de sulfuros catalizada por acción La oxidación de sulfuros catalizada por acción bacterial puede tener razones de reacción de seis bacterial puede tener razones de reacción de seis ordenes de magnitud mayores ordenes de magnitud mayores (1(1..000000..000 000 de de vecesveces) ) que las mismas reacciones en ausencia de que las mismas reacciones en ausencia de las bacterias.las bacterias.De ahí su uso en De ahí su uso en biolixiviaciónbiolixiviación

ThiobacillusThiobacillus ferrooxidansferrooxidans4FeS4FeS22 ((PyPy)) + 14O+ 14O22 + 4H+ 4H22O = O = 4FeSO44FeSO4 + 4H+ 4H22SOSO44

4FeSO4FeSO44 + O+ O22 + 2H+ 2H22SOSO44 = 2Fe= 2Fe22(SO(SO44))33 + 2H+ 2H22OOFeSFeS22 + Fe+ Fe22(SO(SO44))33 = 3FeSO= 3FeSO44 + 2Sº+ 2Sº2Sº + 2H2Sº + 2H22O + 3OO + 3O22 = 2H= 2H22SOSO4 4 (ácido sulfúrico)(ácido sulfúrico)

Estas reacciones muestran la habilidad de la Estas reacciones muestran la habilidad de la T. T. FerroxidansFerroxidans de (1) oxidar directamente el de (1) oxidar directamente el mineral, (2) oxidar los iones ferrosos producidos mineral, (2) oxidar los iones ferrosos producidos por la oxidación o por reducción química del por la oxidación o por reducción química del hierro ferroso y (3) oxidar el azufre producido hierro ferroso y (3) oxidar el azufre producido por oxidación del ipor oxidación del ióón fn feerrrrosooso del mineral del mineral

Una reacción importante en que está involucrada laUna reacción importante en que está involucrada laT. T. ferrooxidansferrooxidans es la oxidación del ión ferroso a ión es la oxidación del ión ferroso a ión férricoférrico (Fe(Fe22++ aa FeFe33++))4Fe4Fe22++ + O+ O22 + 4H+ 4H++ = Fe= Fe33++ + 2H+ 2H22OOEl ión férrico es un poderoso agente oxidanteEl ión férrico es un poderoso agente oxidante. . Aún Aún con razones con razones FeFe33++/Fe/Fe22++ ratio of 1:1ratio of 1:1..000000..000, 000, se se geneneragenenera un potencial de oxidaciónun potencial de oxidación ((RedoxRedox)) de de >>+0.4 V+0.4 V, lo cual es suficiente para atacar la mayoría , lo cual es suficiente para atacar la mayoría de los sulfuros de metales basede los sulfuros de metales base..La ecuación general para la reacción con el ión La ecuación general para la reacción con el ión férrico es:férrico es:MS + MS + nFenFe33++ = = MMnn++ + S + + S + nFenFe22++

En consecuencia, la generación de FeEn consecuencia, la generación de Fe3+3+ por las por las TThiobacilushiobacilus ferrooxidansferrooxidans, , es indirectamente es indirectamente responsable de la disolución de los sulfuros de responsable de la disolución de los sulfuros de metales base y la movilización de cationes metales base y la movilización de cationes metálicos tales como metálicos tales como CuCu22++, , ZnZn22++, Pb, Pb22++ yy CdCd22++..Los sulfuros de metales base solo reaccionan Los sulfuros de metales base solo reaccionan muy lentamente con ácido sulfúrico en ausencia muy lentamente con ácido sulfúrico en ausencia del ión férrico.del ión férrico.La La biolixiviaciónbiolixiviación se utilizó inicialmente en el se utilizó inicialmente en el yacimiento Lo Aguirre (yacimiento Lo Aguirre (CiaCia. Minera . Minera PudahuelPudahuel) y ) y actualmente está en uso en Quebrada Blanca, actualmente está en uso en Quebrada Blanca, Cerro Cerro ZaldivarZaldivar y Andacollo.y Andacollo.Hay investigaciones en curso para hacer más Hay investigaciones en curso para hacer más extensivo su uso.extensivo su uso.

Condiciones favorables para oxidación Condiciones favorables para oxidación rápida de sulfurosrápida de sulfuros

Ión ferroso para la oxidación de sulfuros.Ión ferroso para la oxidación de sulfuros.TThiobacillushiobacillus ferrooxidansferrooxidans y oxígeno para y oxígeno para la oxidación del ión ferroso a férrico.la oxidación del ión ferroso a férrico.pH compatible pH compatible con el con el habitathabitat de lasde las T. T. ferrooxidansferrooxidans, t, tipicamenteipicamente pH 1.5pH 1.5--3.53.5La actividad metabLa actividad metabóólica de las lica de las T. T. ferrooxidansferrooxidans es dependiente de la es dependiente de la temperatura, siendo mtemperatura, siendo mááxima a ~xima a ~3030--3535°°CC

ConsecuenciasConsecuencias Ambientales Ambientales Posibles Posibles de Operaciones de Operaciones MinerasMineras

DrenajeDrenaje áácido de minascido de minasPProblemaroblema mayor, aguas ácidas mayor, aguas ácidas (H(H22O + O + HH22SOSO44))generadas por la minería actual o pasada por la generadas por la minería actual o pasada por la oxidación de minerales sulfurados principalmente pirita oxidación de minerales sulfurados principalmente pirita en presencia de aire, agua y bacterias. en presencia de aire, agua y bacterias.

Puede generarse durante la exploración, operación y en Puede generarse durante la exploración, operación y en las etapas de cierre de una mina.las etapas de cierre de una mina.

EnEn algunas minas el problema surge después de la algunas minas el problema surge después de la explotaciónexplotación al inundarse las labores subterráneas .al inundarse las labores subterráneas .

Además, el ácido ataca otros minerales produciendo Además, el ácido ataca otros minerales produciendo soluciones que transportan otros elementos tóxicos: Ej. soluciones que transportan otros elementos tóxicos: Ej. CdCd, As., As.

Drenaje ácido de minasLos componentes principales para la Los componentes principales para la generación de ácido son:generación de ácido son:

minerales sulfurosos reactivos;minerales sulfurosos reactivos;agua o atmósfera húmeda; yagua o atmósfera húmeda; yun oxidante, especialmente el oxígeno un oxidante, especialmente el oxígeno de la atmósfera o de fuentes de la atmósfera o de fuentes químicas.químicas.

La velocidad y la magnitud de la La velocidad y la magnitud de la generación de ácido son afectadas por generación de ácido son afectadas por los siguientes factores secundarios:los siguientes factores secundarios:

bacterias (bacterias (ThiobacillusThiobacillus ferrooxidansferrooxidans))pHpHtemperaturatemperatura

Drenaje ácido de minas

Reacciones químicas

Neutralización de drenaje ácidoNeutralización de drenaje ácido

Segregación de desmontes o relaves con Segregación de desmontes o relaves con sulfuros y mezcla con rocas estériles.sulfuros y mezcla con rocas estériles.Aditivos básicos: calizas.Aditivos básicos: calizas.Cubiertas para evitar infiltración de aguaCubiertas para evitar infiltración de aguaBactericidas.Bactericidas.Recolección y tratamiento de efluentes.Recolección y tratamiento de efluentes.BioremediaciónBioremediación..

Neutralización de drenaje ácidoNeutralización de drenaje ácido

Existe una serie de minerales que pueden consumir Existe una serie de minerales que pueden consumir acidez y neutralizar el drenaje ácido. Entre los minerales acidez y neutralizar el drenaje ácido. Entre los minerales que consumen ácido se encuentran:que consumen ácido se encuentran:

carbonatos (calcita)carbonatos (calcita)hidróxidos (limonita)hidróxidos (limonita)silicatos (clorita)silicatos (clorita)arcillasarcillas

El mineral más común que consume ácido es la calcita El mineral más común que consume ácido es la calcita ((CaCOCaCO33), que consume acidez a través de la formación ), que consume acidez a través de la formación de bicarbonato (HCOde bicarbonato (HCO33

--) o ácido carbónico () o ácido carbónico (HH22COCO33oo):):

CaCOCaCO33 + H+ + H+ ------> Ca2+ + HCO> Ca2+ + HCO33--CaCOCaCO33 + 2H+ + 2H+ ------> Ca2+ + > Ca2+ + HH22COCO33

oo

La liberación de bicarbonato y carbonato a través de la La liberación de bicarbonato y carbonato a través de la disolución de la calcita puede resultar en la formación de disolución de la calcita puede resultar en la formación de minerales carbonatados secundarios, siderita (minerales carbonatados secundarios, siderita (FeCOFeCO33), ), mediante:mediante:

FeFe2+2+ + CO+ CO3322-- ------> > FeCOFeCO33

Neutralización de drenaje ácidoNeutralización de drenaje ácido

Se ha utilizado calizas para neutralizar la acidez Se ha utilizado calizas para neutralizar la acidez en zonas afectadas por drenaje ácido, pero en zonas afectadas por drenaje ácido, pero parece ser poco efectivo a la larga ya que el parece ser poco efectivo a la larga ya que el carbonato se consume y porque existe una carbonato se consume y porque existe una variedad de bacterias que se desarrollan en variedad de bacterias que se desarrollan en distintas condiciones ambientales.distintas condiciones ambientales.Se debe evitar que el drenaje natural escurra Se debe evitar que el drenaje natural escurra por desmontes o relaves que contengan por desmontes o relaves que contengan sulfuros y por labores mineras abandonadas, sulfuros y por labores mineras abandonadas, además de controlar el desagüe de minas.además de controlar el desagüe de minas.

Bacterias reductorasBacterias reductorasBacterias anaerBacterias anaeróóbicas del generobicas del genero DesulfovibrioDesulfovibrioyy DesulfotomaculumDesulfotomaculum reducen reducen iióónesnes sulfato sulfato ((thiosulthiosulffatatoo, S, S22OO33

----, , sulsulffititoo, SO, SO33----,,u otros) a Hu otros) a H22SS

Usan los Usan los iióónesnes sulfato como receptores de sulfato como receptores de electrones en su metabolismo respiratorio.electrones en su metabolismo respiratorio.La acciLa accióón de este tipo de bacterias en zonas n de este tipo de bacterias en zonas pantanosas (ambiente reductor) es capaz de la pantanosas (ambiente reductor) es capaz de la precipitaciprecipitacióón de sulfuros metn de sulfuros metáálicos a partir de licos a partir de drenajes drenajes áácidos de rocas como resultado de la cidos de rocas como resultado de la reduccireduccióón de sulfatos a Hn de sulfatos a H22S y se han realizado S y se han realizado experiencias para utilizar este tipo de bacterias experiencias para utilizar este tipo de bacterias para neutralizar drenaje para neutralizar drenaje áácido de minas en cido de minas en CanadCanadáá..