IMPACTUL ACTIVITILOR MINIERE ASUPRA MEDIULUI AMBIANTNoiuni generale

Lector. Dr. Dan Costin

2007INTRODUCERE Obinerea materiilor prime minerale n vederea utilizrii lor n economie necesit folosirea unor diferite procese de prelucrare de natur fizic i chimic. Aceste procese sunt folosite ncepnd cu momentul extragerii resursei minerale din zcmnt i continu n toate etapele pn la obinerea produsului mineral metalifer sau nemetalifer vandabil pe pia. De-a lungul timpului, termenul de minerit a fost utilizat ntr-o manier confuz desemnnd o serie activiti i operaiuni mai mult sau mai puin vaste. Astfel, n sens restrns, prin minerit se nelege ansamblul operaiunilor care conduc la extragerea resurselor minerale din zcmnt. n sens larg, activitatea minier cuprinde i etapa de preparare (prelucrare) a minereurilor obinute n urma operaiunilor de extracie. Unii autori includ la ansamblul operaiunilor miniere i procesele metalurgice utilizate pentru obinerea metalelor. I. EXPLOATAREA ZCMINTELOR Prima etap a activitii miniere const n exploatarea (extragerea) propriu-zis a mineralelor cu valoare economic (minereu) dintr-un zcmnt. Diversele tehnici utilizate n aceast etap au ca scop extragerea minereurilor din rocile nconjurtoare prin frmiarea lor n buci care s poat fi manipulate uor n continuare precum i, dac este posibil, o separare iniial a mineralelor utile de cele sterile. Din motive de eficien economic, procesul de exploatare este astfel conceput nct minereul s aib o anumit concentraie minim n metalele/mineralele utile, lsnd pe ct posibil neatinse poriunile din zcmnt care au coninuturi mai mici i rocile sterile. Deoarece n practic o astfel de separare ideal nu este ntotdeauna posibil, o parte a minereului cu coninuturi mici este extras iar o parte a minereului bogat este lsat n zcmnt. Termenul de minereu are un sens economic: minereul este o poriune din mineralizaie avnd un coninut ndeajuns de mare astfel nct extragerea i prelucrarea lui s fie economic. Deoarece valoarea unui mineral se poate modifica foarte repede, diferenierea ntre minereu i resurse minerale neeconomice (coninutul nu permite extragerea resursei la acel moment) poate s varieze att de la o min la alta ct i n cazul aceleiai mine pe parcursul timpului. A. Tipuri de operaiuni de exploatare Extragerea minereului poate avea loc n exploatri de suprafa, exploatri n subteran i exploatri in situ. Exploatrile de suprafa sunt folosite pentru extragerea minereurilor localizate la 2

sau n apropierea suprafeei pmntului. Exploatarea are loc fie prin sparea unor cariere, fie prin dragarea zcmintelor de tip placer (asociate cu sedimente detritice). n cazul exploatrilor subterane, minereul este extras din zcminte localizate la adncimi mai mari n crust prin sparea unor lucrri miniere cum ar fi galeriile, puurile, planuri nclinate etc. Exploatarea in situ folosete un sistem de foraje prin care se introduc n zcmnt substane care dizolv sau solubilizeaz minereul, iar soluia obinut este extras tot prin intermediul forajelor. a) Exploatare n carier. Aceast metod de exploatare a resurselor minerale este cea mai rspndit pe plan mondial. Metoda este aplicat cnd caracteristicile zcmntului (concentraie, dimensiuni, localizare) permit nlturarea descopertei (volumul de roci i sol care acoper zcmntul) n condiii de economicitate. n prezent, aceasta este metoda cea mai economic de exploatare a zcmintelor de mari dimensiuni i cu coninuturi mici (diseminate, impregnate). Exploatarea n carier const n ndeprtarea formaiunilor care acoper zcmntul i extragerea minereurilor din excavaia rezultat. n funcie de grosimea corpului de minereu, cariera poate fi format fie dintr-un singur front continuu n cazul unor grosimi mici, fie s conin mai multe trepte dac grosimea este mai mare. Operaiunea de extragere se realizeaz prin: detonarea unor explozibili amplasai n guri de sond spate vertical n cazul rocilor dure; prin utilizarea unor mijloace mecanice (excavatoare, combine cu cap rotativ) n cazul rocilor mai puin dure. Explozibilii utilizai n cariere sunt compui din substane chimice prin combinarea crora rezult un amestec a crui combustie poate avea loc n lipsa oxigenului. Primii explozibili conineau nitroglicerin, material carbonatic i ageni oxidani, substane mpachetate n cartue n vederea unei manipulri n condiii de siguran. n ultimii ani, amestecul format din nitrat de amoniu i aproximativ 6% motorin constituie un explozibil (numit ANFO) capabil a fi detonat cu ajutorul unui explozibil de iniiere. b) Dragare. Dragarea este o alt metod de exploatare la suprafa a zcmintelor care este utilizat pentru exploatarea minereurilor din zcmintele de tip placer. Aceste zcminte sunt constituite din minerale metalice cu o greutate specific ridicat cantonate n sedimente detritice. n ultimii ani, aceast metod de exploatare este din ce n ce mai puin folosit datorit impactului ambiental major pe care l creeaz. c) Exploatare n subteran. n trecut, aceast metod era folosit pe scar larg pentru exploatarea resurselor minerale. Astzi este folosit n cazul zcmintelor cu coninuturi ridicate localizate la adncimi mari n crust. De multe ori, odat atins adncimea maxim de exploatare n carier, zcmntul este valorificat n continuare prin construirea unei mine subterane. n general, exploatrile miniere n subteran au un impact ambiental mai redus asupra mediului fizic dect cele de suprafa deoarece suprafeele de teren afectate sunt mult mai reduse iar cantitile 3

de materiale care constituie deeuri miniere (minereu srac, roci sterile) sunt de asemenea mult mai reduse. Totui, n cazul unor lucrri miniere subterane de mari dimensiuni s-au nregistrat fenomene de subsiden sau chiar prbuire n cazul n care acestea nu au fost corect monitorizate n etapa postnchidere. n plus, n cazul minelor subterane, regimul apelor subterane poate suferi modificri de amploare, putnd afecta i apele de suprafa. Calitatea apelor de min depinde de caracteristicile rocii gazd i ale substanei minerale. d) Solubilizare in situ. Aceast metod determin extragerea mineralelor dintr-un corp de minereu fr ca acesta s fie excavat. Exploatarea const n sparea unor guri de sond n zcmnt prin care este introdus un solvent care circul prin minereu. Soluia ncrcat cu mineralele solubilizate este extras la suprafa tot prin intermediul gurilor de sond. Pentru metale, aceast metod a fost aplicat la exploatarea unor zcminte de Cu i U. Dei solubilizarea in situ afecteaz ntr-o mic msur terenul pe care este amplasat exploatarea, att la suprafa ct i n subteran, impactul asupra apei subterane poate fi major: calitatea apei poate fi afectat prin introducerea solvenilor i datorit operaiei de pompare. mpreun cu mineralul int pentru exploatare, solubilizarea poate avea efect i asupra altor minerale putnd modifica chimismul apelor subterane. Operaiile executate la suprafa includ managementul solventului nainte de folosirea n exploatare i a soluiei ncrcate cu minerale extras din zcmnt. B. Deeuri miniere Cea mai mare cantitate de deeuri generale n timpul activitii de exploatare sunt apele de min i rocile sterile. n cazul exploatrilor n carier, descoperta face parte din categoria deeurilor miniere. a) Descoperta. Aceasta este compus din solul i formaiunile geologice situate de-asupra zcmntului i care sunt excavate cu scopul de a putea extrage minereul. n ultimii ani, planurile de management ale minelor prevd ca solul ce rezult n urma decopertrii s fie stocat i conservat n vederea utilizrii lui pentru reabilitarea ecologic desfurat n timpul etapei de nchidere. b) Ape de min. Apele de min reprezint cantitatea total de ap care ptrund n minele subterane sau de suprafa. Sursele acestor ape le reprezint infiltraiile din pnzele de ap subteran sau din apele de suprafa, precum i apa din precipitaiile atmosferice. n lipsa unui drenaj natural sau artificial, n vederea exploatrii zcmintelor situate sub nivelul freatic trebuie folosit un sistem de pompare a apelor de min. n funcie de condiiile hidrogeologice, n cazul unor mine desecarea zonei n care este situat zcmntul se face prin pomparea apei cu ajutorul unor foraje care creeaz un con de depresie n nivelul freatic. n alte cazuri, pe parcursul operaiunilor de exploatare a zcmntului este necesar o pompare continu a apelor care se acumuleaz n min. Apele de min pot fi folosite pentru prevenirea formrii prafului sau n operaiunile de preparare a minereului. Totui, adeseori acestea sunt deversate direct sau dup o prealabil tratare n 4

apele de suprafa. Necesitatea folosirii unor staii de tratare a apelor de min depinde de condiiile specifice fiecrei mine. Desecarea zonei n care se afl zcmntul nceteaz odat cu nchiderea minei. Minele subterane n general sunt inundate iar apa poate s ajung la suprafa prin diferite lucrri miniere sau fisuri i fracturi. Dac mina era prevzut cu drenaje gravitaionale artificiale, acestea vor continua s funcioneze. n cazul carierelor care au fost spate mai jos de nivelul freatic, apa va tinde s se acumuleze n excavaie avnd tendina s ajung la nivelul de dinainte de nceperea pomprii. n acest fel, n carier se pot forma aa-numitele lacuri din carier (pit lake). Totui, refacerea nivelului freatic la condiiile anterioare nceperii exploatrii miniere poate s dureze zeci de ani. n funcie de condiiile geochimice locale i de caracteristicile minereului, apele din minele abandonate pot s conin cantiti mari de metale dizolvate i solide totale dizolvate, precum i temperaturi ridicate sau pH-uri foarte sczute. n timp, datorit reaciilor de oxidare ale sulfurilor, n special a piritei, aceste ape pot deveni extrem de acide. Mediul acid este propice solubilizrii metalelor coninute de materialele miniere (minereu, steril), determinnd o concentraie ridicat a metalelor n soluie. Aceste ape acide cu coninut ridicat de metale pot determina poluarea apelor subterane i a celor de suprafa. Apele de min neutre sau alcaline pot de asemenea s conin cantiti mari de metale dizolvate provocnd un impact major asupra mediului ambiental i asupra sntii umane. c) Roci sterile. Rocile sterile sunt formate din roci nemineralizate sau care au un coninut mic de componeni utili (sub limita de exploatabilitate) rezultate n urma operaiunilor de extracie a minereului. Stabilirea limitei de exploatabilitate depinde de o serie de factori economici care variaz n timp. Astfel, materiale care la un moment dat erau considerate sterile sau minereuri srace, n viitor, datorit modificrilor mediului economic, pot deveni minereuri. Rocile sterile includ diferite tipuri de materiale sfrmate a cror granulometrie variaz de la dimensiunile unui nisip fin pn la mrimea unor bolovniuri. Coninutul de material fin depinde n mare msur de natura rocilor i de metodele de extracie folosite n timpul exploatrii zcmntului. Sterilul este depozitat n halde de dimensiuni diferite n apropierea punctelor de extracie a minereurilor (cariere sau galerii subterane). Aceste halde sunt adeseori observate n vecintatea unor lucrri miniere vechi. Tradiional, amplasarea haldelor se fcea n zone de drenaj natural (pante ale versanilor, vi) unde apele de infiltraie intr n contact cu materialul steril. Aceste roci sterile au fost folosite adeseori ca rambleu la umplerea cavitilor miniere vechi, la construirea barajelor iazurilor de decantare sau alte construcii. Lucrrile actuale prevd instalarea unor sisteme de deviere a apei de suprafa pentru ca aceasta s nu interacioneze cu rocile sterile i a unor sisteme de drenaj care s colecteze apa din haldele de steril. Caracteristicile geochimice ale rocilor sterile variaz foarte mult att de la o min la alta, ct i n timp pentru aceeai min deoarece sunt excavate diferite tipuri de roci iar procesele geochimice modific o parte a proprietilor sterilelor. Mobilitatea oricrui constituent al rocilor sterile este 5

dependent n principal de condiiile specifice fiecrui loc cum ar fi clima, hidrologia, geochimia materialelor sterile i a formaiunilor geologice pe care se amplaseaz halda, mineralogia i dimensiunea materialelor. Sterilul rezultat din exploatarea unor minereuri metalifere conin sulfuri. Raportul dintre coninutul de sulfuri i cel de minerale cu potenial neutralizator este un factor care determin potenialul sterilului de a genera ape acide. II. PREPARAREA MINEREURILOR Minereul extras n cadrul operaiunilor efectuate n exploatrile miniere de suprafa sau n subteran este apoi sfrmat i mcinat iar prin aplicarea unor metode diverse este obinut un concentrat din mineralul/mineralele utile. Prepararea minereului const n operaii de separare i concentrare a mineralului/mineralelor utile din rocile sterile, nlturarea impuritilor sau pregtirea minereului pentru operaiuni ulterioare. Activitile de preparare nu modific valoarea intrinsec a mineralului util, producnd doar o reducere a dimensiunilor particulelor minerale (sfrmare, mcinare) sau o mrire a acestora (peletizare, brichetare) n vederea prelucrrii ulterioare. n general, pe parcursul preparrii nu intervin modificri la caracteristicilor chimice ale mineralului/mineralelor utile. A. Tipuri de metode de preparare Marea majoritate a minereurilor reprezint un amestec de minerale utile (cu valoare economic) i minerale sterile sau roci care constituie ganga. Scopul preparrii minereurilor este de separa mineralele utile de cele sterile n vederea obinerii unui material (concentrat) cu un coninut mai ridicat n mineralul/mineralele utile. Operaiunile de preparare sunt mprite funcional n etapa de zdrobire (minereul este sfrmat n vederea eliberrii fizice a mineralului/mineralelor utile) i etapa de concentrare. Concentrarea are ca rezultat separarea mineralului/mineralelor utile eliberate prin zdrobire de restul mineralelor. Diferitele operaii de preparare care de obicei formeaz un circuit se bazeaz pe diferenele de proprieti fizice ntre mineralele utile i cele de gang. Ca urmare a preparrii minereurilor se obine un concentrat, adic materialul care conine mineralele utile i un steril de preparare constituit din mineralele de gang i reactivi. Dintre proprietile fizice ale mineralelor care sunt utilizate la prepararea minereurilor amintim: greutate specific, conductivitate electric, susceptibilitate magnetic i afinitate pentru unele substane chimice. Metodele de preparare aferente sunt: concentrare gravitaional, separare electrostatic, separare magnetic i flotaie. a) Concentrare gravitaional. Diferitele procedee care se ncadreaz la aceast metod utilizeaz diferenele de densitate pentru a separa mineralele utile de cele de gang. Alegerea unui

6

procedeu pentru un anumit tip de minereu este puternic influenat de dimensiunea la care trebuie mcinat minereul pentru ca separarea s aib loc, de diferena de densitate i de ali factori. Separarea fraciilor grosiere i a celor fine se bazeaz pe densitatea particulelor i mai puin pe dimensiunea lor. Pentru separare sunt folosite diferite aparate (mese, clasoare, grtare etc.), alimentate cu un amestec format din minereul mcinat i ap. Mineralele avnd densitate mai mare vor rmne n aceste aparate n timp ce mineralele mai uoare sunt preluate de fluxul de ap. n general materialele evacuate constituie sterilul sau sunt prelucrate mai departe cu alte metode de concentrare. Amalgamarea se folosete la extragerea aurului nativ prin folosirea mercurului lichid. Filtrarea conduce la ndeprtarea excesului de mercur, iar amalgamul este n continuare prelucrat pentru separarea aurului de mercur. Aceast metod era folosit pe scar larg n trecut, azi fiind nlocuit cu cianurarea. Totui, amalgamarea se folosete la prepararea unor cantiti mici de minereuri aurifere bogate, n general extrase din zcminte de tip placer (sedimente detritice) sau a unor concentrate rezultate n urma aplicrii altor metode gravitaionale. Zonele miniere n care s-a folosit amalgamarea pot fi poluate grav cu mercur. Separarea n medii dense se bazeaz pe separarea mineralelor n funcie de densitate utiliznd forele care acioneaz n cazul plutirii. Minereul este introdus n nite cuve care conine un mediu dens (lichid) avnd densitatea mai mare dect a mineralelor de gang, dar mai mic dect a mineralului/mineralelor utile. Astfel, mineralele de gang plutesc i sunt deversate la partea superioar a cuvelor n timp ce mineralele utile coboar la partea inferioar a acestora fiind eliminate. Mediul dens reprezint o suspensie de ferosiliciu sau galen foarte fin mcinate. Sterilul rezultat poate fi folosit n alte aplicaii industriale sub forma unor agregate. b) Separare magnetic. Separarea magnetic este aplicat la prepararea minereurilor de fier, niobiu i tantal, precum i de wolfram sau la separarea diferitelor minerale utile dintr-un minereu complex. Procesul se bazeaz pe diferenele de susceptibilitate magnetic (care, chiar dac este sczut, poate fi msurat pentru aproape toate materialele) i este eficient pentru materialele considerate n mod obinuit nemagnetice. Minereul este transportat printr-un cmp magnetic cu gradient ridicat, mineralele care au o susceptibilitate magnetic mare fiind atrase de o suprafa n micare sub care este situat un pol al unui electromagnet puternic. Aceste particule sunt separate de restul mineralelor i sunt supuse unor prelucrri ulterioare. ntr-o prim etap se folosesc separatoare pe cale uscat urmate de o separare pe cale umed. c) Separare electrostatic. Aceast metod este folosit pentru separarea mineralelor n funcie de conductivitatea lor electric. Procesul de desfoar doar pe cale uscat i este caracterizat de tensiuni electrice foarte ridicate 20.000+-40.000 voli. Minereul supus acestui cmp electric de tensiune ridicat este introdus ntr-un tambur conductiv rotativ. Particulele cu conductiviti ridicate sunt respinse de acest tambur n timp ce particulele neconductive ader la acesta datorit atraciei electrostatice. 7

d) Flotaie. Flotaia este procesul prin care cu ajutorul unor substane chimice adugate unui amestec de ap i minereu, unele minerale ader la bule de aer formate ca urmare a injectrii aerului n tulbureala (amestecul format din ap i minereu) din cuvele de flotaie. La bulele de aer care se ridic la partea superioar a tulburelii ader mineralele care urmeaz a fi separate din minereu. Un agent de spumare este adugat cu scopul de a preveni spargerea bulelor de aer cnd acestea ajung la suprafa. La suprafaa cuvelor de flotaie se formeaz o spum cu minerale care este evacuat ntr-un canal cu scopul de a recupera mineralele. Flotaia a devenit una din principalele metode de preparare a minereurilor metalifere deoarece poate fi aplicat pentru concentrarea minereurilor fin mcinate. De asemenea, metoda are randamente de extracie foarte bune pentru fraciile fine care rezult n operaiile de sfrmare i mcinare i care nu pot fi prelucrate prin alte metode de preparare. Avnd n vedere c flotaia se bazeaz pe fenomenele chimico-fizice care au loc la suprafaa mineralelor, reeta de reactivi folosii poate fi astfel conceput nct s fie specific unui anumit mineral, permind obinerea unor concentrate bogate din minereuri foarte srace. Ex. dintr-un minereu avnd 0,3% MoS2 se obine un concentrat cu 95 % MoS2. Specificitatea pentru anumite minerale face ca aceast metod s fie folosit la separarea diferitelor minerale utile dintr-un minereu complex (de ex. minereuri de sulfuri de Cu, Pb i Zn) i consumuri mici de reactivi, deoarece acetia interacioneaz doar cu anumite minerale. n timpul flotaiei este utilizat un sistem complex de reactivi incluznd cinci mari tipuri de compui: condiionatori de pH (regulatori i modificatori), colectori, spumani, activani i depresani. Proiectarea unui uzine de flotaie este foarte complex avnd n vedere c fiecrui minereu trebuie s i se gseasc o reet de preparare specific caracterizat de o serie de parametri: tipul i cantitatea de reactivi, fineea mcinrii, numrul de etape de mcinare, numrul etapelor de flotare etc.). Dei consumul de reactivi pe tona de minereu este mic, ntr-o uzin de flotaie pot fi folosite cantiti mari de reactivi deoarece aceasta prelucreaz cantiti mari de minereu (zeci de mii de tone pe zi). Adeseori, reactivii de flotaie rmn n apa rezidual permind scderea cantitii de reactivi utilizat n urma recirculrii (refolosirii) apei. Totui, uneori aceti reactivi din apa uzat sunt duntori altor etape a procesului, mpiedicnd reciclarea ei. Toate sulfurile sunt susceptibile de a fi concentrate prin flotaie folosind reactivi similari n doze mici, dar reeta detaliat de reactivi i uurina cu care se realizeaz flotaia difer de las un mineral la altul. Flotaia sulfurilor are loc de cele mai multe ori la un pH alcalin. Sulfurile cele mai des concentrate prin flotaie sunt de: Cu, Pb, Zn, Mo, Ag, Ni, Co. Alte minerale care pot fi concentrate prin flotaie sunt oxizii de Fe, Cu, Mn i elementele aparinnd pmnturilor rare, W, Ti, Nb, Ta. Condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc apa folosit la flotaia oxizilor sunt mult mai stricte dect n cazul sulfurilor. De aceea, reciclarea apei este mai rar ntlnit. Flotaia minereurilor oxidice folosete alt tip de reactivi de flotaie fa de minereurile sulfurice: acizi grai, pcur, amine, sulfat de cupru, dicromai, dioxid de sulf etc. 8

B. Deeuri de preparare n urma diferitelor operaiuni de preparare a minereului rezult un concentrat care este prelucrat prin metode metalurgice n vederea obinerii produsului final, respectiv metalul i un material care conine mineralele neutile considerat deeu numit steril de preparare. mpreun cu aceste minerale neutile, deeurile de preparare conin i substanele chimice utilizate n timpul desfurrii operaiunilor de preparare: mercur n cazul utilizrii amalgamrii, sulfat de cupru, diferite amine i cianur de sodiu n cazul flotaiei. n cazul preparrii marii majoriti a resurselor minerale metalifere, cantitatea de steril rezultat este mult mai mare dect cantitatea de concentrat de minerale utile. La prepararea minereurilor aurifere, cantitatea de aur corespunztoare fiecrui ton de steril de preparare este de doar cteva sute de grame. De asemenea, zcmintele de cupru exploatate astzi conin minereuri srace a cror coninut de cupru este de doar cteva procente, restul reprezentnd minerale neutile i care vor forma sterilul de preparare. Depozitarea sterilului de preparare reprezint o mare parte din managementul deeurilor miniere rezultate de la o exploatare minier. Caracteristicile fizice i chimice ale sterilului depind de tipul de minereu extras din min i de tipul de operaiuni de preparare aplicate n vederea obinerii concentratului. Alegerea metodei de depozitare a sterilului de preparare se face n funcie de coninutul de ap al acestuia. n funcie de coninutul de ap, n general sunt recunoscute trei tipuri de steril: uscat, ngroat i umed. Cunoaterea tipului de steril este important n primul rnd din punctul de vedere al gestionrii deeurilor de preparare pe msur ce ele se produc, dar i n etapa de remediere n vederea alegerii celor mai bune metode de reabilitare. Dei sterilul de preparare are un coninut mult mai mic de minerale utile dect minereul, el poate fi o surs de contaminare a zonei miniere datorit prezenei sulfurilor cum ar fi pirita (generator de ape acide), metale (disponibile pentru mobilizare n apele de suprafa i cele subterane) i reactivi adugai n timpul operaiunilor de preparare. Sterilul uscat i avnd dimensiuni mici ale particulelor sunt susceptibile de a forma praf. n trecut i n unele ri inclusiv n prezent, sterilul de preparare era depozitat oriunde i n orice condiii, de obicei n apropierea locurilor unde erau executate operaiunile de preparare. Sterilul era deversat n ruri avnd un debit suficient, depozitat n spatele unor diguri sau amplasat direct pe pmnt. Astzi, sterilul umed i ngroat se depoziteaz n iazuri de decantare, iar cel uscat n halde de steril de preparare. Unele sterile avnd anumite caracteristici pot fi utilizate ca material de umplutur a minelor subterane n etapa de nchidere (rambleere). a) Iazuri de decantare. Sterilul umed este depozitat n iazuri de decantare unde excesul de ap este eliminat prin evaporare i prin drenarea cu ajutorul unor conducte verticale sau pompare. n urma 9

acestei operaiuni, sterilul devine uscat. Mrimea iazurilor de decantare este variabil avnd suprafee care pot depi 100 ha i nlimi mai mari de 100 m. Exist trei tipuri principale de iazuri de decantare: de vale, de coast i de cmpie. Iazuri de vale constau n construirea unui dig care bareaz valea n spatele cruia este depozitat sterilul de preparare. n cazul iazurilor de coast, sterilul este depozitat n spaiul dintre versantul unui deal sau munte i un dig construit n faa pantei. Iazurile de cmpie sunt construite pe terenuri plate, fiind nconjurate n totalitate de diguri. Digurile pot fi construite din fragmente de roci (arocamente) sau din fracia nisipoas a sterilului de preparare obinut n urma hidrociclonrii. Principala problem pe care o pot ntmpina iazurile de decantare o reprezint stabilitatea fizic a acestora. Apele acide care se produc n cazul oxidrii sterilului de preparare care conine sulfuri pot s afecteze apele subterane i cele de suprafa pe distane apreciabile. Remedierea iazurilor de decantare este una din cele mai importante probleme n etapa de remediere a zonelor miniere. b) Halde de steril de preparare. Sterilul poate fi desecat i/sau uscat nainte de a fi depozitat. n acest fel este redus volumul de ap necesar a fi drenat precum i suprafaa pe care este depozitat sterilul. Sterilul uscat poate fi depozitat de asemenea pe vi, pe versanii unor dealuri sau muni sau sub forma unor stive pe teren plat. c) Rambleere a minelor subterane. Unele sterile de preparare pot fi folosite ca material de umplutur n vederea rambleerii minelor subterane. Rambleerea se face cu scopul de a spori stabilitatea terenului n care au fost executate excavaii subterane i de a reduce efectele la suprafa ale subsidenei care poate s apar n zonele miniere. Sterilul folosit la rambleere trebuie s aib o permeabilitate ridicat, compresibilitate sczut i s fie un material prin care drenajul s fie rapid. Din aceste motive, adeseori doar fracia nisipoas este folosit pentru rambleere. Pentru aceasta, sterilul de preparare este supus unei operaii de hidrociclonare n urma creia rezult fracia nisipoas i o fracie fin care este depus n iazuri de decantare. n vederea creterii rezistenei, nainte de introducerea n min sterilul poate fi amestecat cu ciment. n medii geologice propice, rambleerea cu un astfel de material conduce la reducerea cantitii de ape acide deversate n exterior i la reducerea cantitii de steril care trebuie depozitate la suprafa. n alte cazuri, operaiunile de nchidere ermetic a minelor pot s determine apariia unui risc crescut de apariie a apelor acide de min. d) Depozitare subacvatic. Depozitarea sterilului ntr-un lac, o mare, un ocean, sau o structur inginereasc a fost folosit mai ales n trecut, dar i n prezent n unele ri (Canada). Principalul avantaj al acestei metode este inhibarea oxidrii sulfurilor coninute de sterilul de preparare (datorit lipsei oxigenului), prevenind sau ncetinind producerea apelor acide. Alte efecte pe termen scurt i lung ale acestei metode de depozitare a sterilului asupra apei sunt nc necunoscute sau foarte puin studiate. n SUA, depozitarea subacvatic a sterilului este interzis.

10

III. PRELUCRAREA HIDROMETALURGIC A MINEREURILOR (LIXIVIERE) Lixivierea este procesul de extracie a unui compus metalic solubil dintr-un minereu prin dizolvarea lui selectiv cu un solvent potrivit (lixiviant) cum ar fi apa, acidul sulfuric sau o soluie de cianur de sodiu. Etapa urmtoare o constituie extragerea metalului din lixiviantul ncrcat printr-o metod chimic sau electrochimic. Solvenii (lixivianii) specifici atac doar un constituent (sau n unele cazuri mai muli constitueni) al minereului incluznd mineralul sau metalul cu valoare economic. (Solubilizarea in situ reprezint n esen acelai proces de lixiviere, diferena constnd n faptul c n cazul acestei metode minereul nu este excavat.) Minereul este mcinat foarte fin astfel nct mineralul cu valoare economic s poat fi eliberat i solventul s poat aciona. n multe cazuri, sterilul rezultat n urma preparrii minereului prin diferite metode, mai ales flotaie, este lixiviat n vederea recuperrii unor cantiti suplimentare de metal. Minereurile cu coninuturi foarte reduse i care nu se justific a fi mcinate datorit costurilor ridicate pot fi prelucrate prin lixiviere n halde. A. Tipuri de procese asociate cu lixivierea Prelucrarea hidrometalurgic a minereurilor const ntr-o etap de activiti de prelixiviere, operaiunea de lixiviere propriu-zis i recuperarea substanei mineral cu valoare economic din lixiviantul ncrcat. Fiecare din aceste procese genereaz diferite tipuri de deeuri. a) Activiti de prelixiviere. n funcie de coninutul minereului i de metoda de lixiviere ce urmeaz a fi aplicat, uneori este necesar folosirea unor operaiuni prelixiviere. n general, lixivierea n halde nu necesit astfel de activiti, minereul fiind de obicei doar mcinat grosier. - Prjire. Unele minereuri sunt nclzite n cuptoare de prjire n vederea alterrii mineralelor , eliminrii impuritilor i/sau reducerii coninutului de ap. De exemplu, prjirea este utilizat la prelucrarea minereului sulfuric cu aur pentru ca lixivierea s aib loc mult mai uor. Prjirea cu sodiu a unor minereuri n care metalul apare sub forma unor compui anionici insolubili (vanadiu) determin apariia unor sruri solubile (vanadat de sodiu) care dup rcire pot fi solubilizate cu ap. Prjirea nu folosete temperaturi foarte ridicate specifice pirometalurgiei, minereurile nefiind topite i fr s sufere modificri chimice. Prjirea elibereaz dioxid de sulf (SO2) i alte substane, precum i particule n suspensie. - Tratare n autoclave. Autoclavele sunt echipamente care utilizeaz temperaturi i presiuni ridicate pentru prelucrarea unor minereuri nainte de a fi lixiviate. Mineralele din minereuri sunt transformate n oxizi, compui chimici care sunt mult mai uor de solubilizat. Minereul este introdus de obicei sub form de lamuri (material de constituia unui ml). 11

b) Operaiuni de lixiviere. Clasificarea operaiunilor de lixiviere se face att n funcie de tipul de solvent (lixiviant) folosit, ct i de modul de desfurare al operaiunii. - Modul de desfurare al operaiunii. n funcie de coninutul minereului, de tipul de lixiviant i de mineralul cu valoare economic ce urmeaz a fi solubilizat, exist dou metode de lixiviere: n halde i n cuve. Lixivierea n halde const n aplicarea solventului prin stropire sau prin sisteme de distribuie de tip pictur pe halde construite din minereu, amplasate pe sol i care n partea inferioar au un strat impermeabil constituit din argil. Uneori, aceste halde sunt amplasate pe o folie de plastic care are rolul de a colecta mai eficient solventul ncrcat i de a mpiedica infiltrarea lui n sol, respectiv apariia unor probleme de poluare (mai ales n cazul cianurrii minereurilor de aur). Lixiviantul ncrcat este recuperat n partea inferioar a haldelor n nite bazine, dup o perioad de luni sau chiar ani. De multe ori, haldele se amplaseaz pe un teren cu o mic nclinare i pentru o recuperare ct mai eficient se construiete un sistem de colectare. De obicei, haldele de minereu lixiviat rmn pe loc dup ncetarea operaiunii. Rareori acestea sunt nlturate n vederea amplasrii pe acelai teren a unor noi halde de minereu ce urmeaz a fi prelucrat. Lixivierea n cuve are loc prin amplasarea minereului fin mcinat n nite bazine unde este adugat solventul. Aceste cuve sunt prevzute cu diferite dispozitive de agitare, nclzire, aerare, presurizare etc. n vederea creterii randamentului de extracie (creterii eficienei dizolvrii mineralelor). De multe ori, acest proces folosete un circuit nchis cu recircuitarea lixiviantului folosit dup o prealabil regenerare. - Tipul de solvent (lixiviant) folosit. Lixivierea este caracterizat i prin tipul de solvent folosit n timpul operaiunii de dizolvare a mineralului. Lixivierea acid este aplicat mai ales la prelucrarea minereurilor de cupru prin folosirea unei soluii de acid sulfuric. Cianurarea este aplicat la recuperarea aurului din minereurile srace prin folosirea cianurii de sodiu. Pe msur ce tehnologia de cianurare a fost mbuntit, au putut fi prelucrate minereuri din ce n ce mai srace. Dizolvarea este procedeul prin care cu ajutorul apei sunt separai diveri compui solubili n ap cum ar fi sodiu, bor, potasiu i unele sruri (o parte din acestea aprnd n urma prjirii). Compuii sunt dizolvai iar soluia obinut este purificat prin metode simple aparinnd chimiei apei, filtrat i n cele din urm compuii dizolvai sunt recristalizai. c) Procese de recuperare. Substanele cu valoare economic coninute n lixiviantul ncrcat sunt recuperate prin una sau mai multe metode. Precipitarea este procesul prin care metalele dizolvate n lixiviant sunt trecute n compui insolubili care sunt recuperai prin filtrare sau prin depunere. Metodele prin care apar compuii

12

insolubili ai metalelor pot fi tratarea chimic, evaporarea i/sau modificarea temperaturii i/sau a pHului. Electroliza este metoda prin care din lixiviantul ncrcat introdus ntr-o celul electrolitic, metalul se depune la catod. Precipitatul insolubil, material de constituia unui ml foarte fin, se poate depune la partea inferioar a celulei. Adsorbia pe crbune activ poate fi folosit pentru adsorbia unor metale din soluie. Crbunele activ este apoi splat pentru recuperarea metalelor adsorbite. Cementarea reprezint extragerea metalului din soluie prin nlocuirea acestuia cu un metal mai puin activ din punct de vedere chimic. De exemplu, cnd un lixiviant care conine cupru (CuSO 4) vine n contact cu plci de fier vechi, cuprul nlocuiete fierul din plci iar acesta este trecut n soluie (FeSO4). Cuprul este recuperat prin splarea plcilor. Extracia cu solvent este un procedeu prin care un solvent specific poate fi utilizat pentru extracia selectiv a unei substane minerale cu valoare economic dizolvat n lixiviantul ncrcat. Aceast metod este des utilizat n cazul lixivierii minereurilor de cupru, solventul fiind o substan organic patentat dispersat n kerosen (petrol lampant). Cuprul este recuperat ulterior din soluia organic cu ajutorul acidului sulfuric concentrat care apoi este supus electrolizei. B. Deeuri de lixiviere a) Halde de minereu lixiviat. n urma lixivierii n halde, acestea rmn pe loc constituind un deeu. Dimensiunile acestor halde variaz destul de mult ajungnd la suprafee de zeci de hectare, nlimi de zeci de metri i coninnd zeci de milioane de tone de minereu lixiviat (steril). n cazul n care amplasamentul haldelor (incluznd fundaia realizat dintr-un material impermeabil) este utilizat de mai multe ori, n apropiere exist o zon n care este depozitat sterilul rmas n urma lixivierii. Uneori, minereul lixiviat poate fi mutat pe un alt amplasament pentru o lixiviere suplimentar sau pe termen lung. Lixiviantul necolectat din aceste halde este o surs potenial de contaminare a apelor subterane, apelor de suprafa i a solului. n plus, ali contaminani (n special arsenul, mercurul, seleniul i alte metale grele) care sunt prezeni n minereu pot n timp s ajung n lixiviant. Apele acide pot fi generate n urma oxidrii sulfurilor coninute n minereu, necesitnd operaiuni de control. Contaminarea fizic a zonelor n care exist halde rmase n urma lixivierii se poate produce datorit transportului particulelor de praf i datorit eroziunii cauzate de apele de iroire. b) Lixiviat folosit. Cnd lixivierea este ncheiat sau cnd este necesar nlocuirea solventului, lixiviantul uzat devine un deeu necesitnd o gestionare potrivit. Solventul poate fi eliberat din hald i dup ce operaiunea de lixiviere s-a ncheiat. De exemplu, n cazul hidrometalurgiei aurului cu cianur, soluia de cianur care nu a reacionat cu metalul din minereu sau care nu a fost drenat din hald poate fi splat de apa de ploaie sau care rezult din topirea ploilor, ajungnd n cursurile de ap 13

de suprafa sau n apele subterane. Acest fenomen are loc dac sistemul de drenaj, recuperare i reciclare nu funcioneaz eficient. c) lamuri i impuriti electrolitice. n urma operaiunii de electroliz rezult un lam care se depune la partea inferioar a cuvelor de electroliz. Aceste lamuri sunt recuperate i tratate n vederea recuperrii metalelor preioase cum ar fi aurul i argintul. O parte a impuritilor se ridic la partea superioar a cuvelor formnd o spum care este evacuat prin aspirare i retrimise n instalaia de lixiviere. d) Crbunele activ folosit. Crbunele activ folosit este un deeu care rezult dup ce metalele au fost extrase din acest material. Crbunele activ poate conine alte metale i compui chimici care erau prezeni n minereu sau care au fost folosii n timpul lixivierii (de exemplu mercur i cianuri). Adeseori, crbunele activ folosit poate fi refolosit dup o prealabil reactivare. III. IMPACTUL AMBIENTAL AL ACTIVITILOR MINIERE Activitile miniere au un impact semnificativ asupra mediului ambiant n cele mai multe cazuri. Cunoaterea n detaliu a acestor efecte este important nc din faza de cercetare a zcmintelor, continund cu faza de proiectare, exploatare i culminnd cu faza de nchidere i remediere. Impactul activitilor miniere poate fi privit att la scara unei singure exploatri miniere, dar i la scara unei regiuni care cuprinde mai multe mine i a cror efecte negative asupra mediului au un caracter cumulativ n timp. n cazul multor regiuni miniere, activitile miniere afecteaz grav factorii de mediu determinnd o degradare accentuat mai ales a resurselor de ap de suprafa i subterane. A. Ape acide Cea mai mare problem ambiental legat de activitile miniere n orice ar din lume o reprezint formarea apelor acide i contaminanii asociai acestui proces. Apele acide pot fi generate att n lucrrile minere la suprafa i subterane, ct i n depozitele de deeuri, respectiv haldele de steril de min, iazurile de decantare, haldele de minereu lixiviat sau descoperta. De obicei apele acide apar imediat dup ce substanele minerale intr n contact cu factorii externi, dar n unele cazuri poate s treac o perioad lung de timp (ani sau chiar decenii) pn la momentul n care acestea sunt generate sau fenomenul atinge potenialul maxim. De aceea, chiar i zonele miniere abandonate de mult timp pot constitui zone n care impactul ambiental al apelor acide este major. Gravitatea impactului depinde n primul rnd de compoziia mineralogic a substanelor minerale i de disponibilitatea surselor de oxigen i ap. Chiar dac aciditatea poate fi neutralizat de apa receptoare, unele metale dizolvate rmn n soluie. Printre alte metale, apele acide de min pot s conin fier, plumb, zinc, cupru, cadmiu, arsen, argint, mangan. Coninuturile ridicate de metale ale 14

apelor de suprafa i a celor subterane pot s conduc la imposibilitatea folosirii acestora ca resurs de ap potabil sau ca habitat acvatic. a) Formarea apelor acide. Aciditatea apare n zonele miniere cnd sulfurile din roci i minereuri sunt oxidate i exist cantiti suficiente de ap pentru ca ionul de sulf s fi mobilizat. naintea nceperii operaiunilor miniere, oxidarea sulfurilor i formarea mediului acid depinde de procesele naturale de alterare supergen. Viteza cu care are loc acest fenomen n cazul corpurilor de minereu neafectate de lucrri miniere i efectele asociate (generarea unui mediu acid i mobilizarea metalelor) este foarte mic. n majoritatea cazurilor, apele acide generate n astfel de zone creeaz un impact minor asupra ecosistemelor. Operaiunile de exploatare a zcmintelor i cele de preparare i prelucrare a minereurilor determin o cretere a vitezei de desfurare a reaciilor chimice specifice acestui fenomen prin excavarea i prelucrarea unor mari volume de roci care conin sulfuri, precum i prin creterea suprafeei specifice a mineralelor expuse factorilor exogeni (aer i ap). Potenialul unei mine i a deeurilor asociate de a genera ape acide i de a elibera contaminani depinde de mai muli factori specifici fiecrei zone. b) Factori generatori. Acetia determin abilitatea materialelor minerale de a produce ape acide. Pentru generarea apelor acide este necesar prezena apei i a oxigenului, unele bacterii putnd favoriza apariia mediului acid. Apa este un element important al desfurrii reaciilor chimice, constituie un mediu propice dezvoltrii bacteriilor i este o cale de transport pentru produsele reaciilor de oxidare. Pentru ca reaciile s fie iniiate i s poat avea loc este necesar un aflux imediat de oxigen. Oxigenul este important n meninerea reaciei rapide de oxidare catalizate de bacterii la pH mai mic de 3,5. Oxidarea sulfurilor este mult diminuat cnd concentraia de oxigen n porii din deeurile miniere este mai mic de 1-2%. Diferite tipuri de bacterii se dezvolt n funcie de valorile de pH i de ali factori fizici. c) Factori chimici. Factorii chimici determin apariia diferiilor produi ai reaciilor chimice. De asemenea, acetia includ abilitatea rocilor generatoare sau a apelor receptoare fie de a neutraliza mediul acid, fie de a modifica caracteristicile efluenilor prin aportul unor ioni metalici mobilizai de mediul acid. Neutralizarea mediului acid datorit reaciilor care au loc cu mineralele carbonatice este o cale eficient de a ncetini apariia apelor acide sau chiar mpiedic generarea acestora. cele mai des ntlnite minerale cu potenial de neutralizare sunt calcitul i dolomitul. Produi ai reaciilor de oxidare cum ar fi ionii de hidrogen sau de metale pot s reacioneze cu ali constitueni determinnd de exemplu schimburi ionice cu mineralele argiloase, precipitarea gipsului i dizolvarea altor minerale. Dizolvarea mineralelor contribuie la totalul substanelor cu caracter de contaminant prezente n apele acide. d) Factori fizici. Factorii fizici sunt reprezentai de caracteristicile fizice ale mineralizaiei i a deeurilor miniere, distribuia materialelor generatoare i respectiv neutralizatoare a mediului acid, 15

precum i condiiile hidrologice locale. Potenialul de generare al apelor acide este determinat de mrimea particulelor, permeabilitatea i alterabilitatea minereului sau sterilelor. Dei contribuia lor este greu de evaluat, fiecare din aceste caracteristici influeneaz potenialul de producere al mediului acid i trebuie avute n vedere pentru gestionarea pe termen lung a sterilelor. Mrimea particulelor are o mare importan pentru c determin suprafaa expus factorilor exogeni i care este afectat de reaciile de oxidare. Cu ct particulele au dimensiuni mai reduse, cu att suprafaa este mai ridicat. Suprafaa materialului foarte grosier specific haldelor de steril de min care este expus factorilor exogeni nu este foarte ridicat dar tocmai granulometria ridicat permite aerului i apei s ptrund pn la nivele adnci n hald. Astfel o cantitate mai mare de material va fi oxidat, genernd cantiti mari de acid. Circulaia aerului prin materialul grosier este favorizat de vnt, schimbri n presiunea atmosferic i, posibil, prin micarea convectiv a gazelor determinat de cldura degajat n timpul reaciilor de oxidare. Sterilul de preparare i prelucrare a minereurilor are o granulometrie redus care ncetinete deplasarea aerului i a apei n interiorul materialelor, dar suprafaa expus oxidrii este mare. Relaiile ntre mrimea particulelor, suprafaa lor i reaciile de oxidare joac un rol primordial n conceperea unor metode de prevenire a producerii apelor acide i n metodele de gestionare a deeurilor. Pe msur ce materialele sunt oxidate, mrimea lor se reduce expunnd o suprafa din ce n ce mai mare factorilor exogeni, modificnd n acelai timp caracteristicile fizice ale depozitelor de steril. B. Contaminarea cu metale a apelor de suprafa, subterane i a sedimentelor Calitatea apelor subterane poate fi afectat de operaiunile miniere realizate sub nivelul hidrostatic, att n exploatrile de suprafa, ct i n cele subterane, deoarece ele intr n contact direct cu apa subteran. Apele subterane mai sunt afectate n cazul n care apele (naturale, industriale sau uzate) se infiltreaz prin materialele aflate la suprafa (inclusiv steril i alte deeuri). Contaminarea poate s aib loc cnd exist o conexiune direct ntre apele de suprafa i cele subterane. Modificrile regimului apelor subterane poate s afecteze resursele de ap potabil. Apele subterane contaminate pot s reprezinte eflueni ai apelor de suprafa aflate n aval de exploatarea minier. Substanele dizolvate prezente n apele dintr-o regiune minier sunt reprezentate prin metale, dar i prin sulfai, nitrai, substane radioactive. Aceti contaminani pot s migreze din imediata apropiere a exploatrilor miniere n apele subterane i cele de suprafa din regiunea respectiv. Apele contaminate cu nivele ridicate de metale devin improprii pentru a fi folosite ca resurse de ap potabil. Valorile sczute ale pH-ului i coninuturile ridicate de metale pot avea efecte acute i cronice asupra ecosistemelor acvatice. Coninuturile ridicate de metale prezente n ap sunt de obicei datorate mobilizrii lor de mediul acid caracteristic reaciilor de oxidare a materialelor bogate n sulfuri. Nu ntotdeauna ns,

16

nivelurile ridicate de poluare cu metale sunt asociate unor pH-uri sczute, existnd numeroase cazuri de contaminare n condiiile unor medii neutre sau chiar alcaline. a) Surse de poluare. n cazul activitilor miniere, principala surs pentru poluanii dizolvate n ape o reprezint lucrrile miniere de suprafa (cariere) i subterane (galerii, puuri etc.), descoperta i haldele de steril de min, iazurile de decantare, deversrile directe provenite de la instalaiile folosite la prepararea minereului sau prelucrarea prin lixiviere, zonele de depozitare a substanelor chimice, precum i operaiuni de reabilitare. Principalele ci de migrare a poluanilor n apele de suprafa i cele subterane sunt deversrile apelor uzate, a apelor de min, apele de iroire provenite din ploi i topirea zpezilor. Sursa major a acestor poluani o reprezint substanele minerale care sunt prezente n regiunea minier. Minereurile extrase nu conin doar metalul cu valoare economic ci i alte metale n concentraii foarte variabile. Adeseori, coninuturile de metale care nu fac obiectul valorificrii economice sunt mai mari dect a metalelor economice i pot fi mai mobile dect acestea. n funcie de constituia geologic local, minereul i rocile n care este cantonat mineralizaia pot s conin aluminiu, fier, arsen, cadmiu, crom, nichel, cupru, plumb, zinc, argint, seleniu, azbest. Substanele chimice folosite n procesele de extracie, preparare i prelucrare a minereurilor sunt o potenial surs de contaminare a apelor. Printre acestea regsim: cupru, zinc, crom, cianuri, nitrai, fenoli i acid sulfuric. Cu excepia substanelor folosite n procesele de lixiviere i a nitrailor folosii ca explozibili i n etapa de reabilitare, restul substanelor chimice se folosesc n cantiti foarte mici comparativ cu volumele de ap utilizate. Din acest motiv, riscurile asociate deversrilor de poluani toxici aparinnd reactivilor sunt mici. b) Contaminarea sedimentelor. O parte a contaminanilor generai n diferite faze ale activitii miniere prezeni n apele de suprafa pot s se depun n sedimentele localizate n albii. Unele substane toxice cum ar fi plumbul i mercurul se pot acumula n cantiti mari in sedimente n timp ce apa are coninuturi foarte reduse sau sunt chiar nedetectabile. Contaminarea sedimentelor poate s afectez sntatea uman prin intermediul consumului de peti sau alte vieuitoare acvatice care bioacumuleaz poluanii toxici. Niveluri ridicate ale contaminrii sedimentelor cu poluani toxici pot s afecteze i ali componeni ai ecosistemelor acvatice (macronevertebrate, organisme bentonice). Nu n ultimul rnd, sedimentele contaminate constituie o surs de poluare pe termen lung deoarece substanele toxice pot fi redizolvate n ap, determinnd o contaminare cronic a apelor i a organismelor acvatice. C. Sedimentarea apelor de suprafa Eroziunea este una din principalele probleme care afecteaz mediul ambiant din zonele miniere deoarece operaiunile de exploatare a zcmntului afecteaz suprafee mari de teren. Pe parcursul desfurrii acestor operaiuni, mari cantiti de materiale de origine mineral sunt expuse factorilor 17

exogeni. Eroziunea poate conduce la o suprancrcare cu material a masei de sedimente care sunt generate n mod normal ntr-o regiune. De asemenea, acest fenomen poate s favorizeze antrenarea unor poluani n cursurile de ap din regiune mai ales n perioadele de ploi abundente sau n timpul topirii zpezii. n zonele miniere istorice, sterilele rezultate din extracia i prelucrarea minereurilor probabil c au fost deversate direct n cursurile de ap sau depozitate n apropierea acestora de unde eroziunea le-a preluat i transportat n apa de suprafa. a) Eroziune. Eroziunea prin intermediul apei poate fi descris ca procesul prin care particulele de sol sunt desprinse, preluate n suspensie i transportate din locul lor de origine. Sedimentarea este procesul prin care particulele erodate sunt depuse n locuri diferite fa de cel de origine. Factorii care influeneaz eroziunea i sedimentarea depind de impactul precipitaiilor asupra substanelor minerale i de viteza i volumul apelor de iroire. Sedimentarea este considerat etapa final a procesului de eroziune, ns mecanismele care acioneaz n cazul eroziunii influeneaz de asemenea sedimentarea. Printre principalii factori care influeneaz eroziunea se numr iroirea apei din precipitaii sau din topirea zpezilor, viteza de infiltrare a apei n sol, structura i textura solului, caracterul vegetaiei, caracteristicile geometrice ale pantelor, precum i aplicarea unor metode de control a eroziunii. b) Surse de sedimente. Principalele surse de sedimente n regiunile miniere sunt carierele, zonele unde se desfoar operaiunile de lixiviere n halde, haldele de steril de min i descopert, iazurile de steril de preparare, drumurile de acces n perimetrul miniere, haldele de minereu, zonele n care se desfoar operaiuni de explorare i de reabilitare. Datorit variabilitii condiiilor specifice regiunilor miniere (de exemplu constituia geologic, vegetaia, topografia, clima i caracteristicile cursurilor de ap de suprafa) i a diferenelor n cantitile i caracteristicile materialelor expuse, cantitatea i caracteristicile sedimentelor care sunt generate variaz de la o zon la alta fr a putea face generalizri. Surse de generare a sedimentelor pot fi att regiunile miniere istorice, ct i cele n care se desfoar activiti miniere recente. c) Impact ambiental. Materialele n suspensie duneaz populaiilor piscicole locale, determinnd de asemenea scderea numrului de macronevertebrate i a nevertebratelor bentonice. Un alt efect al proceselor de sedimentare intense este mpiedicarea procesului de reproducere a organismelor aparinnd ecosistemelor acvatice. Turbiditatea ridicat a apei stnjenete accesul luminii care este necesar pentru desfurarea fotosintezei plantelor acvatice. d) Sedimente contaminate. Materialele minerale expuse factorilor exogeni de ctre activitile miniere (lucrri miniere, deeuri miniere i soluri contaminate) pot s determine o contaminare a sedimentelor cu diferite substane chimice, inclusiv metale grele. Sedimentele contaminate din cursurile de ape de suprafa pot constitui un factor de risc asupra sntii umane i a mediului ambiant deoarece pot constitui o surs continu de substane toxice pentru organismele acvatice i cele care le consum pe acestea. n cazul omului, calea de expunere la substanele toxice coninute de 18

sedimente este contactul direct prin intermediul consumului organismelor acvatice care au bioacumulat poluanii sau prin consumarea apei care a interacionat cu sedimentele contaminate. Acumularea substanelor toxice n organismele acvatice, n special n cele bentonice, poate conduce la apariia unui mediu toxic acut sau cronic pentru viaa acvatic. Un alt efect l reprezint dezvoltarea exponenial n apele poluate a unor organisme (eutrofizare) care determin o reducere a concentraiei de oxigen dizolvat, mediul devenind astfel toxic. e) Impact fizic. n plus fa de potenialul de poluare chimic pe care l are sedimentarea, acest proces poate conduce la o colmatare mai ales a apelor stttoare care are ca efect o reducere a habitatului pentru fauna acvatic i o cretere a temperaturii. Sedimentarea poate determina o colmatare a bazinelor din aval reducnd capacitatea de control a inundaiilor i de producere a energiei electrice. Sedimentarea poate cauza de asemenea ngustarea i reducerea adncimii albiei cursurilor de ap, provocnd o cretere a frecvenei de apariie a inundaiilor. D. Cianuri n industria minier, cianura a fost utilizat de mult timp n diferite scopuri. De mai multe zeci de ani, aceast substan chimica a fost utilizat ca depresant al piritei la flotaia minereurilor polimetalice. De peste o sut de ani, cianura este folosit la prelucrarea minereurilor aurifere. ncepnd cu anii `50 datorit avansului tehnologic, cantitatea de cianur folosit a crescut enorm culminnd cu anii `70 i `80 cnd preul aurului a atins valori foarte ridicate. mbuntirile continui aduse tehnologiei au permis exploatarea i prelucrarea economic a unor minereuri de aur cu coninuturi din ce n ce mai reduse. Folosirea lixivierii la prelucrarea minereurilor de aur constituie un risc nsemnat pentru mediul ambiant din cauza cantitilor enorme de cianuri care sunt necesare n procesul tehnologic. Toxicitatea ridicat a cianurii (prin inhalare sau ingestie, cianura afecteaz metabolizarea oxigenului n organism, fiind letal) i impactul ambiental creat de un numr de accidente majore au atras atenia opiniei publice asupra folosirii cianurii n industria minier. n anii`80, pe msur ce utilizarea cianurrii minereurilor de aur prolifera, au aprut mai multe incidente care au condus la moartea unor psri de ap care au folosit apa din iazurile de decantare sau alte rezervoare ce conineau cianuri. De asemenea, au fost nregistrate mai multe scurgeri de soluii cu cianuri i care au condus la distrugerea ecosistemelor piscicole pe mai muli zeci de km n aval. Ca rspuns la aceste evenimente, autoritile din mai multe ri i organismele internaionale au creat ghiduri de utilizare a cianurilor n industria minier, reglementnd modul de construire a instalaiilor de cianurare, monitorizarea i tratarea soluiilor cu cianuri, precum i nchiderea i reabilitarea zonelor n care a fost utilizat aceast substan. a) Impact ambiental. Cianura poate conduce la apariia a trei mari tipuri de impact ambiental

19

- Soluii cianurate staionare. Bazinele i canalele care conin cianur pot s reprezinte un hazard imediat pentru fauna slbatic i pentru psri. Iazurile de decantare constituie de asemenea un pericol dei apa coninut de acestea are n mod normal concentraii mult mai mici dect instalaiile n care se produce lixivierea. - Scurgerea de soluii cianurate. Scurgerile din instalaiile industriale pot s contamineze apele de suprafa sau cele subterane avnd efecte imediate (ex. moartea petilor) sau pe termen lung (ex. contaminarea resurselor de ap potabil). - Soluii cianurate folosite n procesul de lixiviere sau din iazurile de decantare. Cianura folosit la lixivierea n halde sau cea coninut de depozitele de deeuri miniere (halde de minereu lixiviat, sterilul din iazuri) poate fi eliberat, reprezentnd un pericol de contaminare pentru apele de suprafa i cele subterane. n unele cazuri, cianura nu a migrat la distane mari fa de locul decontaminare, solul constituind un factor de atenuare a undei de poluare. Cianura poate determina o cretere a potenialului de migrare al metalelor n soluie. n general, cianura nu este considerat o problem ambiental important pe termen lung n cazul zonelor miniere nchise sau abandonate. Dac procesul de detoxifiere i cel de reabilitare au fost corect realizate, cianura rezidual din depozitele de deeuri miniere etaneizate va fi n mare parte imobilizat prin complexare cu fier. Dei stabilitatea pe termen lung a acestor compleci chimici nu este pe deplin neleas, de obicei cianura este considerat o problem mai puin acut dect apele acide, mobilitatea metalelor i alte tipuri de impact ambiental. b) Tipuri de cianuri. Pentru a putea nelege msurile de reglementare i opiunile referitoare la activitile de reabilitare este necesar cunoaterea unor noiuni elementare privitoare la diferitele forme chimice n care se prezint cianura. - Cianura liber. Acest termen se refer la cianura care este prezent n soluie sub form de compui coninnd ionul CN- sau HCN (acid cianhidric) i include cianura de sodiu, de potasiu, de magneziu sau de calciu. Msurarea concentraiei de cianur liber este greu de realizat (exceptnd concentraiile foarte ridicate), rezultatele fiind adeseori echivoce, dificil de repetat sau imprecise. - Cianura disociabil n acizi slabi (WAD weak acid dissociable). Reprezint acea parte din cianuri care se va transforma n HCN la tratarea soluiei cu un acid slab la pH de 4,5. Cianura WAD include cianura liber i complecii slabi ai cianurii cu zincul, cadmiul, argintul, cuprul i nichelul. - Cianura total. Acest termen se refer la toate tipurile de cianuri prezente n orice form, inclusiv complecii cu fier, cobalt i aur. - Cianura tratabil prin clorinare (CATC cyanide amenable to chlorination). Cianura CATC reprezint cianura care poate fi distrus prin procesul de clorinare. Aceast cianur este folosit n instalaiile de tratare a apei.

20

Cianura liber este extrem de toxic pentru marea majoritate a organismelor. Reglementrile sunt foarte exacte n ceea ce privete aceast form a cianurii, concentraiile maxime admise pentru ap mai ales fiind foarte stricte. Standardele i alte reglementri din industria minier folosesc cianura WAD avnd n vedere dificultatea msurrii cianurii libere. Problematica hazardului ambiental pe termen lung asociat cianurii, altul dect cel acut provenit din deversrile accidentale, graviteaz n jurul disocierii n cianura liber toxic a cianurii complexate. ntr-un timp scurt i pe distane mici, cianura liber se volatilizeaz n HCN dac soluiile sunt neutralizate de sol la un pH mai mic de 8. n condiiile unui mediu favorabil, coninutul de cianuri n sol poate fi redus i de fenomene de adsorbie, precipitare, oxidare la cianat i biodegradare. n general, cianura WAD se comport similar cu cianura liber, dei cianura WAD poate s reacioneze cu metalele din sol conducnd la formarea unor sruri insolubile. E. Poluarea aerului i depunerea pulberilor Emisia gazelor i a particulelor n suspensie are loc n timpul procesului de exploatare a zcmntului, preparare a minereurilor i prelucrarea a concentratelor. Gazele sunt generate n timpul etapelor de prelucrarea a minereurilor i a concentratelor cu ajutorul operaiunilor ce utilizeaz cldura (de ex. prjirea). Particulele n suspensie provin din emisiile courilor uzinelor de prelucrare a concentratelor i din cele nepermanente (iazuri de steril, concasoare, drumuri). Remedierea impactului cauzat de aceste emisii se concentreaz n mod obinuit pe solurile afectate de depunerea pulberilor. n cazul zonelor abandonate, emisii de gaze datorate proceselor industriale nu se ntlnesc, n schimb pot fi prezente particule n suspensie provenind de la depozitele de deeuri miniere (steril de min i de preparare) sau datorate operaiunilor de remediere i transport. a) Emisii de gaze. Adeseori, procesele metalurgice genereaz cantiti mari de gaze care pot fi uneori controlate. n trecut, emisiile de gaze provenind din uzinele metalurgice nu erau controlate eficient determinnd apariia unor adevrai nori de poluare. Emisiile de dioxid de sulf afecteaz mediul datorit prelurii acestui gaz de ctre curenii de aer determinnd apariia precipitaiilor acide. Unele metale cum ar fi zincul, arsenul, cadmiul i mercurul ajung n stare gazoas pe parcursul unor operaiuni metalurgice. Dac ele nu sunt recuperate n instalaiile din uzinele metalurgice, vor fi eliberate n atmosfer i se vor condensa depunndu-se sub forma unui praf. La concentraii mari, zincul este foarte toxic pentru plante, iar arsenul are efecte nocive asupra faunei. b) Particule n suspensie. Nu ntotdeauna emisiile provenite de la operaiunile metalurgice sunt bine controlate provocnd poluri pe suprafee ntinse. n absena unor msuri eficiente de control al polurii, operaiunile metalurgice genereaz emisii bogate n particule coninnd plumb i alte metale care se vor depune din aer. Dei depunerea poate s se realizeze pe suprafee mari (cu att mari cu ct courile de dispersie sunt mai nalte) astfel nct concentraia este mic, perioada lung de timp

21

n care are loc acest fenomen (zeci de ani, n unele cazuri pn la o sut de ani) i biostabilitatea metalelor au cauzat poluri ale solului de o gravitate ridicat. Odat cu apariia reglementrilor n materie de poluare a aerului i a msurilor de control a polurii aerului, particulele n suspensie rezultate din procesele metalurgice sunt recuperate n incinta uzinei. Adeseori, aceste deeuri au un coninut ridicat de metale astfel nct, dac din punct de vedere tehnic este posibil, ele sunt prelucrate n vederea recuperrii metalelor. c) Emisii nepermanente. Aceste emisii sunt produse n timpul operaiunilor de extragere a minereurilor (ex. exploziile), a transportului (utilaje de ncrcare a minereului, echipamente de transport auto, benzi transportoare), a sfrmrii minereului n primele etape ale preparrii i a depozitrii sterilului de min i a celui de preparare. Vntul antreneaz particulele fine de pe haldele de steril, drumuri nemodernizate, iazurile de decantare i alte zone afectate fizic de activitile miniere, determinnd apariia prafului. n cazul iazurilor de decantare, praful nu se formeaz dect n etapa de post-nchidere sau dac acestea au fost abandonate, moment n care sterilul se usc n totalitate. Sterilele rezultate din diferite activiti miniere pot s constituie o surs nepermanent de poluare cu praf coninnd metale deoarece praful se poate rspndi i depune pe suprafee mari. Operaiunile de reabilitare i de stabilizare a iazurilor de decantare au rolul i de a reduce emisiile nepermanente de praf. Remedierea suprafeelor afectate de emisiile nepermanente se concentreaz pe msurile de reducere a contaminrii solului afectat de praful depus din aer. F. Impactul fizic al minei i al depozitelor de deeuri miniere Construciile i echipamentele folosite pentru organizarea unei mine, precum i depozitele de deeuri miniere constituie o problem complicat n timpul planificrii i realizrii msurilor de reabilitare. Problemele de structur n cazul depozitelor de deeuri i a exploatrilor miniere trebuie abordate relativ la dou concepte: asigurarea siguranei personalului care se ocup cu operaiunile de reabilitare i micorarea impactului ambiental care ar rezulta n urma unei pierderi a stabilitii structurale i a scurgerii contaminailor. a) Pierderea stabilitii pantelor. n zonele miniere, pantele pot fi create prin excavare sau prin adugare de material. Riscurile asociate acestor pante create pe cale antropic depind de metoda prin care sunt construite. Prin excavarea sterilului sau minereului rezult o nou suprafa n pant sau o deteriorare a suprafeei unei pante naturale. Modificrile aduse unei pante naturale pot s creeze probleme ambientale asociate cu o eroziune accentuat, o vitez ridicat a apelor de iroire, modificri ale unor habitate i expunerea la factorii exogeni a unor materiale naturale reactive. Prin depunerea de steril de min, material din descopert, steril de preparare pot fi create noi pante. Materialele naturale folosite n acest scop pot fi toxice, generatoare de ape acide sau s reacioneze sub influena factorilor exogeni. Pierderea stabilitii pantelor poate s determine expunerea sau degajarea direct a acestor materiale naturale n mediul ambiant. Creterea coninutului 22

de ap din materialele constituente ale pantelor, putndu-se ajunge pn la starea de saturaie, poate s conduc la pierderea stabilitii pantelor. b) Stabilitatea structural a iazurilor de steril. Cea mai ntlnit metod de depozitare a sterilului de preparare este depunerea acestui material asemntor cu un ml (lam) n bazine formate n spatele unor diguri. Iazurile de steril moderne sunt structuri inginereti care au un dublu rol: stocarea sterilului de preparare i recuperarea apei n vederea refolosirii ei n procesul de exploatare a zcmntului sau preparare a minereului. Marea majoritate a iazurilor construite n ultimii ani au n baz un strat sau material etan care mpiedic infiltrarea apei n sol, lucru rar ntlnit n cazul iazurilor vechi. De asemenea, construirea iazurilor se face astzi n conformitate cu o serie de specificaii tehnice privitoare la sigurana lor n cazul cutremurelor. n cazul depozitrii sterilului de preparare n iazuri vechi a cror diguri sunt construite din pmnt pot s apar probleme referitoare la stabilitatea structural a digurilor. Iazurile de decantare prezint aproape ntotdeauna (adeseori sunt chiar necesare) exfiltraii de ap prin digurile iazului. Exfiltraiile se formeaz din apa cu care sterilul este amestecat la ieirea din uzina de preparare i apa din precipitaii, care percoleaz n mod necontrolat digurile iazului. Dac presiunea hidrostatic din diguri nu poate fi meninut la valori mai mici dect nivelul critic se poate ajunge la o pierdere parial sau total a stabilitii iazului, determinnd scurgerea sterilului i a apei asociate n mediul nconjurtor. n unele cazuri, vechile iazuri de steril sunt supuse unui proces de reciclare, acest material fiind din nou supus preparrii. Stabilitatea structural depinde de caracteristicile fizice ale sterilului (de ex. raportul dintre fracia mloas i cea nisipoas), caracteristicile fizico-geometrice ale iazului i o serie condiii specifice locului n care a fost amplasat iazul (de ex. cantitatea i felul precipitaiilor, morfologia reliefului). c) Subsidena. Subsidena minier reprezint coborrea suprafeei terenului datorat colapsului formaiunilor de de-asupra cavitilor subterane. Toate tipurile de exploatri miniere subterane sunt supuse la un moment dat riscului de a fi afectate de fenomene de subsiden. Prezena unor fenomene de subsiden se poate manifesta prin apariia unor doline sau mici zone depresionare. Dolinele sunt asociate de obicei colapsului unei pri reduse din exploatarea minier subteran (de ex. o camer de exploatare). Mrimea suprafeei afectate n cazul dolinelor este limitat. Zonele depresionare se formeaz n urma micrilor de subsiden a unei poriuni mai mari din exploatarea minier subteran i afecteaz suprafee mult mai mari. Efectele subsidenei pot fi sau nu pot fi observabile la suprafa. Dolinele i zonele depresionare pot s modifice caracterul drenajului de suprafa. Astfel, unele lacuri i ruri pot fi drenate pn la dispariia lor complet, iar traseul unor cursuri de ap poate fi modificat. Terenurile agricole pot fi afectate ntr-o msur att de mare nct utilajele agricole devin ineficiente. De asemenea, sistemele de irigaii i de drenare pot fi distruse. n zonele dezvoltate din punct de vedere 23

economic, subsidena poate afecta cldiri, ci de comunicaie (osele, ci ferate), sisteme de transport a energie electrice i trasee de conducte. Totui, n multe cazuri minele sunt localizate n zone izolate astfel nct efectele asupra acestor faciliti sunt reduse. Subsidena poate contribui la creterea cantitii de ap infiltrat n subteran, mrind capacitatea de producere a apelor acide i necesitnd o capacitate mai mare de tratare a acestora. Deplasarea apelor subterane poate fi perturbat determinnd inundarea cavitilor subterane. Subsidena poate determina i deteriorarea calitii apei subterane. d) Construcii prsite. Diferitele tipuri de construcii din perimetrul minier pot constitui un hazard fizic pentru personalul implicat n operaiunile de reabilitare, dar sunt periculoase i datorit substanelor toxice potenial existente. n multe cazuri, cldirile n care se desfurau operaiunile de preparare a minereurilor au fost nchise imediat dup oprirea exploatrii miniere i au rmas intacte n sperana unei redeschideri ulterioare. Din acest motiv, incintele pot s conin att substane chimice depozitate n containere care nu mai sunt intacte, ct i praf sau materii prime care conin cantiti mari de substane toxice. Chiar i cldirile pot constitui un pericol deoarece rezistena lor slbete n timp datorit condiiilor atmosferice i a efectelor produse de diferite operaiuni (ex. cldur, mediu acid). f) Intrrile n lucrrile miniere subterane. Locurile n care lucrrile miniere subterane, att cele verticale (puuri), ct i cele orizontale (galerii) ating suprafaa pot constitui un factor de risc n zonele miniere abandonate. n multe cazuri, aceste intrri sunt bine cunoscute de marea majoritate a populaiei, putnd constitui un real pericol pentru oamenii care doresc s exploreze lucrrile miniere subterane: prbuirea tavanului galeriilor, coninut foarte sczut de oxigen n aer sau prezena unor gaze toxice. Un alt pericol l constituie lucrrile miniere verticale care adeseori nu sunt cunoscute. n timp, intrarea n aceste lucrri miniere se poate astupa datorit unor prbuiri sau pot fi obturate de vegetaie. n aceste zone exist pericolul unor prbuiri att a oamenilor, ct i a faunei slbatice, uneori pe adncimi de pn la zeci de metri.

24