Estructuración de metadatos experimentales para procesos de geopolimerización aplicados a la sostenibilidad y reciclaje de relaves mineros
DOI:
https://doi.org/10.23857/dc.v12i1.4666Palabras clave:
Geopolímeros, inmovilización de metales, relaves mineros, materiales de construcción, análisis de datos, desechos minerosResumen
La acumulación de relaves mineros en la Relavera Comunitaria El Tablón (RCET), ubicada en el Distrito Zaruma–Portovelo, constituye un pasivo ambiental crítico debido a su alto contenido de sulfuros y metales de transición con potencial tóxico. Frente a esta problemática, la geopolimerización se plantea como una alternativa sostenible capaz de transformar residuos mineros en materiales estables y de menor impacto. El objetivo de esta investigación fue evaluar la capacidad de geopolímeros elaborados a partir de relaves de la RCET para inmovilizar metales de transición y determinar su viabilidad como insumo para aplicaciones constructivas en zonas mineras. La metodología combinó una caracterización física, química y mineralógica del relave con un diseño experimental basado en cuatro mezclas geopoliméricas, sometidas a ensayos de compresión, lixiviación y análisis estructural mediante XRD, FTIR y SEM.
La muestra presentó elevadas concentraciones de As, Pb, Cr, Cd, Cu y Zn, confirmando su peligrosidad. Las mezclas RCC y CE alcanzaron resistencias mecánicas dentro del rango establecido por la NEC 2015, mientras que los ensayos de lixiviación evidenciaron una reducción significativa en la movilidad de los metales, especialmente Cr, Cd, Cu y Ni. Los análisis estructurales confirmaron la formación de redes amorfas y geles aluminosilicato-cálcicos responsables del encapsulamiento. En conclusión, la geopolimerización demostró ser una alternativa viable para estabilizar relaves mineros del área de estudio y generar materiales con potencial de uso en aplicaciones constructivas no estructurales, contribuyendo a la gestión sostenible de pasivos ambientales en regiones mineras
Citas
ARCOM. (2019). Proyecto de seguimiento, control y evaluación de labores mineras en el distrito Zaruma–Portovelo. Ecuador.
ASGMI. (2022). Glosario técnico en materia de gestión de pasivos ambientales mineros.
BBC. (2019). Presa de Brumadinho en Brasil: ¿qué falló en el dique cuya ruptura ha dejado al menos 60 muertos y casi 300 desaparecidos?
Boskovic, I., Goranovic, S., Vukcevic, M., Kljajevic, L., Nenadovic, S., Ivanovic, M., & Gulicovski, J. (2024a). Red mud-fly ash-based geopolymers as an eco-friendly material for immobilization of toxic pollutants (Pb and Cu) from wastewater. Science of Sintering, 00, 24–24. https://doi.org/10.2298/sos240220024b
Boskovic, I., Goranovic, S., Vukcevic, M., Kljajevic, L., Nenadovic, S., Ivanovic, M., & Gulicovski, J. (2024b). Red mud-fly ash-based geopolymers as an eco-friendly material for immobilization of toxic pollutants (Pb and Cu) from wastewater. Science of Sintering, 00, 24–24. https://doi.org/10.2298/sos240220024b
Bravo, C. (2022). Relavera El Tablón. Prefectura de El Oro.
Carvajal, H., Teijeiro-Álvarez, M., García-Álvarez, M., & Vite, H. (2022). Modelo de gestión, de manejo de residuos sólidos urbanos en la provincia de el Oro, Ecuador. Revista Universidad y Sociedad, 14(6), 314–321.
https://rus.ucf.edu.cu/index.php/rus/article/download/3379/3315/6631
Chang, R. (2017). Síntesis y caracterización de hormigones de Geopolímeros a partir de zeolitas naturales. https://www.fict.espol.edu.ec/sites/fict.espol.edu.ec/files/CHANG.pdf
Fonseca Alfonso, P. M., Díaz Lagos, M., & Murillo, E. A. (2024). Immobilization of Pb2+, CrO42?, Hg2+, and Cd2+ in Coal Fly Ash/PP-g-MHBP-Based Geopolymers. Journal of Composites Science, 8(12). https://doi.org/10.3390/jcs8120528
Genua, F., Lancellotti, I., & Leonelli, C. (2025). Geopolymer-Based Stabilization of Heavy Metals, the Role of Chemical Agents in Encapsulation and Adsorption: Review. In Polymers (Vol. 17, Issue 5). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI).
https://doi.org/10.3390/polym17050670
González-Sánchez, M., León-Bassantes, L., & Peñafiel-Cox, M. (2023). La economía circular como nuevo modelo de negocio empresarial. Revista Científica Arbitrada de Investigación En Comunicación, Marketing y Empresa, 6(12), 118–131.
https://doi.org/10.46296/rc.v6i12.0146
Gupta, P., Nagpal, G., & Gupta, N. (2021). Fly ash-based geopolymers: an emerging sustainable solution for heavy metal remediation from aqueous medium. In Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences (Vol. 10, Issue 1). Springer Science and Business Media Deutschland GmbH. https://doi.org/10.1186/s43088-021-00179-8
Ivanovi?, M., Kneževi?, S., Radovi?, I., Kljajevi?, L., Mirkovi?, M., Nenadovi?, M., & Nenadovi?, S. (2023). Preparation and Characterization of Geopolymers Based on Metakaolin with the Addition of Organic Phase PVA. Sustainability (Switzerland), 15(5). https://doi.org/10.3390/su15054441
MAE. (2018). Ley de Minería. www.lexis.com.ec
Mahfoud, E., Maherzi, W., Ndiaye, K., Abriak, N. E., Aggoun, S., & Benzerzour, M. (2024). One-part geopolymer based on micronized sediments and fly ash mix: Mechanical, microstructural and leaching assessment. Journal of Building Engineering, 96. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.110426
Manaviparast, H. R., Miranda, T., Pereira, E., & Cristelo, N. (2024). A Comprehensive Review on Mine Tailings as a Raw Material in the Alkali Activation Process. In Applied Sciences (Switzerland) (Vol. 14, Issue 12). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). https://doi.org/10.3390/app14125127
Martínez, G. (2022). Geopolímeros y sus aplicaciones. TecNM Celaya.
MMSD. (2001). Abriendo Brecha Minería, Minerales y Desarrollo Sustentable. Earthscan Publications Ltd.
Mohammad, N. (2000). Metodología de la investigación.
Morales Aranibar, C. G., La Rosa Toro Gómez, A., da Silva, J. L., Morales-Aranibar, L., & Arán, D. (2025). Reuse of Mine Tailings Through Geopolymerization Applied to 3D Printing: A Review of Progress, Challenges and Perspectives. In Sustainability (Switzerland) (Vol. 17, Issue 6). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI).
https://doi.org/10.3390/su17062617
Pacheco-Torgal, F., Castro-Gomes, J. P., & Jalali, S. (2008). Investigations of tungsten mine waste geopolymeric binder: Strength and microstructure. Construction and Building Materials, 22(11), 2212–2219. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.08.003
Paz-Gómez, D. C., Vilarinho, I. S., Pérez-Moreno, S. M., Carvalheiras, J., Guerrero, J. L., Novais, R. M., Seabra, M. P., Ríos, G., Bolívar, J. P., & Labrincha, J. A. (2021a). Immobilization of hazardous wastes on one-part blast furnace slag-based geopolymers. Sustainability (Switzerland), 13(23). https://doi.org/10.3390/su132313455
Paz-Gómez, D. C., Vilarinho, I. S., Pérez-Moreno, S. M., Carvalheiras, J., Guerrero, J. L., Novais, R. M., Seabra, M. P., Ríos, G., Bolívar, J. P., & Labrincha, J. A. (2021b). Immobilization of hazardous wastes on one-part blast furnace slag-based geopolymers. Sustainability (Switzerland), 13(23). https://doi.org/10.3390/su132313455
Perná, I., Havelcová, M., Šupová, M., Žaloudková, M., & Bi?áková, O. (2024). The Synthesis and Characterization of Geopolymers Based on Metakaolin and on Automotive Glass Waste. Applied Sciences (Switzerland), 14(8). https://doi.org/10.3390/app14083439
Pratt, W., & Figueroa, J. (1997). Mapa Geológico de la Cordillera Occidental del Ecuador entre 3- 4o S, Proyecto de Desarrollo minero y control ambiental, Programa de información cartográfica y geológica. Quito.
Ren, X., Wang, F., He, X., & Hu, X. (2024). The Effect of CaO in the Immobilization of Cd2+ and Pb2+ in Fly Ash-Based Geopolymer. Clean Technologies, 6(3), 1057–1075.
https://doi.org/10.3390/cleantechnol6030053
Ro?ek, P., Florek, P., Król, M., & Mozgawa, W. (2021). Immobilization of heavy metals in boroaluminosilicate geopolymers. Materials, 14(1), 1–16.
https://doi.org/10.3390/ma14010214
Tian, Q., Bai, Y., Pan, Y., Chen, C., Yao, S., Sasaki, K., & Zhang, H. (2022). Application of Geopolymer in Stabilization/Solidification of Hazardous Pollutants: A Review. In Molecules (Vol. 27, Issue 14). MDPI. https://doi.org/10.3390/molecules27144570
Yibran, A. H., Nan, Z., & Figueroa, L. (2021). Conversión de relaves mineros en materiales geopoliméricos aditivados con nanopartículas de hidróxido de calcio_ estudios preli - Revista Minería.
Zúñiga, N. C., & Picado, D. R. (2022). Evaluación de muestras del agregado grueso proveniente de residuos de concreto para producir nuevos concretos. Métodos & Materiales, 12, 1–11. https://doi.org/10.15517/mym.v12i0.48029
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Katherine Michelle Diaz Medina
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Authors retain copyright and guarantee the Journal the right to be the first publication of the work. These are covered by a Creative Commons (CC BY-NC-ND 4.0) license that allows others to share the work with an acknowledgment of the work authorship and the initial publication in this journal.
