AMD-precipitates formed in an arsenic-rich environment: the case of the Penedono mine waste-dumps (N Portugal)

Abstract

This work presents the AMD-precipitates from supergenic neoformation in a mine waste-dumps located in the North of Portugal (Penedono mine). The waste dumps resulted from exploitation of gold occurring in quartz veins with sulfides, mainly pyrite and arsenopyrite. As a result, the mine wastes are composed by detrital minerals, mainly quartz, feldspar, micas, and pyrite that coexist with supergenic phases, formed by evolution of the acid mine drainage solutions. Mineral-water interaction lead to neoformation processes, including salinization (formation of soluble salts efflorescences) and crustification, consisting of the layering of crusts of minerals deposited successively. Jarosite, scorodite, and several soluble salts, such as gypsum and rhomboclase were identified as the most abundant precipitates. In addition, mineralogical analyses revealed the abundant occurrence of poorly crystalline iron-oxyhydroxides as well as amorphous nanoprecipitates, mainly composed by iron and arsenic. Mobilization or fixation of toxic elements can be strongly regulated by these neoformation processes. The obtained results indicated that arsenic is retained either by crystalline phases, such as scorodite, or by amorphous iron arsenates. Jarosite also play an important role in controlling mobilization of metals and arsenic by assuring crustification of mine wastes.

El presente trabajo describe los precipitados de drenaje ácido de mina que resultan de procesos de neoformación en una escombrera del Norte de Portugal. La escombrera ha resultado de la explotación de oro en filones de cuarzo con pirita y arsenopirita. Como resultado, los residuos son constituidos por minerales detríticos, tales como cuarzo, feldespato y micas, los cuales coexisten con precipitados de drenaje ácido de mine. La interacción mineralagua ha conducido a procesos de neoformación, incluyendo salinización (formación de sales solubles) y crustificación, que consiste en la deposición sucesiva de camadas de minerales. La jarosita, scorodita y varias sales solubles como el yeso y rhomboclase están entre los precipitados supergénicos más abundantes. El análisis mineralógico también indicó la ocurrencia de oxihidróxidos de hierro de baja cristalinidad, así como de nanoprecipitados amorfos de hierro y arsé- nico. La movilización de elementos tóxicos puede ser regulada por estos procesos de neoformación. Los resultados obtenidos indican que el arsénico se fija principalmente en fases cristalinas, como la scorodita, o en arseniatos de hierro amorfos. La jarosita también desarrolla un papel importante en el control de la movilidad de los elementos tóxicos mediante su participación en procesos de crustificación de los residuos mineros.