Optimización de formulaciones geopoliméricas a partir de relaves mineros para mejorar la resistencia mecánica y la inmovilización de metales
DOI:
https://doi.org/10.23857/dc.v11i4.4636Palabras clave:
Geopolímeros, relaves mineros, economía circular, inmovilización de metales, minería sostenibleResumen
La actividad minera en el sur del Ecuador ha generado grandes volúmenes de relaves que, al ser dispuestos de manera antitécnica, constituyen pasivos ambientales con alto potencial de contaminación por metales de transición. En este contexto, la geopolimerización se presenta como una alternativa alineada con los principios de economía circular, al permitir la valorización de estos residuos mediante su transformación en materiales más estables y con aplicaciones potenciales en el sector de la construcción. El objetivo de esta investigación fue evaluar comparativamente el desempeño mecánico y la estabilidad química de diferentes formulaciones geopoliméricas elaboradas a partir de relaves mineros de la Relavera Comunitaria El Tablón.
La metodología incluyó la caracterización física, química y mineralógica del relave, la elaboración de probetas con distintas formulaciones, ensayos de resistencia a la compresión, pruebas de lixiviación y análisis microestructurales mediante XRD, FTIR y SEM. Los resultados mostraron que las formulaciones RCC y CE alcanzaron resistencias mecánicas compatibles con la Norma Ecuatoriana de la Construcción, mientras que la mezcla CE presentó una menor liberación de aluminio y cromo en los ensayos de lixiviación. La caracterización microestructural evidenció la formación de matrices geopoliméricas con alta fracción amorfa, aunque con diferencias en el grado de reacción entre formulaciones. Se concluye que la geopolimerización de relaves mineros es una alternativa técnicamente viable para su valorización, siempre que la selección de mezclas considere de manera conjunta criterios mecánicos, químicos y microestructurales.
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
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.
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
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. (2021). Immobilization of hazardous wastes on one-part blast furnace slag-based geopolymers. Sustainability (Switzerland), 13(23). https://doi.org/10.3390/su132313455
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
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 2025 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.




