Evaluación de escorias como filtros de aguas mineras y fertilizante de suelos

Abstract

Las escorias son un subproducto sólido con alta superficie específica y gran porosidad que resultan del proceso de fundición de acero crudo. El reciclaje de las escorias puede cerrar ciclos de producción y fomentar economías circulares dentro de la industria metalúrgica. Sin embargo, muchas veces es dispuesto en vertederos, pudiendo alterar las propiedades físicoquímicas de los ecosistemas. El objetivo del estudio fue evaluar la escoria para mejorar la calidad de aguas mineras y como fuente de silicio en suelos. Para esto se realizaron dos experimentos. El primero consistió en el montaje de columnas de lixiviación con escoria mezclada con materiales orgánicos y regadas con aguas mineras. Se establecieron 7 tratamientos y dos controles (solo sustancias orgánicas), aplicando un riego de 200 mL por cada columna de agua del tranque de relaves Ovejería, ubicado en la Comuna de Tiltil, Región Metropolitana. En los lixiviados se evaluaron los niveles de pH, conductividad eléctrica (CE) y sulfatos (SO4 2-). En el segundo experimento se evaluó el efecto de la aplicación en suelos de 5 y 10 ton ha-1 de escoria refinada (blanca) (EB5 y EB10) y escoria cruda (negra) (EN5 y EN10) sobre cultivos de Lechuga (Lactuca sativa) y Rábano (Raphanus sativus). Además, en el suelo se evaluaron los niveles disponibles de fósforo (P) y hierro (Fe). El ensayo se mantuvo hasta madurez comercial de los cultivos y se evaluaron la masa seca y concentración de silicio (Si) en suelo y plantas. Los resultados para los filtros de agua el tratamiento con escoria negra, indican que sustancias húmicas y biochar (50%E+30%B+20%SH), así como el tratamiento únicamente con escoria (100%E) disminuyeron la concentración de SO4 2- en aguas provenientes de la minería. Con respecto al uso de escoria como fertilizante para el cultivo de lechuga, el tratamiento EB5 aumentó significativamente la concentración de Fe y P disponibles en suelo y Si en las raíces. En el cultivo de rábanos, los tratamientos EN5 y EB10 aumentaron el Si en tejido vegetal aéreo, destacando EB10 por un aumento de Fe en el suelo, así como en el tejido aéreo y raíz. Así, las escorias demostraron un potencial en su utilización como depurador de aguas y como enmienda de suelos agrícolas.

Slag is a solid byproduct with a high specific surface area and significant porosity that results from the smelting process of crude steel. Recycling slag can close production cycles and promote circular economies in the metallurgical industry. However, it is often disposed of in landfills, which can alter the physicochemical properties of ecosystems. The aim of this study was to evaluate slag for improving the quality of mining waters and as a source of silicon in soils. Two experiments were conducted to achieve this. The first experiment involved the setting up of leaching columns with slag mixed with organic materials and irrigated with mining waters. Seven treatments and two controls (only organic substances) were established, applying 200 mL per column of water from the Ovejeria tailings pond, located in the Tiltil municipality, Metropolitan Region. The pH, electrical conductivity (EC), and sulfate (SO4 2-) levels in the leachates were evaluated. In the second experiment, the effect of applying 5 and 10 tons ha-1 of refined (white) slag (EB5 and EB10) and crude (black) slag (EN5 and EN10) on lettuce (Lactuca sativa) and radish (Raphanus sativus) crops was assessed. Additionally, the available phosphorus (P) and iron (Fe) levels in the soil were evaluated. The trial was maintained until the crops reached commercial maturity, and the dry mass and silicon (Si) concentration in soil and plants were measured. The results for the water filters indicated that treatments with black slag, including humic substances and biochar (50%E+30%B+20%HS) as well as the treatment with slag alone (100%E), reduced the SO4 2- concentration in mining waters. Regarding the use of slag as a fertilizer for lettuce cultivation, the EB5 treatment significantly increased the available Fe and P concentrations in the soil and Si in the roots. In the radish crop, treatments EN5 and EB10 increased the Si in the aerial plant tissue, with EB10 also resulting in increased Fe in the soil, the aerial tissue and roots. Slag demonstrated potential for use as a water purifier and as a soil amendment in agriculture.