TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Profesora: Judith Narváez Terán Máster en toxicología industrial y ambiental

INTRODUCCIÓN Las actividades minero-metalúrgicas y el agua están íntimamente ligadas, y como en toda actividad humana se producen alteraciones, en esta información se propone conocer: Las fuentes potenciales de generación de las aguas residuales en la industria minero-metalúrgica. Los estándares de calidad que deben cumplir los efluentes para su vertimiento al ambiente. La terminología usada en su control. La tecnología disponible para dar solución a los problemas que podrían presentarse en las aguas residuales de las empresas minero-metalúrgicas

Los efluentes minero-metalúrgicos son específicos de cada empresa minera y/o minero-metalúrgica, y varían de acuerdo a su procedencia y a las actividades productivas de la empresa, incluso una misma empresa puede producir dos o más efluentes de distinta composición; por este motivo las características de las aguas residuales varían ampliamente y no existe un procedimiento único para su depuración. El tratamiento de las aguas residuales es el conjunto de procesos destinados a cambiar las propiedades o la composición física, química y biológica de las aguas residuales, de manera que se transformen en vertidos inocuos.

ACTIVIDADES QUE CONSUMEN AGUA EN LA INDUSTRIA MINERA ‘’Consumo de aguas’’ incluye todas aquellas actividades en las que el uso del agua produce pérdidas en relación a la cantidad inicial suministrada. Actividades: Pre operación 1. Pilas de suelos superficiales. 2. Carreteras y caminos principales. 4. Instalación de la zona industrial 5. Instalación de relleno sanitario 6. Instalaciones para desechos industriales 6. Planta de tratamiento de aguas servidas. Operación: 9. Acceso a las plataformas de perforación 10. Construcción de plataformas de perforación

Operación: 11. Perforación primera etapa 12 Operación: 11. Perforación primera etapa 12. Planteamiento para la segunda etapa 13. Acceso a las plataformas de perforación 14. Construcción de plataforma de perforación 15. Perforación segunda etapa Cierre - Post Cierre a. Cierre concurrente - Plataformas de perforación -Acceso a la plataforma b. Cierre de definitivo c. Post cierre Vigilancia y monitoreo

EL CONSUMO DE AGUA EN LA MINERÍA FORMAL Campamentos: bebida, cocción, lavado, baños. Los volúmenes poco significativos frente al total consumido en una operación minera. Minería a cielo abierto: riego de las vías para reducir el polvo, se cree que se utiliza 0% al 15% del consumo total de agua de una operación minera. Minería subterránea: es reducido y el problema consiste en extraer el agua natural apozada al fondo de los trabajos. El sitio de extracción del mineral puede tener circulación interna del agua, de origen subterráneo (afloramientos), o de precipitación.

REUTILIZACIÓN DEL AGUA El agua producto de los procesos industriales mineros es reutilizada cada ves más por la sociedad, debido al surgimiento de nuevos procesos y tecnologías, con la finalidad de eliminar los contaminantes, siendo necesario: Optimizar los procesos, para minimizar la producción de contaminantes. Reciclar y reutilizar el agua de descarga en todos los procesos de extracción minera. Remover contaminantes tóxicos desde efluentes líquidos, para su posterior descarga. Mejorar la disposición de los contaminantes.

Origen y fuentes potenciales en la generación de aguas residuales en la industria minero-metalúrgica

Las principales fuentes potenciales de generación de las aguas residuales en la industria minero-metalúrgica son: 1. Aguas de minas. 2. Drenajes ácidos de minas. 3. Relaves: efluentes metalúrgicos de plantas concentradoras 4. Drenaje Ácido de Relaves (ARD). 5. Aguas residuales de plantas concentradoras, fundiciones y/o refinerías, o tratamiento de cualquier mineral, concentrado de metal o subproducto. 6. Aguas ácidas de depósitos de desmontes. 7. Aguas residuales domésticas.

CARACTERÍSTICAS DE UNA AGUA DE MINA Aguas de minas: las aguas de minas sólo son fuentes potenciales de generación de aguas residuales, sí están acompañadas de: Concentraciones de sólidos suspendidos por encima de la norma. pH por debajo o por encima de las normas. Altas concentraciones de metales disueltos tales como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. arsénico, mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros. CARACTERÍSTICAS DE UNA AGUA DE MINA

Drenajes ácidos de minas Se denominan drenajes ácidos de minas a las aguas ácidas generadas por la minería, que resultan de la oxidación de minerales sulfurados, principalmente por la pirita en presencia de aire, agua y bacterias que se alimentan de minerales sulfurosos, dando lugar a la formación de ácido sulfúrico. Las aguas ácidas atacan otros minerales, produciendo soluciones que pueden acarrear elementos tóxicos al ambiente, como cadmio, arsénico y otros elementos que producen contaminación de las aguas.

La generación de aguas ácidas puede ocurrir durante la exploración, operación y cierre de una mina. Estas descargas pueden producir desde algunos efectos menores como decoloración local de suelos y drenajes con precipitación de óxidos de hierro, o llegar a una extensa contaminación de sistemas de aguas.

Relaves Los relaves se definen como el desecho mineral sólido de tamaño entre arena y limo, provenientes de los procesos de concentración, que son producidos, transportados y depositados en forma de lodo. Los relaves son residuos que provienen de los procesos para el tratamiento de los minerales en las plantas concentradoras y son casi siempre transportados desde la concentradora a través de una tubería, en forma de pulpa (mezcla de agua y sólidos), en concentraciones que van de 20 a 50% de sólidos en peso, después de recuperar algo del agua del proceso en tanques conocidos como es pesadores.

Los relaves están compuestos de: Sólidos suspendidos: constituidos por la ganga y una muy pequeña cantidad de material valiosos. Metales en solución, en pequeñas concentraciones, provenientes de la planta de flotación. Agentes químicos empleados en la flotación cómo; cianuro de sodio, ditiofosfatos, xantatos, cromatos, sulfitos, sulfato de cobre, sulfato de zinc, ácidos grasos, alcoholes, aceites, y modificadores del pH: como cal, hidróxido de sodio, caliza, carbonato de sodio, ácido sulfúrico y/o sulfuro de sodio entre otros, dependiendo del requerimiento metalúrgico específico de cada operación

Drenaje Ácido de Relaves (ARD) El Drenaje Ácido de Relaves-ARD- se refiere a procesos por los cuales al ponerse en contacto el agua con los relaves puede disminuir severamente el pH, dando como resultado la solubilidad y transporte de metales tóxicos disueltos tales como arsénico, plomo, cadmio, y un conjunto de otros compuestos, además se produce un drástico incremento en el contenido de los sulfatos. El potencial para ARD es específico para cada cuerpo mineralizado y además depende se sus condiciones físicas y climáticas.

Existen cuatro condiciones para que el drenaje ácido de relaves ocurra: 1. La primera condición para que se produzca el ARD es que estén presentes minerales sulfurados en los relaves, principalmente pirita. pero también otras formas aún más reactivas tales como la pirrotita y la marcasita. 2. La segunda condición es la presencia de aire, el cual hace que las superficies del mineral sulfurado se oxiden y que esta reacción se acelera por la presencia de bacterias formando el ácido sulfúrico. 3. La tercera condición necesaria es que, los relaves contengan cantidades insuficientes de otros minerales que consumen ácido (por ejemplo, carbonato de calcio) para neutralizar la acidez. 4. Condiciones climáticas como: temperatura, humedad son factores que aceleran la producción del drenaje ácido de relave

Aguas ácidas de depósitos de desmontes Las aguas al entrar en contacto con los desmontes que poseen potencial de generación de producir drenaje ácido, generando aguas ácidas. La producción de aguas ácidas en los depósitos de desmontes tiene el mismo mecanismo que cuando se genera el drenaje ácido de mina.

Efluentes metalúrgicos de plantas concentradoras, fundiciones y/o refinerías En todas las etapas del tratamiento metalúrgico para la obtención de metales, se pueden producir aguas residuales metalúrgicas, las cuales pueden tener: alto contenido de sólidos en suspensión, alta acidez y alta concentración de metales disueltos.

Aguas residuales domésticas Las aguas que provienen de los campamentos, son semejantes a las aguas residuales domésticas y contienen sustancias procedentes de la actividad humana, tales como: preparación de alimentos, basuras, uso de sanitarios, productos de limpieza de la vivienda, el aseo personal y el lavado de ropa.

CONTAMINANTES MÁS COMUNES EN LA INDUSTRIA MINERA

AGUAS RESIDUALES DE CIRCUITOS DE FLOTACIÓN Características de las aguas residuales de circuitos de flotación de minerales son: sólidos en suspensión, sólidos coloidales, iones disueltos (aniones y cationes) y una variada gama de reactivos residuales utilizados en la mayoría de procesos industriales.

CONCENTRACIÓN DE IONES MÁS FRECUENTES mg/ml Ag1+ 0,02 - 0,1 Cd2+ 0,05 - 17 Cr3+ 0,03 - 40 Pb2+ 0,01 - 560 Mn2+ 0,07 -570 Fe3+ 15 - 3000 Al3+ 10 - 2500 Mo4 (MoO4)2- 0,05 - 5 Zn2+ 0,02 - 3000 SO42- 5 - 12500 CN 0,01 - 0,45

Reactivos utilizados en las plantas concentradoras Colectores Espumantes Modificadores Floculantes, Coagulantes y Dispersantes Mercaptanos Aceite de pino Sulfatos de cobre y Cinc Poliacrilamidas Tioureas Metilisobutil carbinol Cromatos, dicromatos, hipocloritos Polióxidos de etileno Tiocarboxilatos Carbonatos y fosfatos Propilen glicoles Sulfuro de sodio Penta sulfuro(Nokes) Policarboxilatos Aceites, alcatrán Parafinas alcoxi sustituidas Cianuros, ferrocianuros Aluminatos sódicos Ácidos grasos Alcoholes (diversos) Fluoruros y sulfitos de sodio Sulfatos de hierro y Aluminio Dixantógenos Quebracho (polifenoles) lignosulfonatos Silicatos solubles Aminas Sales de Plomo Polisacáridos Alquilsulfatos, Carbonatos, sulfonatos Y fosfatos Ácidos cítricos y tanínicos Polifosfatos

ACONDICIONADORES: son sustancias añadidas a la pulpa para mantener un pH adecuado (medida de acidez o alcalinidad de la pulpa), como por ejemplo en la protección de algunas sales como el cianuro de sodio que podría descomponerse en medio ácido. Los acondicionadores más comunes son: Hidróxido de sodio, carbonato de sodio y óxido de calcio (cal). Debido a que la mayoría de pulpas de flotación son alcalinas.   REACTIVOS PARA LA EXTRACCIÓN POR SOLVENTES: es un líquido orgánico que atrapa el o los iones de un mineral valioso o metal que se encuentra en la solución durante el proceso.  

DILUYENTE DE EXTRACCIÓN: Es un líquido no miscible en el agua como por ejemplo el dieseñ, que disuelve el extractante orgánico del metal, de una solución. ESPUMANTES: son sustancias utilizadas en el proceso de flotación, que produce la reducción de la tensión superficial. Los espumantes más comunes son: aceite de pino, ácido crescílico, alcoholes naturales y sintéticos, fenoles parafinas alcoxisustituidas, cetonas

SOLVENTES DE HIDROCARBUROS HALOGENADOS: Se utiliza como solventes en el proceso de limpieza industrial incluyen los cloruros, fluoruros, bromuros y yoduros.   MODIFICADORES: Son aquellos que incrementan la mojabilidad de estas superficies. SOLVENTES DE HIDROCARBUROS NO HALOGENADOS: son solventes de limpieza se refiere a hidrocarburos alifáticos, aromáticos.  PROMOTORES O COLECTORES: son compuestos heteropolares que contienen un grupo hidrógeno - carbono y un grupo ionizado, son elegidos por su capacidad para adsorver selectivamente en procesos de flotación por espumas y hacer la superficie adsorbente relativamente hidrofobica.

REACTIVOS DE FLOTACIÓN: resultan el grupo más diverso de compuestos utilizados en la industria minero metalúrgico. Los compuestos tienen una estructura orgánica y se clasifican en: promotores, acondicionadores, espumantes, modificadores, depresores. COLECTORES ANIÓNICOS: utilizados para los minerales sulfurosos son: ditiocarbonatos, tiocarbonatos, ditiofosfatos, tiocarbonilidos. COLECTORES ANIÓNICOS PARA MINERALES NO SULFUROSOS: ácidos grasos y aminas  

COLECTORES CATIÓNICOS PARA MINERALES NO SULFUROSOS: Aminas. ESPUMANTES: aceite de pino (terpinol) ácido crescílico (Xileno), alcoholes de cadena carbonada larga, glicoles solubles en agua. MODIFICADORES DE pH: cal, ceniza de sodio, sosa cáustica.   MODIFICADORES DE SUPERFICIE: Ba, Ca, Cu, Pb, y Zn Sulfato, fosfato, cianuro, carbonato, sulfuro. Poliacrilamida, dextrina, carboximetil, almidón y quebracho.

FLOCULANTES: polímeros de acrilamidas y N,N-metilenbisacrilamida. DISPERSANTES: Aminas, poliacrilamidas de bajo peso molecular. LEXIVIANTES: Tiourea (para Ag y Au)

CANTIDADES APROXIMADAS QUE SE USA Colectores= 0,006- 2,5 Kg/tonelada Espumantes= 0,06 – 0,5 Kg/ tonelada Modificadores= 0,006- 6 Kg/tonelada Floculantes, coagulantes y dispersantes= 0,005- 1 Kg/tonelada

GRADO DE TOXICIDAD DE LOS REACTIVOS QUÍMICOS Muy tóxicos: Tioles, sulfonatos y aminas Tóxicos: Espumantes elaborados a partir de alcohol No tóxicos: propilen glicol y jabones Iones disueltos: El ión cianuro CN- es el que representa mayor grado de toxicidad, produciendo mortalidad de los peces cuando la concentración de este ión supera los 0,1 mg/L. Los iones de metales pesados sobre la salud de las personas y el medio ambiente, que es una de las mayores preocupaciones

Estándares de calidad de las aguas en la industria minero-metalúrgica

Los estados dictan estándares de calidad de los efluentes, los cuales deben ser cumplidos para poder ser vertidos al ambiente. En el caso de los efluentes de las actividades minero-metalúrgicas, los estándares de calidad están referidos a la cantidad de contaminantes presentes en dichos efluentes, afín de proteger los cuerpos receptores. La calidad de las aguas y se examina con respecto al uso que se pretenda hacer de ellas. Límite Máximo Permisible: es la medida de la concentración de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y biológicos que caracterizan al efluente líquido producto de las actividades minero-metalúrgicas, que al ser excedida causan daños a la salud y al ambiente.

Límite en cualquier momento: valor del parámetro que no debe ser excedido en ningún momento. Nivel Máximo Tolerable: es un nivel peligroso y que requiere de rápidas medidas de control. Nivel Máximo aceptable: está relacionado con la protección de la vida humana y su efecto contaminante se puede considerar en nivel realístico, en el tiempo presente. Nivel máximo deseable: es un objetivo a largo plazo, el cual será la base para la medida de control de contaminación, en áreas no contaminadas, con el apoyo de nuevas tecnologías.