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

El AGUA EN LA MINERÍA, CONSUMO Y CARACTERÍSTICAS

CONSUMO DE 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

REUTILIZACIÓN DEL AGUA El agua usada en procesos industriales, como los mineros, es reutilizada cada ves más por la sociedad; debido a nuevos procesos que eliminan los contaminantes incorporados en ellos. Para ello es necesario: Optimizar procesos, para minimizar la producción de contaminantes. Recuperar, para reciclar o utilizar en otras aplicaciones productos de procesos. Remover contaminantes tóxicos desde efluentes líquidos para su posterior descarga. Mejorar las características de disposición de los contaminantes.

FUENTES DE CONTAMINACIÓN Polvos Carga y transporte Molienda Disposición de escombreras Efluentes líquidos -Manipulación de los productos mineros con agua o soluciones químicas. -Procesos de concentración por vía húmeda -Lluvia que cae sobre las escombreras, infiltrándose en las minas, generando proceso de oxidación, hidrólisis y lavado. Residuos sólidos -Escombreras Naturaleza de la explotación Minerales acompañantes: -granulometría - climatología - acción bacteriana

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.

USO DEL AGUA EN PROCESOS MINEROS Plantas concentradoras: El procesamiento de minerales representa el mayor consumo de aguas con respecto a los volúmenes totales e involucra: - trituración (chancado) - molienda del mineral -flotación - clasificación y espesamiento El mayor consumo se da: flotación; el transporte de concentrados y desechos (relaves); evaporación infiltración en los tranques. Flotación se realiza a una taza que varía entre un 25% y un 40% de sólidos. Espesamiento significa aumentar el porcentaje de sólidos entre un 40% y 60%, con la consiguiente recuperación de agua. Filtración obteniéndose un porcentaje de humedad de los concentrados de un 10%.

MANEJO AMBIENTAL DEL AGUA Identificación de fuentes potenciales de descargas de contaminantes. Identificación y caracterización de las aguas que pueden ser impactadas, por las descargas de los contaminantes. Implementación de metodologías para evitar, reducir, tratar y manejar apropiadamente las descargas. FUENTES POTENCIALES DE DESCARGA Drenaje de la mina. Operaciones durante el proceso de beneficio. Unidades de desecho y pilas del mineral. Actividad humana.

Las principales fuentes potenciales de generación de las aguas residuales en la industria minero-metalúrgica 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, metal, o subproducto. 6. Aguas ácidas de depósitos de desmontes 7. Aguas residuales domésticas

Aguas de minas Las aguas de minas sólo son fuentes potenciales de generación de aguas residuales, sí están acompañadas de: 1. Concentraciones de sólidos suspendidos por encima de la norma 2. pH por debajo o por encima de las normas 3. Altas concentraciones de metales disueltos tales como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. arsénico, mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros. 4. Altas concentraciones de metales totales, tales como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. arsénico, mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros  

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/o bacterias que se alimentan de minerales sulfurosos, dando lugar a la formación de ácido sulfúrico.

Relaves Los relaves se definen como el desecho mineral sólido de tamaño entre arena y limo, provenientes de los procesos de concentración, y son producidos, transportados y depositados en forma de lodo. Los relaves están compuestos de: 1. Sólidos suspendidos: constituidos por la ganga y una muy pequeña cantidad de material valioso.

2. Metales en solución, en pequeñas concentraciones, provenientes de la planta de flotación. 3. 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 potencial para ARD es específico para cada cuerpo mineralizado y para 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. 2. La segunda condición es la presencia de aire, el cual hace que las superficies del mineral sulfurado se oxiden y que pueden ser ayudados por bacterias, para formar ácido sulfúrico.

Drenaje Ácido de Relaves (ARD) 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 el ácido 4. La condición final es que los contaminantes producidos deben ser transportados de los depósitos de relaves hasta los terrenos receptores.  

Aguas ácidas de depósitos de desmontes: las aguas al entrar en contacto con los desmontes que poseen potencial de generación de producir drenaje ácido, producen aguas ácidas. La producción de aguas ácidas en los depósitos de desmontes tiene el mismo mecanismo que la producción de 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/o alta concentración de metales disueltos.  

Características de los efluentes líquidos 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) 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.   REACTIVO PARA 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 del proceso. DILUYENTE DE EXTRACCIÓN: Es un líquido no miscible en el agua como por ejemplo el querosene, 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 sin halógenos y 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.   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: 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.

FILTRADO, SEDIMENTACIÓN Y TRANSPORTE HIDRÁULICO. FLOCULANTES: polímeros de acrilamidas y N;Nmetilenbisacrilamida. Dispersantes: Aminas, poliacrilamidas de bajo peso molecular. LEXIVIANTES: Tiourea (para Ag y Au)

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 a no tóxicos. 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

Características de las aguas residuales de circuitos de flotación. Propiedades químicas y fisicoquímicas. Propiedades Concentración Conductividad, microohms 175 - 675 Sólidos disueltos, mg/ L 120 - 4300 Sólidos en suspensión, mg/ L 2 - 550.000 Demanda Química de Oxígeno DQO mg/ L 15 - 240 Carbono Orgánico Total COT mg /L 8 - 290 Aceites y grasas, mg/ L 2 - 11 pH 8 - 11

Controles En la industria minero-metalúrgica de los metales básicos y del oro, las regulaciones están dirigidas a mantener bajo control las variables que más fácilmente pueden sobrepasar los límites, entre los cuales se han considerado: pH Sólidos suspendidos Aceites y grasas Cianuros: libre, WAD y total Metales pesados: como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso, mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros Arsénico Coliformes termotolerantes, demanda bioquímica de oxígeno, demanda química de oxígeno, temperatura, etc.

Controles Las características de los efluentes varían de una empresa a otra, e incluso dentro de una misma empresa, por lo que en el caso de los controles se debe considerar a cada efluente como un caso específico, que debe ser analizado en forma particular. Para escoger un determinado proceso para tratar las aguas residuales, se debe tener en cuenta lo siguiente: 1. El volumen de las aguas residuales 2. La concentración de los elementos contaminantes 3. La calidad del efluente deseado 4. La disponibilidad de las técnicas de tratamiento y los costos asociados a dichas técnicas