Aspectos Ambientales de Los Impactos Ambientales de Los Procesos Extractivos de Cobre

INIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENGENIERIA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE METALURGIA

TRABAJO ENCARGADO ASPECTOS AMBIENTALES DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES DE LOS PROCESOS EXTRACTIV EXTRACTIVOS OS DE COBRE Y TECNOLOGÍA LIMPIA

CURSO

:

PIROMETALURGIA

DOCENTE

:

Ing. CARLOS VIVAR COLQUICOCHA

ALUMNO

:

MODESTO AVENDAÑO CHURA

AÑO

:

CUARTO

FECHA

:

Agosto de 2013.

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INTRODUCCION La actividad minera, como la mayor parte de las actividades que el hombre realiza para su subsistencia, crea alteraciones en el medio natural, desde las más imperceptibles hasta las representan claros impactos sobre el medio en que se desarrollan. Esto nos lleva a definir el concepto de impacto ambiental de una actividad: la diferencia existente en el medio natural entre el momento en que la actividad activida d comienza, el momento en que la actividad se desarrolla, y, sobre todo, el momento en que cesa. Estas cuestiones, que hace algunos años no se percibían como un factor de riesgo para el futuro de la humanidad, hoy se contemplan con gran preocupación, preocupación, que no siempre está justificada, pues el hombre viene alterando el medio desde que ha sido capaz de ello, pero ciertamente los abusos cometidos en este campo han hecho que crezca la conciencia de la necesidad de regular estos impactos. De cualquier manera, también debe quedar claro que el hombre necesita los recursos mineros hoy, y los necesitará en el futuro. Otro punto a destacar es que la actividad minera es infinitamente menos impactante que otras actividades industriales, como el desarrollo de obras civiles (impacto visual, modificación del medio original) y la agricultura (uso masivo de productos químicos: pesticidas, fertilizantes). Así, en el momento actual existen normativas muy estrictas sobre el impacto que puede producir una explotación minera, que incluyen una reglamentación de la composición de los vertidos líquidos, de las emisiones de polvo, de ruidos, de restitución del paisaje, etc., que ciertamente a menudo resultan muy problemáticos de cumplir por el alto costo económico que representan, pero pero que indudablemente indudablemente han de ser asumidos para llevar a cabo la explotación. Por otra parte, hay que tener en cuenta que la actividad minera no solo produce un impacto ambiental, es decir, sobre el medio ambiente. También produce lo que se denomina Impacto Socioeconómico, es decir, una alteración sobre los modos de vida y la economía de la región en la que se implanta, que pueden ser en unos casos positivos y en otros, negativos. 2 UNJBG | E.A.P.INGENI E.A.P.INGENIERIA ERIA METALURGICA

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INTRODUCCION La actividad minera, como la mayor parte de las actividades que el hombre realiza para su subsistencia, crea alteraciones en el medio natural, desde las más imperceptibles hasta las representan claros impactos sobre el medio en que se desarrollan. Esto nos lleva a definir el concepto de impacto ambiental de una actividad: la diferencia existente en el medio natural entre el momento en que la actividad activida d comienza, el momento en que la actividad se desarrolla, y, sobre todo, el momento en que cesa. Estas cuestiones, que hace algunos años no se percibían como un factor de riesgo para el futuro de la humanidad, hoy se contemplan con gran preocupación, preocupación, que no siempre está justificada, pues el hombre viene alterando el medio desde que ha sido capaz de ello, pero ciertamente los abusos cometidos en este campo han hecho que crezca la conciencia de la necesidad de regular estos impactos. De cualquier manera, también debe quedar claro que el hombre necesita los recursos mineros hoy, y los necesitará en el futuro. Otro punto a destacar es que la actividad minera es infinitamente menos impactante que otras actividades industriales, como el desarrollo de obras civiles (impacto visual, modificación del medio original) y la agricultura (uso masivo de productos químicos: pesticidas, fertilizantes). Así, en el momento actual existen normativas muy estrictas sobre el impacto que puede producir una explotación minera, que incluyen una reglamentación de la composición de los vertidos líquidos, de las emisiones de polvo, de ruidos, de restitución del paisaje, etc., que ciertamente a menudo resultan muy problemáticos de cumplir por el alto costo económico que representan, pero pero que indudablemente indudablemente han de ser asumidos para llevar a cabo la explotación. Por otra parte, hay que tener en cuenta que la actividad minera no solo produce un impacto ambiental, es decir, sobre el medio ambiente. También produce lo que se denomina Impacto Socioeconómico, es decir, una alteración sobre los modos de vida y la economía de la región en la que se implanta, que pueden ser en unos casos positivos y en otros, negativos. 2 UNJBG | E.A.P.INGENI E.A.P.INGENIERIA ERIA METALURGICA

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PROCESO DE EVALUACIÓN DEL EIA La Ley General del Ambiente establece la presentación de un EIA para las operaciones operaciones mineras nuevas. A nivel sectorial sectorial la legislación legislación que regula regula la presentación presentación del EIA es el DS N° 016-93EM, Reglamento para la Protección Ambiental en la Actividad MineroMetalúrgica y sus modificatorias DS N° 059-93-EM y DS N° 058-99-EM. En este reglamento se establece como obligatoria la presentación presentación de un EIA para para operaciones operaciones nuevas, así así como para las operaciones operaciones con más del del 50 por ciento de la ampliación ampliación de su producción. Además establece establece la estructura estructura general general de un EIA, que es explicada en detalle en la Guía para Elaborar Estudios de Impacto Ambiental aprobada por el Ministerio de Energía y Minas. La estructura del Resumen Ejecutivo se describe en la Resolución Ministerial Nº 596-2002-EM/DM, Reglamento de Consulta y Participación Ciudadana en el Procedimiento Procedimiento de Aprobación de los Estudios Ambientales en el Sector Energía y Minas. De acuerdo con el Decreto Supremo Nº 053-99-EM, Establecen Disposiciones Destinadas a Uniformizar Procedimientos Procedimientos Administrativos Administrativos ante la Dirección Dirección General General de Asuntos Asuntos Ambientales, Ambientale s, la autoridad competente para el sector minas en asuntos ambientales es el Ministerio de Energía y Minas a través de la Dirección General de

Asuntos Ambientales. Mediante Ley N° 26786, Ley de Evaluación de Impacto Ambiental para Obras y Actividades, Actividades, corresponde al Consejo Consejo Nacional Nacional del Ambiente (CONAM) la coordinación coordinación de los requisitos requisitos para la aprobación aprobación de los EIAs en cada sector, para luego ser aprobado por el Consejo de Ministros mediante Decreto Supremo. Sin embargo, esta ley no afecta necesariamente lo establecido por por la reglamentación reglamentación ambiental ambiental del sector Energía y Minas. Minas. El trámite para la aprobación de un EIA está reglamentado por el Texto Único de Procedimientos Procedimientos 3 UNJBG | E.A.P.INGENI E.A.P.INGENIERIA ERIA METALURGICA

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Administrativos (TUPA) del Ministerio de Energía y Minas (DS N° 025-2002EM), de acuerdo con el Decreto Supremo Nº 053-99-EM, Establecen Disposiciones Destinadas a Uniformizar Procedimientos Administrativos ante la Dirección General de Asuntos Ambientales y de acuerdo con el Reglamento de Consulta y Participación Ciudadana en el Procedimiento de Aprobación de los Estudios Ambientales en el Sector Energía y Minas (Resolución Ministerial Nº 5962002-EM/DM). El plazo para la evaluación del EIA es de 120 días; en caso que el MEM manifieste observaciones al estudio, el titular debe absolverlas dentro de los 90 días siguientes. Si por el contrario el Ministerio no presenta observaciones dentro de los 120 días, el estudio es aprobado mediante resolución directoral o es rechazado mediante silencio administrativo. El proceso es similar en caso de la segunda y tercera ronda.

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EL IMPACTO AMBIENTAL DE LA MINERÍA La actividad minera, como la mayor parte de las actividades que el hombre realiza para su subsistencia, crea alteraciones en el medio natural, desde las más imperceptibles hasta las representan claros impactos sobre el medio en que se desarrollan. Esto nos lleva a definir el concepto de impacto ambiental de una actividad: la diferencia existente en el medio natural entre el momento en que la actividad comienza, el momento en que la actividad se desarrolla, y, sobre todo, el momento en que cesa. Estas cuestiones, que hace algunos años no se percibían como un factor de riesgo para el futuro de la humanidad, hoy se contemplan con gran preocupación, que no siempre está justificada, pues el hombre viene alterando el medio desde que ha sido capaz de ello, pero ciertamente los abusos cometidos en este campo han hecho que crezca la conciencia de la necesidad de regular estos impactos. De cualquier manera, también debe quedar claro que el hombre necesita los recursos mineros hoy, y los necesitará en el futuro. Otro punto a destacar es que la actividad minera es infinitamente menos impactante que otras actividades industriales, como el desarrollo de obras civiles (impacto visual, modificación del medio original) y la agricultura (uso masivo de productos químicos: pesticidas, fertilizantes). Así, en el momento actual existen normativas muy estrictas sobre el impacto que puede producir una explotación minera, que incluyen una reglamentación de la composición de los vertidos líquidos, de las emisiones de polvo, de ruidos, de restitución del paisaje, etc., que ciertamente a menudo resultan muy problemáticos de cumplir por el alto costo económico que representan, pero que indudablemente han de ser asumidos para llevar a cabo la explotación. Por otra parte, hay que tener en cuenta que la actividad minera no solo produce un impacto ambiental, es decir, sobre el medio ambiente. También produce lo que se denomina Impacto Socioeconómico, es decir, una alteración sobre los modos de vida y la economía de la región en la 5 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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que se implanta, que pueden ser en unos casos positivos y en otros, negativos.

Clasificación de los impactos ambientales El impacto que produce la minería desde el punto de vista ambiental se puede clasificar de muy diversas formas: · Según sea un impacto directo, o indirecto sobre el medio. · Según sea a corto o a largo plazo · Según sea reversible o irreversible (a escala humana) · Según sea local o externo · Evitable o inevitable Por otra parte, en función de los aspectos del medio que modifican, pueden ser: · Acciones que modifican el uso del suelo · Acciones que implican la emisión de contaminantes (sólidos, líquidos, gases y otros: ruidos, onda aérea) · Acciones que implican sobreexplotación de recursos (agua) · Acciones que implican la modificación del paisaje (casi todos) · Acciones que repercuten en las infraestructuras · Acciones que modifican el entorno social, económico y cultural (impacto socioeconómico ). También, en función del momento en que se producen, podemos considerar el impacto durante la fase de instalación, durante la fase de explotación propiamente dicha, y el impacto durante la fase de abandono o cese de la explotación.

El impacto ambiental: evaluación A la vista de las consideraciones anteriores, el impacto ambiental de una actividad minera es la diferencia entre la situación del medio ambiente antes de llevar a cabo la actividad, y durante o tras la actividad minera. La evaluación de este impacto es la cuantificación de estas diferencias, mediante la realización de un estudio multidisciplinar que 6 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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pretenderá identificar, predecir y prevenir las consecuencias o efectos sobre el medio ambiente de la actividad minera. Una cuestión interesante es que el estudio de impacto se puede considerar como una comparación entre la situación real de la zona estudiada, y la situación teórica de esta zona si no estuviera afectada por la actuación minera. Los objetivos del estudio de impacto ambiental serían los siguientes: 1.

Evitar posible errores y deterioros ambientales originados durante el proceso extractivo, cuya corrección posterior podría tener un alto coste, tanto desde un punto de vista privado (costes transferibles a las empresas) como desde el punto de vista social (costes transferibles a la sociedad).

2.

Disponer de datos que permitan introducir en las decisiones empresariales los efectos de los proyectos de desarrollo en el medio natural y social, siempre difíciles de cuantificar y evaluar.

3.

Presentar una información integrada sobre los impactos de nuestra actividad sobre el medio ambiente.

4.

Integrar a los diversos organismos públicos y privados que tienen algún grado de responsabilidad sobre las decisiones que afectan al medio ambiente.


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ASPECTOS AMBIENTALES. El auge minero ha tenido y tiene su contraparte en efectos ambientales externos. Desde la exploración hasta la clausura y el cierre, y en especial en el proceso de fundición, el medioambiente está expuesto a impactos negativos más o menos significativos, asociados a la escala y la tecnología de producción. Considerando que muchos de los efectos potenciales se mitigan dadas las características de las tierras desérticas donde se ubica la mayor parte de la minería chilena, se asocian con la minería los siguientes problemas ambientales: 1) Contaminación atmosférica generada por la emisión de gases sulfurosos y partículas de las fundiciones y de plantas térmicas generadoras de energía empleadas en los procesos mineros. 2) Contaminación de agua por la emisión de efluentes líquidos con contenido de metales disueltos, reactivos y ácidos. 3) El riesgo ambiental generado por las condiciones de los tranques de relaves activos y abandonados. 4) La falta de cuantificación y administración del daño ambiental causado por la pequeña minería. Cabe mencionar que en Perú, el sector minero y en particular a gran escala, es el más avanzado en términos de sistemas de monitoreo y en particular, en lo que respecta a contaminación de aire. Actualmente y debido a los requerimientos legales, todas las fundiciones tienen redes de monitoreo que miden la calidad del aire en relación con material articulado respirable, anhídrido sulfuroso y arsénico. Estas redes pertenecen y son controladas por las compañías, pero tienen que cumplir con los requerimientos de los servicios de fiscalización.


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Gran Minería: Siguiendo la clasificación tradicional, se incluye en este segmento a todas aquellas empresas que producen anualmente más de 75.000 Ton de cobre metálico o su equivalente Se suman además aquellas que aunque no alcanzan este nivel de producción, son filiales de grandes transnacionales mineras, trabajan con tecnología de punta, tienen acceso a los mercados financieros internacionales, tienen capacidad e infraestructura para colocar su producción en el mercado nacional e internacional de concentrados, son altamente competitivas y por lo tanto no requieren de la labor de fomento del Estado. Para pertenecer a este segmento, las empresas deben cumplir con una de las siguientes características. • Producción anual superior a 20 mil Ton de cobre contenido o

exportadoras independientes con producción mayor a 10 mil Ton de cobre contenido por año. • Producción anual mayor a 10 mil Ton de cobre contenido, obtenido

mediante el proceso Sx/Ew (lixiviación/electrobtención) o cuyo producto final es cobre de grado electrolítico. En materia ambiental y aun cuando este subsector responde por la mayor parte de la contaminación generada por la minería, el nivel de control sobre el daño que causa es alto, dadas su tecnología y disponibilidad de recursos.

Mediana Minería: Se clasifican todas aquellas faenas mineras cuya producción corresponde a una explotación superior a 200 Ton de “mineral” por día. Se incluyen en ella fundamentalmente complejos mina-planta y plantas independientes, en donde el producto final es concentrado de cobre. Este segmento no participa en el proceso de fundición, por lo que probablemente se verifica que contrariamente a lo que sucede en la Gran Minería, no se han hecho estudios que permitan cuantificar su impacto ambiental.

Pequeña Minería: El pequeño minero se define como aquel que trabaja en instalaciones propias o ajenas con una capacidad de extracción de hasta 10 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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200 toneladas de “mineral” por día, para su venta directa en bruto o su

procesamiento en pequeñas plantas de beneficio. Pequeña Minería se pueden distinguir a su vez dos grupos diferenciados de acuerdo a una aproximación a su capacidad de gestión. No existe un umbral claro que permita separar a éstos grupos y sin embargo se puede distinguir a un sector de Pequeña Minería en cierta medida más formal y un sector de Pequeña.

Minería Artesanal: En todo caso, se trata de un sector en el que no se lleva a cabo ningún tipo de gestión ambiental y en el que el control y la capacidad de fiscalización de las autoridades son mínimos.


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MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DEL COBRE: Antes de empezar a explicar los métodos se debe tener en cuenta que si el contenido de cobre en los minerales es superior al 3%, la extracción se hace por vía seca (pirometalúrgia) y si está comprendido entre 0,3%, y 3%, se realiza por vía húmeda (hidrometalúrgica).

PIROMETALÚRGIA: Rama de metalurgia en que la obtención y refinación de los metales se procede utilizando calor, como en el caso de la fundición. Prácticamente todos los metales como el hierro, níquel, estaño y la mayor parte del cobre, oro y plata son obtenidos desde el mineral o su concentrado por métodos pirometalúrgicos. Es el más importante y más antiguo de los métodos extractivos de metales, utilizado por el hombre. El proceso de obtención y refinación del cobre depende de que el mineral sean sulfuros, cuando el cobre se combina con el azufre pasa a llamarse sulfuro de cobre y este caso se utiliza la vía pirometalúrgica. En este proceso, se libera una gran cantidad de gases, entre los cuales suelen destacar los óxidos de azufre (Figura 1), puesto que, como se dijo antes, esta técnica se aplica a los sulfuros. Por ejemplo, los procesos que ocurren dentro de un horno convertidor de cobre (producción de cobreblister) son del tipo:


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En la figura 2 se ilustra el proceso de extracción por vía seca (pirometalúrgia).

Figura 2.Pirometalúrga del cobre.


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Descripción del proceso: 1. El mineral de sulfuro de cobre en la mina tiene un contenido entre el 0,50,2% de cobre, por lo que hay que concentrarlo en la mina, mediante flotación, para su transporte y uso final en la fundición, obteniéndose un concentrado de cobre que contiene entre 20 y 45% de cobre, los otros dos componentes principales son el azufre y el hierro, además de otros metales entre los cuales se encuentran el oro y la plata como positivos y el plomo, arsénico y mercurio como impurezas. 2. El concentrado de cobre se recibe en la Fundición, cuya primera etapa industrial es el Horno de Fusión, donde se recupera el cobre, eliminando el azufre y el hierro mediante oxidación en estado fundido a una temperatura entre 1200 y 1300 º C. En el horno el azufre se convierte en gas SO2, mientras que el cobre y el hierro, conjuntamente con sílice procedente de la arena que se introduce en el horno, permanecen en estado líquido. En esta fase líquida el cobre, por su mayor densidad, se deposita en la parte inferior y se extrae del horno formando parte de un producto que se denomina mata de cobre , con un contenido del 62% de cobre, mientras que la mezcla de hierro y sílice en forma de silicato permanece en la parte superior del horno y se extrae en forma de escoria con un contenido del 0,8% de cobre, 45% de hierro y 30% de sílice.

4. La mata de cobre pasa a la sección de convertidores, para incrementar la riqueza en cobre del producto, donde se le somete a una gran oxidación adicional en un proceso discontinuo “batch”, consiguiendo un

producto intermedio denominado blister con un contenido en cobre del 99%, gases ricos en SO 2 que se unen a los gases anteriores del horno y escorias con un contenido del 6% de cobre.

5. El blister pasa al horno de afino donde incrementa su contenido en cobre hasta el 99,6% y posteriormente a la rueda de moldeo de ánodos, donde se da a los ánodos la forma geométrica, semejante a una camiseta de mangas cortas extendidas, necesaria para su utilización en la Refinería. 6. Los gases de SO2 producidos en el horno y convertidores se recogen, se oxidan y se convierten en ácido sulfúrico en una planta de doble absorción, mientras que las escorias, después de tratarlas en un horno eléctrico para recuperar todo el cobre que contienen, se enfrían y granulan para su posterior utilización como material estéril.


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HIDROMETALURGIA: La hidrometalurgia (Figura 3) es el proceso en cual se obtiene el mineral puro de interés con base en reacciones químicas en solución acuosa. Este proceso se realiza para minerales que son solubles, que en general corresponden a minerales oxidados.

Figura 3.Hidrometalurgia

El proceso hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, en la cual el mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser un buen agente para la lixiviación, pero, en general, para la lixiviación se utiliza una solución acuosa de un ácido, una base o una sal. Para la extracción de cobre oxidado se utiliza ácido sulfúrico, que diluye todos los metales que contiene el mineral, incluyendo el cobre. acuosa de ácido sulfúrico, se debe extraer aquel metal de interés. Para esta etapa se utiliza, en general, una extracción con un solvente especial. Dicho solvente debe ser orgánico, de modo que cuando se pone en contacto con la fase acuosa, extrae inmediatamente el cobre y forma una fase insoluble en la solución, como si fuera agua y aceite. De esta forma, el cobre queda unido a una fase orgánica, libre de todo el resto de los metales que se encuentran en el mineral inicial. 15 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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necesario sacarlo a una fase acuosa de modo que pueda seguir hacia la refinación. La purificación del metal se efectúa mediante electrorrefinación, que permite obtener cobre en estado metálico. La hidrometalurgia es considerada por la industria minera internacional como la tecnología limpia de obtención del cobre, y emergente en Europa (ya ha sido aplicada en otros países como Estados Unidos, Australia, Perú o Chile). Esta tecnología ofrece claras ventajas de rendimiento técnico, económico y medio ambiental, entre las que cabe citar: (planchas de cobre) en la planta hidrometalúrgica integrada en la explotación minera, lo que evita el transporte a fundiciones y otros aspectos ambientales asociados a la producción de cobre por otras vías, como es la generación de SO2. Este tratamiento producirá directamente cobre metal de alta pureza (LME Grado "A": 99,9935% Cu). ión de la tradicional balsa de lodos, un importantísimo avance en la protección del medio ambiente, y su sustitución por un residuo seco, aplicando las mejores tecnologías disponibles promovidas por los documentos de referencia de la Unión Europea. or recuperación del metal con respecto a la tecnología convencional de flotación.

Figura 4.Proceso de producción de cátodos de cobre


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Aspectos ambientales de la electrometalurgia del cobre. Las características que hacen más ventajoso utilizar la lixiviación en el proceso de elaboración del cobre, radica fundamentalmente en su bajo costo respecto del proceso convencional de concentración, fundición, refinación y también el resultado es de cátodos de cobre de más alta pureza, aspecto fundamental en la venta del mineral, por lo que el 99,999% de pureza que se consigue con este proceso mejora el precio en los mercados internacionales y hace más sustentable este negocio. El proceso de lixiviación, también resulta ser más favorable debido a que el metal vendible de alta pureza puede ser producido en la mina. Esto es especialmente atractivo para los pequeños y medianos productores que no tienen sus propias instalaciones de fundición y refinación. También es una ventaja de la obtención de cobre por medio de solventes, el hecho que no es necesario una etapa de fundición como en el proceso convencional, lo que evita la emisión de gases tóxicos al medio ambiente. Es más, el proceso de lixiviación en pila es generalmente considerado como de bajo impacto ambiental, siempre que la base de las pilas y piscinas estén equipados con plástico impermeable o con revestimientos de arcilla. En su significado más general, es un proceso de lavado del suelo por filtración de agua. El material proveniente de la tronadura de los suelos de la mina, que se presenta en forma de óxidos, son llevados y ordenados en formas llamadas pilas, las que se mojan con mangueras y aspersores que rocían una solución de agua y ácido sulfúrico, que disuelve el cobre presente en forma de sulfato de cobre, se purifica y se concentra antes de ser llevado a la Electroobtención, proceso que consiste en una electrólisis que recupera el cobre de la solución proveniente de la lixiviación, produciendo cátodos de una pureza de 99,999%.

Los impactos generales de la minería sobre los ecosistemas. La actividad minera produce en los ecosistemas impactos de diversa intensidad y puede llegar a ocasionar la destrucción del hábitat, su fragmentación o la alteración de sus características naturales. Los efectos nocivos que puede generar la industria minera sobre el ambiente pueden traducirse en la pérdida de vegetación por la emisión de cargas contaminantes al aire y al agua, y procesos de erosión UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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acelerados. Es un error creer que la pérdida de vegetación de pradera, o herbácea, es menos importante que la pérdida de bosques, pues esto olvida el papel amortiguador que tienen estas formaciones vegetales frente a los procesos erosivos y como una parte sustantiva de la cadena alimenticia de las especies animales. Las explotaciones a cielo abierto en gran escala pueden reducir la vegetación a islas demasiado pequeñas y poner en riesgo la existencia de algunas especies animales y vegetales. Los cuerpos de agua pueden ser afectados bien sea por la generación de aguas ácidas, como por la presencia de sólidos en suspensión que al aumentar la turbidez, disminuyen los rangos de luminosidad, afectando los procesos biológicos de fauna y flora que habita en los medios acuáticos. La fragmentación del hábitat puede ocasionar la huida o desaparición de determinadas especies animales. Por lo general las de mayor tamaño como los mamíferos, aves, reptiles, anfibios y peces, huyen cuando se producen una alteración drástica de su hábitat; en el caso de especies menores como los invertebrados, puede producirse su muerte en razón de su escasa movilidad.

Impacto sobre el medio suelo ·

Remoción incontrolada de la capa vegetal y deforestación, como consecuencia de las actividades realizadas en las etapas de construcción de instalaciones, vías de acceso, tendido eléctrico.

·

En la fase extractiva, la explotación de cielo abierto puede abarcar considerables extensiones, cuando la tecnología, las condiciones económicas del explotador y las características del yacimiento requieren de una explotación extensiva.

· ·

Procesos erosivos incontrolados. Cambios en el paisaje, como consecuencia de la construcción de instalaciones y el gran movimiento de tierras. UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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· ·

Alteración en el drenaje. Absorción de contaminantes transportados por vía aérea y luego depositados en el suelo.

Impacto sobre el medio agua ·

Agotamiento de las fuentes de agua, por deforestación.

·

Captación y acumulación monopólica de los derechos de agua.

·

Cambios de la hidromorfología debido a la reclasificación y movimientos de tierra.

·

Contaminación de acuíferos (napas).

·

Alteración de la mecánica de las corrientes de agua.

·

Contaminación con metales tales como mercurio, cadmio, o compuestos de cianuro.

·

Drenaje ácido de minas, cuando las aguas de un PH muy bajo se movilizan fuera de las áreas de depósito y control. Un nivel menor de 5 es nocivo para la mayoría de las plantas.

Impacto sobre el medio aire ·

Contaminación del medio aire por la dispersión de sólidos en suspensión emitidos en cualquiera de las etapas de la producción.

·

Generación y transporte de nubes de lluvias ácidas por captación incompleta de humos en el manejo de minerales sulfatados.


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LAS TECNOLOGÍAS LIMPIAS INTRODUCCIÓN Las Tecnologías Limpias es un concepto que viene desarrollándose fuertemente en el mundo de hoy como una respuesta necesaria al desarrollo industrial y su impacto sobre la naturaleza. El fenómeno de globalización por la que atraviesa el mundo actual ha contribuido también a fijar este concepto, ya que podemos darnos cuenta con más facilidad de los límites de nuestro universo y cuan fácil es contaminarlo con efectos permanentes. Nace entonces la percepción social de que el desarrollo debe seguir un curso sustentable so riesgo de perecer en los intentos de crecimiento. La transformación de la naturaleza por parte del ser humano es tan antigua como éste. No se entendería de otra manera todos los beneficios en los nuevos productos y tecnologías que hoy tenemos para satisfacer nuestra vida diaria. Basta que miremos a nuestro alrededor para darnos cuenta de la cantidad de cosas fabricadas por nuestra especie que facilitan nuestro pasar cotidiano. El límite para el desarrollo ya no es hoy por hoy la capacidad de transformar la naturaleza, sino más bien cautelar que la transformación ocurra con un mínimo de efectos ambientales. Esto ha dado origen al nacimiento de nuevas áreas de desarrollo científico cuyo objetivo es establecer nuevas disciplinas de ordenamiento que hagan sustentable los procesos industriales, procesos necesarios para seguir creciendo. Cabe destacar que el objetivo fundamental de estas nuevas áreas de desarrollo sigue siendo la satisfacción social de nuestra especie. Por ende la concepción de Tecnologías Limpias no sólo dice relación con la innovación y el desarrollo de procesos menos contaminantes, sino también con el bienestar de las comunidades, particularmente las que habitan en terrenos aledaños a las plantas industriales.

LA INDUSTRIA MINERA Y EL CASO PARTICULAR DEL COBRE.La industria minera es determinante para el mundo actual. No podemos prescindir de los metales para el desarrollo de nuestra sociedad y el caso del cobre no escapa a esta situación. 20 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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Chile es hoy un importante productor de cobre en el mundo, tal como lo indica el diagrama de la Figura 1 que se muestra a continuación, donde se compara su producción con otros países del mundo.

Figura 1 - Producción porcentual de cobre mundial. Los datos muestran que al año 2004, Chile es el primer productor de cobre de mina del mundo, con una producción de 5,4 millones de TMF de cobre y, con una participación de más de un tercio del mercado. Al año 2010, se estima que la producción de cobre alcanzará 6,7 millones de TMF. Parte fundamental de este incremento ha sido la inversión del sector privado, cuya producción pasó de un 16% en 1990 a un 66% del total de cobre fino producido el 2003. El gráfico de la Figura 2 que se muestra a continuación indica la evolución de la producción minera de cobre en varios países del mundo desde al año 1991 hasta el año 2003, en que notoriamente se explicita el salto dado por Chile en la producción primaria de este metal. Ello también permite prever el gran impacto ambiental que esta industria tiene en su entorno, lo que es muy relevante para un país con una superficie relativamente pequeña comparada con otros colosos productores como Estados Unidos, Australia, Rusia, China o Canadá. También este gráfico permite apreciar la declinación de producción en países como Estados Unidos, Rusia y Canadá, en lo que indudablemente UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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han influido parámetros como el agotamiento de recursos, los aumentos de costos de mano de obra y las normativas ambientales cada vez más estrictas.

En minería, las alteraciones ambientales más importantes ocurren en las etapas de extracción y procesamiento para obtener el metal. Las etapas de producción metal-mecánicas para la obtención de productos específicos son notoriamente menos impactantes. En el primer caso se está pasando de las concentraciones del metal normales de un mineral a valores ya cercanos al metal puro. La segunda etapa se caracteriza por 22 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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eliminar contenidos menores de impurezas y más bien afinar el metal para usos específicos en el mercado. Para tener una idea clara del efecto ambiental de la minería del cobre, baste señalar que un recurso aceptable de este mineral tiene en promedio un 1% de cobre, lo que significa que hay que disponer alrededor del 99% del material que no será utilizado y que pasará a constituir un desecho. La figura 5 siguiente, donde se muestran los efectos de la producción minera desde la cuna a la tumba, indica también los impactos en cada una de sus etapas. Las etapas específicas desde la extracción en la mina hasta obtener el metal se indican en el flowsheet de la izquierda. En la parte central se indica la denotación utilizada en el lenguaje minerometalúrgico para cada una de las etapas o agrupaciones de etapas. A la derecha se indican los efluentes generados y en particular en rojo se denotan aquellos efectos más notables por los volúmenes generados y que en su gran mayoría pasan a constituir los llamados “pasivos mineros”.

Estos pasivos mineros permanecerán por lo general junto a las plantas mineras provocando alteraciones no sólo visual sino también química por la generación continua de efluentes ácidos capaces de disolver metales pesados y contaminar aguas abajo los recursos hídricos. Podemos hacer notar, durante las faenas mineras, los estériles y lastre, así como también los minerales de baja ley que constituyen un costo importante de transporte y disposición en lugares aledaños a las plantas. Durante las etapas de procesamiento propiamente tal aparecen los grandes tranques de relaves, como subproductos de las etapas de flotación del mineral, y en las etapas de extracción del metal, en que ocurren procesos piro, hidro y electrometalúrgicos, los grandes desechos de escorias y ripios de lixiviación. Algunos de estos desechos son más contaminantes que otros, notándose una gran estabilidad en algunos como las escorias de fundiciones y gran generación de contaminantes por el medio húmedo en que transcurren otros como las colas (relaves) de flotación y ripios de lixiviación. Hoy existe la tendencia a reutilizar muchos de estos pasivos mineros, en beneficio de minimizar su impacto ambiental y particularmente UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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considerando que muchos de ellos tienen un valor asociado a sus componentes. Más aún, en la época que vivimos se ha quebrado radicalmente el paradigma de antaño que operaciones ferrosas no se mezclaban con las no ferrosas (aludiendo que el hierro es nocivo para el cobre y que el cobre es nocivo para el hierro). Sin embargo las tecnologías actuales permiten hacer operaciones transversales entre estas industrias antes muy diferenciadas.

En el caso del cobre, existen corrientemente dos alternativas de minerales a explotar: los oxidados y los sulfurados. Los primeros se encuentran muy cerca de la superficie de la corteza de la tierra ya que han tenido la oportunidad de una continua e íntima interacción con el oxígeno del aire durante su existencia. Los segundos, ubicados más en profundidad, difícilmente han tenido esta posibilidad, por lo cual se encuentran por lo general muy inalterados del punto de vista de su oxidación. Los minerales oxidados son muy sensibles al tratamiento ácido por vía acuosa, y sus componentes por lo general son fácilmente solubles en ambiente ácido a temperatura ambiente, por lo cual el tratamiento normal será de carácter hidrometalúrgico. Los minerales sulfurados son 24 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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bastante más estables termodinámicamente, por lo que la única forma de desestabilizar sus componentes es elevando la temperatura y en este caso el procedimiento de extracción será de carácter pirometalúrgico. La figura 6 a continuación muestra ambas alternativas y el efecto ambiental en cada uno de sus etapas. Las faenas mineras previas y comunes a ambas alternativas, tiene su propio impacto ambiental. Notar que un aspecto importante a considerar en el impacto ambiental es la generación de drenaje ácido de mina (faenas subterráneas o a rajo abierto) que puede causar problemas graves en aquellos lugares donde se combinan la disponibilidad de sulfuros (del mineral base o residuales), oxígeno (del aire) y agua (humedad del ambiente o efluentes líquidos). Este drenaje es capaz de disolver metales pesados que pueden ser causantes de problemas de salud en la población circundante.


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EL DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS LIMPIAS EN LA INDUSTRIA MINERA Conviene reflexionar en este punto sobre el concepto de Tecnología Limpia. Por esta técnica se entiende a la que va dirigida a atacar las causas del problema ambiental y no a las consecuencias, como se muestra esquemáticamente en la figura 8 siguiente. En efecto, en la gran mayoría de los casos, la solución a los problemas de la contaminación en la Industria minera y también en otras industrias, se reduce a realizar un tratamiento de los efluentes al final del proceso. Es la conocida técnica de “fin de tubo” (end of pipe treatment) que no contribuye a solucionar el problema en su raíz.

La aplicación de una Tecnología Limpia sigue una pauta de prioridades, tal como se muestra en la Tabla IV, siendo la de mayor relevancia la reducción en las fuentes, ya que ataca el problema en su raíz. Sin embargo es ésta alternativa la que demanda también mayor tiempo y dinero y es la razón porque en la gran mayoría de los casos se opta por la últimas y menos prioritarias (tratamiento y disposición). La primera alternativa, demanda mayores recursos ya que para solucionar el problema se desarrollan cambios drásticos en el proceso, tales como cambios de tecnología o modificaciones profundas. Ello significa indudablemente desarrollar un trabajo de investigación fundamental y UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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aplicado, de largo plazo, escalando consecutivamente desde las etapas de laboratorio a plantas pilotos y más tarde industriales, e involucrando grupos de investigadores en su desarrollo. Es la alternativa que han empleado países más desarrollados, que disponen de mayores recursos y por ende son capaces de correr también los riesgos de invertir en investigación que no siempre conduce a los resultados esperados. La última opción, muy utilizada en los países más pobres, significa involucrar menos recursos, pero también mantener un problema no resuelto y prolongarlo en el tiempo. Conviene acotar dentro de este esquema, que una alternativa muy válida es el reciclaje, que puede significar solucionar el problema realimentando el propio circuito de producción. También hay que acotar que no siempre ello es posible, ya que en muchos casos puede significar acumular dentro del circuito material contaminante no deseado. En nuestros países hoy se emplea todavía mucha disposición y poca reducción en las fuentes. Este cambio debiera producirse incentivando la investigación y el desarrollo tecnológico, allegando mayores recursos a estas actividades. Sin embargo estos recursos no siempre están disponibles o no están dentro de las políticas de desarrollo de los gobiernos.


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UN NUEVO PARADIGMA: LOS RESIDUOS COMO RECURSOS El incremento en las normativas ambientales en beneficio de mantener un ambiente limpio para las generaciones actuales y futuras ha facilitado un importante cambio de paradigma en el mundo minero de hoy, cual es considerar los residuos mineros como nuevas fuentes de recursos. De hecho, en el caso de la industria del cobre, el criterio aplicado para eliminar los desechos es que su contenido en el metal no sea superior a la ley de la cabeza (esto es, valores cercanos a 1%). Sin embargo un desecho con ese contenido del metal es de por sí un nuevo recurso de cobre. Adicionalmente, existen otros elementos y compuestos que pueden contribuir aún más a dar un valor a estos desechos. Estos nuevos recursos tienen varias ventajas. Se encuentran dispuestos ya en superficie y por de pronto no hay faenas mineras y geológicas necesarias como las hay en el tratamiento corriente de los minerales. Adicionalmente estos residuos se encuentran relativamente caracterizados, lo que minimiza también los costos en su especificación como recurso. Un caso importante a analizar es el de las escorias de fundiciones de concentrados, donde los materiales contenidos se pueden recuperar a objeto de darle un valor económico (Figura 9).


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Un análisis global permite establecer operaciones unitarias corrientes para recuperar estos materiales y generar una suerte de “emisión cero” para el proceso de extracc ión pirometalúrgica global del

cobre. La Figura 9 muestra esta aproximación, parte de la cual se ha ido desarrollando en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Concepción, con resultados alentadores en la medida que el costo de tratamiento evaluado es auto soportado por la generación de nuevos materiales con valor económico, entre otros, algunos metales nobles, cobre, hierro para la industria siderúrgica y sílice para la industria cerámica. También dentro de este nuevo paradigma se puede comentar la reutilización que la industria del hierro hace de las colas de flotación de la industria del cobre en Chile, por alta concentración de hierro como magnetita, produciendo pellets para la industria siderúrgica. Esta transversalidad entre industria no ferrosa y ferrosa será más corriente en un futuro cercano, dado los imperativos medio ambientales y la escasez de algunos recursos.

CONCLUSIONES La industria minera y la del cobre en particular producen efectos ambientales muy importantes por la cantidad de material de desecho necesario remover para extraer el metal. A su vez estos materiales de desecho pueden generar efluentes muy contaminantes cuando las condiciones de entorno aseguran la disolución, por ejemplo, de metales pesados. Hoy existen tecnologías que permiten manejar una buena gestión ambiental en una empresa minera, particularmente si se quiere atacar los problemas en las causas que los generan y no en las consecuencias finales. Sin embargo, dado que atacar los problemas en su raíz requiere inversiones de dinero mayores, las empresas optan por atacar sólo los efectos finales, haciendo por ejemplo una simple neutralización y disposición final de los efluentes. 30 UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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Un interesante cambio de paradigma en la industria minerometalúrgica moderna, es la reutilización de materiales de desechos ya sea como reciclaje interno o para la obtención de nuevos productos de uso cotidiano. Esta modalidad tomará fuerza en el futuro con regulaciones medio ambientales cada vez más estrictas. En este mismo contexto, se espera una transversalidad cada vez mayor de actividades y utilización de subproductos entre operaciones mineras en que antiguamente es no era concebible su ocurrencia. También la industria de reciclaje secundario será determinante en el futuro, para suplir las necesidades que la industria minera primaria no alcance a cubrir, ya sea por agotamiento de recursos, altos costos de mano de obra o restricciones ambientales asociada a la generación de sus efluentes.

BIBLIOGRAFÍA - Compendio de la Minería Chilena 2005, ISSN 0716-5153, EDITEC S.A. - ISGS Copper Bulletin, Marzo, 2005 - World Metal Statistics, Comisión Chilena del Cobre, COCHILCO. -Effluent treatment in the Mining Industry (S. Castro, F. Vergara, M. Sánchez, Eds.) University of Concepcion, Department of Metallurgical Eng., 389 pages, 1998 (English, ISBN 956-227-156-0).


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CREAN TECNOLOGÍA LIMPIA PARA REFINAR COBRE Proyecto Fondef cofinanciado por Codelco y que se extenderá por tres años, modificará los procesos de fundición para eliminar la contaminación por arsénico y disminuir los costos de operación Refinar cobre sin generar gases contaminantes como el arsénico o el anhídrido sulfuroso ha sido por décadas una misión imposible, sin embargo, investigadores de la Universidad de Concepción pretenden revolucionar la industria cuprífera mundial a través de un proyecto que se maneja con absoluta reserva, que cuenta con el apoyo de Codelco y que hace escasos días fue seleccionado para recibir el aporte del Fondef de Conicyt. El profesor Igor Wilkomirsky Fuica, del departamento de Ingeniería Metalúrgica, encabeza el equipo de 13 personas (ingenieros y alumnos tesistas) que a partir de octubre comenzarán a ejecutar el proyecto "Obtención directa de cobre blister en reactor de capa fundida ", cuyo costo asciende a 358 millones de pesos, sin contar las horas de trabajo de profesionales de la Universidad de Concepción y de tres ingenieros de Codelco Norte. El aporte de Fondef alcanzará a $232 millones.

Wilkomirsky explicó que el proyecto, que se extenderá por 3 años, busca tres objetivos fundamentales. Uno es desarrollar una tecnología que permita procesar directamente cobre blister a partir de concentrados, eliminando las etapas de fundición y conversión como se conocen hoy, que requieren trasladar el material fundido de un horno a otro. Con esto se podrían disminuir hasta en un 40% los costos de operación y las emanaciones de gases fugitivos contaminantes se podrían reducir de 15 a cero por ciento. Un segundo objetivo consiste en reemplazar la etapa de conversión, cuya tecnología es la misma que hace 80 años y se usa en el 95% de las fundiciones de cobre. Esto permitirá eliminar el resto del azufre contenido en el metal fundido y se obtiene el cobre crudo (blister) que va a una refinación posterior. Esta es la principal fuente de contaminación de la minería del cobre. Y finalmente, el proyecto quiere crear tecnología que permita procesar concentrado de cobre muy alto en arsénico, un problema muy grave en Chile y que ha impedido por años explotar ciertos yacimientos. Con esto se podría obtener cobre exento de este metal venenoso y lo más importante, desde el punto de vista económico, es que aumentaría las reservas susceptibles de ser explotadas. Respecto de lo anterior, el profesional expresó que existe una nueva mina, adyacente a Chuquicamata, denominada MM, que Codelco desea explotar a partir de 2006, sin embargo, con la actual tecnología no se podría, puesto que el mineral de dicho yacimiento tiene alta concentración de arsénico (sobre el 4%). Por ello la empresa estatal está a la espera de los resultados de este proyecto. UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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Con humor Wilkomirsky contó que el peculiar nombre de la mina se debería a la calidad de su cobre (más o menos o muy malo).

Innovación con oxígeno El profesional explicó que el principal secreto de la innovación es la utilización del oxígeno, pero puro. Esto permite procesar el concentrado a altísimas temperaturas, entre 1.600 y 1.700 grados Celsius, mucho más que los 1.200ºC a los que se trabaja actualmente. De esta forma, es posible reducir a cero los gases fugitivos. La primera interrogante del proyecto ya fue resuelta entre 2002 y 2003, en una investigación apoyada por Codelco, donde se evaluó la termodinámica, es decir, observar las reacciones que se producían y bajo qué condiciones de temperatura, presión y composición de la fase de gas. Para ello se construyó un reactor "ciclónico", donde el concentrado se mezcla con el oxígeno a altas temperaturas y se funde. La innovación también pasa por el diseño del reactor, construido en la Universidad de Concepción. Su geometría, su recubrimiento interno y su sistema de refrigeración -es indispensable, pues sin él se fundiría el reactor también- son factores clave. Este cuenta con un sistema de alimentación neumática, que permite inyectar a velocidad supersónica el concentrado de cobre mezclado con el oxígeno puro técnico a través de una tobera o quemador de diseño especial.

Daño ambiental La preocupación por disminuir las emisiones contaminantes de la industria minera ha sido una constante. La firma de acuerdos de libre comercio con economías industrializadas exige el cumplimiento de estrictas medidas de protección ambiental y Chile está adaptando su legislación ante ese nuevo escenario. En Chile existe un hidroarsenismo endémico en la Segunda Región. Los alimentos de esa región, así como el agua y el aire, contienen una mayor cantidad de arsénico, cuya fuente principal es la minería. Este ataca la piel, el sistema respiratorio y el sistema nervioso. Estudios en Chile han mostrado el alto riesgo de la población de la Región de Antofagasta de morir por cánceres asociados al arsénico, fundamentalmente, broncopulmonar, vesical y renal. Otro efecto importante que se ha evidenciado es el aumento de los abortos espontáneos y las malformaciones congénitas. Otros estudios, también hechos en Chile, entregan evidencias de la asociación entre exposición laboral al arsénico y lesiones de la piel y aparato respiratorio.

Sueldo de Chile Chile es el principal productor de cobre del mundo. En 2003 exportó 7.367 millones de dólares, un 17,5% más que el año anterior, según datos del Banco Central. Los embarques del metal rojo representaron el 34,8 por ciento de todas las UNJBG | E.A.P.INGENIERIA METALURGICA

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Aspectos Ambientales de Los Impactos Ambientales de Los Procesos Extractivos de Cobre

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