ALUMNO: ESPEJO SANTOS GIULIANO AXEL ANDERSON
TRATAM TRA AMIE IENT NTO O DE DEL L AGU GUA A “MINERO - METALURGIA”
INTRODUCCIÓN Desde los albores de la humanidad los procesos productivos han generado modificaciones en las condiciones del ambiente, lo cual no escapa a la industria minero-metalúrgica. Uno de los procesos productivos es la minería, que viene a ser la obtención selectiva de minerales y otros materiales a partir de la corteza terrestre y es una de las actividades ms antiguas de la humanidad! casi desde el principio de la edad de piedra ha venido siendo la principal fuente de materiales para la fabricación de herramientas.
"l balance entre el desarrollo de las actividades productivas y la protección del medio ambiente, constituye el e#e de la actividad humana racional! esto debido a que una industrialización, como la industria minero-metalúrgica, a cualquier costo, no es una alternativa vlida, ya que no sería posible sostener un crecimiento a largo plazo y un me#oramiento del nivel de vida, si los cuerpos de agua se llegan a contaminar al grado de no poder ser usados.
"l agua es un recurso natural escaso, indispensable para la vida y para el e#ercicio de las actividades económicas! es irremplazable, no ampliable por la mera voluntad del hombre, irregular en su forma de presentarse en el tiempo y en el espacio, fcilmente vulnerable y susceptible de usos sucesivos.
$or lo tanto, se trata de un recurso que debe estar disponible no sólo en la cantidad necesaria, sino tambi%n con la calidad precisa! esta disponibilidad debe estar subordinada al inter%s general, puesta al servicio de la población y debe usarse sin degradar el medio ambiente en general, y el recurso en particular, minimizando los costos socioeconómicos
RESUMEN &ómo ya se mencionó, las actividades minero-metalúrgicas y el agua estn 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 estndares de calidad que deben cumplir los efluentes para su vertimiento al ambiente, la terminología usada
en
su
control
y
las
t%cnicas disponibles
para
dar
solución
a
los problemas que podrían presentarse en las aguas residuales de las empresas minero-metalúrgicas.
' partir del a(o )**+, ante la creciente preocupación de la población, el estado peruano comenzó a producir egislación al respecto, en forma sostenida. "n la actualidad el inisterio de "nergía y inas es el sector que mayor legislación 'mbiental ha producido en el $erú, habi%ndose creado un sistema de control, mediante $rogramas 'nuales de iscalización de las /ormas de $rotección y &onservación del 'mbiente, continuando en esta labor el inisterio del 'mbiente, .con el nombre de 0upervisión
os efluentes minero-metalúrgicos son específicos de cada empresa minera y1o 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 ms efluentes de distinta composición! por este motivo las características de las aguas residuales varían ampliamente y no e2iste un procedimiento único para su depuración.
De
acuerdo
al
Decreto
0upremo
/3
+)+4-5+)+-
6/' ímites 2imos $ermisibles para la descarga de efluentes líquidos para las actividades minero-metalúrgicas, 'rtículo 73, inciso 7.5, da la siguiente definición8
"fluente líquido de actividades minero-metalúrgicos8 es cualquier flu#o regular o estacional de sustancia líquida descargada a los cuerpos receptores que proviene de8
a9 &ualquier labor, e2cavación o movimiento de tierras efectuado en el terreno, cuyo propósito es el desarrollo de actividades mineras o actividades cone2as, incluyendo e2ploración, e2plotación, beneficio, transporte o cierre de minas, así como campamentos, sistemas de abastecimiento de aguas o energía, talleres, almacenes , vías de acceso de uso industrial :e2cepto de uso público9 y otros! b9 &ualquier planta de procesamiento de minerales, incluyendo procesos de trituración,
molienda,
flotación,
separación
gravim%trica,
separación
magn%tica, amalgamación, reducción, tostación, sinterización, fundición, refinación, li2iviación, e2tracción por solventes, electrodeposición y otros! c9 &ualquier sistema de tratamiento de aguas residuales asociadas con actividades mineras o cone2as, incluyendo plantas de tratamiento de efluentes mineros, efluentes industriales y efluentes dom%sticos! d9 &ualquier depósito de residuos mineros, incluyendo depósitos de relaves, e9 f9 desmontes, escorias y otros! g9 &ualquier infraestructura au2iliar relacionada con el desarrollo de actividades mineras! y h9 &ualquier combinación de los antes mencionados "l tratamiento de las aguas residuales es el con#unto de procesos destinados a alterar las propiedades o la composición física, química o biológica de las aguas residuales, de manera que se transformen en vertidos inocuos ms seguros para su transporte, capaces de recuperación y almacena#e, o ms reducidos en volumen
OBJETIVOS:
•
&onocer la clasificación y m%todos utilizados para la depuración de aguas residuales industriales.
•
"2poner los diferentes procesos que se pueden aplicar para el tratamiento y purificación de las aguas residuales industriales.
•
&onocer el tratamiento que debe aplicarse de acuerdo con los procesos industriales en los que el agua haya participado, ya sea de manera directa o indirecta
•
6dentificar tecnologías apropiadas que contribuyan al tratamiento de aguas residuales en el sector rural en el sector rural o el uso eficiente de la misma.
ANTECEDENTES a minería en el $erú tiene una larga historia, si se considera que aún antes de la %poca prehispnica ya se realizaban actividades mineras y metalúrgicas. a operación de una mina representa un impacto socio-económico importante, ya que un empleo en
minería,
crea
unos
tres
empleos
indirectos
en
la comunidad en servicios y construcción
'ctualmente el $erú mantiene y cultiva la tradición minera, con la presencia de empresas líderes a nivel internacional, y según la 'gencia ;eológica de los "stados Unidos :U.0. ;eological 0urvey9, en el a(o 5+)+ lo situaron como el primer productor mundial de plata, segundo en cobre y zinc, tercero en esta(o, cuarto en plomo y molibdeno, se2to en oro, noveno en selenio, d%cimo segundo en cadmio y d%cimo s%timo en hierro.
' nivel de atinoam%rica, en cuanto a la minería metlica tradicional, el $erú fue el primer productor de oro, plata, zinc, plomo y esta(o, el segundo en cobre, molibdeno mercurio, selenio y cadmio, y el quinto en hierro.
MINERÍA EN CIFRAS POSICIONAMIENTO DEL PERÚ EN LATINOAMÉRICA Y EN EL MUNDO AÑO 2010 METAL
LATINOAMERICA
MUNDO
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0elenio
0egundo
/oveno
&admio
0egundo
D%cimo segundo
Aierro
Buinto
Decimos%timo
as regiones que tienen mayor producción de minería metlica en el $erú son8
C 6ca8 )++ del hierro. C $uno8 )++ del esta(o. C &a#amarca8 oro y plata. C $asco8 plomo, zinc y plata. C ?acna8 molibdeno y cobre. C 'ncash8 cobre, molibdeno, zinc, oro y plata. C oquegua8 molibdeno y cobre. C ima8 plomo, plata y zinc. C 'requipa8 oro, plata y cobre. C a ibertad8 cobre, oro, plata y plomo. C Eunín8 zinc, plata y plomo C &usco8 cobre. C adre de Dios8 oro.
a flotación es el m%todo ms empleado para el beneficio de los sulfuros y ó2idos de metales bsicos.
"n cuanto a los procesos de producción del oro, el =+ se obtiene por li2iviación, y es producido principalmente por la gran y mediana minería, y la diferencia es producida por flotación y gravimetría
MARCO TEÓRICO %todos o tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales de la industria minero-metalúrgica la solución al problema de las aguas residuales tiene los siguientes enfoques8
• •
"vitar la formación de aguas residuales Disminuir la producción de aguas residuales8 Un caso concreto se da en las cunetas de coronación y de escorrentías que se construyen para proteger las
desmonteras,
las
laderas
y
los
taludes
que
conforman
el relieve topogrfico, y para captar las aguas de escorrentía en las %pocas de lluvia y dirigirlas a los canales de escorrentía, construidos aguas aba#o •
de las desmonteras. ?ratar las aguas residuales producidas para eliminar o disminuir sus concentraciones
os problemas asociados a las aguas residuales que requieren tratamiento son8
• • •
• •
&oncentraciones de sólidos suspendidos por encima de la norma pA por deba#o o por encima de las normas 'ltas concentraciones de metales disueltos tales como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. ars%nico, mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros
as tecnologías disponibles para el tratamiento de aguas residuales minerometalúrgicas se basan en eliminar los contaminantes, de acuerdo al estado en que se encuentran los contaminantes en las aguas residuales. os contaminantes pueden estar como8 sólidos suspendidos, como coloides o como sólidos disueltos. uchas de las tecnologías conocidas no son e2clusivas, sino que se combinan para obtener un me#or tratamiento! es así que para eliminar los sólidos disueltos y los coloides, se les trata para precipitarlos como sólidos suspendidos y luego se aplica tecnologías de eliminación de sólidos suspendidos.
$ara escoger un determinado proceso para tratar las aguas residuales, se debe tener en cuenta lo siguiente8
• • • •
"l volumen de las aguas residuales a concentración de los elementos contaminantes a calidad del efluente deseado a disponibilidad de las t%cnicas de tratamiento y los costos asociados a dichas t%cnicas
'fín de contar con una visión amplia de estos procesos, a continuación se hace una descripción de los procedimientos disponibles para el tratamiento de aguas residuales, desde los ms empleados hasta algunos que estn en etapa de e2perimentación,
$ara el caso del tratamiento de las aguas residuales de la industria minerometalúrgica se cuenta con los siguientes procesos8
Separaci! "#i$% &#'()i
%$•
0edimentación o decantación
a sedimentación o decantación es la eliminación de los sólidos suspendidos en un líquido, por asentamiento gravitacional, depositndose los sólidos en el fondo del recipiente. $ara que se efectúe la sedimentación,
la velocidad del agua debe ser igual a un valor tal que los sólidos se asienten por gravedad, si el tiempo de retención es lo suficientemente grande en el depósito de sedimentación. a velocidad de asentamiento de las partículas est determinada por8 su tama(o, su forma y su densidad, adems de la naturaleza del líquido en el cual se encuentran las partículas.
os equipos donde se lleva a cabo la sedimentación se denominan sedimentadores
o
clarificadores,
e2istiendo
variedades
como8
los
sedimentadores simples, las unidades de contacto de sólidos y los sedimentadores de placas inclinadas
•
&oagulación1floculación8
os procesos de coagulación y de floculación se emplean para e2traer los sólidos que se encuentran suspendidos en el líquido. "n este caso se trata de partículas muy peque(as que no se asientan por la gravedad y que tienen cargas el%ctricas del mismo signo, que las mantienen repelidas el%ctricamente y que se denominan coloides.
Coloides: materia de tama(o de partículas muy finas, por lo general por
deba#o de )+ micras :+.+) cm de dimetro9. os coloides estn dotados de carga el%ctrica del mismo signo, que los mantiene separados. a magnitud de la carga de los coloides se mide en mili voltios y se e2presa como potencial zeta. a medida del potencial zeta se usa con %2ito para controlar la dosis de coagulantes en las plantas de tratamiento de aguas.
a coagulación es el proceso de desestabilización :neutralización9 de las cargas de los coloides y se logra al neutralizar las cargas el%ctricas que las mantienen repelidas :separadas9. "sto se logra a(adiendo coagulantes químicos y aplicando energía de mezclado por corto tiempo :menos de un minuto9, para destruir la estabilidad del sistema coloidal y promover la colisión :choque9 de las partículas entre sí, para que se aglomeren formando peque(os floculas.
"l cambio de temperatura durante las estaciones, o aún durante el día, afecta el proceso de coagulación, durante las etapas de ba#a temperatura.
a floculación es la etapa de formación de floculas de mayor tama(o, capaces de asentarse, a partir de los floculas iniciales de menor tama(o.
"sto se logra a(adiendo productos químicos denominados floculantes y que tienen como finalidad reunir a las partículas floculadas en una red, formando puentes de una superficie a otra y enlazando las partículas floculadas en aglomerados. "stos aglomerados tienen el peso y el tama(o suficiente para ser separados por asentamiento en sedimentadores. a floculación es favorecida por un mezclado lento! un mezclado demasiado intenso rompe los floculas, los cuales despu%s de romperse raramente se pueden llegar a #untar nuevamente.
"l sulfato de aluminio y el cloruro f%rrico son los productos químicos de uso ms común, actuando ambos como coagulantes y floculantes a la vez.
"2isten una gran variedad de productos sint%ticos en el mercado, que tienen la función de coagulantes, floculantes o ambas. &uando en las aguas se presentan gran cantidad de coloides, pueden usarse productos químicos conocidos cómo poli-electrolitos.
•
"spesamiento "l espesamiento es un m%todo de separación sólido1líquido empleado para incrementar el contenido de sólidos en un lodo, antes del desecamiento o disposición final. $or lo común el espesamiento es una etapa posterior a la sedimentación. "l espesamiento se puede conseguir por dos m%todos8
Espesamiento por gravedad: es efectivo cuando la gravedad específica de
los sólidos es mayor que la de los líquidos. "ste tipo de espesamiento se lleva a cabo en tanques con rastrillos mecnicos, con descarga de lodos por la parte inferior. os floculantes :por lo general poli electrolitos9 ayudan al espesamiento por gravedad, ya que forman floculas ms pesados que se asientan rpidamente y forman lodos densos.
Espesamiento por flotación: es efectivo cuando la gravedad específica de
los lodos que se desean espesar, es cercana o menor a la del líquido, del cual deben ser separados. a flotación utiliza aire en forma de burbu#as, para aumentar la flotabilidad de las partículas sólidas, haciendo que se eleven a la superficie y se concentren. ?ambi%n se usan productos químicos como au2iliares de la flotación, tales como cloruro f%rrico, cal y poli electrolitos. Unos espesados por flotación, ocupa por lo común, un tercio o menos del espacio que requiere unos espesados por gravedad.
•
iltración
a filtración consiste en la remoción de partículas suspendidas y coloides presentes en una suspensión acuosa, al pasar a trav%s de un medio poroso. 0e usa cuando se quiere obtener un efluente con ba#a cantidad de sólidos suspendidos o ba#a turbidez :menor a ) /?U9, que no se pueden conseguir con sólo la sedimentación. La filtración se puede realizar:
"n medio granular8 es aplicable en la eliminación de sólidos suspendidos en aguas con contenidos entre G y G+ mg1l, cuando se desea un efluente con ba#a cantidad de sólidos suspendidos o ba#a turbidez :menor a ) /?U9. /ormalmente se usa arena como medio filtrante, usndose tambi%n la antracita triturada. uchas veces se usan lechos de filtración de dos capas8 una de arena y otra de antracita, que permiten #ornadas de filtración ms largas a mayores velocidades de filtración.
' trav%s de membranas8 se puede realizar8
Filtración por vacío: los filtros al vacío son normalmente tambores cilíndricos
perforados, que giran en una tina que contiene la solución que quiere filtrarse. "l vacío se aplica al interior y la separación sólido líquido se efectúa e2trayendo el líquido a trav%s del medio filtrante, de#ando los sólidos sobre la membrana :filtro9 para que sean colectados por separado.
Filtros prensa8 son filtros que operan a presiones entre )++ a 5G+ lb1pulg5 y
utilizan placas verticales, suspendidas por marcos. "l agua pasa a trav%s del medio filtrante y los sólidos se colectan en la superficie del filtro. a operación es discontinua, para permitir la descarga de los sólidos cuando la velocidad de filtración disminuye.
•
/eutralización
&uando las aguas de la industria minero-metalúrgica son cidas, la acidez puede ser neutralizada por la adición de agentes alcalinos.
os agentes alcalinos ms usados son8 cal viva, cal hidratada, piedra caliza, caliza en polvo, hidró2ido de sodio :soda custica9, hidró2ido de amonio, etc. "l escoger alguno de estos materiales estar condicionado por su poder neutralizante y por su costo.
&uando se usa piedra caliza o caliza en polvo, se debe tener en cuenta que sólo se puede elevar el pA hasta G.G, debido a que la caliza libera anhídrido carbónico :&@59, el cual al combinarse con el agua forma cido carbónico . $or este motivo sólo se usa como una primera etapa de neutralización, que debe ser seguida de una separación de lodos y luego se puede usar otro agente alcalino, si se requiere de pA ms alto.
•
'ireación
"s un proceso mecnico en el cual se procura un contacto íntimo del aire con
el
líquido.
a
aireación
puede
emplearse
para8
siguientes funciones8
• •
@2idación bioquímica @2idación de impurezas inorgnicas como hierro o manganeso.
las
•
•
/ormalmente la aireación se efectúa en tanques con una profundidad de 7.+ a H.G metros y la transferencia de aire se realiza mediante difusores o por agitadores mecnicos.
•
$recipitación química &uando los elementos o compuestos químicos que pueden contaminar las aguas se encuentran disueltos, la forma de poder separarlos o removerlos del agua, es mediante la precipitación química, que convierte a los elementos o compuestos solubles, en compuestos insolubles, quedando como sólidos suspendidos. Despu%s de la precipitación los sólidos suspendidos pueden ser removidos directamente por sedimentación o por coagulación -floculación y posterior sedimentación, o por el uso de clarificadores1espesadores, para la separación de los lodos.
"n el caso de los elementos metlicos, los compuestos que se trata de formar son hidró2idos o sulfuros de estos elementos metlicos, por ser estos hidró2idos y sulfuros, compuestos que presentan ba#as solubilidades.
Precipitación como hidróxidos: "l m%todo ms común, usado para remover
los iones metlicos solubles en el agua, es precipitar el ion metlico como hidró2ido metlico, ya que la mayoría de los iones de metales pesados solubles precipitan fcilmente al elevar el nivel de pA de la solución, formando el compuesto respectivo de hidró2ido de metal, con lo cual los compuestos metlicos en solución se convierten en compuestos insolubles y son precipitados en la solución.
$ara conseguir la formación de hidró2idos de los metales disueltos se necesita un agente alcalino que pueda alcanzar un pA alto, como el caso del hidró2ido de calcio :lechada de cal9, hidró2ido de sodio :soda custica9, hidró2ido de potasio y los dems hidró2idos de metales alcalinos o alcalinot%rreos.
a cal se usa en forma de lechada para permitir un buen control del pA final deseado, consigui%ndose niveles de pA mayores a )+, pA en el cual precipitan todos los metales pesados.
CONCLUSIONES •
&onocer la clasificación y m%todos utilizados para la depuración de aguas residuales domesticas
•
"2poner los diferentes procesos que se pueden aplicar para el tratamiento y purificación de las aguas residuales industriales.
•
&onocer el tratamiento que debe aplicarse de acuerdo con los procesos industriales en los que el agua haya participado, ya sea de manera directa o indirecta
•
6dentificar tecnologías apropiadas que contribuyan al tratamiento de aguas residuales en el sector rural en el sector rural o el uso eficiente de la misma.
REFERENCIAS •
Fase metal ine Iaste anagement in /.". /eJ FrunsJish.
•
=-I$-K7-) &ontaminación del río <ímac por metales pesados provenientes de
•
la industria minera.
•
"nvironmental impact of mining Aibbard, I.<. &hicago )*K= ;old-milling effluent treatment "nvironment &anada ;uía 'mbiental para el mane#o de relaves mineros. inisterio de "nergía y
•
inas ane#o de la calidad de los efluentes de la minería del cobre por operación
• •
de los tranques de relaves &astillo ;onzles, Eorge! ontenegro ., •
•
'm%rico &hile )**+ ane#o y disposición
de
los
residuos
del $royecto $alma )**=. 6ng. &arlos Lillachica inería altera el ambiente ;il
y
efluentes.
ódulo
L
