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Taller SANAP South American Network on Acid Prevention
• Jacques Wiertz
Control y remoción de sulfatos
en los efluentes y drenajes
mineros
Objetivos del taller
La presencia de altas concentraciones de sulfato en efluentes y drenajes mineros se ha transformado en un problema recurrente y genera una creciente preocupación en la industria minera por los impactos que podrían generar y por la dificultad que encuentran los diferentes proyectos en el cumplimiento de las regulaciones ambientales.
Frente a ello, diferentes proyectos se han visto en la necesidad de incorporar plantas de tratamiento para asegurar el cumplimiento de las normas ambientales vigentes y de sus compromisos ambientales.
El control y la remoción de sulfato plantea importantes desafíos técnicos y económicos que queremos abordar en este taller con la participación de destacados profesionales.
Agenda• 08h30 – 09h00 Registro de participantes y café
• 09h00 – 09h10 Palabras de bienvenida
David Mulligan, Director, SMI-ICE Chile, The University of Queensland
• 09h10 – 10h00 Bloque 1: Sulfato en efluentes y drenajes mineros
Jacques Wiertz, Consultor Medio Ambiente y Minería
Omar Gaete, Business Development Water & Process Specialist, Stantec
• 10h00 – 10h30 Bloque 2: Tratamiento industrial de drenajes mineros
Gianfranco Gambaro, Jefe de Unidad, Planta TADA, Codelco Andina
• 10h30 – 11h00 Coffee break
• 11h00– 12h00 Bloque 3: Nuevas tecnologías de control y remoción de sulfato
Marcela Muñoz, Gerente Técnico, ARD Solutions
Oscar Lopez, Gerente General, BQE Water
Iván Ñancucheo, Investigador Microbiología Ambiental, Universidad San Sebastian
• 12h00 – 13h00 Panel: Innovación y desarrollo en la gestión de efluentes y drenajes mineros
Alfonso Laraguibel, AMTC Universidad de Chile; Ana Venegas, Codelco Tech; Juan Pablo
Rubilar, Corporación Alta Ley; Felipe Saavedra, SMI-ICE.
• 13h00 – 13h15 Conclusiones y Cierre del taller
Contexto
• Residuos mineros masivos: – Volúmenes crecientes: disminución
de leyes y profundización
– Mayores exigencias ambientales
• Gestión responsable del agua:– Mayor eficiencia → mayor
recirculación
– Nuevas fuentes
– Gestión de efluentes
• Abatimiento y remoción de sulfato– Procesos químicos y/o biológicos
– Tratamientos activos o pasivos
Estados de oxidación del azufre
S-2 → S0 → S+2 → S+4 → S+6
H2S S0 SO3-2 SO4
-2
CuS H2SO3 CaSO4
Ciclo biológico del azufre
Min
eral
izac
ión
Inm
ovilizació
n
Procesos biológicos de oxidación y reducción del azufreMeS
Sulfuro metálico
Sulfato
• Anión común y forma más oxidada del azufre• Soluble en agua• Forma sales• Se encuentra en muchos minerales: Baritina
(BaSO4), Celestina (SrSO4), Yeso (CaSO4·2H2O), Epsomita (MgSO4·7H2O), Etringita (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O)
• Productos de oxidación de los sulfuros:• Hidroxisulfatos de Fe y Al • Jarosita (KFe3(SO4)2(OH)6)• Alunita (KAl3(SO4)2(OH)6)
Generación de sulfato
• Fuentes naturales:
– Volcanes + oxidación atmosférica
– Procesos biológicos
– Oxidación y disolución de minerales
• Fuentes antrópicas
– Combustibles fósiles
– Procesos de fundición
– Procesos industriales
– Reactivos químicos
Sulfato en efluentes y drenajes
• Efluentes: – Aguas de relave
– Soluciones de descarte
• Drenajes– Botaderos de estériles
– Botaderos de ripios
– Rajo
– Túneles
– Minas subterráneas
– Depósitos de relaves
Flotación de molibdeno
Problemas ligados al sulfato
• Limitaciones en la recirculación de agua en los procesos
• Formación de sarro e incrustaciones
• Pérdida de eficiencia en los procesos
• Incumplimiento de normas y compromisos
• Reducción de sulfato a H2S• Altos costos de tratamiento
Efectos del sulfato en la salud y en el ambiente
• No tóxico para la salud humana• En altas concentraciones (o por
cambios de concentraciones en la dieta), puede inducir diarrea
• Ser identifican 4 receptores principales– Consumo humano– Vida acuática– Cultivos agrícolas– Ganado
Regulaciones ambientales (Chile)
• Norma 1333 (1978): Norma chilena sobre requisitos de calidad del agua para diferentes usos– Agua dulce para riego: <250 mg/L sulfato
• DS90 (2002): Norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales– Descarga: <1000 mg/L sulfato (o <2000 mg/L sulfato para
mayor capacidad de dilución)
• DS46 (2003): Norma de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas– Acuíferos de vulnerabilidad baja: <500 mg/L sulfato
– Acuíferos de vulnerabilidad media: <250 mg/L sulfato
Control y remoción de sulfato
• Control preventivo: – Inhibir o frenar la oxidación de
sulfuros
– Mantener condiciones (pH, Eh, T°, reactivos) que evitan o reducen la disolución de sulfato
• Control secundario:– Interceptar y recircular los
flujos con altos contenidos de sulfato
• Tratamientos
Tratamientos
• Tratamientos químicos:– Precipitación: yeso, sulfato
de bario, etringita
– Intercambio iónico
– Tratamientos de membranas
• Tratamientos biológicos– Tratamientos activos
– Tratamientos pasivos• Wetlands
• Barreras permeable reactivas
Tratamientos LDS / HDS
Tratamientos LDS / HDS
LDS HDS
Dewatered Sludge
(% solids)25 - 35 50 - 70
Clarifier Underflow
(% solids)2 - 4 20 - 30
Dewatering Time
(hours)2 - 3 0.5 - 1
Sludge Blanket Level
(feet)5 - 7 1 - 2
Precipitación Etringita
• Aluminio agregado en forma de hidróxido de aluminio, aluminio metálico o aluminato cálcico
• Precipitación de EtringitaCa₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂·26H₂O
• Reacción at pH 11-13
• Factible para SO4 < ~ 1.800 mg/L (solubilidad del yeso)
• Remoción de Sulfato hasta menos de 10’s mg/L SO4
Proceso SAVMIN
Precipitación Sulfato de Bario• Sales de Bario en forma de:
– Ba(OH)2
– BaCO3
– BaS
• Sulfato soluble reducido a ~ 200 mg/L en el efluente
• Barro de BaSO4 (puede serdesaguado)
• Las sales de Ba son caras• Es possible reciclar el Bario,
reduciendo primero a BaS y luego produciendo azufreelemental (proceso caro)
Procesos de precipitaciónVentajas
• Amplia base industrial
• Puede ser adaptado para remover otroscontaminantes (silica, fosfatos)
• Puede lograr una fuertereducción de los SDT dependiendo de la química
• La Etringita permitemodular la concentraciónfinal de sulfato
• Alternativa para el tratamiento de salmueras
Desventajas• Alta demanda de reactivos
• Gran producción de lodosde difícil disposición
• Más efectivo cuando [Ca] y [SO4] están presents enconcentraciones molaresequivalentes
Procesos de filtración - membranas
Procesos de membranas
Ventajas
• Amplia base industrial
• Permite remover todo tipos de contaminantes
• Puede lograr muy bajas concentraciones de iones en solución
Desventajas
• Alto costos de inversiony de operación (consume energético)
• Producción de salmueras que a su vez requieren tratamiento
• Usualmente complementarios a tratamientos primarios