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Ingeniería de Recursos SRLIngeniería de Recursos SRL
Manejo de Agua y Simulación de Flujos recirculativos para optimizar
tratamiento de efluentestratamiento de efluentes
Oswaldo.Tovar@icloud.comAgosto/2016
1
Objetivoj
1. Reducir el requerimiento de agua fresca del sistema –y como consecuencia disminución de caudal de efluente a ser tratado‐ mediante el modelamiento de procesos y simulación de reacciones químicas (Modelo Balance Iónico)
2. Brindar herramienta para simular cambios que p qpermitan optimizar el manejo de agua al interior de la operación así como explorar alternativas de pre‐p p ptratamiento (limpieza interna para garantizar recirculación).
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)
2
Beneficios
1 R d ió t d t t i t fl t i l1. Reducción costos de tratamiento efluentes gracias a la reducción de volumen (y carga iónica) de efluentes sometidos a tratamiento.
2. Reducción de costos por tarifa vertimientos (optimización de uso de agua)(optimización de uso de agua)
3. Posibilidad de ampliar producción sin requerir mayor cantidad de agua frescacantidad de agua fresca
4. Reducción de huella hídrica
5. Confinamiento de iones contaminantes en zonas definidas para evitar contaminación del circuito
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Requerimiento regulatorioq g
Boro
Bario
Sulfatos
AluminioECA 2015
Cianuro
Boro SulfatospH
Sulfuros
Cianuro libre
Níquel
Fenol
Selenio
Fósforo (P‐PO4)
FluoruroDQO
Nitrógeno
Antimonio
Nitrógeno amoniacal MolibdenoManganeso
Demanda Química de Oxígeno
Radio 226 como nitrato
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Evolución del Proyectoy
Simulación de casos (alternativas de manejo
Selección de PFD (con cliente)
Muestreo en campo
Construcción y calibración modelo caso actual
( jde aguas y/o tratamiento)
Información de antecedentes y
Muestreo en campo
levantamiento de terreno
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Plan Manejo AguasC t í tiCaracterísticas
• Con esta herramienta y metodología se reducen las incertidumbres al• Con esta herramienta y metodología, se reducen las incertidumbres almínimo de modo que se cuenta con sustento (cálculos y simulaciones) asícomo evidencia física (análisis de laboratorio de muestras tomadas encampo) que los planteamientos propuestos son realizables.p ) q p p p
• Estos modelos se pueden complementar con pruebas de laboratorio (contecnologías eficientes de tratamiento) para primeras estimaciones realistasg ) p pde OPEX y CAPEX (equipos principales)
• A partir del sustento (simulaciones y pruebas) se definirán alternativas dep ( y p )PFD (Diagramas de Flujos de Procesos) señalando Pros/Cons.
• En una siguiente etapa se deberán ejecutar Pruebas de Laboratorio con elg p jobjetivo de reducir incertidumbre e iniciar la maduración de diseño deingeniería (con rendimientos probados).
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Plan Manejo AguasM t d l í d l ióMetodología de solución
El b Di d Bl A t l S id tifi lí d• Elaborar Diagrama de Bloques Actual. Se identifican procesos, líneas de flujo, destinos (con apoyo de operaciones mina y proyecciones del cliente)
• Se elabora Balances de masa (hídrico, metalúrgico, iónico). Incorporando características del mineral, calidad de agua que ingresa, contenido iónico de reactivosreactivos.
• Se proponen y simulan alternativas de separación y agrupamiento de flujos provenientes de operaciones unitarias, así como se incorpora en el modelo tratamientos tentativos (parciales o totales)
• Se presentan nuevos PFD (Diag. Bloques Procesos) con respectiva estimación de CAPEX y OPEX al cliente para toma de decisiones
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Plan Manejo AguasE t blEntregables
1 Di d Bl B l d M t l l1. Diagrama de Bloques y Balance de Masas actual real y validado
2 Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación2. Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación de cada caso
3 Alternativas de mejora estudiadas simuladas con sustento3. Alternativas de mejora estudiadas, simuladas con sustento de cálculos
4. PFDs analizados4. PFDs analizados5. (DM) Tabla comparativa de casos, OPEX, CAPEX6 (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons6. (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons7. Plan de ejecución y cronograma para las siguientes etapas
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El Simulador de Procesos
• Simulador de procesos basado en Matlab Simulink que• Simulador de procesos basado en Matlab‐Simulink que modela escenarios en estado estacionario
• Reúne balances metalúrgico, de masa, iónico y estequiometrías (principales reacciones químicas)
• Flujos de proceso representados por vectores
• Grupo de operaciones unitarias (módulos) conectadas entre sí y representadas en Simulink®y representadas en Simulink®
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¿Qué cosas permite realizar?¿Qué cosas permite realizar?
P di ió d t i t d l• Predicción de concentraciones en todas las corrientesF ilit áli i d i t d• Facilita análisis de sistemas de aguas para:– Adición reactivos químicosAporte fuentes contaminantes– Aporte fuentes contaminantes
– Recirculación de agua y pulpa• Permite análisis de sensibilidad para estudio de casos• Permite análisis de sensibilidad para estudio de casos• Resultados exportables a Microsoft Excel®
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Conexión UnidadesConexión UnidadesMina Chancado Molienda Planta Concentradora
Planta Molibdeno
Infiltraciones Drenes Riego Caminos
Evaporación
Depósito Relaves
Embalse Intermedio
Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos
Remoción
Agua Fresca
Lamas, InfiltracionesExcedentes
Incrustaciones
Estación BombeoRepulpeoRelavera
I L S REFINO
Riego RF
Lixiviación
Neutralización
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Resultados Modelación (LB)Resultados Modelación (LB)Mina Chancado Molienda Planta Concentradora
Planta Molibdeno
27740,1437
4003 9,227
Infiltraciones Drenes Riego Caminos
Evaporación
0,00049262410 1287
0 045693236 1660
0,0001533 2774
0,0003266 4003
25,11 3063 2237
Ca+2SO4‐2CaSO4.2H20
Depósito Relaves
Embalse Intermedio
Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos 0,04569
240
Remoción
Agua Fresca
Lamas, InfiltracionesExcedentes
0,0 100 240
0,7535 2665439
0,04569 3236 1660
0,0 1500 500
0,0 100 240
Incrustaciones
Estación BombeoRepulpeoRelavera
0,0946
30,97 0,000523
1818 183
I L S REFINO
Riego RF
Lixiviación
Neutralización0,000291
2355 145,1
0,0005231818 183
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Experiencias de aplicaciónExperiencias de aplicaciónUnidad Minera Año Descripción
Al b Gl 2005 Id ifi ió d i d i i l d lf fl fi l i í lAlumbrera ‐ Glencore 2005 Identificación de estrategias para reducir nivel de sulfatos en efluente final y evitar así la construcción de planta de tratamiento
Los Bronces ‐AngloAmerican 2007 Se construyó el modelo inicial de toda la operación, con el objetivo de contener/reducir el SO4 y otras fuentes principales de contaminantes
Los Bronces ‐AngloAmerican 2009 Actualizar por expansión y resolver problema de incrustaciones en tuberías
Mahr Tunel – Volcán 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluyen ósmosis, separación de flujos y remediación de fuentes generadora de agua ácida.
Andaychagua – Volcán 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluye pre‐tratamiento de agua de mina.
Carahuacra – Volcán 2012 Modelo base y alternativas de tratamiento con cal
C d P V l á 2012 M d l b id tifi ió d f t d t i ió t l bi l t (Cerro de Pasco ‐ Volcán 2012 Modelo base, identificación de fuentes de contaminación metales bivalentes (agua ácida), pruebas de abatimiento con flujos separados y mezclas. Se identificó que el sistema futuro era más sensible al caudal que a la carga química con lo que se diseño estrategia para separación de aguas y reducir CAPEX de ósmosis
Los Pelambres 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de agua frescaLos Pelambres 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de agua fresca
San Rafael – Minsur 2016 Integración de planta futura (retratamiento de relaves), identificación de principal fuete de liberación iónica (contaminantes). Abatimiento químico de F‐ muy por debajo de 1ppm (límite ECA‐3)
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Uso de herramienta para simular lavado en contracorriente de pulpa de concentrado y determinar efectos en la calidad del agua de filtración (contenido de Sulfatos) que es
descargada como efluentedescargada como efluente.Cliente: Minera Alumbrera – Argentina
Implementación Medidas
Sulfato antes: 1,5 g/L
Sulfato después: 0,4 g/L
Resultado: la simulación indicó que al realizar el lavado, podría bajar la concentración desulfatos desde 1.500 mg/L a menos de 500 mg/L (concentración límite normativa de descargaargentina). La minera implementó los cambios propuestos, resultando en que el efluentecomenzó a cumplir la normativa, sin necesidad de implementar sistema de tratamiento.
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Simulación del sistema hídrico completo de Unidad Minera, con el objetivo de determinar principales fuentes de contaminantes y consecuencias de recirculación de efluentes, en lugar
de descartarlos previo tratamiento (se eliminan purgas)de descartarlos previo tratamiento (se eliminan purgas).Cliente: Minera Los Pelambres ‐ Chile
Resultado: simulación indicó que recirculaciones de
Escenario 175 KTpd Q agua L/sSO4 [mg/L] dis 8SO4 [Kg/h] tot 28% alim/salida 1 Alim SO4 12164
0% Salida SO4 1218730 -2324426 400
Aguas minas
Infiltraciones CV-005
a STR
Estero Piuquenes
Consumo en Pta Cocent
efluentes no afectaba la calidad de las aguas de proceso. Respecto
26 4000% 123
3184 112 1771352 1307 1%
15656 526 8922070
73 1%24939657254%
718192 6%
Piscinas NN N SRío Pelambres
MineralTK100
TK106
Rio Choapa
TK744
TK104
Molienda + Flotación
Cal
H2SO4
de las fuentes de contaminantes, se determinó que en
192 6%1304 41907 3316
0 4881352
03235 361300 219 149221475 1492 200 0 8
1175 1254 28237 0 1
1631 0%1390
TapónAgua
Conc. Colectivo
Colas
Flotación selectiva TK711TK10/12
TK13TK20/21
Infilts CV-006/7
TK52
Flotación NaSH
H2SO4
general no eran las esperadas, siendo estas la disolución
282698276
35 2%170072126 368
77 17% 1 1287 4040 1724 1701
17 0 14% 2474 20%725
Concent.cobre
Lluvia
Evaporada
ConcentradomolibdenoRelave
Agua Recuperada TK50/51/712PLF
T ili
Agua lavado filtros
ajuste Cp
De Choapa STR
Pta Filtros
PUERTO
HCl
FeCl3
Cl2Repulpeo Control Polvos
Dren/Infiltraciones
desde el mineral, recirculación de infiltraciones de l l
72513573542
1411378189116%
43213828295
Acumulado
Retorno
AlimentaciónPTE
Tailings
Tailings + Piscinas
A muro
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relaveras, y no la adición de reactivos.
15
829568%
Variables analizadas por el simuladorVariables analizadas por el simulador•Información general (flujo, Cp, humedad, pH, leyes)•6 variablesInformación General
•Iones disueltos (especiación)•Sólidos Disueltos Totales•45 componentes
Concentración Iones Disueltos [ppm]
•Compuestos sólidos suspendidos•Sólidos Suspendidos TotalesConcentración Sólidos Suspendidos •Sólidos Suspendidos Totales•32 componentes
[ppm]
•Iones disueltos (especiación)•Sólidos Disueltos Totales•45 componentes
Flujo Másico Iones Disueltos [kg/h]
•Compuestos sólidos suspendidos•Sólidos Suspendidos Totales•32 componentes
Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]
•Finos de cada elemento químico•Incluye finos disueltos totalesConcentración Finos Disueltos [ppm] •Incluye finos disueltos totales•33 componentes
Concentración Finos Disueltos [ppm]
•Finos de cada elemento químico•Incluye Finos Suspendidos Totales•19 componentes
Concentración Finos Suspendidos [ppm]
•Finos de cada elemento químico•Incluye finos disueltos totales•33 componentes
Flujo Másico Finos Disueltos [kg/h]
•Finos de cada elemento químicoI l Fi S did T lFl j Má i Sólid S did [k /h]
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•Incluye Finos Suspendidos Totales•19 componentes
Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]
Detalles: Biblioteca modelosDetalles: Biblioteca modelosCategoría Modelo
Divisor de FlujosMezcla/División Aguas Mezclador
Separador de Flujos Prioritario
Separadores Iónicos y Sólido Líquido
Osmosis Inversa (iónico)Celda Flotación (selectivo)Sólido – Líquido Separador S/L Coagulación FeCl3 Neutralización con Ca(OH)2 y NaOHPrecipitación Sulfato < Kps CaSO4Reacciones QuímicasPrecipitación Sulfato < Kps CaSO4
Ajuste de pHEquilibrio Químico CaSO4
Ablandamiento
Dimensionadores
EstanquesAgitadoresSeparadores S/LBombas
Estimadores de CostoOPEXBeneficio EconómicoPrincipales Índices de Producción
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ImplementaciónImplementaciónGestión de Agua y Manejo de Contaminantes Recirculativos
Actividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 Reuniones, presentaciones KOM
SEMANAS
2 Revisión Antecedentes3 Visita Terreno4 Procesamiento de Datos 5 Construcción y Calibración Modelo6 Estudio de Casos (10)7 Estimaciones CAPEX/OPEX8 Informe Final
Contacto: Especialistas asociados:Contacto:Oswaldo TovarOswaldo.Tovar@icloud.com+51 999657317
Especialistas asociados:Carlos MorilloOmar Gaete
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