Universidad nacional de Piura

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAESCUELA DE POSTGRADO

MINERA Y AMBIENTE Dr. Ing. Wilson G. Sancarranco Crdova PREVENCIN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIN EN EL AGUA CAPITULO VIIICONTROL Y PREVENCIN DE LACONTAMINACIN DEL AGUA

DIAGRAMA DE FLUJO DE USO DE AGUA

MINERA Y AGUAS

La minera, como cualquier otro proceso industrial, produce problemas en la calidad del agua en varios aspectos:

Debidas a la propia naturaleza de los materiales explotados, por ejemplo los metales (Cu, Zn-(Cd), Hg, etc) y aniones asociados (sulfatos, carbonatos, etc).

Debidas al uso de tcnicas de lixiviacin en pila (heap leaching) de metales, donde el agente lixiviante puede ser el cido sulfrico (Cu) o el cianuro de sodio (Au).

Debido a su empleo en procesos post-mineros (lavado por flotacin).

Debido a factores indirectos: arrastre de partculas por el viento u otros mecanismos a aguas de reas ms alejadas de la explotacin.

Movilizacin de partculas slidas, ya sean procedentes del arrastre por las aguas superficiales de polvo de escombreras o labores, o tradas hasta la superficie por el agua de lluvia, a partir del polvo en suspensin.

Adicin de sales al agua, ya sean por procesos naturales (disolucin de minerales que la minera pone a disposicin de las aguas superficiales), o por mecanismos industriales (vertido de aguas de plantas de flotacin u otro tipo).EFECTOS DE LA MINERA EN LAS AGUAS Adicin de metales pesados a las aguas. Naturalmente, la minera metlica pone a disposicin de los agentes externos unos elementos metlicos que pueden movilizarse hacia las aguas bien por la formacin de compuestos solubles, o bien por mecanismos de sorcin en la fraccin slida arrastrada por el agua.

Cambio del pH de las aguas. Especialmente significativa suele ser la acidificacin, consecuencia de la oxidacin e hidrlisis de sulfuros con formacin de sulfatos y sulfatos cidos: el drenaje cido de mina, del que vamos a hablar con mayor detalle

Afectacin de parmetros fsico-qumicos, pues a menudo por el fondo de la explotacin a cielo abierto se podrn infiltrar aguas contaminadas

PRINCIPALES FUENTES POTENCIALES DE LA GENERACION DE AGUAS RESIDUALES EN LA INDUSTRIA MINERO METALURGICA

1.Aguas de minas2.Drenajescidosde minas3.Relaves: efluentes metalrgicos de plantas concentradoras4.Drenaje cido de Relaves (ARD)5.Aguas residuales de plantas concentradoras fundiciones y/o refineras, o tratamiento de cualquier mineral, concentrado, metal, o subproducto.6.Aguas cidas de depsitos de desmontes7.Aguas residuales domsticas

CALIDAD DEL AGUA PROVENIENTE DE LOSRELAVES DE MINERIA METALICA

AGUAS DE MINA(pH)CARACTERSTICAS DE LAS AGUAS GENERADAS POR LAS ACTIVIDADES MINERASAlcalinasFiltracin a travs de calizas o dolomitas.CaCO3 + CO2 + H2O Ca++ + 2 (HCO3)--

cidasProducidas por oxidacin de minerales sulfurosospH Entre 1.5 a 7Concentraciones altas de: sulfatos, metales disueltos totales, slidos disueltos totales

AGUAS ACIDASEl trmino agua acida (AA) se utiliza para definir el tipo de drenaje que se produce como resultado de la oxidacin natural de minerales sulfurosos (pirita, marcasita, blenda, pirrotina, etc.) cuando estn expuestos a la accin del agua en un medio oxidantePara que se produzca la produccin de aguas acidas son necesarias unas condiciones aerbicas, es decir la existencia suficiente de agua y oxgeno y simultneamente la accin catalizadora de bacterias como Thiobacillus Ferrooxidans

Consecuencias de las Aguas cidasDisminuyen presencia de vidaLimitan el aprovechamiento aguas abajoLiberan metales txicos a la salud y al ecosistemaProducen precipitadosCorrosin de infraestructura y de equipoResponsabilidades legales ambientalesCostos de remediacinEfectos hidrolgicos

TPICAS AGUAS ACIDAS

CLASES DE AGUAS ACIDAS Y SU CONCENTRACION DE PH

NIVELES DE ACTUACION FRENTE A LAS AGUAS ACIDAS Medidas Preventivas (antes de la generacin)Control de generacin de A.A.

Medidas Correctivas (despus de la generacin)Control de migracin de A.A.Recogida y tratamiento de A.A.

MEDIDAS DE CONTROL DE LA GENERACION DE AGUAS ACIDAS TECNICAS PARA EL TRATAMIENTO DE DRENAJE DE AGUAS ACIDAS EN MINERIATRATAMIENTO FISICO:DilucinPozas de sedimentacinHumedalesTRATAMIENTO BIOLOGICO:HumedalesMicrobiosFiltro remediacinTRATAMIENTO QUIMICO:T. ActivoT. Pasivo

TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE MINATECNICAS PARA EL TRATAMIENTO DE DRENAJE DE AGUAS ACIDAS EN MINERIA TECNICAS ACTIVAS : Son aquellas que se basan en el procedimientos qumicos mediante la adicin de reactivos neutralizantes: carbonato clcico, hidrxido sdico, bicarbonato sdico o hidrxido amnico. Estos reactivos llevan el pH a valores aceptables, y favorecen la precipitacin de la mayor parte de los metales pesados que pueda contener el agua.

TECNICAS PASIVAS : Son las que se emplean para el tratamiento de grandes volmenes, y se basan en la puesta en contacto con reactivos naturales o con condiciones adecuadas para evitar el desarrollo del proceso. Estas tcnicas pueden ser muy variadas:

METODO DE TRATAMIENTO POR WETLAM Bsicamente, los humedales artificiales son zonas construidas por el hombre en las que se reproducen, de manera controlada, los procesos fsicos, qumicos y biolgicos de eliminacin de contaminantes que ocurren normalmente en los humedales naturales .

HUMEDALES NATURALES Son reas de inundacin peridica con profundidad suficiente de lminas de agua para que puedan crecer los vegetales propios de los suelos saturados (macrofitas). Son ecosistemas con una gran productividad como resultado conjunto de una gran exposicin a la radiacin solar mucha agua y concentraciones elevadas de nutrientes. Esta elevada productividad acelera la actividad microbiana y como consecuencia tiene una gran capacidad para descomponer la materia orgnica

CONTROL DE DRENAJE ACIDOControl de la generacin de aguas acidasControl de migracin de aguas acidasRecogida y tratamiento de aguas acidas

CONTROL DE LA GENERACINAislamiento de los sulfuros : geo-membranasExclusin del aguaExclusin del oxigeno : sellado de galerasBactericidasMezclado de materiales o adicin alcalina

CONTROL DE MIGRACIN DE AGUAS ACIDASControlar la entrada de agua a la fuente de contaminacin: desviar el agua de escorrenta.

RECOGIDA Y TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDASRecogida: cunetas, diques y pozos de contingencia, para minera superficial y cuentas, galeras de drenaje para minera subterrneaTratamiento: M. pasivos, M. activo

GEOMEMBRANAS

CANALES Y GEOMEMBRANAS

SISTEMA DE CANALES DE RECOGIDA

VERTIDO SELECTIVO DE MATERIALES Y RESIDUOS EN BOTADERO

DRENAJES ANOXICOS CALIZOS (ALD)Mh : Material para caractersticas hidrulicas (Kg)Mr : Material reactivo previsible a consumir durante los aos de tratamiento (Kg).Mh = (Q x tr x )/VvMr = (Q x C x T)/zCANTIDAD TOTAL DE CALIZA (M)M = Mh + MrQ = Caudal (lt/h) = densidad de la caliza (Kg/lt)tr = Tiempo de retencin (horas)C = Alcalinidad esperada (Kg/lt)T = Periodo de vida del ALD (horas)z = % de Ca en la Caliza Vv = Porosidad (aproximadamente de 0.4 a 0.5)

EJEMPLOCalcular la cantidad de caliza para un ALD de 15 horas de residencia y 0.45 de porosidad, por el que se hace pasar un caudal de 0.01 p3/seg. de agua de mina. En el tratamiento se emplea caliza de densidad 1.6 TM/m3 , con 90 % de Ca durante 25 aos y se espera una alcalinidad de 300 mg/lt. DATOS:Q = 0.01 pie3/seg x 0.3048 m3/pie3 x 1000 lt/m3 x 3600 seg/hora = 1019.41 lt/horaVv = 0.45 = 1.6 TM/m3 x 10 Kg/TM x m3/10 lt = 1.6 Kg/m3C = 300 mg/lt x Kg/1 x 10-6 mg = 3 x 10-4 Kg/lt tr = 15 horasT = 25 aos x 365 dia/ao x 24 horas/dia = 219000 horas

Mh = (Q x tr x )/Vv= (1019.41 lt/hora x 15 horas x 1.6 Kg/lt)/ 0.45= 54 368.53 KgMr = (Q x C x T)/z= (1019.41 lt/hora x 3 x 10 Kg/lt x 219000 horas)/ 0.90= 74 416.93 KgM = Mh + Mr= 54 368.53 + 74 416.93 = 128 785.46 Kg.= 128.79 TM

ACIDEZ

Es la medida de la concentracin de iones Hidrogeno y otras especies disueltas capaces de producir acido. Ion frrico y ferroso, ion aluminio, ion manganeso

Acidez (H) Fe, Fe,Al,Mn Sustancia orgnica

En trminos prcticos la acidez se determina mediante la titulacin de una muestra oxidada de agua mediante una base fuerte, hasta alcanzar el pH 8.3 y se reporta como miligramos de Carbonato de Calcio por litro (mg CaCO/l)Acidez total= 50 2(Fe) 3(Fe) + 3(Al) + 2(Mn) + 1000(10-pH) 56 56 27 55

EJEMPLO 1:Calcular la acidez total de un drenaje acido de roca DAR cuya composicin es la siguiente: pH=2.7, concentracin Al=27mg/l, ion ferroso=500mg/l, Mn=55mg/l, Zn=130 mg/l, Cu=32 mg/L, SO=500 mg/L

Acidez total= 50 2(500)+3(27)+2(55)+1000(10 -2.7) 56 27 55 acidez total= 1242.62 mg CaCO/l = 1.243 g/l o 1.243 Kg/mCARGA DE ACIDO

Es la cantidad de Carbonato de Calcio a agregar, por unidad de tiempo para neutralizar un drenaje acido. Carga de Acido = acidez * caudal

Ejemplo 2: Con datos del Ejemplo 1 y un caudal Q= 100 m/h; Calcule la carga de Acido.

Carga de Acido = acidez * caudal = 1.243 Kg/m * 100 m/h = 124.3 Kg/h * 24 h/dia * 1 TM/1000Kg = 2.98 TM/diaCa O.Cal vivaCa (OH)2...Cal apagada

Ca (OH)2 .. Ca CO 74100 x2.98 TM/dia x= 2.21 TM/dia Pureza: 92% Eficiencia: 95% 2.21 = 2.40 2.40 = 2.53 TM/dia Ca(OH)2 0.92 0.95

Tratamiento Qumico: neutralizar extraer como precipitado separar los slidos disponer los slidos

METODOS DE PRECIPITACIONPrecipitado de hidrxidos: se agrega caliza, NA OHPrecipitado de sulfuros: se agrega H2 SO4 acido sulfrico

Con los datos del DAR del Ejemplo 1, calcular la cantidad de lodo que se generara, asumir que el sulfato se precipita por encima 2000 mg/l, formando yeso (Ca So4. 2 H2O) Fe2..Fe (OH)2 56..90 500 mg/l..X X= 803.57 mg/L Al Al (OH) 27..78 27 mg/l..X X = 78 mg/l

EJEMPLO 3 MnMn O2 55..87 55 mg/l.X X= 87 mg/l Zn.Zn (OH) 2 65.4..99.4 130 mg/l..X X= 197.58 mg/L CuCu (OH)2 63.55..97.55 32 mg/lX X= 49.12 mg/l

SO4..Ca SO4. 2H2O 96.172500 mg/l.X X = 895.83 mg/LTotal de precipitado= 2111.1 +(10% por impurezas 211.11) = 2322.21 mg/L = 2.322 g/l o 2.322 kg/mPrecipitado 5% lodo: 5974.5% X .100% X= 119480 kg/dia = 119.5 Tm/dia

Dr. Ing. Wilson G. Sancarranco CrdovaGRACIAS POR SU ATENCIN

CONTAMINACIN Y PREVENCIN DE LA CONTAMINACIN DEL AGUA

CONSUMIDORA

INDUSTRIA MINERA

CONTROL

GENERADORA

EXPLOTACIN

EFECTOS

SUBTERRNEAS

MINERA

HIDROLGICOSSUPERCIFIALES

- Disminucin de la calidad del agua

EFECTOS:

- Causa daos ecolgicos

Deterioro del paisaje