Sulfato y Recirculación de Aguas

Omar Gaete*

Sulfato en aguas de minería

• Naturalmente en bajas concentraciones en aguas frescas.

• Aporte directo producto de:

– Generación de aguas ácidas (fundición, aguas minas)

– Disolución del mineral (molienda, flotación)

– Adición de ácido sulfúrico (lixiviación, ajuste de pH)

• Concentración en aguas producto de aumento de recirculación.

2

HidrometalurgiaChancado

Molienda

ConcentrationConcentrateThickening -

Filtration

Thickening

Tailing Deposit

Fundición -refinería

Recirculación

SuministroAgua fresca

Circuito de aguas en minería

Tailings Deposit

Concentración

Others ServicesOthers Services

Agua fresca

Agua proceso

Pulpas

Tranquerelaves

Otros servicios

3

12%

5%

3%

4%

*Base on Cochilco water report, 2017.

Espesamiento

Espesamiento– filtración

concentrado

76%

Ingresos – Salidas de sulfato

Depósito relaves

FlotaciónMolienda

Espesamiento

Aguas ácidas

Make up aguafresca

Otros servicios

Concentrate to Filtration

<10%

4

Agua fresca

Agua Proceso

Pulpas

Agua retenida en lamasInfiltración

Filtradoconcentrado

Evaporación

Hidrometalurgia

Sulfato In

Sulfato Out

Recirculación de aguas

Una gota recircula 3,3 veces antes de salir del

sistema

*Reportes de Cochilco, 2009 - 2018

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

2000 2006 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Make up agua fresca (m3/ton) Minería del Cu*

Concentración Hidrometalurgia

La escasez de agua ha motivado a las mineras a aumentar sus tasas de recirculación

Fuentes de recirculación de agua

Espesamiento

Relaves en pastaFiltración

Pérdida de purgaFenómeno de afloramiento de sales

Principal fuente: agua en relaves

Depósito convencional

Purga de contaminantes en agua retenidas en lamas

Evaporación

Disminución de pérdidas de agua

Infiltraciones tranque

• Dren• Pozos de captación y monitoreo

Filtraciones líneas

• Monitoreo (instrumentación)• Plan de mantenimiento

Coberturas flotantes

Sectorización tranque Impermeabilización pilas lixiviación

Recirculación de aguasPrincipal consecuencia:

Concentración de iones en aguas de proceso

• Fenómenos de corrosión e incrustaciones• Precipitación de sólidos al interior del

proceso (ej. CaSO4)• Aumento de concentraciones en efluentes

descargados• Aumento de concentraciones en humedad

del concentrado• Afectando en:

Integridad de equipos y líneas Recuperación metalúrgica Calidad del producto final

• Requerimiento de químicos adicionales • Cómo prevenir:

Estimación de calidades de agua en etapas de ingeniería.

Una vez en operación, simular antes de recircular.

Analizar tratamiento y purga de iones (en ambos casos)

Concentración de Sulfato en aguas de proceso

0

1000

2000

3000

4000

SO4 (mg/L) in Cu-Mo mine 1 (10 years operation)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

SO4 (mg/L) in Cu-Mo mine 2 (15 years operation)

• Aguas de operaciones con más de 10 años de operación y con un grado de recirculación importante, se encuentran saturadas en sulfato de calcio.

• Calcio proviene de la adición de cal (ajuste de pH) y disolución del mineral (molienda + flotación).

• Depósitos de relave convencionales, operan como reactores de tiempo de residencia infinito: se alcanzan concentraciones de saturación, incluyendo el CaSO4 (SO4 ~ 1.800 mg/L)

• Control por medio de anti incrustante es efectivo, pero no remueven (permiten solo manejo) y concentran aún más.

Consecuencias del sulfato

10

SO4= +

Bacterias sulfato reductoras (SRB)

=

Corrosión (pitting)

SO4= + Ca++ =

Incrustaciones

Control con anti

incrustantes

Cómo purgar sulfato

1°

Reducción en la fuente

2°

En el proceso

3°

Tratamiento

Fuentes de sulfato• Disolución del

mineral• Adición de químicos• Aguas ácidas

Reactivosalternativos

Tratamientoprevia inyección

dónde aplicar tratamiento?1° flujos concentrados2° donde se den condiciones óptimas para el procesoEj: en tranque de relaves. Tiempo de residencia infinito para precipitación y espesamiento

Cómo diseñarlo?- Definir concentraciones de diseño razonables- Calidad objetivo, normativa (descarga) y de acuerdo a proceso (recirculación)- Fácil de operar, robusto y automatizado.- Pre fabricado, “plug and play”.

Efluentes mineros con sulfato

Efluentes

• Aguas minas (AMD)

• Drenaje ácido (ARD)

• Aguas del tranque

• Lavado de gases de fundición

• Filtrado de concentrado

• Purgas procesoshidrometalúrgicos

• Concentrado de RO -desalación

Reuso sin tratamientoLixiviación químicaAgua de procesoControl de polvoFracturing (fracking)

Recuperación de elementos de valorCu, Fe, Al, Cd, Zn, CaSO4, MgCl2

Tratamiento para recirculaciónConcepto de tratamiento en cascada, “tratara medida que sea necesario”. Ej:Agua de menor calidad → molieda / flotaciónAgua de calidad media→ enfriamiento (fundición)Alta calidad→ refineríaTratamiento adicional→ uso sanitario

Fuentes v/s calidad de descarga

13

Sulfato en fuentes (mg/L)

10.000 – 1.000.000

100 – 10.000

100 – 3.000

Tratamiento

Sulfato en efluentes(mg/L)

DS 901.000 – 2.000

DS 46250 – 500

Riego NCh 1.333250

Desafíos en el tratamiento de sulfato

14

Sulfato (mg/L)

10.000 – 1.000.000

Lechada de cal

SO4 1.800 mg/LCa 750 mg/L

pH 12

CaSO4*2H2O (yeso)Alta humedad y

residuo peligroso

Alternativa de neutralización

por etapas: 1° a pH 3,0 se abate gran parte del

sulfato

Requiere 2°etapa de

tratamiento

Remueve

• Precipitación química(Ba, PAC, SAVMIN®)

• Biológica (Pacques ®)

Concentra

• Membranas (NF, RO)

• Intercambio iónico

Tratamiento óptimo: mezcla, pero alto costo

ResumenConclusiones

Sulfato es un desafío en todo sentido

No es posible evitar su ingreso alproceso y es muy difícil su remoción enla fuente.

La tendencia al aumento derecirculación de agua, produceinevitablemente aumento enconcentración de sulfato, produciendocorrosión (pitting) e incrustaciones(CaSO4).

Tratamiento en un desafío por sí solo.Encontrar una tecnología costoeficiente para concentraciones desulfato menores a 1.000 mg/L.

Recomendaciones

Estimar calidades de agua de proceso,en etapas de ingeniería.

Simular consecuencia derecirculaciones antes de implementar.

No abusar del uso de anti incrustantes(control pero no tratamiento).

Aplicar buenas prácticas durante eldiseño del tratamiento: aplicar a flujosconcentrados, concepto en cascada,procesos de fácil de operación,modulares.

Aprenda a convivir con un sistemasaturado en sulfato de calcio.

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GRACIAS!!

Omar.Gaete@stantec.com