TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES PROCEDENTES DE LA
INDUSTRIA MINERA Y COMO SE ASEGURA CON EL CUMPLIMIENTO LEGAL
VIGENTE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES PROCEDENTES DE LA
INDUSTRIA MINERA Y COMO SE ASEGURA CON EL CUMPLIMIENTO LEGAL
VIGENTE
Introduccin
Los efluentes minero-metalrgicos son especficos de cada empresa
minera y/o minero-metalrgica, y varan de acuerdo a su procedencia y
a las actividades productivas de la empresa, por este motivo las
caractersticas de las aguas residuales varan ampliamente y no
existe un procedimiento nico para su depuracin.El tratamiento de
aguas residuales es el conjunto de procesos destinados a alterar
las propiedades o la composicin fsica, qumica o biolgica de las
aguas residuales, de manera que se transformen en vertidos inocuos
ms seguros para su transporte, capaces de recuperacin y almacenaje,
o ms reducidos en volumen.El balance entre el desarrollo de las
actividades productivas y la proteccin del medio ambiente,
constituye el eje de la actividad humana racional; esto debido a
que una industrializacin, como la industria minero-metalrgica, a
cualquier costo, no es una alternativa vlida, ya que no sera
posible sostener un crecimiento a largo plazo y un mejoramiento del
nivel de vida, si los cuerpos de agua se llegan a contaminar al
grado de no poder ser usados.
El agua en la industria mineraPara el desarrollo de las
actividades, se utilizan recursos humanos, tcnicos y financieros,
pero tambin insumos, tales como agua. Este requerimiento, est
restringido fuertemente porque buena parte de los yacimientos se
localizan en sectores de gran escasez. Es as, como aquellas
empresas que tienen esas condiciones, efectan grandes esfuerzos
para reutilizar el recurso agua en sus procesos.Sin embargo, como
toda actividad industrial, el uso y reutilizacin del recurso hdrico
es limitado por su calidad y los costos de disponer de tecnologa
adecuada para su tratamiento.Los desechos lquidos de la actividad,
son consecuencia de los diferentes procesos que ocurren en la
faena. Los desechos lquidos ms importantes son considerados
efluentes.
De acuerdo al Decreto Supremo N 010-2010-MINAM Lmites Mximos
Permisibles para la descarga de efluentes lquidos para las
actividades minero-metalrgicas, Artculo 3, inciso 3.2, da la
siguiente definicin:
Efluente lquido de actividades minero-metalrgicos: es cualquier
flujo regular o estacional de sustancia lquida descargada a los
cuerpos receptores que proviene de:a) Cualquier labor, excavacin o
movimiento de tierras efectuado en el terreno, cuyo propsito es el
desarrollo de actividades mineras o actividades conexas, incluyendo
exploracin, explotacin, beneficio, transporte o cierre de minas, as
como campamentos, sistemas de abastecimiento de aguas o energa,
talleres, almacenes , vas de acceso de uso industrial (excepto de
uso pblico) y otros;b) Cualquier planta de procesamiento de
minerales, incluyendo procesos de trituracin, molienda, flotacin,
separacin gravimtrica, separacin magntica, amalgamacin, reduccin,
tostacin, sinterizacin, fundicin, refinacin, lixiviacin, extraccin
por solventes, electrodeposicin y otros;c) Cualquier sistema de
tratamiento de aguas residuales asociadas con actividades mineras o
conexas, incluyendo plantas de tratamiento de efluentes mineros,
efluentes industriales y efluentes domsticos;d) Cualquier depsito
de residuos mineros, incluyendo depsitos de relaves, desmontes,
escorias y otros;e) Cualquier infraestructura auxiliar relacionada
con el desarrollo de actividades mineras; yf) Cualquier combinacin
de los antes mencionadosTipo de efluentes en la industria
metalrgica-mineraEn forma general podemos tener los siguientes
tipos de efluentes en la industria minero-metalrgica El efluente
que se genera por el depsito de desechos lquidos en tranques de
relaves. El efluente generado por lixiviacin natural de materiales
estriles. El efluente generado por escorrenta y que proviene de la
mina. El efluente generado por el procesamiento de concentrado de
mineral.
Fuentes de generacin de las aguas residuales en la industria
minero-metalrgica 2.3
Aguas de minasDrenajes cidos de minas (DAM)Relaves: efluentes
metalrgicos de plantas concentradorasDrenaje cido de Relaves
(ARD)Aguas residuales de plantas concentradoras fundiciones y/o
refineras, o tratamiento de cualquier mineral, concentrado, metal,
o subproducto.Aguas cidas de depsitos de desmontesAguas residuales
domsticas
Caractersticas de los efluentes de la minera.
Segn los reactivos utilizados y de las sustancias o elementos
que se disuelven e incorporan a la fase lquida, en trminos
genricos, los principales parmetros qumicos que se ven afectados
son: pH; acidez o basicidad del Ril. Slidos sedimentables y/o
suspendidos. Sales disueltas, tales como As; SO=4; CN-; Cl-;
Sulfuros y otros. Presencia de metales pesados, tales como Cu; Fe;
Se; Mo, Pb, etc. Sustancias orgnicas, tales como reactivos,
solventes.
Tratamiento de Agua en Operaciones Minero-Metalrgicas
El tratamiento de aguas residuales es el conjunto de procesos
destinados a alterar las propiedades o la composicin fsica, qumica
o biolgica de las aguas residuales, de manera que se transformen en
vertidos inocuos ms seguros para su transporte, capaces de
recuperacin y almacenaje, o ms reducidos en volumen.
En general, los esquemas de tratamiento utilizados corresponden
a procesos qumicos y de separacin mecnica, los que utilizan
reactivos para inducir la ruptura del compuesto qumico mediante una
reaccin tipo oxido-reduccin y/o para que precipite el elemento o
compuesto, generalmente va acompaado de un cambio de pH para
favorecer el proceso.Para la precipitacin de metales pesados,
generalmente se favorece la formacin de Hidrxido o de Sulfuros
insoluble a pH alcalino, utilizando Cal debido a su bajo costo, a
pesar que tiende a formar un mayor volumen de precipitado, lo que
puede producir un encarecimiento en el manejo y disposicin de los
slidos.Una vez acondicionado qumicamente el efluente, se procede a
separar el contaminante, generalmente es extrado de la fase lquida
al quedar retenido en un slido, que es separado mediante procesos
mecnicos de sedimentacin y/o filtracin, ayudado por floculantes que
aceleran el proceso de separacin.A nivel de desarrollo, se
encuentran otros procesos ms especficos, cuyo objetivo,
generalmente, es la recuperacin de algn material de valor, entre
ellos se cuentan los procesos de membranas, ultrafiltracin, osmosis
inversa, procesos de intercambio inico mediante resinas, extraccin
por solventes y procesos de separacin lquido gas.Tambin estn en
desarrollo procesos biolgicos, con objetivos ms especficos como en
el caso de aguas cianuradas, donde se utiliza un proceso biolgico,
incorporando Fsforo para mantener la relacin de nutrientes Nitrgeno
Fsforo y que permite eliminar el cianuro, al usarlos los
microorganismos como alimento.
Manejo de Aguas Residuales MinerasSe debe realizar una
caracterizacin previa del yacimiento y de los componentes de los
estriles para prever la posible formacin de aguas cidas.- Los
sitios de entrada de agua, bocaminas y bocavientos, activos y
abandonados, grietas por subsidencia, aguas lluvias y aguas de
escorrenta, corrientes superficiales y subsuperficiales, deben ser
considerados como canales de acceso del agua a los frentes de
trabajo y como mecanismos de transporte de partculas en suspensin
de metales pesados, azufre disuelto y algunos iones metlicos en
solucin.- Los drenajes mineros se deben realizar preferiblemente
por bombeo o con otro mtodo que minimice el arrastre de
sedimentos.- El sitio de escombros y estriles debe contar con un
sistema de recoleccin y tratamiento de las aguas de escorrenta que
hayan entrado en contacto con ellos, antes de ser vertidas a un
cuerpo de agua o de infiltrarlo en el suelo.- Las aguas de
escorrenta que hayan transitado sobre materiales estriles,
apilamientos de mineral, y las provenientes de los drenajes mineros
deben ser interceptadas y conducidas a sistemas de tratamiento
mediante canales hechos en tierra o impermeabilizados.
Interceptacin de aguas por canalesLos yacimientos que contienen
materiales reactivos, que favorecen la formacin de aguas cidas se
deben cubrir por medio de coberturas o sellos de baja
permeabilidad, como suelos de textura fina, arcillas o limos, y
materiales sintticos, de polietileno o neopreno
Sellamientos y cubrimientos.
Etapas de neutralizacin convencional con cal.Para el tratamiento
de los drenajes mineros cidos, es necesario aplicar una tcnica de
neutralizacin. La ms utilizada y ms aplicable a la minera,
especialmente la subterrnea, es la adicin de cal, por su bajo costo
y alta eficiencia.Esta tcnica se realiza en cinco etapas de
tratamiento: homogeneizacin, mezcla, aireacin, sedimentacin y
disposicin final del lodo de desecho.13
Tanques de neutralizacin.Para facilitar el tratamiento es
conveniente que el bombeo del agua de la mina se realice de forma
constante, y que la capacidad de almacenamiento permita manejar el
volumen producido en, por lo menos, tres das de operacin.- La cal
se puede agregar en suspensin lquida, lo cual hace necesario un
sistema de alimentacin, compuesto de un bomba que alimenta un
dosificador que a su vez, inyecta la cal al agua.En el
almacenamiento, tcnica que elimina la alimentacin, los
requerimientos de cal son menos de 0.1 Kg/1000l, para minas con
drenajes con pH entre 3.5 y 5.0. 14
Tipos de sedimentadoresTambin se puede adicionar cal seca o
hidratada para el tratamiento de los slidos en suspensin del
drenaje minero, se proponen sedimentadores a gravedad mediante el
almacenamiento temporal del agua. Estos pueden ser pozos, tanques o
lagunas, cuya condicin principal es que deben tener una baja
velocidad de flujo que permita la sedimentacin de los slidos en
suspensin15
Cascadas de aireacin y correccin de pH.El tratamiento de los
slidos disueltos y la estabilizacin del pH, se logra mediante la
aireacin del drenaje minero para 16Agente de
precipitacinVentajasInconvenientesHidrxido clcicoBajo
costeImpurezas. Proceso lentoPrecip. CaSO4, CaCO3Carbonato
sdicoSoluble. RpidoCoste superiorHidrxido sdicoLimpio. RpidoCoste
relat. altoAmonacoSoluble. RpidoForm. complejos, Nitrato amonico
residualSulfuro sdicoProductos muy insolublesDesprend. H2Scido
sulfricoRpido. Bajo costePrecip. CaSO4cido clorhdricoRpido.
LimpioCoste relat. altoDixido de carbonoDisponible gases
combust.Tabla 1: Agentes empleados para la eliminacin de iones
metlicos pesados por precipitacin
ResiduoMetalesReactivo% RecuperacinRecubrimientosCd, Cu,
ZnSulfuro>99 Cd, Cu, ZnAcabado metlicosCu, Cr, NiNaOCl, NaOH,
NahSO388 Cr, Ni, CuAgua residualCr, NiNa2CO398 NiSoluciones
metlicasCuCaCO375-80 CuFango Cu electrolticoAu, Ag, Cu,
SeCloracin99.7 AuCompuestos Cu/AsAs, CuSulfuro99.9 As, 99 CuHaluros
Cu/AlCuAl95 CuMineraAl, Cu, Ca, Mg, Mn, Ni, Fe,
ZnSulfuro+hidrxido+agente oxidante>85 metalesCu no
electrolticoCuNH390-96 CuImpresinCuNH399.5 CuSolucin de VVNaOH,
KOH, Ca(OH)290 V2O5Residuo elctricoCu, Ni, WCarbonato, hidrxido98
Cu, Ni 100 WAceite pesadoNi, VNaClO3, NaOH, NH4OH60-95 Ni,
VAcabados metlicosCd, Cu, Cr, Ni, ZnNaOH93-98 ZnResiduo de
FerritaCuHidrocloruro de hidroxil amina + NaOH 99.3 CuResiduo
industrialCuNa2S2O399.7 CuAgua residualAgCloruro + Cu, Zn92-96
AgResiduo electrolisisCo, Cu, NiH2O2, cido oxlico93-99 Co, Cu,
NiTabla 2: Precipitacin de metales pesados mediante diferentes
reactivos
Depuracin del Drenaje cido de Mina
Uno de los mayores problemas que plantea la minera es el drenaje
cido. Para su tratamiento se pueden emplear dos grupos de tcnicas:
las activas y las pasivas.Las tcnicas activas son aquellas que se
basan en el procesamiento qumico del DAM 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. Su principal
problema es que suelen ser reactivos con un cierto coste, que no
siempre pueden emplearse de forma extensiva, para neutralizar
grandes volmenes de DAM. En estos casos se aplican de forma local,
ms que nada como un depurador de las aguas residuales de lavadero o
de fondo de corta.Las tcnicas pasivas son las que se emplean para
el tratamiento de grandes volmenes, y se basan en la puesta en
contacto del DAM con reactivos naturales o con condiciones
adecuadas para evitar el desarrollo del proceso. Estas tcnicas
pueden ser muy variadas:
Seccin de una Laguna aerbica
Lagunas o cinagas aerbicas (aerobic wetlands). Una cinaga o
laguna aerbica consiste en un humedal de suficiente extensin con
flujo superficial horizontal. La laguna puede estar plantada con
rabos de gato (Trifolium cherleri) u otras especies propias de este
tipo de cuencas. Este sistema se utiliza para tratar aguas neutras
o alcalinas. Los metales pesados precipitan como consecuencia de
reacciones de oxidacin, con formacin de los correspondientes xidos
o hidrxidos, lo cual tiene su mayor eficiencia a pH mayor de 5.5.
La ventilacin/aireacin del agua previa a su paso por la laguna se
produce hacindola pasar por pequeos saltos y rpidos. El sistema es
especialmente eficiente en la reduccin del contenido en hierro,
pero el pH puede incrementar considerablemente debido a las
reacciones de oxidacin.
20Seccin de una Laguna anaerbica
Lagunas o cinagas anaerbicas (compost or anaerobic wetland). En
este caso se trata de lagunas con una delgada lmina de agua sobre
un sustrato rico en materia orgnica, que puede estar constituido
por turba, u otros materiales orgnicos: compost usado de
plantaciones de championes, virutas de madera, heno, etc., mezclado
con un 10% de carbonato clcico. A travs de este sustrato se produce
el flujo de las aguas a depurar, produciendo fundamentalmente la
reduccin de sulfatos, en aguas conteniendo oxgeno disuelto, Fe3+,
Al3+, y con acidez media o baja.
21
Canales abiertos de calizaCanales abiertos de caliza (open
limestone channels). Constituyen la forma ms simple de tratar el
DAM, y pueden ser de dos tipos: canales recubiertos de caliza a
travs de los cuales se hace pasar el agua a tratar, o simplemente,
aadir trozos de caliza a los canales de desage ya existentes. El
principal problema que pueden presentar es el de que los cantos de
caliza se recubren de una lmina de xidos e hidrxidos de hierro que
los aslan, reduciendo la efectividad del proceso a medio-largo
plazo. Eso hace necesario utilizar grandes cantidades de caliza. Es
tambin importante la impermeabilizacin del fondo del canal, para
evitar la infiltracin del DAM.22Pozos bifurcados
Pozos bifurcados (diversion wells). Es otra forma de tratar el
DAM con caliza, la que se realiza en un pozo con circulacin forzada
de agua donde se acumula la caliza. La turbulencia del rgimen y la
presencia de partculas finas y abrasivas dificulta la formacin de
revestimientos aislantes en la caliza.
23Drenaje anxico en calizas
Drenaje anxico en calizas (anoxic limestone drains: ALD). Se
trata de un sistema para interceptar y neutralizar flujos
subterrneos de DAM, evitando adems su contacto con el oxgeno
atmosfrico, lo que evita la oxidacin de los metales, y por tanto,
la formacin de revestimientos de xidos de Fe en la caliza.
24Reactores de flujo vertical
Reactores de flujo vertical (vertical flow reactors: VFR).
Consisten en celdas de tratamiento con una base de caliza y drenaje
basal sobre la que se sita una capa de sustrato orgnico y una lmina
de agua esttica. El agua fluye verticalmente a travs del compost y
de la caliza, y se recoge y descarga a travs de un sistema de
tuberas. Este sistema incrementa la alcalinidad mediante la
disolucin de caliza y la reduccin bacteriana de sulfatos. A
continuacin se requiere un tratamiento adicional, como puede ser en
una laguna aerbica, para la oxidacin y precipitacin de los metales
pesados.
25Proceso patentado Pyrolusite
Proceso patentado Pyrolusite (Pyrolusite Process). Este proceso
utiliza organismos microbianos modificados genticamente para
eliminar Fe, Mn y Al del DAM. El proceso de tratamiento consiste en
una capa somera de rido carbonatado (caliza) inundado con DAM. Tras
realizar test de laboratorio para determinar las combinaciones de
microorganismos ms adecuadas, stos se introducen en el lecho
carbonatado inoculndolos en puntos concretos del mismo. Los
microbios crecen en la superficie de los fragmentos carbonatados y
oxidan los contaminantes metlicos, mientras que la reaccin entre el
DAM y la caliza neutraliza la solucin.
26a) Remocin de Arsnico.El proceso ms comn es el de oxidacin a
las especies arsenato AsO4-3 (As V) y precipitacin con una sal de
hierro, de aluminio o calcio.El inconveniente se presenta con la
disposicin del precipitado, no es estable y puede lixiviar.Se
utiliza de preferencia la coprecipitacin con Hidrxido Frrico,
porque se obtiene un producto ms estable.Codelco tiene patentado un
proceso que oxida con O2 las especies Fe+2 y As+3 a Fe+3 y As+5,
con cal realiza un ajuste de pH, con lo que logra precipitar el
arsnico como Arseniato Frrico y posteriormente lo inmoviliza en una
matriz de yeso.
b) Remocin de CianuroLas soluciones cianuradas son utilizadas en
la hidrometalurgia del Oro, siendo el cido cianhdrico, la especie
ms txica.Existen diferentes procesos para tratar el cianuro, los
cuales que tienden a formar CNO-, especie de menor toxicidad que el
cianuro: Cloracin Alcalina; el cianuro es oxidado con Cloro.
Proceso INCO, la oxidacin se realiza con SO2 y aire. Perxido de
Hidrgeno, se oxida con agua oxigenada.Tambin, se identifica un
proceso denominado AVR, el que permite recuperar el Cianuro de
Sodio, a travs de la acidificacin para producir gas HCN, aireacin
para extraer el gas y una torre de absorcin para formar el Cianuro
de Sodio utilizando Soda.
c) Remocin de Sulfatos.El Sulfato es un anin muy estable, forma
sales poco solubles con el Bario, Plomo y Calcio, siendo este ltimo
catin el usado para precipitarlo, principalmente por factores de
costo.Para lograr la precipitacin del Sulfato de Calcio, se debe
agregar Calcio en exceso, mediante la aplicacin de cal hasta
alcanzar un pH sobre los 11,5, por lo que una vez precipitado el
Sulfato debe agregarse otro reactivo para ajustar el pH final, se
preferencia el CO2, se logra bajar el pH, a la vez disminuir la
dureza del agua y restituir su alcalinidad.
Cumplimiento de la Legislacin Vigente
En nuestro pas actualmente contamos con la siguiente normativa
que regula los parmetros y procedimientos para el vertimiento de
efluentes en cuerpos de agua.
Ley General de Aguas (Ley N 17752). Decreto Supremo N
002-2008-MINAM Aprueban los Estndares Nacionales de Calidad
Ambiental para Agua Decreto Supremo N 003-2010-MINAM Aprueban
Lmites Mximos Permisibles para los efluentes de Plantas de
Tratamiento de aguas residuales domsticas o municipalesDecreto
Supremo N 010-2010-MINAM Aprueban Lmites Mximos Permisibles para la
descarga de efluentes lquidos de actividades minero-metalrgicasRM
030-2011 EM Trminos de referencia Plan de implementacin para el
cumplimiento de los Lmites Mximos Permisibles (LMP) Reglamento de
procedimientos administrativos para el otorgamiento de
autorizaciones de vertimiento y reuso de aguas residuales
tratadas
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES
Las limitaciones que se dictan para las descargas de aguas al
ambiente, reciben una serie de denominaciones, tales como:Lmite
Mximo Permisible: es la medida de la concentracin o del grado de
elementos, sustancias o parmetros fsicos, qumicos y biolgicos que
caracterizan al efluente lquido de actividades minero-metalrgicas y
que al ser excedida causa o puede causar daos a la salud, al
bienestar humano y al ambiente. Su cumplimiento es exigible
legalmente por el Ministerio del Ambiente y los organismos que
conforman el Sistema de Gestin Ambiental (DS N 010-2010-MINAM)
Conclusiones y recomendaciones Se cuenta con diversos mtodos
para remediacin de aguas los tratamiento utilizados corresponden a
procesos qumicos, de separacin mecnica y biolgicos, los que
utilizan reactivos para inducir la ruptura del compuesto qumico
mediante una reaccin tipo oxido-reduccin y/o para que precipite el
elemento o compuesto, el empleo de bacterias para degradas ciertos
compuestos, generalmente va acompaado de un cambio de pH para
favorecer el proceso. Para la eleccin del diseo de sistemas de
tratamiento de aguas residuales industriales tendr en cuenta las
caractersticas fsico-qumicas de los efluentes.
La normativa legal establece que cualquier efluente antes de ser
vertido directamente a cualquier cuerpo de agua debe ser tratado,
en el caso de actividades minero-metalurgicas, los valores mximos
que los parmetros deben lograr, se seala que la norma de emisin de
contaminantes en residuos lquidos, Decreto Supremo N 010-2010-MINAM
Aprueban Lmites Mximos Permisibles para la descarga de efluentes
lquidos de actividades minero-metalrgicas, establece diferentes
concentraciones mximas para cada parmetro dependiendo del cuerpo
receptor.
