Reducción de Costos por Optimización en Uso de Aguas y Tratamiento de Efluentes

REDUCCION DE COSTOS PORREDUCCION DE COSTOS POR OPTIMIZACION DE USO DE AGUAS

Y MANEJO DE EFLUENTES

Preparado para:

03 de Noviembre del 2016 Oswaldo Tovar Jorge Tovar

Ingeniería de Recursos SRL

ContenidoContenido

1. Situación actual

2. Visión integral

3 Nuevas herramientas3. Nuevas herramientas

4. Experiencias

5. Oportunidades

6. Recursos6. Recursos

2


1. Situación ActualC á b l ?a. Cuánto cuesta obtener el agua?

• Tarifas doméstica, industrial, en campo

• Ubicación tropical

• Esfuerzos por reducir ingresos de agua al sistema

8.00

PU (Soles/m3)

PU residencial sin CF

5.00

6.00

7.00

m3

PU industrial

PU Social

PU Estatal

PU Mineria (Disp Alta)

PU Mineria (Disp Media)

PU Mineria (Disp Baja)

Vertimiento ECA‐3

2.00

3.00

4.00

Soles/m Vertimiento ECA‐4

‐

1.00

‐ 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

Consumo mensual unitario (m3/unidad inmobiliaria) 3


1. Situación Actualb Cuánto cuesta disponer el agua?b. Cuánto cuesta disponer el agua?

Tarifas del ANA (l/s anualizado)

CAPEX d t t i t (l/ t )CAPEX de tratamiento (l/s por etapas)

OPEX de tratamiento (cal, ósmosis)

C t d di i ió d idCosto de disposición de residuos

PU Mineria PU Mineria PU Mineria Vertimiento Vertimiento Tratamiento

flujo (l/s)(Disp Alta) (Disp Media) (Disp Baja) ECA‐3 ECA‐4 efluente

tarifa unitaria (soles/m3) 0.0926 0.1853 0.2779 0.0473 0.0492 0.2500 tarifa unitaria (US$/m3) 0.0276 0.0553 0.0830 0.0141 0.0147 0.0746

10 8,717 17,444 26,161 4,453 4,632 23,534 20 17,434 34,887 52,322 8,905 9,263 47,069 50 43,586 87,218 130,804 22,263 23,158 117,672

4

100 87,171 174,436 261,608 44,527 46,316 235,343 200 174,342 348,873 523,215 89,054 92,631 470,687


1. Situación Actual1. Situación Actualc. Cuánto nos cuestan las contingencias?M lt d l ANA• Multas del ANA

• Multas de OEFA• Fiscalías Ambientales

5


1. Situación Actual1. Situación Actuale. Cómo estamos en Perú?

Curvas de precipitación en Perú

R ki d it i (MINEM)Ranking de consumos unitarios (MINEM)

Ranking de vertimientos (ANA)

6


1. Situación Actualf Cómo están en Chile?f. Cómo están en Chile?

0,67

0,69

0,66

0,68

0,70

Consumo Agua Fresca por Tonelada Mineral Procesado en Concentradora

0,65

0,61

0,570,58

0,60

0,62

0,64

m3/ton mineral

75%

Recirculación de Agua en Concentradora

0,53

0,50

0,52

0,54

0,56

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015Años

62,9%

67,7% 68,0% 67,8%

70,3%

60%

65%

70%

ecirc

ulación Ag

uas

Años

57,3%

50%

55%

60%

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

% Re

0,120,12

0,12

0 11

0,12

0,13

do

Consumo Agua Fresca por Tonelada Mineral Tratado por Hidrometalurgia

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015Años 0,10

0,090,09

0,10

0,11

m3/ton mineral Tratad

7Fuente: “Estadísticas Consumo de Agua de la Minería del Cobre al año 2014” - COCHILCO (Comisión Chilena del Cobre)

0,08

0,07

0,08

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015Años


2. Visión integralgEstrategia

Calidad y cantidad de Entorno geológico y mineralización para

Modelar Balance Metalúrgico que

generará Balance de

Definición de Estrategia de Manejo

y Optimización:Cortar flujos de ingresoy

agua ingresante en cada etapa del proceso

pprever las especies

iónicas que se liberarán

gAgua y este un Balance Iónico para cada línea

de flujo del sistema

Cortar contaminantesEncerrar contaminantesPromover recirculación

8


3. Nuevas Herramientas3. Nuevas e a ie tasSimulación de especies iónicas en cada línea del proceso

a. Aumento de recirculación de aguas, trae consigo la concentración de g , gespecies disueltas.

b. Una mayor concentración de compuestos, puede traer como consecuenciab. Una mayor concentración de compuestos, puede traer como consecuencia problemas operacionales (disminución de recuperaciones metalúrgicas, corrosión, incrustaciones) y afectar la calidad de los concentrados (aumento de impurezas que castigan el valor comercial).

c. Antes de implementar la recirculación de aguas, se debe tener claridad de las posibles consecuencias (simulación) y tomar medidas preventivas (ej: implementación de purgas y/o tratamiento)

9


3 Nuevas Herramientas3. Nuevas HerramientasSimulación de especies iónicas en cada línea del proceso

a. Descripción de la operación

b. Modelación matemática de cada proceso

c. Simulación de flujos recirculativosc. Simulación de flujos recirculativos

d. Acciones sobre contaminantes específicos para evitar interferencias con metalurgiag

e. Encapsulamiento de contaminantes (evitar que contaminen el resto del sistema)

f. Tratamiento del mínimo caudal (capex), al menor costo (opex), de la forma más eficiente (capex&opex), y con residuos más estables (contingencias)más estables (contingencias).

10


3. Nuevas HerramientasSimulación de especies iónicas en cada línea del proceso

11


3. Nuevas Herramientas264 Componentes analizadas en el simulador

• Información general (flujo, Cp, humedad, pH, leyes)• 6 variables

Información General

• Iones disueltos (especiación)

264 Componentes analizadas en el simulador

( p )• Sólidos Disueltos Totales• 45 componentes

Concentración Iones Disueltos [ppm]

• Compuestos sólidos suspendidos• Sólidos Suspendidos Totales• 32 componentes

Concentración Sólidos Suspendidos [ppm]

p

• Iones disueltos (especiación)• Sólidos Disueltos Totales• 45 componentes

Flujo Másico Iones Disueltos [kg/h]

• Compuestos sólidos suspendidos• Sólidos Suspendidos TotalesFlujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h] • Sólidos Suspendidos Totales• 32 componentes

Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]

• Finos de cada elemento químico• 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

Flujo Másico Finos Disueltos [kg/h]

12

• 33 componentesFinos Disueltos [kg/h]

• Finos de cada elemento químico• Incluye Finos Suspendidos Totales• 19 componentes

Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]


3. Nuevas Herramientas264 Componentes analizadas en el simulador

• 6 Parámetros Generales

• 45 iones disueltos en ppm

• 32 especies suspendidas en ppm

• 45 iones disueltos en kg/h

• 32 especies suspendidas en kg/h

• 33 finos disueltos en ppm

f d d• 19 finos suspendidos en ppm

• 33 finos disueltos en kg/h)

f d d k h

13

• 19 finos suspendidos en kg/h


3. Nuevas HerramientasBibli t d d l d ll d

Categoría Modelo

Mezcla/División AguasDivisor de FlujosMezclador

Biblioteca de modelos desarrollados

Mezcla/División Aguas MezcladorSeparador de Flujos Prioritario

Separadores Iónicos y Sólido – Líquido

Osmosis Inversa (iónico)Celda Flotación (selectivo)Separador S/L

Sólido – Sólido Separador S/L Separador GravimétricoCoagulación FeCl3 Neutralización con Ca(OH)2 y NaOH

Reacciones Químicas Precipitación Sulfato < Kps CaSO4

Ajuste de pHEquilibrio Químico CaSO4

AblandamientoAblandamiento

Dimensionadores

EstanquesAgitadoresSeparadores S/LBombasBombas

Estimadores de CostoOPEXBeneficio EconómicoPrincipales Índices de Producción

14


4. Experiencias15 Proyectos de Modelación Concluidos

Unidad Minera Año Descripción

1 Alumbrera - Glencore 2006 Identificación de estrategias para reducir nivel de sulfatos en efluente final y evitar así la construcción de planta de tratamiento

2 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

3 Proyecto Pachón 2007 Desarrollo Ingeniería de Perfil para planta de tratamiento de efluentes utilizando modelo, dimensionamiento de equipos, estimaciones de costo directo de equipos y opex

4 Caletones – CODELCO Teniente 2007 -2008

Ingeniería Conceptual de Adaptación de plantas de tratamiento riles provenientes de planta de ácido, análisis alternativas de tratamiento y diseño de ingeniería usando modelo

5 Alumbrera - Glencore 2008 Actualización modelo y definición de sistemas de tratamiento para abatir contaminantes según nuevas normativas más exigentes

6 Los Bronces -AngloAmerican 2008 -2009

Actualizar modelo según proyecto de expansión y diseño a nivel ingeniería conceptual para mitigar la formación de incrustaciones en tuberías2009 conceptual para mitigar la formación de incrustaciones en tuberías

7 CODELCO – Distrito Norte 2009 Ingeniería Conceptual para el descarte integral de soluciones ácidas provenientes de lixiviación, análisis de alternativas para recuperación de elementos de valores desde soluciones ácidas

8 Los Pelambres - AMSA 2009 Estudio ampliación de capacidad de planta tratamiento de riles y diseño8 Los Pelambres - AMSA 2009 Estudio ampliación de capacidad de planta tratamiento de riles y diseño ingeniería de perfil

9 Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi - Xstrata

2010 –2011

Optimización sistema hídrico desde el ingreso de mineral desde mina hasta la descarga en puerto de embarque 15


4. Experiencias15 Proyectos de Modelación Concluidos

UNIDAD MINERA AÑO DESCRIPCION

10 Polimetálico Perú 2750 tpd 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. MT

11 Polimetálico Perú 2700 tpd 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de11 Polimetálico Perú 2700 tpd 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluye pre-tratamiento de agua de mina. AN

12 Polimetálico Perú 4500 tpd 2012 Modelo base y alternativas de tratamiento con cal. CH

13 Polimetálico Perú 4700 tpd 2012 Modelo base, identificación de fuentes de contaminación metales pbivalentes (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

14 Los Pelambres – AMSA 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de 14 Los Pelambres AMSA 2012 a ac ó de ujo ec cu a o pa a op ac ó de uso deagua fresca

15 División Ventanas – CODELCO 2013 Estudio conceptual alternativas de manejo y tratamiento de efluentes provenientes de planta de ácido

16


4. Experiencias

5 Ingenierías5 Ingenierías Conceptuales y

Perfil

4 Estudios R d ióReducción

Contaminantes en Fuente

4 Estudios Definición MejorDefinición Mejor

Ubicación Sistema

Tratamiento

2 Estudios para Optimizar

Gestión de Uso del Agua

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4. ExperienciasIdentificación de fuentes de contaminantes internas

Caso: Minera de cobre, con tratamiento y descarte de agua de filtración de concentrado.

• Modelo indicó que aparición de nuevos contaminantes en el efluente se debió a aumento de proporción de agua de proceso en el agua de dilución del concentrado para su transporte.

l b d d d f• Solución: cambio de un porcentaje de agua de proceso, por agua fresca (sólo el necesario calculado por el modelo).

C i f i difi l t d t t i t• Consecuencia: no fue necesario modificar planta de tratamiento para abatir nuevos contaminantes.

18


4. ExperienciasAbatimiento de contaminantes en flujosAbatimiento de contaminantes en flujos

recirculativos

C Mi d b i t i l ti dCaso: Minera de cobre, con sistema recirculativo deaguas saturado en sulfato de calcio (problema deincrustaciones)

• Modelo indicó que fuentes principales era ladisolución de mineral y el uso de cal y ácido sulfúrico.

• Solución: no era posible cambio de reactivos (costos)• Solución: no era posible cambio de reactivos (costos),entonces se propuso tratamiento (ablandamiento)en laguna de la relavera, antes de la recirculación(precipitación y sedimentación en la misma relavera)(precipitación y sedimentación en la misma relavera).

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4. ExperienciasEn un caso se evitó construir planta para SO =En un caso se evitó construir planta para SO4

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 efluente.

Operación Minera en Argentina

Implementación Medidas

Sulfato después: 0,4 g/L

Sulfato antes: 1,5 g/L

p g

Resultado: la simulación indicó que al realizar el lavado, podría bajar la concentración de sulfatos desde 1.500mg/L a menos de 500 mg/L (concentración límite normativa de descarga Argentina). El cliente implementó los

20

cambios propuestos, resultando en que el efluente comenzó a cumplir la normativa, sin necesidad deimplementar sistema de tratamiento.


4. ExperienciasMitigación de incrustaciones en tuberías

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 4000% 123

3184 112 177Pi i NN N S

Aguas minas

Agua de Rio

Infiltraciones CV -005

a STR

Estero Rio

Consumo en Pta Concent

1352 1307 1%15656 526 89

22070

73 1%24939

657254%

718192 6%1304 41

Piscinas NN N S

Agua de Rio

MineralTK100

TK106 TK744

TK104

Molienda + Flotación

Cal

H 2SO 41304 41907 3316

0 4881352

03235 361300 219 149221475 1492 200 0 8

1175 1254 28237 0 1

1631 0%

TapónAgua

Conc. Colectivo

Colas

Flotación selectiva TK711TK10/12

TK20/21

Infilts CV -006/7

TK52

NaSH

1631 0%1390

282698276

35 2%170072126 368

Concent.cobre

E d

ConcentradomolibdenoRelave

Agua Recuperada TK50/51/712

TK13

PLF ajuste Cp

HCl

FeCl 3

Cl 2

Repulpeo Control PolvosDren/Infiltraciones

77 17% 1 1287 4040 1724 1701

17 0 14% 2474 20%72513573542

141

Lluvia

Evaporada

RetornoTailings

Tailings

Agua lavado filtros

Agua de rioSTR

Pta Filtros + Piscinas

PUERTO

21

1411378189116%

4321382829568%

Acumulado

AlimentaciónPTE

A muro


4. Experiencias

Mina Chancado Molienda Planta ConcentradoraPlanta Molibdeno

Mitigación de incrustaciones en tuberías

Mina Planta Concentradora

0,00049262410 1287

0,0001533 2774

0,1437

0,0003266 4003

9,227

25,11 3063 2237

Ca+2

SO4-2

CaSO4.2H20

Embalse Intermedio

Infiltraciones, Drenes, Riego CaminosEvaporación

0,04569 3236 1660

20

Depósito Relaves

Remoción

Agua Fresca

Lamas, InfiltracionesExcedentes

0,0 100 240

0,7535 2665439

0,04569 3236 1660

0,0 1500 500

0,0 100 240

Ca+2

SO4-2

CaSO4.2H20

Ca+2

SO4-2

CaSO4.2H20

Incrustaciones

Estación Bombeo

Riego RF

RepulpeoRelavera

145 1

0,0946

30,97 0,0005231818 183

20

22

I L S REFINO

g

Lixiviación

Neutralización

0,0002912355

145,1

0,0005231818 183


4. ExperienciasComparativo del Manejo Antes y Hoy

Disponibilidad de agua Leyes ambientalesGeneración de fuentes propias

23

Ausencia de leyes ambientalesPoca actividad minera

Generación de fuentes propiasReducción de costosPresión social


4. ExperienciasUso Optimo del AguaUso Optimo del Agua

Liberación de fuentes externas de aguaRecirculación y reutilizaciónRecirculación y reutilizaciónSeparación de flujos dentro y fuera de minaReducción de flujos de agua subterránea• Sellado de taladros artesianos• ImpermeabilizaciónEliminación de fuentes generadoras deEliminación de fuentes generadoras de drenaje ácido• Desulfuración de relaves

E l i d i i ( l• Encapsulamiento de piritas (relaves y botaderos)

Efluente tratado

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4. ExperienciasCasos Emblemáticos

Cerro Lindo: • Desalinizacion (proximidad a la costa)• Desalinizacion (proximidad a la costa)

Cerro Verde:E b l d ll i• Embalse aguas de lluvia

• Tratamiento y reuso aguas servidas

Toromocho:• Tratamiento y reuso aguas de mina

Proy. Quellaveco:• Uso de aguas boratadas• Embalse aguas de lluvia

25

Embalse aguas de lluvia


5. OportunidadesReducción de CAPEXReducción de CAPEX

26

Fuente: Revista Desalination 347 (2014) 103–111. Capital cost estimation of RO plants


5. OportunidadesReducción de OPEXReducción de OPEX

US$/m3

dso

lubi

lidad

Lím

ite d

e

mg/l

27

mg/lSO4=:

1500


5 Oportunidades5. OportunidadesNuevos casos de negocio

• Proveer (vender) agua (potable/embotellada)V d id d i ( Z S C S )• Vender residuos de tratamiento (caso ZnS, CuS, etc)

• Desulfurización de relaves -> bajo DAR en el futuro

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6. RecursosProyecto Manejo de Aguas y Tratamiento Efluentes

SemanaActividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

1.00 Etapa 1: Estrategia Manejo Agua1.01 Reuniones, presentaciones1.02 Revisión Antecedentes1.03 Visita Terreno1.04 Procesamiento de Datos 1.05 Pruebas abatimiento1.06 Construcción y Calibración Modelo1.07 Estudio de Casos (10)1.08 Pruebas metalúrgicas1.09 Estimaciones CAPEX(EquiposPrincipales)/OPEX1.10 Informe Final

2.00 Etapa 2: Ingeniería Factibilidad2.01 Pruebas laboratorio para optimización2.02 Pilotaje de optimización y definición2.03 Taller HAZOP y Selección del cliente2.04 Diseño Disciplina Procesos2.05 Diseño Disciplina Mecánica Piping2.06 Diseño Disciplina Eléctrica2.07 Diseño Disciplina Civil Estructural Cimentaciones2.08 Estimaciones CAPEX/OPEX

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Tiempos aproximados sujetos a evaluación según complejidad de Unidad Minera


6 Entregables6. Entregables

1. Diagrama de Bloques y Balance de Masas actual real y validado

2. Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación de cada caso

3. Alternativas de mejora estudiadas, simuladas con sustento de cálculos

4. PFDs analizados

5. (DM) Tabla comparativa de casos

6. (DM) OPEX, Long Lead Equipment CAPEX

7. (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons

8. Plan de ejecución y cronograma para las siguientes etapas

30


Muchas Gracias...Muchas Gracias...

Contactos:Oswaldo Tovar Jorge [email protected]+51 999 657 317

[email protected]+51 989 132 336

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Reducción de Costos por Optimización en Uso de Aguas y Tratamiento de Efluentes