INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO PÚBLICO “ANDRÉS A. A. CÁCERES DORREGARA DORREGARAY” Y”
CARRERA PROFESIONAL DE METALURGIA METALURGIA Proyecto:
TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE MINA ASESOR : ING. : ING. EGOAVIL VICTORIA, Heber INTEGRANTES: • •
2014
INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO PÚBLICO “ANDRÉS ANDR ÉS A. CCERES CCERE S DORREGARA!" DORRE GARA!" D#re$$#%&' D#re$()r *e + #&-(#($#%&' Pr(#$#/&(e-' 1. 2. 3. 4. . 5. 6. A-e-)r' Dr$#%& *e+ /r)7e$()'
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PRO!ECTO' TRATA8IENTO DE AGUAS ACIDAS DE 8INA
TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE MINA
RESUMEN La actividad minera-metalúrgica en nuestro país, son causa de diversos problemas ambientales entre ellos tenemos es la generación del drenaje ácido como producto de los sistemas de explotación minera. En estos efluentes mineros líquidos, tienen un diverso contenido de carbón, sulfuros ! metales, especialmente el drenaje ácido de minas "#$%& generados en actividades mineras. El #$% es caracteri'ado por sus bajos valores de p( ! elevadas concentraciones de iones inorgánicos tóxicos Este es un problema que !a se tiene planteado en el centro del país por las precipitaciones pluviales ! la existencia de aguas subterráneas en el interior de las minas para este problema es necesario alternativas tecnológicas eficaces que puedan mitigar los efectos ocasionados por esta actividad. La actividad minera es una fuente potencial de contaminación, ! siendo la preservación ambiental responsable, nosotros debemos evitar que la actividad que desarrollamos tenga medidas que abarquen este problema. En el trabajo de investigación que se presenta, se reali'ara un análisis de la problemática de la generación de aguas ácidas, así como tambi)n planteo de una alternativa para procesar dic*o drenaje, que principalmente consiste de un proceso químico ! la filtración. En la primera se trata el agua neutrali'ándolo con cal para eliminar el +e ! el $l, en una segunda etapa se remueve el u, n, %n ! los metales tóxicos pesados "(g, d, $s& adicionándole ácido sulf*ídrico al agua, pasando por un proceso de filtrado a malla // 0m ! una cloración para desinfectas de las bacterias ! otros.
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. FORMULACION DEL PROBLEMA
La minería peruana se caracteri'a por la complejidad de sus minerales, ! en la ma!oría de los casos está acompa1ada de pirita como mineral encajonante, es decir necesariamente los minerales sulfurados de las especies de metales base "u, 2b, n& son acompa1ados de este sulfuro que es el principal causante de las características de los drenajes ácidos, las piritas al ofrecer una superficie fresca ! en contacto con las aguas forma las soluciones ácidas indicadas. +e34 "s& 5 674 84 "g& 5 (48 9 +e45 5 4 38: 4- 5 4 (5;;. "<& +e45 5 <7: 84 "g&5 (5 9 +e5 5 <74 (48;;;;;; ;;.. "4& +e5 5 (48 9 +e "8(& "s& 5 (5;;;;;;;;;...... "& +e34 5 <: +e5 5 = (48 9 <> +e45 5 4 38: 4- 5 (5;;;. ":& 2or esta ra'ón se plantea la necesidad de reali'ar un tratamiento que permita obtener aguas limpias sin la presencia de los metales disueltos en dic*as aguas ! poder tener uso dom)stico. Los efectos ocasionados por la emisión de aguas ácidas, producto de la extracción minera ! así tratar en lo posible de afectar mínimamente los sistemas ecológicos. Las fuentes potenciales de contaminación de agua de minería inclu!en drenaje desde la superficie ! las minas subterráneas, derroc*es de agua, desde la beneficiación, ! emergen fuera. @n problema particular es drenaje ácido de mina. %uc*as operaciones mineras, especialmente esos minerales extraídos que contienen sulfuros, tales como níquel, cobre, *ierro, 'inc, el cadmio, *ierro ! el carbón, puede producir ácidos ! las soluciones metalíferas que resultan desde la oxidación natural de los sulfuros mediante la exposición para ventilar ! agua pueden tener efectos severos sobre la ecología de los cursos de agua locales, ! los metales puede entrar en la cadena alimenticia.
1.2. JUSTIFICACION
La minería sin duda es una de las actividades extractivas más grandes del mundo llevando a cabo diversos procesos lo cual entre una de ellas tenemos el tema del drenaje de aguas de minería que es un grave problema para el ambiente ! la población ! es necesario poner medidas adecuadas para su tratamiento. Entre algunas m)todos más utili'ados sonA los *umedales artificiales "aerobios o anaerobios&, los drenajes anóxicos cali'os, los sistemas de 2roducción de alcalinidad, ! cuando el problema se manifiesta en aguas subterráneas, las barreras reactivas permeables. El objetivo principal en todos ellos es la supresión de la acide', la precipitación de los metales pesados ! la eliminación de los sólidos en suspensión. 2ara ello actúan cambiando las condiciones de E* ! p( del influente de forma que se favore'ca la formación de especies insolubles que precipiten ! retengan la carga contaminante, el tratamiento de las aguas de minería son mu! diversas pero tambi)n costosas. En este pro!ecto presentamos una alternativa para por reali'ar una neutrali'ación ! tratamiento de aguas provenientes de los procesos mineros metalúrgicos. El agua es el componente principal para el desarrollo de los cultivos ! mantenimiento de $nimales dom)sticos, es por ello que debemos contar una calidad de agua óptima para el riego ! bebida de animales, en cuanto a sus propiedades químicas, físicas ! biológicas.
1.3 OBJETIVOS
1.2.1. OBJETIVO GENERAL
•
Bratar el problema de la contaminación con aguas ácidas que permita obtener agua tipo CCC como consecuencia de los sistemas de explotación minera
1.2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS •
$plicar una tecnología de procesamiento químico para el tratamiento de aguas ácidas de mina por etapas distintas de proceso.
•
ontribuir con empleo de tecnologías modernas para resolver el problema de contaminación con aguas ácidas ! lograr crear una conciencia nueva para un desarrollo sostenible.
•
Evitar la emisión de aguas contaminadas por las actividades minero metalúrgico.
•
#eterminar las variables del proceso de neutrali'ación.
•
#eterminar las variables del proceso de filtración.
•
#eterminar las variables de la precipitación con (43.
CAPITULO II
MARCO REFERENCIAL 2.1. MARCO CONTETUAL
2.2. MARCO TEÓRICO
A. BASES TEÓRICAS 2.2.1. CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE AGUA SEGÚN ASTM 11!3" 2##1. TIPO I @sada para procedimiento que requieren de máxima exactitud ! precisión tales como Espectrometría atómica, fotometría de llama, en'imología, gas en la sangre, soluciones buffer de referencia ! reconstitución de materiales liofili'ados usados como estándares. El agua Bipo C, debe
seleccionarse siempre que en la prueba sea esencial un nivel mínimo de componentes ioni'ados o cuando se preparan soluciones para análisis de rastreo de metales.
TIPO II Decomendada para la ma!oría de las pruebas analíticas ! generales de laboratorio, tales como los análisis *ematológicos, serológicos ! microbiológicas así como para m)todos químicos en los que específicamente no se indique o se *a!a comprobado que requieren agua de calidad Bipo C. La $3B% especifica que el agua Bipo CC sea preparada por destilación ! como factor importante recomienda que est) siempre libre de impure'as orgánicas.
TIPO III 3atisfactoria para algunas pruebas generales de laboratorio para la ma!oría de los análisis cualitativos, tales como uroanálisis, procedimientos *istológicos ! parasitológicos para el enjuague de muestras analíticas preparación de soluciones de referencia ! para el lavado o enjuague de cristalería "el enjuague final de la cristalería debe *acerse con el tipo de agua especificado para el procedimiento reali'ado&.
TIPO IV $gua con una conductividad final máxima de > ,/ 37cm. 3irve para la preparación de soluciones ! para el lavado o enjuague de cristalería.
CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE AGUA SEGÚN NC- ISO 3$!$" 2##% F?G F6G G&'() 1* Exenta básicamente de contaminantes constituidos por iones disueltos o coloidales ! materias orgánicas. Es apropiada para los requisitos de análisis más exigentes, inclu!endo la cromatografía liquida de alta definición. Es puede preparar por un tratamiento adicional del agua de grado 4 "por ejemplo osmosis inversa o desioni'ación seguida de filtrado a trav)s de una membrana con tama1o de poro de /,4 m para separar las partículas, o por redestilación en un aparato de sílice fundido&.
G&'() 2* on mu! pocos contaminantes inorgánicos, orgánicos o coloidales. Es apropiada para análisis delicados, inclu!endo la espectrometría de absorción atómica "E$$& ! la determinación de componentes en cantidades mínimas. 3e puede preparar por destilación múltiple o por desioni'ación u osmosis inversa seguida de destilación.
G&'() 3* $propiada para la ma!oría de los trabajos de química en laboratorios por vía *úmeda ! la preparación de soluciones de reactivos. 3e puede preparar mediante una sola destilación, por desioni'ación o por osmosis inversa. 3alvo indicación en contrario, se puede utili'ar para el trabajo normal de análisis.
DEFINICION DE CALIDADES DE AGUA FG F?G F=G
Están definidos los diferentes niveles de pure'a del agua en función de los parámetros +ísicos químicos, tales como conductividad el)ctrica, resistividad, contenido de carbono, oxígeno o sílice que se muestran en las tabla 4, , ! : donde se presenta la clasificación del agua de acuerdo a sus características fisicoquímicas, según las normas $3B% < aparece una comparación de los parámetros fisicoquímicos ! valores de las #efiniciones de calidad de agua según $3B%, J3C, C38-M.
T'+,' 2. lasificación del agua de acuerdo a su característica fisicoquímica. Especificaciones según la norma $3B% <
T'+,' 3. lasificación del agua de acuerdo a su característica fisicoquímica. Especificaciones según la J3 H6=A
T'+,' %. lasificación del agua de acuerdo a su característica fisicoquímica. Especificaciones según C38 ?H?A
T'+,' -. omparación de los parámetros fisicoquímicos ! valores de las definiciones de alidad de agua según $3B%, J3C, C38 ! M-C38.
2.2.2. CONTAMINACION DEL AGUA
El ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación. 2ero esta misma facilidad de regeneración del agua, ! su aparente abundancia, *ace que sea el vertedero *abitual en el que arrojamos los residuos producidos por nuestras actividades. 2esticidas, desec*os químicos, metales pesados, residuos radiactivos, etc., se encuentran, en cantidades ma!ores o menores, al anali'ar las aguas de los más remotos lugares del mundo. %uc*as aguas están contaminadas *asta el punto de *acerlas peligrosas para la salud *umana, ! da1inas para la vida.
2.2.2.1 A,/&'0)/ 450' (/, '67'
$lteraciones físicas
C)'8'09 :7/ (0'
C),)&
El agua no contaminada suele tener ligeros colores roji'os, pardos, amarillentos o verdosos debido, principalmente, a los compuestos *úmicos, f)rricos o los pigmentos verdes de las algas que contienen.. Las aguas contaminadas pueden tener mu! diversos colores pero, en general, no se pueden establecer relaciones claras entre el color ! el tipo de contaminación ompuestos químicos presentes en el agua como los fenoles, diversos *idrocarburos, cloro, materias orgánicas en descomposición o esencias liberadas por diferentes algas u *ongos pueden dar olores ! sabores mu! fuertes al agua, $unque est)n en mu! peque1as concentraciones. Las sales o los minerales dan sabores salados o metálicos, en ocasiones sin ningún olor. El aumento de temperatura disminu!e la solubilidad de gases"8xígeno& ! aumenta, en general, la de las sales. $umenta la velocidad de las reacciones del metabolismo, acelerando la putrefacción. La temperatura óptima del agua para beber está entre ! <:O. Las centrales nucleares, t)rmicas ! otras industrias contribu!en a la contaminación t)rmica de las aguas, a veces de forma importante. 2artículas como arcillas, limo ! otras, aunque no lleguen a estar disueltas, son arrastradas por el agua de dos manerasA en suspensión estable "disoluciones coloidales& o en suspensión que sólo dura mientras el movimiento del agua las arrastra. Las suspendidas coloidalmente sólo precipitarán despu)s de *aber sufrido coagulación o floculación "reunión de varias partículas& Las aguas naturales tienen unos valores de radiactividad, debidos sobre todo a isotopos del P. $lgunas actividades *umanas pueden contaminar el agua con isótopos
8lor ! sabor
Bemperatura
%ateriales en suspensión
Dadiactividad
Espumas
onductividad
radiactivos. Los detergentes producen espumas ! a1aden fosfato al agua "eutrofi'ación&. #isminu!en muc*o el poder autodepurador de los ríos al dificultar la actividad bacteriana. Bambi)n interfieren en los procesos de floculación ! sedimentación en las estaciones depuradoras. El agua pura tiene una conductividad el)ctrica mu! baja. El agua natural tiene iones en disolución ! su conductividad es ma!or ! proporcional a la cantidad ! características de esos electrolitos. 2or esto se usan los valores de conductividad como índice aproximado de concentración de solutos. omo la temperatura modifica la conductividad las medidas se deben *acer a 4/O
2.2.2.2. A,/&'0)/ :7580' (/, '67' $lteraciones físicas
p(
8xígeno disuelto 8#<
%ateria orgánica biodegradableA #emanda Jioquímica de 8xígeno "#J8>& %ateriales oxidablesA #emanda Ruímica de 8xígeno "#R8&
Mitrógeno total
+ósforo total
ontaminación que indica
Las aguas naturales pueden tener p( ácidos por el 84 disuelto desde la atmósfera o proveniente de los seres vivos por ácido sulfúrico procedente de algunos minerales, por Qcidos *úmicos disueltos del mantillo del suelo. La principal substancia básica en el agua natural es el carbonato cálcico que puede reaccionar con el 84 formando un sistema tampón arbonato7bicarbonato. Las aguas contaminadas con vertidos mineros o industriales 2ueden tener p( mu! ácido. El p( tiene una gran influencia en los procesos químicos que tienen lugar en el agua, actuación de los floculantes, tratamientos de depuración, etc. Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental para la vida. 3i el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica, septici'ación, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida. #J8> es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por los microorganismos para la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable presente en el agua. 3e mide a los cinco días. 3u valor da idea de la calidad del agua desde el punto de vista de la materia orgánica presente ! permite prever cuanto oxígeno será necesario para la depuración de esas aguas e ir comprobando cual está siendo la eficacia del tratamiento depurador en una planta. Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los materiales contenidos en el agua con un oxidante químico "normalmente dicromato potásico en medio ácido&. 3e determina en tres *oras !, en la ma!oría de los casos, guarda una buena relación con la #J8 por lo que es de gran utilidad al no necesitar los cinco días de la #J8. 3in embargo la #R8 no diferencia entre materia biodegradable ! el resto ! no suministra información sobre la velocidad de degradación en ondiciones naturales. Sarios compuestos de nitrógeno son nutrientes esenciales. 3u 2resencia en las aguas en exceso es causa de eutrofi'ación. El nitrógeno se presenta en mu! diferentes formas químicas en las aguas naturales ! contaminadas. En los análisis *abituales se suele determinar el MBP "nitrógeno total Penda*l& que inclu!e el nitrógeno orgánico ! el amoniacal. El ontenido en nitratos ! nitritos se da por separado. El fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para la
$nionesA cloruros nitratos nitritos fosfatos sulfuros cianuros fluoruros ationesA sodio calcio ! magnesio amonio metales pesados ompuestos orgánicos
vida. 3u exceso en el agua provoca eutrofi'ación. El fósforo total inclu!e distintos compuestos como diversos ortofosfatos, polifosfatos ! fósforo orgánico. La determinación se *ace convirtiendo todos ellos en ortofosfatos que son los que se determinan por análisis químico. indican salinidad indican contaminación agrícola indican actividad bacteriólogica indican detergentes ! fertili'antes indican acción bacteriológica anaerobia "aguas negras, etc.& indican contaminación de origen industrial en algunos casos se a1aden al agua para la prevención de las caries, aunque es una práctica mu! discutida. indica salinidad están relacionados con la dure'a del agua contaminación con fertili'antes ! *eces de efectos mu! nocivos se bioacumulan en la cadena trófica "se estudian con detalle en el capítulo correspondiente& Los aceites ! grasas procedentes de restos de alimentos o de procesos industriales "automóviles, lubricantes, etc.& son difíciles de metaboli'ar por las bacterias ! flotan formando películas en el agua que da1an a los seres vivos. Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de contaminación industrial ! cuando reaccionan con el cloro que se a1ade como desinfectante forman clorofenoles que son un serio problema porque dan al agua mu! mal olor ! sabor. La contaminación con pesticidas, petróleo ! otros *idrocarburos se estudia con detalle en los capítulos correspondientes.
2.2.3. C)8) / ;&)(70/ ,' C)'8'09 / ,' 8/&5' La contaminación de las aguas de los cauces naturales es causada en la industria minera metalúrgica por dos fuentesA una como producto de la explotación minera ! la otra como consecuencia del procesamiento de minerales. En el primer caso se puede conceptuar como una consecuencia de la *idrología de la 'ona minera que está relacionada directamente con la geología de la 'ona ! puede explicarse de la siguiente maneraA
El agua que cae sobre la tierra como la lluvia o nieve contiene solamente peque1as cantidades de materia mineral disuelta. Ban pronto como este alcance la tierra, sin embargo, comien'a a reaccionar con los minerales del suelo ! las rocas con las que llega a estar en contacto. La cantidad ! carácter de la materia mineral disuelta por aguas meteóricas depende de la composición química ! estructura física de las rocas con las cuales ellas *an estado en contacto, la temperatura, la presión, la duración del contacto ! los materiales !a en solución. La acción solvente del agua es asistida por la presencia en solución de dióxido de carbono en solución, derivado a partir de la atmósfera, en el agua que cae en forma de lluvia o a partir del suelo a trav)s por el cual pasa el agua ! se forma por procesos orgánicos.
La acción de las aguas meteóricas sobre los minerales existentes en las rocas ígneas, primero se disuelve el mineral luego se *idroli'a, que es la reacción de los iones del agua con los del mineral disuelto. La cantidad de disociación de agua pura en iones es peque1aA a temperaturas ordinarias un litro de agua contiene solamente -6 gramos de *idrogeno en la forma iónica. La concentración de iones *idrógeno de aguas meteóricas es más grande, sin embargo, debido a la presencia del dióxido de carbono que existe universalmente en ellas, la acción del agua sobre los minerales es acelerada, la cantidad de aceleración depende de la cantidad de dióxido de carbono en la solución. Es probable que cerca de la superficie, o grande sea las aguas percolantes conteniendo ácido carbónico, la acción de este ácido es la más fuerte, pero como este es usado en la reacción mencionada, los efectos de la *idrólisis llega a ser predominante.
omo una regla cualquier mineral conteniendo *ierro es fácil de alterarse rápidamente con el ataque por el agua, el *ierro se une con )l oxígeno para formar el óxido de *ierro, el cual es mu! insoluble ! permanece en el suelo.
El principal material soluble en las rocas sedimentarias es el carbonato, principalmente de calcio. La disolución del carbonato de calcio, con algo de carbonato de magnesio, es el resultado de la acción primaria de las aguas meteóricas conteniendo en solución dióxido de carbono del aire ! el suelo, que pasa a trav)s de depósitos sedimentarios.
El carbonato de calcio es relativamente insoluble en agua puraA < litro de agua destilada disuelve solamente /,/<: gr de carbonato de calcio a 4>O. El bicarbonato de calcio, formado por la reacción entre el carbonato de calcio ! agua conteniendo ácido carbónico, es sin embargo, muc*o más soluble.
El sulfato es derivado de varias fuentes en el suelo ! las rocas ! a partir de materiales adicionados por agentes *umanos, por ejemplo los sulfatos resultantes de la oxidación e *idrólisis de sulfuros metálicos, del g!psum o de fertili'antes conteniendo sulfatos. El sulfuro de *ierro, por oxidación e *idrólisis, produce óxido de *ierro "usualmente *idratado& ! ácido sulfúricoA 4+e34 5 6(48 5 6.>84 T 4+e "8(& 5 :(438: Las aguas provenientes de las pi'arras característicamente llevan sulfatos, algunas veces en considerables cantidades, derivado probable ma!ormente, de la pirita frecuentemente asociados con las pi'arras. El ácido sulfúrico formado en la oxidación e *idrólisis de la pirita actúa fuertemente sobre las otras rocas constitu!entes e intensifica la acción de las aguas percolantes. $lgunas aguas, particularmente en la vecindad de las minas de carbón, donde la pirita *a sido expuesta a la acción del aire ! del agua, son ácidas debido a su contenido de ácido sulfúrico. uando aquellas aguas ácidas se mueven *acia abajo a trav)s de rocas cali'as, el ácido sulfúrico
actúa sobre el carbonato de calcio ! las aguas llegan a ser neutrales ! entonces más ! más alcalinos pero aun contienen considerables cantidades de iones sulfato ! *ierro. (438: 5 a8 T (48 5 a38: (48 5 a8 T a "(8&4 La otra fuente considerada son los afluentes producidos como consecuencia del procesamiento de minerales, en este caso se trata de una planta concentradora convencional, que básicamente tiene los circuitos de c*ancado, molienda, clasificación, flotación por espumas de sulfuros, espesado ! filtrado de concentrados. #entro de este aspecto *abría que considerar como ma!or fuente de contaminación los reactivos empleados dentro del proceso tanto como los colectores, espumantes, modificadores de superficie, reguladores de p(. La acción de estos reactivos es la de adecuar a los minerales sulfurados para que se flote selectivamente a los minerales de inter)s ! deprimir a los minerales no importantes económicamente. Es indudable que la interacción entre las superficies frescas de los minerales involucrados con los reactivos empleados, produ'can cierto grado de lixiviación o disolución de las especies sólidas lo que se ve reflejado en los análisis químicos de las aguas de rebose de los relaves, esto entendiendo que las áreas de las superficies de los minerales se ven incrementadas por la molienda, estas superficies frescas se ponen en contacto en la etapa de acondicionamiento con reactivos como la cal "cambio de p(&, el MaM "a ra'ón de /,/> Ug 7 B% de mineral fresco& ! el u38: "a ra'ón de /,=? Ug 7 B% de mineral fresco&, principalmente aparte de los reactivos orgánicos empleados como los xantatos, promotores, espumantes. Los primeros reactivos son considerados dentro de la metalurgia extractiva como agentes lixiviantes mu! activos. #entro de la planta concentradora tambi)n debemos considerar como fuente de contaminación el consumo de agentes de molienda, básicamente las barras ! bolas de acero que son consumidos en una alta proporción "aprox., < Ug7B% de mineral fresco&, gran parte de este *ierro pasa a solución.
B<. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La formación de las aguas ácidas provenientes de las minas ! de las canc*as de relave es debida al proceso de oxidación de las piritas ! otros sulfuros por acción del oxígeno, el agua ! bacterias, los cuales en un primer momento forman el ácido sulfúrico, el que al pasar a solución forma iones f)rrico, que a su ve' es un fuerte oxidante ! disuelve a otros sulfuros llevando a solución a otros metales estas soluciones normalmente entran a los cauces de los ríos ocasionando grandes perjuicios a la biomasa existente en la cuenca aguas abajo.
2.2.%. T=00' P'&' L' P&/>/09 Y T&''8/) D/ L) E4,7// L5:7() C)'8'() Existen muc*os m)todos de tratamiento de los drenajes ácidos, *a! m)todos pasivos "sin intervención del *ombre& ! activos "con intervención del *ombre& donde lo más importante es la prevención de la formación de efluentes contaminados.
T&''8/) ;'>)
%)todos de tratamiento convencionales o activos de aguas ácidas tienen un coste elevado, por lo que no pueden ser mantenidos por un período prolongado una ve' finali'ada la vida de la mina. %áxime teniendo en cuenta que el problema de las aguas ácidas puede perdurar, según las estimaciones de Vounger "
químicos ! biológicos que tienen lugar en los *umedales naturales "Ietlands&, en donde se modifican favorablemente ciertas características de las aguas contaminadas, consiguiendo la eliminación de metales ! la neutrali'ación del p(. Entre los m)todos pasivos que más se *an utili'ado destacan los *umedales aerobios, los *umedales anaerobios o balsas orgánicas, los drenajes anóxicos cali'os "$L#, $noxic Limestone #rains&, los sistemas sucesivos de producción de alcalinidad "3$23, 3uccessive $lUalinit! 2roducing 3!stems& ! las barreras reactivas permeables cuando son aguas subterráneas "2DJ, 2ermeable Deactive Jarriers&. En la práctica estos m)todos se emplean solos o combinados, dependiendo del tipo de drenaje ácido ! de los requerimientos de tratamiento.
T&''8/) '0>) Los sistemas de tratamiento activo son aquellos procesos que requieren una operación continua por el *ombre, tales como las plantas de tratamiento de aguas residuales. $lgunos procesos en los sistemas de tratamiento activo inclu!en tecnología deA <. Meutrali'ación ! precipitación 4. $ereación
. +iltración ! osmosis inversa :. Cntercambio iónico >. $blandamiento químico
M=)() (/ &''8/) (/ '67' ;)& /7&',?'09 T&''8/) (/, '67' Los flujos superficiales provenientes de los embalses de relaves pueden ser colectados ! tratados con cal, cali'a, soda caústica ! carbonato de sodio, que es el m)todo activo de neutrali'ación ! precipitación. Esta t)cnica está siendo utili'ada por algunas unidades mineras de la ex entromin 2erú. onsiste en la remoción de los elementos pesados, en la solución o incremento del p( "grado de acide' de la solución&, *asta valores ma!ores a H, mediante la adición de cal para posteriormente *acer uso de un reactivo floculante, el cual a!uda a la sedimentación de las partículas finas. 3i bien existen otras t)cnicas para el tratamiento de los drenajes ácidos, ninguna es absoluta, generalmente se opta por una combinación de dic*os m)todos.
2.3 MARCO CONCEPTUAL 2.3.1 A67' '0(' @7= ) ,' '67' 0(' 3on aguas que se producen como resultado de la oxidación química ! biológica de sulfuros metálicos, especialmente pirita o pirrotita, que se pueden encontrar presentes o formando parte de botaderos, relaves, basuras municipales, etc.
La oxidación se produce cuando las rocas conteniendo sulfuros son expuestas al aire ! al agua.
+@EMBE3
2DCMC2$LE3
#E
WEMED$CXM
#E
$W@$3
QC#$3
Jotaderos de material est)ril "? (48 "ac& (48 5 84 "ac& p( ?A → (55 P$l3i8="s& 5 6(48 P5 5 $l "8(& 5 (:3i8: :(48 P5 5 $l5 5 → → (:3i8: $ p( Y ?A (55 P$l3i8="s& 5 6(48 P5 5 $l "8(& 5 (:3i8: → $ p( Z :.>A : (5 5 P$l3i8="s& 5 :(48 P5 5 $l5 5 (:3i8: →
R/'00)/ (/ P&/0;'09 @na reacción de precipitación se caracteri'a por la formación de un producto insoluble, o precipitado. @n precipitado es un producto insoluble que se separa de la solución. Las reacciones de precipitación por lo general requieren compuestos iónicos.
@n criterio importante es indicar la solubilidad de los compuestos iónicos en agua "a 4>[&.
<.- Bodos los compuestos de los metales alcalinos "grupo <$& son solubles. 4.- Bodos los compuestos de amonio "M( :5& son solubles. .- Bodos los compuestos que tienen nitrato "M8 -&, clorato "l8-& ! perclorato "l8:-&, son solubles.
:.- La ma!oría de los *idróxidos "8(-& son insolubles las excepciones son los *idróxidos de los metales alcalinos ! el *idróxido de bario FJa"8(& 4G. El *idróxido de calcio Fa"8(& 4G es ligeramente soluble. >.- La ma!oría de los compuestos que contienen cloruros "l -&, bromuros "Jr -& o !oduros "C-&, son solubles con excepción de aquellos que contienen $g 5, (g45, ! 2b45. ?.- Bodos los carbonatos "8 4-&, fosfatos "28:-& ! sulfuros "34-&, son insolubles excepto los de los metales alcalinos ! del ión amonio. 6.- La ma!oría de los sulfatos "38 :4-& son solubles. El sulfato de calcio "a38 :& ! el sulfato de plata "$g 438:& son ligeramente solubles. Los sulfatos de bario "Ja38:&, mercurio "CC& sulfato "(g38 :& ! sulfato de plomo "2b38 :&, son insolubles
on el fin de poder predecir si se formará un precipitado cuando se me'clan dos soluciones o cuando se agrega un compuesto a una solución, es necesario conocer su solubilidad, esto es la máxima cantidad de soluto que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura específica.
P&)(70) (/ S),7+,('( El producto de solubilidad de un compuesto es el producto de las concentraciones molares de los iones constitu!entes, cada uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiom)trico en la ecuación de equilibrio. El valor del P ps indica la solubilidad de un compuestoA mientras más peque1o sea el valor del P ps menos soluble será el compuesto.
En la ecuaciónA
+e5 5 8(-
+e"8(&
P ps T F+e5GF8(-G
E:7,+&) (/ S),7+,('( (/ ,) S7,47&) #el análisis anterior se puede esperar que el equilibrio de solubilidad del sulfuro de cadmio "d3& se escriba comoA d3"s& 9 d45"ac& 5 34-"ac& en donde
P ps T Fd45GF34-& 3in embargo, los estudios muestran que el ión 3 4- es una base fuerte de Jr\nsted como el ión 84- por lo que está mu! *idroli'ado en solución. 2or esta ra'ón, el equilibrio de solubilidad del d3 se escribe de manera correcta comoA
d3"s& 5 (48"l& 9 d45"ac& 5 (3-"ac& 5 8(-"ac&
Entonces, la expresión del producto de solubilidad para el d3, que es la constante de equilibrio para la reacción global, está dada porA
P ps T Fd45GF(3-&F8(-G T =./ x -4=
Mótese que este es el valor de Pps del d3 ! no se debería interpretar como P ps T Fd45GF34-& T =./ x -4=. El punto importante es que la concentración de los iones 3 4- en la disolución por lo general es mu! peque1a en virtud de la *idrólisis.
; S),7+,('( $demás de que la solubilidad depende de la presencia de un ión común, la solubilidad de muc*as sustancias tambi)n depende del p( de la disolución. onsid)rese el equilibrio de solubilidad del *idróxido de magnesioA
%g"8(&4"s& 9 %g45 5 48(-"ac&
$l a1adir iones 8( - "con lo que aumenta el p(&, se despla'a el equilibrio de la derec*a *acia la i'quierda, por lo que disminu!e la solubilidad del %g"8(& 4. 2or otra parte, al a1adir iones ( 5 "con lo que disminu!e el p(&, se despla'a el equilibrio de la i'quierda a la derec*a, ! la solubilidad del %g"8(& 4 aumenta. $sí, las bases insolubles tienden a disolverse en disoluciones ácidas. @na lógica similar muestra por qu) los ácidos insolubles se disuelven en disoluciones básicas.
2.3.2. IPOTESIS DE LA INVESTIGACION $l tratar aguas ácidas de mina se eliminara
los metales pesados tóxicos "(g, d, $s&
empleando etapas de procesamiento químico, que inclu!e una primera de neutrali'ación con cal para eliminar el +e ! el $l ! una segunda para remover el u, n, %n ! con la adición de un agente sulfuri'ante, así tambi)n utili'ando m)todos físicos como un proceso de filtración lo que nos permitirá obtener agua tipo CCC.
CAPTULO III
MARCO METODOLÓGICO 3.1 M=)() 7580) P'&' E, T&''8/) 3.1.1 /(8/'09 (/ ,' ;'&507,'. %ediante este proceso en un contenedor dispuesto con aguas acidas de mina elaborada en laboratorio lo cual es exactamente igual a las aguas acidas de la industria minera metalúrgica. $gregamos cal para que para eliminar +e ! $l.
3.1.2 '(09 (/ 0() 7,45(&0) / ,' '67' Deali'amos una práctica obtención de (43 con los siguientes pasosA • •
ontando con el esti)rcol de la vaca Las bacterias de lodo
2reparamos una me'cla la cual nos dará un resultado de obtención de (43 al permanecer en estado de reposo.
$l agregar (43 directamente pero en una cantidad peque1a en escalas de tiempo de segundo podemos remover ! sedimentar estos metales sobrantes en las aguas u, n, %n , entre otros para acelerar la sedimentación adicionando floculante para el proceso.
3.2 M=)() F50) P'&' E, T&''8/) 3.2.1 ;&)0/) (/ 4,&'() 2rimer filtradoA 2ara un filtrado corrector se optó reali'ar el filtrado en varias capas de filtros con cuar'o de diversas medidas trituradas. 3egundo filtradoA este paso del filtro se utili'ó, !a como una alternativa adicional para garanti'ar la pure'a del agua usando como medio de filtrado filtro cerámico descontaminante micro porosa.
3.3 /,8'09 D/ O,)&/ Y (/4/009 @n filtrado correcto de las aguas acidas !a neutrali'adas favorece a tener una ma!or pure'a del agua tratada. Bras *aber pasado por el proceso del filtrado el agua tratada presentar olores por el cual se a1ade carbón activado quedando sin presencia de olores.
L' (/4/009 Lo que se busca en esta etapa del tratamiento es la disminución significativa de g)rmenes coliformes mediante la aplicación del cloro o el *ipoclorito sódico.
CAPTULO IV
2DE3@2@E3B8
%.1. M'/&',/
antidad
%ateriales
oste de materiales
:.4. Bareas reali'adas tareas
Biempo reali'ado
:. Biempo de reali'ación del pro!ecto Bareas reali'adas
Biempo de trabajo
$2CB@L8 S
Biempo esperado para las reacciones
RESULTADOS
8ML@3C8ME3 ! DE8%EM#$C8ME3
JCJLC8WD$+]$ V KEJ WD$+C$