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ANTECEDENTES
En la actualidad, en nuestro país existen muchos efluentes Minero -
metalúrgicos provenientes de operaciones de beneficio metalúrgico del
proceso de Flotación de Minerales Sulfurados y de Lixiviación de
minerales oxidados que poseen concentraciones de metales pesados
superiores al de los Niveles Máximos Permisibles para Efluentes
Líquidos para las Actividades Minero- Metalúrgicas según la Resolución
Ministerial Nº 011-96-EM/VMM, lo cual representa un problema,
puesto que ello indica que los Tratamientos de Remediación de las
plantas concentradoras Flotación y de Lixiviación de minerales
empleados por las compañías mineras del Sector Minero Formal e
Informal no son efectivos, puesto que estos efluentes con
concentraciones de cobre superiores al de los límites máximos
permisibles, son enviados a presas de relave, que una vez dispuesto el
relave en la presa de relave se sedimenta y el efluente líquido filtra y se
vierte de manera directa a ríos y lagunas, lo cual ya ocasiona una
contaminación ambiental.
En el Perú, no existen antecedentes de Tratamientos de Remediación
de Efluentes Metalúrgicos con presencia de iones de metales pesados
de cobre, basado en el empleo de la dolomita. Es por ello, que se
pretende investigar la aplicación de un nuevo método de remediación
de efluentes metalúrgicos basado en el empleo de la dolomita calcinada
y sin calcinar; con la finalidad de abatir el cobre presente en los
efluentes metalúrgicos provenientes de procesos metalúrgicos de
flotación y de lixiviación, cuyos vertimentos sin tratamiento previo,
afectan de manera directa a cuerpos de agua originando la
contaminación del agua de los ríos.
PROBLEMA AMBIENTAL
Actualmente, ha existido un incesante aumento de la actividad minero
artesanal en varias regiones del país. A los bolsones de mineros
artesanales, plenamente identificados y que trabajan desde hace un
buen tiempo1 en zonas como las del Sur Medio (Ica y Arequipa), Madre
de Dios, algunas provincias de Puno y La Libertad, se le han sumado
otros grupos: en el norte del país se ha identificado una intensa
actividad en el distrito de Cachachi, provincia de Cajabamba, en la
región Cajamarca y en Piura en los distritos de Paimas, Las Lomas,
Suyo.
A la base de la expansión de esta actividad están por supuesto la falta
de alternativas económicas para amplios sectores de la población que
ven en esta actividad una alternativa de subsistencia y los años de
sequía vividos en algunas regiones que terminaron por afectar las
actividades agrícolas tradicionales. Lo cierto es que el crecimiento
explosivo, viene provocando conflictos entre mineros y agricultores en
varias zonas, donde ya se han registrado enfrentamientos violentos. Los
pobladores denuncian problemas de contaminación a las principales
fuentes de agua, riesgo que se acrecienta en épocas de lluvias, el uso
sin control de diversos insumos químicos que provocan graves impactos
en el medio ambiente. A ello se le suma problemas sociales como el
trabajo infantil, labores caracterizadas por el alto riesgo, hechos de
violencia, entre otros aspectos.
Como ejemplo, de Minería Artesanal que trata minerales polimetálicos
de cobre, se tiene a MOQUEGUA, que se caracteriza por la existencia
de yacimientos de Polimetálicos de Cobre y Plata en los distritos de
Pacocha e Ichuña, producto de dicha actividad minera se produce la
contaminación de aguas de los ríos por sólidos en suspensión.
Como se sabe, al promulgarse a comienzos del año 2002, la Ley Nº
27651-
“LEY DE FORMALIZACIÓN Y PROMOCIÓN DE LA PEQUEÑA MINERÍA
Y
MINERÍA ARTESANAL”- (y posteriormente su respectivo reglamento -
D.S. 013-2002-E.M) se ha creado el marco jurídico adecuado para el
reconocimiento oficial de la Minería Artesanal e incluso las condiciones
básicas para la integración de la Minería Artesanal en el sector de la
economía formal Cabe resaltar que la Ley Nº 27651-“LEY DE
FORMALIZACIÓN Y PROMOCIÓN DE LA PEQUEÑA MINERÍA Y
MINERÍA ARTESANAl” y la Ley Nº 27446 - “LEY DEL SISTEMA
NACIONAL DE IMPACTO AMBIENTAL”, señalan desde el punto de
vista del Medio Ambiente que para pequeños mineros y mineros
artesanales solo serán exigibles la Declaración de Impacto Ambiental y
Estudios de Impacto Ambiental Semi-detallados suscritos por un
profesional competente. Asimismo, se menciona que ya sea a través de
títulos o de contratos, se exiga de los mineros el cumplimiento de
obligaciones para la vigencia de sus derechos, así como el cumplimento
permanente de compromisos ambientales para la vigencia de sus
permisos de operación.
La Ley General del Ambiente, Art. VII del Título Preliminar de la Ley Nº
28611, señala que el aspecto ambiental puede constituirse en un medio
eficaz con la finalidad de prevenir los procesos de degradación
ambiental, más aún si tomamos en cuenta el alto peligro de daño
ambiental que esta actividad de beneficio metalúrgico provoca. Todo
ello toma especial importancia debido a la vigencia del principio
precautorio en materia ambiental en nuestro ordenamiento jurídico.
En ese sentido, lo que busca este trabajo de investigación es contribuir
con un pleno concimiento de la aplicación de un Tratamiento de
Remediación de Efluentes Metalúrgico para reducir metales pesados y
disminuir con el grado de contaminación que generan las actividades
minero-metalúrgicas de carácter artesanal, de tal modo que les permita
emplear Tecnologías de Limpieza adecuadas para el tratamiento de sus
efluentes metalúrgicos.
TIPO DE ACTIVIDAD MINERA EN ANCASH
Una parte importante de la actividad minera se encuentra representada
por la llamada pequeña y microminería de polimetálicos, esto es, minas
y plantas que extraen y procesan decenas de toneladas por día hasta
100 a 200 ton/día.
Por otro lado, una porción también trascendente de actividad minera es
la llamada minería aurífera de oro libre, en concentraciones
generalmente bajas, donde el volumen del tratamiento y la docilidad de
los minerales conducen a que sea posible implementar métodos
económicos de recuperación.
Finalmente, otra característica la constituye la explotación y beneficio
de carbón tipo antracita, donde las minas prácticamente operan en una
modalidad intermitente.
Habría que adicionar la potencial explotación de no metálicos,
especialmente minerales que son utilizados en el procesamiento de los
metálicos, tales como las calizas para la producción de cal.
PROBLEMÁTICA DE LOS DRENAJES ÁCIDOS DE MINAS
Los drenajes ácidos de minas son aguas con altos índices de acidez y
carga de metales en disolución. Estos drenajes ácidos de minas son el
resultado de la reacción del agua, tanto superficial como subterránea,
con minerales sulfurados. El ácido es generado en las instalaciones
mineras cuando los sulfuros metálicos minerales son oxidados. Los
sulfuros minerales están presentes en el interior de las rocas asociados
con diferentes metales. En forma natural, la oxidación de estos
minerales y la formación de ácido sulfúrico corresponden a procesos de
oxidación de los metales.
Los procesos de extracción asociados a la actividad minera incrementa
el grado de estas reacciones químicas ácidos de minas han afectado
entre 8.000 y 16.000 km de riberas de ríos con metales como el cadmio,
cobre, cinc y arsénico en ese país. Se cree que los drenajes ácidos de
minas son los causantes de la mayor contaminación ambiental entre los
años 40 y 80. Los problemas ambientales asociados al drenaje ácido son
variados y dependen del componente del medio ambiente en que se
emplacen pero, en general, perduran en el largo plazo. Entre los
efectos específicos de la acidificación de los cursos de agua se
encuentran la interrupción del crecimiento y reproducción de fauna y
flora acuática, daño a los ecosistemas (cadenas tróficas, comunidades,
otros), en algunos casos contaminación de las fuentes de agua potable,
y efectos corrosivos en las bases de los puentes.
FORMAS DE CONTROL
Una de las mejores defensas contra el drenaje ácido es prevenir que el
material que puede generarlo entre en contacto con el aire y el agua,
porque una vez que la reacción comienza es casi imposible detenerla y
continuará por varias décadas.
El control de la generación de ácido se puede hacer a través de la
remoción de uno o más de los componentes esenciales: azufre, aire,
agua. Algunas formas de control son:
Separación de los desechos y mezcla. Se trata de mezclar la roca
generadora de ácido con otro tipo de roca, cuya composición sea
neutralizadora, creando un pH neutro.
Aditivos base. Material alcalino, tales como caliza, cal, ceniza de
soda pueden ser agregados a la roca sulfurosa con el fin de
amortiguar las reacciones productoras de ácido.
Cubrimientos. Tierra, arcilla y coberturas sintéticas pueden ser
puestas sobre la roca generadora de ácido, con el fin de
minimizar la infiltración de agua y aire.
Bactericidas. La introducción de ciertos químicos que reducen la
bacteria (Thiobacillus ferrooxidans) que cataliza las reacciones de
la generación de ácido ha resultado bastante efectiva.
La bacteria Thiobacillus ferrooxidans se emplea en procesos de
lixiviación bacteriana, también conocida como biolixiviación de
minerales, un proceso natural de disolución que resulta de la acción de
un grupo de bacterias con habilidad de oxidar minerales sulfurados,
permitiendo la liberación de los valores metálicos contenidos en ellos.
En términos más globales se puede señalar que la biolixiviación es una
tecnología que emplea bacterias específicas para lixiviar o extraer un
metal de valor como uranio, cobre, zinc, níquel y cobalto presente en un
concentrado de mineral. El producto final de este proceso es una
solución ácida que contiene el metal en su forma soluble.
FUENTES DE GENERACIÓN DE EFLUENTES PROVENIENTE DE
LAS UNIDADES MINERAS
RELAVES
Las plantas concentradoras han producido relaves, los cuales han sido
enviados a las
Canchas preparadas para este fin, clasificándolos en gruesos y finos.
DRENAJE DE MINAS
El agua ácida que emana de las bocaminas es la principal fuente de
contaminación del agua. El agua de lluvia que se infiltra al interior de la
mina a través de tajos abiertos y chimeneas que han llegado a
comunicarse con la superficie y a lo largo de las fracturas tensionales
abiertas que han sido rellenadas con soluciones mineralizantes, se
acidifican y resultan aguas ácidas con valores de pH próximos a 2.5 a
3.0 y valores de conductividad mayores de 10,000 us/cm. Los efluentes
de drenaje de las minas son descargados a los tributarios y de éstos al
río Mosna.
EFLUENTES LIQUIDOS DE LAS PLANTAS CONCENTRADORAS
Los efluentes de las plantas concentradoras, están constituidos
principalmente por los reboses de los espesadores y cochas de los
concentrados de plomo y zinc, etc., estos reboses por proceder de agua
de concentrados, todavía tienen sólidos en suspensión y elementos
contaminantes del río Mosna.
EFLUENTES LIQUIDOS DE LAS CANCHAS DE RELAVES
Los efluentes de las canchas de relaves, son enviados de la planta
concentradora en
Forma de pulpa, a los depósitos de relaves. Estas partículas son
decantadas y el agua clara, es enviada a los ríos constituyendo un
efluente de las canchas de relaves que tienen metales pesados en
suspensión y que se encuentran sobre los límites permisibles para un
Agua de Clase III.
EFLUENTES LÍQUIDOS DE FLOTACIÓN
Los Efluentes Líquidos que se producen en el proceso metalúrgico, son
los que provienen de las plantas de beneficio, donde se emplean los
métodos de flotación ó como también en el proceso de lixiviación usado
en los yacimientos cuando minerales se encuentran diseminados en la
explotación.
Los metales presentes en los efluentes de mina son : los metales
pesados que se encuentran disueltos y que en su mayoría son tóxicos, el
lodo suspendido mezclado con metales tóxicos, los reactivos que se
usan en la etapa de flotación y lixiviación. Los efluentes son llevados
hacia las canchas de relaves para luego ser depositados, en algunos
casos son tratados para luego ser vertidos en el curso del río.
Las aguas salientes del proceso también contienen cianuro de sodio,
sulfato de cobre, sulfato de zinc, espumantes, entre otros, la utilización
de éstas sustancias, es durante el proceso de flotación para absorber
los minerales y que no queden libres en el proceso, su uso en exceso
puede permitir que las aguas contengan estos elementos dañinos para
el ambiente, los tratamientos para éstos efluentes resultantes de la
flotación pueden ser tratados con lechada de cal para elevar su pH y
precipitar algunos metales que existieran en la solución.
Cabe resaltar que la primera consideración relacionada a los efluentes
líquidos y su calidad, es el contenido de sólidos muy finos en
suspensión, el cual es usualmente medido como sólidos totales en
suspensión (TSS) ó menos frecuentemente como unidades de turbidez.
Por otro lado, los floculantes (polímeros sintéticos), coagulantes (Fe, Al
y sales) y reactivos químicos para ajustar el pH (cal) pueden ayudar a la
reducción de las partículas suspendidas.
La filtración a través de filtros de arena que pueden utilizar las arenas
de relaves cicloneados como medio filtrante han sido también sugeridas
como un medio para reducir las partículas ultra-finas en suspensión.
MÉTODOS DE TRATAMIENTO DE ACIDEZ DE EFLUENTES
MINERO – METALÚRGICOS
MÉTODOS ACTIVOS, que precisan de una operación continuada,
como sucede en una planta química de tratamiento de aguas ácidas. El
tratamiento de aguas de mina utilizando métodos químicos mediante la
adición de sustancias alcalinas, tiene un coste elevado sobre todo
cuando se trata de grandes volúmenes. Además requiere un control y
mantenimiento de las instalaciones de aireación y mezclado, así como
de un almacenamiento adecuado de los lodos con carga metálica.
Se puede afirmar que la mayoría de Sistemas de Tratamiento Activo
para la generación de acidez están basados en la precipitación de
hidróxidos, que se realiza en un proceso de tres pasos:
- Oxidación (para convertir Fe+2 en Fe+3).
- Dosis con álcalis, especialmente Ca(OH)2, pero también con Na(OH)2,
NaHCO3 y otras sustancias.
- Sedimentación.
Es en ese sentido, que el objetivo principal de los métodos de
tratamiento de las aguas ácidas, es la supresión de la acidez, la
precipitación de los metales pesados y la eliminación de sustancias
contaminantes como: sólidos en suspensión, arseniatos, antimoniatos y
otros.
Se puede observar que muestran los métodos de tratamiento activo de
efluentes metalúrgicos constituyen tecnologías técnicamente y
económicamente factibles. Asimismo, cabe resaltar que con el
desarrollo del trabajo de investigación se daría solución a la reducción
de la concentración de iones de metales pesados como por ejemplo el
cobre , que es un metal pesado generador de acidez, el cual está
disuelto en los efluentes provenientes de operaciones y procesos
metalúrgicos, puesto que la técnica de remediación de efluentes
metalúrgicos con énfasis en el abatimiento de cobre y otros iones con
dolomita, es eficaz y eficiente en cuanto a la solución de esta
problemática ambiental generada por las propiedades fisicoquímicas
que posee la dolomita, las cuales son neutralización de las aguas
ácidas, adsorción de metal pesado en solución y sedimentación de metal
pesado en suspensión.
TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE LOS EFLUENTES LÍQUIDOS
DE LA INDUSTRIA MINERO-METALÚRGICA.
Cuando se quiere aplicar un método de tratamiento para las aguas
industriales se tienen diferentes alternativas como la decantación,
reducción, oxidación, neutralización, dilución, etc. Sin embargo; es
necesario hacer un estudio profundo de la química y bacteriología para
efectuar un bosquejo de los métodos generales que se pueden aplicar
como la neutralización de ácidos y bases, rompimiento de emulsiones,
destrucción bioquímica, extracción por medio de solventes, y otros.
TRATAMIENTOS DE DESCONTAMINACIÓN DE EFLUENTES
METALÚRGICOS.
TRATAMIENTOS PRIMARIOS.
Se incluyen en este grupo aquellos procesos ó conjunto de procesos que
tienen como misión la separación por medios físicos de partículas en
suspensión que existan en el agua a tratar. Se Suelen incluir procesos
como:
La Decantación, Homogenización, Cribado ó Filtrado, Coagulación,
Floculación, Precipitación y Neutralización.
TRATAMIENTOS SECUNDARIOS.
Fundamentalmente consisten en procesos biológicos empleados para
degradar la materia orgánica biodegradable. Pueden agruparse en dos
grandes grupos:
Los Procesos Aerobios y Anaerobios.
TRATAMIENTOS TERCIARIOS.
Tradicionalmente se han considerado los tratamientos terciarios como
procesos de afino para sustraer los contaminantes que no han podido
ser eliminados en las fases de tratamiento anteriores. Además, los
tratamientos terciarios a utilizar dependían mucho del uso posterior
que iba a hacer del agua ya depurada. Sin embargo, en la actualidad,
esto ya no se realiza de la misma manera y los tratamiento terciarios se
han generalizado y, en le caso de las aguas con contaminantes
industriales, muchas veces es el único que se realiza ya que se trata,
normalmente, de eliminar contaminantes muy específicos.
Se suelen incluir procesos como: Adsorción, Intercambio Iónico,
Ultrafiltración, Procesos con Membranas.
De modo general, cabe resaltar que actualmente se da solución a la
Problemática de Efluentes Metalúrgicos y Aguas Ácidas de Mina,
mediante la aplicación combinada de los Tratamientos Primarios y
Terciarios, que son los Métodos Activos.
METODOS DE TRATAMIENTO EN GENERAL
Homogenización: minimizar fluctuaciones
Neutralización: ajustar pH
Precipitación: por reacción con S. química
Coagulación y floculación: aglomeración
Clarificación: por sedimentación
TRATAMIENTO DEL DAR
Neutralización para precipitar metales pesados disueltos:
Neutralizantes: Cal, soda cáustica y caliza.
Cuando hay Fe2+: oxidar con aireo bacterias
Cuando hay 2 clases de metales: precipitaren 2 etapas: 1°pH
bajo, y 2°pH alto.
Después de neutralización a pH alto: bajar pH.
El reciclaje de precipitado reduce volumen de precipitado.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL TRATAMIENTO DE AGUA DE MINA
AGUA CRUDA
NEUTRALIZACIÓN
PRECIPITACIÓN
OXIDACIÓN
CAL
AIRE
FLOCULANTE
RIO
PROCESO DE NEUTRALIZACIÓN EN ETAPAS
PRECIPITACIÓN
AGUA DECANTADA
RIO
pH = 4
AIREAGUA ÁCIDA
LECHADA DE CAL
POLIMERO
TRATAMIENTO DE REMEDIACIÓN DE EFLUENTES MINERO -
METALÚRGICOS CON ÉNFASIS EN EL ABATIMIENTO DE
COBRE CON DOLOMITA
FUNDAMENTO.
Este Tratamiento de Remediación Se Basa en la Precipitación Química y
Adsorción en el Tratamiento de Efluentes de Drenajes conteniendo
metales disueltos, debido a que a pesar de la eficacia que muestran los
métodos de tratamiento de efluentes metalúrgicos y de drenaje ácido de
mina, mencionados anteriormente, se puede afirmar que éstas
tecnologías si bien son técnicamente factibles, no lo son tanto factibles
en el aspecto económico; es por ello, que con el desarrollo del proyecto
de la tesis se daría solución a la generación de aguas ácidas
provenientes de labores mineras, así como a los efluentes provenientes
pH = 7
AGUA TRATADA
RECICLAJE DE LODO
DESCARGA DE LODO
CLARIFICADOR
pH = 8.5
pH = 9.5
de operaciones y procesos metalúrgicos, puesto que la técnica de
remediación de efluentes metalúrgicos con énfasis en el abatimiento de
cobre y otros iones con dolomita, es eficaz y eficiente en cuanto a la
solución de esta problemática ambiental generada por las propiedades
fisicoquímicas que posee la dolomita, las cuales son neutralización de
las aguas ácidas, adsorción de metal pesado en solución y
sedimentación de metal pesado en suspensión.
Mediante la presente trabajo de investigación, se propone el estudio de
la Remediación Ambiental de los pasivos ambientales, principalmente
de los denominados efluentes metalúrgicos, cuyos vertimientos sin
tratamiento previo, impactan negativamente de manera directa,
principalmente la calidad de agua de la cuenca de los ríos, cuyo
ecosistema se ha convertido en un lugar sin indicio de vida acuática,
siendo el consumo de esta agua nocivo para los seres vivos.
FUNDAMENTOS DE LAS TECNOLOGIAS
El agua de mina (AMD) es mezclado con una lechada de cal/lodo
en un tanque de mezcla rápida (RTM), para llevar el pH de la
lechada combinada a 9.5 a 9.8.
Luego se dispone en un reactor de cal (R3) con un rango de
tiempo de retención de 30 a 90 minutos típicamente. Se inyecta
aire en el reactor de cal para la oxidación ferrosa.
En el Tanque de Floculación (FT) se mezcla a los precipitados del
efluente con polímeros para la formación del flóculo.
Una parte del lodo del clarificador es reciclado al tanque de
mezcla de cal/lodo. La proporción de lodo reciclado es
típicamente entre 10 a 30 kg de sólidos reciclados por cada kg de
sólidos formados en el proceso. Esto significa que en cualquier
momento, al menos 90 % de los sólidos en el reactor de cal son de
lodo reciclado.
La adición de cal es controlada para conservar el pH en el punto
de referencia deseado (9.5), medido o en el RMT o el LR.
INVENTARIO DE EFLUENTES MINEROS EN ANCASH
N° Ubicación Origen Situación EF-01 Quebrada
Tayash Drenaje de Mina Labores
operativas de Mina Pucarrajo
EF-02 Quebrada Tucush
Drenaje de Mina de río Colca
Mina Contonga, socavones y canchas de relave
EF-03 Quebrada Shashal
Drenaje de Mina Socavones y cancha de relaves de Mina Katanga
EF-04 Quebrada Rangracancha
Drenaje de Mina Socavones de Mina Manto
EF-05 Quebrada Callapo
Drenaje de Mina Socavones de Mina Chincho
EF-06 Río Rurichinchay Drenaje de Mina Socavones y canchas de relave de Esparta
EF-07 Río Colca Drenaje de agua Aguas termales de Carhuac
EF-08 Quebrada Tucush
Drenaje de Mina Socavones de Mina Siquiaycocha
DRENAJES NATURALES-Olleros-La pampa-Pallasca-Aguas Termales Chancos-Aguas Termales “ La Pampa”-Aguas Termales Tablachaca
INVENTARIO DE PLANTAS CONCENTRADORAS INACTIVAS
NOMBRE COORDENADAS
UTM
DISTRITO
PROVINCIA
CAPACIDAD
TMDPlanta
Concentradora
Esparta
0251835
8963019
Huàntar Huari 100
PlantaConcetrador
aContonga
0271766
8949277
San Marcos Huari 600
PlantaConcentrado
raKatanga
0257480
8972300
Cajay Huari 70
BIBLIOGRAFIA
Dr. Anani Ali, Consultant Industrial of the Centre for Investment
Studies (CIS)
in Amman, Jordan, “ Applications of Dolomite”, Octubre de 1984.
Lovera D., “Evaluación Integral de Operaciones y Procesos
Metalúrgicos
con Tecnología Limpia para la Pequeña Minería II”, 2005
Dow Ch. Co, “Fundamentos de Flotación de Minerales”
Villas Boas, Sánchez Mario, “Tecnologías Limpias En las
Industrias
Extractivas Minero-Metalúrgica y Petrolera”, Diciembre 2006.
http://es.wikipedia.org/wiki/Remediaci%C3%B3n
Tumialán, P. H. “Compendio de Yacimientos Minerales del Perú”.
Boletín Nº
10 de la Serie B del INGEMMET.
Ministerio De Energía y Minas, Dirección General de Asuntos
Ambientales ( 1997). Guía para el Cierre y abandono de Minas.
Ministerio De Energía y Minas, Dirección General de Asuntos
Ambientales. Guía para el manejo de relaves de minas y
concentrados.
Volumen VII-Subsector Minería.
ANEXOS
PASIVO: PLANTA CONCENTRADORA ALIANZA, RELAVERA TICAPAMPA(TICAPAMPA, RECUAY)
PASIVO: PUSHAQUILCA BOCAMINA ZONA ALTA, BOTADERO DE DESMONTE YLABORES SUBTERRÁNEAS, (PAMPAS, PALLASCA)