reducción de costos por optimización en uso de aguas y tratamiento de efluentes
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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
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Ingeniería de Recursos SRL
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
Ingeniería de Recursos SRL
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
Ingeniería de Recursos SRL
1. Situación Actual1. Situación Actualc. Cuánto nos cuestan las contingencias?M lt d l ANA• Multas del ANA
• Multas de OEFA• Fiscalías Ambientales
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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
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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
Ingeniería de Recursos SRL
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
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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)
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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).
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3. Nuevas HerramientasSimulación de especies iónicas en cada línea del proceso
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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]
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• 33 componentesFinos Disueltos [kg/h]
• Finos de cada elemento químico• Incluye Finos Suspendidos Totales• 19 componentes
Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]
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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
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• 19 finos suspendidos en kg/h
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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
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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
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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
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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.
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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
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cambios propuestos, resultando en que el efluente comenzó a cumplir la normativa, sin necesidad deimplementar sistema de tratamiento.
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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
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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
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4. ExperienciasComparativo del Manejo Antes y Hoy
Disponibilidad de agua Leyes ambientalesGeneración de fuentes propias
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Ausencia de leyes ambientalesPoca actividad minera
Generación de fuentes propiasReducción de costosPresión social
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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
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Embalse aguas de lluvia
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5. OportunidadesReducción de CAPEXReducción de CAPEX
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Fuente: Revista Desalination 347 (2014) 103–111. Capital cost estimation of RO plants
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5. OportunidadesReducción de OPEXReducción de OPEX
US$/m3
dso
lubi
lidad
Lím
ite d
e
mg/l
27
mg/lSO4=:
1500
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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
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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
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Muchas Gracias...Muchas Gracias...
Contactos:Oswaldo Tovar Jorge [email protected]+51 999 657 317
[email protected]+51 989 132 336