sulfato y recirculación de aguas - smi-ice-chile...2015/05/19 · bacterias sulfato reductoras...
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Sulfato en aguas de minería
• Naturalmente en bajas concentraciones en aguas frescas.
• Aporte directo producto de:
– Generación de aguas ácidas (fundición, aguas minas)
– Disolución del mineral (molienda, flotación)
– Adición de ácido sulfúrico (lixiviación, ajuste de pH)
• Concentración en aguas producto de aumento de recirculación.
2
HidrometalurgiaChancado
Molienda
ConcentrationConcentrateThickening -
Filtration
Thickening
Tailing Deposit
Fundición -refinería
Recirculación
SuministroAgua fresca
Circuito de aguas en minería
Tailings Deposit
Concentración
Others ServicesOthers Services
Agua fresca
Agua proceso
Pulpas
Tranquerelaves
Otros servicios
3
12%
5%
3%
4%
*Base on Cochilco water report, 2017.
Espesamiento
Espesamiento– filtración
concentrado
76%
Ingresos – Salidas de sulfato
Depósito relaves
FlotaciónMolienda
Espesamiento
Aguas ácidas
Make up aguafresca
Otros servicios
Concentrate to Filtration
<10%
4
Agua fresca
Agua Proceso
Pulpas
Agua retenida en lamasInfiltración
Filtradoconcentrado
Evaporación
Hidrometalurgia
Sulfato In
Sulfato Out
Recirculación de aguas
Una gota recircula 3,3 veces antes de salir del
sistema
*Reportes de Cochilco, 2009 - 2018
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
2000 2006 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Make up agua fresca (m3/ton) Minería del Cu*
Concentración Hidrometalurgia
La escasez de agua ha motivado a las mineras a aumentar sus tasas de recirculación
Fuentes de recirculación de agua
Espesamiento
Relaves en pastaFiltración
Pérdida de purgaFenómeno de afloramiento de sales
Principal fuente: agua en relaves
Depósito convencional
Purga de contaminantes en agua retenidas en lamas
Evaporación
Disminución de pérdidas de agua
Infiltraciones tranque
• Dren• Pozos de captación y monitoreo
Filtraciones líneas
• Monitoreo (instrumentación)• Plan de mantenimiento
Coberturas flotantes
Sectorización tranque Impermeabilización pilas lixiviación
Recirculación de aguasPrincipal consecuencia:
Concentración de iones en aguas de proceso
• Fenómenos de corrosión e incrustaciones• Precipitación de sólidos al interior del
proceso (ej. CaSO4)• Aumento de concentraciones en efluentes
descargados• Aumento de concentraciones en humedad
del concentrado• Afectando en:
Integridad de equipos y líneas Recuperación metalúrgica Calidad del producto final
• Requerimiento de químicos adicionales • Cómo prevenir:
Estimación de calidades de agua en etapas de ingeniería.
Una vez en operación, simular antes de recircular.
Analizar tratamiento y purga de iones (en ambos casos)
Concentración de Sulfato en aguas de proceso
0
1000
2000
3000
4000
SO4 (mg/L) in Cu-Mo mine 1 (10 years operation)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
SO4 (mg/L) in Cu-Mo mine 2 (15 years operation)
• Aguas de operaciones con más de 10 años de operación y con un grado de recirculación importante, se encuentran saturadas en sulfato de calcio.
• Calcio proviene de la adición de cal (ajuste de pH) y disolución del mineral (molienda + flotación).
• Depósitos de relave convencionales, operan como reactores de tiempo de residencia infinito: se alcanzan concentraciones de saturación, incluyendo el CaSO4 (SO4 ~ 1.800 mg/L)
• Control por medio de anti incrustante es efectivo, pero no remueven (permiten solo manejo) y concentran aún más.
Consecuencias del sulfato
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SO4= +
Bacterias sulfato reductoras (SRB)
=
Corrosión (pitting)
SO4= + Ca++ =
Incrustaciones
Control con anti
incrustantes
Cómo purgar sulfato
1°
Reducción en la fuente
2°
En el proceso
3°
Tratamiento
Fuentes de sulfato• Disolución del
mineral• Adición de químicos• Aguas ácidas
Reactivosalternativos
Tratamientoprevia inyección
dónde aplicar tratamiento?1° flujos concentrados2° donde se den condiciones óptimas para el procesoEj: en tranque de relaves. Tiempo de residencia infinito para precipitación y espesamiento
Cómo diseñarlo?- Definir concentraciones de diseño razonables- Calidad objetivo, normativa (descarga) y de acuerdo a proceso (recirculación)- Fácil de operar, robusto y automatizado.- Pre fabricado, “plug and play”.
Efluentes mineros con sulfato
Efluentes
• Aguas minas (AMD)
• Drenaje ácido (ARD)
• Aguas del tranque
• Lavado de gases de fundición
• Filtrado de concentrado
• Purgas procesoshidrometalúrgicos
• Concentrado de RO -desalación
Reuso sin tratamientoLixiviación químicaAgua de procesoControl de polvoFracturing (fracking)
Recuperación de elementos de valorCu, Fe, Al, Cd, Zn, CaSO4, MgCl2
Tratamiento para recirculaciónConcepto de tratamiento en cascada, “tratara medida que sea necesario”. Ej:Agua de menor calidad → molieda / flotaciónAgua de calidad media→ enfriamiento (fundición)Alta calidad→ refineríaTratamiento adicional→ uso sanitario
Fuentes v/s calidad de descarga
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Sulfato en fuentes (mg/L)
10.000 – 1.000.000
100 – 10.000
100 – 3.000
Tratamiento
Sulfato en efluentes(mg/L)
DS 901.000 – 2.000
DS 46250 – 500
Riego NCh 1.333250
Desafíos en el tratamiento de sulfato
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Sulfato (mg/L)
10.000 – 1.000.000
Lechada de cal
SO4 1.800 mg/LCa 750 mg/L
pH 12
CaSO4*2H2O (yeso)Alta humedad y
residuo peligroso
Alternativa de neutralización
por etapas: 1° a pH 3,0 se abate gran parte del
sulfato
Requiere 2°etapa de
tratamiento
Remueve
• Precipitación química(Ba, PAC, SAVMIN®)
• Biológica (Pacques ®)
Concentra
• Membranas (NF, RO)
• Intercambio iónico
Tratamiento óptimo: mezcla, pero alto costo
ResumenConclusiones
Sulfato es un desafío en todo sentido
No es posible evitar su ingreso alproceso y es muy difícil su remoción enla fuente.
La tendencia al aumento derecirculación de agua, produceinevitablemente aumento enconcentración de sulfato, produciendocorrosión (pitting) e incrustaciones(CaSO4).
Tratamiento en un desafío por sí solo.Encontrar una tecnología costoeficiente para concentraciones desulfato menores a 1.000 mg/L.
Recomendaciones
Estimar calidades de agua de proceso,en etapas de ingeniería.
Simular consecuencia derecirculaciones antes de implementar.
No abusar del uso de anti incrustantes(control pero no tratamiento).
Aplicar buenas prácticas durante eldiseño del tratamiento: aplicar a flujosconcentrados, concepto en cascada,procesos de fácil de operación,modulares.
Aprenda a convivir con un sistemasaturado en sulfato de calcio.
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