Taller SANAP South American Network on Acid Prevention

• Jacques Wiertz

Control y remoción de sulfatos

en los efluentes y drenajes

mineros

Objetivos del taller

La presencia de altas concentraciones de sulfato en efluentes y drenajes mineros se ha transformado en un problema recurrente y genera una creciente preocupación en la industria minera por los impactos que podrían generar y por la dificultad que encuentran los diferentes proyectos en el cumplimiento de las regulaciones ambientales.

Frente a ello, diferentes proyectos se han visto en la necesidad de incorporar plantas de tratamiento para asegurar el cumplimiento de las normas ambientales vigentes y de sus compromisos ambientales.

El control y la remoción de sulfato plantea importantes desafíos técnicos y económicos que queremos abordar en este taller con la participación de destacados profesionales.

Agenda• 08h30 – 09h00 Registro de participantes y café

• 09h00 – 09h10 Palabras de bienvenida

David Mulligan, Director, SMI-ICE Chile, The University of Queensland

• 09h10 – 10h00 Bloque 1: Sulfato en efluentes y drenajes mineros

Jacques Wiertz, Consultor Medio Ambiente y Minería

Omar Gaete, Business Development Water & Process Specialist, Stantec

• 10h00 – 10h30 Bloque 2: Tratamiento industrial de drenajes mineros

Gianfranco Gambaro, Jefe de Unidad, Planta TADA, Codelco Andina

• 10h30 – 11h00 Coffee break

• 11h00– 12h00 Bloque 3: Nuevas tecnologías de control y remoción de sulfato

Marcela Muñoz, Gerente Técnico, ARD Solutions

Oscar Lopez, Gerente General, BQE Water

Iván Ñancucheo, Investigador Microbiología Ambiental, Universidad San Sebastian

• 12h00 – 13h00 Panel: Innovación y desarrollo en la gestión de efluentes y drenajes mineros

Alfonso Laraguibel, AMTC Universidad de Chile; Ana Venegas, Codelco Tech; Juan Pablo

Rubilar, Corporación Alta Ley; Felipe Saavedra, SMI-ICE.

• 13h00 – 13h15 Conclusiones y Cierre del taller

Contexto

• Residuos mineros masivos: – Volúmenes crecientes: disminución

de leyes y profundización

– Mayores exigencias ambientales

• Gestión responsable del agua:– Mayor eficiencia → mayor

recirculación

– Nuevas fuentes

– Gestión de efluentes

• Abatimiento y remoción de sulfato– Procesos químicos y/o biológicos

– Tratamientos activos o pasivos

Estados de oxidación del azufre

S-2 → S0 → S+2 → S+4 → S+6

H2S S0 SO3-2 SO4

-2

CuS H2SO3 CaSO4

Ciclo biológico del azufre

Min

eral

izac

ión

Inm

ovilizació

n

Procesos biológicos de oxidación y reducción del azufreMeS

Sulfuro metálico

Sulfato

• Anión común y forma más oxidada del azufre• Soluble en agua• Forma sales• Se encuentra en muchos minerales: Baritina

(BaSO4), Celestina (SrSO4), Yeso (CaSO4·2H2O), Epsomita (MgSO4·7H2O), Etringita (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O)

• Productos de oxidación de los sulfuros:• Hidroxisulfatos de Fe y Al • Jarosita (KFe3(SO4)2(OH)6)• Alunita (KAl3(SO4)2(OH)6)

Generación de sulfato

• Fuentes naturales:

– Volcanes + oxidación atmosférica

– Procesos biológicos

– Oxidación y disolución de minerales

• Fuentes antrópicas

– Combustibles fósiles

– Procesos de fundición

– Procesos industriales

– Reactivos químicos

Sulfato en efluentes y drenajes

• Efluentes: – Aguas de relave

– Soluciones de descarte

• Drenajes– Botaderos de estériles

– Botaderos de ripios

– Rajo

– Túneles

– Minas subterráneas

– Depósitos de relaves

Flotación de molibdeno

Problemas ligados al sulfato

• Limitaciones en la recirculación de agua en los procesos

• Formación de sarro e incrustaciones

• Pérdida de eficiencia en los procesos

• Incumplimiento de normas y compromisos

• Reducción de sulfato a H2S• Altos costos de tratamiento

Efectos del sulfato en la salud y en el ambiente

• No tóxico para la salud humana• En altas concentraciones (o por

cambios de concentraciones en la dieta), puede inducir diarrea

• Ser identifican 4 receptores principales– Consumo humano– Vida acuática– Cultivos agrícolas– Ganado

Regulaciones ambientales (Chile)

• Norma 1333 (1978): Norma chilena sobre requisitos de calidad del agua para diferentes usos– Agua dulce para riego: <250 mg/L sulfato

• DS90 (2002): Norma de emisión para la regulación de contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales superficiales– Descarga: <1000 mg/L sulfato (o <2000 mg/L sulfato para

mayor capacidad de dilución)

• DS46 (2003): Norma de emisión de residuos líquidos a aguas subterráneas– Acuíferos de vulnerabilidad baja: <500 mg/L sulfato

– Acuíferos de vulnerabilidad media: <250 mg/L sulfato

Control y remoción de sulfato

• Control preventivo: – Inhibir o frenar la oxidación de

sulfuros

– Mantener condiciones (pH, Eh, T°, reactivos) que evitan o reducen la disolución de sulfato

• Control secundario:– Interceptar y recircular los

flujos con altos contenidos de sulfato

• Tratamientos

Tratamientos

• Tratamientos químicos:– Precipitación: yeso, sulfato

de bario, etringita

– Intercambio iónico

– Tratamientos de membranas

• Tratamientos biológicos– Tratamientos activos

– Tratamientos pasivos• Wetlands

• Barreras permeable reactivas

Tratamientos LDS / HDS

Tratamientos LDS / HDS

LDS HDS

Dewatered Sludge

(% solids)25 - 35 50 - 70

Clarifier Underflow

(% solids)2 - 4 20 - 30

Dewatering Time

(hours)2 - 3 0.5 - 1

Sludge Blanket Level

(feet)5 - 7 1 - 2

Precipitación Etringita

• Aluminio agregado en forma de hidróxido de aluminio, aluminio metálico o aluminato cálcico

• Precipitación de EtringitaCa₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂·26H₂O

• Reacción at pH 11-13

• Factible para SO4 < ~ 1.800 mg/L (solubilidad del yeso)

• Remoción de Sulfato hasta menos de 10’s mg/L SO4

Proceso SAVMIN

Precipitación Sulfato de Bario• Sales de Bario en forma de:

– Ba(OH)2

– BaCO3

– BaS

• Sulfato soluble reducido a ~ 200 mg/L en el efluente

• Barro de BaSO4 (puede serdesaguado)

• Las sales de Ba son caras• Es possible reciclar el Bario,

reduciendo primero a BaS y luego produciendo azufreelemental (proceso caro)

Procesos de precipitaciónVentajas

• Amplia base industrial

• Puede ser adaptado para remover otroscontaminantes (silica, fosfatos)

• Puede lograr una fuertereducción de los SDT dependiendo de la química

• La Etringita permitemodular la concentraciónfinal de sulfato

• Alternativa para el tratamiento de salmueras

Desventajas• Alta demanda de reactivos

• Gran producción de lodosde difícil disposición

• Más efectivo cuando [Ca] y [SO4] están presents enconcentraciones molaresequivalentes

Procesos de filtración - membranas

Procesos de membranas

Ventajas

• Amplia base industrial

• Permite remover todo tipos de contaminantes

• Puede lograr muy bajas concentraciones de iones en solución

Desventajas

• Alto costos de inversiony de operación (consume energético)

• Producción de salmueras que a su vez requieren tratamiento

• Usualmente complementarios a tratamientos primarios