osmosis inversa como tratamiento de aguas exedentes de procesos mineros
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OSMOSIS INVERSA OSMOSIS INVERSA COMO TRATAMIENTO COMO TRATAMIENTO
DE AGUAS DE AGUAS EXCEDENTES DE EXCEDENTES DE
PROCESOS MINEROSPROCESOS MINEROS
Por: Yuri Gallo
AntecedentesAntecedentes Tecnología de tratamiento de exceso de agua convencional con dificultad para cumplir las
nuevas exigencias de la reglamentación peruana para el Cianuro, Nitratos y metales pesados.
Plan de minado considera el procesamiento de minerales transicionales (sulfuros) que producen cambios en la química de las soluciones de proceso
Excesiva pérdida de oro durante la temporada de lluvias debido a la adición de Cianuro que es destruido durante la etapa de Clorinación
Se evaluaron varias alternativas tecnológicas: Continuar con el estatus quo Remoción biológica de Nitratos (oxidación bacteriana) + planta convencional Tecnología de membranas Otras tecnologías:
Intercambio Iónico para remoción de Nitrato Reducción química de Nitrato AVR (Acidificación, Ventilación, Readsorción) para recuperación de Cianuro Columnas de carbón para recuperación de oro remanente
Objetivos del ProyectoObjetivos del Proyecto Tratar el exceso de agua del procesamiento para distintos
minerales minados (óxidos, sulfuros, etc.), cumpliendo los limites máximos permisibles de elementos pesados en el agua.
Alcanzar la exigencia de contenido de Cianuro WAD de 0.1 ppm exigido por DIGESA a partir del 2002 para la descarga de aguas al medio ambiente.
Reducción del contenido de Nitrato en la descarga de aguas a niveles aceptables: <10 mg/l NO3-N. (Recomendado por la US EPA y la World Health Organization)
Reducción de pérdidas de Oro durante la temporada de lluvias.
Alcanzar futuros estándares más exigentes respecto a metales pesados que pueda expedir la reglamentación peruana.
Manejo de solución de procesoManejo de solución de proceso
CANCHA DE LIXIVIACION
Plantade Proceso de
Solución
EWTP
Planta de tratamiento de agua de exceso
Solución pobre
Solución Total
Solución impregnada
Descarga la Medio Ambiente
Lluvia
Agua de Exceso
Pozas de Operación y menores eventos
Lluvia
Recirculación de Solución
Estación de Recirculación
Solución impregnada
Planta convencional de tratamiento de aguaPlanta convencional de tratamiento de agua
Cloro NaSH
Cloruro Férrico
Tanque de Clorinación
Alcalina
Tanque de Precipitación de metales
Tanque de Remoción de
As y Sb
Clarificador
Floculante
Tanque de Lodos
Lodos a cancha de Lixiviación
Agua tratada a poza de
amortiguación
Tanque de Alimentación de exceso de
agua
Planta deProceso
Cal
540 m3/h540 m3/h
7 m3/h7 m3/h
50 ppm CN
Max. 0.2 ppm CN
Tiempo de operación anual: 6 meses (temporada de lluvia)Tiempo en recirculación: 20%
Planta de tratamiento de agua de exceso, “EWTP” (Excess Water Treatment Plant)
OsmosisOsmosisEs la difusión natural de moléculas a través de una membrana semipermeable. Cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones separadas por una membrana semipermeable se genera un flujo desde la solución mas diluida a la mas concentrada, hasta igualar la concentración de ambas.
En un tiempo “t”
20 g de X 1.0 litro
Agua(20 g/l)
Membrana Semiperme
able
Flujo de Moléculas de agua (400 ml)
Solución A 80 g de X 2.0 litros
Agua(40 g/l)
Solución B
20 g de X 0.6 litros
Agua(33.3 g/l)
80 g de X 2.4 litros
Agua(33.3 g/l)
20 g de X en 1 litro
80 g de X en 1 litro
Membrana Semipermea
-ble
A B
Presión Osmóti
ca
La presión ósmotica es aquella que mantiene el equilibrio, y no permite que se transfiera Moléculas de agua
Osmosis InversaOsmosis InversaEs la difusión del agua, mediante una membrana semipermeable, de la solución mas concentrada a la solución mas diluida. Para ello es necesario de aplicar una presión para su ocurrencia.
En la práctica la presión utilizada en la ósmosis inversa es entre 5 y 20 veces la presión osmótica.
20 g de X en 1 litro
80 g de X en 1 litro
Membrana Semipermea
-ble
A B
Presión osmosis Inversa
Osmosis Inversa
Diseño de un Sistema de Diseño de un Sistema de Osmosis InversaOsmosis Inversa
Los módulos EMSTM (Engineering Membrane System) de la empresa de Harrison Western Process Technologies Inc, suelen acoplarse en paralelo o en serie en función de los caudales, las características del agua y las características de cada módulo.
Cada unidad EMS contiene 3 etapas. La primera etapa tiene 36 elementos, la segunda 24 y la tercera 12.
Tecnología de MembranasTecnología de Membranas
oo
HW Process Technologies, Inc. es dueño de la patente EMS.HW Process Technologies, Inc. es dueño de la patente EMS. El proceso de filtración se realiza aplicando presión y flujo por El proceso de filtración se realiza aplicando presión y flujo por
la menbrana semi permeable.la menbrana semi permeable. El liquido de ingreso es separado en dos: Permeado y El liquido de ingreso es separado en dos: Permeado y
Concentrado. Concentrado. La solución permeada tiene bajo contenido total de sólidos La solución permeada tiene bajo contenido total de sólidos
disueltos (TDS), orgánicos y bacterias.disueltos (TDS), orgánicos y bacterias. El concentrado que es rechazado por la membrana, conserva El concentrado que es rechazado por la membrana, conserva
los sólidos, los orgánicos y las bacterias.los sólidos, los orgánicos y las bacterias. El sistema EMS™ puede ser diseñado para seleccionar : El sistema EMS™ puede ser diseñado para seleccionar :
Uranio, selenio, calcio, magnesio, aluminio, Oro, nickel, Cobre, Uranio, selenio, calcio, magnesio, aluminio, Oro, nickel, Cobre,
zinc, cloro, iron, Silica, organicos y coloides.zinc, cloro, iron, Silica, organicos y coloides.
Tecnología EMSTecnología EMSTM
EMS Unidad A
EMSUnidad B
Antincrustante
Al Sumidero
de Solución Barren
Pre-Filtros
Permeado
Concentrado
Tanque de almacenamiento de
permeado
Canchas de Lixiviación
Solución de Proceso
(BARREN)
714
1 2 3
500 214
Punto
Flujo m3/h
33
22
11
Bombas de alta presión
Sistema de Lavado
Cloro
Tanque de Clorinación
Agua tratada a poza de
amortiguación
Planta de tratamiento de agua de Osmosis InversaPlanta de tratamiento de agua de Osmosis Inversa
NaOH
Cloro
Alimentación
Parámetros de OperaciónParámetros de Operación pH: afecta ligeramente la solubilidad de algunas sales solubles. El rango de trabajo
varía entre 4 a 11, siendo el promedio de descarga de 10.5.
SDI (Slit density index): indica el potencial de ensuciamiento de la membrana
Turbidez: también indica ensuciamiento de la membrana. Su valor normal esta por debajo de 1 NTU.
Temperatura de ingreso: en el rango de 9.5 a 13.5°C (promedio 10°C), la cual afecta la viscosidad de la solución.
TDS (Total disolved solids): medida de concentración de contaminantes, que por lo general se encuentra por debajo de 1200 ppm. Puede ocasionar precipitados sobre las membranas.
TSS (Total suspended solids): debe controlarse con el pre-filtrado a un nivel de 1.4 ppm en la alimentación para evitar daños a las membranas que trabajan a alta presión.
ORP: (Oxidation-reduction potencial): indica el potencial de oxido-reducción de la solución de alimentación. Rango recomendado: -60 a -80 mV.
Dureza: contenido de sales de calcio. Pueden saturar a las membranas, incrementando presión o frecuencia de lavado. Se agrega antincrustante para retardar su precipitación.
El lavado se realiza cuando las membranas se saturan y esto se manifiesta por un valor alto de presión diferencial entre las etapas de concentrado, entonces se procede a lavar toda las membranas de la unidad o alguna de ellas.
Lavado con pH bajo (acido sulfúrico con agua ph 2.0) para eliminar las incrustaciones del calentador o la saturación con carbonato
Lavado con ph alto ( soda cáustica y agua ph 11) eliminar los saturantes orgánicos
Lavado neutro ( detergente y agua) para eliminar los sulfatos
Lavado con Cianuro ( Cianuro y Agua ph alto) para eliminar el mercurio
Sistema de LavadoSistema de Lavado
PH CN WAD As Cd Cu Fe Pb Zn
6.0-9.0 0.20 ppm0.01 0.018 0.3 1.0 0.015 1.0 0.002 ppm 1.0 ppm 10 ppm
Permeado producido 8.0 <0.05 <0.01 <0.002 0.100 <0.5 <0.001 0.300 <0.0005 0.090 0.640
Soucion de proceso 10.1 46.70 0.40 <0.002 3.100 <0.5 <0.001 17.200 <0.0025 5.190 27.470
Concentrado 9.7 117.50 1.50 <0.002 11.600 <0.5 0.001 65.100 0.0076 17.110 89.830
Nitritoscomo N
Nitratocomo N
Limite maximo permisible (MYSRL) en la descarga
(permeado)
Metales disueltos en solución (mg/l)Hg Total
Nota: ensayos realizados en el laboratorio de medio ambiente de MYSRL
Calidad de Agua - Planta Osmosis InversaCalidad de Agua - Planta Osmosis Inversa
Area requeridaArea requerida
Planta Osmosis Inversa 1250 m3/h
Poza de Exceso de Agua
Planta Convencional1000 m3/h
Planta Convencional750 m3/h
Parámetro de comparación
Planta de Osmosis Inversa
Planta Convencional
Limite de Nitrato-Nitrógeno < 1.0 g/m3 NO3-N. < 10.0 g/m3 NO3-N.
Recuperación de de Cianuro 60% 0%
Recuperación de oro de la solución de proceso
90% 0%
Disponibilidad de Planta 96% 95%
Área de planta requerida 1 1.44
Costo operativo unitario 1 2.47
Inversión de Capital 1 0.81
Comparación entre tecnologíasComparación entre tecnologías
ConclusionesConclusiones Mejor control de la calidad de agua excedente del procesamiento de Mejor control de la calidad de agua excedente del procesamiento de
diferentes tipos de materiales (óxidos y minerales transicionales)diferentes tipos de materiales (óxidos y minerales transicionales)
Reducción de los costos de operación, al emplear menos reactivos que la Reducción de los costos de operación, al emplear menos reactivos que la planta convencional y recuperación del Cianuro que también es un planta convencional y recuperación del Cianuro que también es un insumo de operación.insumo de operación.
Recuperación de oro y plata remanente en la solución excedente del Recuperación de oro y plata remanente en la solución excedente del proceso de las canchas de lixiviación, no recuperable con la tecnología proceso de las canchas de lixiviación, no recuperable con la tecnología convencional.convencional.
Menor espacio respecto a las plantas de tratamiento convencionales, lo Menor espacio respecto a las plantas de tratamiento convencionales, lo cual ayuda a la operación y mantenimiento de la planta.cual ayuda a la operación y mantenimiento de la planta.
Inversión de capital ligeramente mayor, que cumple los requisitos Inversión de capital ligeramente mayor, que cumple los requisitos ambientales necesarios y teniendo un costo operativo menor, implica un ambientales necesarios y teniendo un costo operativo menor, implica un mayor beneficio para la empresa en el largo plazo. mayor beneficio para la empresa en el largo plazo.
GraciasGracias
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