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

¿¿PreguntPreguntasas??