Tratamiento de aguas en la industria minero-metalúrgica

Prefacio

La intención al escribir esta monografía,
ha sido el poder proporcionar información acerca de las
aguas residuales que se generan en las actividades
minero-metalúrgicas, a los profesionales que con cierta
frecuencia necesitan información acerca de: los tipos de
aguas residuales, las fuentes potenciales de generación de
estas aguas, la aplicación de tecnologías usadas en
el tratamiento de aguas residuales y los estándares de
calidad que deben cumplir los efluentes a ser vertidos al
ambiente, de acuerdo a la base legal.

El tratamiento de aguas residuales es el conjunto de
procesos destinados a alterar las propiedades o la
composición física, química o
biológica de las aguas residuales, de manera que se
transformen en vertidos inocuos más seguros para su
transporte, capaces de recuperación y almacenaje, o
más reducidos en volumen

Esta monografía consta de los siguientes
capítulos: Introducción, Antecedentes Mineros del
Perú, Base Legal, Origen de las fuentes potenciales de
generación de aguas residuales en la industria
minero-metalúrgica, Estándares de calidad de las
aguas en la industria minero-metalúrgica, Métodos o
tecnologías para el tratamiento de aguas residuales de la
industria minero-metalúrgica, Tratamientos de aguas
residuales en las Empresas minero-metalúrgicas en el
Perú y 5 Anexos: Anexo 1: Anexo Fotográfico, Anexo
2: Breve descripción de las Etapas en las operaciones de
la industria minero-metalúrgica, Anexo 3: Glosario de
términos, Anexo 4: Definiciones usados en el tratamiento
de aguas residuales y Anexo 5: Bibliografía.

Es de hacer notar que la parte de la aplicación
de tecnologías usadas en el tratamiento de aguas
residuales es de uso común en el tratamiento de aguas
residuales de cualquier otro tipo de industria, por lo que este
capítulo es de aplicación universal.

He tratado de proporcionar los conocimientos adquiridos
durante mi formación como Ingeniero Químico en la
UNMSM, en la Maestría de Ciencias con mención en
Tratamiento de Aguas y re-uso de residuos en la Facultad
Ambiental de la UNI y en diversos cursos de Tratamiento de
Aguas.

Así mismo, he querido expresar los conocimientos
y experiencias obtenidas en la operación de una planta de
tratamiento de efluentes metalúrgicos y en el
desempeño del cargo de Superintendente de Seguridad y
Medio Ambiente en una Refinería de Zinc, de una Empresa
transnacional. También he querido aportar la experiencia
conseguida en ocho años como Fiscalizador de las Normas de
Protección y Conservación del Ambiente en el
Ministerio de Energía y Minas, y como Supervisor de las
Normas de Protección y Conservación del Ambiente en
OSINERGMIN y la OEFA, especialmente en lo relacionado al Control
de los efluentes minero- metalúrgicos y su influencia en
los cuerpos de agua receptores.

Lima, Febrero de 2012

El Autor

Introducción

Desde los albores de la humanidad los procesos
productivos han generado modificaciones en las condiciones del
ambiente, lo cual no escapa a la industria
minero-metalúrgica. Uno de los procesos productivos es la
minería, que viene a ser la obtención selectiva de
minerales y otros materiales a partir de la corteza terrestre y
es una de las actividades más antiguas de la humanidad;
casi desde el principio de la edad de piedra ha venido siendo la
principal fuente de materiales para la fabricación de
herramientas.

El balance entre el desarrollo de las actividades
productivas y la protección del medio ambiente, constituye
el eje de la actividad humana racional; esto debido a que una
industrialización, como la industria
minero-metalúrgica, a cualquier costo, no es una
alternativa válida, ya que no sería posible
sostener un crecimiento a largo plazo y un mejoramiento del nivel
de vida, si los cuerpos de agua se llegan a contaminar al grado
de no poder ser usados.

El agua es un recurso natural escaso, indispensable para
la vida y para el ejercicio de las actividades económicas;
es irremplazable, no ampliable por la mera voluntad del hombre,
irregular en su forma de presentarse en el tiempo y en el
espacio, fácilmente vulnerable y susceptible de usos
sucesivos.

Por lo tanto, se trata de un recurso que debe estar
disponible no sólo en la cantidad necesaria, sino
también con la calidad precisa; esta disponibilidad debe
estar subordinada al interés general, puesta al servicio
de la población y debe usarse sin degradar el medio
ambiente en general, y el recurso en particular, minimizando los
costos socioeconómicos

Cómo ya se mencionó, las actividades
minero-metalúrgicas y el agua están
íntimamente ligadas, y como en toda actividad humana se
producen alteraciones, en esta información se propone
conocer las fuentes potenciales de generación de las aguas
residuales en la industria minero-metalúrgica, los
estándares de calidad que deben cumplir los efluentes para
su vertimiento al ambiente, la terminología usada en su
control y las técnicas disponibles para dar
solución a los problemas que podrían presentarse en
las aguas residuales de las empresas
minero-metalúrgicas.

A partir del año 1990, ante la creciente
preocupación de la población, el estado peruano
comenzó a producir Legislación al respecto, en
forma sostenida. En la actualidad el Ministerio de Energía
y Minas es el sector que mayor legislación Ambiental ha
producido en el Perú, habiéndose creado un sistema
de control, mediante Programas Anuales de Fiscalización de
las Normas de Protección y Conservación del
Ambiente, continuando en esta labor el Ministerio del Ambiente,
.con el nombre de Supervisión

Los efluentes minero-metalúrgicos son
específicos de cada empresa minera y/o
minero-metalúrgica, y varían de acuerdo a su
procedencia y a las actividades productivas de la empresa,
incluso una misma empresa puede producir dos o más
efluentes de distinta composición; por este motivo las
características de las aguas residuales varían
ampliamente y no existe un procedimiento único para su
depuración. De acuerdo al Decreto Supremo Nº
010"-2010-MINAM Límites Máximos Permisibles para la
descarga de efluentes líquidos para las actividades
minero-metalúrgicas, Artículo 3º, inciso 3.2,
da la siguiente definición:

Efluente líquido de actividades
minero-metalúrgicos: es cualquier flujo regular o
estacional de sustancia líquida descargada a los cuerpos
receptores que proviene de:

• a) Cualquier labor, excavación o
  movimiento de tierras efectuado en el terreno, cuyo
  propósito es el desarrollo de actividades mineras o
  actividades conexas, incluyendo exploración,
  explotación, beneficio, transporte o cierre de minas,
  así como campamentos, sistemas de abastecimiento de
  aguas o energía, talleres, almacenes , vías de
  acceso de uso industrial (excepto de uso público) y
  otros;

• b)  Cualquier planta de procesamiento de
  minerales, incluyendo procesos de trituración,
  molienda, flotación, separación
  gravimétrica, separación magnética,
  amalgamación, reducción, tostación,
  sinterización, fundición, refinación,
  lixiviación, extracción por solventes,
  electrodeposición y otros;

• c) Cualquier sistema de tratamiento de aguas
  residuales asociadas con actividades mineras o conexas,
  incluyendo plantas de tratamiento de efluentes mineros,
  efluentes industriales y efluentes
  domésticos;

• d) Cualquier depósito de residuos
  mineros, incluyendo depósitos de relaves, desmontes,
  escorias y otros;

• e) Cualquier infraestructura auxiliar
  relacionada con el desarrollo de actividades mineras;
  y

• f) Cualquier combinación de los antes
  mencionados

El tratamiento de las aguas residuales es el conjunto de
procesos destinados a alterar las propiedades o la
composición física, química o
biológica de las aguas residuales, de manera que se
transformen en vertidos inocuos más seguros para su
transporte, capaces de recuperación y almacenaje, o
más reducidos en volumen

Antecedentes
mineros del Perú

La minería en el Perú tiene una larga
historia, si se considera que aún antes de la época
prehispánica ya se realizaban actividades mineras y
metalúrgicas. La operación de una mina representa
un impacto socio-económico importante, ya que un empleo en
minería, crea unos tres empleos indirectos en la comunidad
en servicios y construcción

Actualmente el Perú mantiene y cultiva la
tradición minera, con la presencia de empresas
líderes a nivel internacional, y según la Agencia
Geológica de los Estados Unidos (U.S. Geological Survey),
en el año 2010 lo situaron como el primer productor
mundial de plata, segundo en cobre y zinc, tercero en
estaño, cuarto en plomo y molibdeno, sexto en oro, noveno
en selenio, décimo segundo en cadmio y décimo
sétimo en hierro.

A nivel de Latinoamérica, en cuanto a la
minería metálica tradicional, el Perú fue el
primer productor de oro, plata, zinc, plomo y estaño, el
segundo en cobre, molibdeno mercurio, selenio y cadmio, y el
quinto en hierro.

Respecto a la minería no metálica, durante
el 2008 el Perú produjo principalmente caliza, piedra,
arena, hormigón, arcilla y arcilla refractaria, puzolana,
sílice, sal común, coquina, yeso, mármol,
calcita, carbón antracita y bituminoso, bentonita, roca
fosfórica, talco, boratos, feldespato, travertino,
baritina mineral, caolín, mica, diatomita y
cal.

MINERÍA EN CIFRAS POSICIONAMIENTO
DEL PERÚ EN

LATINOAMÉRICA Y EN EL MUNDO
AÑO 2010

Fuente: U.S.Geological Survey-USGS-, The Silver
Institute-SI-; Gold Fields Minerals Services-GFMS International
Copper Study Group -ICSG-; International Lead and Zinc Study
Group-ILZSG International Tin Research Institute – ITRI-;
International Molybdenum Association-IMOA Instituto

Latinoamericano del Hierro y el Acero
– ILAFAM Estadísticas del Ministerio de
Energía y Minas MEM. Elaboración: MEM
Boletín Mensual de Minería elaborado el 9 de Junio
del 2011

Las regiones que tienen mayor producción de
minería metálica en el Perú son:

• Ica: 100% del hierro.

• Puno: 100% del estaño.

• Cajamarca: oro y plata.

• Pasco: plomo, zinc y plata.

• Tacna: molibdeno y cobre.

• Ancash: cobre, molibdeno, zinc, oro y
plata.

• Moquegua: molibdeno y cobre.

• Lima: plomo, plata y zinc.

• Arequipa: oro, plata y cobre.

• La Libertad: cobre, oro, plata y
plomo.

• Junín: zinc, plata y plomo

• Cusco: cobre.

• Madre de Dios: oro.

La flotación es el método más
empleado para el beneficio de los sulfuros y óxidos de
metales básicos.

En cuanto a los procesos de producción del oro,
el 80% se obtiene por lixiviación, y es producido
principalmente por la gran y mediana minería, y la
diferencia es producida por flotación y
gravimetría

Marco
legal

• Decreto Supremo Nº 002-2008-MINAM Aprueban los
  Estándares Nacionales de Calidad Ambiental de
  Aguas

• Decreto Supremo Nº 003-2010-MINAM Aprueban
  Límites Máximos Permisibles para los efluentes
  de Plantas de Tratamiento de aguas residuales
  domésticas o municipales

• Decreto Supremo Nº 010-2010-MINAM Aprueban
  Límites Máximos Permisibles para la descarga de
  efluentes líquidos de actividades
  minero-metalúrgicas

Origen de las
fuentes potenciales de generación de aguas residuales en
la industria minero-metalúrgica

Las actividades minero-metalúrgicas y el agua
están íntimamente ligadas.

Las aguas residuales son fundamentalmente las aguas de
abastecimiento de una población y/o alguna actividad
productiva, a veces, después de haber sido impurificadas
por diversos usos. Desde el punto de vista de su origen, resultan
de la combinación de los líquidos o desechos
arrastrados por el agua, procedentes de las viviendas,
instituciones y establecimientos comerciales e industriales,
más las aguas subterráneas, superficiales o de
precipitación que pudieran agregarse.

Todas estas aguas afectan de algún modo la vida
normal de sus correspondientes cuerpos receptores. Cuando este
efecto es suficiente para hacer que las mismas no sean
susceptibles de una mejor utilización, se dice que
están contaminadas. En este contexto una mejor
utilización significa que estas puedan ser usadas con
fines domésticos, industriales, agrícolas,
recreacionales, etc.

El volumen y la composición química de las
fuentes potenciales de generación de aguas residuales en
la industria minero-metalúrgica varían ampliamente,
dependiendo de:

• El tipo de operación de minado

• La hidrología de la mina

• La naturaleza del mineral

• Los procesos de beneficio

• Los métodos de disposición en
  depósitos de relaves

• La localización de los depósitos de
  relaves

• Los tipos de los depósitos de
  relaves

Las principales fuentes potenciales de generación
de las aguas residuales en la industria minero-metalúrgica
son:

• 1. Aguas de minas

• 2. Drenajes ácidos de minas

• 3. Relaves: efluentes metalúrgicos de
  plantas concentradoras

• 4. Drenaje Ácido de Relaves
  (ARD)

• 5. Aguas residuales de plantas concentradoras
  fundiciones y/o refinerías, o tratamiento de cualquier
  mineral, concentrado, metal, o subproducto.

• 6. Aguas ácidas de depósitos de
  desmontes

• 7. Aguas residuales
  domésticas

4.1 Aguas de minas: las aguas de minas
sólo son fuentes potenciales de generación de aguas
residuales, sí están acompañadas
de:

• Concentraciones de sólidos suspendidos por
  encima de la norma

• pH por debajo o por encima de las normas

• Altas concentraciones de metales disueltos tales
  como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. arsénico,
  mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros.

• Altas concentraciones de metales totales, tales como
  plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. arsénico,
  mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros

En cualquiera de estos casos, las aguas de minas
necesitarán tratamiento, antes de ser vertidas al
ambiente

4.2 Drenajes ácidos de minas: Se denominan
drenajes ácidos de minas a las aguas ácidas
generadas por la minería, que resultan de la
oxidación de minerales sulfurados, principalmente por la
pirita en presencia de aire, agua y/o bacterias que se alimentan
de minerales sulfurosos, dando lugar a la formación de
ácido sulfúrico. Las aguas ácidas atacan
otros minerales, produciendo soluciones que pueden acarrear
elementos tóxicos al ambiente, como cadmio,
arsénico y otros elementos que producen
contaminación de las aguas. La generación de aguas
ácidas puede ocurrir durante la exploración,
operación y cierre de una mina. Estas descargas pueden
producir desde algunos efectos menores como decoloración
local de suelos y drenajes con precipitación de
óxidos de hierro, o llegar a una extensa
contaminación de sistemas de aguas.

Hay una cierta clasificación de los drenajes de
minas y tiene las siguientes denominaciones:

• Muy ácido: tienen un rango de acidez neta
  mayor a 300 mg/l de CO3Ca equivalente

• Moderadamente ácido: tienen un rango de
  acidez neta entre 100 y 300 mg/l como CO3Ca

• Débilmente ácido: con un
  rango de acidez neta entre 0 y 99 mg/l como CO3Ca

• Débilmente alcalino: con una
  alcalinidad neta menor a 80 mg/l como CO3Ca

• Fuertemente alcalino: con alcalinidad
  neta mayor a 80 mg/l como CO3Ca

4.3 Relaves: Los relaves se definen como el
desecho mineral sólido de tamaño entre arena y
limo, provenientes de los procesos de concentración, y son
producidos, transportados y depositados en forma de
lodo.

Los relaves son residuos que provienen de los procesos
para el tratamiento de los minerales en las plantas
concentradoras y son casi siempre transportados desde la
concentradora a través de una tubería, en forma de
pulpa (mezcla de agua y sólidos), en concentraciones que
van de 20 a 50% de sólidos en peso, después de
recuperar algo del agua del proceso en tanques conocidos como
espesadores. En los depósitos de relaves la pulpa es
descargada desde la cresta del dique, y conforme los
sólidos se asientan, a partir de la pulpa descargada, se
forma una playa de leve inclinación que se extiende desde
el punto de descarga hasta la poza de decantación, donde
el agua remanente de la pulpa se acumula para ser recirculada a
la planta concentradora o ser vertida a un cuerpo receptor, que
puede ser una quebrada, un río o una laguna.

Los relaves están compuestos de:

• Sólidos suspendidos: constituidos por la
  ganga y una muy pequeña cantidad de material valioso.
  Normalmente la parte sólida es roca molida, semejante
  a la arena, que no se disuelve en el agua, ni sus contenidos
  metálicos se transforman
  químicamente

• Metales en solución, en pequeñas
  concentraciones, provenientes de la planta de
  flotación

• Reactivos usados en el proceso: agentes
  químicos empleados en la flotación cómo;
  cianuro de sodio, ditiofosfatos, xantatos, cromatos,
  sulfitos, sulfato de cobre, sulfato de zinc, ácidos
  grasos, alcoholes, aceites, y modificadores del pH: como cal,
  hidróxido de sodio, caliza, carbonato de sodio,
  ácido sulfúrico y/o sulfuro de sodio entre
  otros, dependiendo del requerimiento metalúrgico
  específico de cada operación

El tamaño de los depósitos de relaves
condiciona el tiempo de retención, para la
sedimentación de las partículas finas
(sólidos suspendidos) del relave y la
descomposición del cianuro y los compuestos
orgánicos.

La mayoría de los reactivos de flotación
existen en formas no tóxicas para los humanos y la vida
acuática. Generalmente se aplican en pequeñas
concentraciones en las operaciones y estos reactivos
orgánicos de flotación se descomponen
rápidamente y son rara vez responsables de algún
impacto ambiental serio

Los relaves derivados de la extracción de metales
básicos (cobre, plomo y zinc), y de metales preciosos
(oro, plata) son los que dominan la industria minera
peruana.

Si las aguas de la descarga de la poza de relaves no
cumplen con los Límites Máximos Permisibles,
deberá tener un tratamiento adicional, que
dependerá de los parámetros que superen dichos
límites.

4.4 Drenaje Ácido de Relaves
(ARD)

El Drenaje Ácido de Relaves-ARD- se refiere a
procesos por los cuales el pH del agua en contacto con los
relaves puede disminuir severamente, dando como resultado la
disolución y transporte de metales tóxicos
disueltos tales como arsénico, plomo, cadmio, y un
conjunto de otros, además de un drástico incremento
del contenido de los sulfatos. El potencial para ARD es
específico para cada cuerpo mineralizado y para sus
condiciones físicas y climáticas.

Existen cuatro condiciones para que el drenaje
ácido de relaves ocurra:

• La primera condición necesaria para que se
  produzca el ARD es que estén presentes minerales
  sulfurados en los relaves, principalmente pirita, pero
  también otras formas aún más reactivas
  tales como la pirrotita y la marcasita.

• La segunda condición es la presencia de aire,
  el cual hace que las superficies del mineral sulfurado se
  oxiden, en una reacción compleja que involucra varios
  pasos químicos, que pueden ser ayudados por bacterias,
  para formar ácido sulfúrico.

• La tercera condición necesaria es que los
  relaves contengan cantidades insuficientes de otros minerales
  que consumen ácido (por ejemplo, carbonato de calcio)
  para neutralizar el ácido

• La condición final es que los contaminantes
  producidos deben ser transportados de los depósitos de
  relaves hasta los terrenos receptores o aguas superficiales,
  usualmente por infiltración y drenaje

Considerando el conjunto de estas condiciones que son
necesarias para que se presente el problema del ARD, existe la
posibilidad de que no se presenten problemas serios si uno de
ellos está ausente.

Aún si esto fuera así, el ARD puede
desarrollarse en el corto plazo si el ritmo de producción
de ácido excede el ritmo de consumo de ácido en un
momento dado y, en tal caso, es necesario correr pruebas del tipo
cinético en celdas de humedad que simulen condiciones
ambientales.

La oxidación de sulfatos puede ser iniciada
únicamente si existe oxígeno en los intersticios
del depósito de relaves y pueden por lo tanto ser
prevenido si este oxígeno es eliminado. Una manera
efectiva de hacerlo es manteniendo los espacios vacíos
llenos con agua y el depósito totalmente saturado. La
oxidación de los sulfatos también puede ser
retardada si el ingreso del oxígeno al depósito es
restringido, por ejemplo, cubriendo la superficie del
depósito de tal manera que la velocidad de difusión
del oxígeno a través de la cobertura sea menor que
el requerimiento de oxígeno por las reacciones
químicas de ARD. Aún si el ARD se ha iniciado
dentro del depósito, la dispersión de sus efectos
puede ser reducida si hay insuficiente infiltración para
transportar los constituyentes disueltos más allá
de los límites del depósito mismo. La
infiltración puede también ser reducida por
coberturas, en combinación con la derivación del
agua superficial y un apropiado tratamiento de la superficie del
depósito.

La toma de muestras para realizar estas pruebas,
deberá ser realizada por personal entrenado, para evitar
contaminar la muestra y dar resultados no reales.

4.5 Aguas ácidas de depósitos de
desmontes: las aguas al entrar en contacto con los desmontes
que poseen potencial de generación de producir drenaje
ácido, producen aguas ácidas. La producción
de aguas ácidas en los depósitos de desmontes tiene
el mismo mecanismo que la producción de drenaje
ácido de mina.

4.6 Efluentes metalúrgicos de plantas
concentradoras, fundiciones y/o refinerías, o tratamiento
de cualquier mineral, concentrado, metal, o
subproducto:

En todas las etapas del tratamiento metalúrgico
para la obtención de metales, se pueden producir aguas
residuales metalúrgicas, las cuales pueden tener: alto
contenido de sólidos en suspensión, alta acidez y/o
alta concentración de metales disueltos.

4.7 Aguas residuales domésticas: son las
aguas que provienen de núcleos urbanos y contienen
sustancias procedentes de la actividad humana, tales como:
preparación de alimentos, basuras, uso sanitario,
productos de limpieza de la vivienda, del aseo personal y del
lavado de ropa.

Estándares
de calidad de las aguas en la industria
minero-metalúrgica

5.1 Introducción

La actividad minera produce prosperidad en las zonas
donde se lleva a cabo, pero indudablemente se producen
alteraciones, que pueden llevar a impactos ambientales,
especialmente en los cuerpos de agua. . Para evitar que
esto suceda, los estados dictan estándares de calidad de
los efluentes, los cuales deben ser cumplidos para poder ser
vertidos al ambiente. En el caso de los efluentes de las
actividades minero-metalúrgicas, los estándares de
calidad están referidos a la cantidad de contaminantes
presentes en dichos efluentes, afín de proteger los
cuerpos receptores. La calidad de las aguas se examina con
respecto al uso que se pretenda hacer de ellas.

La toxicidad de los metales pesados en el agua fresca no
sólo depende de la concentración del metal, sino
que también depende de otros factores tales como el pH,
dureza del agua, presencia de otros metales o elementos que
forman complejos.

Las limitaciones que se dictan para las descargas de
aguas al ambiente, reciben una serie de denominaciones, tales
como:

Límite Máximo Permisible: es la
medida de la concentración o del grado de elementos,
sustancias o parámetros físicos, químicos y
biológicos que caracterizan al efluente líquido de
actividades minero-metalúrgicas y que al ser excedida
causa o puede causar daños a la salud, al bienestar humano
y al ambiente. Su cumplimiento es exigible legalmente por el
Ministerio del Ambiente y los organismos que conforman el Sistema
de Gestión Ambiental (DS Nº
010-2010-MINAM)

Límite en cualquier momento: valor del
parámetro que no debe ser excedido en ningún
momento. Para la aplicación de sanciones por el
incumplimiento del límite en cualquier momento, este debe
de ser verificado por el fiscalizador o Autoridad competente
mediante un monitoreo realizado de conformidad con el Protocolo
de Monitoreo de aguas y efluentes. (DS Nº
010-2010-MINAM)

Límite promedio anual: valor del
parámetro que no debe ser excedido por el promedio
aritmético de todos los resultados de los monitoreos
realizados durante los últimos doce meses previos a la
fecha de referencia, de conformidad con el Protocolo de Monitoreo
de aguas y efluentes, y el Programa de Monitoreo. (DS Nº
010-2010-MINAM)

Nivel Máximo Tolerable: es un nivel
peligroso y que requiere de rápidas medidas de
control.

Nivel Máximo aceptable: está
relacionado con la protección de la vida humana y su
efecto contaminante se puede considerar en nivel
realístico, en el tiempo presente.

Nivel máximo deseable: es un objetivo a
largo plazo, el cual será la base para la medida de
control de contaminación, en áreas no contaminadas,
con el apoyo de nuevas tecnologías de control de
contaminación.

5.2 Conceptos para fijar
estándares

Los conceptos para fijar estándares de calidad de
las aguas residuales, se pueden resumir en los
siguientes:

• Capacidad asimilativa del cuerpo receptor: se
  define como la capacidad de un cuerpo de agua de aceptar la
  descarga de sustancias tóxicas, al grado que los
  estándares de calidad del agua no son violados y no se
  impide su uso para el cual estuvo designado.

• Estrategias de control mínimo basadas en
  la tecnología: se establecen límites
  máximos permisibles para algunos contaminantes
  presentes en las aguas residuales y se fijan los mecanismos
  para el cumplimiento de los estándares. Este
  método requiere un tratamiento mínimo para
  todas las descargas, sin tener en cuenta la capacidad
  asimilativa del cuerpo receptor.

• Conceptos de cuotas de resarcimiento por
  contaminación: se basa en la premisa que la cuota
  aplicada debe ser lo suficientemente alta como para inducir a
  la reducción de la contaminación y por lo tanto
  el tratamiento se convierte en la alternativa más
  conveniente, en términos económicos.

5.3 Controles

En la industria minero-metalúrgica de los metales
básicos y del oro, las regulaciones están dirigidas
a mantener bajo control las variables que más
fácilmente pueden sobrepasar los límites, entre los
cuales se han considerado:

• pH

• Sólidos suspendidos

• Aceites y grasas

• Cianuros: libre, WAD y total

• Metales pesados: como plomo, cobre, zinc, hierro,
  manganeso, mercurio, selenio, níquel, cadmio y
  otros

• Arsénico

• Coliformes termotolerantes, demanda
  bioquímica de oxígeno, demanda química
  de oxígeno, temperatura, etc.

Las características de los efluentes
varían de una empresa a otra, e incluso dentro de una
misma empresa, por lo que en el caso de los controles se debe
considerar a cada efluente como un caso específico, que
debe ser analizado en forma particular.

Los efluentes minero-metalúrgicos en el
Perú deben ser comparados con los estándares
fijados en la legislación ambiental y en los compromisos
ambientales, tales como:

• Decreto Supremo Nº 002-2008-MINAM Aprueban los
  Estándares Nacionales de Calidad Ambiental de
  Aguas

• Decreto Supremo Nº 003-2010-MINAM Aprueban
  Límites Máximos Permisibles para los efluentes
  de Plantas de Tratamiento de aguas residuales
  domésticas o municipales

• Decreto Supremo Nº 010-2010-MINAM Aprueban
  Límites Máximos Permisibles para la descarga de
  efluentes líquidos de actividades
  minero-metalúrgicas

• Las fijadas en las Licencias de vertimiento de
  efluentes industriales

• Las fijadas en las Licencias de vertimiento de
  efluentes domésticos

• Los compromisos asumidos en los Estudios de Impacto
  Ambiental

Métodos o
tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales de
la industria minero-metalúrgica

La solución al problema de las aguas residuales
tiene los siguientes enfoques:

• Evitar la formación de aguas
  residuales

• Disminuir la producción de aguas residuales:
  Un caso concreto se da en las cunetas de coronación y
  de escorrentías que se construyen para proteger las
  desmonteras, las laderas y los taludes que conforman el
  relieve topográfico, y para captar las aguas de
  escorrentía en las épocas de lluvia y
  dirigirlas a los canales de escorrentía, construidos
  aguas abajo de las desmonteras.

• Tratar las aguas residuales producidas para eliminar
  o disminuir sus concentraciones

Los problemas asociados a las aguas residuales que
requieren tratamiento son:

• Concentraciones de sólidos suspendidos por
  encima de la norma

• pH por debajo o por encima de las normas

• Altas concentraciones de metales disueltos tales
  como plomo, cobre, zinc, hierro, manganeso. arsénico,
  mercurio, selenio, níquel, cadmio y otros

• Reactivos químicos del proceso como cianuro,
  cromo y otros

• Carga bacteriológica de los efluentes
  domésticos (coliformes termo-tolerantes, demanda
  bioquímica de oxígeno-DBO, demanda
  química de oxígeno-DQO, etc.)

Las tecnologías disponibles para el tratamiento
de aguas residuales minero-metalúrgicas se basan en
eliminar los contaminantes, de acuerdo al estado en que se
encuentran los contaminantes en las aguas residuales. Los
contaminantes pueden estar como: sólidos suspendidos, como
coloides o como sólidos disueltos. Muchas de las
tecnologías conocidas no son exclusivas, sino que se
combinan para obtener un mejor tratamiento; es así que
para eliminar los sólidos disueltos y los coloides, se les
trata para precipitarlos como sólidos suspendidos y luego
se aplica tecnologías de eliminación de
sólidos suspendidos.

Para escoger un determinado proceso para tratar las
aguas residuales, se debe tener en cuenta lo
siguiente:

• El volumen de las aguas residuales

• La concentración de los elementos
  contaminantes

• La calidad del efluente deseado

• La disponibilidad de las técnicas de
  tratamiento y los costos asociados a dichas
  técnicas

Afín de contar con una visión amplia de
estos procesos, a continuación se hace una
descripción de los procedimientos disponibles para el
tratamiento de aguas residuales, desde los más empleados
hasta algunos que están en etapa de
experimentación,

Para el caso del tratamiento de las aguas residuales de
la industria minero-metalúrgica se cuenta con los
siguientes procesos:

6.1 Separación sólido
–líquido

6.1.1 Sedimentación o
decantación

La sedimentación o decantación es la
eliminación de los sólidos suspendidos en un
líquido, por asentamiento gravitacional,
depositándose los sólidos en el fondo del
recipiente. Para que se efectúe la sedimentación,
la velocidad del agua debe ser igual a un valor tal que los
sólidos se asienten por gravedad, si el tiempo de
retención es lo suficientemente grande en el
depósito de sedimentación.

La velocidad de asentamiento de las partículas
está determinada por: su tamaño, su forma y su
densidad, además de la naturaleza del líquido en el
cual se encuentran las partículas.

Los equipos donde se lleva a cabo la
sedimentación se denominan sedimentadores o
clarificadores, existiendo variedades como: los sedimentadores
simples, las unidades de contacto de sólidos y los
sedimentadores de placas inclinadas

6.1.2
Coagulación/floculación:

Los procesos de coagulación y de
floculación se emplean para extraer los sólidos que
se encuentran suspendidos en el líquido. En este caso se
trata de partículas muy pequeñas que no se asientan
por la gravedad y que tienen cargas eléctricas del mismo
signo, que las mantienen repelidas eléctricamente y que se
denominan coloides.

Coloides: materia de tamaño de
partículas muy finas, por lo general por debajo de 10
micras (0.01 cm de diámetro). Los coloides están
dotados de carga eléctrica del mismo signo, que los
mantiene separados. La magnitud de la carga de los coloides se
mide en milivoltios y se expresa como potencial zeta. La medida
del potencial zeta se usa con éxito para controlar la
dosis de coagulantes en las plantas de tratamiento de
aguas.

La coagulación es el proceso de
desestabilización (neutralización) de las cargas de
los coloides y se logra al neutralizar las cargas
eléctricas que las mantienen repelidas (separadas). Esto
se logra añadiendo coagulantes químicos y aplicando
energía de mezclado por corto tiempo (menos de un minuto),
para destruir la estabilidad del sistema coloidal y promover la
colisión (choque) de las partículas entre
sí, para que se aglomeren formando pequeños
flóculos.

El cambio de temperatura durante las estaciones, o
aún durante el día, afecta el proceso de
coagulación, durante las etapas de baja
temperatura.

La floculación es la etapa de
formación de flóculos de mayor tamaño,
capaces de asentarse, a partir de los flóculos iniciales
de menor tamaño. Esto se logra añadiendo productos
químicos denominados floculantes y que tienen como
finalidad reunir a las partículas floculadas en una red,
formando puentes de una superficie a otra y enlazando las
partículas floculadas en aglomerados. Estos aglomerados
tienen el peso y el tamaño suficiente para ser separados
por asentamiento en sedimentadores. La floculación es
favorecida por un mezclado lento; un mezclado demasiado intenso
rompe los flóculos, los cuales después de romperse
raramente se pueden llegar a juntar nuevamente.

El sulfato de aluminio y el cloruro férrico son
los productos químicos de uso más común,
actuando ambos como coagulantes y floculantes a la vez. Existen
una gran variedad de productos sintéticos en el mercado,
que tienen la función de coagulantes, floculantes o ambas.
Cuando en las aguas se presentan gran cantidad de coloides,
pueden usarse productos químicos conocidos cómo
poli-electrolitos.

6.1.3 Espesamiento

El espesamiento es un método de separación
sólido/líquido empleado para incrementar el
contenido de sólidos en un lodo, antes del desecamiento o
disposición final. Por lo común el espesamiento es
una etapa posterior a la sedimentación. El espesamiento se
puede conseguir por dos métodos:

Espesamiento por gravedad: es efectivo cuando la
gravedad específica de los sólidos es mayor que la
de los líquidos. Este tipo de espesamiento se lleva a cabo
en tanques con rastrillos mecánicos, con descarga de lodos
por la parte inferior. Los floculantes (por lo general
polielectrolitos) ayudan al espesamiento por gravedad, ya que
forman flóculos más pesados que se asientan
rápidamente y forman lodos densos.

Espesamiento por flotación: es efectivo
cuando la gravedad específica de los lodos que se desean
espesar, es cercana o menor a la del líquido, del cual
deben ser separados. La flotación utiliza aire en forma de
burbujas, para aumentar la flotabilidad de las partículas
sólidas, haciendo que se eleven a la superficie y se
concentren. También se usan productos químicos como
auxiliares de la flotación, tales como cloruro
férrico, cal y polielectrolitos. Un espesador por
flotación, ocupa por lo común, un tercio o menos
del espacio que requiere un espesador por gravedad.

6.1.4 Filtración