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Tratamiento de aguas en la industria minero-metalúrgica

Enviado por José Puga Bullón



Partes: 1, 2, 3

  1. Prefacio
  2. Introducción
  3. Antecedentes mineros del Perú
  4. Marco legal
  5. Origen de las fuentes potenciales de generación de aguas residuales en la industria minero-metalúrgica
  6. Estándares de calidad de las aguas en la industria minero-metalúrgica
  7. Métodos o tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales de la industria minero-metalúrgica
  8. Tratamientos de aguas residuales en las Empresas minero-metalúrgicas en el Perú
  9. Anexos

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

METAL

LATINOAMERICA

MUNDO

Plata

Primero

Primero

Zinc

Primero

Segundo

Estaño

Primero

Tercero

Plomo

Primero

Cuarto

Oro

Primero

Sexto

Cobre

Segundo

Segundo

Molibdeno

Segundo

Cuarto

Mercurio

Segundo

Cuarto

Selenio

Segundo

Noveno

Cadmio

Segundo

Décimo segundo

Hierro

Quinto

Decimosétimo

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

Partes: 1, 2, 3

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