Tratamiento de los efluentes de la solución Barren

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA. TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES DE LA SOLUCIÓN BARREN. Tesis presentado por la Bachiller:. VILLANUEVA ZEGARRA, EDER DANIEL Para optar el Título Profesional de INGENIERO METALURGISTA. AREQUIPA – PERU 2017.

(2) PRESENTACION. SEÑOR DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS SEÑOR DIRECTOR DE LA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGICA SEÑORES INGENIEROS MIEMBROS DEL JURADO. Con el objeto de optar el Título Profesional de Ingeniero Metalurgista, de conformidadcon reglamentos y las disposiciones establecidas por el reglamento de grados y títulosde la Facultad de Ingeniería de Procesos, pongo a vuestra consideración el presente la tesis que lleva por título: “TRATAMIENTO DE LOS EFLUENTES DE LA SOLUCIÓN BARREN”. En estatesis, se estudia y describe el tratamiento de los efluentes de la solución barren producidos en la Unidad Minera Jesica – Aruntani S.A.C. que nos permitan un trabajo eficiente y cumplir con la normativa vigente especialmente los iones de cobre y zinc disueltos en la soluciones y que por su propia naturaleza es perjudicial y toxico cuando tiene elevadas concentraciones. Este trabajo, personalmente, significa encaminar el ejercicio de mi formación profesional; contribuyendo a su difusión, el que se pone a disposición de las nuevas generaciones de estudiantes para aportar en el desarrollo de la industria metalúrgica de nuestro país, la calidad de los soluciones para su precipitación y en consecuencia el cuidado del medio ambiente.. Finalmente, quiero hacer extensivo mi agradecimiento a todos los catedráticos de laEscuela Profesional de. Ingeniería Metalúrgica, que. durante mi. FormaciónAcadémica Superior me brindaron sus valiosas enseñanzas y experiencias, así como a las personas quede una u otra forma me apoyaron para concretar nuestros conocimientos.. Bachiller: VILLANUEVA ZEGARRA, EDER DANIEL.

(3) AGRADECIMIENTO Agradezco a la Universidad Nacional de San Agustín, mi alma mater, en especial a la plana docente de la Facultad de Ingeniería de Procesos, de manera muy particular a los docentes de la Escuela Profesional de Ingeniería Metalúrgica, por haberme impartido sus conocimientos valiosos para el aprendizaje y logro de mi especialidad..

(4) INDICE. CAPITULO I GENERALIDADES 1.1. INTRODUCCIÓN. 1. 1.2. ANTECEDENTES. 2. 1.3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA. 2. 1.4. OBJETIVOS. 3. 1.4 .1 OBJETIVO GENERAL. 3. 1.4.2. OBJETIVO ESPECÍFICOS. 3. 1.5. JUSTIFICACIÓN DE LA EVALUACION METALURGICA. 4. 1.6. MARCO LEGAL AMBIENTAL. 4. 1.6.1. LEY DE RECURSOS HÍDRICOS. 4. 1.6.2. EL MEDIO AMBIENTE COMO DERECHO FUNDAMENTAL. 5. 1.6.2.1. DERECHO A GOZAR DE UN AMBIENTE EQUILIBRADO Y 6 ADECUADO 1.6.2.2.. DIMENSIONES. DEL. DERECHO. A. UN. AMBIENTE 6. EQUILIBRADO Y ADECUADO 1.6.3. POLÍTICA NACIONAL DEL AMBIENTE. 7. 1.6.4. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y DAÑO ECOLÓGICO. 8. 1.6.5. ASPECTOS ECONÓMICOS Y SOCIALES DEL DAÑO. 9. 1.6.6. NORMATIVIDAD VIGENTE. 10. 1.6.7. LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA LA DESCARGA DE. 10. EFLUENTES LÍQUIDOS DE ACTIVIDADES MINERO – METALÚRGICAS.. CAPITULO II DESCRIPCION DEL PROCESO EN LA PLANTA DE MC 2.1. DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESO METALURGICO. 15. 2.2. DESCRIPCIÓN DEL AREA DE PROCESAMIENTO DEL MINERAL. 16. 2.2.1. PLAN DE PROCESAMIENTO DE BENEFICIO. 16. 2.2.2. CRITERIOS DE DISEÑO. 17. 2.3. DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL PROCESO. 18. 2.3.1. PAD DE LIXIVIACION. 18.

(5) 2.3.2. POZAS DE SOLUCIONES. 19. 2.4. PLAN DEL MANEJO DE SOLUCIONES. 20. 2.4.1. GENERACIÓN DE SOLUCIONES. 21. 2.4.1.1. SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE SOLUCIONES EN PAD- 22 PLANTA 2.5. COMPONENTES DE LA PLANTA MERRILL CROWE – PAD. 23. 2.6. FUNDICION. 30. 2.6.1. FUNDICION PARA OBTENER BARRAS DORE. 30. 2.7. PLANTA DE DESTRUCCION DE CIANURO. 32. 2.7.1. DESCRIPCION DEL PROCESO. 32. 2.7.2. PRINCIPIO QUIMICO DE LA DESTRUCCION DE CIANURO 33 CON PEROXIDO DE HIDROGENO CAPITULO III TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE CIANURACIÓN 3.1. QUÍMICA DE LAS DISOLUCIONES DE CIANURO. 37. 3.1.1. COMPUESTOS DEL CIANURO. 37. 3.1.1.1. CIANURO LIBRE. 38. 3.1.1.2. COMPUESTOS CIANURADOS SIMPLES. 40. 3.1.1.3. COMPLEJOS DE CIANURO. 40. 3.1.1.3.1 COMPLEJOS DEBILES DEL CIANURO. 42. 3.1.1.3.2 COMPLEJOS FUERTES DEL CIANURO. 42. 3.1.1.4. COMPUESTOS DERIVADOS DEL CIANURO. 43. 3.1.1.4.1. CIANATO CNOˉ. 43. 3.1.1.4.2. TIOCIANATO SCNˉ. 43. 3.1.1.4.3. AMONIACO. 44. 3.2. COMPORTAMIENTO DEL COBRE EN LOS EFLUENTES. 45. 3.2.1. COMPUESTOS DEL CIANURO CON EL COBRE. 45. 3.2.2. ASPECTOS TERMODINÁMICOS DEL SISTEMA COBRE – CIANURO. 46. – AGUA 3.3. MECANISMOS DE REACCIÓN EN LA DETOXIFICACIÓN. 47. 3.3.1. MECANISMO DE LA OXIDACIÓN DEL CIANURO. 47. 3.4. METODOS. CONVENCIONALES Y NO. CONVENCIONALES. DE. 50. DESTOXIFICACIÓN DE EFLUENTES 3.4.1. PROCESO DE CLORINACIÓN. 50.

(6) 3.4.2. PROCESO CON PERÓXIDO DE HIDRÓGENO. 52. 3.4.3. PROCESO INCO - SO2. 54. 3.4.1.1. DESTRUCCIÓN DE CIANUROS CON BISULFITO DE SODIO. 57. 3.4.1.2. REACCIONES CON EL COBRE. 58. 3.5. PROCESO DE COAGULACIÓN – FLOCULACIÓN. 59. 3.5.1. COLOIDES. 59. 3.5.2. COAGULACIÓN. 60. 3.5.2.1. CINÉTICA O ETAPAS DE LA COAGULACIÓN. 60. 3.5.2.2. MECANISMOS. 61. 3.5.3. TIPOS DE COAGULACIÓN. 65. 3.5.4. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COAGULACIÓN. 66. 3.5.5. FLOCULACION. 70. 3.5.5.1. MECANISMOS. 71. 3.5.5.2. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE FLOCULACIÓN. 72. 3.5.5.3. FLOCULANTES. 72. CAPITULO IV PRUEBAS EXPERIMENTALES 4.1. INTRODUCCION. 74. 4.2. MATERIALES Y EQUIPOS. 74. 4.2.1. REACTIVOS QUÍMICOS. 74. 4.2.2. EQUIPOS Y MATERIALES DE VIDRIO. 74. 4.2.3. MUESTRA. 75. 4.3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CON LOS NUEVOS REACTIVOS 75 EN PLANTA DX 4.4. PRUEBAS EXPERIMENTALES. 79. 4.4.1. PRUEBA DE COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN CON DISEÑO 80 EXPERIMENTAL 22 4.4.3. VELOCIDAD DE SEDIMENTACION. 83. CONCLUSIONES. 90. RECOMENDACIONES. 91. BIBLIOGRAFIA.

(7) CAPITULO I. GENERALIDADES. 1.1. INTRODUCCIÓN Los efectos ambientales de la actividad minera comprenden desde la etapa de exploración hasta la etapa de refinación de metales. Al respecto es necesario indicar que por la propia naturaleza de los diversos procesos físicos y químicos involucrados, existe un riesgo potencial de causar impactos negativos al medio ambiente.. En los últimos años el empleo de la cianuración se ha difundido bastante en la pequeña minería aurífera de países andinos como Perú, Chile, Ecuador, Colombia y Venezuela y también en varios países africanos. El método es económico y sencillo en operación, e implica la disolución del oro metálico por medio de una solución diluida de cianuro de sodio. Posteriormente para recuperar el oro disuelto en la solución se emplean diversos métodos; como el proceso Merrill Crowe que utiliza polvo de zinc para la precipitación del oro o el proceso de absorción con carbón activado; al margen de sus indudables ventajas de alta recuperación.. Se realizaron pruebas en Laboratorio Metalúrgico para evaluar. la. dosificación de reactivos nuevos coagulante CT – 3160 y floculante CT – 3561, considerando los mismos parámetros de la planta DX en cuanto a 1.

(8) flujo, dosificación de peróxido de hidrogeno, sulfato de cobre, hidróxido de sodio y NaSH, para generar un efluente que tenga los constituyentes tóxicos por debajo de los límites máximos permisibles indicados en la Legislación vigente.. 1.2. ANTECEDENTES En el lugar de la explotación pueden originarse distintas corrientes de agua residualdebidas a escorrentía y producción de aguas ácidas y/o básicas en el tratamientometalúrgico. Estas aguas residuales muestran características diferentes y pueden exigirprocedimientos de depuración diferentes. Por ejemplo, los procesos de depuraciónutilizados para eliminar metales libres de las aguas ácidas no son muyeficaces para algunos metales presentes en estas aguas residuales de proceso quecontenga cianuro. Los complejos formados por cianuro y metales alteran suscaracterísticas químicas. y su modo de responder al. tratamiento. Lo esencial para eltratamiento de las disoluciones que contienen cianuro y metales es eliminar primero elcianuro, poniendo así a los metales en formas eliminables mediante procesosconvencionales de tratamiento. Un metal que ha de ser objeto de especial atención en las aguas residuales deltratamiento metalúrgico es el cobre, ya que es muy tóxico para la vida acuática y muydifícil de eliminar debido a que su cianuro complejo es fuerte. La clave para laeliminación efectiva del cobre es convertir el metal a forma libre o a una forma decianuro complejo que sea susceptible al tratamiento convencional. Además con elcianuro el cobre puede formar complejos con el amoniaco, el tiocianato, y los compuestos orgánicos naturales presentes en el agua residual. La estabilidad de estos complejos varía yfrecuentemente contribuye a aumentar la solubilidad del cobre en las balsas dedecantación, incluso aunque el cianuro haya sido eliminado mediante atenuaciónnatural. En estos casos, los floculantes pueden ayudar a reducir los contenidos de cobreresidual.. 1.3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA. 2.

(9) La Empresa Minera Apuntan SAC, dentro del proceso de degradación del cianuro de sodio y degradación de metales pesados no ha sido suficientemente investigado de acuerdo a las modernas técnicas de investigación y experimentación en la ciencia metalúrgica esto se debe a la complejidad heterogénea de los minerales tratados, los altos contenidos de cianuro y distintos metales pesados en los efluentes. Cuando en metalurgia extractiva estudiamos el comportamiento de un mineral frente a procesos tales como la flotación, la lixiviación, la separación magnética u otros procesos, nuestro propósito es determinar las condiciones de operación que hacen factible un alto grado de extracción y una óptima recuperación de finos, sea este de cobre, plomo, zinc, plata, oro u otros metales. En estos casos no cabe duda que se trata de un problema de optimización el cual es sumamente complejo en razón al tratamiento de material heterogéneo en su naturaleza de composición, o en la forma en la cual sus componentes son sometidos a un tratamiento con adición de cierta cantidad de reactivos y por ende del gran número de variables que es necesario considerar.. 1.4. OBJETIVOS 1.4 .1 OBJETIVO GENERAL Evaluar el tratamiento de los efluentes de la solución barrenpara la precipitación de los metales pesados mediante la utilización de los reactivos Coagulante CT – 3160 y el floculante CT – 3561, en la Unidad Minera Jesica – Aruntani S.A.C.. 1.4.2. OBJETIVO ESPECÍFICOS . Determinar los parámetros óptimos en la adición de coagulantes y floculantes.. . Optimizar el consumo de reactivos en la precipitación de los metales pesados.. 3.

(10) 1.5 JUSTIFICACIÓN DE LA EVALUACION METALURGICA Básicamente la evaluación es tecnológico y ambiental ya que la presente tesis permitirá a la empresa poder implementar solucionesconcretas para cumplir con los límites máximos permisibles de efluentes minero metalúrgicas,problema ambiental que se genera al realizar la explotación metalúrgica y sus diferentes procesos de extracción de minerales.. 1.6. MARCO LEGAL AMBIENTAL 1.6.1. LEY DE RECURSOS HÍDRICOS Ley de Recursos Hídricos Ley N° 29338. En la cual los puntos más resaltantes que se dieron a conocer fueron: . Se reconoce al agua como patrimonio de la nación y que no existe. nadie que pueda apropiarse de ella. . Otorga el uso del agua con fines agrarios en primer orden de. preferencia de entre los usos productivos. . Define el rol que corresponde a cada uno de los actores que. participan en la gestión del agua, ordenando la intervención de todas las entidades públicas y privadas en dicha gestión. . Establece que la gestión del agua se realiza en base a cuencas. hidrográficas y acuíferos. . Permite la protección, explotación racional y recuperación de los. acuíferos, que son el gran reservorio para abastecer a futuras generaciones. . La ANA es el ente rector y la máxima autoridad técnico – normativa. del Sistema de Gestión de recursos hídricos;. (otorga. facultades. sancionadoras y coactivas) ejercerá fiscalización y vigilancia para asegurar la preservación y conservación del agua y combatir los efectos de la contaminación. . Garantiza. el. derecho. de. las. comunidades. campesinas. y. comunidades nativas de utilizar las aguas que discurren por sus territorios, según sus costumbres ancestrales. 4.

(11) . Crea un régimen de pagos por el uso del agua atendiendo criterios. sociales,. económicos. y. ambientales.. Éste. se. implementará. progresivamente. . Está prohibido alterar, modificar, perturbar o impedir el uso legítimo. del agua. El Estado garantiza el cumplimiento de los derechos de uso otorgado. . La Autoridad Nacional autoriza el vertimiento del agua residual. tratada a un cuerpo natural de agua continental o marina, previa opinión técnica favorable de la Autoridad Ambiental y de Salud sobre el cumplimiento de los Estándares de Calidad Ambiental del Agua (ECAAgua) y Límites Máximos Permisibles (LMP). Queda prohibido el vertimiento directo o indirecto de agua residual sin dicha autorización.. Toda actividad en minería tiene el potencial de causar impactos negativos encuerpos receptores (agua). Las minas y sus instalaciones auxiliares ocupan grandes áreas expuestas a lluvias, propiciando el contacto con el mineral, con los estériles y con el suelo expuesto potenciando una serie de procesos del medio físico como erosión o procesos químicos como la oxidación de sulfuros causante de drenaje acido.. 1.6.2. EL MEDIO AMBIENTE COMO DERECHO FUNDAMENTAL En la línea Jurisprudencial Constitucional del Tribunal Constitucional del Perú, se puede advertir, el siguiente concepto sobre medio ambiente: No debemos olvidar que el medio ambiente desde el punto de vista constitucional, involucra aspectos relacionados con el manejo, uso, aprovechamiento y conservación de los recursos naturales, el equilibrio de los ecosistemas, la protección de la diversidad biológica y cultural, el desarrollo integrante de este mundo natural, en tanto forma parte del entorno vital del ser humano, se constituye en un objetivo social cuya realización encuentra pleno sustento en la mejora de la calidad de vida de la población, y, por tanto, constituye un verdadero derecho fundamental para el hombre.. 5.

(12) 1.6.2.1. DERECHO A GOZAR DE UN AMBIENTE EQUILIBRADO Y ADECUADO Evidentemente el derecho a gozar de un ambiente equilibrado es un derecho paulatinamente reconocido a la humanidad; tiene relación directa con la calidad de vida, no solo de las actuales si no de las futuras generaciones. En el Art. 2 Inciso 22 de la Constitución Política del Perú encontramos que el Medio Ambiente ha sido recogido como derecho fundamental de la persona humana. Se encuentra prescrito en el artículo 2°, inciso 22, de la Constitución Política del Perú de 1993,dice “Toda persona tiene derecho” “A la paz, a la tranquilidad, al disfrute del tiempo libre y al descanso, así como a gozar de un ambiente equilibrado y adecuado al desarrollo de su vida”. El derecho a gozar de un ambiente equilibrado y adecuado, comporta la facultad de las personas de poder disfrutar de un medio ambiente en el que sus elementos se desarrollan e interrelacionan de manera natural y armónica; y en el caso que el hombre intervenga, no deba de suponer una alteración sustantiva de la interrelación que existe entre los elementos del medio ambiente. Esto supone, por tanto, el disfrute no de cualquier entorno, sino únicamente del adecuado para el desarrollo de la persona y de su dignidad. De lo contrario, su goce se vería frustrado y el derecho quedaría, así, carente de contenido.. 1.6.2.2. DIMENSIONES. DEL. DERECHO. A UN AMBIENTE. EQUILIBRADO Y ADECUADO La exigibilidad de los derechos sociales, si bien es cierto que tiene punto de partida en el Pacto Internacional de Derechos Económicos, Sociales y Culturales. La misma que explica como derechos reacciónales y prestacionales tanto para el Estado y particulares, en la medida que la protección del medio ambiente le interesa tanto al Estado y la comunidad. En ese orden de ideas, el Tribunal. 6.

(13) Constitucional del Perú, estableció el siguiente criterio interpretativo al respecto: Veamos.. El derecho bajo análisis tiene dos dimensiones o vertientes como también se le ha venido a llamar,una dimensión reaccional -libertad negativa (de no dañar el medio ambiente)- y unadimensión prestacional -libertad positiva (evitar, proteger y/o reparar los daños inevitables que se produzcan). En su faz reaccional, se traduce en la obligación del Estado y de los particulares de abstenerse de realizar cualquier tipo de actos que afecten al ambiente equilibrado y adecuado para el desarrollo de la vida humana. De otro lado tenemos en su dimensión prestacional, faz se traduce en la imposición al Estado y a los particulares de la realización de tareas u obligaciones destinadas a conservar el ambiente equilibrado, las cuales se traducen, a su vez, en un haz de posibilidades, tanto de conservación y de prevención. Esto no sólo supone tareas de conservación, sino también de prevención y evidentemente de reparación o compensación de los daños producidos. Debe enfatizarse en evitar el daño (principio de prevención y principio de precaución) que a tener que indemnizar prejuicios que pueden ser sumamente costosos para la sociedad. ¡Y es que, de lo contrario, abusar del principio contaminador-pagador, podría terminar por patrimonializar relaciones y valores tan caros para el Derecho Constitucional! En este sentido, si el estado no puede garantizar a los seres humanos que su existencia se desarrolle en un ambiente sano, estos sí pueden exigir del Estado que adopte todas las medidas necesarias de prevención que lo hagan posible.. 1.6.3. POLÍTICA NACIONAL DEL AMBIENTE La Política Nacional del Medio Ambiente consiste en el conjunto de principios y acciones a llevar a cabo en el país con el objeto de proteger los recursos naturales y el ambiente natural en el que se desarrolla la vida humana. Esta política es uno de los principales instrumentos de gestión 7.

(14) para el logro del desarrollo sostenible (satisfacción de las necesidades de las actuales y futuras generaciones) en el país.. También tienen en cuenta tanto el compromiso internacional que tiene el país para con la humanidad en lo que se refiere a la protección de los recursos que contienen en su territorio, como la exigencia que hará a quienes no son peruanos para la protección de los mismos recursos, esto es debido a que el medioambiente se constituye en un patrimonio de la humanidad, según la declaración sobre el medio ambiente desarrollada en Estocolmo en el mes de junio de 1972. En nuestro país el desarrollo de la Política nacional del medio ambiente esta cargo del Estado, tal como lo establece el artículo 67 de nuestra Constitución que señala: “El Estado determina la Política Nacional del Ambiente y promueve el uso sostenible de recursos naturales”. De acuerdo al artículo 9° de la Ley N° 28611, Ley General del Ambiente, el objetivo de la Política Nacional del Ambiente es mejorar la calidad de vida de las personas, garantizando la existencia de ecosistemas en el largo plazo.. 1.6.4. CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y DAÑO ECOLÓGICO Según el Decreto Supremo N° 040-2014 EM- Reglamento de Protección y Gestión Ambiental las actividades de Explotación, Beneficio, Labor General, Transporte y Almacenamiento Minero; define a la contaminación ambiental como: la “acción que resulta de la introducción por el hombre o causas naturales,. directa o. indirectamente en. el ambiente, de. contaminantes, que tanto por su concentración, como por el tiempo de su permanencia, hace que el medio receptor adquiera características diferentes a las originales que pueden ser perjudiciales o nocivas para la salud, la calidad ambiental, los ecosistemas y/o la diversidad biológica”.. El Impacto Ambiental Negativo puede surgir a partir de ciertas manifestaciones de la naturaleza (fuentes naturales) o bien debido a los diferentes procesos productivos del hombre (fuentes antropogénicas) que conforman las actividades de la vida diaria. 8.

(15) Los ecosistemas son espacios estructurados por componentes físicos, químicos y biológicos que interactúan entre sí y funcionan en equilibrio, y que proporcionan servicios imprescindibles para el hombre. En las últimas décadas, el aumento de los casos de impactos ambientales producidos por la actividad minera a lo largo del Perú, se ha traducido en una preocupación creciente sobre la manera como se desarrolla y controla esta actividad. Los daños a la integridad y funcionamiento de los ecosistemas y a la salud de las personas, causados por una deficiente planificación y evaluación previa, por condiciones técnicas inadecuadas de las operaciones y del tratamiento de los productos minerales y desechos, y por el mal manejo de los pasivos ambientales de origen minero y la falta de cumplimiento de los planes de cierre, siendo La actividad minera el origen de daños significativos al ambiente. Un daño ambiental ocurre cuando se produce la pérdida, disminución o degradación significativa de uno o más de un componente ambiental. Estos daños pueden ocurrir de manera rápida en cortos periodos, o mostrar sus efectos de manera lenta a lo largo del tiempo.. 1.6.5. ASPECTOS ECONÓMICOS Y SOCIALES DEL DAÑO El productor busca reducir al máximo sus costos sin hacer uso de la tecnológica disponible para evitar los subproductos nocivos,elcual provoca un fenómeno conocido como externalidades. Este término indica que, sin una fiscalización apropiada, no invertirán en el tratamiento y eliminación adecuada de sus residuos. Por el contrario, los liberarán tal cual al ambiente, ahorrándose el gasto que supone tratarlos o limpiarlos, el cual trasladarán a la sociedad. La actividad contaminante es una típica externalidad porque impone costos a terceras personas. En otras palabras, el costo no desaparece por el hecho de no hacer uso de la tecnología anticontaminante; simplemente es desplazado a aquel que sufre los daños consecuentes.. Es así que la mayor parte de los daños por contaminación está dentro de la categoría de daños intolerables, sin embargo la sociedad en su. 9.

(16) conjunto los acepta ya que, si bien producen un daño irreversible al ecosistema, también le originan beneficios.. 1.6.6. NORMATIVIDAD VIGENTE . Ley N° 29338 Ley de Recursos Hídricos..  . Ley N° 28611 Ley General del Ambiente. Decreto Supremo N° 010-2010 MINAN Aprueban Límites Máximos Permisibles para la descarga de Efluentes Líquidos en Actividades Minero – Metalúrgicas.. . Resolución Ministerial NC 011-96/EM/VMM Aprueban los niveles Máximos Permisibles para Efluentes Líquidos para Actividades Minero – Metalúrgicas.. . Decreto Supremo N° 001-2010-AG.- Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos (Ley Nº 29338).. . Decreto Legislativo N° 1055; Modifica la Ley N° 28611 Ley General del Ambiente.. . Decreto Legislativo N° 1013; Aprueba la ley de creación, organización y funciones del Ministerio del Ambiente.. . Decreto Supremo N° 002-2008 MINAN Aprueban los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua.. . Resolución Ministerial N° 141-2011 MINAN Ratifica lineamientos para la aplicación de los Límites Máximos Permisibles.. . Decreto Supremo N° 040-2014 EM;Reglamento de Protección y Gestión Ambiental las actividades de Explotación, Beneficio, Labor General, Transporte y Almacenamiento Minero.. 1.6.7. LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA LA DESCARGA DE EFLUENTES. LÍQUIDOS. DE. ACTIVIDADES. MINERO. –. METALÚRGICAS. Mediante Decreto Supremo N° 010-2010-MINAM, se aprobaron los límites máximos. permisibles para la descarga de efluentes líquidos de. actividades minero –metalúrgicas, derogando en parte la resolución ministerial 011-96-EM/VMM, ya que los artículos 7, 9, 10, 11 y 12, así como los anexos 03, 04, 05 y 06 mantienen su vigencia hasta la 10.

(17) aprobación y entrada en vigencia del Protocolo de Monitoreo de Aguas y Efluentes Líquidos. En el Protocolo Nacional de la calidad del Agua indica lo siguiente: Si las actividades poblacionales y productivas impactan los cuerpos naturales de agua, se debe realizar la vigilancia y fiscalización de la calidad del agua para prevenir la contaminación, planificando una gestión integrada y sostenible para la protección y conservación del recurso hídrico. El Protocolo Nacional de Monitoreo de Calidad de Agua es obligatorio para todas las entidades públicas y privadas del territorio nacional que realice actividades relacionadas con el recurso hídrico. El Ministerio de Energía y Minas es el organismo central y rector del sector energía y minas; siendo el encargado de controlar los Niveles Máximos permitidos de los efluentes líquidos contaminantes y de supervisar que estén dentro de los niveles que no representen peligro directa o indirectamente para los seres vivos, con la finalidad de controlar los vertimientos producto de sus actividades y contribuir a la protección ambientaly al desarrollo sostenible de las actividades minero-energéticas. Tabla 1.1. Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de actividades Minero-Metalúrgicas Parámetro. Unidad. Límite en cualquier. Límite para el. momento. promedio anual. 6-9. 6-9. mg/L. 50. 25. Aceites y Grasas. mg/L. 20. 16. Cianuro Total. mg/L. 1. 0.8. Arsénico Total. mg/L. 0.1. 0.08. Cadmio Total. mg/L. 0.05. 0.04. Cromo Hexavalente (*). mg/L. 0.1. 0.08. Cobre Total. mg/L. 0.5. 0.4. Hierro (Disuelto). mg/L. 2. 1.6. Plomo Total. mg/L. 0.2. 0.16. Mercurio Total. mg/L. 0.002. 0.0016. Zinc Total. mg/L. 1.5. 1.2. pH Sólidos totales en suspensión. 11.

(18) Fuente: Decreto Supremo N°010-2010-MINAM. Los valores indicados en la columna “Limite en cualquier momento” son aplicables a cualquier muestra colectada por el Titular Minero, el Ente Fiscalizador o la Autoridad Competente, siempre. que el muestreo y. análisis hayan sido realizados de conformidad con el protocolo de Monitoreo de Aguas y Efluentes del Ministerio de Energía y Minas. Los valores indicados en la columna “Promedio Anual” se aplican al promedio aritmético de todas las muestras colectadas durante el último año calendario previo a la fecha de referencia, incluyendo las muestras colectadas por el Titular Minero y por el Ente fiscalizador siempre que éstas hayan sido recolectadas y analizadas de conformidad con el protocolo de Monitoreo de Aguas y Efluentes del Ministerio de Energía y Mina.. El artículo 4° del Decreto Supremo N° 010-2010-MINAM,indica el cumplimiento de los LMP y Plazo de adecuación de la siguiente manera: “El cumplimiento de los LMP que se aprueban por el presente dispositivo es de exigencia inmediata para las actividades minero – metalúrgicas en el territorio nacional cuyos estudios ambientales sean presentados con posterioridad a la fecha de la vigencia del presente Decreto Supremo. Los titulares mineros que a la entrada en vigencia del presente Decreto Supremo cuenten con estudios ambientales aprobados, o se encuentren desarrollando actividades minero – metalúrgicas, deberán adecuar sus procesos, en el plazo máximo de (20) meses contados a partir de la entrada en vigencia de este dispositivo, a efectos de cumplir con los LMP que se establecen. Los titulares mineros que hayan presentado sus estudios ambientales con anterioridad a la entrada en vigencia del presente Decreto Supremo y son aprobados con posterioridad a éste, computarán el plazo de adecuación a partir de la fecha de expedición de la Resolución que apruebe el Estudio Ambiental. Sólo en los casos que requieran el diseño y puesta en operación de nueva infraestructura de tratamiento para el cumplimiento de los LMP, la 12.

(19) Autoridad Competente podrá otorgar un plazo máximo de treinta y seis (36) meses contados a partir de la vigencia del presente Decreto Supremo, para lo cual el Titular Minero deberá presentar un Plan de Implementación para el cumplimiento de los LMP, que describa las acciones e inversiones que se ejecutará para garantizar el cumplimiento de los LMP, que describa las acciones e inversiones que se ejecutará para garantizar el cumplimiento de los LMP y justifique técnicamente la necesidad del mayor plazo. El plan en mención debe ser presentado dentro de los seis (06) meses contados a partir de la entrada en vigencia del presente dispositivo.. El artículo 6° del Decreto Supremo N° 010-2010-MINAM, indica el Resultado de Monitoreo detallando: La Dirección General de Asuntos Ambientales Mineros del Ministerio de Energía y Minas, es responsable de la administración de la base de datos de monitoreo de efluentes líquidos y calidad de agua de todas las actividades minero – metalúrgicas; los titulares mineros están obligados a dicha Dirección General los resultados del monitoreo realizado. Asimismo, el ente fiscalizador deberá remitir a la citada Dirección General los resultados del monitoreo realizado como parte de sus actividades de fiscalización. La. Dirección General de Asuntos Ambientales Mineros garantizará el. acceso oportuno y eficiente a la base de datos al Ente Fiscalizador. Asimismo, deberáelaborar dentro de los primeros sesenta (60) días calendario de cada año, un informe estadístico a partir de los datos de monitoreo reportados por los titulares mineros durante el año anterior, el cual será remitido al Ministerio del Ambiente.. El artículo 7° Fiscalización y Sanción indica: La fiscalización y Sanción por el incumplimiento de los LMP aprobados en el presente Decreto Supremo, así como de la ejecución del Plan de implementación para el cumplimiento de los LMP está a cargo del Ente Fiscalizador; quien en el desarrollo de sus funciones, recurrirá, entre otros a la base de datos del. 13.

(20) monitoreo ambiental administrada por la Dirección General de Asuntos Ambientales Mineros del Ministerio de Energía y Minas.. 14.

(21) CAPITULO II. DESCRIPCION DEL PROCESO EN LA PLANTA DE MC 2.1. DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESO METALURGICO El proyecto Jessica, en el marco de su desarrollo considera el tratamiento de un mineral de oro aplicando el proceso de lixiviación en pilas y recuperación del oro en solución con planta Merrill Crowe, el mineral a tratarse será bajo el sistema ROM, el producto final ha obtenerse son barras metálicas tipo DORE, que consiste en una aleación de oro, plata.. Las actividades minero metalúrgico de explotación del tajo abierto en la mina Jessica, contempla principalmente las siguientes operaciones:  Explotación del mineral del tajo abierto.  Transporte del mineral en volquetes al pad.  Lixiviación por cianuración del mineral en el pad.  Recuperación de los metales valiosos contenidos en la solución procesándola en una planta Merrill Crowe.  Preparación del precipitado.  Fundición del precipitado, proceso que se realizará en la actual planta Merril Crowe.. 2.2. DESCRIPCIÓN DEL AREA DE PROCESAMIENTO DEL MINERAL. 15.

(22) Los resultados de la prueba metalúrgica realizados sobre una muestra de mineral concluyen que el proceso de cianuración es perfectamente aplicable para obtener recuperaciones económicas de los metales valiosos, las características favorables del mineral cumplen los requisitos para una lixiviación en pilas.. La lixiviación consiste en hacer percolar una solución de cianuro de sodio a través de la pila del mineral chancado o ROM,. en su recorrido o. percolación de la solución el cianuro penetra en las porosidades del mineral alcanzando al oro libre, reaccionando químicamente con él, formando un compuesto de aurocianuro de sodio, soluble en agua, esta por efecto de la gravedad es colectada en el piso impermeabilizado del Pad, para luego ser derivado a la poza de solución rica de donde es sometido a la recuperación del metal valioso por el sistema Merrill Crowe.. 2.2.1. PLAN DE PROCESAMIENTO DE BENEFICIO El proceso metalúrgico para la recuperación de los metales preciosos, tiene las siguientes etapas:  Riego del mineral apilado, por el sistema de riego por goteo, la solución atravesará. la pila de mineral y se colectará en el piso. impermeabilizado del pad.  Conducción y recepción de las soluciones, en las pozas PLS (Poza de solución rica) e ILS (poza de solución intermedia).  Tratamiento de recuperación de los valores de la solución por el proceso Merrill Crowe.  Recirculación por bombeo de la solución pobre que sale de la planta Merrill Crowe, hacia el pad, para continuar con la lixiviación del mineral.  Recirculación directa por bombeo de la solución intermedia hacia el pad, para continuar con la lixiviación y elevar su ley.  Secado y fundición del producto de la planta Merrill Crowe, para obtener barras Doré.. 16.

(23) 2.2.2. CRITERIOS DE DISEÑO. DESCRIPCION Características del Mineral Tipo de mineral a procesar Tiempo de operación Tamaño máximo del mineral Tasa de producción máxima diaria Ley promedio del mineral Densidad promedio del mineral roto en minado Humedad del mineral en pila Ciclo de lixiviación. UNIDAD. CRITERIO USADO. años mm TM/día Gr/t TM/m 3 % días. ROM 5.6 400 20,000 0.50 1.60 8.0 80. Sistema de Transporte del Mineral Camiones o faja transportadora Parámetros de Lixiviación y de Configuración del Apilamiento Tasa de Aplicación Altura Típica de Capa Numero de Lit. Talud de apilamiento de cada banco, ángulo de reposo promedio Talud global del apilamiento, en función de la estabilidad del pad Retiro desde la berma perimetral al pie de la pila Flujo máximo de solución de lixiviación total Pérdida de solución total Contenido de humedad residual Contenido de humedad bajo lixiviación Sistema de riego Parámetros de planta Merrill Crowe Capacidad de planta Ley de solución rica Recuperación típica de oro en planta MC Contenido de turbidez en la solución, después de clarificación Contenido de oxigeno en la solución, después de la desoxigenación Sistema de instrumentación Altura de operación. Camiones. lt/hr/m² m m. 10 - 12 8 17. H:V. 1.33:1. H:V. 2.5:1. m. 5. m 3/hr % % %. 1,500 10 - 12 5.6 - 8.0 10 GOTEO. m 3/hr gr/m 3 %. 800 0.60 96. NTU. < 1.0. mg/l Básica/PLC msnm. < 1.0 Básica 4800. 2.3. DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL PROCESO 2.3.1. PAD DE LIXIVIACION El PAD es una superficie de terreno preparada convenientemente, con estudios geotécnicos, para soportar el volumen de mineral que 17.

(24) se esta cargando, el piso es una superficie cubierta con arcilla compactada de 30 cm. de espesor, de bajísima permeabilidad la cual recibe una capa de geomembrana de polietileno del tipo HDPE de 2.0 mm. de espesor, esta capa ha sido protegida con una capa de material llamada over liner, para evitar su deterioro cuando se descarga el mineral sobre ella. Se cuenta con tuberías subterráneas para conducción de aguas subterráneas y tuberías de colección de las soluciones que drenan del Pad y son conducidos a las pozas.. El diseño del Pad considera un piso inclinado de modo que toda la solución drenará hacia una única salida, el pad esta protegido contra las escorrentías de agua por lluvias, por canales de coronación que rodean las partes superiores del Pad cuyo objetivo es conducir las aguas de lluvias, hacia la parte baja del Pad en forma controlada, evitándose de esta forma el ingreso de esta agua al interior del Pad.. La capacidad de carguío y transporte de mineral hacia el Pad será de 20,000 TM de mineral por día. La secuencia de llenado será de los niveles inferiores: 1º y 2º Lit. ; Hacia los niveles altos: 3º, 4º, 5º, 6º etc. Lit. disponiendo en forma planificada ordenada y secuencial las áreas donde se apilaran el mineral.. La solución rica que drena del Pad, es almacenada en la poza de solución rica (PLS), que tiene doble revestimiento de geomembrana, de esta poza se alimenta la solución a la planta Merrill Crowe, para este objetivo se utilizará bombas sumergibles.. Las soluciones que drenarán del Pad y que proceden de zonas gastadas (que tienen un tiempo considerable de lixiviación), y que por lo tanto tienen leyes bajas en oro, son derivadas a la poza intermedia (ILS), desde donde por bombeo se recircula directamente al Pad, para elevar su ley en el proceso de lixiviación.. 1. Riego de Mineral 18.

(25) El mineral se apilara hasta que se complete el tonelaje requerido formando una celda con una dimensión de 2500 m2 de área terminada,. seguidamente se procede al armado del sistema de. riego utilizando tubería de HDPE de 6” como matriz y mangueras de ½” con emisores para el goteo de la solución de riego. El promedio de ratio de riego es de 10L/h.m2, la concentración de cianuro en la solución es de 200 ppm y tenemos un pH de 10.5 , las celdas se mantienen bajo riego por 80 días para llegar a un 74 % de recuperación, luego se procederá a retirar el sistema de riego para dar paso a llenado con mineral nuevo.. 2. Ciclo de riego por celda Las celdas serán regadas por 80 días para llegar a un 74 % de recuperación en oro, luego se retirará las mangueras de riego para que sobre este residuo se deposite mineral para formar otro lit. El mineral regado y que ha cumplido su tiempo de lixiviación, denominado residuos, se queda en el mismo sitio del pad, y permanecerá así hasta el cierre de mina.. 2.3.2. POZAS DE SOLUCIONES 1. Poza de solución rica (PLS) La función de esta poza es captar y almacenar la solución enriquecida de lixiviación, esta es una solución rica que contiene oro y plata en forma de un complejo soluble en medio alcalino. La poza de solución rica ha sido diseñada para contener la solución de 24 horas de proceso cuya capacidad es de 30,000 m3 y está equipada con sistema de control de fugas. La solución enriquecida lixiviada fluye por gravedad desde las pilas de lixiviación. a la poza de. solución rica. El revestimiento de esta poza es de doble capa de geomembrana, con sistema de detección de fugas. 2. Poza de solución intermedia (ILS) Las soluciones que drenarán del Pad y que proceden de zonas que ya están lixiviadas y próximas a terminar su etapa de lixiviación y que por lo tanto tienen leyes bajas en oro, son derivadas a la poza 19.

(26) intermedia,. Tendrá una capacidad de 30,000 m3, también está. diseñada para contener la solución de 24 Hrs de proceso, y estará equipada con un sistema de monitoreo de posibles fugas. Su construcción es igual a la poza de solución rica y de grandes eventos, el revestimiento de esta poza es. de doble capa de. geomembrana HDPE, con sistema de detección de fugas. 3. Poza de mayores eventos (PME) Esta poza tiene por función recibir las soluciones de exceso del proceso durante la época de lluvias, en este caso las pozas de soluciones rica e intermedia subirán su nivel por el agua de lluvias que se captan en el pad, esta poza esta ubicada aguas abajo de las pozas rica e intermedia y tiene una capacidad de 60,000 m 3 .. La. poza. de. mayores. eventos. está. recubierta. con. doble. revestimiento, de geomembrana HDPE, puede recibir el flujo por rebose de la poza intermedia o por derivación de la solución pobre o barren de la planta Merrill Crowe. Posee también un sistema para la detección de fugas.. 2.4. PLAN DEL MANEJO DE SOLUCIONES Todo. el. manejo. de. soluciones,. se. realiza. por. sistemas. impermeabilizados, esto es, piso del pad, tuberías sólidas de HDPE, para. 20.

(27) el drenaje de soluciones por gravedad y tuberías de fierro acerado del tipo SCH 40 para el bombeo de las soluciones de las pozas hacia la planta Merrill Crowe y a los tanques de paso para el bombeo hacia el pad, todas las líneas de tuberías que conducen soluciones, son instaladas sobre canales impermeabilizados con geomembrana HDPE, para derivar las soluciones en caso de fugas hacia cualquiera de las 3 pozas de soluciones, no permitiéndose en ningún caso que soluciones cianuradas discurran por suelos naturales.. Fotografía 2.1. POZAS DE SOLUCION. 2.4.1. GENERACIÓN DE SOLUCIONES El ciclo de la lixiviación, se inicia cuando la solución (agua mas cal mas cianuro de sodio), es aplicado por el sistema de goteo en la superficie del mineral a una dosificación de 10 – 12 l/hr/m2, la solución atraviesa la pila de mineral y en el trayecto va reaccionando el cianuro con el metal precioso, llegando a formar un complejo cianurado de oro soluble en agua, de esta forma el oro captado en la solución es colectado en el piso del pad y conducido a cualquiera de las dos pozas de soluciones, esto es poza con solución rica y poza con solución intermedia, dependiendo de la ley de oro que tengan las soluciones, se ha calculado que de acuerdo al área que 21.

(28) se tendrá en riego, se estima que drenarán 1,000 m3/hr de solución hacia las pozas, de las cuales 600 m3/hr se derivarán a la poza de solución rica y las otras 400 m3/hr se captarán en la poza de solución intermedia.. 2.4.1.1. SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE SOLUCIONES EN PAD- PLANTA La solución de la poza rica es alimentada a la planta Merrill Crowe, donde se adiciona polvo de zinc, para recuperar el oro contenido en la solución. La solución de la poza intermedia, es recirculada directamente al Pad, hasta que alcance una ley similar a la de la poza rica.. La solución que es tratada en la planta Merrill Crowe, después de ser recuperado el oro, se convierte en solución pobre que luego es bombeado al Pad, cumpliéndose de esta forma el ciclo. de. recirculación de las soluciones.. En condiciones normales de operación, en la planta de tratamiento, hay un consumo de agua por efecto de evaporación natural y por quedarse en el mineral apilado en el Pad, cuando este llega a la humedad de saturación, por este motivo se adiciona agua al proceso para mantener el balance de los volúmenes de solución en proceso. Cuando hay un incremento en los volúmenes de las soluciones en la época de lluvias se utiliza la poza de grandes eventos, (cuyo volumen de 60,000 m3, ha sido calculado para contener la mayor lluvia en los últimos 500 años), para mantener en equilibrio los volúmenes manejados en el pad y en las pozas de solución rica e intermedia, los excesos son derivados a esta poza. La solución contenida en la poza de mayores eventos, cuando pasa. la. temporada de lluvias, es alimentada al Pad para compensar el consumo de agua, de esta forma también recirculan las soluciones captadas en esta poza durante el periodo de lluvias. 22.

(29) Si ocurriera una contingencia especial (una tormenta que supere la mayor ocurrida en los últimos 100 años), que origine una saturación de soluciones en las pozas por efecto de lluvias excesivas, se tendrá que operar la planta de destrucción de cianuro de sodio para llevar los valores por debajo de los límites permisibles y drenar estos excesos al medio ambiente.. 2.5. COMPONENTES DE LA PLANTA MERRILL CROWE – PAD Se ha calculado que, el flujo que drenará del pad a un tratamiento de 20,000 t/día, será de 1000 m3/hr, de las cuales 400 m3/hr se derivará a la poza intermedia y los 600 m3/hr restantes serán procesados en la planta Merrill Crowe.. El principio del proceso Merrill Crowe. Es la utilización del polvo de Zinc para precipitar los metales valiosos de la solución rica.. Para que la precipitación de los metales contenidos en la solución rica, sea eficiente, la solución tiene que cumplir las siguientes condiciones básicas:  Ser límpia, es decir el contenido de sólidos suspendidos debe estar menor a 1 NTU.  El nivel de contenido de oxígeno disuelto debe estar menos de 1 mg/l.. El proceso consta de 4 componentes: 1.- Clarificación. 2.- Desoxigenación 3.- Precipitación 4.- Separación del precipitado. 23.

(30) 1. CLARIFICACIÓN La función de la clarificación es obtener soluciones cristalinas con bajo contenido de sólidos suspendidos, se realiza utilizando filtros de hojas a presión, la clarificación de la solución rica se inicia con la alimentación por bombeo de la poza de solución rica a 3 filtros clarificadores, cuyas áreas filtrantes han sido recubiertos con una capa delgada de ayuda filtrante, en este caso es la tierra diatomita.. Durante el ciclo de filtraje, cada uno de los filtros clarificadores en operación retira las partículas sólidas a medida que la solución pasa a través de las telas recubiertas con ayuda filtrante.. Cada filtro clarificador cuenta con 29 paneles u hojas filtrantes separados uno a uno por un espacio de 4”, cuentan con un sistema de lavado mediante chorros de agua dirigidos, para limpiar las superficies de las lonas cuando estos llegan a saturarse, con los sólidos.. Cuando un filtro es saturado por los sólidos retenidos, se procede a descargar estos sólidos finos, para esto es sacado del proceso, descargado de la solución contenida y por un sistema de chisguetes de agua se procede a su lavado, y luego es precoteado con tierra diatomita y nuevamente es integrado al circuito.. El nivel de la turbidez que se obtiene en la solución clarificada es de menos de 1 NTU. 24.

(31) Fotografía 2.2. Filtros clarificadores. 2. DESOXIGENACION La función de esta etapa es la de extraer de la solución clarificada el oxigeno disuelto, para obtener soluciones con contenidos menores a 1 mg/l de oxigeno, para este fin se utilizará una torre metálica cilíndrica y tiene una dimensión de 1.95 m. de diámetro por 4.5 m. de altura y esta totalmente cerrada.. 25.

(32) La solución rica clarificada ingresa a la torre de vacío por la parte superior en su caída por el interior de la torre el chorro de solución se esparce y forma espesores de película de solución muy delgadas por efecto de tener que atravesar unos elementos que están empacados en la torre (packing), con el objeto que el vacío creado mediante una bomba, la remoción del oxígeno sea rápida y eficiente.. La solución así tratada se deposita en la parte inferior de la torre y esta lista para ser sometido al siguiente proceso.. Fotografía 2.3. Torre de vacío.. 3. PRECIPITACIÓN La solución que se deposita en la parte inferior de la torre de vacío, es extraída por la succión de una bomba centrífuga, en el recorrido entre la torre de vacío y la bomba se inyecta la emulsión de zinc que ha sido preparado en el cono.. La solución rica clarificada y desoxigenada es precipitada con polvo de zinc para recuperar los metales preciosos Au-Ag de la solución que formarán el doré.. 26.

(33) La dosificación de zinc se regula de acuerdo a la ley de oro y plata disuelta en la solución.. Fotografía 2.4. Precipitación.. 4. SEPARACIÓN DEL PRECIPITADO La separación del precipitado de la solución pobre se realiza en 3filtros prensa y teniendo un 4to filtro prensa en Stand by .. 27.

(34) Los metales valiosos precipitados y la solución pobre serán bombeados a los filtros prensa, donde queda atrapado los sólidos de oro y plata y también el exceso de zinc y otras impurezas.. La solución pobre que atraviesa el filtro prensa será derivado hacia un tanque de almacenamiento, donde se le adiciona cianuro, para reforzar su fuerza y es bombeado hacia el Pad de lixiviación.. Cada Filtro Prensa esta compuesto de 50 platos o paneles haciendo un total de 49 cámaras por Filtro Prensa.. En la superficie de las lonas que están formando una cámara también es necesario formar una cama filtrante con tierra diatomita. utilizando el. mismo sistema de precoat de clarificación mediante otra línea y juego de válvulas.. El Filtro Prensa en operación. llegara a saturarse de precipitado. aproximadamente a los 15 días perdiendo capacidad de flujo, elevando la presión de trabajo hasta 65 PSI obligando al cambio de filtro quedando este para su respectiva cosecha y secado en un horno de retorta.. Posteriormente el precipitado será sometido a fundición, para esto se utilizara un horno fijo tipo basculante, de 200 kg (peso de bronce) de capacidad, una vez fundido se realizará la colación a lingoteras, produciéndose de esta forma las barras dorè.. 28.

(35) Fotografía 2.5. Filtros prensa.. TANQUES TIEMPO DE RESIDENCIA (Tr) TANQUE. ALTURA. D-1 D-2 D-3 D-4. (m) 4.20 4.20 4.20 4.20. Revose. FLUJO:. DIAMETRO. (m3/h ) 150. Tr. VOLUMEN. -0.31 (m) (m3) 4.51 3.10 34.04 4.51 3.10 34.04 4.51 3.10 34.04 4.51 3.10 34.04 VOLUMEN TOTAL: 136.16 Tiempo Total en Tanques (h). (min) 13.62 13.62 13.62 13.62 54.46 0.91. 54.46. min. 4000. min. POZAS TIEMPO DE POZAS (Tr) POZAS. VOLUMEN. (m3) PME PS - 1 PS - 2 Tiempo Tota en Pozas Tiempo de Residencia Total (h). (m3) 60000 5000 5000 (h). Tr. (h) 400.00 33.33 33.33 66.67 67.57. 4054.46403 min 2.82 dias. Figura 2.1 Calculo del tiempo de residencia. 29.

(36) 2.6. FUNDICION. Seoptó por realizar solo fundición en la etapa de refinación se realizara en una empresa especializada.. 2.6.1. FUNDICION PARA OBTENER BARRAS DORE El proyecto JESSICA, en su proceso productivo. contará con la. sección fundición de precipitados, que tendrá una capacidad de tratamiento de 200 kg/día de precipitados. El equipo implementado es; un horno tipo basculante, con crisol de carburo de silicio modelo AT - 600, el horno se calienta por medio de un quemador de petróleo eléctrico con sensor de apagado súbito de llama, con capacidad de quemado de 5 GPH petróleo D-2.. Los humos de fundición, son tratados por un sistema de recuperación de partículas sólidas gruesas y finas hasta las 10 micras de tamaño, este circuito se inicia cuando los gases son absorbidos y sometidos a un ciclón para captar las partículas gruesas y finas, todo este sistema es accionado por un extractor de aire el resultado es que se libera al medio ambiente gases limpios libres de partículas metálicas, polvos y hollín.. El proceso se inicia en la cosecha del precipitado, que ha sido retenido en un filtro prensa, los precipitados serán cargados a unas bandejas a un peso húmedo de 25 kgs. y colocados en un horno retorta eléctrico con capacidad de 4 bandejas, el horno es secado herméticamente y calentado hasta alcanzar los 500 ºC, los vapores de agua y mercurio generados son absorbidos por medio de una bomba de vacío y obligados a pasar a través de condensadores (intercambiadores de calor) enfriados por agua, los condensados son captados por recipientes y periódicamente son descargados, después de transcurrido el tiempo necesario para el secado y desmercurizado total, se apaga el horno y se deja enfriar por 2 Hrs. En seguida se descargan los precipitados secos y cargados a un molino de bolas para su homogeneización, y posterior muestreo. 30.

(37) El precipitado así tratado es mezclado con fundentes, como son el bórax, carbonato de sodio, cal y nitrato de potasio,. en cantidades. calculadas y después de un mezclado será cargado al crisol del horno, donde se efectúa la fundición de los metales contenidos en el precipitado, para esto se eleva la temperatura hasta 1150 ªC, cuando se observe que el metal esta fundido completamente se procede al vaciado del horno, para esto se apaga el quemador y se bascula el horno, para descargar la escoria y el metal a lingoteras. Las barras doré tendrán un peso de 20 a 30 Kgs,. Las escorias que se producirán en el proceso de fusión de los precipitados, después de ser sometido a un proceso para recuperar finos de metal precioso retenidos, serán depositados en el pad como sitio final.. Fotografía 2.6. Hornos de fusión. 31.

(38) 2.7. PLANTA DE DESTRUCCION DE CIANURO. En un sistema de extracción de oro, por lixiviación en pilas y recuperación por el proceso MERRILL CROWE, se trabaja con soluciones cianuradas que recirculan y se mantiene un circuito cerrado, pero por efectos de las lluvias, que son captadas en toda el área impermeabilizada del PAD, que hacen aumentar los inventarios de soluciones en el circuito, es necesario retirar un volumen de estas soluciones para mantener el balance de aguas, esta derivación se realiza a una poza de grandes eventos diseñada para acumular los excedentes de lluvias con un periodo de retorno de hasta 500 años, pero puede suceder una contingencia especial que supere estos datos estadísticos y que las lluvias superen la capacidad de la poza de grandes eventos, para este caso se ha previsto la instalación de una planta de destrucción de cianuro de sodio, para tratar estos excedentes para luego de un monitoreo ser derivados al medio ambiente, cumpliendo con los límites máximos permisibles de elementos tóxicos.. El proceso seleccionado para la destrucción de cianuro es el que usa peróxido de Hidrogeno.. 2.7.1. DESCRIPCION DEL PROCESO La Planta está diseñada para una capacidad de 150 m3/h de tratamiento de solución cianurada.. El circuito se inicia con la adsorción de los metales pesados disueltos en solución en Carbón Activado dispuestos en. un. circuito de tres Columnas donde la solución hace contacto con el carbón Activado y los metales disueltos son absorbidos dejando una solución limpia de metales pesados y donde. también se. recuperan los metales valiosos como el oro y la plata.. Luego está solución limpia pasa a un circuito de 03 tanques de Reacción con Agitación donde se adiciona el Peróxido de Hidrogeno y el Sulfato de Cobre como catalizador para la. 32.

(39) Destrucción del Cianuro remanente. La aplicación del Peróxido de Hidrógeno es directo sin necesidad de dilución y/ó preparación. Medio Ambientalmente, el uso de Peróxido de Hidrógeno en la destrucción de cianuro no deja residuales peligrosos para el ser humano.. 2.7.2. PRINCIPIO QUIMICO DE LA DESTRUCCION DE CIANURO CON PEROXIDO DE HIDROGENO. El Peróxido de Hidrógeno, es uno de los mas poderosos, versátiles y no contaminantes agentes oxidantes que es utilizado en la Minería para la destrucción de cianuro y precipitación de metales pesados en efluentes mineros. El peróxido de hidrógeno en la reacción de destrucción aporta el oxigeno como oxidante del cianuro de sodio. Dentro de las ventajas de este producto podemos resaltar que su potencial de oxidación es mas alto que el de los oxidantes comunes, es decir es mas alto que el del hipoclorito de Calcio, y del permanganato por ejemplo; por otro lado. es totalmente seguro. pues solo se descompone en oxigeno y agua por ende es totalmente miscible en esta ultima asimismo no tiene problemas de residuos químicos ni de emanaciones gaseosas asociadas a otros oxidantes comunes.. En este proceso, el cobre tiene la función de un catalizador y el producto final de la reacción es el cianato y su posterior hidrólisis a amoniaco. CN-. +. H2O2 ----) CNO- + H2O. M(CN)42-+ 4 H2O2 + 2 OH- ----) M(OH)2 (s) + 4 CNO- +4 H2O CNO- + 2 H2O----) NH4+ + CO32-. 33.

(40) El proceso del Peróxido de Hidrógeno es eficaz para el tratamiento de soluciones para la oxidación de Cianuro libre y Cianuro Wad, y tal como se indica en la reacción anterior, el Peróxido de Hidrógeno reacciona para formar el cianato y agua, que a su vez se hidrolizan para formar iones carbonatos e iones amonio.. La reacción hace la remoción óptima de cianuro y metales pesados como cobre, níquel, cinc, manganeso, hierro, arsénico, entre otros.. Peróxido de Hidrogeno y Sulfato de Cobre Como se ha indicado antes, el cobre (Cu+2) se requiere como un catalizador soluble que normalmente se agrega como una solución de. sulfato. de. cobre. (CuSO4.5H20). para. proporcionar. una. concentración de cobre en el rango de aproximadamente 10% a 20% de la concentración de Peróxido de Hidrógeno en peso a utilizar. De la reacción indicada, los metales presentes previamente se precipitan como complejos cianurados, como cobre, níquel y cinc, así como compuestos de hidróxidos de metales.. Es así que las reacciones serian como siguen: CN-. +. H2O2 + Cat. Cu. ----). CNO- + H2O. M(CN)42-+ 4 H2O2 + 2 OH- ----) M(OH)2 (s) + 4 CNO- + 4H2O CNO- + 2 H2O----) NH4+ + CO32-. 34.

(41) Fotografía 2.6. Destrucción de Cianuro.. 35.

(42) Diagrama 2.1. FLOW SHEET PLANTA JESICA. 36.

(43) 37.

(44) CAPITULO III. TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE CIANURACIÓN 3.1. QUÍMICA DE LAS DISOLUCIONES DE CIANURO Cianuro es un término que se aplica a un grupo de sustancias químicas que contienen carbono y nitrógeno. La química de las disoluciones de cianuros es sumamente compleja y es esta complejidad determinante para disolver el oro y la plata. Sin embargo el cianuro forma compuestos con otros metales, como el mercurio, zinc, cobre, hierro, níquel y plomo, que en parte son causantes del consumo de cianuro en la extracción el oro, y dan lugar a la formación de aguas residuales o efluentes difíciles de tratar.. 3.1.1. COMPUESTOS DEL CIANURO Una gran variedad de compuestos de cianuro y sus derivados están presentes en la solución pobre (barren) y efluentes residuales que salen de las plantas extractivas de oro. Entre los compuestos de cianuro presentes en los procesos de cianuración figuran: el cianuro libre, cianuros simples, cianuros complejos y los complejos que se forman por descomposición, tales como el cianato, tiocianato y amoniaco. Estos pueden clasificarse en 5 categorías generales.. 37.

(45) Tabla 3.1.Clasificación de Cianuro y compuestos de Cianuro en las Disoluciones de Cianuración CLASIFICACIÓN. COMPUESTOS. 1.Cianuro libre. CNˉ, HCN. 2.Cianuros simples: . Fácilmente solubles. NaCN, KCN, Ca(CN)2, Hg(CN)2. . Sales neutras insolubles. Zn(CN)2, Cd(CN)2, CuCN, Ni(CN)2 AgCN. 3.Cianuros complejos débiles. Zn(CN)4-2, Cd(CN)3-1,Cd(CN)4-2. 4.Cianuros complejos moderadamente fuertes. Cu(CN)2-1, Cu(CN)3-2,Ni(CN)4-2, Ag(CN)2-1 Fe(CN)6-4, Co(CN)6-4, Au(CN) 2-1,. 5.Cianuros complejos fuertes. Fe(CN)6-3 Fuente: Smith y Mudder. 3.1.1.1. CIANURO LIBRE Cianuro libre es el término utilizado para describir tanto el ion de cianuro (CNˉ) que se disuelve en el agua del proceso y el ácido cianhídrico o cianuro de hidrógeno (HCN) que se forma en la solución, las briquetas sólidas de Cianuro de Sodio se disuelven en el agua para formar el ión de sodio y el anión de cianuro (CNˉ), el anión de cianuro se combina luego con el ión de hidrógeno para formar HCN molecular, la proporción relativa del ion de cianuro (CNˉ) y cianuro de hidrógeno (HCN) está en función del pH del sistema. HCN = H+ + CNˉ La coexistencia de las dos especies, HCN y CNˉ depende mucho del pH de la disolución y sus proporciones relativas de la reacción de equilibrio. En condiciones normales de temperatura, presión, las concentraciones de HCN y CNˉ son iguales a un valor de pH de aproximadamente 9.24; para un pH inferior a 7, todo el cianuro libre esta efectivamente presente en forma de HCN. Para un pH superior a 7 las proporciones relativas apropiadas de HCN y CNˉvarían así:. 38.

(46) Tabla 3.2.Especificación del Cianuro Libre en función del pH pH. HCN (%). CN. 7. >99. <1. 8. 96. 4. 9. 70. 30. 9.24. 50. 50. 10. 12. 88. 11. <1. >99. -. Fuente: Dzombak et al., 2006. Figura 3.1.Distribución de HCN y el CNˉ en una solución acuosa Fuente: Dzombak et al., 2006. Sólo el CNˉ forma complejos con metales y únicamente el HCN es volátil a partir de soluciones acuosas, por esta razón los procesos de cianuración deben operar a pH alcalinos; de otra forma el Cianuro se perdería por volatilización, ya que el punto de ebullición del HCN es de 25.7°, así con el fin de mantener el cianuro en la solución el pH de la disolución debe ser superior o igual a 10.5 con el fin de prevenir la formación del ácido cianhídrico HCN y evitar la pérdida desde los sistemas acuosos.. 39.

(47) 3.1.1.2. COMPUESTOS CIANURADOS SIMPLES Los cianuros simples pueden definirse como sales del ácido cianhídrico, que se disuelven completamente en disolución acuosa produciendo cationes alcalinos libres y el anión cianuro: NaCN = Na+ + CNˉ Ca(CN)2 = Ca+2 + 2 CNˉ. Los cianuros simples son eléctricamente neutros (las cargas positivas del ión metal se equilibran con la cargas negativas de los iones cianuro de forma exacta), y son idóneos para existir en forma sólida. Los compuestos cianurados simples son solubles en agua y se disocian o se ionizan fácilmente y por completo para producir cianuro libre y el ión metálico. Algunos compuestos de cianuros simples con cationes del grupo de transición son insolubles, como el cianuro de zinc Zn(CN)2, cianuro de cobre CuCN, el cianuro de níquel Ni(CN)2, y el cianuro de plata AgCN. Los cianuros simples pueden convertirse en cianatos (compuestos que contienen el grupo. OCNˉ) cuando se les somete a los procesos de. oxidación, como ocurre con el tratamiento de efluentes.. 3.1.1.3. COMPLEJOS DE CIANURO Aunque el cianuro se utiliza con la finalidad de lixiviar el oro, también reacciona con otros metales. El mineral aurífero casi siempre contiene otros metales como: plata, cobre, plomo, zinc, fierro, arsénico, así como otros elementos. Los metales pueden formar complejos estables de cianuro en presencia de un exceso de CNˉ. La formación de complejos se limita casi totalmente a los metales de transición del bloque “d” de la tabla periódica y sus vecinos como son: Zn, Cd y Hg. La tabla en continuación muestra que pueden disolverse cantidades significativas de otros metales cuando el mineral que los contiene se lixivia con soluciones de cianuro.. 40.

(48) Tabla 3.3.Análisis de soluciones estériles Metal. Concentración (mg/lt). Cianuro total. 50-2000. Arsénico. 0-115. Cobre. 0.1-300. Hierro. 0.1-100. Plomo. 0-0.1. Molibdeno. 0-4.7. Níquel. 0.3-35. Zinc. 13-740. Fuente: Manual de Operación Laboratorio Químico – Minera Veta Dorada. La química de los complejos cianuro-metálicos es más complicada que de los compuestos de cianuro. Los complejos cianurados de álcalis con metales tienen la siguiente formula general:. AaM(CN)b Siendo: A = Es el catión del metal alcalino (es decir:Na+ó K+) M. = Es generalmente un metal de la serie de transición (Fe,Cu, Co, Ni,. Cr ó Zn) a. = Es el número de cationes. b. = Es el número de grupos cianuro (CNˉ). Por ejemplo, la fórmula del ferricianuro potásico sería K 3Fe(CN)6. El ión férrico es trivalente y el potasio monovalente. Por consiguiente el número de átomos de potasio es 3 y el número de grupos cianuro es 6. Cuando se disuelve un cianuro alcalino-metálico en agua, en vez de desprender el ión cianuro (CNˉ), como se ha dicho del cianuro libre o de los compuestos simples de cianuro alcalino, el metal de transición y el cianuro permanecen combinados como un anión radical complejo, como sigue: AaM(CN)b = Aa +(M(CN)b)-. La ecuación para el complejo cianuro-metálico K3Fe(CN)6 seria. 41.

(49) K3Fe(CN)6 = 3K +(Fe(CN)6)-3. La estabilidad del anión complejocianurado metálico depende del catión metal que forma parte de él, del pH y del potencial redox del medio en que se encuentra.. 3.1.1.3.1 COMPLEJOS DEBILES DEL CIANURO Convencionalmente, los químicos en cianuro distinguen entre los complejos “débiles” y “fuertes” de cianuro, los complejos débiles de cianuro, con frecuencia denominados cianuros “disociables en ácidos débiles” o cianuro WAD (WeakAcidDissociable), pueden disociarse en solución y producir concentraciones significativas de cianuro libre CNˉ,los complejos débiles incluyen complejos de cadmio, cobre, níquel, plata y zinc, el grado al cual se disocian estos complejos depende de gran medida de pH de la solución.. 3.1.1.3.2 COMPLEJOS FUERTES DEL CIANURO Los complejos fuertes de cianuro o cianuro SAD (StrongAcidDissociable) , son compuestos cianurados que resisten al ataque de un ácido débil, pero que se disocian en presencia de un ácido fuerte, se degradan mucho más lentamente que el cianuro WAD en condiciones químicas y físicas normales, los complejos de cianuro de oro, cobalto y hierro son fuertes y estables en solución esta estabilidad del complejo oro cianuro es un factor clave en el usode cianuro para le extracción de oro del mineral, una vez que el oro entra a la solución ligado al cianuro permanece complejado con el cianuro hasta que las condiciones del proceso se combinan con el fin de removerlo de la solución, el hierro está presente en todas las menas geológicas, los complejos fuertes de cianuro son predominantemente cianuro de hierro, ferri y ferrocianuros. La velocidad a la cual los complejos se disocian y liberan cianuro libre en la solución depende de varios factores, entre ellos, la concentración inicial del complejo de cianuro, la temperatura, el pH de la solución. y la. intensidad de luz, especialmente de la radiación ultravioleta.. 42.

(50) 3.1.1.4. COMPUESTOS DERIVADOS DEL CIANURO El cianuro en las soluciones mineras puede generar varios tipos de reacciones para formar varios compuestos tóxicos, entre los que figuran el cianato,tiocianato y el amoniaco; son considerados como tóxicos para los organismos acuáticos, aunque por lo general a concentraciones mucho más altas que para los cianuros libres.. 3.1.1.4.1. CIANATO CNOˉ El cianato (CNOˉ) es un producto generado durante el procesamiento de minerales, debido a la reacción entre el ión cianuro y el oxígeno, o durante el tratamiento de efluentes se forma cuando las soluciones alcalinas de cianuro reaccionan con oxidantes como el cloro, hipoclorito, ozono, dióxido de sulfuro/oxígeno y peróxido de hidrógeno. La industria minera a menudo utiliza varios de estos oxidantes para la descomposición de cianuro en los efluentes. El cianato es estable en condiciones básicas pero se descompone en medio ácido para generar iones amonío y carbonato. En la circunstancia específica de la formación del cianato a partir de un mineral que contiene carbonato cúprico, puede ser descrita por medio de la siguiente reacción. 2CuCO3 + 7NaCN + 2NaOH → 2Na2Cu(CN)3 +2Na2CO3 + NaCNO + H2O. El cianato puede hidrolizar para producir ión amonio: CNOˉ + H+ + 2H2O → HCO3ˉ2 + NH4+. 3.1.1.4.2. TIOCIANATO SCNˉ El tiocianato se forma por la reacción del cianuro, del oxígeno y sustancias que contienen azufre, estas últimas pueden hallarse en forma de minerales o polisulfuros. En el caso particular de la formación del tiocianato durante la cianuración de los minerales que contienen calcocita (Cu 2S) puede describirse por la siguiente reacción: 43.

(51) 2Cu2S + 11NaCN + 2O2 + H2O → 2NaCu(CN)2 + 2Na2Cu(CN)3 + NaCNS +Na2SO4 + 2NaOH. Los tiocianatos son más estables que los cianatos en solución acuosa, son química y biológicamente degradable, siendo los subproductos amoniaco, carbonato y sulfato. Reportan que concentraciones relativamente elevadas de tiocianato, pueden persistir en la presencia de soluciones ácidas. La destrucción de cianuro mediante el proceso INCO, convierte muchos compuestos de cianuro en cianatos y tiocianatos, se han detectado concentraciones de tiocianatos entre 168 y 680mg/L en los efluentes después de efectuado este tratamiento (Lanno and Dixon, 1994).. 3.1.1.4.3. AMONIACO El amoniaco se forma durante el tratamiento de agua residual y el procesamiento de minerales por cianuración, A temperatura ambiente, el cianuro reacciona lentamente con agua para formar ión formiato y amonio. CNˉ + 3H2O → HCOOˉ + NH4+ + OHˉ Se podría esperar cierta hidrólisis de cianuro (y por lo tanto formación de amonio) durante la cianuración en los niveles de pH habitualmente utilizados, esto es, de 10.5. Sin embargo la presencia de amoniaco es más probable en los desechos que contienen cianuro debido a la hidrólisis del cianato, aunque esta reacción no se vea favorecida a un pH alto. En solución acuosa, el amoniaco libre (NH3) existe en equilibrio con el ión amonio (NH4+). NH3 + H2O → NH4+ + OHˉ. El NH3 puede formar complejos metálicos con el cobre y el níquel, pero en las concentraciones en las que se presenta en los efluentes del procesamiento de minerales auríferos, no compite eficazmente con el cianuro o con el tiocianato como agente para la formación de complejos.. 44.

(52) El amoníaco se volatiliza en el aire a un nivel elevado de pH, pero permanecerá en solución, al igual que el ión amonio, en condiciones neutras de Ph.. 3.2. COMPORTAMIENTO DEL COBRE EN LOS EFLUENTES 3.2.1. COMPUESTOS DEL CIANURO CON EL COBRE En el proceso de cianuración se pone en contacto el mineral molido con una solución alcalina diluida de cianuro, el mineral contiene especies de cobre. Los resultados experimentales muestran que los minerales oxidados de cobre (azurita, malaquita, cuprita, crisocola), sulfuros (calcocita, calcopirita, bornita), sulfosales (enargita, tetrahedrita) y cobre nativo, reaccionarán con las soluciones de cianuro para. producir. complejos de cianuro de cobre en solución (Hedley y Tabachnik, 1968). De éstos, la crisocola, la calcopirita y la tetrahedrita son los menos reactivos El cobre, al igual que los metales preciosos, forma complejos estables con el cianuro. Se observa que en las pulpas minerales que contienen cobre metálico. se. lixivian. con. más. dificultad. los. metales. preciosos,. probablemente debido a que el cobre compite con ellos por el cianuro disponible. Si bien se considera que el cobre tiene dos estados de oxidación en solución (cuproso y cúprico), el ion cúprico es inestable en presencia del cianuro, por lo que parte de este se reducirá, para luego precipitar como cianuro cuproso: 2Cu+2 + 3CNˉ+ 2OHˉ ⇒ 2CuCN + CNOˉ + H2O CuCN Cu+ + CNˉ (insoluble). Al aumentar la presencia de cianuro en disolución, el ion cuproso no precipitará,. estabilizándose. en. solución. (predominantemente. en. concentraciones bajas) el cobre soluble reacciona con el cianuro libre para formar complejo de cianuros de cobre, incrementando el consumo de cianuro.. 45.