“DESTRUCCION DE CIANURO CON
PEROXIDO DE HIDROGENO EN PLANTA
SANTA ROSA – ARUNTANI S.A.C.”
INFORME DE SUFICIENCIA
PARA OPTAR POR EL TITULO PROFESIONAL DE
INGENIERO METALURGISTA
PRESENTADO POR
:
SR. JUAN CARLOS TERAN ARRUE
LIMA
- PERÚ
económica como medioambiental del método de destrucción de cianuro con
Peroxido de Hidrogeno, además de una orientación básica para el diseño de
una pequeña planta de tratamiento usando este proceso.
Primeramente se indicará la ubicación geográfica de la mina y la influencia
del clima de la zona en el tratamiento del minera, luego se explicara el
proceso de extracción de Oro en Planta Santa Rosa y el excedente de
solución que se tiene en el sistema producto de la temporada de lluvias, las
posibles soluciones que se adecuan a planta Santa Rosa y finalmente las
pruebas para determinar el proceso mas optimo y económico.
Al final, se hará un bosquejo general del costo que implicaría la construcción
de la planta de tratamiento, así como el costo del tratamiento por metro
cúbico. Esto servirá para dar una idea general de los factores que se deben
tener en cuenta en el calculo de los costos, pudiendo ( o no) generalizarse
CAPITULO 1: GENERALIDADES 2
1.1 Localizacion de la mina Santa Rosa 2
1.2 Estaciones meteorológicas de la zona 3
1.3 Usos del Cianuro en el proceso de recuperacion del oro 4
1.4 Toxicologia y epidemiologia del cianuro en seres humanos 5
1.5 Exposicion de los trabajadores 6
1.6 Toxicología e Impactos Ambientales 7
CAPITULO 2: TRATAMIENTO DE EFLUENTES LIQUIDOS DE PLANTA 8
2.1 Definicion de Efluentes 8
2.2 Principales Fuentes de generacion de efluentes 9
2.3 Parametros controlados y los Limites Maximo Permisibles 10
2.4 Plantas de Tratamiento actuales existentes 11
CAPITULO 3: METODOS PARA LA DESTRUCCION DEL CIANURO DE
LOS EFLUENTES CIANURADOS 12
3.1 Caracteristicas de los efluentes Cianurados 12
3.2 Metodo Dióxido de Azufre y Aire 12
3.3 Metodo Clorinacion Alcalina 14
CAPITULO 4 : PRUEBAS EN LABORATORIO 20
4.1 Objetivos 20
4.2 Criterios Adicionales de evaluación 21
4.3 Condiciones de la prueba 21
4.4 Equipos y materiales usados 22
4.5 Resultados Obtenidos 22
4.6 Discusion de los Resultados 27
CAPITULO 5: EVALUACION ECONOMICA 28
5.1 Costo utilizando Hipoclorito de Sodio 28
5.2 Costo utilizando solo Peróxido de Hidrógeno 28
5.3 Costo utilizando Sulfato de Cobre y Peroxido de Hidrógeno 29
CAPITULO 6 : DISEÑO DE UNA PLANTA DE DESTRUCCION DE EFLUENTES CIANURADOS CON PEROXIDO DE HIDROGENO 31
6.1 Calculo del flujo en exceso en planta 32
6.2 Calculo del número de agitadores 32
6.3 Costo de construcción de la Planta de destrucción de cianuro 33
6.4 Calculo del costo de Energia 33
BIBLIOGRAFIA 38
APENDICES 39
Apéndice 1: Plano de Ubicación de Mina Santa Rosa 40
Apéndice 2 Estandares Nacionales de Medio Ambiente 41
Apéndice 3 Flow sheet planta Santa Rosa 42
INTRODUCCION
El uso del cianuro para la lixiviación del oro es uno de los métodos más
empleados en la minería. Gran parte de esta popularidad se basa en la
relativa facilidad en su aplicación y la alta efectividad alcanzada para la
recuperación de este preciado metal.
Este proceso, conocido como cianuración, se basa en la propiedad del oro a
ser disuelto en soluciones diluidas de cianuro. El mineral, al estar en
contacto con una solucion de cianuro y en presencia del oxígeno del aire, es
químicamente atacado, formando cianuro de oro en solucion. El oro es
precipitado de la solucion cianurada, y el resto de la solucion es recirculada
al sistema. Solo en épocas de lluvias se tiene excedente de solución la cual
es desechado como efluente.
Este efluente de cianuración es altamente tóxico por contener aún cianuro
libre en solución, así como compuestos cianuro-metal producto de la
La importancia que merece el tratamiento del efluente de cianuración para
reducir su concentración de cianuro y metales antes de su descarga final,
produciendo de esta manera efluentes que sean compatibles con los
sistemas receptores es lo que ha motivado el desarrollo de métodos para
destoxificar estos efluentes. Estos métodos pueden aplicarse a los diferentes
tipos de tratamiento de oro, de los cuales se eligira el más optimo tanto
CAPITULO 1
GENERALIDADES
1.1 Localizacion de la Mina Santa Rosa
La unidad Santa Rosa de la empresa minera ARUNTANI S.A.C. se
encuentra a 198 km de la ciudad de Moquegua. La ruta es por la carretera
binacional hasta el kilometro 168, de alli 30 km hacia la izquierda por una
trocha hasta llegar al campamento. (ver Apéndice 1)
Tanto el campamento como la mina se encuentran en la provincia de
Mariscal Nieto perteneciente al departamento de Moquegua. La cota del tajo
se extiende desde los 4800 hasta los 5000 m.s.n.m. La Planta de tratamiento
se encuentra en la cota 4820 m.s.n.m.
El clima de la zona, prácticamente son el verano y el invierno. El verano es
en los meses de Diciembre a Abril, caracterizandose por tormentas de nieve
acompañados de relámpagos, haciendo la zona muy humeda. En los meses
restantes (invierno) predomina el clima seco, con abundante calor en el dia
y frio intenso en las noches, teniendo sus meses mas frios en Junio y Julio
En epoca de clima seco la planta capta agua para el tratamiento de mineral
de riachuelos producto del deshielo de glaciares de la zona. En la epoca de
lluvias (nevada) hay un excedente de agua en el proceso, por lo que la
empresa esta en la búsqueda de un proceso de detoxificacion de cianuro
para este excedente y el cual es motivo del presente trabajo.
1.2 Estaciones Meteorologicas de la zona Sur del Peru
(Moquegua-Puno)
Para tener una idea de las precipitaciones pluviales en dicha zona, ver
Cuadro 1.
Se considera de la zona de Puno por la proximidad de la mina a este
departamento.
Observese que los meses de mas lluvias son entre los meses de Enero a
DEPARTAMENTO PUNO: PRECIPITACIONES PLUVIALES REGISTRADAS, POR MESES, (m.m.)
SERIE HISTORICA : 1981-98
AÑOS ENERO FEBREROMARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE
1981 133,9 207,3 111,3 68,9 4,7 0,0 0,0 37,8 20,1 25,6 49,0 129,0
1982 232,1 83,5 99,7 75,0 2,6 5,2 1,9 0,0 52,9 114,4 103,0 24,5
1983 20,7 70,4 57,6 55,5 14,2 2,3 1,5 4,8 46,4 26,7 29,8 104,2
1984 318,9 86,2 223,0 44,4 18,3 4,2 3,7 25,7 0,0 157,5 73,8 96,2
1985 130,0 337,6 123,3 90,7 24,9 27,3 0,0 8,2 40,1 32,7 123,5 134,2
1986 145,1 251,1 221,2 105,8 0,1 0,0 5,2 8,4 42,0 4,2 9,2 131,6
1987 224,3 71,5 73,8 44,2 1,7 3,8 12,5 0,0 4,3 58,4 110,8 25,4
1988 213,4 78,5 228,9 72,9 23,3 0,0 0,3 0,0 20,5 70,5 46,2 99,1
1989 203,8 130,0 137,1 100,9 0,0 0,4 1,7 14,7 17,6 14,2 21,4 42,9
1990 167,2 22,4 59,9 43,0 12,1 54,7 0,0 11,8 10,1 107,9 91,7 63,0
1991 124,1 67,7 185,8 46,2 6,8 33,6 0,0 3,0 14,7 20,4 44,2 50,3
1992 66,0 89,7 15,7 38,8 0,0 0,5 2,3 42,2 0,0 34,4 29,4 55,1
1993 175,6 100,7 107,0 52,5 6,6 1,1 0,0 37,9 18,0 69,1 79,2 111,5
1994 180,0 183,1 113,3 116,2 29,9 0,4 0,0 0,0 18,3 36,6 52,6 73,2
1995 122,7 119,7 124,0 2,1 4,1 0,0 0,0 3,0 21,9 15,3 50,3 80,2
1996 252,7 130,5 126,0 76,3 0,0 0,0 2,3 11,5 25,9 42,9 52,8 153,6
1997 239,6 213,2 98,6 88,6 0,9 0,0 0,0 21,9 108,2 30,1 62,9 44,4
1998 188,8 118,5 135,5
FUENTE: SERVICIO NACIONAL DE METEREOLOGIA E HIDROGRAFIA - PUNO.
Cuadro 1
1.3 Usos del Cianuro en el proceso de recuperacion del oro
Una de las razones para el alto valor adjudicado al oro es su resistencia al
ataque de la mayoría de los químicos. Una excepción es el cianuro o, más
específicamente, una solución que contiene cianuro y que disuelve el metal
precioso. El cianuro se utiliza en minería para extraer oro (y plata) del
mineral, en particular mineral de baja ley y mineral que no puede tratarse
fácilmente mediante procesos físicos simples como la trituración y la
La industria moderna del oro utiliza el cianuro casi exclusivamente como
agente lixiviador del oro. Se han utilizado otros agentes acomplejantes como
la tiourea, los cloruros y otros haluros para extraer oro del mineral, pero
generalmente no son rentables y presentan problemas particulares para el
ambiente y la salud. Los complejos de cianuro son más estables y eficaces y
no necesitan otras sustancias químicas agresivas para realizarla
recuperación del oro. El cianuro ha sido utilizado en minería desde hace más
de un siglo
1.4 Toxicologia y epidemiologia del cianuro en seres humanos
El cianuro es un veneno de acción rápida capaz de matar a una persona en
cuestión de minutos si está expuesta a una dosis suficientemente elevada.
Los seres humanos pueden estar expuestos al cianuro mediante inhalación,
ingestión o absorción a través de la piel. El cianuro impide a las células
utilizar el oxígeno, lo cual causa hipoxia de los tejidos y “cianosis”
(decoloración azulada de la piel). El sistema respiratorio deja de nutrir a las
células con oxígeno, un estado que, si no se trata, causa respiración rápida y
profunda seguida por convulsiones, pérdida del conocimiento y asfixia. El
antídoto más común es el nitrito de amilo, que puede administrarse en forma
oral o por inyección. Aunque hay muchas fuentes diarias de exposición al
cianuro (escapes de los automóviles, humo de tabaco, incendios), el cianuro
no se acumula en los tejidos porque el cuerpo transforma esas pequeñas
cantidades en un compuesto menos tóxico llamado tiocianato, que luego se
o que pueda afectar adversamente la reproducción. La forma más tóxica del
cianuro es el HCN gaseoso. En concentraciones de 20 a 40 ppm de HCN en
el aire, se puede observar cierto malestar respiratorio después de varias
horas. La muerte ocurre en pocos minutos con concentraciones de HCN por
encima de aproximadamente 250 ppm en el aire. Para el cianuro libre, la
dosis letal en humanos por ingestión o inhalación varía entre 50 y 200 mg (1
a 3 mg de cianuro libre por kg. de masa corporal). La dosis letal por
absorción dérmica es considerablemente mayor, alrededor de 100 mg por
kg. de peso corporal.
1.5 Exposicion de los Trabajadores
Las evaluaciones de riesgos incluyen no sólo los impactos sobre la
población en general, sino también los impactos sobre quienes tienen mayor
probabilidad de estar expuestos al peligro, como quienes trabajan en un sitio
específico. La posibilidad de que un trabajador entre en contacto con cianuro
en las minas (específicamente en planta) tiene lugar durante la recepción,
descarga, manipulación y almacenamiento de briquetas sólidas de cianuro
de sodio
Si el proceso de cianuración se mantiene en un alto nivel de alcalinidad (pH
de 10.5 o superior), casi todo el cianuro libre está presente como CN en las
soluciones del proceso. En tales condiciones, la volatilidad del cianuro de
hidrógeno (HCN) de las soluciones es bajo, de manera que el riesgo de
inhalación para los trabajadores es manejable. Los trabajadores deben usar
capacitación para la colocación, uso y prueba de dicho equipo se incorpora a
los procedimientos de la compañía relacionados con la salud y la seguridad.
La mayoría de los seres humanos pueden detectar el olor del cianuro de
hidrógeno gaseoso (olor a almendra amarga) en concentraciones inferiores a
las que pueden resultar peligrosas para su salud.
1.6 Toxicologia e Impactos Ambientales
Los materiales peligrosos afectan no sólo a los seres humanos, sino también
a los receptores ecológicos. En los ambientes mineros, hay tres grupos
importantes de receptores ecológicos o ambientales: los mamíferos, los
reptiles y los anfibios; las aves (especialmente las aves silvestres
migratorias); y los peces y otros integrantes de la vida acuática. Existen
pocos informes sobre impactos adversos importantes sobre los animales
causados por el cianuro en emplazamientos mineros. El cianuro de sodio y
las soluciones que contienen cianuro se manejan en áreas restringidas de
los emplazamientos mineros. El acceso de los animales que caminan o se
arrastran está limitado por paredes, plataformas de hormigón, bermas y
vallas, y al mismo tiempo, la presencia de personas alrededor de las
CAPITULO 2
TRATAMIENTOS DE EFLUENTES LIQUIDOS DE PLANTA
2.1 Definicion de Efluentes
Según el Articulo 13 de la RM Nº 011-96-EM/VMM se tiene la siguiente
definición de efluente (Ver Apéndice 2):
Efluentes Liquidos Minero-Metalurgicos: Son los flujos descargados al
ambiente, que provienen:
a) De cualquier labor, excavación o trabajo efectuado en el terreno, o de
cualquier planta de tratamiento de aguas residuales asociadas con labores,
excavaciones o trabajos efectuados dentro de los linderos de la Unidad
Minera.
b) De depósitos de relaves u otras instalaciones de tratamiento que
produzcan aguas residuales.
c) De concentradoras, plantas de tostación, fundición y refinerías,
siempre que las instalaciones sean usadas para el lavado, trituración,
molienda, flotación, reducción, lixiviación, tostación, sinterización, fundición,
refinación, o tratamiento de cualquier mineral, concentrado, metal, o
d) De campamentos propios.
e) De cualquier combinación de los antes mencionados.
2.2 Principales Fuentes de generación de efluentes
Para identificar los posibles puntos de generación de efluentes en Planta
Santa Rosa, se hara una breve descripción del proceso de Extracción de oro
que se usa.
Proceso de extracción de Oro
El sistema de extracción de mineral en Mina Santa Rosa es el de TAJO
ABIERTO. El mineral es acarreado al PAD en volquetes de 15 m3 tal como
sale del tajo (Run of Mine). En el PAD se le coloca en celdas de
aproximadamente 32000 TM de capacidad y ley aproximada de 0.8 gr/TM,
se le riega con solución de cianuro de sodio cuya fuerza es de 140 ppm por
un tiempo de 72 días. La solución lixiviada percola a través del mineral
descargando en su punto mas bajo a un cajón de celdas de las cuales las
líneas de mas ley se derivan a la poza de operaciones, mientras que las de
baja ley se derivan a la poza intermedia.
La solucion de la poza de operaciones ingresa a planta por medio de una
bomba Tsurumi LH-875-60 de 100 HP, primero a un filtro clarificador, luego
la solucion limpia de impurezas ingresa a una torre de vacio donde se extrae
el oxigeno en solucion, reduciendolo a 0.6 ppm de O2 disuelto.
Posteriormente se le agrega polvo de Zn y por medio de una bomba
horizontal Flow Serve 125 HP ingresa a Los Filtros de Prensa en donde es
limpia de valores (barren) ingresa a dos tanques de paso donde, junto con la
solución de la poza intermedia es bombeada al PAD por medio de dos
bombas horizontales Perless de 200 HP. El diagrama de Flujo se muestra en
el Apéndice 3.
Como se ve, la solución tiene el siguiente ciclo: PAD-PLANTA-PAD no
teniéndose efluentes en la mayor parte del año, solo en la época de lluvias
que es donde se tiene un excedente de solución en el sistema. Este
excedente se deriva a la poza de grandes eventos para posteriormente
tratarla.
2.3 Parámetros controlados y los Limites Máximo Permisibles
Todo efluente minero metalúrgico debe controlarse según la RM Nº
011-96-EM/VMM (ver Apéndice 2) y del cual se extrae el siguiente
cuadro:
2.4 Plantas de Tratamiento actuales existentes
Actualmente no existe planta de tratamiento de soluciones cianuradas, es
por eso que se esta en la búsqueda de un método de tratamiento adecuado
CAPITULO 3
METODOS PARA LA DESTRUCCION DEL CIANURO DE LOS
EFLUENTES
3.1 Caracteristicas de los efluentes cianurados
Todo efluente cianurado y mas específicamente, tratado, debe estar por
debajo de los limites máximo permisibles (Ver Cuadro 2)
El efluente que se va a emitir al medio ambiente en Planta Santa Rosa,
desemboca en riachuelos que se forman en la zona producto del deshielo
que, a su vez, es utilizada por los moradores de la zona para que sus
animales puedan beber. No hay cultivos agrícolas en el cual podrían utilizar
esta agua. Debido a esto, la utilización de esta agua esta catalogada como
Clase III de la Ley General de Aguas (ver Apéndice 4) y deberá estar
dentro de los limites estipulados para esta clase de aguas.
El dioxido de azufre es una sustancia que ha sido utilizada de diversas
formas para la oxidación del cianuro durante el presente siglo. Una versión
particular desarrollada y patentada por la INCO (Internacional Nickel
Company) es aplicada en varias operaciones mineras y es el método más
usado en los Estados Unidos.
Una mezcla de Dióxido de Azufre y aire oxida rápidamente el cianuro libre
con la presencia de iones cobre como catalizador:
CN- + SO
2 + 02 + Cu + H2O CON- + Cu + H2SO4
El pH óptimo para que ocurra la reacción es de 9, pero el método funciona
bien entre un rango de pH entre 8 a 10. El ácido (H2SO4) producido durante
el proceso es neutralizado con cal o soda cáustica, para el pH dentro de ese
rango. Un decrecimiento en el desempeño del método ocurrirá si el pH sale
del rango óptimo.
Los compuestos de Cianuro WAD son fácilmente destruídos y los metales
residuales son precipitados en forma de sus respectivos hidróxidos.
La remoción de los compuestos de cianuros de hierro comienza con la
reducción de hierro férrico hasta el estado ferroso. El cianuro ferroso es
luego removido precipitándose con cualquiera de los metales: cobre, zinc o
níquel.
El consumo de reactivos depende de la concentración de cianuros WAD. El
aire es bombeado hacia la solución en forma de finas burbujas, el consumo
El dióxido de Azufre puede ser suministrado ya sea en forma de gas,
producto de la quema de azufre ó de los hornos de tostación de sulfuros, o
en forma de solución líquida de metabisulfito de sodio ó bisulfito de sodio.
3.3 Metodo Clorinacion Alcalina
El cloro ha sido utilizado para la destrucción del cianuro en los comienzos de
la cianuracion, ya que el cloro y derivados eran fácilmente obtenibles en la
industria en esa epoca.
La clorinacion alcalina es un proceso quimico que implica la oxidación y
destrucción del cianuro en estado libre y en compuestos debiles (cianuros
WAD) bajo condicones alcalinas ( pH > 11)
La destrucción del cianuro usando iones de hipoclorito o gas cloro procede
via el compuesto tóxico, cloruro cianogeno ( CNCl) de acuerdo a una de las
siguientes reacciones:
NaCN + Cl2 CNCl + NaCl
NaCN + NaOCl + H2O CNCl + 2 NaOH
NaCN + Ca(OCl)2 + H2O 2CNCl + Ca(OH)2
Esta reacción ocurre casi instantáneamente, con el elevado pH de la
reacción, el cloruro cianógeno es rápidamente hidrolizado a cianato de
acuerdo a la siguiente reacción:
El tiempo en que esto ocurre es entre 10 a 15 minutos dependiendo del pH.
Si existe suficientes iones hipoclorito, el cianato se oxida a amoniaco y
carbonato:
2 NaCNO + 4 H2O (NH4) 2CO3 + Na2CO3
La hidrólisis requiere aproximadamente entre 1 a 1.5 horas, auque hay
ocasiones que puede tardar mas. Si se agrega iones hipoclorito en exceso,
el amoníaco reacciona para convertirse en gas nitrogeno:
(NH4)2CO3 + 3 Cl2 + 6 NaOH + Na2CO3 N2 + 6 NaCl + 2 NaHCO3 + 6
H2O
Normalmente el proceso no llega hasta este punto debido al excesivo
consumo de cloro que esto implica y un periodo de reacción muy largo. La
oxidación de cianuro a cianato requiere de aproximadamente 2.75 partes de
cloro por parte de cianuro, aunque en la practica el consumo es mayor.
La clorinacion alcalina puede remover, bajo condiciones ambientales, todas
las formas de cianuros, excepto los muy estables cianuros de hierro.
Asi tambien, el hipoclorito de calcio puede reaccionar con varios metales
III.1.1 Reaccion con el cobre:
2 Cu(CN)
-2 + 2 (ClO)-2 Cu+2 + 4 (CNO)- + 2 Cl
-III.1.2 Reaccion con el fierro:
2 Fe(CN)
-6 + OCl- + H2O 2 Fe(CN)-6 + 2 (OH)- + Cl
-III.1.3 Reaccion con el zinc:
2 Zn(CN)
-4 + 4 (ClO)-2 Zn+2 + 4 (CNO)- + 4 Cl-
III.1.4 Reaccion con la plata
2 Ag(CN)
-2 + 2 (ClO)-2 Ag+2 + 4 (CNO)- + Cl-2
3.4 Metodo Peroxido de Hidrogeno
El peroxido de Hidrogeno es un compuesto ampliamente utilizado en la
industria para la destoxificacion del cianuro. Este proceso tiene la amplia
ventaja sobre otras tecnicas de destoxificacion, ya que no introduce
sustancias extrañas durante su aplicación.
El cianuro libre es oxidado en presencia del peroxido de hidrogeno, la
química del proceso puede ser ilustrada de la siguiente manera:
CN- + H
2O2 CON- + H2O
CON- + 2H
2O2 CO2 + NH3 + OH
2H2O2 O2 + 2H2O
Este metodo es efectivo en un amplio rango de pH. En solucion alcalina, los
compuestos debiles como los cianuros WAD, son oxidados a cianato y sus
remocion de éstos es 9.5. Los compuestos de cianuro de hierro son
removidos con un pH menor de 9.0, pero lo mas importante es la remocion
de los cianuros de otros metales (debido a la baja toxicidad del cianuro de
hierro) por eso se mantiene un pH de mas 9.0.
La oxidación de los iones cianuro es acelerada en presencia de
catalizadores como iones de cobre o formaldehído. En el primer caso que es
el mas utilizado, los iones de cobre son suministrados en forma de Sulfato
de cobre (CuSO4.5H2O), pero normalmente, el contenido de cobre en el
efluente es suficiente para que acelere la reaccion.
El tiempo de reaccion para llegar a una concentración adecuada varía de
entre 20 minutos a 4 horas, dependiendo de la proporcion cobre-cianuro, el
nivel de cianuro y la cantidad de peroxido de hidrogeno empleado.
Asimismo, el peroxido de hidrogeno puede reacionar con diferentes metales
que hay en la reaccion, teniendose las principales:
Reaccion con el cobre:
2 Cu(CN)2 + 5 H2O2 2 Cu+2 + 4 CNO- + 5 H2O
2 Cu+2 + 5 CN- + 2 (OH)- 2 Cu(CN)-2 + CNO- + H2O
Reaccion con el fierro:
Fe(CN)-4
6 + H2O2 Fe+3 + 6 CNO- + 6 H2O
Reaccion con el zinc:
2 Zn(CN)
Reaccion con la plata:
2 Ag(CN)
-2 + 5 H2O2 Ag+2 + 4 CNO- + 5 H2O
3.5 Metodo Sulfato Ferroso
El cianuro libre puede ser convertido en un compuesto poco tóxico con la
adicion de una sal soluble de hierro, como el sulfato ferroso (FeSO4.7H2O),
en un rango de pH entre 7.5 – 10.5.
6 CN- + FeSO
4 Fe(CN)-46 + SO-24
El proceso solo trabaja para cianuro libre, pero si luego de la adicion del ion
ferroso, el pH de la solucion decrece a menos de 4.5, ciertos cianuros
metálicos débiles podrán ser parcialmente descompuestos con la presencia
del exceso de hierro. El nivel de descomposición dependera de las
constantes de estabilidad relativa de las especies envueltas.
La adicion de iones ferrosos a soluciones conteniendo cianuro ferrico dejan
un precipitado azul conocido como azul de Turnbull. Por otra parte, los iones
ferricos reaccionan con el cianuro ferroso para formar el insoluble azul de
Prusia.
La precipitación del cianuro libre luego de la adicion de ion ferroso es una
reaccion rapida y toma entre 15 a 30 minutos en ser realizada. La
concentración final de cianuro libre puede llegar a menos de 10 mg/l.
El método de precipitación de cianuro libre con ion ferroso, si bien es uno de
los métodos más baratos para el tratamiento de efluentes, las soluciones
resultantes no pueden ser descargadas directamente y por lo general se
3.6 Justificación del Método elegido
Debido a que el exceso de solución en el proceso de Planta Santa Rosa es
durante la temporada de lluvias, el método de destrucción de cianuro tiene
que tener las siguientes características:
- Bajos costos de insumos (Mínima cantidad).
- Los recipientes de los reactivos deben ser manipulables para un
rápido montaje y desmontaje de la planta de destrucción.
- Que no impliquen mucho manipuleo del personal encargado, solo
control en la dosificación.
- Debe ocupar la menor área posible en planta.
- Como máximo, un solo operador debe controlar esta área.
Muy aparte de estas caracteristicas, el metodo de destrucción debe producir
un efluente que no contamine el medio ambiente y que este dentro de los
parámetros estipulados en la R.M. Nº 011-96-EM/VMM (ver Apéndice 2).
Debido a estas razones, los procesos de Clorinacion Alcalina y Peroxido de
Hidrogeno se prestan para el tratamiento de excesos de solución en Planta
4.1 Objetivos
La pruebas tendrán como objetivo el de conocer el desempeño y eficiencia
de los métodos anteriormente descritos (Capitulo III) para el tratamiento de
efluentes de cianuración.
Asimismo, por el tipo de efluente que se emitirá al medio ambiente, deberá
estar debajo de los limites máximo permisibles (ver Apéndice 2) y por el tipo
de agua está clasificado como Clase III de Ley general de Aguas (ver
Apéndice 4).
Los metodos a probarse fueron:
1.- Clorinacion Alcalina
2.- Peroxido de Hidrogeno
Los criterios utilizados para seleccionar un método para tratamiento de agua
de desecho son basados a partir de la efectividad de estos para reducir los
compuestos a niveles aceptados.
En el caso del tratamiento de soluciones con cianuro, también se deberá
tomar en cuenta de su efectividad en el tratamiento y remoción de los
metales residuales presentes en la solucion.
Los métodos para tratamiento deben ser seleccionados de acuerdo a la
vialidad de ser aplicados en un proceso en cuestión, así como para obtener
una necesaria información en el diseño de una planta a una escala mayor.
La selección después de este punto se basará en la comparación tanto de la
efectividad como de la inversión y costo de operación.
4.3 Condiciones de la Prueba
Las muestras fueron tomadas de la poza de grandes eventos de la planta de
tratamiento Santa Rosa, ya que la solución de esta poza es la que se va a
detoxificar y emitir al medio ambiente.
Las fuerzas iniciales de cianuro era alrededor de 60 a 70 ppm y un pH
aproximado de 11 en dicha poza.
Los tiempos de agitación para cada prueba fueron de 30 a 45 minutos.
Asimismo, para ambos métodos de destrucción a probar (clorinacion y
peroxido) se hizo bajo las siguientes condiciones:
Volumen de la muestra: 1.0 lt
Agitación de la muestra: 120 RPM
Después de esto, se procedió a tomar 500 ml de la muestra para filtrarlo y
analizarlo posteriormente.
4.4 Equipos y Materiales usados
Los materiales a utilizar fueron los siguientes:
1.- Hipoclorito de Sodio (Solución al 11%)
2.- Peroxido de Hidrogeno (Solución al 50%)
3.- Sulfato de Cobre (Cristales de Sal, con una pureza de 25%)
4.- Vasos de Precipitado (Volumen =1.0 lt)
5.- Equipos de Jarras
6.- Guantes
7.- Cinco jeringas de 3 ml
8.- Bomba al vacio
9.- Papel Filtro
4.5 Resultados Obtenidos
Al comenzar las pruebas, la fuerzas inicial de cianuro era de 68.83 ppm para
cada una.
Para cada prueba se tomaron muestras a intervalos de tiempo de 15´, 30´ y
45´ y se midieron las concentraciones de Cianuro, teniéndose su cinética
para cada una.
Se realizaron 3 pruebas, teniéndose los siguientes resultados:
Tiempo(minutos) ppm CN
P1
0 68.83
15 40.5
30 12.8
45 4.56
P2
0 68.83
15 37.1
30 10.1
45 3.79
P3
0 68.83
15 35.4
30 9.8
45 1.29
Pruebas con Hipoclorito de Sodio
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50
Tiempo (minutos) [C N ] (p p m ) P1 P2 P3
Al cabo de 45 minutos, se puede hacer el siguiente cuadro resumen:
Prueba pH NaClO (ml) NaOH
(gr)
Total CN
-(ppm)
P1 11.1 1.5 - 4.56
P2 11.1 3.5 - 3.79
P3 11.1 10 - 1.29
Se realizaron pruebas utilizando solo Peroxido de Hidrogeno y, luego,
utilizando como catalizador Sulfato de Cobre, por lo que se realizaron 4
pruebas, las cuales se muestran a continuación.
Al igual que en el método anterior, se tomaron muestras a intervalos de
tiempo y se hicieron análisis, determinándose su cinética de destrucción de
cianuro
Peroxido de Hidrogeno y Sulfato de Cobre (P4) y solo Peroxido de
Hidrogeno (P5)
Se realizaron dos pruebas:
Tiempo(minutos) ppm CN
P4
0 68.83
15 25.1
30 0.94
45 0.61
P5
0 68.83
15 24.2
30 0.52
45 0.31
Pruebas con Peroxido de Hidrogeno y Sulfato de Cobre
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50
De la misma manera, se puede hacer el siguiente cuadro resumen:
Prueba pH H2O2 al
50% (ml)
CuSO4.5H2O
(gr)
NaOH
(gr)
Total CN
-(ppm)
P4 10.5 1.5 0.1 0.5 0.94
P5 10.6 1.5 - 0.5 0.52
Solo se tomaron los valores a los 30 minutos de agitación, puesto que en
este punto se tienen concentraciones menores a 1 ppm de CN.
Peroxido de Hidrogeno y Sulfato de Cobre (P6) y solo Peroxido de
Hidrogeno (P7)
Se realizaron 2 pruebas:
Tiempo(minutos) ppm CN
P6
0 68.83
15 23.3
30 0.36
45 0.32
P7
0 68.83
15 22.1
30 0.29
Pruebas con Peroxido de Hidrogeno y Sulfato de Cobre
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 10 20 30 40 50
Tiempo (minutos) [C N ] (p p m ) P6 P7
Igualmente se puede hacer el siguiente cuadro resumen, tomándose solo
valores a los 30 minutos por tenerse en este punto valores de CN menores a
1 ppm.
Prueba pH H2O2 al
50% (ml)
CuSO4.5H2O
(gr)
NaOH
(gr)
Total CN
-(ppm)
P6 11.4 0.8 0.05 0.5 0.36
P7 11.1 0.8 - 0.5 0.29
4.6 Discusión de los Resultados
1.- De las pruebas realizadas con hipoclorito de Sodio (P1, P2 y P3) el
consumo de este reactivo es muy alto y la reducción de cianuro total en la
solución esta por encima de los valores máximos permisibles.
2.- De las pruebas realizadas con peroxido de hidrogeno y sulfato de cobre
(P4 y P6) se logro reducir el cianuro total en solución a valores menores que
3.- En las pruebas que solo se utilizo peroxido de hidrogeno (P5 y P7) se
logro reducir el cianuro total en solución a valores mucho menores que la
combinación de peroxido de hidrogeno y sulfato de cobre, con un tiempo de
30 minutos.
Para elegir el método de destrucción, deberá hacerse una evaluación
económica del costo de los insumos, para posteriormente diseñar la planta
Una vez que se hicieron las pruebas, se va a determinar el costo de los
reactivos por m3, para al final hacer una comparación y elegir el método más
apropiado.
5.1 Costo utilizando Hipoclorito de Sodio (11 % liq.): Este costo se
calculo para tratar un litro de solución y tener como concentración de cianuro
total final 1.29 ppm (Prueba P3):
- Costo NaClO por mg: 0.00019 US$
- Costo para 1 litro de solución tratada: 0.0019 US$
- Costo para 1 m3 : 1.9 US$
5.2 Costo utilizando solo Peroxido de Hidrogeno ( 50%): Este costo se
calculo para tratar un litro de solución y tener como concentración de cianuro
total final 0.52 ppm y 0.29 ppm a los 30 minutos (Pruebas P5 y P7
respectivamente):
- Costo H2O2 por ml: 0.00058 US$
- Costo para 1 litro de solución tratada (P7): 0.000464 US$
- Costo para 1 m3 (P5): 0.87 US$
- Costo para 1 m3 (P7): 0.46 US$
5.3 Costo utilizando Sulfato de Cobre y peroxido de Hidrogeno: Estos
costos corresponden a las pruebas P4 y P6, tambien a los 30 minutos de
tratamiento:
- Costo CuSO4.5H2O por gr: 0.0015 US$
- Costo H2O2 por ml: 0.00058 US$
- Costo para 1 litro de solución tratada (P4): 0.00102 US$
- Costo para 1 litro de solución tratada (P6): 0.000539 US$
- Costo para 1 m3 (P4): 1.02 US$
- Costo para 1 m3 (P6): 0.539 US$
Con estos costos y los valores de cianuro total, se puede hacer el siguiente
cuadro comparativo:
CUADRO COMPARATIVO PEROXIDO vs HIPOCLORITO
Hipoclorito de Na Peroxido Peroxido +
Sulfato de Cobre
pH 11.1 11.1 11.4
[CN] final 1.29 0.29 0.36
De los anteriores casos, los costos para la prueba P7 serian los mas bajos,
pero cabe señalar que estas pruebas son a nivel de laboratorio, por lo que
a nivel industrial se elegirá el tratamiento de soluciones cianuradas con
peroxido de hidrogeno y sulfato de cobre (P6), posteriormente los resultados
en el campo justificaran el empleo de ambos reactivos o solo el peroxido de
Una vez determinado el proceso a utilizar, se hará el diseño de una pequeña
planta de destrucción de cianuro .
Se tendrán los siguientes factores para el diseño:
- Flujo de solución excedente en planta
- Calculo del numero de agitadores
- Materiales para la construcción de la planta de tratamiento
(Costos)
Una vez considerado estos factores, se calculara el costo de tratamiento de
solucion por m3.
Primeramente se determinara el exceso de solución que hay en planta y de
acuerdo a este flujo se harán los posteriores cálculos.
Tomando como datos las precipitaciones por mes en el departamento de
Puno (Cuadro 1), se puede determinar el flujo en exceso que hay en el
sistema.
Tomando las precipitaciones en el año 1998, se tiene:
Enero: 188.8 mm por mes
Febrero: 118.5 mm por mes
Marzo: 135.5 mm por mes
Promedio: 147.6 mm por mes
Por consiguiente, se tiene una precipitación de 147.6 lt/m2-mes ………….(A)
Área de riego en el PAD: 90000 m2 ………...(B)
Agua en exceso en el sistema: (A)x(B) /1000 = 13284 m3/mes = 442.8 m3/dia
Es decir, diariamente se tiene 442.8 m3 de agua en exceso por dia en planta.
Asumiendo un flujo de tratamiento de 50 m3/hr en la planta de destrucción de
cianuro, dicha planta trabajara diariamente:
442.8 m3/ (50 m3/hr) = 8.856 horas diarias
6.2 Calculo del número de agitadores
Tiempo de residencia (agitación): 30 minutos (según las pruebas realizadas)
Flujo a tratar: 50 m3/hr
Dimensiones de tanque agitador:
Diámetro (m): 2.6
Altura (m): 2.45
Volumen Tanque: 13.01 m3
No. Tanques necesarios: 2
Los materiales necesarios para la construccion de esta planta seran:
Materiales Cantidad Costo Unitario (US$)
Planchas Fe 3/16” x 4´x 8´ 7 51.00
Electrodos soldadura 40 kg 8.0
TOTAL US$ 677.0
Los motores necesarios para los agitadores serán de la empresa, es decir
que no implicaran un costo de estos ya que estos motores son reutilizados.
Lo mismo es aplicable a la mano de obra.
El costo del operador que maneje esta planta no implicara un gasto demás,
ya que se podrá traer una personal de otra area para el tiempo de trabajo de
8.9 horas diarias.
6.4 Calculo del costo de Energia
Motores: 2 (uno por cada agitador)
Costo energía : 0.30 US$/kw-hr
Potencia por motor: 30 HP ( 22.371 kw)
Costo energía por motor: 6.7113 US$/hr
Costo energía por los dos motores: 13.4226 US$/hr
Costo por m3 ( a un flujo de tratamiento de 50m3/hr): 0.2685 US$
RPM: 120
De acuerdo a estos cálculos, la planta de destrucción de cianuro será de
acuerdo a la Figura 1.
El costo de tratamiento total por m3 será sumando los costos para 1 m3 en la
prueba 6 (P6) mas el costo de energia por m3, es decir:
0.539 + 0.2685 = 0.8075 US$/m3
Motor 30 HP Motor 30 HP
Dosificador 2 Dosificador 1
Muestreador # 2
Muestreador # 1
Al medio ambiente Solucion proveniente de
planta. Flujo: 50 m3/hr
Peroxido de Hidrogeno Sulfato de Cobre
V1 = 13.01m3
Tiempo residencia: 15.61 minutos
V2 = 13.01 m3
Tiempo residencia: 15.61 minutos
Tiempo Total de Agitacion: 31.22 minutos
1.- De las pruebas realizadas se concluye que, con la utilización de peroxido
de hidrogeno y sulfato de cobre se logran tener valores óptimos en la
detoxificacion de soluciones cianuradas, y todo esto dentro de los limites
máximos permisibles.
2.- El costo de tratamiento por m3 es menos de la mitad utilizando peroxido
de hidrogeno que utilizando hipoclorito o cloro.
3.- En la practica, se debera corroborar el empleo de sulfato de cobre ya que
en las pruebas metalúrgicas el optimo de detoxificacion de cianuro se logra
solo con peroxido de hidrogeno.
4.- Para el diseño de la planta de destrucción de cianuro, se considero solo
los materiales que implicarian una compra local por parte de la empresa. El
resto de materiales y la mano de obra esta en el costo mensual programado
5.- Medioambientalmente, el uso de Hipoclorito o Cloro deja residuo de
BIBLIOGRAFIA
1.- The Chemistry and Treatment of Cyanidation Wastes
Adrian Smith and Terry Mudder, Mining Journal Books Limited-London
2.- El manejo del Cia nuro en la extraccion del Oro
MSc Mark J. Longsdon, PhD Karen Kagelstein, PhD Ferry I. Mudder
Consejo Internacional de Metales y Medio Ambiente
3.- SENAMHI
APENDICE 2
DEL PAD 2 DEL PAD 3
PLANTA PROCESOS SANTA ROSA
FLOWSHEET PLANTA
Dibujado por:
Ing. Juan C. Teran A.Revisado por:Ing. Rafael Morales Aprobado por:Ing. Jesus Maldonado Fecha: Mayo 2005 Escala: S/E
L-01-PMC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 18 19 22 23 24 25 26 27 28 29 30
CAJON DE CELDAS
POZA DE OPERACIONES (V= 3080 m3) POZA INTERMEDIA (V= 3822 m3) POZA GRANDES EVENTOS (V= 47831 m3) BOMBA TSURUMI LH875-60 100 HP BOMBA TSURUMI LH875-60 100 HP BOMBA TSURUMI LH845-60 60 HP BOMBA TSURUMI LH845-60 60 HP FILTRO CLARIFICADOR B FILTRO CLARIFICADOR A FLUJOMETRO KROHNE TORRE DE VACIO
BOMBA DE VACIO # 1 STERLING SIHI LPHA 65320 BN 40 HP BOMBA DE VACIO # 2 STERLING SIHI LPHA 65320 BN 40 HP CONO DE ZINC
BOMBA PRECIPITADO FLOWSERVE 6LR-18A/14.63 125 HP VALVULA NEUMATICA SHARPE
FILTRO DE PRENSA A FILTRO DE PRENSA B
COMPRESORA INGERSOLL RAND 2545E10 10HP TANQUE PULMON
TANQUE SOLUCION POZA INTERMEDIA TANQUE SOLUCION BARREN
BOMBA DE RIEGO #1 STERLING DRESSER 6AE18A 200 HP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
BOMBA DE RIEGO #2 STERLING DRESSER 6AE18A 200 HP 25
BOMBA DE RIEGO #3 STERLING DRESSER 6AE18A 200 HP 26
BOMBA SUMIDERO TSURUMI LH845-60 60 HP 27
BOMBA PRECAPADO INGERSOLL DRESSER HOC3 3x2x6 20HP 28
TANQUE PRECAPADO 29
CASETA ADICION DE CIANURO 30
Nº DESCRIPCION
SOLUCION RICA SOLUCION INTERMEDIA SOLUCION BARREN LINEA DE AIRE SOLUCION PRECAPA LINEA DE VACIO BARREN PARA SELLO BOMBA ADICION DE CIANURO SOLUCION BARREN MAS AGUA RIO LINEA DE SUMIDERO ADICION DE ZINC EN POLVO
LEYENDA
PLANTA DE DESTRUCCION DE CIANURO
AL MEDIO AMBIENTE
DEL PAD 1 31
32
32 ALMACEN DE CAL 31 ALMACEN DE CIANURO
ADICION DE CAL VIVA
APENDICE 4
REGLAMENTO DE LOS TÍTULOS I, II Y III DEL DECRETO LEY Nº 17752 "LEY GENERAL DE AGUAS"
DECRETO SUPREMO Nº 261-69-AP
Publicado:13 de diciembre de 1969
TITULO II
De la Conservación y Preservación de las Aguas
CAPITULO IV
DE LA CLASlFICACION DE LOS CURSOS DE AGUA Y DE LAS ZONAS COSTERAS DEL PAIS
Artículo 81º.- Para los efectos de la aplicación del presente Reglamento, la calidad de los cuerpos de agua en general ya sea terrestre o marítima del país se clasificará respecto a sus usos de la siguiente manera:
I. Aguas de Abastecimiento doméstico con simple desinfección
II. Aguas de abastecimientos domésticos con tratamiento equivalente a
procesos combinados de mezcla y coagulación sedimentación, filtración y cloración, aprobados por el Ministerio de Salud.
III. Aguas para riego de vegetales de consumo crudo y debida de
animales
IV. Aguas de zonas recreativas de contacto primario (baños y similares).
V. Aguas de zonas de pesca de mariscos bivalvos
VI. Aguas de zonas de Preservación de Fauna Acuática y Pesca
Recreativa o Comercial.
[Artículo modificado por el Artículo 1 del Decreto Supremo Nº 007-83-SA, publicado el 17-03-83]
Artículo 82º.- Con la finalidad de preservar los cuerpos de agua del país, acorde con la clasificación descrita en el artículo precedente, regirán los siguientes tipos y valores límites:
PARAMETROS I II III V VI
Selenio 10 10 50 5 10
Mercurio 2 2 10 0.1 0.2
PCB 1 1 1+ 2 2
Esteres Estalatos 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
Cadmio 10 10 50 0.2 4
Cromo 50 50 1,000 50 50
Níquel 2 2 1+ 2 **
Cobre 1,000 1,000 500 10 *
Plomo 50 50 100 10 30
Zinc 5,000 5,000 25,000 20 **
Cianuros (CN) 200 200 1+ 5 5(*)
Fenoles 0.5 1 1+ 1 100
Sulfuros 1 2 1+ 2 2
Arsénico 100 100 200 10 50
Nitratos (N) 10 10 100 N.A N.A
NOTAS:
*.-Pruebas de 96 horas LC50 multiplicadas por 0.1
** .-Pruebas de 96 horas multiplicadas por 0.02
LC50 .-Dosis letal para provocar 50% de muertes o inmovilización de la especie del BIO ENSAYO
(*) Limites de Concentración de Cianuro modificados por el Artículo 1 del Decreto Supremo N° 003-2003-SA, publicado el 29-01-2003, cuyo texto es el siguiente:
Cianuro
(Cn)
Cianuro WAD
80
Cianuro WAD
80
Cianuro WAD
100
Cianuro Libre
22
Cianuro Libre
22
