UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES
TESIS:
“TRATAMIENTO DE LOS RELAVES CON CONTENIDO DE CIANURO POR MEDIO DE LA INTERACCIÓN DE BACTERIAS Y COMPUESTOS INORGÁNICOS EN PLH MINERA S.A.C. PLANTA
OPCIÓN CHALA – AREQUIPA 2019”
PRESENTADA POR:
Bach. QUISPEALAYA CARRIZO, Franky Bach. ZÁRATE VIVAR, Orlando Edgar
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO METALÚRGISTA Y DE MATERIALES
HUANCAYO - DICIEMBRE
2020
ASESOR:
ING. RUBÉN MUEDAS CASTAÑEDA
I
DEDICATORIA:
A nuestros padres por su dedicación, esfuerzo y consejos que formaron parte de nuestra formación personal y profesional.
II
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios, a nuestros padres quienes fueron el pilar fundamental de quienes somos hasta el día de hoy. A los maestros de la Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la Universidad Nacional del Centro del Perú; cuyas valiosas enseñanzas y asesorías, condujeron al logro de la meta planteada. Al Ing. Rubén Muedas Castañeda que, con sus expertas indicaciones y detracciones, y por otro lado su paciencia, tiempo y sus calurosas frases de coraje, ayudaron a lograr este preciado trabajo de investigación. Por último, a la Universidad Nacional del Centro del Perú y la Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales por la formación profesional y por permitirme cumplir nuestra meta.
III
INDICE
DEDICATORIA: ... I AGRADECIMIENTO ... II INDICE ... III INDICE DE TABLAS ... VII INDICE DE FIGURAS ... IX RESUMEN ... XI INTRODUCCIÓN ... XII
CAPITULO I GENERALIDADES
1.1. ACERCADELAEMPRESAPLHMINERAS.A.C.: ... 1
1.2. UBICACIÓNGEOGRAFICADELAPLANTA: ... 1
1.3. LÍMITESDELDEPARTAMENTODEAREQUIPA: ... 2
1.4. ACCESIBILIDADALAPLANTAOPCIÓN: ... 2
1.5. GEOMORFOLOGÍA ... 3
1.6. CLIMA ... 3
1.7. HIDROLOGÍA ... 3
1.8. GEOLOGÍAECONÓMICAREGIONAL ... 4
1.9. DESCRIPCIÓNAMBIENTAL ... 4
IV CAPITULO II
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
2.1.PLANTEAMIENTOYFORMULACIÓNDELPROBLEMA: ... 5
2.1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: ... 5
2.1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: ... 6
2.2. OBJETIVOS: ... 7
2.2.1. OBJETIVO GENERAL: ... 7
2.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ... 7
2.3. JUSTIFICACIÓN: ... 7
2.4. LIMITACIONES: ... 8
CAPITULO III MARCO TEÓRICO 3.1. ANTECEDENTES ... 9
3.2. DEFINICIONESBASICAS: ... 10
3.2.1. El CIANURO: ...10
3.2.2. RELAVE: ...12
3.2.3. BACTERIAS: ...12
3.2.4. COMPUESTOS INORGÁNICOS: ...20
3.2.5. FORMAS DE DEGRADACIÓN DEL CIANURO:...20
3.2.6. BIODEGRADACIÓN DE CIANURO: ...21
3.3. FORMULACIÓNDEHIPÓTESIS: ... 22
3.3.1. HIPÓTESIS GENERAL ...22
3.3.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS ...22
3.4. OPERACIONALIZACIÓNDELASVARIABLES: ... 23
V CAPITULO IV
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
4.1. METODOLOGÍA: ... 25
4.1.1. MÉTODOS A UTILIZAR: ...25
4.1.2. MATERIALES E INSTRUMENTOS: ...26
4.1.3. EQUIPOS: ...27
4.1.4. REACTIVOS: ...27
4.2. PREPARACIÓNDEREACTIVOSPARALADETERMINACIÓNDEION CIANURO(CN-)PORELMÉTODODEVOLUMETRÍA: ... 27
4.3. VARIABLESDETRABAJODELASPRUEBASDELABORATORIO PARALAINVESTIGACIÓN: ... 28
4.4. DESARROLLOEXPERIMENTAL: ... 29
4.4.1. EVALUACION DE LA MUESTRA (RELAVE): ...29
4.5. SEMBRADODEBACTERIASEINOCULACIONDEBACTERIAS: ... 31
4.6. DESCRIPCIONDELASPRUEBAS: ... 33
4.6.1. DESCRIPCIÓN DE LAS PRUEBAS INICIALES(PREVIAS): ...33
4.6.2. DESCRIPCIÓN DE LA PRUEBA FINAL: ...37
4.7. GRÁFICAPROPUESTADELADEGRADACIÓNDELCIANURO: ... 41
4.8. DETERMINACIÓNDECONCENTRACIÓNDECIANURO: ... 41
CAPITULO V DISCUSIÓN DE RESULTADOS 5.1. CÁLCULODELTIEMPOÓPTIMODEDEGRADACIÓNCONLA PSEUDOMONAAERUGINOSAYSUEFECTOENTRATAMIENTO. .... 49
VI 5.2. CÁLCULODELTIEMPOÓPTIMODEDEGRADACIÓNCONLA
CITROBACTERFREUNDIIYSUEFECTOENTRATAMIENTO. ... 54
5.3. EFECTODELPHENLADEGRADACIÓNENELTRATAMIENTO. ... 59
5.4. ANÁLISISDEL%DEDEGRADACIÓNYEFECTODELOS COMPUESTOSQUÍMICOS. ... 61
CONCLUSIONES ... 67
RECOMENDACIONES ... 69
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………..72
ANEXOS ... 70
✓ PLANTADECIANURACIÓNYEXTRACCIÓNDELAMUESTRADE RELAVE ... 72
✓ TRATAMIENTOBIOLÓGICOYQUÍMICODELRELAVE... 73
✓ ANÁLISISDELRELAVETRATADO ... 75
VII
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Coordenadas de la planta. ... 2
Tabla 2. Accesibilidad a la planta. ... 2
Tabla 3. Operacionalización de las variables. ... 24
Tabla 4. Variables de operación de los equipos. ... 28
Tabla 5. Variables de operación del experimento. ... 29
Tabla 6. Análisis de concentración de Cianuro (ppm) de la muestra. ... 29
Tabla 7. Datos termodinámicos arrojados por el multiparámetro. ... 30
Tabla 8. Descripción de las pruebas iniciales para la Pseudomona. ... 34
Tabla 9. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora. ... 34
Tabla 10. Descripción de las pruebas iniciales para la Citrobacter. ... 36
Tabla 11. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora. ... 36
Tabla 12. Descripción de las pruebas finales para la Pseudomona. ... 38
Tabla 13. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora. ... 39
Tabla 14. Descripción de las pruebas finales para la Citrobacter. ... 40
Tabla 15. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora. ... 40
Tabla 16. Descripción del primer análisis químico a la prueba con la (pseudomonas)... 42
Tabla 17. Descripción del segundo análisis químico a la prueba con la (pseudomonas)... 43
VIII Tabla 18. Descripción del tercer análisis químico a la prueba con la
(pseudomonas)... 43 Tabla 19. Descripción del primer análisis químico a la prueba con la
(Citrobacter) ... 44 Tabla 20. Descripción del segundo análisis químico a la prueba con la
(Citrobacter) ... 45 Tabla 21. Descripción del tercer análisis químico a la prueba con la
(Citrobacter) ... 45 Tabla 22. Descripción del análisis químico a las pruebas finales con la
(Pseudomona Aeruginosa). ... 47 Tabla 23. Descripción del análisis químico a las pruebas finales con la
(Citrobacter Freundii). ... 48 Tabla 24. Análisis químico para el cálculo del tiempo óptimo de degradación
con la Pseudomona Aeruginosa. ... 50 Tabla 25. Análisis químico para el cálculo del tiempo óptimo de degradación
con la Citrobacter Freundii. ... 54 Tabla 26. Análisis químico para el cálculo del porcentaje de degradación con la
Pseudomona Aeruginosa. ... 61 Tabla 27. Análisis químico para el cálculo del porcentaje de degradación con la
Citrobacter Freundii. ... 64
IX
INDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación de la unidad de producción de la minera PLH s.a.c Planta
Opción ... 3
Figura 2. Modelo Conceptual de Contaminación Ambiental en Chala (Fuente. MINAM 2016) ... 4
Figura 3. Ion cianuro y cianuro de hidrógeno ... 10
Figura 4. Representaciones del ion ferrocianuro ... 11
Figura 5. Clasificación de los microorganismos y su relación a la presencia de oxígeno ... 13
Figura 6. Sistema de Cultivo continuo. ... 16
Figura 7. Etapas de crecimiento de las bacterias en función del tiempo. ... 17
Figura 8. Curvas de adaptación de bacterias. ... 18
Figura 9. Condición electroquímica de la muestra dentro Diagrama potencial vs. pH para el sistema CN-H2O a 25°C. ... 30
Figura 10. Secuencia de reacciones presentes en la degradación. ... 41
Figura 11. ppm CN- vs Tiempo (días) bacteria Pseudomona Aeruginosa. ... 50
Figura 12. Ppm CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria Pseudomona Aeruginosa con el CaCO3. ... 51
Figura 13. ppm de CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria Pseudomona Aeruginosa con el MgCl2. ... 52
Figura 14. ppm de CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria Pseudomona Aeruginosa con el Na2PO3. ... 52
X Figura 15. ppm de CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria
Pseudomona Aeruginosa con CaCO3, MgCl2 y Na2PO3. ... 53 Figura 16. ppm CN- vs Tiempo (días) para la bacteria Citrobacter Freundii. .... 54 Figura 17. Ppm CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria
Citrobacter Freundii a con el CaCO3. ... 55 Figura 18. ppm de CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria
Citrobacter Freundii con el MgCl2. ... 56 Figura 19. ppm de CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria
Citrobacter Freundii con el Na2PO3. ... 57 Figura 20. ppm de CN- vs Tiempo (días) para la interacción de la bacteria
Citrobacter Freundii con CaCO3, MgCl2 y Na2PO3 ... 58 Figura 21. pH para la interacción de la Pseudomona Aeruginosa en las
diferentes pruebas realizadas. ... 59 Figura 22. pH para la interacción de la Citrobacter Freundii en las diferentes
pruebas realizadas ... 60 Figura 23. % de degradación para la interacción de la Pseudomona Aeruginosa
en las diferentes pruebas realizadas. ... 62 Figura 24. Efecto pH y % de degradación para la interacción de la Pseudomona Aeruginosa en las diferentes pruebas realizadas. ... 63 Figura 25. % de degradación para la interacción de la Citrobacter Freundii en
las diferentes pruebas realizadas. ... 64 Figura 26. Efecto pH y % de degradación para la interacción de la Citrobacter
Freundii en las diferentes pruebas realizadas ... 65
XI
RESUMEN
Esta investigación, cuyo objetivo es identificar las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro, se presenta como un proyecto factible que nos permite dar solución a un problema que hoy en día se ha dejado de hablar a causa de la pandemia que nuestro planeta atraviesa, la contaminación ambiental por desechos minero metalúrgicos. Es necesario buscar alternativas que soluciones dicho impase y como metalurgistas y seres que poblamos esta tierra estamos llamados a contribuir con el medio ambiente. Para la obtención del oro (Au), en nuestra actualidad el proceso más conocido y más utilizado es el proceso de cianuracion, en donde se usa como reactivo principal el cianuro de sodio (NaCN), pero a su vez, el problema del presente trabajo de investigación surge por dicho reactivo y; es que su alta toxicidad como también la alta capacidad que tiene el cianuro de formar complejos con otros metales hace de este compuesto un potencial agente contaminante. En la tesis se desarrolló la investigación del tratamiento de relaves con contenido de cianuro, La muestra para esta evaluación se consideró el relave del proceso de cianuracion de mineral de oro de la planta concentradora opción. Aplicando diseños estadísticos, consecuentemente realizando pruebas experimentales se logró determinar la interacción de las bacterias y compuestos inorgánicos, tiempo óptimo de degradación y porcentaje de degradación del cianuro, logrando resultados favorables y alcanzando un porcentaje de degradación de 98.81%, que con futuras investigaciones se podrían mejorar y alcanzar un mejor resultado.
PALABRAS CLAVES: DEGRADACIÓN, CIANURACIÓN, INTERACCIÓN.
XII
INTRODUCCIÓN
El problema de la contaminación a causa de relaves con alto contenido de cianuro y la complejidad para llegar a conseguir un adecuado tratamiento el cual llegue a conseguir la destrucción del cianuro hasta porcentajes u concentraciones de acuerdo a las ECAS ambientales propuestas en el país al contaminante mencionado; como consecuencia nos encontramos en la búsqueda de nuevos métodos que sean más eficientes en el tratamiento de estos efluentes dentro de la industria minero-metalúrgica a nivel laboratorio para su posterior aplicación en la industria. En la tesis se investiga la interacción que tienen los compuestos químicos y las bacterias en el transcurso de degradación de cianuro, buscando mejorar el proceso habitual de tratamiento de estos tipos de efluentes los cuales se reflejen en la concentración final y la cinética que este proceso conlleve realizar.
Objetivo: Buscar las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa.
Hipótesis: Las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan son: la Citrobacter, Pseudomonas y CaCO3, MgCO3, Na3PO4
respectivamente en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa.
94
CAPITULO I
GENERALIDADES
1.1. ACERCA DE LA EMPRESA PLH MINERA S.A.C.:
La empresa minera PLH S.A.C. es una corporación aplicada a la explotación minera metalúrgica de oro que se formó con el fin de extraer los recursos mineros de nuestro país en la zona sur, a continuación, indicaremos algunos datos que consideramos importantes para el desarrollo de la presente tesis.
1.2. UBICACIÓN GEOGRAFICA DE LA PLANTA:
La Planta Opción de la Compañía minera PLH S.A.C. está situado en la costa Sur del País del Departamento de Arequipa provincia de Caraveli Distrito de Chala, a una altitud 112 msnm.
2
Item UP
COORDENADAS ALTITUD
(msnm)
Oeste Sur
01 Opción 74° 14′ 51″ 15° 52′ 0″ 112
Tabla 1. Coordenadas de la planta.
1.3. LÍMITES DEL DEPARTAMENTO DE AREQUIPA:
POR EL NORTE: Ayacucho - Apurímac POR EL SUR: Moquegua – Océano Pacifico POR EL ESTE: Puno - Cusco
POR EL OESTE: Ica – Océano Pacifico
1.4. ACCESIBILIDAD A LA PLANTA OPCIÓN:
El acceso a la zona de estudio del presente trabajo de investigación desde Lima por la panamericana sur hasta la altura del km 796.4 cruce de Chaparra (ruta asfaltada), 10 km hasta el desvió para la unidad de producción (ruta asfaltada) y por ultimo 1 km aproximadamente hasta la
“Planta Opción” (Trocha).
ÍTEM RUTA RECORRIDO DISTANCIA
(km)
ESTADO DE VÍA
01 SUR Lima-Chala 796.4 Asfaltado
02 NORESTE Chala-Chaparra 10 Asfaltado
03 NORTE Chaparra-Planta
Opción 1 Trocha
Tabla 2. Accesibilidad a la planta.
3 Figura 1. Ubicación de la unidad de producción de la minera PLH s.a.c
Planta Opción
1.5. GEOMORFOLOGÍA:
El distrito de Chala se encuentra ubicado en la unidad geomorfológica Faja Litoral, comprendida entre la línea de costa y la planicie costera entre el nivel del mar hasta los 300 m.s.n.m. (MINAM, 2016).
1.6. CLIMA:
Las caracterizaciones de las tornadizas del clima se mantienen en la indagación inscrita en la estación meteorológica convencional Chala de SENAMHI situada en las líneas geográficas Latitud 15°51’55.76’’ y Longitud 74°14’42.69’’ a 43m.s.n.m. (MINAM, 2016).
1.7. HIDROLOGÍA:
La provincia de Caraveli muestra cuatro cuencas hidrográficas denominadas cuenca Ático- Caravelí, cuenca Acarí, cuenca Yauca, cuenca Chaparra y cuenca Chala. (MINAM, 2016).
4
1.8. GEOLOGÍA ECONÓMICA REGIONAL:
La mineralización de oro se presenta generalmente de yacimientos de oro y cobre como vetas en el batolito de la costa, y ocurren en forma paralela o trasversal a este. El oro se encuentra en vetas angostas de poca longitud con pirita, calcopirita y galena, también se hallan vetas de hierro de inyección magmática tal como las vetas en Acari. (INGEMMET, 2011).
1.9. DESCRIPCIÓN AMBIENTAL:
La calidad ambiental del distrito de Chala está condicionada por la contaminación ambiental debida a las actividades mineras presentes en su entorno urbano como son las plantas de beneficio operando con el método de cianuración y amalgamación con mercurio. La contaminación del aire por material particulado PM10 en plantas de beneficio se evidencia por la presencia de valor máximo de concentración en material particulado PM10 de 92.8ug/m3, con UCL95 de 66.16 sobre 07 muestras. Ver figura 2.
Figura 2. Modelo Conceptual de Contaminación Ambiental en Chala (Fuente. MINAM 2016)
5
CAPITULO II
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
2.1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA:
2.1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
Una de las principales características de la actividad minera-metalúrgica es el impacto que genera en el medioambiente, es preciso averiguar opciones que nos admitan mitigar estos efectos. Los relaves con contenido de cianuro presentan diversos problemas por ejemplo el contenido de sulfatos de metales diversos (generación de aguas ácidas) otro problema es el remanente de cianuro que queda posteriormente de los métodos de recuperación de metales, ambos están íntimamente vinculado a graves daños a la salud humana y ambiental.
Pero el problema es aún más grande; el cianuro tiende a reaccionar ciertamente con muchos otros compuestos y moléculas químicos para crear, al menos,
6 cientos de compuestos distintos; a muchos de estos compuestos resultantes de la desintegración, aunque menos tóxicos que el cianuro original, se les conoce por su toxicidad para los organismos acuáticos y por su permanencia en el ambiente por periodos prolongados.
Para tal caso es necesario estudiar a los microorganismos (Bacterias), conocer sus propiedades, el medio en el cual estos puedan vivir sin ningún problema, conocer la interacción que tiene con el CN, la forma de degradación y la adición de compuestos inorgánicos que permitirán una mejor interacción de la bacteria con los compuestos de CN y con el mismo CN libre.
2.1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA:
a. PROBLEMA GENERAL:
¿Cuáles son las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa 2019?
b. PROBLEMAS ESPECÍFICOS:
i. ¿Cómo sembrar las bacterias que puedan degradar cianuro conjuntamente con la interacción de compuestos inorgánicos?
ii. ¿De qué manera podemos determinar la cinética en la descomposición del cianuro contenido en los relaves?
iii. ¿Cómo evaluar el efecto de bacterias y compuestos inorgánicos en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro?
7
2.2. OBJETIVOS:
2.2.1. OBJETIVO GENERAL:
Buscar las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa 2019.
2.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
i. Sembrar las bacterias que puedan degradar cianuro conjuntamente con la interacción de compuestos inorgánicos.
ii. Determinar la cinética en la descomposición del cianuro contenido en los relaves.
iii. Evaluar el efecto de bacterias y compuestos inorgánicos en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro.
2.3. JUSTIFICACIÓN:
El actual proyecto de investigación tiene como objetivo principal mitigar el impacto ambiental generado por el cianuro (CN) contenido en los relaves, ya que el elemento químico posee las siguientes propiedades: En primer lugar, el cianuro tiene el volumen de combinación con los metales y esta característica es clave para entender tanto su toxicidad como su beneficio en la minería. El cianuro se dispone con 28 metales de la tabla periódica, entre ellos el oro y la plata, los metales pesados y el hierro; también reacciona con el medio en el que se encuentre formando gases tóxicos y otros compuestos que perjudican el medio natural donde se encuentran depositados estos compuestos, comprometiendo
8 ambiente. Esta y muchas otras características particulares hace que sea posible el presente trabajo de investigación.
Nosotros como estudiantes de ingeniería metalúrgica estamos llamados a atender estos casos con la seriedad correspondiente, esperando que seamos útil a la sociedad y aportar conocimientos en estos trabajos a favor del medio ambiente, ya que cabe recalcar que nuestro ambiente cada vez se ve más afectada por la contaminación de múltiples factores.
2.4. LIMITACIONES:
El actual trabajo de investigación se ha realizado a nivel laboratorio, los resultados logrados en las pruebas deben ser confirmados en las siguientes etapas de escalamiento. Es necesario indicar que la investigación está dirigida a relaves con alto contenido de CN que son desechadas por las plantas de tratamiento de extracción de oro y plata en el departamento de Arequipa provincia de Caravelí, distrito de Chala.
9
CAPITULO III MARCO TEÓRICO
✓ 3.1. ANTECEDENTES
a. Unas de las investigaciones que guarda relación con el presente trabajo es el que fue realizado, en 2015, en la Universidad Nacional de Colombia Facultad de Minas, Departamento de Geociencias y Medio Ambiente en Medellín, Colombia el trabajo: MICROORGANISMOS POTENCIALES DEGRADADORES DE CIANURO EN RESIDUOS DE MINERÍA DE ORO por Edwin Alexis Cardona Giraldo como requisito para optar al título de Magister en Medio Ambiente y Desarrollo.
b. Otra de las investigaciones que guarda relación con el presente trabajo es el que fue realizado, en 2016, En La Universidad Nacional de Tumbes – Perú.
en la escuela de posgrado de biotecnología molecular con el trabajo:
BIORREMEDIACIÓN DE RELAVES MINEROS CON UN CONSORCIO MICROBIANO NATIVO CARACTERIZADO MOLECULARMENTE Y PRODUCTOR DE ENZIMAS DEGRADADORAS DE CIANURO Y DERIVADOS por Melitza de Lourdes Cornejo La Torre como requisito para optar al título de magister en biotecnología molecular.
10 En esta investigación se concluye que: Se lograron aislar 89 cepas microbianas 77 bacterianas y 12 fúngicas procedentes de ambientes contaminados con cianuro. Las cepas bacterianas mostraron mayores ventajas para su implementación en procesos de biorremediación, de las cuales 32 fueron seleccionadas por su capacidad de tolerar y asimilar el cianuro. Se formularon tres consorcios bacterianos, de los cuales el consorcio denominado CBCN002 y conformado por 8 cepas pertenecientes a 3 géneros bacterianos mostró mayor eficiencia para degradar cianuro bajo diferentes condiciones.
3.2. DEFINICIONES BASICAS:
3.2.1. El CIANURO:
a) ¿Qué es el Cianuro?
Es un ion de fórmula CN- que se presenta en forma de sales. Se muestra al ion cianuro en dos de sus representaciones típicas: un átomo de carbono unido fuertemente (triple ligadura) a un átomo de nitrógeno y que posee además un electrón en exceso que fue tomado del sodio o del potasio. (Blesa.M. 2012.Pg 77)
Figura 3. Ion cianuro y cianuro de hidrógeno
11 b) ¿Dónde se encuentra?
Dentro del campo de la Química Inorgánica, son muy abundantes los complejos metálicos que se forman por combinación del ion cianuro con cationes metálico, como el ion ferrocianuro que se muestra en la figura 4 (Blesa.M.
2012.Pg 77).
Figura 4. Representaciones del ion ferrocianuro
Una sustancia muy conocida es el ferrocianuro férrico, que es la base de pigmentos azules muy conocidos denominados Azul de Prusia. En este compuesto, la toxicidad del cianuro ha disminuido mucho.
c) El cianuro en la minería
El cianuro ha sido utilizado por la industria minera para separar las partículas de oro y plata por más de 120 años, representando menos del 20% de la demanda global de cianuro industrial. (Barrick. 2018 Recurso de internet:
https://barricklatam.com/barrick/presencia/republica-dominicana/blog/que-es-el- cianuro-y-por-que-se-utiliza-en-la-mineria/2015-01-27/204931.html)
12
3.2.2. RELAVE:
Son desechos tóxicos sub productos de proceso mineros y por la concentración de minerales. Es una concentración de mezcla de tierra, minerales, agua y rocas. Composición: Altas concentraciones de químicos (As, Cd, CN, Hg, Se). Son transportados y almacenados en tanques o pozas de relaves. (Periódico la República. Recurso de internet:
http://www.larepublica.pe/17-12-2013/policia-intervino-planta-ilegal-que- procesaba-plata-con-cianuro).
3.2.3. BACTERIAS:
Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre: la presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque
gérmenes son patógenos.(Recurso de
internet: http://www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml#ixzz5G wNXtrFl).
a) ¿Que son las bacterias?
Las bacterias son microorganismos muy versátiles que pueden degradar una gran variedad de compuestos naturales y xenobióticos. (Conrado.V. 2014.
Pg.1):
b) Aspectos fundamentales de la degradación bacteriana
Es preciso conocer los elementos nutritivos y las condiciones físicas favorables que necesitan para su crecimiento. Este proceso está representado por la siguiente ecuación simple (Misari.F. 2016. Pg.45):
13 donde M es un metal divalente.
c) Géneros de bacterias importantes
Los microorganismos que son y pueden ser adecuados para la minería y la obtención de sus contenidos metálicos pueden ser ubicados en dos categorías:
1. Autotróficas: Son microorganismo que obtienen sus nutrientes y energía 2. Heterotróficas: Son aquellas que requieren de la disponibilidad de materia orgánica para completar sus ciclos de vida.
Figura 5. Clasificación de los microorganismos y su relación a la presencia de oxígeno
14 d) Identificación de bacterias:
Las coloraciones pueden ser:
A.- Simples: Cuando sólo interviene un colorante.
B.- Compuesta: Cuando intervienen dos o más colorantes y se efectúan en varios tiempos.
COLORACIÓN DE GRAM
Es una coloración indispensable en bacteriología, además es diferencial para los microorganismos y son:
A.- Gram Positivas: Son aquellas bacterias que retienen el colorante violeta de genciana y no se decoloran por el alcohol. Toman un color violeta.
B.- Gram Negativas: Son aquellas bacterias que pierden el colorante violeta de genciana por decoloración con alcohol y necesitan ser teñidas por un colorante de contraste que es la safranina. Adquieren una coloración roja. (Misari.F. 2016.
pg.50-51).
PROCEDIMIENTO:
a) Prepara un frotis
b)
Fijar la preparación a la llama.
15 c) Hacer actuar violeta de genciana más cinco gotas de bicarbonato de sodio
en solución durante 1 minuto.
d) Lavar con agua corriente y cubrir la preparación con lugol por 3 minutos.
e) Lavar con agua corriente y decolorar con alcohol de 95° durante 8 segundos.
f) Cubrir el frotis con safranina 3 minutos.
g) Lavar con agua corriente, secar y observar al microscopio.
e) Cultivo continuo de bacterias:
Con el propósito de disponer de volúmenes suficientes de cultivos en forma continua para la inoculación de columnas y pilas se desarrolló un sistema de cultivo continuo.
16 Figura 6. Sistema de Cultivo continuo.
El sistema consiste en un reactor en el cual se puede disponer constantemente de cultivos de bacterias para inoculación o preparación de concentrados de bacterias. La disposición del equipo y secuencia de operaciones se muestra en la Fig. 6.
17 Figura 7. Etapas de crecimiento de las bacterias en función del
tiempo.
Como se observa, inicialmente las bacterias pasan por un espacio de arreglo luego del cual su reproducción es logarítmica. La disposición del equipo y sucesión de operaciones se muestra en la figura 6.
f) Población bacterial
El procedimiento como se encuentra el NMP para la población de bacterias/ ml para los cultivos del género Thiobacillus (Misari.F. 2016. pg.61), se muestra en la descripción siguiente:
- Se prepara una secuencia de diluciones de solución del cultivo con la solución nutriente de 9K (sin FeSO4 );
- De cada dilución se prepara cinco tubos con solución nutriente de 9K (10.0 g FeSO4 . 7H2 O/ litro en vez de 44.22 g/l); pH 2.5;
- Se incuba los tubos con las diferentes diluciones hasta que muestran por coloración el desarrollo de bacterias (hasta el límite de la dilución). Temperatura 30-35°C;
18 La interpretación: - En la dilución 1:106 del cultivo original se encuentran como número más probable 5.0 bacterias por mililitro. El cálculo del NMP para el cultivo original se realiza por división por el factor de la dilución o sea 10-6:
Mientras tanto existen programas para computadoras sobre la base de fórmulas matemáticas de estadística con los cuales se han desarrollado tablas para el NMP con diferentes límites de confianza. (Misari.F. 2016. pg.62).
g) Adaptación de bacterias:
La actividad bacterial se mejora efectuando repetidos cultivos sobre el mismo substrato. Mediante una adaptación se logra:
Una disminución del tiempo muerto (tiempo improductivo)
- Cuando las curvas de extracción están muy cercanas (ver curvas IV y V), se puede considerar como que la adaptación ya finalizó.
- La bacteria a partir de la prueba I es usada como inóculo para la prueba II y así sucesivamente.
Figura 8. Curvas de adaptación de bacterias.
19 h) Factores que tienen influencia en la actividad bacterial
La actividad metabólica de los microorganismos incluidos en la lixiviación de sulfuros está afectada, considerablemente, por factores ambientales.
(Misari.F. 2016. pg.71).
Efecto del medio ambiente:
Los límites de la actividad bacterial en el ambiente natural se han estudiado en términos del pH y el potencial de oxidación – reducción. Este último está definido por:
donde K es la constante de equilibrio de la reacción. La escala Eh se extiende desde +850 a - 450 mv. mientras que los rangos de pH de 1.0 a 10.2. Una indicación más sensitiva del efecto del ambiente sobre la actividad de los microorganismos está dado por:
donde aH2 es la actividad del hidrogeno molecular que puede ser definido de la siguiente ecuación:
A través de la aplicación de la ecuación (88) y la ecuación (89) una relación entre Eh y rH2 se puede derivar:
Los valores de rH2 pueden estar en el rango desde 0 a 41.7 y están directamente relacionados al cambio de energía libre de Gibbs:
20 además, está relacionado a la constante de equilibrio:
Los valores de ∆G corresponden a la cantidad máxima de energía que está disponible para los microorganismos.
3.2.4. COMPUESTOS INORGÁNICOS:
Se denomina compuesto químico inorgánico a todos aquellos compuestos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el más abundante. (Del Carme.J. Pg.3).
3.2.5. FORMAS DE DEGRADACIÓN DEL CIANURO:
Se han evaluado estrategias para minimizar los impactos generados por el cianuro, el método más usado es mediante procesos físicos de exclusión, adsorción con carbón activado, tratamiento químico y recuperación de cianuro.
(Cardona. E. 2015.Pg 13).
Métodos Físicos, químicos y Biológicos:
a) Físicos
Uno de los métodos es el uso de la luz UV, esta tiene un efecto de degradación en el cianuro, pero es tanta la cantidad de contaminante que se derrama en el suelo y fuentes acuíferas que no alcanza a descomponer en otros elementos o compuestos menos fuertes. (Cardona.E. 2015.Pg 15).
b) Químicos
21 Entre los métodos químicos más usados están la cloración alcalina, el dióxido de sulfuro/aire, peróxido de hidrógeno donde el producto final esperado es el ión cianato (OCN-) porque este posee una toxicidad menor y puede seguir oxidándose con cloro a un pH casi neutro y finalmente producir CO2 y N2
(Cardona.E. 2015.Pg 15).
• Cloración Alcalina La reacción de destrucción del cianuro ocurre en dos etapas, que involucran la conversión de cloruro de cianuro (CNCl) seguido de su hidrólisis a cianato.
• Oxidación con ácido de Caro. También conocida como oxidación con ácido peroximonosulfurico (H2SO5), es muy utilizada en minería, este degrada el cianuro de los efluentes de cianuración provocando que el cianuro se oxide a cianato, compuesto menos toxico que el cianuro.
c) Biológicos
Estas metodologías se han empleado con éxito en el tratamiento de diferentes residuos líquidos industriales (Akcil,J. 2003.Pg. 244), las bacterias son las principales responsables de la degradación biológica (Akcil.J. 2003.Pg. 244).
3.2.6. BIODEGRADACIÓN DE CIANURO:
22 La mina Homestake en Lead, South Dakota, ha operado convenientemente una planta de procedimiento biológico de aguas de desecho desde 1984. Esta planta trata hasta 21,000 m3 de agua por día.. (Misari,F.
2016.Pg 280).
3.3. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS:
3.3.1. HIPÓTESIS GENERAL
Las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan son: la Citrobacter, Pseudomonas y CaCO3, MgCl2, Na3PO4 respectivamente en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa 2019.
3.3.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS
i. El sembrado de las bacterias se realizará mediante la técnica de replicación, para su posterior inoculación en la muestra con la adición de compuestos inorgánicos.
ii. Se determinará la cinética en la descomposición del cianuro contenido en los relaves mediante pruebas iniciales las cuales posteriormente serán representadas y evaluadas en graficas estadísticas.
iii. Se evaluará el efecto de bacterias y compuestos inorgánicos en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro mediante la aplicación de análisis químico ala muestra tratada, representación gráfica e interpretación.
23
3.4. OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES:
Con el fin de homogeneizar el significado de la hipótesis, en la tabla 1 se desarrolla la definición conceptual y operacional de las variables que se utilizó en la investigación.
Variable dependiente:
Tratamiento de relaves con contenido de cianuro.
Variable independiente:
Por medio de la interacción de bacterias y compuestos inorgánicos en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa 2019.
24 Tabla 3. Operacionalización de las variables.
Hipótesis: Las bacterias y compuestos inorgánicos que mejor interactúan son: la Citrobacter, Pseudomonas Fluorescentes y CaCO3, MgCO3, Na3PO4 respectivamente en el tratamiento de relaves con contenido de cianuro en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa 2019.
Y = f(X)
Y1: Tratamiento de relaves con contenido de cianuro.
X1: Por medio de la interacción de bacterias y compuestos inorgánicos en PLH Minera S.A.C. Planta Opción Chala – Arequipa 2019.
Variable Dependiente
Definición conceptual Dimensiones Indicadores
Tratamiento de relaves con contenido de cianuro.
Es la forma o los medios que se utilizan para evitar que los componentes químicos existentes en los relaves (producto del proceso de concentración de minerales y están compuestos por material molido y agua con reactivos) impacten el medio ambiente.
-Concentración CN- -humedad
-ppm
-porcentaje (%)
Variable
Independiente
Definición conceptual Dimensiones indicadores
Por medio de la interacción de
bacterias y
compuestos
inorgánicos en PLH Minera S.A.C.
Planta Opción Chala – Arequipa 2019.
Es la adaptación y el desenvolvimiento de las bacterias en condiciones adecuadas para que estas puedan cumplir su función de desintegración.
-Concentración de reactivo:
CaCO3, MgCl2, Na3PO4
-pH
-Población bacteriana -Tiempo
-gr/ml
-unidades de pH -número de colonias -Días
25
CAPITULO IV
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
4.1. METODOLOGÍA:
4.1.1. Métodos a utilizar:
a. Tipo y diseño de la investigación: Experimental.
b. Nivel de la investigación: Aplicada.
c. Población: PLM Minera S.A.C.
d. Muestra: Una parte representativa de relave.
e. Estadígrafo de prueba: Estadística descriptiva.
f. Técnicas de análisis de datos: Software Excel como herramienta estadística.
26
4.1.2. Materiales e instrumentos:
a. Placa Petri: Una placa de agar (también, plato de agar) es una placa de Petri que contiene un medio de cultivo (comúnmente agar además de nutrientes) usada en microbiología para cultivar microorganismos.
b. Mechero de Bunsen c. Aza de siembra
d. Frasco de almacenamiento graduado e. Tubo de ensayo
f. Pipeta g. Bureta
h. Frasco lavador i. Fiola 1000 y 100 ml j. Luna de reloj
k. Embudo de vidrio l. Jeringa 5ml
m. Vaso de precipitación 100, 50 y 25 ml n. Gradilla
o. Matraz
p. Varilla de vidrio q. Papel filtro r. Papel tornasol s. Gotero
t. Frasco de ámbar
27
4.1.3. Equipos:
a. Incubadora: Es una cámara de presión que se maneja para efectuar métodos industriales que solicitan temperatura y presión elevadas diferentes a la presión del aire en el ambiente.
b. Multiparametro c. Ph-metro
d. Balanza electrónica e. Centrifugadora f. Microscopio
4.1.4. Reactivos:
a. Agua destilada b. Nitrato de plata c. Yoduro de potasio d. Carbonato de calcio e. Cloruro de magnesio f. Fosfato de sodio g. Catalizador (bacterias)
4.2. PREPARACIÓN DE REACTIVOS PARA LA DETERMINACIÓN DE ION CIANURO (CN
-) POR EL MÉTODO DE VOLUMETRÍA:
Solución titulante (Nitrato de plata):
Disolver 4.33 gramos de nitrato de plata (AgNO3) en agua y aforar hasta 1000ml en una Fiola.
Nota: Mezclar bien. Guardar en botella oscura y proteger de la luz.
Descartar la solución después de un mes.
28 Indicador (Yoduro de potasio al 5%):
Solución indicadora de yoduro de potasio al 5 %. Disolver 5 g de yoduro de potasio (KI) en 95 ml de agua destilada.
Nota: Mezclar bien. Guardar en botella oscura y proteger de la luz.
4.3. VARIABLES DE TRABAJO DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO PARA LA INVESTIGACIÓN:
4.3.1. Variables de operación de los equipos:
VARIABLES DE OPERACIÓN DATO UNIDAD
RPM de la centrifugadora 4650 RPM
Tiempo de alcance de revolución deseada de la centrifugadora
3.54 segundos Tiempo de operación de centrifugadora 30 Minutos
Incubadora 25 °C
Tabla 4. Variables de operación de los equipos.
4.3.2. Variables de operación del experimento:
VARIABLES DE OPERACIÓN DATO UNIDAD
Concentración de cianuro en la muestra 850 ppm
Humedad 70 %
Concentración de reactivos (CaCO3, MgCl2, Na3PO4)
0.05 gr/ml
pH de la muestra 10.12 pH
Población bacteriana (Pseudomona aeruginosa)
10 Colonias
29 Población bacteriana (Citrobacter freundii) 10 Colonias
Tiempo de operación 10 días
Tabla 5. Variables de operación del experimento.
4.4. DESARROLLO EXPERIMENTAL:
4.4.1. EVALUACION DE LA MUESTRA (RELAVE):
a. OBTENCION DE LA MUESTRA:
Para la obtención de una muestra representativa se extrajo 1 Litro / Hora de relave durante las 24 horas de operación de la planta, exactamente del tubo de descarga del 3er tanque de agitación que va directo hacia la poza de relave.
Posteriormente se mezcló la muestra en un recipiente de 30 litros para su uniformidad.
b. ANALISIS DE LA MUESTRA:
b.1. Determinación de concentración de Cianuro (ppm)
Se empleó el método de volumetría comúnmente llamado “titulación”, para tal punto se filtró 50 ml de pulpa (relave) y se hizo el análisis 3 veces, cada una de ellas con 5ml de solución, dando los siguientes resultados:
Tabla 6. Análisis de concentración de Cianuro (ppm) de la muestra.
Análisis
Consumo de AgNO3
Factor de conversión
CN Ppm
N° 01 1.75 500 875
N° 02 1.6 500 800
N° 03 1.8 500 900
PROMEDIO 858
30 Se determinó mediante promedio aritmético que la concentración de cianuro es 858 ppm.
b.2. Determinación de las variables termodinámicas
Se determinó las variables mediante la utilización del multiparámetro (HANNA HI98194), el cual arrojo los siguientes resultados:
Tabla 7. Datos termodinámicos arrojados por el multiparámetro.
De la tabla tenemos como dato el ph 10.12 y el potencial electroquímico de -1.84 voltios; el cual nos ayudará a ubicarnos dentro del diagrama Pourbaix:
Figura 9. Condición electroquímica de la muestra dentro Diagrama potencial vs. pH para el sistema CN-H2O a 25°C.
31
4.5. SEMBRADO DE BACTERIAS E INOCULACION DE BACTERIAS:
4.5.1. SEMBRADO E INOCULACION PARA LAS PRUEBAS INICIALES
El sembrado de las bacterias que servirá para el desarrollo del presente trabajo de investigación se realizó en el laboratorio de microbiología de ESSALUD Huancayo, con la asesoría del Lic.T.M Dante Hinojo Veliz quien está a cargo del laboratorio de microbiología.
Recordando que los diferentes tipos de bacterias se encuentran en cada una de las cosas que podamos observar y que cada una de ellas tienen sus características propias.
Nos damos cuenta que para nuestro caso la Pseudomona Aeruginosa es un nocivo aprovechado en humanos y también en plantas , este patógeno principalmente contamina los pulmones , las vías respiratorias, las vías urinarias, los tejidos, (heridas), y también causa otras sepsis, es así que cuando los pacientes que asisten al Hospital Nacional Ramiro Priale Priale por alguna de estas enfermedades antes mencionadas pasan por una toma de muestra de la zona afectada y se envía a cultivo con antibiograma, es ahí donde se detecta esta bacteria y se le hace el estudio correspondiente y se guarda en el agar respectivo dentro de las placas petri durante el tiempo que estas puedan sobrevivir con diferentes finalidades.
Para nuestro caso el sembrado de nuestra bacteria se hizo con la técnica de replicación, que consiste en tomar 1 o 2 colonias bacterianas con ayuda de la aza de siembra del agar principal donde se encuentra la bacteria Pseudomona Aeruginosa, es decir de las colonias que fueron guardadas anteriormente.
Estas colonias tomadas se esparcieron en zigzag en una nueva placa petri con el agar respectivo y se dejó incubando a temperatura de ambiente durante 7
32 días en donde logró alcanzar su desarrollo máximo tanto cualitativamente como cuantitativamente.
Del mismo modo para la Citrobacter Freundii es necesario conocer algunas características como el medio en donde se hallan, continuamente se hallan en el agua, suelo, comida, vegetación y como flora saprofita en el espacio intestinal de muchos animales además del hombre. Aquellos pacientes que presentan algunas de estas enfermedades pasan por una toma de muestra de la zona afectada y se envía a cultivo con antibiograma, es ahí donde se detecta esta bacteria y se le hace el estudio correspondiente y se guarda en el agar respectivo dentro de las placas petri durante el tiempo que estas puedan sobrevivir con diferentes finalidades.
Para el caso de la Citrobacter Freundii, el sembrado se realiza siguiendo los pasos antes mencionados para el sembrado de la bacteria Pseudomona Aeruginosa. La inoculación de las bacterias pseudomona y citrobacter consiste únicamente en trasladar las 1 o 2 colonias de las placas petri hacia el tubo de prueba con ayuda del aza de siembra.
4.5.2. SEMBRADO E INOCULACION PARA LAS PRUEBAS FINALES
Para efectuar el sembrado y posterior inoculación de las bacterias Pseudomona y Citrobacter en las pruebas finales se consideraron los pasos antes mencionados en el punto 4.5.1.
El tiempo de sembrado fue de 7 días en donde ambas bacterias lograron alcanzar su máximo desarrollo. Después de los 7 días se dio paso a la inoculación de 8 a 10 colonias en cada uno de los tubos de prueba.
33
4.6. DESCRIPCION DE LAS PRUEBAS:
4.6.1. DESCRIPCIÓN DE LAS PRUEBAS INICIALES(PREVIAS):
Las pruebas previas se realizaron con la finalidad de determinar las condiciones de trabajo para las posteriores pruebas finales.
• Pruebas con Pseudomonas. –
- Se vertió 30 ml de muestra de relave en cada uno de los 12 tubos graduados destinados para las 4 pruebas con 3 repeticiones cada una con el propósito de establecer el turno inestimable de degradación de cianuro, número de colonias bacteriana, efecto de degradación y concentración de reactivos inorgánicos para el tratamiento.
- Posteriormente se añadió:
- 1 gr de CaCO3 en tres tubos que contenían la muestra - 1 gr de MgCl2 en tres tubos que contenían la muestra - 1 gr de Na2PO3 en tres tubos que contenían la muestra Y los tres tubos restantes quedaron únicamente con la muestra.
- Finalmente se realizó la inoculación de la bacteria de 1 a 2 colonias (Pseudomona Aeruginosa) con la ayuda de un asa bacteriológica y un mechero Bunsen para evitar la contaminación de las bacterias y muestras a tratar.
- Una vez trasladada la muestra se realizaron 3 análisis durante 21 días con un intervalo de 7 días cada análisis.
34 ANÁLISIS TIEMPO
(DÍAS) TUBO RELAVE CON
1 7
1 Pseudomona
2 Pseudomona
+CaCO3
3 Pseudomona + MgCl2
4 Pseudomona
+Na2PO3
2 14
1 Pseudomona
2 Pseudomona
+CaCO3
3 Pseudomona + MgCl2
4 Pseudomona
+Na2PO3
3 21
1 Pseudomona
2 Pseudomona
+CaCO3
3 Pseudomona + MgCl2
4 Pseudomona
+Na2PO3
Tabla 8. Descripción de las pruebas iniciales para la Pseudomona.
Para la evaluación de los análisis se realizó el filtrado con la ayuda de una centrifugadora a los siguientes parámetros:
Parámetro de la centrifugadora:
Rpm 4650
Tiempo de aceleración 3minutos 54segundos Tiempo de operación 45 minutos
temperatura 25°celcius
Tabla 9. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora.
La centrifugadora redujo el proceso de filtrado por vía clásica de 5 horas a 45minutos.Una vez realizado el filtrado de la muestra se pasó a realizar el análisis de ph con el ph-metro digital (913PH METER) y concentración de
35 cianuro por vía clásica (volumetría o también llamada titulometria); para la posterior discusión de resultados.
• Pruebas con Citrobacter. –
- Se vertió 30 ml de muestra de relave en cada uno de los 12 tubos graduados destinados para las 4 pruebas con 3 repeticiones cada una con el propósito de establecer el turno inapreciable de degradación de cianuro, número de colonias bacteriana, efecto de degradación y concentración de reactivos inorgánicos para el tratamiento.
- Posteriormente se añadió:
- 1.5 gr de CaCO3 en tres tubos que contenían la muestra - 1.5 gr de MgCl2 en tres tubos que contenían la muestra - 1.5 gr de Na2PO3 en tres tubos que contenían la muestra Y los tres tubos restantes quedaron únicamente con la muestra.
- Finalmente se realizó la inoculación de la bacteria de 2 a 4 colonias (Citrobacter Freundii) con la ayuda de un asa bacteriológica y un mechero Bunsen para evitar la contaminación de las bacterias y muestras a tratar.
- Una vez trasladada la muestra se realizaron 3 análisis durante 21 días con un intervalo de 7 días cada análisis.
36 ANÁLISIS TIEMPO
(DÍAS) TUBO RELAVE CON
1 7
1 Citrobacter 2 Citrobacter +CaCO3 3 Citrobacter +
MgCl2 4 Citrobacter
+Na2PO3
2 14
1 Citrobacter 2 Citrobacter +CaCO3 3 Citrobacter +
MgCl2 4 Citrobacter
+Na2PO3
3 21
1 Citrobacter 2 Citrobacter +CaCO3 3 Citrobacter +
MgCl2 4 Citrobacter
+Na2PO3
Tabla 10. Descripción de las pruebas iniciales para la Citrobacter.
Para la evaluación de los análisis se realizó el filtrado con la ayuda de una centrifugadora a los siguientes parámetros:
Parámetro de la centrifugadora:
Rpm 4650
Tiempo de aceleración 3minutos 54segundos Tiempo de operación 45 minutos
temperatura 25°celcius
Tabla 11. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora.
La centrifugadora redujo el proceso de filtrado por vía clásica de 5 horas a 45minutos. Una vez realizado el filtrado de la muestra se pasó a realizar el análisis de ph con el ph-metro digital (913PH METER) y concentración de
37 cianuro por vía clásica (volumetría o también llamada titulometria); para la posterior discusión de resultados.
Es necesario mencionar que estos procedimientos se realizaron en el laboratorio de microbiología del hospital RAMIRO PRIALÉ PRIALÉ y posteriormente se trasladaron los tubos graduados al laboratorio de química cuantitativa y cualitativa de la planta piloto de Yauris perteneciente a la Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales para su posterior análisis.
4.6.2. DESCRIPCIÓN DE LA PRUEBA FINAL:
Las pruebas finales se ejecutaron con el propósito de determinar la rebaja de la concentración de cianuro.
• Pruebas con Pseudomonas. –
- Se vertió 40 ml de muestra de relave en cada uno de los 8 tubos graduados destinados para las 8 pruebas con el propósito de establecer el resultado de interacción entre los compuestos inorgánicos (X1 X2 X3) en el proceso de degradación.
➢ X1: CaCO3
➢ X2: MgCl2
➢ X3: Na2PO3
- Posteriormente se añadió:
- 2 gr de CaCO3 en un tubo que contenían la muestra - 2 gr de MgCl2 en un tubo que contenían la muestra - 2 gr de Na2PO3 en un tubo que contenían la muestra - 2 gr de CaCO3 +2 gr de MgCl2
38 - 2 gr de CaCO3+ 2 gr de Na2PO3
- 2 gr de MgCl2+ 2 gr de Na2PO3
- 2 gr de CaCO3 +2 gr de MgCl2+ 2 gr de Na2PO3
Y el tubo restante quedo únicamente con la muestra.
- Finalmente se realizó la inoculación de la bacteria de 8 a 10 colonias (Pseudomona aeruginosa) con la ayuda de un asa bacteriológica y un mechero Bunsen para evitar la contaminación de las bacterias y muestras a tratar.
- Una vez trasladada la muestra se realizaron 2 análisis durante 7 días cada análisis.
ANÁLISIS TIEMPO
(DÍAS) TUBO RELAVE CON
1 2 7
1 Pseudomona
2 Pseudomona + X1
3 Pseudomona + X2
4 Pseudomona + X3
5 Pseudomona + X1 + X2
6 Pseudomona + X1 + X3
7 Pseudomona + X2 + X3
8 Pseudomona + X1 +X2 +X3
Tabla 12. Descripción de las pruebas finales para la Pseudomona.
Para la evaluación de los análisis se realizó el filtrado con la ayuda de una centrifugadora a los siguientes parámetros:
39 Parámetro de la centrifugadora:
Rpm 4650
Tiempo de aceleración 3minutos 54segundos Tiempo de operación 45 minutos
temperatura 25°celcius
Tabla 13. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora.
La centrifugadora redujo el proceso de filtrado por vía clásica de 5 horas a 45minutos. Una vez realizado el filtrado de la muestra se pasó a realizar el análisis de ph con el ph-metro digital (913PH METER) y concentración de cianuro por vía clásica (volumetría o también llamada titulometria); para la posterior discusión de resultados.
• Pruebas con Citrobacter. –
- Se vertió 40 ml de muestra de relave en cada uno de los 8 tubos graduados destinados para las 8 pruebas con el fin de establecer el resultado de interacción entre los compuestos inorgánicos (X1 X2 X3) en el proceso de degradación - Posteriormente se añadió:
- 2 gr de CaCO3 en un tubo que contenían la muestra - 2 gr de MgCl2 en un tubo que contenían la muestra - 2 gr de Na2PO3 en un tubo que contenían la muestra - 2 gr de CaCO3 +2 gr de MgCl2
- 2 gr de CaCO3+ 2 gr de Na2PO3
- 2 gr de MgCl2+ 2 gr de Na2PO3
- 2 gr de CaCO3 +2 gr de MgCl2+ 2 gr de Na2PO3
Y el tubo restante quedo únicamente con la muestra.
40 - Finalmente se realizó la inoculación de la bacteria de 8 a 10 colonias (Citrobacter Freundii) con la ayuda de un asa bacteriológica y un mechero Bunsen para evitar la contaminación de las bacterias y muestras a tratar.
- Una vez trasladada la muestra se realizaron 2 análisis durante 7 días cada análisis.
ANÁLISIS TIEMPO
(DÍAS) TUBO RELAVE CON
1 2 7
1 Citrobacter
2 Citrobacter + X1
3 Citrobacter + X2
4 Citrobacter + X3
5 Citrobacter + X1 + X2
6 Citrobacter + X1 + X3
7 Citrobacter + X2 + X3
8 Citrobacter + X1 +X2 +X3
Tabla 14. Descripción de las pruebas finales para la Citrobacter.
Para la evaluación de los análisis se realizó el filtrado con la ayuda de una centrifugadora a los siguientes parámetros:
Parámetro de la centrifugadora:
Rpm 4650
Tiempo de aceleración 3minutos 54segundos Tiempo de operación 45 minutos
temperatura 25°celcius
Tabla 15. Descripción de parámetros utilizados en la centrifugadora.
La centrifugadora redujo el proceso de filtrado por vía clásica de 5 horas a 45minutos. Una vez realizado el filtrado de la muestra se pasó a realizar el análisis de ph con el ph-metro digital (913PH METER) y concentración de
41 cianuro por vía clásica (volumetría o también llamada titulometria); para la posterior discusión de resultados.
Es necesario mencionar que estos procedimientos se realizaron en el laboratorio de microbiología del hospital de ESSALUD y posteriormente se trasladaron los tubos graduados al laboratorio de química cuantitativa y cualitativa de la planta piloto de Yauris perteneciente a la FIMM para su posterior análisis.
4.7. GRÁFICA PROPUESTA DE LA DEGRADACIÓN DEL CIANURO:
Figura 10. Secuencia de reacciones presentes en la degradación.
4.8. DETERMINACIÓN DE CONCENTRACIÓN DE CIANURO:
4.8.1. Determinación de Concentración de Cianuro Pruebas Iniciales Pruebas Iniciales (Pseudomona Aeruginosa)
Como primera prueba se realizó 4 pruebas con 3 repeticiones cada una para determinar el tiempo óptimo para la degradación; La primera prueba se realizó solo con el sembrado de bacterias, pero a temperatura ambiente, la segunda prueba se
42 realizó con el sembrado de bacterias más el carbonato de calcio, la tercera prueba se realizó con el sembrado de bacterias más el carbonato de magnesio y la cuarta prueba se realizó con el sembrado de bacterias más el fosfato de sodio.
Todas las pruebas se realizaron utilizando tubos de ensayo graduados de 50 ml añadiendo 30 ml de muestra de relave todos a las mismas condiciones; a un pH de 10.12 y un potencial electroquímico de -1.42 v los cuales fueron medidos con la utilización del multiparámetro (HANNA HI98194).
Fecha de sembrado: 27/01/2020
• Primer ensayo químico (determinación de concentración de cianuro)
Primer análisis (pseudomonas) fecha: 01/02/2020
Tiempo de muestreo una vez sembrado las bacterias: 4 días 17 horas
Tabla 16. Descripción del primer análisis químico a la prueba con la (pseudomonas)
• Segundo ensayo (determinación de concentración de cianuro) Segundo análisis (pseudomonas) fecha: 08/02/2020
# de prueba
volumen a titular en
ml
consumo de AgNO3
Factor de Conversión
ppm pH
1 muestra 5 1.7 500 850 10.12
1 1 5 1.6 500 800 10
1 CaCO3 5 1.6 500 800 10.11
1 Mg Cl2 5 0.3 500 150 10
1 Na2PO3 5 1.5 500 750 10.5
43 Tiempo de muestreo una vez sembrado las bacterias: 13 días 17 horas
Tabla 17. Descripción del segundo análisis químico a la prueba con la (pseudomonas)
• Tercer ensayo (determinación de concentración de cianuro) Tercer análisis (pseudomonas) fecha: 15/02/2020
Tiempo de muestreo una vez sembrado las bacterias: 20 días 17 horas
# de prueba
volumen a titular
en ml
consumo de AgNO3
Factor de Conversión
ppm pH
3 muestra 5 1.7 500 850 10.12
3 1 5 1.4 500 700 9.51
3 CaCO3 5 1.1 500 595 9.57
3 Mg Cl2 5 0.25 500 125 8.15
3 Na2PO3 5 0.78 500 418 9.65
Tabla 18. Descripción del tercer análisis químico a la prueba con la (pseudomonas)
# de prueba
volumen a titular
en ml
consumo de AgNO3
Factor de Conversión
ppm pH
2 muestra 5 1.7 500 850 10.12
2 1 5 1.35 500 705 9.36
2 CaCO3 5 1.25 500 625 9.66
2 Mg Cl2 5 0.25 500 125 8.11
2 Na2PO3 5 0.9 500 450 9.64
44
Pruebas Iniciales (Citrobacter Freundii)
Como primera prueba se realizó 4 pruebas con 3 repeticiones cada una para determinar el tiempo óptimo para la degradación; La primera prueba se realizó solo con el sembrado de bacterias, pero a temperatura ambiente, la segunda prueba se realizó con el sembrado de bacterias más el carbonato de calcio, la tercera prueba se realizó con el sembrado de bacterias más el carbonato de magnesio y la cuarta prueba se realizó con el sembrado de bacterias más el fosfato de sodio.
Todas las pruebas se realizaron utilizando tubos de ensayo graduados de 50 ml añadiendo 30 ml de muestra de relave todos a las mismas condiciones; a un pH de 10.12 y un potencial electroquímico de -1.42 v los cuales fueron medidos con la utilización del multiparámetro (HANNA HI98194).
Fecha de sembrado: 04/02/2020
• Primer ensayo
Primer análisis (Citrobacter) fecha: 15/02/2020
Tiempo de muestreo una vez sembrado las bacterias: 11 días 17 horas
# de prueba
volumen a titular
en ml
consumo de AgNO3
Factor de Conversión
ppm pH
1 muetras 5 1.7 500 850 10.12
1 1 5 1.25 500 625 9.6
1 CaCO3 5 1.23 500 612.5 9.74
1 Mg Cl2 5 0.3 500 150 7.94
1 Na2PO3 5 0.975 500 487.5 9.15
Tabla 19. Descripción del primer análisis químico a la prueba con la (Citrobacter)
45
• Segundo ensayo
Segundo análisis (Citrobacter) fecha: 18/02/2020
Tiempo de muestreo una vez sembrado las bacterias: 14 días 17 horas
Tabla 20. Descripción del segundo análisis químico a la prueba con la (Citrobacter)
• Tercer ensayo
Tercer análisis (Citrobacter) fecha: 25/02/2020
Tiempo de muestreo una vez sembrado las bacterias: 21 días 17 horas
# de prueba
volumen a titular
en ml
consumo de AgNO3
Factor de Conversión
ppm pH
3 muestra 5 1.7 500 850 10.12
3 1 5 1 500 500 10
3 CaCO3 5 1 500 500 10.11
3 Mg Cl2 5 0.29 500 145 10
3 Na2PO3 5 0.91 500 455 10.5
Tabla 21. Descripción del tercer análisis químico a la prueba con la (Citrobacter)
# de prueba
volumen a titular
en ml
consumo de AgNO3
Factor de Conversión
ppm pH
2 muestra 5 1.7 500 850 10.12
2 1 5 1.13 500 562.5 9.5
2 CaCO3 5 1.00 500 500 9.4
2 Mg Cl2 5 0.29 500 145 7.85
2 Na2PO3 5 0.93 500 462.5 9.64
46
4.8.2. Determinación de Concentración de Cianuro Pruebas Finales Pruebas Finales (Pseudomona Aeruginosa)
Al final se realizó 8 pruebas distintas cada una con 2 repeticiones de análisis a la hora de titular para determinar la variación del consumo de titulante.
Todas las pruebas se realizaron utilizando tubos de ensayo graduados de 50 ml añadiendo 40 ml de muestra de relave todos a las mismas condiciones; a un pH de 10.12 y un potencial electroquímico de -1.42 v los cuales fueron medidos con la utilización del multiparámetro (HANNA HI98194).
El tiempo del análisis se realizó una semana después de efectuar las pruebas del sembrado y acondicionamiento con los compuestos químicos en el relave.
ppm CN- inicial: 840 pH inicial: 10.2
consumo de AgNO3 Factor ppm
1.75 500 875
1.61 500 805
47
prueba consumo
1
consumo 2
factor
ppm de CN- promedio
pH
1 Bacteria Sola 1.1 0.9 500 500 9.72
2 CaCO3 + B 1.1 1.1 500 550 9.66
3 Na2PO4 + B 1 1 500 500 9.35
4 MgCl2 +B 0.32 0.32 500 160 8.2
5 CaCO3+Na2PO4 +B 1 1 500 500 9.5
6 CaCO3+MgCl2+B 0.4 0.4 500 200 8.14
7 Na2PO4+MgCl2+B 0.03 0.03 500 15 6.95
8 CaCO3+Na2PO4+MgCl2+B 0.02 0.02 500 10 7.4 Tabla 22. Descripción del análisis químico a las pruebas finales con la
(Pseudomona Aeruginosa).
Pruebas Finales (Citrobacter Freundii)
Al final se realizó 8 pruebas distintas cada una con 2 repeticiones de análisis a la hora de titular para determinar la variación del consumo de titulante.
Todas las pruebas se realizaron utilizando tubos de ensayo graduados de 50 ml añadiendo 40 ml de muestra de relave todos a las mismas condiciones; a un pH de 10.12 y un potencial electroquímico de -1.42 v los cuales fueron medidos con la utilización del multiparámetro (HANNA HI98194).
El tiempo del análisis se realizó una semana después de efectuar las pruebas del sembrado y acondicionamiento con los compuestos químicos en el relave.
ppm CN- inicial: 840 pH inicial: 10.2
48 consumo de
AgNO3
Factor ppm
1.75 500 875
1.6 500 800
prueba
consumo 1
consumo 2
factor
ppm de CN- promedio
pH
1 Bacteria Sola 1.1 1.2 500 575 9.7
2 CaCO3+B 1.2 1.2 500 600 9.71
3 Na2PO4+B 1 1 500 500 7.45
4 MgCl2+B 0.4 0.4 500 200 8.11
5 CaCO3+Na2PO4+B 1 1 500 500 9.51
6 CaCO3+MgCl2+B 0.4 0.4 500 200 8.11
7 Na2PO4+MgCl2+B 0.05 0.05 500 25 6.84
8 CaCO3+Na2PO4+MgCl2+B 0.06 0.06 500 30 7.23
Tabla 23. Descripción del análisis químico a las pruebas finales con la (Citrobacter Freundii).
49
CAPITULO V
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
5.1. CÁLCULO DEL TIEMPO ÓPTIMO DE DEGRADACIÓN CON LA PSEUDOMONA AERUGINOSA Y SU EFECTO EN TRATAMIENTO.
ppm de CN- prueba
tiempo días
bacteria sola CaCO3+B
