Proceso NCD para El Tratamiento de Efluentes Acidos de Mina

PROCESO NCD PARA EL TRATAMIENTO DE EFLUENTES ACIDOS DE MINA El drenaje ácido de mina es uno de los mayores problemas de contaminación que ocasiona la minería polimetálica. El río Yauli en Junín, recibe desde hace 70 años la descarga de agua ácida de 2 bocaminas, Túnel Victoria y Túnel Kingsmill, con un caudal 3

total de 2.4 m /seg. El “estado del arte” para el tratamiento de estos efluentes es el proceso HDS (High Density Sludge) desarrollado en Canadá y fue propuesto desde 1996. El T. Victoria que descarga 400 l/s pertenece a Volcán Compañía Minera S.A.A. (VOLCAN) la misma que aceptó construir una Planta de tratamiento que emplea el proceso NCD (Neutralización y Coagulación Dinámica) desarrollado por una empresa peruana en vista de sus notables ventajas económicas. Para facilitar esta decisión la consultora construyó, instaló y operó una Planta Piloto de 4 l/s de capacidad en el mismo lugar. El Pilotaje confirmó las ventajas y aplicabilidad del proceso NCD y la Planta empezó a operar en mayo del 2004. Gracias a las notables ventajas, ahora comprobadas, el proceso NCD constituye ahora “el estado del arte” para el tratamiento de efluentes ácidos y ha sido propuesto para el tratamiento del efluente ácido del T. Kingsmill (2,000 l/s).

Procesos previos Hasta ahora la solución del problema había sido planteada con una neutralización con Cal asistida por intensa oxidación con aire y recirculación de los precipitados metálicos para promover la generación de partículas criptocristalinas en lugar de los coloides que normalmente ocurren; el proceso HDS podía lograr así sedimentos con 20% de sólidos en lugar de los sedimentos con 1% sólidos que requerían mucho espacio para su almacenamiento. Pero el tiempo de retención requerido para este proceso oscila alrededor de 60 minutos, no obstante que la neutralización misma solo toma 5 minutos. En consecuencia se requiere de reactores de gran dimensión, alto consumo de energía y aire para caudales de la magnitud descargada por los T. Victoria y Kingsmill. Tecnologías Empleadas La tecnología HDS ha sido adoptada en otros países y en el Perú existen 2 Plantas que emplean el mismo sistema; la primera Planta HDS se instaló en 1978 en Canadá y aún sigue operando. Solo en el Perú se intentó reemplazarla porque basado en su experiencia los diseñadores interpretaron que la solución podía desdoblarse en 2 etapas de neutralización y coagulación, en lugar de hacerla en forma simultánea. Eso solo demandaba 5 minutos para la neutralización y se buscó procesos mas rápidos de coagulación, desarrollando la aplicación de un coagulante sólido que adsorbe los precipitados coloidales en menos de 1 minuto. En consecuencia el tiempo total de tratamiento de 60 minutos en el HDS se redujo a solo 6 minutos en el NCD, es decir 10 veces menos. Como el colector (coagulante sólido) en una de las aplicaciones es un relave minero que tiene granulometría similar a la arena fina (densidad 2.5 gr/cc, diámetro mayor de 30

micras), la velocidad de sedimentación se incrementa de 0.8 m/h en el caso de HDS hasta 18.0 m/h. Ello reduce notablemente las dimensiones y costo del Tanque Clarificador. Proceso de Financiamiento La tecnología NCD fue desarrollada con recursos propios de la empresa consultora, gracias a que contaba con infraestructura de laboratorio y profesionales con amplia experiencia en investigación; la clave del éxito en esta etapa ha sido la búsqueda, identificación, caracterización y categorización de los problemas existentes en nuestro país, para optar por resolver primero los que teniendo gran impacto sobre el medio ambiente no requieren un costo excesivo en la etapa de investigación. Tan pronto como la solución se vislumbró, se procedió a completar la información para proteger la invención y seguidamente se propuso la solución a empresas como VOLCAN; en un medio que no se caracteriza por el respeto a la propiedad intelectual era de vital importancia proteger la invención para negociar libremente el contrato de consultoría. Además el contrato se negoció con la retribución del servicio sujeta al cumplimiento de los objetivos propuestos que en un principio podían parecer demasiado ambiciosos. La obtención del contrato de desarrollo, diseño y pilotaje, permitió reponer los recursos propios empleados previamente para desarrollar el proceso en el laboratorio. Proceso de Implementación de la Tecnología La implementación de la tecnología NCD, después de realizado el pilotaje y diseñada la Planta NCD Industrial a fines del año 2001, fue entera responsabilidad de VOLCAN que debía procurar los recursos para cumplir con su instalación dentro del plazo comprometido con las autoridades ambientales del sector Minería. Parte del retraso en su implementación ha sido ocasionada por la caída del precio de los metales en los años 2002 y 2003, que afectó la economía de las empresas polimetálicas. La recuperación de estos precios en el 2004 y su impacto sobre la economía de la empresa permitió completar su construcción el presente año. La Planta NCD Victoria opera satisfactoriamente desde mayo del 2004. Impacto de la Tecnología La puesta en marcha de la Planta NCD Victoria ha tenido un gran impacto en el sector minero; es actualmente la Planta que trata el mayor caudal de agua ácida del país (de 350 a 500 l/s) y la tercera en el Mundo; costó 1.6 millones de dólares frente a 4.0 millones de dólares que costó la Planta HDS instalada en Quiruvilca, La Libertad y trata un caudal 5 veces menor (85 l/s). El consumo de cal originalmente proyectado a 0.8 g/l para la opción HDS se ha reducido a 0.2 g/l con la Planta NCD; se estima que el ahorro de cal y energía de esta Planta en 1.5 años es suficiente para cubrir su costo. Probablemente el mayor impacto de la tecnología NCD ocurra cuando se aplique para el tratamiento del efluente del T. Kingsmill pues entonces tratará el mayor caudal de agua ácida del Mundo a un costo mucho menor que la tecnología HDS. Se espera también que las Plantas Concentradoras y Depósitos de Relaves de las operaciones futuras se diseñen y ubiquen considerando el aprovechamiento de los relaves para la neutralización del efluente ácido en una Planta NCD.

Diagrama de flujo del proceso NCD de la planta de neutralización con relave fino previamente clasificado.

METALURGIA DEL ZINC El zinc, al igual que otros metales no férreos, puede producirse mediante procesos hidrometalúrgicos o pirometalúrgicos. La mayor parte de las unidades de producción utilizan el proceso electrolítico (hidrometalúrgico), debido a la alta calidad que se obtiene y por razones de consumo energético. Sin embargo, los minerales con bajo contenido en zinc o alto contenido en flúor no pueden tratarse mediante este proceso y, en tales casos, han de utilizarse procesos pirometalúrgicos. El esquema general de la producción de zinc primario por proceso hidrometalúrgico se resume en el siguiente diagrama:

Actualmente la producción de metales secundarios ha crecido debido al abaratamiento de costes. Las instalaciones dedicadas a la fusión de chatarra de zinc utilizan principalmente matas, espumas y cenizas de galvanizado, polvos de acería, aleaciones de zinc, chapas y latones. La recuperación de zinc conlleva principalmete las siguientes operaciones:

La mayor parte de los minerales y concentrados de zinc están formados por sulfuros que han de transformarse en óxidos antes de los procesos metalúrgicos. Esto significa que la metalurgia del zinc tiene problemas similares a los que se encuentran en la industria del ácido sulfúrico: emisión de dióxido de azufre residual, efluentes ácidos y ciertos elementos volátiles como mercurio y arsénico que contiene la propia materia prima. Además, los minerales de zinc contienen hierro, que constituye el principal problema de esta industria debido a la generación de altos volúmenes de residuos tales como escorias, jarosita, goetita y hematita. Por tanto, se requieren sistemas de captación del óxido de azufre, un control de las emisiones de partículas a la atmósfera, una correcta gestión de residuos sólidos, mantenimiento de atmósferas seguras en las áreas de trabajo y limitación de los fluentes líquidos a niveles aceptables de pH y contenido en metales pesados. En este apartado se expone de forma general y esquemática, para cada una de las etapas del proceso, la problemática medioambiental y las correspondientes afecciones, destacando en verde aquellas que hacen necesaria la implantación de MTD’s .