Tratamiento de Aguas Acidas de Mina

TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE MINA SISTEMAS DE TRATAMIENTO PASIVO

Autor: Fernando Basurto R. CURSO: Efluentes Minero Metalúrgicos MAESTRIA UNI-FIGMM. 2015-II

SISTEMAS DE TRATAMIENTO PASIVO Generalidades

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DEFINICIÓN  Es una alternativa al tratamiento convencional de los drenajes ácidos de mina.

Sistemas de Tratamiento Pasivo

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 Proporcionan el entorno en el que pueden producirse reacciones químicas y biológicas naturales que ayudan en el tratamiento de DAM

VENTAJAS No requieren de energía eléctrica.

Sistemas de Tratamiento Pasivo

No requiere ningún equipo mecánico, productos químicos peligrosos, o construcciones grandes. No requieren operación y mantenimiento diario. Su apariencia es mas natural y estético y pueden compatible con las plantas y la vida silvestre. Son menos costosos.

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DESVENTAJAS No pueden cumplir con los estándares de efluentes estrictos basados en la calidad de agua.

Sistemas de Tratamiento Pasivo

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Puede fallar debido a un mal diseño o condiciones severas de invierno. Son una tecnología relativamente nueva y un área de investigación activa, como tal, ha habido fracasos en su implementación, como también casos de éxitos.

TIPOS DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO PASIVO

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TIPOS DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO PASIVO

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DRENAJE ANÓXICO CALIZO (ALD)

ALD

Este sistema consiste en una zanja rellena con gravas de caliza u otro material calcáreo sellada a techo por una capa de tierra arcillosa y una geomembrana impermeable para mantener unas condiciones anoxias. El drenaje acido de mina se hace circular por el interior de la zanja provocando la disolución de la caliza, lo que genera alcalinidad (HCO3- + OH-) y eleva el pH del agua.

Suelo Arcilloso

Caliza de alta calidad (90% CaCO3)

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DRENAJE ANÓXICO CALIZO

Profundidad (1 a 2 m) para mantener condiciones anóxicas. CURSO: Efluentes Minero Metalúrgicos MAESTRIA UNI-FIGMM. 2015-II

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

El ratio de disolución de la caliza esta en función del flujo y pH del agua, así como del contenido de Ca y tamaño de partícula de la caliza. En presencia de acidez la generación de alcalinidad en un ALD se inicia a través de las siguientes reacciones: CaCO3 + H+ → Ca+2 + CO2 + H2O CaCO3 + SO42- + H2O → Ca+2 + OH- + S0 + HCO3-

CaO + 2 H+ → Ca+2 + H2O Si el pH se incrementa a valores superiores a 6,5 el carbonato producirá H2CO3 antes que CO2 , este último requiere una neutralización adicional para convertirse en HCO3- : CaCO3 + H2CO3 → Ca+2 + HCO3-

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La acidez metálica en ALD es insignificante y se verifica mediante las siguientes reacciones (Hedin y Watzlaf, 1994):

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

3CaCO3 + 2Fe+3 + 6H2O → 3Ca+2 + 2Fe(OH)3 + 2H2CO3 3CaCO3 + 2Al+3 + 6H2O → 3Ca+2 + 2Fe(OH)3 + 2H2CO3 CaCO3 + Fe+2 → Ca+2 + FeCO3 CaCO3 + Mn+2 → Ca+2 + MnCO3

La precipitación de hidróxidos de Fe y Al puede ocurrir por disolución de Fe+3 y Al+3 presente en el ALD, también el Fe+2 y Mn+2 pueden formar carbonatos y precipitar, en algunos casos cuando la concentración del sulfato supera los 2000 mg/l se puede acumular yeso dentro del ALD.

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DRENAJE ANÓXICO CALIZO

Debido a las condiciones anóxicas del sistema se evita la oxidación del Fe+2 a Fe+3 y la consiguiente precipitación de los oxihidróxidos, y de este modo el recubrimiento de la grava caliza, manteniéndose su eficacia como fuente generadora de alcalinidad. La única finalidad de una ALD es convertir aguas netamente acidas en aguas con un exceso de alcalinidad. Por lo general el agua acida tratada en un ALD pasa a continuación a una balsa de precipitación u otro sistema aerobio, lo que favorece la oxidación, hidrolisis y precipitación de los oxihidróxidos metálicos.

CO2 Presión CO2: 0.0035 atm Presión CO2 (ALD): 0.022 a 0.268 atm CURSO: Efluentes Minero Metalúrgicos MAESTRIA UNI-FIGMM. 2015-II

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

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La alcalinidad adquirida en el ALD debe ser suficiente para contrarrestar la acidificación asociada a la hidrolisis en esta etapa del tratamiento. Los sistemas ALD son apropiados para tratar drenajes ácidos de mina con escaso oxigeno disuelto (OD< 2 mg/l) y contenido de Fe+3 y Al+3 inferiores a 1mg/l.

En el diseño de una ALD, se ha de tener en cuenta el tiempo de tratamiento y la cantidad de caliza requerida para el caudal a tratar.

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

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Así por ejemplo podemos tener un diseño de una ALD que debe de tener en cuenta el tiempo de tratamiento necesario (estimado en base a experiencias en 15 horas) y la cantidad de caliza requerida (M). Esta debe estar compuesta por la cantidad de caliza requerida para dotar de las características hidráulicas al ALD (Mh), y la cantidad de caliza reactiva previsible de consumir durante los años de tratamiento (Mr).

DISEÑO DE UN DRENAJE ANOXICO CALIZO

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

Watzlaf (1997) y USEPA (2000)

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VENTAJAS DE LAS CONDICIONES ANÓXICAS  + Alcalinidad (+ Presión CO2)

Se evita la precipitación de óxidos e hidróxidos.

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

Se evita la presencia de Fe+3. Alta tolerancia climática Impacto visual limitado APLICABILIDAD  Influentes con: • OD < 2 mg/l • Fe+3 y Al+3 < 1 mg/l • Acidez neta < 350 mg/l Caudal < 6.3 l/s

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DESVENTAJAS Variaciones en el pH y metales que influyen en la efectividad del sistema.

DRENAJE ANÓXICO CALIZO

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Baja Longevidad.

GRACIAS