ES2322016B2 - Procedimiento de detoxificacion del agua de lixiviacion cianurada de mina. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de detoxificación del agua de lixiviación cianurada de mina que comprende una fase inicial de alcalinización mediante el empleo de un reactivo básico, una segunda fase de aireación y oxigenación, una tercera fase de tratamiento con permanganato potásico y nitrato de plata y una fase final de floculación y decantación.

De aplicación en sectores como el medioambiental o en las industrias extractivas.

Description

Procedimiento de detoxificación del agua de lixiviación cianurada de mina.

El proceso objeto de la presente invención consiste en la descontaminación del agua residual procedente de la lixiviación cianurada en minería. Se trata de la gestión de un residuo contaminante que se produce en grandes cantidades a nivel mundial en minería extractiva y de la obtención de un efluente compatible con los criterios de aprovechamiento, protección y forma de vida asociados al sistema receptor.

La invención tiene especial aplicación en el campo de la detoxificación de agua cianurada, y más concretamente en la detoxificación del agua de lixiviación cianurada proveniente de la minería extractiva del oro.

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Antecedentes de la invención

El proceso de cianuración para extraer oro de sus menas lleva utilizándose desde que en 1898 se utilizó por primera vez en Nueva Zelanda y África (U.S. patent 403,202). Es un proceso muy eficiente, capaz de extraer oro cuando está presente en pequeñas cantidades con un rendimiento del orden del 90%. La recuperación del oro una vez disuelto es igualmente eficaz.

Las razones principales del lugar destacado que ocupa el cianuro en el tratamiento de las menas de oro son su disponibilidad y la fuerza y estabilidad de su complejo de cianuro de oro.

Sin embargo, forma compuestos complejos con otros metales, como mercurio, cinc, cobre, hierro, níquel y plomo que en parte son causantes del consumo de cianuro en la extracción de oro y dan lugar a la formación de aguas residuales difíciles de tratar y a las complicaciones observadas en el análisis del cianuro en disolución.

Ademas de cianuro y metales, las disoluciones metalúrgicas contienen una variedad de otros compuestos de importancia secundaria aunque presentan una elevada fitotoxicidad, entre los que figuran tiocianatos, amoniaco, sulfato, nitrato y cianato.

Estos compuestos aparecen o bien como productos del proceso metalúrgico o bien como subproductos de los procesos naturales o de tratamiento y son importantes desde el punto de vista de la toxicidad y del tratamiento.

Este agua residual presenta compuestos complejos, principalmente de cobre, cuyo potencial de acumulación en los tejidos humanos y su biomagnificación en la cadena alimentaria suscitan preocupaciones, tanto medioambientales como sanitarias. Por otra parte, su presencia impide la reutilización del agua en el proceso de cianuro, por lo que debe ser enviada a detoxificación.

Distintos procesos de detoxificación se han estudiado y actualmente se encuentran en funcionamiento en distintas plantas de tratamiento del mundo entero. En todos ellos se obtienen buenos resultados aunque no permiten alcanzar los límites deseados para envío a cauce público de una manera viable económicamente para las empresas, por lo que el agua es retenida en balsas impermeabilizadas de contención, donde la contaminación actual puede alcanzar picos de 100-70 ppm de cianuro.

En estas balsas de contención el agua permanece indefinidamente hasta conseguir la degradación natural del cianuro y de otros compuestos y metales con el consiguiente peligro que esto conlleva para el medioambiente por posibles fallos en las instalaciones de contención, pues el proceso es a muy largo plazo. Por todo ello actualmente se están estudiando medidas más restrictivas para el agua contenida en balsa y evitar así posibles desastres ecológicos por accidentes.

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Los métodos de detoxificación más utilizados a nivel mundial son:

1.

H_{2}O_{2} (U.S. patent 5,246,598).

2.

Ácido Caro (U.S. patent 6,090,297).

3.

Ozono (U.S. patent 6,264,847).

4.

Inco (U.S. patent 4,537,686).

5.

Tratamientos biológicos.

6.

Acidificación - Volatilización - Recuperación (AVR).

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De todos ellos, el más utilizado por obtener una mejor detoxificación y unos costes más asequibles es el proceso Inco que usa SO_{2}, pero que plantea problemas a nivel industrial no consiguiendo una eficacia tan alta como la demostrada en laboratorio, siendo necesario un tratamiento posterior para lograr la descontaminación total.

Además, se añade el problema de no atacar a los tiocianatos, muy importantes desde el punto de vista fitotóxico y generar subproductos como NH_{3} y CO_{2}.

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Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es un método para la descontaminación del agua residual procedente de la lixiviación cianurada en minería. Dicha agua contiene, no sólo cantidades importantes de cianuro libre (CN^{-} y HCN), sino también de ácidos débiles disociables (WADs), ácidos fuertes disociables (SADs) y tiocianatos (SCN^{-}).

El proceso para la descontaminación del agua cianurada comprende las siguientes fases:

1.

Alcalinación de la solución a tratar en un tanque preferiblemente cerrado.

2.

Aireación y oxigenación de la mezcla.

3.

Tratamiento en el tanque con Permanganato Potásico y Nitrato de Plata.

4.

Floculación y decantación.

En una realización preferida, además se añade, en la etapa de tratamiento en el tanque, distintas cantidades de cobre, preferentemente como CuSO_{4}, si la concentración de dicho elemento en el efluente es inferior a 10 ppm. Su presencia sirve de siembra para la formación del flóculo y de catalizador de la reacción de oxidación. Las cantidades añadidas dependerán no sólo de la concentración inicial de cobre, sino también de las del resto de los reactivos del proceso.

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A continuación se describen las fases de que consta el procedimiento de la invención:

1. Alcalinización

El efluente de partida, con un pH básico es alcalinizado en un tanque preferiblemente cerrado mediante el empleo de un reactivo básico, en forma de lechada, y que permite elevar el punto final de pH a valores comprendidos en el intervalo 9-13.

De este modo se consigue trabajar dentro de unas condiciones seguras tanto para los operadores como para el medioambiente e impidiendo la formación de subproductos no deseados.

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2. Aireación

Al mismo tiempo se somete a la solución a una aireación, preferiblemente mediante una agitación de 500 a 1000 rpm, controlada mediante un variador, y a una inyección, preferiblemente de aire a presión en el tanque, también controlada.

Esto permite elevar el contenido de oxígeno en solución favoreciendo la destrucción de los complejos cianurados formados y, por tanto, reduciendo el consumo de los reactivos utilizados, con el consiguiente abaratamiento del proceso.

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3. Tratamiento con Permanganato Potásico y Nitrato de Plata

Posteriormente, la solución es tratada con Permanganato Potásico y Nitrato de Plata, consiguiendo la descontaminación total del efluente.

La dosificación dependerá de cada efluente a tratar, siendo la variable más importante a tener en cuenta el porcentaje de distintos complejos cianurados metálicos presentes. El permanganato potásico oxida dichos compuestos y libera así el metal para su posterior eliminación. Al mismo tiempo se añade nitrato de plata para favorecer la eliminación de los tiocianatos presentes que podrían ser atacados por el permanganato generando nuevos cianuros provocando así un aumento del consumo del oxidante.

La elevada alcalinidad permite también que los metales pesados como el Cobre que se han desprendido de los complejos cianurados tratados, se depositen como hidróxidos pudiendo ser recuperados.

El tiempo de permanencia en el tanque de tratamiento es inferior a 50 minutos, puesto que la oxidación se produce rápidamente, favoreciendo la economía del proceso.

Las variables a tener en cuenta son tanto la dosis de los reactivos a emplear, el tiempo de permanencia en el reactor, la oxigenación y la velocidad de agitación del mismo que permita una mezcla rápida de los componentes al mismo tiempo que favorezca la formación de flóculos para su posterior decantación.

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4. Floculación y Decantación

Por último, la solución tratada pasa a un lecho de decantación o bien a una zona de circulación lenta donde los flóculos formados son depositados, obteniéndose un efluente final con las características necesarias para poder ser enviado a cauce público sin peligro para el ecosistema al que es vertido.

Las ventajas del procedimiento de la invención frente a otros métodos existentes pueden resumirse en las siguientes:

-

Se hace desaparecer un residuo peligroso y muy contaminante produciendo un efluente compatible con el medioambiente, minimizando la cantidad de equipos y de tiempo a emplear.

-

Se utiliza un proceso metalúrgico con reactivos poco contaminantes y de fácil manejo, eliminando la formación de subproductos fuertemente tóxicos.

-

Se promueve la eliminación de impurezas y de metales pesados principalmente, por control de pH, mediante su precipitación como hidróxidos.

-

Se obtiene un efluente que puede ser reutilizado en la planta de tratamiento, con el consiguiente ahorro de agua que esto conlleva.

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Es necesario que se señale que el método propuesto permite alcanzar los límites exigidos por las autoridades de manera asequible para las empresas, dado que el proceso que aquí se plantea resulta ser un método de fácil aplicabilidad y manejo así como económicamente viable, permitiendo el mantenimiento de los ríos en condiciones óptimas para, entre otras cosas, la acuicultura de salmónidos.

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Ejemplos de realización preferente

Los siguientes ejemplos describen el invento con fines de ilustración, sin que en ningún caso deban considerarse como limitativos del mismo.

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Ejemplo 1

La muestra de partida fue un volumen de 4 litros de agua proveniente del tanque de CIL (Carbon In Leach) de la planta de tratamiento, con un alto contenido en cobre, cianuro y tiocianatos; 160,312 y 190 ppm, respectivamente.

En primer lugar, se alcalinizó la muestra con lechada de cal en un reactor de agitación fuerte hasta conseguir un pH de 12.

Posteriormente, y durante el periodo de disolución de la lechada, se provocó un aumento del oxígeno en solución mediante una aireación fuerte.

Al mismo tiempo se añadió el permanganato en disolución al 2,5% y el nitrato de plata, dejándolos actuar durante un período de tiempo de 15 minutos.

Finalmente, se dejó la muestra decantar añadiendo 2 ml de floculante para una mayor rapidez de deposición.

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Los resultados de los análisis obtenidos se presentan a continuación:

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1

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Ejemplo 2

Este segundo ensayo se llevó a cabo con el mismo procedimiento y el mismo volumen de agua, pero con menor contaminación en cianuro y cobre en la muestra; 15 y 24,1 ppm, respectivamente, aunque manteniendo los porcentajes de tiocianatos presentes. Los resultados se presentan a continuación.

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Ejemplo 3

Fue realizado en una planta piloto que consta de un tanque de 5 m^{3} de capacidad con un agitador interior formado por dos paletas a distintas alturas. La alimentación del tanque se hace mediante una tolva superior que descarga a la mitad de la altura del tanque la solución tratada inicialmente en un reactor más pequeño que posee una gran agitación. Finalmente, el tanque posee un rebosadero en la parte superior por donde sale el agua una vez tratada y desde donde se han recogido muestras para su análisis.

Dentro del tanque se ha colocado un medidor de pH que mediante un Autómata Programable (PLC) permite controlar la dosificación de la lechada de cal para poder mantener el pH en valores fuertemente básicos. Las paletas de agitación están controladas por un variador de velocidad controlado también por un PLC.

Ademas, se le ha dotado de una tolva inferior por donde se inyecta aire a presión, de manera controlada, para una mejor oxigenación.

El permanganato ha sido recibido en forma de bidones de 25 Kg en forma sólida provenientes de la empresa proveedora y se disolvió en un tanque de 1000 litros para conseguir una mezcla al 2,5% que permita su utilización sin tener el problema de una posible cristalización. Adosado al tanque de permanganato se colocó una bomba dosificadora con membranas de teflón que permitía la dosificación del permanganato al tanque mezclador y un dosificador de nitrato de plata.

El tiempo de residencia del agua en el tanque antes de salir por el rebosadero es de unos 37 minutos.

Los resultados obtenidos tras su análisis, se presentan a continuación:

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3

Claims (5)

1. Procedimiento de detoxificación del agua de lixiviación cianurada de mina que comprende una fase inicial de alcalinización mediante el empleo de un reactivo básico para elevar el punto final de pH a valores comprendidos en el intervalo 9-13, una segunda fase de aireación y oxigenación mediante agitación y/o inyección de aire a presión, una tercera fase de tratamiento con permanganato potásico y nitrato de plata y una fase final de floculación y decantación.

2. Procedimiento para la detoxificación del agua de lixivación cianurada, según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de aireación se lleva a cabo mediante una agitación controlada de 500 a 1000 rpm y una inyección de aire a presión, consiguiendo así un medio enriquecido en oxígeno.

3. Procedimiento para la detoxificación del agua de lixiviación cianurada, según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa de tratamiento de los compuestos cianurados cuando el efluente presenta una concentración inicial de cobre en solución inferior a 10 ppm, se emplea como catalizador y ayudante de floculación un compuesto de dicho elemento hasta superar la concentración anteriormente señalada.

4. Procedimiento para la detoxificación del agua de lixiviación cianurada, según la reivindicación 3, caracterizado porque el compuesto de cobre es CuSO_{4}.

5. Procedimiento para la detoxificación del agua de lixiviación cianurada, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agua obtenida presenta concentraciones de cianuro y cobre inferiores a 0,1 y 0,5 ppm, respectivamente.