TRATAMIENTO DE EFLUENTES Y LIXIVIADOS MINEROS Dr. Manuel José García Gómez AGQ MINING&BIOENERGY SL

Sevilla, 4 de noviembre de 2015

Minería

Metalurgia

Enorme dependencia de

las sociedades de recursos naturales

y derivados: metales

Rechazo social a las explotaciones

mineras

Sociedades avanzadas prefieren que terceros países – menos desarrollados – sean los más activos en minería

Síndrome NIMBY (not in my back yard)

Educación ambiental. Legislación

Avances tecnológicos

Iniciativas de sostenibilidad

Minimización impactos ambientales y mantenimiento de ecosistemas

Conservación biodiversidad

Contribución al desarrollo social y económico de las poblaciones del entorno de la actividad minera

TODO AL MISMO NIVEL (O SUPERIOR) A OTRAS ACTIVIDADES INDUSTRIALES, DE SERVICIOS O URBANAS.

NUEVO PARADIGMA DE LA ACTIVIDAD MINERA

Major international initiatives impacting minerals and sustainable development Global Reporting Initiative: The Global Reporting Initiative (GRI) is a network-based organization that produces a comprehensive sustainability reporting framework of principles and performance indicators that organizations can use to measure and report their economic, environmental, and social performance. It (and its Mining and Metals Sector Supplement) is the baseline for reporting on environmental, social and economic performance in the minerals industries. See further http://www.globalreporting.org.

Extractive Industries Transparency Initiative: The Extractive Industries Transparency Initiative (EITI) is a set of principles and procedures aimed at strengthening accountable and transparent governance in resource-rich countries through the verification and full publication of company payments and government revenues from oil, gas and mining. It is a coalition of governments, companies, civil society groups, investors and international organisations. See further http://eiti.org.

ICMM’s Sustainable Development Framework: The ICMM 10 principles of sustainable development form the basis for its Sustainable Development Framework, which is binding on its member companies. Reporting is in line with the GRI, is independently monitored and verified and the results publicly disclosed. See further www.icmm.com/our-work/sustainable-development-framework.

ACTIVIDAD MINERA IMPACTOS AMBIENTALES - Potencial contaminación de suelos

..Ocupación/modificación terrenos naturales. ..Dispersión partículas

- Potencial contaminación de aguas superficiales o subterráneas

A FUTURO RIESGO DE PASIVOS AMBIENTALES MINEROS

EN GRAN PARTE EL ORIGEN DE LOS PROBLEMAS PROVIENEN DE LA GENERACIÓN DE RESIDUOS MINEROS (SOLIDOS Y LÍQUIDOS)…FOCO ACTUAL DE LAS NUEVAS NORMATIVAS INTERNACIONALES

PREVENCIÓN

NO GENERACIÓN

REUTILIZACIÓN

VALORIZACIÓN

PREPARACIÓN PARA REUTILIZACIÓN

RECICLAJE

OTRAS FORMAS DE VALORIZACIÓN

ELIMINACIÓN

POLÍTICA UE: PRIORIZACIÓN DE SOLUCIONES

MOVILIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE CONTAMINANTES POR CORRIENTES ACUOSAS DOS ORÍGENES:

- EFLUENTES: masas de líquidos (acuosos) producidas en procesos de tratamiento de depuración.

- LIXIVIADOS: masas de líquidos (acuosos) que se producen por procesos de extracción sólido/líquido.

Asociados a procesos industriales controlados e integrales. FOCOS CONCRETOS – Vertidos – Límites de emisión

En éste caso son producidos de forma no deseada en zonas de actividad minera, y muy comunes en pasivos históricos. FUENTES DIFUSAS – puntos dispersos o amplias superficies de difícil control.

AUNQUE SE DIFERENCIAN POR SUS DIFERENTES ORÍGENES, LA ACTUALIDAD LA NUEVA REGLAMENTACIÓN CUIDA QUE PROYECTOS ACTIVOS EVITEN FUENTES DIFUSAS Y SE OBLIGA A INSTALAR FOCOS CONCRETOS ASOCIADOS A INSTALACIONES DE RESIDUOS MINEROS Y DE EXTRACCIÓN DE MINERALES. POR OTRO LADO, TAMBIÉN SE ESTÁN PLANTEANDO ACCIONES DE RECUPERACIÓN DE PASIVOS HISTÓRICOS CON OBLIGACIONES PARA DISMINUIR LA CONTAMINACIÓN DIFUSA POR NUEVOS PROYECTOS MINEROS DE CATEGORÍA “BROWN-FIELDS”.

Integración de los dos tipos de “out-puts” ambientales de matrices líquidas y búsqueda de soluciones globales a todos los excedentes de residuos líquidos.

TRATAMIENTOS DE RESIDUOS LÍQUIDOS MINERO-METALURGICOS Un amplio número de tecnologías han sido desarrolladas, probadas y aplicadas en diferentes casos. En ocasiones las instalaciones de tratamiento emplean más de uno de estos procesos de forma secuencial.

DESDE UNA VISIÓN DE LAS ESTRATEGIAS DE LA UE ESOS TRATAMIENTOS ESTAN ENCUADRADOS EN EL GRUPO DE “ELIMINACIÓN”, QUE ES EL DE MENOR PRIORIZACIÓN.

PREVENCIÓN

VALORIZACIÓN

ELIMINACIÓN

LA OPCIÓN PRIORITARIA DE “PREVENCIÓN” TIENE DOS OPCIONES LA NO GENERACIÓN Y LA REUTILIZACIÓN.

- NO GENERACIÓN: es complejo y en la mayoría de los casos no realista. - REUTILIZACIÓN: concepto con gran auge en los últimos tiempos (VERTIDO CERO), pero que requiere de un análisis técnico detallado para justificarlo y en ocasiones es más un “deseo” que una alternativa real. Las condiciones climáticas y la exigencias de calidad de los procesos industriales para las corrientes recirculadas pueden hacer inviable a esta opción. Vertidos en condiciones no cuentan para el consumo neto de agua.

UNA META MUY INTERESANTE ES PENSAR Y ACTUAR DE MODO QUE SE PUEDAN APLICAR TÉCNICAS DE “VALORIZACIÓN” A ESTE TIPO DE RESIDUOS.

NUEVO ACERCAMIENTO AL PROBLEMA DESDE UNA VISIÓN DIFERENTE

VALORIZACIÓN DE RECURSOS

LA ESTRATEGIA DE VALORIZACIÓN INTRODUCE UNA REFLEXIÓN BÁSICA: ¿antes de aplicar procesos de eliminación es posible plantear la opción de aprovechar el valor intrínseco de los residuos líquidos? YA DE POR SÍ LA RESPUESTA A ESTA PREGUNTA EXIGE LA CARACTERIZACIÓN (CONOCIMIENTO) DE NUESTROS RESIDUOS LÍQUIDOS, Y TAMBIÉN, DE CÓMO SE GENERAN. Y ESTO SIGNIFICA UN PASO A LA EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS PARA MINIMIZAR SU GENERACIÓN, Y/O CAMBIAR SU COMPOSICIÓN, O FINALMENTE, SU APROVECHAMIENTO.

Y POR EJEMPLO, CUALQUIER DEFINICIÓN QUE TENGA QUE VER CON RESIDUOS LÍQUIDOS MINEROS: -Aguas ácidas de mina (AAM); Acid mine drainage (AMD); Acid rocks drainage (ARD); Mining effluents,…

INCLUYEN LA AFIRMACIÓN DE QUE CONTIENE METALES DISUELTOS ¡¡. SIENDO UNA REALIDAD QUE EN FUNCIÓN DEL ORIGEN ESAS CONCENTRACIONES PUEDEN SER BASTANTE ALTAS.

ALTERNATIVAS DE VALORIZACIÓN

Homogeneidad

Cantidad Composición

AUNQUE EL OBJETIVO DE RENTABILIDAD ES IMPRESCINDIBLE EN PROYECTOS INDUSTRIALES, EN ESTOS CASOS EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS POR OPERACIONES DE VALORIZACIÓN DEBERIA PLANTEARSE DE OTRA FORMA:

- LA POTENCIAL OBTENCIÓN DEL VALOR CONTENIDO DE LOS RESIDUOS PUEDE SER UN NEGOCIO EN SI MISMO, AUNQUE TAMPOCO ESTARÍA MAL QUE FUERA UNA FORMA DE MINORAR LOS COSTES FINALES DE TRATAMIENTO (CONTRIBUCIÓN). - E INCLUSO, LA POSIBILIDAD DE EVALUAR OTRAS OPCIONES BENEFICIO METÁLICO (“in situ” leaching ¡¡). Siempre partiendo del análisis de posibilidades y opciones disponibles.

No son previsibles soluciones genéricas ni grandes beneficios, incluso serán muchos los casos que no será posible su aplicación, pero es una nueva visión que seguro enriquecerá el sector y dará una mayor imagen de sostenibilidad.

DESDE AGQ MINING&BIOENERGY COMO CENTRO TECNOLÓGICO AL SERVICIO DEL DESARROLLO DEL SECTOR MINERO SE PROPONEN ALGUNOS EJEMPLOS EN LOS QUE HEMOS O ESTAMOS TRABAJANDO. 1) VALORIZACIÓN: EL ORIGEN DE LAS OPERACIONES VALORIZACIÓN PUEDE ESTAR - ENTRE OTRAS - EN TRES CARACTERÍSTICAS DE LOS RESIDUOS MINEROS:

- CONTENDIO DE METALES DISUELTOS.

- CONTENIDO DE SALES. - AGUA COMO RECURSO VALORIZABLE.

2) OPTIMIZACIÓN PROCESOS DE ELIMINACIÓN CON PROCESOS QUE APROVECHEN LAS CONDICIONES BIOQUÍMICAS DE LOS RESIDUOS LÍQUIDOS.

1.1) VALORIZACIÓN DE METALES DISUELTOS (1) La solubilidad de los diferentes compuestos metálicos es variable, y básico este conocimiento para operaciones de separación y purificación.

1.1) VALORIZACIÓN DE METALES DISUELTOS (2)

1.1) VALORIZACIÓN DE METALES DISUELTOS (3) Procesos para recuperación de metales: -Extracción con solventes (SX) – opción adecuada para altas concentraciones y procesos estándar a nivel industrial.

- Sistemas tradicionales de “mixer-settler” o tecnologías emergente de “columnas pulsadas”. - Procesos con etapas de Extracción/Re-extracción/Purificación/Electrodeposición.

- Intercambio iónico - Resin Ion Exchange (RE) – tecnología más selectiva a bajas concentraciones.

- Precipitación y redisolución selectiva – opción para metales con características anfóteras como el cinc.

- Precipitación por procesos redox – Cementación – tecnologia ampliamente utilizada en los siglos XIX y XX para la recuperación de cobre. Requiere de un tratamiento adicional del metal utilizado como reductor.

1.2) APROVECHAMIENTO SALES DISUELTAS (1) Con el objetivo de reducir la generación de lixiviados en escombreras y presas de residuos se ha desarrollado un proceso de sellado de las mismas utilizando lodos de yeso y oxi-hidróxidos de hierro como material impermeable y estable químicamente. A partir de aguas con elevadas concentraciones de sulfatos es posible mediante oxidación del hierro y neutralización con álcalis producir un lodo mezcla de yeso y oxi-hidróxidos.

pH 5,5

pH 11

Lixiviados

Cal

Agua Tratada

H+ (?)

Purga a filtro

Fe2+ -- Fe3+

Los resultados experimentales indican que la permeabilidad conseguida con el lodo dispuesto es de K = 1,57 · 10-6 cm/s.

Resultados exitosos y muy prometedores para implantación de la tecnología de sellado con lodos de precipitación

1 2

3 4

5

6

1.2) APROVECHAMIENTO SALES DISUELTAS (2)

1.3) APROVECHAMIENTO DEL AGUA (1) A partir de aguas con elevadas concentraciones de sulfatos, y otras sales, es posible mediante tratamientos F/Q simples y conocimientos en química agrícola, que puedan ser utilizadas como aguas de riego en la producción de CULTIVOS ENERGÉTICOS. EL Grupo AGQ dispone de experiencia en el asesoramiento y manejo de más de 1 millón de hectáreas de cultivos tecnificados en diferentes zonas geográficas del mundo, gracias a su herramienta de seguimiento nutricional. “U.S. Patent No. 9,107,341” : Monitoring and control of soil conditions

TRATAMIENTO QUÍMICO DEL AGUA

Neutralización con alcalis Separación hidróxidos y óxidos Acificación hasta pH=6.5

PROCESO DE FERTILIZACIÓN

Sales fertilizantes Coadyuvantes

SOLUCIÓN REAL DE RIEGO

TRATAMIENTO DE EFLUENTES MINEROS

Efluente minero-

metalúrgico

Agua tratada

Preparación solución de riego

Producción de Energía

Proyecto Agronómico Tecnificado Biomasa

Energía Eléctrica

Energía Térmica

Restauración ambiental

Valor

Energía autónoma E. Limpia Suma CO2 Imagen

2.1) BIO-OXIDACIÓN EN CONTINUO DE HIERRO FERROSO EN EFLUENTES, Y CORRIENTES MINERO-METALURGICAS (1)

Bioreactor a escala piloto Altura total: 2,7 m Altura efectiva de lecho de relleno: 2,0 m Diámetro de columna: 0,2 m Lecho formado con partícula de arena de río (> 5 mm & < 8 mm) Cultivos bacterianos Obtenido del Río Tinto (Huelva) Lo forman un mezcla de Acidithiobacillus ferroxidans y Leptospirillum ferroxidans Cultivos mantenidos en el Grupo de Investigación de Biohidrometalurgia de la Universidad de Sevila.

2.1) BIO-OXIDACIÓN EN CONTINUO DE HIERRO FERROSO EN EFLUENTES, Y CORRIENTES MINERO-METALURGICAS (2)

Efluente de galerias de mina [Fe2+] = 750 mg/L Caudal = 40 L/h

100% conversión de oxidación de Fe(II) 30 g/h productividad Más de 4000 horas sin interrupción

Efluente de galerias de mina enriquecido con Fe2+ sintético [Fe2+] = 12000 mg/L Flow rate = 15 L/h

80% conversión de oxidación de Fe(II) 144 g/h productividad Más de 1400 horas sin interrupción

2.2) BIO-OXIDACIÓN EN CONTINUO DE TIOSALES EN EFLUENTES DE CONCENTRACIÓN DE SULFUROS (1)

Cultivo bacteriano Un cultivo de Acidithiobacillus ferroxidans actoivo para la oxidación de Fe(II), se adpató a la oxidación de tiosales en los laboratorios del Grupo de Investigación de Biohidrometalurgia de la Universidad de Sevilla. Cultivos bacterianos se adaptaron tanto a la oxidación de Tiosulfato como de Tetrationato … Los mejores resultados de productividad se alcanzaron con la oxidación de Tetrationato. Y en estos casos era necesario una total eliminación de tiosulfato.

2.2) BIO-OXIDACIÓN EN CONTINUO DE TIOSALES EN EFLUENTES DE CONCENTRACIÓN DE SULFUROS (2)

Máxima productividad con dos tipos de rellenos: - Partículas de arena de río - Espuma de poliuretano

Bioreactor de planta piloto Altura total : 2,4 m Altura efectiva del lecho de relleno: 2,0 m Diámetro de columna: 0,48 m

Proceso en dos etapas: 1º.- Eliminación químicoa de tiosulfato 2º.- Oxidación bacteriana de tetrationato

2.2) BIO-OXIDACIÓN EN CONTINUO DE TIOSALES EN EFLUENTES DE CONCENTRACIÓN DE SULFUROS (3)

Nivel alto de concentración de tiosales

[Tetrationato] = 3450 mg/L Caudal = 47 L/h

70% de conversión en la oxidación de S4O62-

114 g/h productividad Más de 550 horas sin interrupción

Nivel medio de concentración de tiosales [Tetrationato] = 1200 mg/L Caudal = 120 L/h

81% de conversión en la oxidación de S4O62-

121 g/h productividad Más de 1100 horas sin interrupción

COMO A PARTIR DE UN PROBLEMA...

... SE OBTIENE UN RECURSO

... O SE MEJORAN PROCESOS

INNOVANDO