Efluentes-Mineros-tipo de tratamiento.pptx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
Docente :
Ing. Jaime Huamán Montes
Integrantes :
 HUACRE PILLACA, Jorge Luis
 LOAYZA SUSANIBAR, Guido Francisco
 PEÑA VARGAS, Lhu Franco
 RAYMUNDO MITMA, Emerson Mishael
 SÁNCHEZ CÁRDENAS, Paola Stephanny
 ZEA VARGAS, Gedion
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y CIVIL
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

La industria minera es una de las actividades más problemáticas
en todo el mundo. La extracción minera y su proceso son
fuente de muchos contaminantes que están dispuestos en el
ambiente, de ahí la contaminación del agua, el suelo y el aire.
La exposición de los minerales sulfurosos al aire, agua,
procesos microbianos y oxidación produce Drenaje Ácido de
Mina (DAM), caracterizado por su alta acidez y alta cantidad de
metales pesados disueltos.
Cuando esta agua contaminada alcanza los cuerpos de agua,
las alteraciones del ecosistema sucederán inevitablemente. La
flora y la fauna pueden ser afectadas y los recursos hídricos
pueden tornarse dañinos para el consumo humano o los
propósitos agrícolas e industriales. De igual forma la infiltración
del drenaje ácido de mina puede contaminar suelos como
aguas subterráneas.

El Drenaje Ácido de Mina es el agua contaminada
originada por la explotación minera, ya sea
superficial o subterránea, típicamente de alta
acidez, rica en sulfato y con niveles elevados de
metales pesados, principalmente hierro, manganeso
y aluminio. Debido a la alta cantidad de hierro
oxidado, el drenaje ácido de la mina presenta a
menudo un color rojizo coloreado.
Las concentraciones medidas se extienden a partir de:
• 50 a 300 mg Fe/L
• 20 a 30 mg Mn/L
• 20 a 2000 mgSO42/L
• 3,0 a 5,5 unidades estándares del pH.

• El Drenaje Ácido de Mina, ocurre cuando los minerales
del sulfuro se ponen en contacto con el oxígeno y el
agua, condiciones favorables para su oxidación química
o para la oxidación rápida por bacterias.
• La alta acidez del DAM es causada a menudo por la
oxidación de la pirita. Como resultado de esa
oxidación, el ácido sulfúrico es generado dando
condiciones ácidas a los efluentes de la mina.
• El drenaje ácido de minas de metal presenta un
problema más severo que la mayoría de drenajes de
otro tipo de minas ya que los agentes prioritarios de
contaminación tal como As, Cd, Pb, Hg, Cu y Zn pueden
estar presentes en peligrosas concentraciones.

• Etapa I: La acidez es generada y rápidamente
neutralizada en las etapas iniciales cuando la roca que
contiene minerales sulfurados es expuesta al oxígeno
y al agua. El drenaje de agua es casi neutro. En esta
etapa, el agua de drenaje se caracteriza generalmente
por niveles elevados de sulfato, con pH cercano al
neutro. El ácido producido es neutralizado mientras
que el hierro férrico precipita en forma de hidróxido.
• Etapa II: En esta etapa el agua de drenaje está
generalmente cerca del nivel neutro, con
concentraciones elevadas de hierro ferroso y sulfato.
Se observa una acidez relativamente alta, aún cuando
las concentraciones de metales en la solución puedan
ser bajas.

Una de las fuentes principales de contaminación artificial es la producida
por las actividades mineras. Estas actividades se llevan realizando durante
miles de años y las minas abandonadas y las operaciones mineras se
encuentran a lo largo y ancho del mundo.
Las minas son fenómenos locales y sus mayores impactos sobre los
ecosistemas terrestre y acuático son fundamentalmente de carácter local,
aunque no siempre, y la dispersión de los metales pesados puede ser
regional e incluso global. Las minas generan grandes cantidades de rocas y
escombreras que deben depositarse sobre la tierra o en los ecosistemas
acuáticos.
El drenaje ácido de minas, pilas de estéril y de desechos es uno de los más
graves problemas ambientales de la explotación minera. La presencia de
minerales sulfurados en contacto con el agua produce ácido sulfúrico
presente en las aguas de drenaje, que puede presentar un pH
extremadamente bajo, alcanzando el valor de 2,0.

Estudio de los
Problemas de Drenaje
Mantener condiciones adecuadas de
trabajo tanto a Cielo abierto como en
Subterráneo, para lo que es frecuente
la necesidad de bombeo de las aguas.
Gestionar las interferencias
de la operación en la
hidrosfera. Esta gestión
tiene normalmente los
siguientes objetivos.
-Minimizar la
cantidad de agua
en circulación en
las áreas
operativas.
-Reaprovechar el
máximo de agua
utilizada en el
proceso industrial.
-Eliminar aguas con
ciertas características
para que no afecten
negativamente la calidad
del cuerpo de agua
receptor.

En general, el tratamiento de los residuos procedentes de las instalaciones
mineras consta de varias etapas, que incluyen: tratamiento en fábrica,
espesado y transporte, depuración del agua, tratamiento y destrucción de
residuos, tratamiento de efluentes y restauración del lugar. En la mayoría
de los casos, la disposición final puede seguir una de las siguientes
opciones:
 Embalsamiento en tierra.
 Utilización como relleno en la fosa o en la mina bajo tierra.
 Deposición en lagos profundos.
 Deposición marina costera.
 Procesado para recuperación de metales secundarios y luego deposición.

Para poder recuperar los suelos en los cuales la concentración de metales
aumenta a causa de la oxidación de los sulfuros de los lodos, sería
necesario actuar de las siguientes maneras:
 Retirada de los lodos de la forma más cuidadosa posible de la superficie
de los suelos.
 Remoción de 10 o 20 cm de suelo contaminado.
 Laboreo de la capa de 20-30 cm para mezclar, homogeneizar y diluir.
 Análisis de los suelos limpio homogeneizados (metales totales
disponibles y S) y aplicación de enmiendas (carbonato cálcico, óxidos de
Fe, Al o Mn, zeolitas, etc.), en los casos en que las condiciones finales
del suelo limpio lo requieran.

Características:
Énfasis en la caliza (agregados de
carbonato).
Tasas de reacción lentas (tiempo
de retención prolongado).
Minimizar el recubrimiento de las
partículas (el yeso CaSO4 y
precipitados de metal pueden
formar costras, obstrucción,
etc.).
Uso de materiales orgánicos para
controlar el potencial redox y
minimizar el recubrimiento.
La expectativa de vida del
sistema se basa en la caliza,
materia orgánica y porosidad
disponible.

Objetivos del Tratamiento
• DRENAJE ÁCIDO DE ROCA.
Remover la acidez del mineral,
especialmente Fe, Al.
• AGUAS DE PROCESAMIENTO
DE MINERALES.
Usualmente cianuros y otros
aniones de As y Se.
• AGUAS MARGINALES.
Con pH cercano al neutro y
niveles de contaminantes
superiores a los estándares de
calidad.
• AGUAS RESIDUALES.
Elevado contenido de solidos
totales disueltos.

Resumen
• Las aguas marginales son fácilmente tratadas a través de
métodos pasivos, el problema radica cuando los caudales son
muy elevados.
• El DAR y las aguas de los distintos procesos pueden ser
tratados mediante métodos pasivos.
• Las aguas residuales son muy difíciles de tratar mediante
cualquier método químico (este es la razón de la existencia del
agua de mar).

• Canales con contenido de agregados
de caliza gruesa (a través de los
cuales percola el agua)
• Sistema expuesto a O2 (el O2
mejora la presión parcial y
solubilidad del carbonato)
• Inclinación de canales > 10º( mayor
velocidad se minimizan el
recubrimiento)
Eleva el pH a 6-7 e introduce
alcalinidad.
Neutraliza las
concentraciones de metal
soluble menores y acidas.

Drenaje de Calizas
Abiertos y Aeróbicos
EL USO EXITOSO REQUIERE:
• O2 ambiental
• Carga acida: <500mg/L como
CaCO3
• PH > 2
• Flujo promedio: <20L/s
• Cargas máximas promedio:
150kg CaCO3/d
BENEFICIOS CLAVE
• Caliza es de bajo costo y
fácilmente disponible.
• Bajos costos de construcción
y operación.

Drenaje de Calizas
Abiertos y Aeróbicos
LIMITACIONES CLAVE
• Recubrimiento y obstrucción
de caliza por precipitados de
Fe, Al, Mn, y yeso.
• Insuficiente generación de
alcalinidad si el talud es > 10º
o se cuenta con poca
retención.
• pH máximo alcanzado 6 - 7.5
no todos los metales
precipitan.
• Es necesario emplear
sistemas de drenaje
existentes en áreas
relativamente extensas.
• Es incierta la duración de la
efectividad(puede variar de
un sitio a otro).
• Mantenimiento necesario.

• Cunetas enterradas con agregados de
caliza relativamente gruesa.
• La caliza es encerrada dentro de un
revestimiento (de plástico o
geomenbrana)
• Los flujos tratados con DAC requieren
tratamiento posterior empleando un
humedal aeróbico.
El pH es elevado a 6-7
aumentando la alcalinidad.
Puede requerirse un DAC
posteriormente para
neutralizar la acidez
generada por la precipitación
de metales (Fe, Al).

REQUISITOS PARA SU USO EXITOSO:
• Condiciones anoxicas: O2 <1mg/L.
• Rango de acidez: <500 mg/L como CaCO3.
• pH: >2
• Flujo promedio: <20L/s.
• Cargas de acidez promedio máxima total:< 150kg CaCO3/d.
Por lo que los DACs son más adecuadas para el
tratamiento del DAR generado por las minas de
carbón que el generado por las minas metálicas.

VENTAJAS
• Caliza no es costosa y se encuentra fácilmente
• Bajos costos de operación
• Es posible que se requiera poco mantenimiento durante periodos
prolongados básicamente en minas de carbón.
LIMITACIONES
• Recubrimiento y obstrucción de caliza por Fe, Al, Mn y precipitados
de yeso.
• Máxima alcalinidad generada -300 mg/L
• Ph máximo alcanzado de 6-7.5; no todos los metales precipitan.
• Es posible que se requiera DAC posteriormente
• Se emplean un pequeño % de caliza.
• La expectativa de vida es limitada en muchos sitios.
• No es de fácil mantenimiento.

DESCRIPCIÓN
• Parte del flujo del DAR es desviado
al pozo.
• El pozo (cilindro, tanque de metal o
concreto) es llenado con agregados
de caliza (5-10mm)
• El DAR es bombeado a la base del
pozo
• La caliza se mezcla y desgasta
usándose turbulencia.
• El rebose transporta alcalinidad y
caliza a la quebrada.
• pH elevado a 6-7 y alcalinidad en
exceso en el curso de agua.
• Neutraliza la acidez y las
concentraciones menores de metal
soluble.

EL USO EXITOSO REQUIERE:
• Concentraciones de O2 ambiental
• Carga acida: 500 mg//L como CaCO3
• pH > 2
• Flujo promedio:<1000L/s
• Cargas máximas promedios: 100 - 1000 kg CaCO3/d.
BENEFICIOS CLAVE:
• Caliza barata fácilmente disponible
• El mezclado enérgico (alto flujo) reduce la obstrucción con caliza
• Eficacia del uso de la caliza es mejor que el empleo de DOC y DAC.
LIMITACIONES:
• Eficacia del uso de caliza es 50% y se requeriría una adición regular.
• 10 m cambio de elevación (altura) entre la presa y el pozo requeridos.
• Obstrucción con Fe, Al, Mn y precipitados de yeso si el mezclado fuera ineficaz.
• Máximo pH alcanzado 6 – 7.5; no todos los metales precipitan.
• Los precipitados no pueden ser capturados.
• Es posible que se requiera tratamiento posteriormente.
• Se emplea un pequeño % de caliza.
• No es de fácil mantenimiento.

DESCRIPCIÓN
• Este proceso utiliza organismos
microbianos modificados
genéticamente para eliminar Fe,
Mn y Al del DAM. El proceso de
tratamiento consiste en una capa
somera de árido carbonatado
(caliza) inundado con DAM. Tras
realizar test de laboratorio para
determinar las combinaciones de
microorganismos más adecuadas,
éstos se introducen en el lecho
carbonatado inoculándolos en
puntos concretos del mismo. Los
microbios crecen en la superficie
de los fragmentos carbonatados y
oxidan los contaminantes
metálicos, mientras que la
reacción entre el DAM y la caliza
neutraliza la solución.

REQUISITOS
• Concentraciones de O2
ambiental.
• Carga acida: <500 mg/ CaCO3 .
• pH: 3- 5.
• Flujo que permita un tiempo
máximo de residencia (mayor
algunas horas).
• Caliza fácilmente disponible y
barata.
• Remoción e inmovilización de Mn.
LIMITACIONES:
• Se requiere el remplazo de
sustratos orgánicos.
• La eficacia es limitada porque se
requiere tiempos de residencia
prolongados
• El abandono del sitio no es una
solución.

Humedales Artificiales
Los humedales artificiales son
sistemas ecológicos que combinan
procesos físicos, químicos y
biológicos en un solo sistema.
• Humedales aeróbicos
(apropiados para efluentes
neutros a alcalinos)
• Humedales anaeróbicos
(apropiados para acidez y
metales)
• Humedales de flujo superficial
(aeróbicos)
• Humedales de flujo sub-
superficial (aeróbicos o
anaeróbicos).

Humedales Aeróbicos
DESCRIPCION:
• Poza de contención de agua.
• Vegetación plantada en
sedimentos relativamente
impermeables (arcilla).
• Recibe agua neta alcalina
(frecuentemente un método de
tratamiento posterior).
Almacenan
alcalinidad y
precipitados.
Facilitan la oxidación y
presenta tiempo de
residencia para
precipitados de
metales.
Neutralizan acidez
generada por la
precipitación de metales.

Humedales Aeróbicos
REQUISITOS PARA UNA
APLICACIÓN EXITOSA
• Aportes de agua neta alcalina capaz de
tratar con cargas acidas latentes.
• Cada 300 m2de humedal puede tolerar
aproximadamente 1.0 kg H2SO4 por
día.
• Concentraciones de O2ambiental.
• pH > 6 del aporte.
• Flujo que permita tiempos máximos de
residencia (1-5 días)
VENTAJAS:
• Las plantas de los humedales absorben
y físicamente enlazan precipitados de
metales.
• Remoción de Fe, Al, Mn, Zn, Cu, etc.
De la columna de agua.
LIMITACIONES:
• Solo adecuados para bajas cargas de
metal disuelto de metales
seleccionados.
• Se requiere mantenimiento periódico.

Humedal Anaeróbico
En este caso se trata de
lagunas con una delgada lámina
de agua sobre un sustrato rico
en materia orgánica, que puede
estar constituido por algún
tipo de abono orgánico u otros
materiales: sustrato usado de
plantaciones de hongos,
aserrín, heno, etc. (SRMO),
mezclado con un 10% de
carbonato de calcio (CaCO3).
Genera alcalinidad
mediante la actividad bacteriana
y disolución de la caliza.
Reduce las
concentraciones de metales
mediante la precipitación de
sulfuros e hidróxidos.

Humedal Anaeróbico
REQUISITOS:
• Aguas acidas netas (cargas
bajas)
• Cargas acidas: 200 – 500 m2
de humedal pueden
neutralizar 1.0 kg de Ácido
Sulfúrico (H2SO4) por día.
• Concentraciones de O2
ambiental cerca a la
superficie.
• Concentraciones de O2 < 1.0
mg/L en subsuelo.
• pH > 2.5.
• Flujo que permita tiempos
máximos de reposo (1-5 días)

Humedal Anaeróbico
VENTAJAS:
• Las plantas de los humedales
absorben y físicamente enlazan
los metales precipitados.
• Remueven Fe, Al, Mn, Zn, Cu, etc.
• Los precipitados de sulfuro son
generalmente menos solubles que
sus correspondientes hidróxidos
de metales, por lo que son mas
fácilmente captados.
LIMITACIONES:
• Se requiere adición rutinaria de
nutrientes (material orgánico).
• Requiere monitoreo de las
bacterias sulforeductoras.
• Insuficiente área para los
humedales,
• Máximo pH alcanzado 6 – 7.5 (no
todos los metales precipitan).
• Se requiere tiempos prolongados
de residencia de agua.

• SISTEMAS PRODUCTORES DE ALCALINIDAD (SPA).
• SISTEMAS SUCESIVOS PRODUCTORES DE ALCALINIDAD
(SSPA).
• SISTEMAS INVERSOS PRODUCTORES DE ALCALINIDAD
(SIPA).
• HUMEDALES CON FLUJO VERTICAL (HFV).

Características
• Adaptados para superar los
requerimientos de áreas
extensas de humedales
anaeróbicos.
• Consiste en un sistema de
colección de plataforma de
drenaje con superposición
de grava de caliza que a la
vez presenta superposición
de materia orgánica.
• Los DAM fluyen
verticalmente hacia debajo
del sistema.
• Los flujos de salida pueden
requerir tratamiento
posterior empleando un
humedal aeróbico.

Características
• Dos o más SPA colocados
secuencialmente.
• Es usado cuando un SPA no
genera suficiente
alcalinidad (debido
frecuentemente a la
precipitación de metales en
la caliza y capas orgánicas).
humedal aeróbico y/o
anaeróbico.

Características
• Es la forma inversa de la
aplicación SPA.
• Los DAM ingresan
verticalmente a través de la
base del embalse.
• Después de su ingreso los
drenajes ácidos se
encuentra con la capa de
grava de caliza con
superposición de materia
orgánica y una poza de agua.
humedal aeróbico.

Balsas de
Sedimentación
Cuando el agua sólo necesita
airearse para que se depositen
los contaminantes, se puede
recurrir a las balsas de
sedimentación. Las balsas de
sedimentación son sistemas
pasivos en los que, únicamente, se
busca poner en contacto el agua
con el aire, con el fin de producir
reacciones de oxidación, al
producirse esas reacciones
aparece la sedimentación de
contaminantes, por lo que se debe
de intentar que el flujo de agua
por la balsa sea lo más lento y
tranquilo posible, con el fin de
facilitar la sedimentación. Las
balsas de sedimentación ocupan
un área grande, pues se intenta
maximizar el área de contacto
con la atmósfera.

Acciones Químicas
a.) Ajustes de pH y Neutralización.
La eliminación del exceso de acidez o
alcalinidad por adición química para
proporcionar un pH final próximo a 7 se
conoce como neutralización. La mayoría
de los efluentes deben ser
neutralizados hasta pH de 6 a 9 antes
de la descarga.
La capacidad de neutralización varía
con los distintos agentes alcalinos
utilizados. Para poder compararlas, a
cada álcali se le puede asignar un factor
de basicidad, definido como el peso de
óxido de calcio correspondiente a un
determinado poder de neutralización de
ácido.
Los factores de basicidad de los
agentes alcalinos más frecuentes son
los que se muestran en la siguiente
tabla:

Lo ideal podría ser proceder a la estabilización, impermeabilización y
rehabilitación in situ, de los depósitos susceptibles de causar estos
efluentes, ya que:
• Se evitaría su manipulación.
• No se requeriría su transporte.
• No se afectaría ambientalmente a otras áreas.
• Se recuperarían áreas degradadas.
Las técnicas de tratamiento in situ son las que se aplican sin
necesidad de trasladar el suelo o el agua subterránea afectados por
el problema. Suelen ser de utilidad cuando el problema afecta a un
volumen muy importante del suelo o cuando éste supone un coste
económico que lo hace inviable, ya que el tratamiento in situ suele
implicar un menor coste económico.

Método Biológico
a.) Fito remediación.
La más común y tradicional de las
formas de fitorremediación es la
revegetación de terrenos afectados
por actividades mineras. En este
caso, la presencia de plantas sobre la
escombrera atenúa los efectos de
dispersión de los materiales que la
constituyen por el viento o el agua, y
favorecen la generación de un suelo
que actúa como una barrera,
evitando parcialmente la emisión de
los contaminantes que contiene. En
otros casos, y para acelerar el
proceso, es necesario recubrir la
escombrera con suelo vegetal que
facilite el empleo de plantas más
comunes. No obstante, esta técnica
se encuadra más en los
procedimientos de restauración que
en los de remediación.

Método Físico-Químico
a.) Acción Bacteriana
Las bacterias que viven en el suelo y en las
aguas subterráneas utilizan algunas
sustancias químicas como alimento. Cuando
las sustancias químicas están
completamente digeridas, las transforman
en agua y en gases inofensivos.
b.) Absorción
Las sustancias químicas se pegan o sorben
al suelo, que las fija al lugar. De ese modo
no se eliminan las sustancias químicas pero
sí se impide que contaminen las aguas
subterráneas y que escapen del lugar, al
menos mientras las condiciones físico-
químicas del suelo permanezcan estables.
c.) Mezcla y Dilución
Al pasar las aguas subterráneas a través
del suelo, la contaminación se puede
mezclar con el agua limpia. De ese modo se
diluye la contaminación.

Aspectos Legales a Considerarse
• La Ley N° 28611, Ley General del Ambiente.
• A Nivel Nacional, la protección de los cuerpos de aguas en todos
sus estados físicos están normados por: Ley General de Aguas,
Decreto LEY Nº 17752.
Dentro del Aspecto Sectorial
DECRETO SUPREMO N° 010-2010-MINAM
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES PARA LA DESCARGA DE
EFLUENTES LIQUIDOS DE ACTIVIDADES.

Los LMP tienen por finalidad:
Establecer las concentraciones máximas de metales pesados
u otros parámetros (Cianuro total, pH y Sólidos Totales en
Suspensión) en las descargas de efluentes líquidos en la
operación minera.
El incumplimiento de los LMP es sancionable por el ente
fiscalizador.

Las aguas en las operaciones mineras
Los escenarios en que se interrelacionan el agua y la
actividad minera están constituidos principalmente por
cinco aspectos:
• Exploraciones Mineras.
• Etapa inicial a las operaciones;
• Durante el desarrollo de las operaciones;
• Durante el Cierre de las actividades; y
• Presencia de pasivos ambientales mineros.

Etapa de Exploraciones Mineras
• Uso de aguas para la
exploración: perforaciones,
consumo humano, consumo
doméstico (aseo personal,
preparación de alimentos), entre
otros.
• Uso de aguas para el riego de
accesos.
• Las aguas residuales son
tratadas a través de pozos
sépticos-percolación).
• Las aguas residuales
industriales tratadas a través
de pozas de sedimentación.

Durante la Etapa de Operación
• Reorientación de flujos
subterráneos por la
explotación de tajos abiertos.
• Generación de drenaje de
aguas ácidas en las labores
subterráneas, desmonteras,
depósitos de relaves.
• Uso de agua en los diferentes
componentes: planta
concentradora, pad de
lixiviación, etc.
• Uso de agua en el campamento
minero, etc.

En el Cierre de las Operaciones
Mineras
• Cierre de galerías subterráneas.
• Cierre de tajos.
• Cierre de pozas de lixiviación.
• Cierre de depósitos de relaves.
• Cierre de Plantas de beneficio.
• Cierre de campamentos.
• Cierre de todos los sistemas de
abastecimiento de agua (canales,
tuberías, sistemas de bombeo,
etc.).

LMP para Emisiones y Efluentes
líquidos
• CLMP para Emisiones y Efluentes
Líquidos
• El MEM, a través del Oficio N° 1163-
2007-MEM/DM de fecha 04 de julio
de 2007 remitió al CONAM la
propuesta de actualización de Límites
Máximos Permisibles (LMP).
• El 14 de noviembre de 2007, el MEM
remitió al CONAM el proyecto de
Decreto Supremo que aprueba los
LMP.
• Actualmente el Ministerio del
Ambiente mediante el Decreto
Supremo N° 010-2010-Minam norma
los Limites Máximos Permisibles Para
La Descarga De Efluentes Líquidos De
Actividades, la cual siguió los
procedimientos establecidos por la
Ley General del Ambiente.

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