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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA
REMOCIÓN DE CADMIO DE AGUAS ÁCIDAS DE MINA UTILIZANDO UN REACTIVO SECUESTRANTE
TESIS
PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON MENCIÓN EN MINERÍA Y MEDIO AMBIENTE
ELABORADO POR:
MARÍA LOURDES HEREDIA CÁCERES
ASESOR:
ING. M.SC. JOSÉ ANDRÉS VIDALÓN GÁLVEZ
LIMA – PERÚ
2015
II
DEDICATORIA Dedico este trabajo a: Dios y a mi Virgencita de Chapi que día a día me protegen y me guían en el camino de mi vida profesional. A mi mayor bendición e inspiración, mi hijita Mariana Valentina. A mi amado José Alfredo por su apoyo incondicional. A mis abuelitos Carlitos (+) y Alberto por sus sabios consejos. A mi papá Agustín, a mi mamá Lourdes, a mis hermanos Elsa, Carlos y Juan. Y a mis sobrinos Georgette y Sebastián.
III
AGRADECIMIENTOS
Agradecimiento a la Plana de Docentes de la Sección de Post grado de la
Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica de la Universidad
Nacional de Ingeniería por los conocimientos impartidos, permitiendo adquirir
nuevos conocimientos con respecto a Minería y Medio Ambiente.
IV
ÍNDICE DE CONTENIDO
RESUMEN.................................................................................................. XII
ABSTRACT ............................................................................................... XIV
CAPÍTULO I ................................................................................................. 16
INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 16
1.1 OBJETIVOS ...................................................................................... 19
1.1.1 Objetivo General ................................................................... 19
1.1.2 Objetivo Específico ............................................................... 19
1.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................... 19
1.3 HIPÓTESIS ....................................................................................... 22
1.4 METODOLOGÍA ............................................................................... 22
1.4.1 Métodos Teóricos ................................................................. 22
1.4.2 Métodos Prácticos ............................................................... 23
CAPÍTULO II ................................................................................................ 24
MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 24
2.1 ANTECEDENTES ............................................................................. 24
2.1.1 Situación de los Recursos Hídricos....................................... 24
2.1.2 Usos de los Recursos Hídricos ............................................. 26
2.1.3 Calidad del Agua .................................................................. 28
2.2 MARCO LEGAL ................................................................................ 29
2.2.1 Estándares de Calidad Ambiental para Agua ........................ 31
2.2.2 Límites Máximos Permisibles................................................ 32
2.3 ZONA DE ESTUDIO: PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS DE
MBM …… ......................................................................................... 33
2.3.1 Ubicación y Descripción de la Unidad Minera Pierina MBM .. 33
2.3.2 Descripción de la Planta de Tratamiento de Aguas ............... 35
2.4 PROBLEMÁTICA DE LOS METALES PESADOS ............................. 47
2.4.1 Definición de Metal Pesado .................................................. 47
2.4.2 Toxicidad del Cadmio ........................................................... 49
2.4.3 Fuentes Naturales del Cadmio .............................................. 52
2.4.4 Generación de Aguas Ácidas................................................ 54
V
2.5 TRATAMIENTOS CONVENCIONALES DE ELIMINACIÓN DE
METALES PESADOS DE AGUAS ÁCIDAS ...................................... 55
2.5.1 Precipitación Química ........................................................... 57
2.5.2 Intercambio Iónico ................................................................ 63
2.5.3 Adsorción.............................................................................. 65
2.5.4 Tecnología de Membranas ................................................... 68
2.5.5 Procesos Electroquímicos .................................................... 72
2.5.6 Extracciones Orgánicas ........................................................ 75
2.6 TRATAMIENTO DE AGUAS ÁCIDAS CON REACTIVO
SECUESTRANTE TMT: UNA TECNOLOGÍA ALTERNATIVA .......... 78
2.6.1 Agentes Quelantes o Secuestrantes ..................................... 78
2.6.2 Generalidades del Reactivo Secuestrante TMT .................... 80
2.6.3 Descripción del Reactivo Secuestrante TMT ........................ 81
2.6.4 Ventajas del Reactivo Secuestrante TMT ............................. 84
2.6.5 Seguridad y Manipulación del Reactivo Secuestrante TMT .. 85
2.6.6 Embalaje del Reactivo Secuestrante TMT ............................ 87
2.6.7 Transporte, Almacenamiento y Etiquetado del Reactivo
Secuestrante TMT ................................................................ 88
2.6.8 Usos del Reactivo Secuestrante TMT ................................... 88
CAPÍTULO III ............................................................................................... 91
PARTE EXPERIMENTAL ............................................................................ 91
3.1 PRUEBAS REALIZADAS A NIVEL LABORATORIO ......................... 91
3.1.1 Materiales, Reactivos Químicos y Equipos ........................... 91
3.1.2 Consideraciones Generales .................................................. 92
3.1.3 Procedimiento Experimental ................................................. 93
3.2 PRUEBAS REALIZADAS A NIVEL INDUSTRIAL ........................... 112
3.2.1 Materiales, Reactivos Químicos y Equipos ......................... 112
3.2.2 Consideraciones Generales ................................................ 112
3.2.3 Procedimiento Experimental ............................................... 113
CAPÍTULO IV ............................................................................................ 117
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ....................................... 117
VI
4.1 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS
REALIZADAS A NIVEL LABORATORIO ......................................... 117
4.1.1 Resultados y Análisis de Resultados de la Prueba Dosificando
el Reactivo Secuestrante TMT después de la Neutralización
117
4.1.2 Resultados y Análisis de Resultados de la Prueba Dosificando
el Reactivo Secuestrante TMT Antes de la Neutralización .. 120
4.1.3 Resultados de la Prueba Variando la Dosificación del Reactivo
Secuestrante TMT .............................................................. 123
4.2 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS
REALIZADAS A NIVEL INDUSTRIAL ............................................. 128
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................. 136
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................... 142
ANEXO I: ESTÁNDARES NACIONALES DE CALIDAD AMBIENTAL PARA
AGUA (D.S. N° 002-2008-MINAM) ............................................................ 148
ANEXO II: LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA LA DESCARGA DE
EFLUENTES LÍQUIDOS DE ACTIVIDADES MINERO – METALÚRGICAS
.................................................................................................................. 154
ANEXO III: ANÁLISIS QUÍMICO DEL AGUA DE MINA ALIMENTADA A LA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA – UNIDAD MINERA PIERINA MBM
.................................................................................................................. 155
VII
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1 – Distribución Global del Agua del Mundo ......................................... 25
Fig. 2 – Disponibilidad del Agua Interna Renovable Per Cápita por Países . 26
Fig. 3 – Extracciones de Agua por Sector .................................................... 28
Fig. 4 – Ubicación Geográfica de la Mina Pierina ........................................ 34
Fig. 5 – Proceso Productivo Simplificado en Minera Pierina MBM ............... 35
Fig. 6 – Planta de Tratamiento de Agua de Mina de Minera Pierina MBM ... 36
Fig. 7 – Pozo 25 donde se bombea el agua ácida a la Planta de Tratamiento
.................................................................................................................... 37
Fig. 8 - Silo de Almacenamiento de Cal de la Planta de Tratamiento de Agua
de Mina ........................................................................................................ 38
Fig. 9 - Tanque de Almacenamiento de Lechada de Cal de la Planta de
Tratamiento de Agua de Mina ...................................................................... 39
Fig. 10 – Tanque Reactor de la Planta de Tratamiento de Agua de Mina .... 39
Fig. 11 – Tanque de Almacenamiento del Reactivo Floculante de la Planta
de Tratamiento de Agua de Mina ................................................................ 40
Fig. 12 – Segundo Cajón de Contacto donde se Dosifica el Reactivo
Floculante .................................................................................................... 41
Fig. 13 - Poza Impermeabilizada de Sedimentación de la Planta de
Tratamiento de Agua de Mina ...................................................................... 42
Fig. 14 - Sistema de Bombeo de Lodos Generados en la Planta de
Tratamiento de Agua de Mina ...................................................................... 42
Fig. 15 - Poza de Lodos 1 ........................................................................... 43
Fig. 16 - Poza de Lodos 2 ........................................................................... 44
Fig. 17 – Vertedero de Agua Tratada hacia las Comunidades para uso en
Bebida de Animales y Riego de Vegetales .................................................. 44
Fig. 18 – Diagrama de Flujo del Proceso de la Planta de Tratamiento de
Agua ............................................................................................................ 46
Fig. 19 – Curvas de Solubilidades de Hidróxidos Metálicos ......................... 60
Fig. 20 – Curvas de Solubilidad de Sulfuros Metálicos ................................ 62
Fig. 21 – Proceso de Precipitación Química ................................................ 63
VIII
Fig. 22 – Proceso de Intercambio Iónico ...................................................... 65
Fig. 23 – Reactor del Proceso de Adsorción ................................................ 68
Fig. 24 – Proceso de Ósmosis Inversa ........................................................ 71
Fig. 25 – Esquema del Reactor Electroquímico ........................................... 74
Fig. 26 – Separación de Metales Pesados en Aguas Residuales de Manera
Respetuosa con el Medio Ambiente ............................................................ 81
Fig. 27 – Sal Trisódica de la Trimercapto-S-Triazina ................................... 82
Fig. 28 – Precipitación de Metales Pesados Mono y Bivalentes con Reactivo
Secuestrante TMT ....................................................................................... 83
Fig. 29 – Muestras Iniciales de las Pruebas Realizadas a Nivel Laboratorio:
Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización. . 94
Fig. 30 – Agitadores para la Realización de las Pruebas de Neutralización y
Sedimentación – Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio ....................................... 95
Fig. 31 – Medición de pH de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 1 a
Nivel Laboratorio ......................................................................................... 95
Fig. 32 – Neutralización del Agua Ácida con Cal - Prueba N° 1 a Nivel
Laboratorio .................................................................................................. 96
Fig. 33 – Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 1 a
Nivel Laboratorio ......................................................................................... 97
Fig. 34 - Muestras Finales de las Pruebas Realizadas a Nivel Laboratorio:
Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización .. 97
Fig. 35 – Secuencia de la Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio: Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización.......................... 99
Fig. 36 - Agitadores para la Realización de las Pruebas de Neutralización y
Sedimentación - Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio ...................................... 101
Fig. 37 - Medición de pH de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 2 a
Nivel Laboratorio ....................................................................................... 102
Fig. 38 – Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT al Agua Ácida -
Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio ................................................................ 102
Fig. 39 - Neutralización del Agua Ácida con Cal - Prueba N° 2 a Nivel
Laboratorio ................................................................................................ 103
IX
Fig. 40 - Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 1 a
Nivel Laboratorio ....................................................................................... 103
Fig. 41 - Secuencia de la Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio: Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT Antes de la Neutralización. ........................... 105
Fig. 42 - Agitadores para la Realización de las Pruebas de Neutralización y
Sedimentación - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio ...................................... 107
Fig. 43 - Medición de pH de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 3 a
Nivel Laboratorio ....................................................................................... 108
Fig. 44 - Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT al Agua Ácida - Prueba
N° 3 a Nivel Laboratorio ............................................................................. 108
Fig. 45 - Neutralización del Agua Ácida con Cal - Prueba N° 3 a Nivel
Laboratorio ................................................................................................ 109
Fig. 46 - Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 3 a
Nivel Laboratorio ....................................................................................... 110
Fig. 47 - Secuencia de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio: Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT Variando su Concentración. .......................... 111
Fig. 48 – Toma de Muestra de Agua Ácida del Pozo 25 ............................ 114
Fig. 49 – Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT en la Tubería de
Ingreso a la Planta de Tratamiento ............................................................ 115
Fig. 50 – Bomba Dosificadora de Diafragma de Reactivo Secuestrante TMT
.................................................................................................................. 115
X
ÍNDICE DE GRÁFICAS
Gráfica 1 – Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la
Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT
Después de la Neutralización .................................................................... 119
Gráfica 2 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la
Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio Dosificando el Reactivo Secuestrante Antes
de la Neutralización. .................................................................................. 122
Gráfica 3 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la
Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Variando la Concentración del Reactivo
Secuestrante TMT ..................................................................................... 127
Gráfica 4 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la
Prueba N° 1 a Nivel Industrial Variando la Concentración del Reactivo
Secuestrante TMT ..................................................................................... 132
Gráfica 5 – Monitoreo de la Concentración de Cadmio Total a la Salida de la
Planta de Tratamiento de Agua Antes y Después de la Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT ...................................................................... 135
XI
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 – Usos del Agua.............................................................................. 27
Tabla 2 – Usos del Agua Sectorial (2000 – 2001 – en MMC/año) a Nivel
Nacional ...................................................................................................... 28
Tabla 3 – Estándares de Calidad de Agua a Nivel Internacional .................. 30
Tabla 4 – Definiciones de Metales Pesados Clasificadas según las Distintas
Propiedades Consideradas .......................................................................... 48
Tabla 5 – Diferencias entre Adsorción Física y Química .............................. 67
Tabla 6 - Resumen de las Características de las Tecnologías de
Membranas más Empleadas ....................................................................... 70
Tabla 7 – Características Generales de las Tecnologías Convencionales de
Descontaminación de Metales Pesados ...................................................... 76
Tabla 8 – Ventajas y Desventajas de los Métodos Convencionales de
Remoción de Metales Pesados de Sistemas Acuosos ................................ 77
Tabla 9 – Propiedades Físicas y Químicas del Reactivo Secuestrante TMT 84
Tabla 10 – Calidad del Reactivo Secuestrante TMT y Reactivos de
Precipitación ................................................................................................ 86
Tabla 11 – Reactivos de Precipitación: Clasificación ................................... 86
Tabla 12 – Características del Contenedor del Reactivo Secuestrante TMT 87
Tabla 13 – Características del Bidón del Reactivo Secuestrante TMT ......... 87
Tabla 14 – Resultados de la Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio: Dosificación
del Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización .................. 117
Tabla 15 - Resultados de la Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio: Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT Antes de la Neutralización ............................ 120
Tabla 16 - Resultados de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio: Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT Variando su Concentración ........................... 123
Tabla 17 - Resultados de la Prueba N° 1 a Nivel Industrial: Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT Variando su Concentración ........................... 129
XII
RESUMEN
El agua es un recurso natural imprescindible para el desarrollo de la vida en
todas sus manifestaciones, es un recurso de gran valor para la mayoría de
los procesos productivos. Pero también es un recurso agotable.
La Unidad Minera Pierina MBM, que se encuentra ubicada en la provincia
de Huaraz, región Ancash cuyas operaciones son a tajo abierto. Tiene un
compromiso ambiental para con las comunidades aledañas, contemplado en
su Política Ambiental, de esta manera asegurar la entrega de agua a las
comunidades en la calidad y cantidad comprometidas.
La Planta de Tratamiento de Agua procesa el agua de mina obtenida por
bombeo de los pozos de desaguado del fondo del tajo, las aguas captadas
por los taladros horizontales y cualquier filtración o afloramiento de la zona.
Estas aguas luego de su tratamiento son captadas por las comunidades,
cuyo uso es para riego de vegetales y bebida de animales, el exceso de
agua es aprovechada para el riego de vías y accesos dentro de las
operaciones mineras.
El sistema de tratamiento es a través de una neutralización mediante la
dosificación de lechada de cal.
XIII
Con la actualización y publicación de la norma referente a los Límites
Máximos Permisibles (LMP), el D.S. N° 010-2010-MINAM, se incluye el
monitoreo de cadmio (II) y otros metales. Según esta norma el valor de la
concentración de cadmio total (II) debe ser de 0.05 mg/L, pero con el
proceso mencionado anteriormente sólo llega a remover hasta un máximo
de 0.1 mg/L de cadmio total (II).
La característica principal del agua neutralizada obtenida en la Planta de
Tratamiento de Agua es el valor de la concentración de cadmio total (II) el
cual supera el límite máximo permisible de descarga, condición tal que la
hace imposible de poder ser descargada a cursos de agua que utilizan las
comunidades.
Es por ello que se evalúa la elección del reactivo Secuestrante TMT que es
una sal trisódica, Trimercapto-S-Triazina como una alternativa de tratamiento
para su utilización en la Planta de Tratamiento de Agua. Logrando valores de
concentración de descarga del cadmio total (II) menores a 0.05 mg/L
cumpliendo con el D.S. N° 010-2010-MINAM.
XIV
ABSTRACT
Water is esencial for the development of life in all its manifestations; it is a
natural and valuable resource for most production processes. But it is also an
exhaustible resource.
Pierina MBM Minning Unit, which is located in the province of Huaraz,
Ancash region whose operations are open pit. It has an enrironmental
commitment to the surrounding communities, referred to in its Environmental
Policy, thus ensuring the delivery of water to communities engaged in quality
and quantity.
The Water Treatment Plant processes the mine water obtained by pumping
wells drained the bottom of the pit, water drawn by horizontal drilling and any
leak or outcropping in the area. These water treatment then are picked up by
the communities, whose use is for irrigation of plants and animals drink,
excess water is utilized for irrigation and access roads within the mining
operations.
The treatment system is through neutralization by lime slurry dosage.
By updating and publication of the rule concerning the maximum permissible
limits (LMP), the D.S. N° 010-2010-MINAM, monitoring of cadmium (II) and
other metals are included. According to this standard the value of the total
XV
concentration of cadmium (II) should be from 0.05 mg/L, but with the
aforementioned process remove only reaches up to 0.1 mg/L total cadmium
(II).
The main feature of neutralized water obtained in the Water Treatment Plant
is the value of the concentration of total cadmium (II) which exceeds the
maximum permissible limit of discharge condition such that makes it
impossible to be discharged into waterways using communities.
That is why the choice of reagent sequestering TMT which is a trisodium salt,
trimercapto-S-triazine as an alternative treatment for use in the treatment
plant water is evaluated. Obtaining values discharge concentration of total
cadmium (II) 0.005 mg / L complying with the D.S. N° 010-2010-MINAM.
16
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
Uno de los principales problemas de la sociedad en el siglo XXI es la
contaminación ambiental por metales pesados, la cual es generada por
diversos procesos industriales tales como la minería, la metalurgia, la
galvanoplastía, etc. Una vez liberados al ambiente, los metales pesados
circulan entre los ciclos bióticos y abióticos, se acumulan en diferentes
compartimentos de la cadena trófica o en el ambiente pudiendo alcanzar
concentraciones a niveles tóxicos para la flora, fauna, microorganismos e
inclusive el hombre.
Los metales pesados constituyen un grupo de aproximadamente 40
elementos, de elevado peso atómico (mayor a 44) con una densidad mayor
o igual que 5 g/cm3 (excluyendo a los metales alcalinos y alcalinotérreos).
Una característica distintiva de los metales pesados es que, aún cuando
muchos de ellos son esenciales para el crecimiento de los seres vivos, como
lo son el V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn y Mo, en concentraciones elevadas tienen
efectos tóxicos sobre las células, alterando principalmente el funcionamiento
de proteínas o su desnaturalización. Los metales pesados que encabezan la
lista de toxicidad son plomo, mercurio y cadmio, para los cuales no se ha
encontrado función biológica alguna (Volesky, 1994).
17
El presente trabajo de tesis se ocupa del estudio de la remoción del cadmio
de aguas ácidas de mina. A continuación se menciona algunas
características relevantes del mismo.
El cadmio presenta una movilidad ambiental más elevada que la mayoría de
los metales pesados, debido a la relativa solubilidad de sus sales e
hidróxidos, lo que lo convierte en un contaminante cosmopolita. Su
solubilidad en agua aumenta en medios ácidos, mientras que la adsorción a
suelos y sedimentos se incrementa al aumentar el pH. En suelos ácidos el
cadmio (II) puede lixiviarse y desplazarse a las aguas subterráneas. El
tiempo de vida media del Cadmio (II) en el cuerpo humano es muy
prolongado, de aproximadamente 30 años (Moreno, 2003).
Debido a los problemas que ocasiona la contaminación con metales
pesados, las leyes que regulan la cantidad máxima permitida de metales
pesados que pueden contener los efluentes industriales se han vuelto más
restrictivas, es así, que los niveles máximos permisibles de contaminación
con metales pesados tanto en aguas naturales, de bebida como en suelos
se establecieron en mg/L.
El tratamiento de las variadas concentraciones de metales pesados
presentes en un agua ácida de mina es uno de los mayores problemas
asociados con dichas operaciones.
18
En la actualidad, estas aguas no deben ser descargadas en cursos de agua,
sin antes ser sometidas a un tratamiento previo, de manera que no
representen una amenaza para el consumo directo, la agricultura, la
vegetación, tal como lo establecen la R.M. N° 011-96-EM/VMN y el D.S. 010-
2010-MINAM. El valor correspondiente a los Límites Máximos Permisibles
(LMP) para la descarga de efluentes líquidos de actividades minero
metalúrgicas establecidos en el D.S. 010-2010-MINAM, para el Cadmio (II)
es de 0.05 mg/L.
En este contexto, la descarga de dichas aguas a los cuerpos receptores,
deberá ser realizada después de tratarlas, para reducir la carga de
compuestos contaminantes.
El elevado costo de los tratamientos convencionales para eliminar o remover
dichos metales, ha motivado a la búsqueda de métodos alternativos que
pueden sustituir a los procesos de tratamiento activo tradicionales
empleados.
Por lo tanto, han de considerarse métodos alternativos que sean eficientes y
accesibles. Dentro de este grupo se encuentra el tratamiento utilizando un
Reactivo Secuestrante TMT el cual genera un medio Sulfurizante, siendo
una sal trisódica que se utiliza para la precipitación de metales pesados
mono y bivalentes siendo el Cadmio (II) uno de ellos. Reacciona con los
19
metales pesados formando compuestos muy estables obteniendo un sólido
que puede ser separado fácilmente.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo General
El objetivo del presente estudio contempla elegir una metodología que
sea efectiva para la remoción de cadmio total (II) del agua ácida de
mina debido a que el efluente obtenido de la Planta de Tratamiento de
Agua actual no reúne las condiciones necesarias para su descarga
hacia las comunidades.
1.1.2 Objetivo Específico
a. Caracterizar la solución inicial.
b. Tener una Planta de Tratamiento de Agua con valor de
concentración de descarga menor o igual a 0.05 mg/L de Cadmio
(II) a la comunidad cumpliendo con el D.S. N° 010-2010-MINAM.
1.2 JUSTIFICACIÓN
La contaminación por metales pesados es uno de los problemas
ambientales más serios. Industrias como la minería, la fundición de
metales, la producción de combustible y energía a partir del petróleo, la
20
industria de fertilizantes y pesticidas, la producción de energía atómica,
entre otras, producen residuos que contienen metales pesados y éstos
terminan transfiriéndose al medio ambiente debido a un incorrecto
tratamiento o disposición final. Los metales pesados pueden ser
acumulados en los distintos eslabones de la cadena trófica
(“bioacumulación”), e incluso trasladados a sitios muy alejados del
punto de origen de contaminación, usualmente a través de cursos de
agua (“biomagnificación”). Estos dos procesos traen consecuencias
ambientales graves para el ecosistema y para la salud del hombre
(Wang y Chen, 2009).
La peligrosidad de los metales pesados es aún mayor al no ser ni
química ni biológicamente degradables. Actualmente, se conocen más
sobre los efectos adversos de estos elementos tanto en la salud
humana (toxicología) como en los animales y plantas (ecotoxicología).
Los efectos de los metales pesados sobre el funcionamiento de los
ecosistemas varían considerablemente y son de importancia económica
y de salud pública.
Por lo tanto, se debe exigir a las industrias un plan de manejo y
disposición final de sus residuos peligrosos, evitando la entrada a los
ecosistemas y reduciendo la concentración de los metales pesados
hasta los niveles máximos permisibles establecidos por la legislación
vigente.
21
Existen numerosos métodos físicos, químicos y biológicos para el
tratamiento y la remoción de metales pesados presentes en las aguas
ácidas. Entre los métodos químicos, la precipitación y el tratamiento
electroquímico son considerados ineficientes en especial cuando la
concentración del metal en la solución se encuentra entre 1 y 100 mg/L;
además, el primero de ellos produce grandes cantidades de lodo que
debe ser posteriormente tratado. Entre los tratamientos físicos, el
intercambio iónico y la adsorción sobre carbón activado son procesos
costosos cuando se tratan grandes volúmenes de agua y efluentes
conteniendo metales pesados en baja concentración por lo que no
pueden ser usados a gran escala. Entre las tecnologías alternativas se
destaca el uso del reactivo Secuestrante TMT el cual reacciona con los
metales pesados formando compuestos muy estables y casi insolubles.
Se obtiene un sólido que puede ser separado fácilmente. Con el
reactivo Secuestrante TMT también se consiguen buenos resultados
incluso cuando la precipitación con hidróxido no muestra ningún o casi
ningún efecto.
El reactivo Secuestrante TMT es efectivo en una amplia gama de pH
tanto en medio alcalino, como en medio ácido. Se integra fácil y
económicamente a las plantas de tratamiento de aguas ácidas. Evita
costosos tratamientos adicionales.
22
1.3 HIPÓTESIS
Remover el Cadmio (II) Total del agua ácida que ingresa a la Planta de
Tratamiento de Agua a un valor de concentración menor o igual a 0.05
mg/L utilizando el Reactivo Secuestrante TMT.
1.4 METODOLOGÍA
Con la finalidad de facilitar el proceso de investigación se utilizarán los
siguientes métodos de investigación:
1.4.1 Métodos Teóricos
a. Deductivo e Inductivo, Se partirá de un hecho particular como es
el saber que al utilizar relaciones de concentración de Reactivo
Secuestrante TMT, concentración inicial de Cadmio (II) del agua
ácida y pH diferentes se llegará a obtener un agua tratada con
valores de concentración de Cadmio (II) menores o iguales a 0.05
mg/L.
b. Análisis y Síntesis, de la teoría recopilada y de las prácticas
realizadas se determinará la influencia de la relación de la
concentración de Reactivo Secuestrante TMT, concentración inicial
de Cadmio (II) del agua ácida y pH.
23
1.4.2 Métodos Prácticos
Aplicados a través de la Observación, Medición y Experimentación,
ya que se realizará en laboratorio y a nivel industrial el número de
pruebas necesarias antes de llegar a una conclusión.
24
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES
2.1.1 Situación de los Recursos Hídricos
El agua es un recurso en el que se apoya el desarrollo socioeconómico
de las naciones, escenario básico para la actividad humana y la vida en
general (ONU-WWAP, 2006). Existen dos tipos de fuentes de
abastecimiento de agua: las aguas superficiales que son las que se
encuentran a la altura de la superficie de la tierra como son ríos, lagos
y lagunas. Las aguas subterráneas que son las que se encuentran en
el subsuelo por filtración y son el resultado del ciclo hidrológico, por
ejemplo los mantos freáticos (Arellano, 2002). Del 100% del recurso, el
97.1% es agua salada y el 2.5% es agua dulce y el 0.4% está
disponible en forma de humedales, agua superficial (lagos y ríos y agua
subterránea). Ver Fig. 1 – Distribución Global del Agua del Mundo,
(ONU-WWAP, 2006).
La distribución natural del agua en el ámbito mundial y regional es
desigual: mientras que en algunas regiones es abundante, en otras es
escasa o inexistente (Fig. 2 – Disponibilidad del Agua Interna
Renovable Per Cápita por Países).
25
Fig. 1 – Distribución Global del Agua del Mundo Fuente: Datos de Snikiomanov y Rodda (2003). ONU-WWAP, 2006.
La disponibilidad del líquido depende de la dinámica del ciclo
hidrológico, en el cual los procesos de evaporación, precipitación y
escurrimiento, dependen del clima, las características del suelo, la
vegetación y la ubicación geográfica.
Por la importancia del agua como un recurso que puede ser limitante
para el desarrollo económico y social de los países, en los últimos años
se han intensificado los estudios para cuantificar la disponibilidad del
líquido. Los países que tienen mayor disponibilidad de agua son los de
Asia, América del Norte y América del Sur, en contraste con los del
Agua Total
Agua Dulce 2.5 %
Agua Superficial y Atmosférica
26
Norte de África y los países Arábigos que son los que tienen menor
disponibilidad.
Fig. 2 – Disponibilidad del Agua Interna Renovable Per Cápita por Países Fuente: Programa Mundial de Evaluación del Agua (ONU-WWAP, 2003).
2.1.2 Usos de los Recursos Hídricos
Las actividades humanas han alterado el ciclo del agua a medida que
tratan de satisfacer sus crecientes necesidades. Los principales usos
del agua se van hacia actividades agrícolas, industriales y domésticas,
varían de una región a otra y de un país a otro. Haciendo una media
mundial del agua consumida al año de los ríos, lagos y acuíferos,
aproximadamente el 65% se emplea para regar las tierras, el 25% en la
27
producción de energía y en procesos industriales y el 10% en usos
domésticos y municipales (Tyler, 2004).
En el Perú en el año 2008, las extracciones de agua totales son 13 662
millones m3/año, de las cuales 88.7% son para uso agropecuario, 9.2%
para uso municipal, 2.1% para uso industrial (incluyendo 1.1% para uso
minero) tal como se puede apreciar en la Tabla 1 – Usos del Agua y la
Fig. 3 – Extracciones de Agua por Sector.
Tabla 1 – Usos del Agua
Fuente: Dirección General de Aguas y Suelos – 2012.
En la Tabla 2 se muestran los valores del uso de agua en el sector
poblacional, agrícola, industrial y minero a nivel nacional en las tres
vertientes.
Extracción total de agua 2008 13 662 millones m3/año
- Agrícola 2008 12 119 millones m3/año - Municipal 2008 1 254 millones m3/año - Industrial 2008 289 millones m3/año * Por habitante 2008 477 millones m3
Extracción de agua superficial y agua subterránea 2008 13 564 millones m3/año * % sobre los recursos hídricos renovables totales reales 2008 0.7 %
Agua residual municipal producida - millones m3/añoAgua residual municipal tratada 2012 275 millones m3/añoUso directo de agua residual municipal tratada 2012 30.3 millones m3/añoAgua desalinizada producida 1990 5.4 millones m3/añoUso directo de agua de drenaje agrícola 2010 62 millones m3/año
Recursos Hídricos no Convencionales
Extracción de Agua
28
Fig. 3 – Extracciones de Agua por Sector Fuente: Dirección General de Aguas y Suelos – 2008.
Tabla 2 – Usos del Agua Sectorial (2000 – 2001 – en MMC/año) a Nivel Nacional
Fuente: Dirección General de Aguas y Suelos – 1992.
2.1.3 Calidad del Agua
Para poder definir la calidad del agua, es necesario conocer los
parámetros físicos que definen sus características, como son: sólidos
suspendidos, turbiedad, color, sabor, olor y temperatura; los químicos
que incluyen sólidos disueltos totales, alcalinidad, dureza, fluoruros,
metales, materia orgánica y nutrientes; los biológicos en los que se
encuentran las bacterias, virus y protozoarios. Los biológicos utilizan a
menudo la diversidad de especies como parámetro cualitativo en ríos y
No ConsuntivoMMC % MMC % MMC % MMC % ENERGÍA
Pacífico 2 086 12 14 051 80 1 103 6 302 2 17 542 4 245Atlántico 345 14 1 946 80 49 2 97 4 2 437 6 881Lago Titicaca 27 30 61 66 3 3 2 3 93 13Total 2 458 12 16 058 80 1 155 6 401 2 20 072 11 139
MineroVertiente Poblacional Agrícola Industrial Total
Municipal 9%
Industrial 1%
Minería 1%
Regadío y Ganadería 89%
29
lagos, ya que su ausencia o presencia pueden indicar la situación en
que se encuentra ese cuerpo de agua (Arellano, 2002).
Ya que el agua no sólo es indispensable para el desarrollo económico y
social de la humanidad, sino también para el funcionamiento de los
ecosistemas del planeta, es importante contar con información
confiable acerca de la cantidad y calidad de este recurso, en términos
de su disponibilidad, usos y grado de deterioro. La calidad del agua no
es una característica absoluta, sino que es más un atributo definido
socialmente en función del uso que se le piense dar al líquido (WRI,
2000); cada uso requiere un determinado estándar de calidad. Por esta
razón, para evaluar la calidad del agua es necesario considerar el
contexto del uso probable que tendrá.
La calidad del agua está afectada por diversos factores como los usos
del suelo, la producción industrial y agrícola, el tratamiento que se le da
antes de ser vertida nuevamente a los cuerpos de agua, y la cantidad
misma en ríos y lagos, ya que de ésta depende su capacidad de
purificación (SEMARNAT, 2005).
2.2 MARCO LEGAL
El marco legal para la gestión de las descargas y reuso de aguas, en
el Perú, no sólo está orientado al control de la calidad y manejo de los
30
efluentes tratados, sino también, a cumplir con los objetivos
ambientales y sanitarios en los cuerpos receptores donde se descargan
las aguas tratadas y el reuso de dichas aguas tratadas ya sea para la
agricultura u otra actividad. Es así como en el Perú se advierten
diversas normas de carácter transectorial y sectoriales que permiten la
intervención de diversas instituciones del Estado en su gestión,
asignándole competencias exclusivas y compartidas para la regulación
de descargas y reusos de las aguas tratadas.
Los valores guía para el cadmio (II) establecido por la OMS, USEPA y
otras entidades internacionales se muestran a continuación en la Tabla
3:
Tabla 3 – Estándares de Calidad de Agua a Nivel Internacional
Fuente: NOM-001-SEMARNAT-1996
La normatividad legal peruana en materia de calidad ambiental
distingue dos instrumentos complementarios, los Estándares de
Calidad Ambiental (ECA) y los Límites Máximos Permisibles (LMP).
ORGANIZACIÓN AÑO CADMIO(mg/L)
OMS 1995 0.003UNIÓN EUROPEA 80/778/EEC 1982 0.005
USEPA 1995 0.005NOM 127-SSA1 1994 0.005NOM 201-SSA1 2002 0.005
31
Los ECA constituyen los objetivos de calidad aplicables a los
componentes del ambiente, e.g., aire ambiental, cuerpos de agua
naturales, suelos, etc.
Por su parte, los Límites Máximos Permisibles (LMP) son los valores
límite aplicables a las descargas al ambiente, en particular el
vertimiento de efluentes líquidos y las emisiones de gases y partículas
a la atmósfera. Los LMP son valores de cumplimiento obligatorio y son
medidos en la propia descarga.
2.2.1 Estándares de Calidad Ambiental para Agua
Los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua, se
aprueban con el objetivo de establecer el nivel de concentración o el
grado de elementos, sustancias o parámetros físicos, químicos y
biológicos presentes en el agua, en su condición de cuerpo receptor y
componente básico de los ecosistemas acuáticos, que no representa
un riesgo significativo para la salud de las personas ni para el
ambiente. Los Estándares aprobados son aplicables a los cuerpos de
agua del territorio nacional en su estado natural y son obligatorios en el
diseño de las normas legales y las políticas públicas siendo un
referente obligatorio en el diseño y aplicación de todos los instrumentos
de gestión ambiental (D.S. N° 002-2008-MINAM).
32
Se divide en cuatro categorías:
• Categoría 1: Poblacional y Recreacional.
• Categoría 2: Actividades Marino Costeras.
• Categoría 3: Riego de Vegetales y Bebidas de Animales.
• Categoría 4: Conservación del Ambiente Acuático.
Ver Anexo I: Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua.
2.2.2 Límites Máximos Permisibles
La descarga de efluentes líquidos de las actividades minero-
metalúrgicas está regulada por los Límites Máximos Permisibles (LMP)
establecidos por la norma actualizada en el D.S. N° 010-2010 MINAM.
Los LMP están definidos en términos de valores absolutos de
concentración (salvo en el caso del pH) para una lista de parámetros,
sin considerar el volumen de descarga ni la capacidad de asimilación
del cuerpo receptor.
La norma de LMP según el D.S. N° 010-2010 MINAM, establece dos
series de valores. La primera (valor en cualquier momento) se aplica a
cualquier muestra y representa el límite absoluto que nunca debe
excederse. La segunda (promedio anual) se aplica al promedio de los
valores obtenidos a lo largo de un periodo de un año.
33
Ver Anexo II: Límites Máximos Permisibles para la Descarga de
Efluentes Líquidos de Actividades Minero – Metalúrgicas.
2.3 ZONA DE ESTUDIO: PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS DE
MBM
2.3.1 Ubicación y Descripción de la Unidad Minera Pierina MBM
La Unidad Minera Pierina MBM se encuentra ubicada en la Cordillera
Negra a 425 km. al norte de la ciudad de Lima entre los 3800 a 4200
m.s.n.m. en el Distrito de Jangas, Provincia de Huaraz, Departamento
de Ancash, Región Chavín; aproximadamente a 10 km. al noroeste de
la ciudad de Huaraz.
En la Fig. 4 se observa la ubicación geográfica de la mina Pierina
MBM. El círculo en blanco indica la ubicación de la Unidad Minera y el
círculo rojo muestra la ciudad de Huaraz.
La Unidad Minera Pierina MBM es una mina a tajo abierto, donde el
mineral proveniente de la mina es chancado y colocado en una cancha
de lixiviación de relleno de valle para extraer el oro utilizando una
solución diluida de cianuro de sodio, seguidamente el oro lixiviado es
recuperado en una planta de procesamiento Merrill Crowe para luego
pasar a una etapa de fundición. Además, existen instalaciones
34
auxiliares asociadas que incluyen botadero de desmonte, talleres de
mantenimiento, instalaciones de abastecimiento de combustible,
oficinas administrativas y otras. Tal como se puede observar en la Fig.
5 – Proceso Productivo Simplificado en Minera Pierina MBM.
Fig. 4 – Ubicación Geográfica de la Mina Pierina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
La Unidad Minera Pierina MBM presenta un Manejo Ambiental, donde
el agua es uno de los componentes físicos para la cual se deben tomar
las medidas de prevención, control y mitigación correspondientes, así
como las medidas de seguimiento y monitoreo.
Unidad Minera Pierina MBM
35
Fig. 5 – Proceso Productivo Simplificado en Minera Pierina MBM Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
2.3.2 Descripción de la Planta de Tratamiento de Aguas
Las aguas que provienen del sistema de desagüe y despresurización
del tajo se conducen hacia la Planta de Tratamiento de Agua para su
manejo y control, estas aguas luego de su tratamiento son captadas
por las comunidades, cuyo uso es para riego de vegetales y bebida de
animales, el exceso de agua es aprovechada para el riego de vías y
accesos dentro de las operaciones mineras.
En la Fig. 6 se puede observar una vista panorámica de la Planta de
Tratamiento de Agua de mina en Pierina.
La Planta de Tratamiento de Agua procesa el agua obtenida por
bombeo de los pozos de desaguado del fondo del tajo, las aguas
captadas por los taladros horizontales y cualquier filtración o
afloramiento, el agua ácida es transferida a la Planta de Tratamiento de
Agua por medio del Pozo 25 con un caudal constante de 25 l/s.
36
Fig. 6 – Planta de Tratamiento de Agua de Mina de Minera Pierina MBM Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
En la Fig. 7 se muestra el Pozo 25, del cual se bombea el agua ácida a
la Planta de Tratamiento de Agua por medio de un sistema de bombeo.
El sistema de tratamiento de agua ácida es a través de una
neutralización, la cual consiste de un primer cajón de contacto donde
se dosifica lechada de cal efectuándose así la neutralización.
En la Fig. 8 se observa el silo de almacenamiento de cal de la Planta
de Tratamiento de Agua, para la respectiva preparación de lechada de
37
cal; la cual es el reactivo que se utiliza para la neutralización del agua
ácida.
En la Fig. 9 se muestra el tanque de almacenamiento de lechada de cal
de la Planta de Tratamiento de Agua de mina, para el uso respectivo
como reactivo neutralizante.
Fig. 7 – Pozo 25 donde se bombea el agua ácida a la Planta de Tratamiento Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
Luego, la solución se transfiere hacia un tanque reactor, donde las
aguas ácidas entran en contacto con cal, esta adición es controlada
automáticamente para mantener el pH dentro de los rangos
establecidos por la operación, de esta manera se consigue la
precipitación de los metales en forma de hidróxidos metálicos formando
un material coloidal que tiende a permanecer en suspensión.
38
Fig. 8 - Silo de Almacenamiento de Cal de la Planta de Tratamiento de Agua de Mina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
Es preciso promover la separación de los hidróxidos de la fase líquida,
por lo tanto el rebose del tanque reactor se dirige hacia un segundo
cajón de contacto, en donde el agua se mezcla con reactivo floculante
para permitir el proceso de sedimentación en una poza
impermeabilizada.
El tanque reactor de la Planta de Tratamiento de Agua de mina se
observa en la Fig.10, el cual está siendo señalado con una flecha roja.
39
Fig. 9 - Tanque de Almacenamiento de Lechada de Cal de la Planta de Tratamiento de Agua de Mina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
Fig. 10 – Tanque Reactor de la Planta de Tratamiento de Agua de Mina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
40
En la Fig. 11 se observa el tanque de almacenamiento del reactivo
floculante de la Planta de Tratamiento de Agua de mina, para luego ser
enviado al segundo cajón de contacto.
En la Fig. 12 se puede observar el segundo cajón de contacto, donde
se mezcla el reactivo floculante con el agua neutralizada. La tubería
correspondiente al reactivo floculante es señalada con una flecha roja
en esta figura.
En la Fig. 13 se muestra el ingreso del agua tratada hacia la poza
impermeabilizada de la Planta de Tratamiento de Agua de mina para su
respectiva neutralización.
Fig. 11 – Tanque de Almacenamiento del Reactivo Floculante de la Planta de Tratamiento de Agua de Mina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
41
Los lodos generados en este sistema son transferidos mediante
bombeo hacia otras pozas impermeabilizadas ubicadas cerca de la
Planta de Tratamiento de Agua de mina tal como se muestra en la Fig.
14.
En las pozas impermeabilizadas se deja concentrar el lodo enviado
desde la Planta de Tratamiento de Agua. Por medio de una cisterna se
traslada los lodos mencionados hacia su disposición final que son las
Pozas de Lodos 1 y 2 ubicadas en la Quebrada Pacchac. Tal como se
muestran en la Fig. 15 y Fig. 16.
Fig. 12 – Segundo Cajón de Contacto donde se Dosifica el Reactivo Floculante Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
42
Fig. 13 - Poza Impermeabilizada de Sedimentación de la Planta de Tratamiento de Agua de Mina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
Fig. 14 - Sistema de Bombeo de Lodos Generados en la Planta de Tratamiento de Agua de Mina Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
43
Las pozas de lodos tienen un sistema de protección ecológica a través
de un enmallado alrededor de las mismas y espantapájaros lo cual se
muestra en la Fig. 15 y Fig. 16.
El rebose de la poza impermeabilizada recibe una dosificación de ácido
sulfúrico para mantener el pH de salida dentro de un rango de 6.5 a 8.5
según el D.S. N° 010 – 2010 MINAM. El flujo tratado es dirigido hacia
un vertedero o aforador en el cual se realiza el control de flujo, pH y
turbidez.
En la Fig. 17 se observa el aforador tipo Parshall.
Fig. 15 - Poza de Lodos 1 Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
44
Fig. 16 - Poza de Lodos 2 Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
Fig. 17 – Vertedero de Agua Tratada hacia las Comunidades para uso en Bebida de Animales y Riego de Vegetales Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
45
El agua tratada en este sistema es captada por las comunidades aguas
abajo para ser usada para riego de vegetales y bebida de animales.
El agua generada por la Planta de Tratamiento de Agua, con el proceso
mencionado anteriormente cumple con los estándares de la R.M. N°
011-96-EM/VMM, donde el monitoreo de cadmio (II) no se realizaba.
Con la publicación del D.S. N° 010-2010-MINAM se incluye el
monitoreo de cadmio (II); así también como el de otros metales. El
valor de concentración de cadmio total (II) debe ser de 0.05 mg/L, pero
con el proceso utilizado en la Planta de Tratamiento de Agua de mina,
sólo se llega a remover hasta un máximo de 0.1 mg/L de cadmio total
(II).
La característica principal del agua neutralizada obtenida en la Planta
de Tratamiento de Agua es el valor de concentración de cadmio (II) el
cual supera el límite máximo permisible de descarga, condición tal que
la hace imposible de poder ser descargada hacia las comunidades.
En la Fig. 18 se muestra el Diagrama de Flujo de la Planta de
Tratamiento de Agua de mina.
46
Fig. 18 – Diagrama de Flujo del Proceso de la Planta de Tratamiento de Agua Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM.
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a
Cal
Agu
a Á
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Lod
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ente
47
2.4 PROBLEMÁTICA DE LOS METALES PESADOS
2.4.1 Definición de Metal Pesado
El término “metal pesado” no se encuentra bien definido. Es de
destacar que hasta el presente, no se dispone de una definición oficial
generalmente aceptada, ni de un listado de esos elementos, ni de una
referencia clara y exacta de las propiedades o caracteres de los
metales pesados que provenga de alguna sociedad científica u
organismos referente de alto nivel, como podría ser, por ejemplo, la
IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) o la US EPA,
(Agencia de Protección Ambiental de los EUA) (Hawkes, 1997;
Sengupta, 2002). No obstante, en las últimas décadas, se han
empleado diversos criterios o pautas para definir los metales pesados,
aunque las definiciones usadas hasta ahora no resultan claras,
específicas o completas.
Entre las principales propiedades consideradas para ello, se encuentra
la densidad, el peso atómico y el número atómico (Duffus, 2001). Con
objeto de facilitar su comparación, en la Tabla 4 - Definiciones de
Metales Pesados Clasificadas según las Distintas Propiedades
Consideradas; se muestran algunas definiciones, clasificadas según las
distintas propiedades consideradas, observándose que algunas no
coinciden entre sí.
48
Tabla 4 – Definiciones de Metales Pesados Clasificadas según las Distintas Propiedades Consideradas
Fuente: Tesis Doctoral “Caracterización y Aplicación de Biomasa Residual a la Eliminación de Metales Pesados”, Ángeles Martín Lara, 2008.
Propiedad Definición Referencia
Metales con densidad mayor que 4 g/cm3
* Van Nostrand International Encyclopedia ofChemical Science (1964).* Grant and Hackh´s Chemical Dictionary (1987).
Metales con densidad mayor que 4.5 g/cm3 * Streit (1994).
Metales con densidad mayor que 5 g/cm3
* 3rd New International Dictionary (1976).* Concise Encyclopedia of Biochemistry (1983).* The Random House Dictionary of the EnglishLanguage (1987).* McGraw-Hill Dictionary of Scientific and Technical Terms (1989).* Lozet y Mathie (1991).* Academic Press Distionary of Science andTechnology (1992).
Metales con densidad mayor que 6 g/cm3
* Thomton (1995).* Davies (1987).
Metales con densidad mayor que 7 g/cm3 * Bjerrum (1936).
Metales con elevado peso atómico* The Environmet: A. Distionary of the World Around Us (1976).* Oxford Dictionary of Science (1999).
Metales con peso atómico mayor que eldel sodio (23).
* Concise Chemical and Technical Dictionary(1986).
Metales con peso atómico mayor que eldel sodio (23). Que forman jabones con ácidos grasos.
* Hawley´s Condensed Chemical Dictionary(1993).
Metales con peso atómico relativamentealto, tales como cadmio, estaño, mercurioy plomo.
* Kemp (1998).* Hunt (1999).
Metales con elevado peso atómico, que pueden dañar a los seres vivos y tienden aacumularse en la cadena alimentaria, tales como cadmio, mercurio y plomo.
* Longman Dictionary of Environmental Science(1998).
Cualquier metal con número atómico mayor que el del calcio (35). * Venugopal y Luckey (1975).
Cualquier elemento con número atómicoentre 21 y 92. * Lyman (1995).
Cualquier metal con un núemro atómicomayor que 20.
* Phipps (1981).* Collins Dictionary of Biology (1988).
Densidad
Peso Atómico
NúmeroAtómico
49
En general la expresión “metales pesados” se usa cuando hay una
connotación de toxicidad. Entre los elementos que suelen citarse como
“metales pesados”, se cuentan principalmente el plomo, el cadmio, el
mercurio, el arsénico, el zinc, el cobre, el hierro, el cromo y el níquel
(Ansari y col., 2004).
2.4.2 Toxicidad del Cadmio
El cadmio es un metal pesado, blanco azulado, relativamente poco
abundante. Es uno de los metales más tóxicos. Este metal
conjuntamente con el plomo y mercurio forman el denominado “big
three” de los metales pesados (Volesky, 1990).
Su estado de oxidación más común es el +2. Puede presentar el
estado de oxidación +1 pero es muy inestable.
Debido a su enorme toxicidad (la cual se ha estudiado sólo
recientemente), el cadmio, como se ha indicado, se ha unido al plomo y
mercurio para formar el “big three” de los metales pesados con mayor
potencial para dañar a los humanos y al medio ambiente (Volesky,
1990).
No se conoce que el cadmio tenga algún efecto beneficioso. Aunque
las exposiciones prolongadas a este metal son extremadamente raras
50
actualmente, la ingestión de altas dosis es causa de severas
irritaciones del estómago, vómito y diarrea y su inhalación causa
graves irritaciones en los pulmones (Berglund y col., 1991).
Causan mayor preocupación los efectos de las exposiciones bajas al
cadmio y a largo plazo. Algunos efectos de varios niveles y duraciones
de exposición son los siguientes:
a. En personas que han estado expuestas a un exceso de cadmio, en
su alimentación o por el aire, se ha observado un daño en los
riñones. Esta enfermedad renal normalmente no es mortal, pero
puede ocasionar la formación de cálculos y sus efectos en el
sistema óseo se manifiesta a través de dolor y debilidad.
b. En trabajadores de fábricas, en donde el nivel de concentración de
cadmio en el aire es alto, han sido observados severos daños en
los pulmones originando, incluso, enfisemas.
c. En animales expuestos durante largos periodos al cadmio por
inhalación, se ha observado la aparición de cáncer de pulmón
(Takenaka y col., 1983; Xu y col., 1999; Zhou y col., 1999).
Estudios en seres humanos también sugieren que una inhalación
prolongada de cadmio puede resultar en incrementar el riesgo de
contraer cáncer pulmonar, como en el caso de los fumadores. Sin
51
embargo, no hay evidencia de que la ingestión de cadmio por la vía
oral sea causante de cáncer.
d. Ha sido también observada alta presión arterial en animales
expuestos al cadmio. Sin embargo, aún no se sabe si la exposición
al cadmio desempeña un papel importante en la hipertensión
humana.
e. Otros tejidos también son dañados por exposición al cadmio
incluyendo hígado, testículos, sistema inmunológico, sistema
nervioso, sangre. Efectos negativos en la reproducción y el
desarrollo han sido observados en animales expuestos al cadmio,
pero no han sido reportados aún en seres humanos (Clarkson y
col., 1983; Elinder, 1986; WHO/IPCS, 1992; Nordberg, 1996).
La exposición al cadmio en los seres humanos se produce
generalmente a través de dos fuentes principales: la primera es la vía
oral (por agua e ingestión de alimentos contaminados). La segunda vía
es por inhalación.
Algunos órganos vitales son blancos de la toxicidad del cadmio. En
organismos sobreexpuestos, el cadmio ocasiona graves enfermedades
al actuar sobre dichos órganos. Existen actualmente algunas
52
descripciones de posibles mecanismos de toxicidad del cadmio (Jarup
y col., 1998).
Una vez absorbido, el cadmio es transportado por el torrente
circulatorio hasta el hígado, en donde se une a una proteína de bajo
peso molecular. Pequeñas cantidades de ese complejo proteína-
cadmio pasan continuamente del hígado al torrente sanguíneo, para
ser transportado a los riñones y filtrado a través de los glomérulos, para
posteriormente ser reabsorbido y almacenado en las células tubulares
del riñón. Este último órgano excreta del 1 al 2% del cadmio tomado
directamente de las fuentes ambientales, lo que provoca una gran
acumulación de cadmio en los riñones. La concentración del metal en
el riñón es aproximadamente diez mil veces más alta que en el torrente
sanguíneo. La excreción fecal del metal representa una mínima
cantidad del cadmio no absorbido en el sistema gastrointestinal. Por
otra parte, se estima que la vida biológica del cadmio en los seres
humanos varía entre 13 y 40 años (Nordberg, 1996; Nasruddin, 2002).
2.4.3 Fuentes Naturales del Cadmio
El cadmio es un elemento químico raro, tiene relación estrecha con el
zinc, con el que se encuentra asociado en la naturaleza. El cadmio no
se encuentra en estado libre en la naturaleza, se ve más a menudo
combinado con otros elementos formando compuestos sólidos,
53
estables, que no se evaporan y que pueden encontrarse en el material
particulado.
El único mineral que contiene sólo cadmio como metal es la
greenockita (CdS), aunque es difícil de encontrar. No obstante, es
frecuente que aparezcan pequeñas cantidades de su óxido revistiendo
el silicato de Zn (hemimorfita) o su carbonato denominado octavita
(CdCO3) revistiendo la blenda, la monteponita (CdO) representa el 1.5
x 10-5 % en peso de la corteza terrestre. También pueden encontrarse
asociado a compuestos de Zn como la esfalerita (ZnS). También se ha
determinado cadmio en arcillas pizarrosas con concentraciones de 0.3
mg/kg (Fassett, 1980).
El cadmio se encuentra ampliamente distribuido en la corteza terrestre
en una concentración promedio de 0.1 mg/kg; en las rocas
sedimentarias las concentraciones son más elevadas. Las condiciones
ambientales, como la erosión, causan el transporte de grandes
cantidades de cadmio a los océanos, cuyo contenido de este metal es
alrededor de 0.1 ug/kg. Los sedimentos oceánicos cercanos a las áreas
de alta actividad humana pueden contener cadmio en concentraciones
muy elevadas, asociadas con la descarga de desechos biológicos.
54
2.4.4 Generación de Aguas Ácidas
Todas las actividades humanas de alguna manera interfieren con el
agua, y la explotación minera no es una excepción. El agua de lluvia o
de infiltración en contacto con el mineral, con los estériles, con los
desechos y con las áreas operativas se cargan muchas veces de
sustancias contaminantes generando aguas ácidas, que sólo pueden
ser liberadas al medio ambiente mediante tratamientos adecuados.
La formación de aguas ácidas constituye uno de los mayores
problemas de impacto medioambiental que enfrenta la industria minera.
Durante su periodo de actividad o durante el cierre de mina. La
explotación de los yacimientos mineros da lugar a la presencia de
efluentes ácidos como consecuencia de la oxidación de los minerales
sulfurosos contenidos en las rocas.
Las características principales de las aguas ácidas son:
- Presencia de un exceso de sulfato.
- Presencia de metales pesados: Zn, Cd, Cu, Ni y Pb.
- Presencia de no metales como As y Sb.
- Acidez: pH en torno a valores de 2 a 5.
Las reacciones por encima del nivel freático son:
55
Pirita FeS2 (s) + 7/2O2 (g)+ H2O = Fe+2 + 2SO42- + 4H+
Pirrotita Fe7S8(s) + 3 ½ O2 (g) + H2O = 7Fe2+ + 8SO42- + 2H+
El ión Fe+2 sufre una oxidación adicional a Fe+3 y su posterior hidrólisis
de éste a Fe(OH)3.
2Fe2+ + 1/2O2 (g) + 2H+ = 2Fe3+ + H2O
Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 (s) + 3H+
Las reacciones por debajo del nivel freático son:
14Fe3+ + FeS2 (s) + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42- + 16H+
2.5 TRATAMIENTOS CONVENCIONALES DE ELIMINACIÓN DE
METALES PESADOS DE AGUAS ÁCIDAS
La inexistencia de vías naturales para la eliminación de los metales
pesados vertidos, hace que se acumulen, redistribuyéndose en el
medio natural e introduciéndose en la cadena trófica donde pueden
alcanzar niveles tóxicos para los seres vivos con graves implicaciones
en la salud de los seres humanos y de los animales.
Una vez emitidos al medio, los metales pueden permanecer en el
entorno durante centenares de años. Debido al crecimiento
exponencial de la población mundial, la necesidad de controlar las
56
emisiones de metales pesados al medio ambiente es cada vez más
importante. Es mejor evitar el problema desde la fuente de emisión,
antes de que los metales tóxicos entren en la complejidad de los
ecosistemas.
Es necesario evitar la entrada de los metales tóxicos en los medios
acuáticos y, sobre todo, que las industrias reduzcan la concentración
de metales hasta unos niveles que no generen problemas de toxicidad.
En muchos casos se han establecido normativas que regulan las
cantidades máximas de metal que puede contener un efluente antes de
ser descargado al medio acuático y así evitar la contaminación del
medio en la fuente de origen.
Por todo ello, controlar los vertidos de metales pesados y la eliminación
de estos de las aguas, se ha convertido en un reto para este nuevo
siglo.
El tratamiento de efluentes contaminados es un proceso, a veces, más
complicado que cualquier otro proceso de fabricación o manufactura de
productos, debido a que las aguas a tratar pueden tener una
composición muy variable en cuanto a componentes orgánicos o
inorgánicos, acidez o basicidad extrema, presencia de sustancias
volátiles, etc. Por tanto, son pocos los procesos que permiten la
descontaminación de efluentes cumpliendo a la vez los requisitos como
57
pueden ser el tema económico, flexibilidad en cuanto a la cantidad
tanto de efluente a tratar como a la carga contaminante de éste,
continuidad del sistema, mínima supervisión y mantenimiento y
suficiente selectividad en cuanto a la descontaminación de los metales
considerados (Vílchez, 2005).
Con el fin de eliminar los metales pesados del agua, se han empleado
diferentes tecnologías, tales como la coagulación – floculación,
precipitación química, intercambio iónico, adsorción, ósmosis inversa,
electrólisis, etc. (Williams y col., 1998; Pagnanelli y col., 2000;
Kurniawan y col., 2006; Zhang y Banks, 2006). En general, estas
tecnologías son inadecuadas para la eliminación de metales pesados
de efluentes industriales pues crean problemas secundarios como
lodos extremadamente difíciles de tratar o no son suficientemente
efectivas (Gavrilescu, 2004; Min y col., 2004; Lodeiro y col., 2006).
A continuación se realiza una breve descripción de las tecnologías que
han alcanzado mayor desarrollo.
2.5.1 Precipitación Química
La precipitación química quizás sea la tecnología más empleada
(Benefield y Morgan, 1999). Consiste en la eliminación del ión metálico
indeseable disuelto, por adición de un reactivo que forme un
58
compuesto insoluble con el mismo. Normalmente, las especies
metálicas en disolución precipitan al aumentar el pH. El proceso tiene
lugar al desolubilizarse el metal y formarse el precipitado.
Este es el método más común para la eliminación de plomo de
efluentes industriales, en el que se añade sosa cáustica (NaOH) o cal
(CaO) para obtener un pH alcalino y el plomo precipita en forma de
hidróxido (Matlock y col., 2001). Pero este método de precipitación
como hidróxido no es efectivo cuando en el efluente hay materia
orgánica, pues los compuestos orgánicos de plomo no precipitan.
La capacidad de eliminación de los metales por precipitación química
depende de los siguientes factores (Landford, 1990):
a. La solubilidad de la especie más soluble del metal que puede
formarse, la cual es función del producto de solubilidad, pH del
medio y concentración de la especie precipitante.
b. La separación del sólido de la disolución acuosa.
Estos factores hacen que la precipitación sea poco efectiva cuando el
metal se encuentra en concentraciones muy bajas, ya que se necesita
un exceso de agente precipitante para llegar a formar un precipitado y,
en muchos casos, la partícula sólida formada no tiene estabilidad
suficiente para separarse de la disolución. Para superar estas
dificultades suele usarse un tratamiento de coprecipitación, que
59
consiste en añadir hidróxido de hierro o aluminio conjuntamente con el
agente precipitante, con el fin de que actúen como coagulante o bien
que adsorban los metales que no han precipitado.
A. Precipitación de Hidróxidos: Este proceso involucra la adición de
soda cáustica o cal para ajustar el pH de la solución al punto de
solubilidad mínima. La concentración del metal residual total es una
función compleja del pH, con la concentración de metal residual
más baja que ocurre a algún valor de pH óptimo (Fig. 17 – Curvas
de Solubilidades de Hidróxidos Metálicos). La concentración
residual aumentará cuando el pH baje o suba del valor óptimo.
La precipitación de hidróxidos es simple, eficaz y muy práctica,
pero tiene limitaciones debido a las altas solubilidades y a las
propiedades anfóteras de ciertos hidróxidos de metal (los metales
anfóteros actúan como ácidos y bases y se redisuelven en exceso
de soluciones ácidas o alcalinas). Además, las solubilidades
mínimas para los diferentes metales ocurren a diferentes valores
de pH y la precipitación de los hidróxidos individuales sólo ocurre
en un rango de pH estrecho, tal como se observa en la Fig. 19 –
Curvas de Solubilidades de Hidróxidos Metálicos.
Por estas razones, la eficiencia máxima de remoción de una
mezcla de metales no puede ser lograda a un solo pH de
60
precipitación simple (Bhattcharyya, 1984). Por consiguiente,
dependiendo de las metas del tratamiento, pueden requerirse
múltiples fases de precipitación a diferentes niveles de pH. El
tratamiento por precipitación de hidróxidos solo puede ser
adecuado para lograr algunas metas del tratamiento.
Fig. 19 – Curvas de Solubilidades de Hidróxidos Metálicos Fuente: www.acs.com.mx/equipos/precipitación_de_hidroxidos_metalicos.htm
B. Precipitación de Sulfuros: Este método de precipitación ofrece
ventajas debido principalmente a la alta reactividad de los sulfuros
con los iones de los metales pesados y las solubilidades muy bajas
de los sulfuros metálicos en un amplio rango de pH. Los metales
pueden ser removidos por precipitación con sulfuros a
61
concentraciones extremadamente bajas a un solo pH, como se
puede observar en la Figura 20 – Curvas de Solubilidad de Sulfuros
Metálicos. Por consiguiente, la precipitación de sulfuros puede ser
un tratamiento alternativo viable cuando la precipitación de
hidróxidos no es posible, o efectiva en la remoción de iones
metálicos a bajas concentraciones.
El grado de precipitación de los sulfuros metálicos es una función
del pH, tipo de metal, dosificación de sulfuros y presencia de iones
interferentes (Baltacharyya, 1981).
Los métodos actuales de precipitación de sulfuros – el método de
sulfuro soluble y el método de sulfuro insoluble – difieren en la
técnica de entregar iones. El método de sulfuro soluble implica la
adición de soluciones de Na2S o NaHS al agua. El método de
sulfuro insoluble usa un sulfuro económico, como el FeS. Alguna
precipitación de sulfuro ocurre naturalmente en los sistemas de
precipitación de hidróxidos convencionales porque se encuentran a
menudo a niveles bajos de sulfuros en el agua no tratada.
Los métodos de precipitación de sulfuros actuales tienen varias
desventajas. La adición de Na2S normalmente produce partículas
coloidales no muy finas que sedimentan pobremente y deben
tratarse con coagulantes y floculantes antes de una clarificación
final. El uso de FeS requiere una cantidad excesiva de reactivo y
62
produce una cantidad grande de lodo debido a la acumulación de
hierro, para minimizar estos problemas, se puede usar sulfuro de
calcio como fuente de sulfuro.
Fig. 20 – Curvas de Solubilidad de Sulfuros Metálicos Fuente: www.acs.com.mx/equipos/precipitación_de_sulfuros_metalicos.htm
La adición de CaS al agua ácida produce precipitados que
sedimentan fácilmente; el aumento en el volumen de lodo es
mínimo porque el calcio se disuelve en el agua ácida después de la
reacción.
63
En la Fig. 21 se muestra un esquema sobre el proceso de
precipitación química. Mostrando las etapas de coagulación,
floculación, decantación y espesamiento de lodos.
Fig. 21 – Proceso de Precipitación Química Fuente: www.elaguapotable.com
2.5.2 Intercambio Iónico
Las resinas de intercambio iónico han encontrado un espacio en el
actual mercado de tratamiento de aguas al eliminar los metales
pesados en disolución muy efectivamente, sin embargo y además de
su elevado costo de instalación, que puede llegar a ser prohibitivo para
las plantas de menor tamaño, las resinas son vulnerables a la
oxidación por agentes químicos y son afectadas por la presencia de
iones magnesio y calcio, además de ser susceptibles a la alteración de
64
su funcionamiento por la presencia de precipitados y de compuestos
orgánicos (Atkinson y col., 1998).
Se trata de un mecanismo de interacción electrostática, debido a las
fuerzas de atracción de Coulomb que tienen lugar cuando un ión de
una disolución se intercambia por otro ión de igual signo que se
encuentra unido a una partícula sólida inmóvil (Vigneswaran y col.,
2004). La resina es capaz de retener selectivamente sobre su
superficie los iones disueltos en el agua, los mantiene temporalmente
unidos a ella, y los cede frente a una disolución con un fuerte
regenerante. Normalmente, se trata de un proceso rápido y reversible,
y depende en gran medida de la fuerza iónica del agua. Con una fuerza
iónica alta, existe una gran competencia entre los cationes solubles en
solución por los sitios de intercambio sobre la superficie del sólido.
Cuando las concentraciones de metal en los efluentes son bajas, el
intercambio iónico puede ser una tecnología alternativa válida frente a
otras tecnologías de membranas o las extracciones orgánicas (Hidalgo,
2004).
Para la eliminación de metales pesados se han usado diferentes tipos
de cambiadores de ión; así, se ha comprobado la eficacia de
climoptilotita para la recuperación de cadmio y plomo (Maliou y col.,
1992). También puede eliminarse zinc y cadmio usando amberlita IR
120, así como otros cationes específicos de metales pesados mediante
65
el empleo de zeolitas (Sengupta y Paul, 1985; Babel y Kurniawan,
2003; Kurniawan y col., 2006).
En la Fig. 22 se observa el proceso de intercambio iónico para un
tratamiento de agua.
Fig. 22 – Proceso de Intercambio Iónico Fuente: www.aguasconelpolo.blogspot.com
2.5.3 Adsorción
La adsorción es un proceso de separación mediante el cual ciertos
componentes de una fase fluida (líquida o gaseosa) son transferidos
hacia un sustrato sólido, quedando física o químicamente enlazados en
la superficie del adsorbente (Kurniawan y Babel, 2003). La adsorción
es un método efectivo de eliminación con bajos niveles de iones
66
metálicos. Sin embargo, la viabilidad económica de este proceso
depende de la existencia de un medio eficaz de regeneración del sólido
una vez agotada su capacidad de adsorción (Quintelas y Tavares,
2001).
El adsorbente se caracteriza por su alta porosidad, con poros de
tamaño extremadamente pequeño que dan lugar a que la superficie
interna del adsorbente sea mucho mayor que la externa. Diferencias en
el peso molecular o polaridad hacen que unas moléculas sean
retenidas más fuertemente que otras, lo que hace que el proceso de
adsorción sea selectivo (Treybal, 1980; Martínez y Rus, 2004).
La adsorción física es causada principalmente por fuerzas de Van der
Waals y electrostáticas, dándose éstas entre las moléculas del
adsorbato y los átomos que componen la superficie del adsorbente.
Estos adsorbentes están caracterizados principalmente por las
propiedades de la superficie, como su área superficial y su polaridad. El
ión es adsorbido por el sólido dependiendo de la carga relativa entre
ambos. Este proceso puede ser lento o rápido, dependiendo de la
composición del adsorbente, del adsorbato y de la temperatura.
La adsorción química es debida a fuerzas de naturaleza química y es
un proceso que depende de la temperatura, la naturaleza química del
sólido y la concentración de la especie a adsorber.
67
Los dos tipos de adsorción no tienen porqué ocurrir de forma
independiente; así, en los sistemas naturales es frecuente que ambos
se den en la misma superficie sólida.
Las diferencias entre adsorción física y química según Volesky (2003
a), se resumen en la Tabla 5.
Tabla 5 – Diferencias entre Adsorción Física y Química
Fuente: Volesky, 2003
El sólido adsorbente universalmente utilizado en el tratamiento de
aguas contaminadas con metales pesados es el carbón activado. El
carbón activado, por su superficie no polar y su bajo costo, es el
adsorbente elegido para eliminar una amplia gama de contaminantes,
sin embargo, como no es selectivo, puede adsorber también
componentes inocuos que se encuentren en proporciones más
elevadas que los contaminantes más peligrosos como los metales
pesados (Al-Asheh, 1997), por este motivo recientemente se están
desarrollando diversos materiales sólidos que mejoran, en ciertas
aplicaciones, las propiedades del carbón activado.
Parámetro Adsorción Física Adsorción QuímicaTemperatura Baja Alta
Calor de Adsorción Bajo AltoVelocidad Rápido LentoEnergía de Activación Baja BajaCobertura Posible multicapas MonocapaReversibilidad Alta Irreversible
68
Fig. 23 – Reactor del Proceso de Adsorción Fuente: www.remocionporadsorcion.com
Los aluminosilicatos son otros adsorbentes muy usados en la
eliminación de metales pesados.
En la Fig. 23 se esquematiza un reactor utilizado para un proceso de
adsorción.
2.5.4 Tecnología de Membranas
Las membranas son barreras físicas semipermeables que separan dos
fases, impidiendo su íntimo contacto y restringiendo el movimiento de
las moléculas a través de ella de forma selectiva. Este hecho permite la
separación de las sustancias contaminantes del agua, generando un
69
efluente acuoso depurado (Ho y Sirkar, 1992; Taylor y Jacobs, 1996;
Benett, 2005; Bódalo y col., 2005).
La aplicación de la tecnología de membranas para el tratamiento de
contaminantes tiene una mayor complejidad. Además del elevado costo
de estas instalaciones, las membranas no son capaces de resistir cierto
tipo de agentes químicos, y ciertos valores de pH, y son especialmente
deteriorables por la presencia de microorganismos (Glater y col., 1994;
Choi y col., 2005). Así mismo, la compactación, el escalado para
diferentes caudales de tratamiento, la baja tasa de vida de operación y
su aplicación únicamente a caudales de alimentación con bajas
concentraciones de metales son algunos de los problemas con los que
se encuentran estas instalaciones. También, el consumo de energía se
incrementa con el aumento de las concentraciones de metales y se
requiere de una mano de obra que, además de costosa, debe ser muy
calificada para el funcionamiento de este tipo de plantas (Volesky y
Holan, 1995).
La Tabla 6 - Resumen de las Características de las Tecnologías de
Membranas más Empleadas; resume las características de los tres
tipos de tecnologías de membranas más empleadas: Microfiltración
(M.F.), Ultrafiltación (U.F.) y Ósmosis Inversa (O.I.).
70
Tabla 6 - Resumen de las Características de las Tecnologías de Membranas más Empleadas
Fuente: Volesky y Holan, 1995.
Una de las tecnologías más utilizadas es la Ósmosis Inversa la cual se
describe a continuación.
A. Ósmosis Inversa: Es el paso espontáneo de un solvente de una
solución concentrada a una más diluida a través de una membrana
semipermeable. El proceso utiliza materiales de membrana
semipermeables y presión para retardar selectivamente o detener
el paso de iones (incluso metales). En la ósmosis inversa, se aplica
la presión al agua ácida, forzando el permeado (es decir, el agua
limpia) a difundirse a través de la membrana.
La unidad de ósmosis inversa produce un flujo de sales de
aproximadamente 10 a 50% del volumen del flujo de ingreso, el
cual debe ser tratado y dispuesto. En parte, el volumen del flujo de
sales dependerá de los sólidos disueltos totales (SDT) iniciales del
Sustancias que pasanTipo Fuerza Impulsadora Estado Físico Tipo Dimensión
M.F. Agua y sólidos disueltos 0 - 1 atm Suspendidos Bacterias > 500 000 g/mol(0.002 - 10 um)
U.F. Agua y sustancias debajo peso molecular 0 - 10 atm
SuspendidosColoidales disueltos
MacromoléculasColoides
> 500 g/mol(0.001 - 0.02 um)
O.I. Agua 1 - 6 atmInorgánicosColoidales orgánicos
InorgánicosColoides orgánicos > 50 g/mol
Tecnología Sustancias que retienen
71
flujo de alimentación (el volumen aumenta con las concentraciones
de SDT).
Fig. 24 – Proceso de Ósmosis Inversa Fuente: www.aguabona.com
Es un proceso sensible que no puede soportar condiciones
variantes de ingreso. Por ejemplo, la presencia de iones
formadores de sarro (calcio, magnesio y hierro) puede causar el
ensuciamiento de las membranas. Como resultado, el pre-
tratamiento (filtración y adsorción con carbón) es necesario
comúnmente. Generalmente los niveles de pH, temperatura y
sólidos suspendidos deben modificarse antes del tratamiento de
ósmosis inversa con el propósito de una eficiencia y vida mayor de
la membrana.
72
En la Fig. 24 se observa la secuencia en el tratamiento de agua
con el proceso de ósmosis inversa.
2.5.5 Procesos Electroquímicos
Están basados en la utilización de técnicas electroquímicas, haciendo
pasar una corriente eléctrica a través del agua (que necesariamente ha
de contener un electrolito) y provocando reacciones de oxidación-
reducción tanto en el cátodo como en el ánodo (Chen, 2004; Sonune y
Ghate, 2004). Por lo tanto, se utiliza energía eléctrica como vector de
descontaminación ambiental, siendo su costo una de las principales
desventajas de este proceso. Sin embargo, como ventajas cabe
destacar la versatilidad de los equipos, la ausencia tanto de la
utilización de reactivos como de la presencia de lodos y la selectividad,
pues controlar el potencial de electrodo permite seleccionar la reacción
electroquímica dominante deseada (Baker, 2004).
Es conocido el uso de la electrodiálisis para la desalinización de agua
de mar con el objetivo de obtener agua apta para el consumo humano,
así como la concentración del agua de mar para producir sal
(Rautenbach y Albrecht, 1989), no obstante, nuevas aplicaciones han
sido probadas en diferentes industrias. Así, en los años 90 surgieron
diversos estudios en los que se aplican procesos electroquímicos para
73
la recuperación de metales pesados (Acar y Alshawabkeh, 1993;
Ottosen, 1995; Ribeiro, 1998).
Las consecuencias de las reacciones que se producen pueden ser
indirectas, como en el caso de la electrocoagulación, electroflotación o
electrofloculación, donde los productos formados por electrólisis
sustituyen a los reactivos químicos, y supone una alternativa con futuro
a la clásica adición de reactivos (Alexandrova y col., 1994; Koren y
Syversen, 1995; chen y col., 2002ª; Chen, 2004; Kehemis y col., 2005).
Sin embargo, la aplicación que está adquiriendo mayor importancia es
el tratamiento de aguas a través de una oxidación ó reducción directa:
a. Oxidación en Ánodo: En el ánodo se puede producir la oxidación
de determinados iones metálicos. Esta oxidación se puede producir
directamente por una transferencia de electrones en la superficie
del ánodo o bien por la generación de un agente oxidante “in situ”.
En este último caso se evita manipular agentes oxidantes. El rango
de concentraciones con posibilidades de utilizar este tipo de
tratamiento también es muy amplio (Kraft y col., 2003).
b. Reducción de Cátodo: Se ha utilizado en situaciones, no poco
frecuentes, de reducción de metales catiónicos desde varios miles
de mg/L de concentración hasta valores incluso por debajo de un
74
mg/L. Hay una primera etapa de deposición del metal sobre la
superficie del cátodo que ha de continuarse con la remoción del
mismo. Esto se puede hacer por disolución en otra fase, etc.
Fig. 25 – Esquema del Reactor Electroquímico Fuente: Tesis Doctoral “Caracterización y Aplicación de Biomasa Residual a la Eliminación de Metales Pesados”, Ángeles Martín Lara, 2008.
El reactor electroquímico utilizado suele ser de tipo filtro-prensa,
semejante a las pilas de combustible. Este sistema permite un
crecimiento modular del área. Básicamente cada módulo se compone
de un elemento catódico de bajo sobre voltaje a hidrógeno (Pt, Au,
acero inoxidables, Ni, etc.) y un elemento anódico que utiliza como
base óxidos de metales nobles. La Fig. 25 – Esquema del Reactor
Electroquímico, esquematiza el reactor.
75
Esta tecnología presenta el inconveniente siguiente: la presencia de
otros metales no contaminantes pueden interferir, simultánea o
preferencialmente, en la deposición sobre los electrodos y se requeriría
un tratamiento posterior. El método es ampliamente usado para la
recuperación de metales de suelos, como es el caso de la separación
del cadmio de la kaolinita (Al-Asheh, 1997).
2.5.6 Extracciones Orgánicas
Las extracciones orgánicas o recuperación con disolventes son
técnicas de separación bien establecidas y de amplio uso en la
eliminación de metales contaminantes de efluentes industriales. Esta
técnica se emplea fundamentalmente en procesos industriales a gran
escala donde las concentraciones de los contaminantes son elevadas
(Landford, 1990; Hidalgo, 2004).
Los disolventes que se usan en las extracciones orgánicas son cada
vez más selectivos, lo que permite separar moléculas específicas de la
fase acuosa. La recuperación con disolventes tiene importante
aplicación comercial en aquellos casos en los que se requiere una
separación selectiva de iones metálicos.
La tecnología de extracción orgánica requiere el empleo de grandes
cantidades de agentes orgánicos extractores, lo que incrementa de
manera considerable los costos económicos. Así mismo, cuando las
76
concentraciones de metales se encuentran por debajo de 5 g/L, la
técnica no resulta económicamente viable.
Tabla 7 – Características Generales de las Tecnologías Convencionales de Descontaminación de Metales Pesados
Fuente: Tesis Doctoral “Caracterización y Aplicación de Biomasa Residual a la Eliminación de Metales Pesados”, Ángeles Martín Lara, 2008.
Como resumen de las tecnologías descritas, en la Tabla 7 -
Características Generales de las Tecnologías Convencionales de
Descontaminación de Metales Pesados, se recogen algunas de las
características más notables de ellas.
77
Tabla 8 – Ventajas y Desventajas de los Métodos Convencionales de Remoción de Metales Pesados de Sistemas Acuosos
Fuente: Tesis Doctoral “Caracterización y Aplicación de Biomasa Residual a la Eliminación de Metales Pesados”, Ángeles Martín Lara, 2008.
En la Tabla 8 se muestran las ventajas y desventajas de los métodos
convencionales de remoción de metales pesados.
Método Ventajas Desventajas
PrecipitaciónQuímica
* Simple* Poco costoso* La mayoría de los metales pueden ser removidos.
* Se produce grandes cantidadesde lodos. Problemas de disposición final.
CoagulaciónQuímica
* Lodos de sedimentación.* Deshidratación.
* Costoso.* Gran consumo de químicos.
IntercambioIónico
* Alta regeneración delmaterial.* Selectividad por metales.
* Costoso.* Un reducido número de metalespueden ser removidos.
MétodosElectroquímicos
* Alta selectividad por metales.* No hay consumo de químicos.* La recuperación de metalespuros es posible.
* Alto costo de inversión.* Alto costo de mantenimiento.
Adsorciónempleando
carbón activado
* La mayoría de los metalespesados pueden ser removidos.* Alta eficiencia > 99%.
* Costo de carbón activado.* No puede ser regenerado.* El rendimiento depende sobre tododel adsrobente.
Zeolita
* La mayor parte de los metales pueden ser removidos.* Los materiales sonrelativamente baratos.
* Baja eficiencia.
Procesos deMembrana yUltrafiltración
* Se producen pocos desechossólidos.* El consumo de químicos esbajo.* Alta eficiencia > 95%.
* Los costos iniciales y de mantenimiento son altos.* El caudal empleado es bajo.* La eficiencia se ve reducida por lapresencia de otros metales.
78
2.6 TRATAMIENTO DE AGUAS ÁCIDAS CON REACTIVO
SECUESTRANTE TMT: UNA TECNOLOGÍA ALTERNATIVA
2.6.1 Agentes Quelantes o Secuestrantes
La quelación se define como la formación de complejos solubles de
iones metálicos en presencia de agentes químicos que normalmente
producirían precipitados en soluciones acuosas. El mismo término se
utiliza para describir la solubilización en agua de precipitados de iones
metálicos. Los dos procesos son idénticos en el sentido de que el
mismo equilibrio se alcanza para el mismo conjunto dado de
componentes.
Los compuestos capaces de ligar iones metálicos de tal manera que
ellos no exhiban sus reacciones normales en presencia de agentes
precipitantes se conocen como agentes secuestradores o
Secuestrantes. El término secuestración se ha extendido en los últimos
años para incluir aquellos sistemas en los cuales el agente
Secuestrante se usa para enmascarar la actividad química o biológica
de un ión metálico en reacciones diferentes a los procesos de
precipitación.
La secuestración pertenece al campo de la química de coordinación.
Para entender los mecanismos involucrados en la ligazón de un ión
metálico por un agente Secuestrante (formación de quelatos
79
metálicos), es necesario considerar los fundamentos de la formación de
complejos metálicos en solución.
Los agentes Secuestrantes disponibles comercialmente se clasifican en
general como orgánicos e inorgánicos. Los polifosfatos como:
Pirofosfato tetrasódico, tripolifosfato, tetrafosfato sódico; son los
agentes Secuestrantes inorgánicos más ampliamente usados.
De los agentes Secuestrantes orgánicos, dos grupos son de
importancia económica. Ellos son los ácidos aminopolicarboxílicos
como el ácido Etilendiaminotetraacético (EDTA) y los ácidos
hidroxicarboxílicos, tales como el ácido Glucónico, el ácido Cítrico y el
ácido Tartárico. También se ha introducido una nueva clase de agentes
Secuestrantes solubles en aceite.
El reactivo Secuestrante Sal Trisódica de la Trimercapto-S-Triazina
(TMT) se clasifica dentro de los agentes secuestrantes orgánicos.
Entre los principales usos de los agentes quelantes o secuestrantes
tenemos los siguientes:
- Ablandamiento de agua
- Lavado de botellas en soluciones alcalinas
- Usos analíticos.
- Separación de metales.
80
- Tratamiento y limpieza de metales.
- Usos agrícolas
- Usos en la industria alimenticia.
- Industria textil.
- Usos fisiológicos y farmacéuticos.
2.6.2 Generalidades del Reactivo Secuestrante TMT
En numerosas ramas y aplicaciones industriales es ineludible el empleo
de aguas con contenido de metales pesados, lo cual es un problema
debido a su alta toxicidad para los seres humanos y animales. Por ello,
se aplican valores límite de concentración de metales pesados muy
estrictos tanto en aguas ácidas, como también en gases emitidos a la
atmósfera.
Para respetar estas directrices, se efectúa la precipitación y separación
de los metales pesados como hidróxidos altamente insolubles,
normalmente mediante la neutralización de las aguas ácidas con soda
cáustica o cal. Sin embargo, este método fracasa frecuentemente en
presencia de agentes complejantes que reducen la precipitación de
hidróxido o que incluso la impiden por completo.
M2+ (Efluente) + S2-(Na2S) = MS
81
Fig. 26 – Separación de Metales Pesados en Aguas Residuales de Manera Respetuosa con el Medio Ambiente Fuente: www.evonik.com
2.6.3 Descripción del Reactivo Secuestrante TMT
El Reactivo Secuestrante TMT es una solución acuosa, lista para usar,
al 15% de la sal trisódica de la Trimercapto-S-Triazina.
En la Fig. 27 se muestra la coordinación de los elementos que
conforman el compuesto del Reactivo Secuestrante TMT.
El Reactivo Secuestrante TMT se utiliza para la precipitación de
metales pesados mono y bivalentes (entre otros, plomo, cadmio, cobre,
níquel, mercurio, plata) que se encuentran disueltos en forma de
82
complejos en aguas ácidas, ya que éstos, por acción de los agentes
complejantes, no precipitan como hidróxidos.
Fig. 27 – Sal Trisódica de la Trimercapto-S-Triazina Fuente: www.evonik.com
En la Fig. 28 se puede observar los diferentes metales pesados
monovalentes y bivalentes que pueden ser removidos por el Reactivo
Secuestrante TMT.
Se suministra en bidones, en IBC o en cisterna.
Los metales pesados en aguas ácidas, por lo general, se precipitan
mediante la adición de hidróxido de calcio o cal durante la
neutralización. Sin embargo, los resultados de este proceso están lejos
83
de ser satisfactorios en muchos casos. Las concentraciones de metales
pesados restantes son demasiados altos.
La adición de pequeñas cantidades del Reactivo Secuestrante TMT a
las aguas ácidas completará la precipitación y los metales que quedan
como el cadmio, cobre, plomo, mercurio, níquel o plata se reducen a un
nivel extremadamente bajo.
Fig. 28 – Precipitación de Metales Pesados Mono y Bivalentes con Reactivo Secuestrante TMT Fuente: www.evonik.com
El Reactivo Secuestrante TMT reacciona con los metales pesados
formando compuestos muy estables y casi insolubles. Se obtiene un
sólido que puede ser separado fácilmente. Con el Reactivo
Secuestrante TMT también se consiguen buenos resultados incluso
84
cuando la precipitación con hidróxido no muestra ningún o casi ningún
efecto.
Con el fin de lograr el mejor rendimiento, el valor del pH de las aguas
ácidas tratadas se debe ajustar a un intervalo neutro, ligeramente
alcalino. El precipitado obtenido después de adicionar el Reactivo
Secuestrante TMT se puede separar fácilmente.
En la Tabla 9 se muestran las propiedades del Reactivo Secuestrante.
Tabla 9 – Propiedades Físicas y Químicas del Reactivo Secuestrante TMT
Fuente: www.evonik.com
2.6.4 Ventajas del Reactivo Secuestrante TMT
a. El Reactivo Secuestrante TMT se ha utilizado con buenos
resultados en diferentes ramas industriales.
b. Es efectivo en una amplia gama de pH, tanto en medio alcalino,
como en medio ácido.
Estado LíquidoColor Incoloro a amarillentoOlor Casi InodoroDensidad 1.12 g/cm3 aproximadamentepH 12.3 aproximadamentePunto de Fusión ´-3° C (27° F)Punto de Evullición 101° C (214° F)Viscosidad 1.6 mPa*sConductividad Eléctrica 60 mS/cm aproximadamente
85
c. Se integra fácil y económicamente en las instalaciones de
tratamiento de aguas ácidas.
d. Evita costosos tratamientos adicionales.
e. La solución es estable durante su almacenamiento y está lista para
usar.
f. No hay productos de descomposición.
g. Es inodoro.
h. No es un material peligroso.
i. Sus propiedades toxicológicas y ecológicas son favorables.
j. Forma compuestos de difícil elución que se pueden depositar de
forma segura en un vertedero.
2.6.5 Seguridad y Manipulación del Reactivo Secuestrante TMT
El Reactivo Secuestrante TMT tiene propiedades toxicológicas y
ecológicas muy favorables en comparación a otros agentes
precipitantes.
En la siguiente tabla 10, se muestra la calidad del Reactivo
Secuestrante TMT.
Al manipular un reactivo químico siempre se debe observar las
medidas de seguridad para su adecuado manejo.
86
Tabla 10 – Calidad del Reactivo Secuestrante TMT y Reactivos de Precipitación
Fuente: www.evonik.com
Tabla 11 – Reactivos de Precipitación: Clasificación
Fuente: www.evonik.com
En la Tabla 11 se muestra el etiquetado y los reglamentos de
transporte para algunos reactivos de precipitación, entre ellos el del
Trimercapto Triazina.
Sulfuro de Sodio
Tiocarbonatode Sodio
Dimetilditio-Carbamato
Trimercapto-Triazina
CAS-RN 1313-82-2 128578-22-3 128-04-1 17766-26-2Toxicidad AgudaLD50 (Rata, mg/kg) 208 n.a. 3,590 7 878
Concentración LetalLC (Pescado, mg/L)
25 (LC50)* 55 (LC50)* 20 (LC50)* 12 000 (LC0)**
Mutagenicidad n.a. n.a. Si NoProductos de Descomposición H2S H2S + CS2 CS2 Ninguno
87
El Reactivo Secuestrante TMT tiene una buena estabilidad de
almacenamiento y no se considera como una sustancia peligrosa
según los reglamentos de transporte. El Reactivo Secuestrante TMT es
un producto seguro.
2.6.6 Embalaje del Reactivo Secuestrante TMT
El Reactivo Secuestrante TMT está disponible como una solución
acuosa lista para su uso y suministrado en bidones o IBC.
Tabla 12 – Características del Contenedor del Reactivo Secuestrante TMT
Fuente: www.evonik.com
Tabla 13 – Características del Bidón del Reactivo Secuestrante TMT
Fuente: www.evonik.com
En las Tablas 12 y 13 se muestran las características del embalaje del
Reactivo Secuestrante TMT.
88
2.6.7 Transporte, Almacenamiento y Etiquetado del Reactivo
Secuestrante TMT
Para su transporte, el Reactivo Secuestrante TMT es considerado
como un material no peligroso, según los criterios de la reglamentación
de transporte. Esta clasificación y rotulación es según el sistema de la
Directiva de la Unión Europea.
El almacenamiento del Reactivo Secuestrante TMT debe protegerse de
las heladas. Almacenar alejado de agentes oxidante, ácidos.
La vida útil del Reactivo Secuestrante TMT es de un mínimo de dos
años.
2.6.8 Usos del Reactivo Secuestrante TMT
a. Precipitación de metales pesados del agua de lavado de gases de
combustión (por ejemplo, incineración de residuos, plantas de
carbón).
b. Precipitación de metales pesados en los lavadores húmedos de las
instalaciones de combustión (por ejemplo, para la reducción de las
emisiones de mercurio en el gas limpio).
89
c. Precipitación de metales pesados en las plantas de tratamiento de
aguas ácidas en una variedad de industrias (por ejemplo, las
industrias metalúrgicas y de procesamiento de metales, tratamiento
de superficies y la minería).
d. La inmovilización de los metales pesados en sólidos (por ejemplo,
en proyectos de remediación).
Con la actualización de la norma establecida para los Límites Máximos
Permisibles para la descarga de Efluentes Líquidos de Actividades
Minero – Metalúrgicas, D.S. N° 010-2010 MINAM, se decide buscar
alternativas para mejorar el proceso de Tratamiento de Aguas Ácidas
de Mina.
Se realizaron diferentes pruebas a nivel laboratorio e industrial.
Pruebas de neutralización y sedimentación, así mismo, se realizaron
pruebas con peróxido de hidrógeno. Lastimosamente los valores
obtenidos de cadmio (II) estaban por encima de los LMP.
Se continuó con la búsqueda de un reactivo que tenga una alta
solubilidad en agua y alta capacidad para formar complejos no tóxicos
con el cadmio (II) el cual es un metal tóxico. Por previas
recomendaciones y con una calidad garantizada, así como la
disposición inmediata del mismo, es que se decide realizar diferentes
90
pruebas con el Reactivo Secuestrante TMT. Los resultados cumplían
con los objetivos planteados llegando a valores de cadmio (II) por
debajo de 0.05 mg/L.
En la siguiente reacción se puede observar cómo reacciona el Reactivo
Secuestrante TMT con el metal pesado Cadmio (II).
El cadmio (II) es el ión metálico al cual se le denomina ión central del
complejo, y el reactivo Secuestrante TMT es el ligando el cual se une al ión
central mediante un enlace coordinado. La estabilidad de un complejo se
basa en la unión del ligando con el metal. Mientras más uniones presenten
un mismo ligando con el catión central, más difícil será romperlas y por tanto
más estable será el complejo.
91
CAPÍTULO III
PARTE EXPERIMENTAL
Las muestras de agua ácida para la realización de pruebas se tomaron del
agua de mina alimentada a la Planta de Tratamiento de Agua provenientes
del Pozo 25, cuyo análisis químico se adjunta en el Anexo III.
El desarrollo experimental considera investigar la forma más conveniente de
aplicar el Reactivo Secuestrante TMT en la Planta de Tratamiento de Aguas
de mina para lograr la remoción de cadmio (II) a los niveles deseados.
Este desarrollo experimental se llevó a cabo en el Laboratorio Metalúrgico de
la Unidad Minera Pierina MBM y en la Planta de Tratamiento de Aguas de
mina de la unidad minera mencionada.
3.1 PRUEBAS REALIZADAS A NIVEL LABORATORIO
3.1.1 Materiales, Reactivos Químicos y Equipos
A. Materiales
• Recipientes de 4 L.
• Fiolas.
• Varillas de vidrio.
• Pisetas de 500 ml.
• Pipetas volumétricas de 1 y 2 ml.
92
• Lunas de reloj.
• Cronómetro digital.
• Frascos de polietileno.
• Embudos de vidrio.
B. Reactivos Químicos
• Agua destilada.
• Cal en polvo.
• Reactivo Floculante.
• Reactivo Secuestrante TMT.
C. Equipos
• Balanza analítica.
• Agitador.
• pH metro.
3.1.2 Consideraciones Generales
Los materiales de laboratorio utilizados en los ensayos deben ser
lavados, secados y posteriormente inmersos en una solución de ácido
nítrico al 25% durante cuatro horas y nuevamente lavados con agua
destilada y secados a 90° en una estufa; con el propósito de eliminar
posibles problemas de contaminación por fuente externa. Se empleó
agua destilada en todas las etapas de la investigación.
93
Las pruebas fueron desarrolladas a temperatura ambiente.
3.1.3 Procedimiento Experimental
A. Pruebas Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT después
de la Neutralización
Objetivo
Realizar pruebas de neutralización y sedimentación a nivel
laboratorio; utilizando el Reactivo Secuestrante TMT, manteniendo
la misma concentración del reactivo en todas las pruebas. La
dosificación del Reactivo Secuestrante TMT a la solución se realiza
después de la neutralización a un pH básico.
Metodología
Se tomaron muestras del agua ácida del pozo 25 ubicado en el tajo
de la mina.
Una vez colectadas las muestras, se llevan inmediatamente al
laboratorio metalúrgico. Se procede a tomar una muestra inicial,
colocándola en un frasco de polietileno y debidamente rotulada se
envía al laboratorio químico para su respectivo análisis del valor de
concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto. Se
94
envía la misma muestra por triplicado. Tal como se muestra en la
Fig. 29.
Fig. 29 – Muestras Iniciales de las Pruebas Realizadas a Nivel Laboratorio: Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización. Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
Se toma 2 L. de muestra y se coloca en los recipientes de 4 L. Se
realizan tres replicas de la misma prueba, manteniendo las mismas
condiciones. Tal como se muestra en la Fig. 30.
Inmediatamente se procede a medir el pH de la solución inicial en
cada una de las muestras tomadas. El pH es ácido en cada una de
ellas. Lo cual se puede observar en la Fig. 31.
95
Fig. 30 – Agitadores para la Realización de las Pruebas de Neutralización y Sedimentación – Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Fig. 31 – Medición de pH de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
96
Se procede a dosificar cal a cada una de las muestras para elevar
el pH a 9.5. Se deja agitar por un tiempo de 3 minutos. Lo cual se
observa en la Fig. 32.
Fig. 32 – Neutralización del Agua Ácida con Cal - Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Posterior a ello, se dosifica el reactivo Secuestrante TMT en una
concentración de 1 ml/L en cada una de las muestras. Se agita por
un tiempo de 3 minutos.
Finalmente se dosifica el reactivo floculante con un tiempo de
agitación de 25 segundos; posterior a ello se deja sedimentar las
tres muestras. La sedimentación se observa en la Fig. 33.
97
Fig. 33 – Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Fig. 34 - Muestras Finales de las Pruebas Realizadas a Nivel Laboratorio: Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
98
Después de haber sedimentado la muestra se toma el pH de la
solución final.
Se toma una muestra de la solución final para determinar el valor
de concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto a
través del análisis del laboratorio químico, cuyas muestras están
debidamente codificadas. Esto se muestra en la Fig. 34.
En la Fig. 35 se muestra la secuencia de la Prueba N° 1 a nivel
laboratorio, dosificando el Reactivo Secuestrante TMT después de
la neutralización. Donde se indica los reactivos dosificados tales
como la cal, el Reactivo Secuestrante TMT y el reactivo floculante.
También se muestra el tiempo de agitación. Así como el pH en las
diferentes etapas de este proceso.
99
Fig. 35 – Secuencia de la Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres.
100
B. Pruebas Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT antes de la
Neutralización
Objetivo
Realizar pruebas de neutralización y sedimentación a nivel
laboratorio; utilizando el Reactivo Secuestrante TMT el cual se
dosifica a la solución antes de la neutralización, manteniendo la
misma concentración del reactivo en todas las pruebas. La
dosificación se realiza en un pH ácido.
Metodología
Se tomaron muestras del agua ácida del pozo 25 ubicado en el tajo
de la mina.
Una vez colectadas las muestras, se llevan inmediatamente al
laboratorio metalúrgico. Se procede a tomar una muestra inicial,
colocándola en un frasco de polietileno y debidamente rotulada se
envía al laboratorio químico para su respectivo análisis del valor de
concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto. Se
envía la misma muestra por triplicado.
101
Se toma 2 L. de muestra y se coloca en los recipientes de 4 L. Se
realizan tres replicas de la misma prueba, manteniendo las
mismas condiciones. Tal como se muestra en la Fig. 36.
Fig. 36 - Agitadores para la Realización de las Pruebas de Neutralización y Sedimentación - Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM.
Inmediatamente se procede a medir el pH de la solución inicial en
cada una de las muestras tomadas. El pH es ácido en cada una de
ellas. En la Fig. 37 se muestra la medición del pH del agua ácida.
Se procede a dosificar el Reactivo Secuestrante TMT a cada una
de las muestras con una concentración de 1 ml/L; dando un tiempo
de agitación de 3 minutos. Tal como se muestra en la Fig. 38.
102
Fig. 37 - Medición de pH de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Fig. 38 – Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT al Agua Ácida - Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
103
Fig. 39 - Neutralización del Agua Ácida con Cal - Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Fig. 40 - Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
104
Posteriormente se dosifica la cal a cada una de las muestras para
elevar el pH a 9.5. Se deja agitar por un tiempo de 3 minutos. Tal
como se muestra en la Fig. 39.
Finalmente se dosifica el reactivo floculante dando un tiempo de
agitación de 25 segundos y se deja sedimentar las tres muestras.
En la Fig. 40 se muestra la sedimentación de esta prueba.
Después de haber sedimentado la muestra se toma el pH de la
solución final.
Se toma una muestra de la solución final para determinar el valor
de concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto a
través del análisis del laboratorio químico, cuyas muestras están
debidamente codificadas.
En la Fig. 41 se muestra la secuencia de la Prueba N° 2 a nivel
laboratorio, dosificando el Reactivo Secuestrante TMT antes de la
neutralización. Donde se indica los reactivos dosificados tales
como la cal, el Reactivo Secuestrante TMT y el reactivo floculante.
También se muestra el tiempo de agitación. Así como el pH en las
diferentes etapas de este proceso.
105
Fig. 41 - Secuencia de la Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Antes de la Neutralización. Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
106
C. Pruebas Variando la Concentración del Reactivo Secuestrante
TMT
Objetivo
Realizar pruebas de neutralización y sedimentación a nivel
laboratorio; utilizando el Reactivo Secuestrante TMT el cual se
dosifica a la solución antes de la neutralización, variando la
concentración del reactivo mencionado anteriormente, en las
pruebas para determinar una dosificación óptima del Reactivo
Secuestrante TMT.
Metodología
Se tomaron muestras del agua ácida del pozo 25 ubicado en el tajo
de la mina.
Una vez colectadas las muestras, se llevan inmediatamente al
laboratorio metalúrgico. Se procede a tomar una muestra inicial,
colocándola en un frasco de polietileno y debidamente rotulada se
envía al laboratorio químico para su respectivo análisis del valor de
la concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto. Se
envía la misma muestra por triplicado.
107
Se toma 2 L. de muestra y se coloca en los recipientes de 4 L. Se
realizan tres replicas de la misma prueba, manteniendo las mismas
condiciones. Tal como se muestra en la Fig. 42.
Fig. 42 - Agitadores para la Realización de las Pruebas de Neutralización y Sedimentación - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Inmediatamente se procede a medir el pH de la solución inicial en
cada una de las muestras tomadas. El pH es ácido en cada una de
ellas. Tal como se muestra en la Fig. 43.
Se procede a dosificar el Reactivo Secuestrante TMT a cada una
de las muestras variando la concentración de 0.5 ml/L, 1 ml/L y 1.5
ml/L; dando un tiempo de agitación de 3 minutos. Estas pruebas se
realizan por triplicado con cada una de las concentraciones de
Reactivo Secuestrante TMT. Se observa en la Fig. 44.
108
Fig. 43 - Medición de pH de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Fig. 44 - Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT al Agua Ácida - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
109
Fig. 45 - Neutralización del Agua Ácida con Cal - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
Posteriormente se dosifica la cal a cada una de las muestras para
elevar el pH a 9.5. Se deja agitar por un tiempo de 3 minutos. Se
muestra en la Fig. 45.
Finalmente se dosifica el reactivo floculante dando un tiempo de
agitación de 25 segundos y se deja sedimentar las tres muestras.
Se muestra la sedimentación de la prueba en la Fig.46.
Después de haber sedimentado la muestra se toma el pH de la
solución final.
110
Se toma una muestra de la solución final para determinar el valor
de concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto a
través del análisis del laboratorio químico, cuyas muestras están
debidamente codificadas.
Fig. 46 - Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM
En la Fig. 47 se muestra la secuencia de la Prueba N° 3 a nivel
laboratorio, dosificando el Reactivo Secuestrante TMT antes de la
neutralización pero variando la concentración del mismo. Donde se
indica los reactivos dosificados tales como la cal, el Reactivo
Secuestrante TMT y el reactivo floculante. También se muestra el
tiempo de agitación. Así como el pH en las diferentes etapas de
este proceso.
111
Fig. 47 - Secuencia de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Variando su Concentración. Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
112
3.2 PRUEBAS REALIZADAS A NIVEL INDUSTRIAL
3.2.1 Materiales, Reactivos Químicos y Equipos
A. Materiales
• Cronómetro digital.
• Frascos de polietileno.
• Balde de 20 L.
B. Reactivos Químicos
• Agua destilada.
• Reactivo Secuestrante TMT.
C. Equipos
• pH metro.
• Bomba Dosificadora de Diafragma.
3.2.2 Consideraciones Generales
Los materiales y equipos utilizados en las pruebas a nivel industrial
deben estar debidamente limpios para evitar cualquier tipo de
contaminación de la muestra. Así mismo; los equipos deben estar
previamente calibrados para evitar errores en las lecturas y su
adecuado funcionamiento.
113
Las pruebas fueron desarrolladas a temperatura ambiente.
3.2.3 Procedimiento Experimental
A. Objetivo
Realizar las pruebas a nivel industrial en la Planta de Tratamiento de
Agua; utilizando el Reactivo Secuestrante TMT para evaluar su
eficiencia. El Reactivo Secuestrante TMT se dosifica a la solución antes
de la neutralización.
B. Metodología
Se toma una muestra del agua ácida del pozo 25 ubicado en el tajo de
la mina en un balde de 20 L. El pozo 25 se observa en la Fig. 48.
Se procede a tomar muestras y colocarlas en frascos de polietileno,
son debidamente rotuladas y enviadas al laboratorio químico para su
análisis inmediato. Estas corresponden a las muestras iniciales para
analizar el valor de concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II)
disuelto iniciales. Se envía la misma muestra por triplicado.
Se mide el pH inicial del balde de 20 L con el pH metro portátil.
Se acondicionó previamente una manguera a la tubería de ingreso de
agua ácida del Pozo 25 a la Planta de Tratamiento de Agua para
114
dosificar el Reactivo Secuestrante TMT antes de la Neutralización. Tal
como se observa en la Fig. 49.
Fig. 48 – Toma de Muestra de Agua Ácida del Pozo 25 Fuente: Manual de Operaciones de Minera Pierina MBM
Luego de tomar las muestras iniciales para su respectivo análisis, se
comunica al operador de la Planta de Tratamiento de Agua que inicie la
dosificación del Reactivo Secuestrante TMT.
En la Fig. 50 se muestra el sistema de bombeo del Reactivo
Secuestrante TMT hacia la tubería de ingreso de agua ácida de la
Planta de Tratamiento.
115
Fig. 49 – Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT en la Tubería de Ingreso a la Planta de Tratamiento Fuente: Planta de Tratamiento de Agua de Minera Pierina MBM
Fig. 50 – Bomba Dosificadora de Diafragma de Reactivo Secuestrante TMT Fuente: Planta de Tratamiento de Agua de Minera Pierina MBM
DOSIFICACIÓN DEL REACTIVO SECUESTRANTE TMT EN LA TUBERÍA DE INGRESO DE AGUA ÁCIDA A LA
PLANTA DE TRATAMIENTO
116
La dosificación del Reactivo Secuestrante TMT se realiza variando su
concentración: 0.5 ml/L, 1.0 ml/L y 1.5 ml/L.
Finalmente se toma una muestra de la solución final para determinar el
valor de concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto a
través del análisis del laboratorio químico, cuyas muestras están
debidamente codificadas. Estas muestras son tomadas en el vertedero
o aforador tipo Parshall.
Se han realizado tres pruebas a nivel industrial. El primer día se
dosificó el Reactivo Secuestrante TMT con una concentración de 0.5
ml/L. El Segundo día se dosificó el Reactivo Secuestrante TMT con una
concentración de 1.0 ml/L. El Tercer día se dosificó el Reactivo
Secuestrante TMT con una concentración de 1.5 ml/L.
117
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS
REALIZADAS A NIVEL LABORATORIO
4.1.1 Resultados y Análisis de Resultados de la Prueba
Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT después de la
Neutralización
Tabla 14 – Resultados de la Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización
Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
Las pruebas realizadas a nivel laboratorio, dosificando el Reactivo
Secuestrante TMT después de la Neutralización, no muestran óptimos
resultados. Los valores de concentración del Cadmio Total y Disuelto
superan el límite máximo permisible de 0.05 mg/L.
En la prueba PL1-A presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.05 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.15 mg/L. Al dosificar el Reactivo
PRUEBASCADMIO
DISUELTO INICIAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL INICIAL
(mg/L)
pH INICIAL
VOLUMENMUESTRA
(L)pH PRUEBA
REACTIVO SECUESTRANTE TMT
(ml/L Sol.)
CADMIO DISUELTO FINAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL FINAL
(mg/L)
pH FINAL
PL1-A 5.05 5.15 3.65 2.00 9.50 1.00 1.15 1.70 8.50PL1-B 5.05 5.15 3.65 2.00 9.50 1.00 1.11 1.65 8.50PL1-C 5.05 5.15 3.65 2.00 9.50 1.00 1.18 1.71 8.50
DOSIFICACIÓN DEL REACTIVO SECUESTRANTE TMT DESPUÉS DE LA NEUTRALIZACIÓNPRUEBA N° 1 A NIVEL LABORATORIO
118
Secuestrante TMT después de la neutralización los resultados
obtenidos son de 1.15 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 1.70 mg/L
de Cadmio Total Final.
En la prueba PL1-B presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.05 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.15 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT después de la neutralización los resultados
obtenidos son de 1.11 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 1.65 mg/L
de Cadmio Total Final.
En la prueba PL1-C presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.05 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.15 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT después de la neutralización los resultados
obtenidos son de 1.18 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 1.71 mg/L
de Cadmio Total Final.
En la Gráfica 1 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto
de la Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio; se observa que los valores de
concentración del Cadmio Disuelto y Cadmio Total obtenidos están por
encima del Límite Máximo Permisible de Cadmio Total el cual es de
0.05 mg/L.
El Reactivo Secuestrante TMT se dosificó en medio alcalino a un pH de
9.50. A una concentración de 1 ml/L.
119
Gráfica 1 – Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la Prueba N° 1 a Nivel Laboratorio Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT Después de la Neutralización Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
120
Estos resultados se muestran en la Tabla 14 - Resultados de la Prueba
N° 1 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT
Después de la Neutralización.
4.1.2 Resultados y Análisis de Resultados de la Prueba
Dosificando el Reactivo Secuestrante TMT Antes de la
Neutralización
Tabla 15 - Resultados de la Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Antes de la Neutralización
Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
Las pruebas realizadas a nivel laboratorio, dosificando el Reactivo
Secuestrante TMT Antes de la Neutralización, muestran óptimos
resultados. Los valores de concentración del Cadmio Total y Disuelto
están por debajo del límite máximo permisible.
En la prueba PL2-A presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.40 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.50 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
PRUEBASCADMIO
DISUELTO INICIAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL INICIAL
(mg/L)
pH INICIAL
VOLUMENMUESTRA
(L)pH PRUEBA
REACTIVO SECUESTRANTE TMT
(ml/L Sol.)
CADMIO DISUELTO FINAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL FINAL
(mg/L)
pH FINAL
PL2-A 5.40 5.50 3.60 2.00 9.50 1.00 0.0025 0.0040 8.50PL2-B 5.40 5.50 3.60 2.00 9.50 1.00 0.0030 0.0042 8.50PL2-C 5.40 5.50 3.60 2.00 9.50 1.00 0.0030 0.0041 8.50
PRUEBA N° 2 A NIVEL LABORATORIO DOSIFICACIÓN DEL REACTIVO SECUESTRANTE TMT ANTES DE LA NEUTRALIZACIÓN
121
son de 0.0025 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0040 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL2-B presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.40 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.50 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0042 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL2-C presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.40 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.50 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0041 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la Gráfica 2 - Valores de Concentración de Cadmio Total y Disuelto
de la Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio se observa que los valores de
concentración de Cadmio Disuelto y Cadmio Total obtenidos están por
debajo del Límite Máximo Permisible de Cadmio Total el cual es de
0.05 mg/L.
Estos resultados se muestran en la Tabla 15 – Resultados de la Prueba
N° 2 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT
Antes de la Neutralización.
122
Gráfica 2 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio Dosificando el Reactivo Secuestrante Antes de la Neutralización. Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
123
El Reactivo Secuestrante TMT se dosificó en medio ácido a un pH de
3.60 siendo el pH inicial de la solución a tratar en la Planta de
Tratamiento de Agua procedente del Pozo 25. A una concentración de
1 ml/L.
4.1.3 Resultados de la Prueba Variando la Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT
Tabla 16 - Resultados de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Variando su Concentración
Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
Al obtener óptimos resultados dosificando el Reactivo Secuestrante
TMT antes de la neutralización, según se muestra en los resultados de
la Tabla 16 - Resultados de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio:
Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Variando su
Concentración, se realiza la Prueba N° 3 a nivel laboratorio bajo estas
condiciones pero variando la concentración del Reactivo Secuestrante
TMT.
PRUEBASCADMIO
DISUELTO INICIAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL INICIAL
(mg/L)
pH INICIAL
VOLUMENMUESTRA
(L)pH PRUEBA
REACTIVO SECUESTRANTE TMT
(ml/L Sol.)
CADMIO DISUELTO FINAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL FINAL
(mg/L)
pH FINAL
PL3-A1 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 0.50 0.0050 0.0058 8.50PL3-A2 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 0.50 0.0049 0.0057 8.50PL3-A3 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 0.50 0.0050 0.0060 8.50PL3-B1 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 1.00 0.0025 0.0040 8.50PL3-B2 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 1.00 0.0030 0.0042 8.50PL3-B3 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 1.00 0.0030 0.0041 8.50PL3-C1 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 1.50 0.0010 0.0013 8.50PL3-C2 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 1.50 0.0010 0.0012 8.50PL3-C3 4.90 5.00 3.50 2.0 9.50 1.50 0.0010 0.0013 8.50
DOSIFICACIÓN DEL REACTIVO SECUESTRANTE TMT VARIANDO SU CONCENTRACIÓNPRUEBA N° 3 A NIVEL LABORATORIO
124
En la prueba PL3-A1, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 0.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 4.90 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.005 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0058 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-A2, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 0.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 4.90 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0049 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0057 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-A3, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 0.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 4.90 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0050 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0060 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-B1, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.00 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 4.90 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el Reactivo
125
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0025 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0040 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-B2, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.00 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 4.90 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0042 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-B3, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.00 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 4.90 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0041 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-C1, con una concentración del Reactivo
Secuestrante TMT de 1.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial
de 4.90 mg/L y un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el
Reactivo Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados
obtenidos son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0013
mg/L de Cadmio Total Final.
126
En la prueba PL3-C2, con una concentración del Reactivo
Secuestrante TMT de 1.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial
de 4.90 mg/L y un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el
Reactivo Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados
obtenidos son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0012
mg/L de Cadmio Total Final.
En la prueba PL3-C3, con una concentración del Reactivo
Secuestrante TMT de 1.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial
de 4.90 mg/L y un Cadmio Total Inicial de 5.00 mg/L. Al dosificar el
Reactivo Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados
obtenidos son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0013
mg/L de Cadmio Total Final.
Estos resultados se muestran en la Tabla 16 - Resultados de la Prueba
N° 3 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT
Variando su Concentración.
En la Gráfica 3 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto
de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio; se observa que los valores de
Cadmio Disuelto y Cadmio Total obtenidos al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT con una concentración de 0.5 ml/L, los valores están
por debajo del Límite Máximo Permisible de 0.05 mg/L.
127
Gráfica 3 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Variando la Concentración del Reactivo Secuestrante TMT Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
128
Al dosificar el Reactivo Secuestrante TMT con una concentración de
1.0 ml/L los valores obtenidos de Cadmio Total y Disuelto están por
debajo del Límite Permisible de 0.05 mg/L.
Al dosificar el Reactivo Secuestrante TMT con una concentración de
1.5 ml/L los valores obtenidos de Cadmio Total y Disuelto están muy
por debajo del Límite Permisible de 0.05 mg/L.
El Reactivo Secuestrante TMT se dosificó en medio ácido, a un pH de
3.50 que es el pH inicial de la solución a tratar en la Planta de
Tratamiento de Agua procedente del Pozo 25.
4.2 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LAS PRUEBAS
REALIZADAS A NIVEL INDUSTRIAL
Al lograr óptimos resultados en la realización de pruebas con el
Reactivo Secuestrante TMT a nivel laboratorio, se decide realizar
pruebas a nivel industrial en la Planta de Tratamiento de Agua que
procede del Pozo 25.
La dosificación del Reactivo Secuestrante TMT se realiza antes de la
neutralización.
129
Tabla 17 - Resultados de la Prueba N° 1 a Nivel Industrial: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Variando su Concentración
Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
En la prueba PI1-A1, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 0.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.20 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.30 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0060 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0063 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-A2, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 0.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.20 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.30 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0065 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0070 mg/L de
Cadmio Total Final.
PRUEBAS
CADMIO DISUELTO
INICIAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL INICIAL
(mg/L)
FLUJO(L/seg)
pH INICIAL pH PRUEBA
REACTIVO SECUESTRANTE TMT
(ml/L Sol.)
CADMIO DISUELTO
FINAL
(mg/L)
CADMIO TOTAL FINAL
(mg/L)
pH FINAL
PI1-A1 5.20 5.30 25.00 3.55 9.5 0.5 0.0060 0.0063 8.50PI1-A2 5.20 5.30 25.00 3.55 9.5 0.5 0.0065 0.0070 8.50PI1-A3 5.20 5.30 25.00 3.55 9.5 0.5 0.0062 0.0068 8.50PI1-B1 5.45 5.60 25.00 3.40 9.5 1.0 0.0030 0.0041 8.50PI1-B2 5.45 5.60 25.00 3.40 9.5 1.0 0.0031 0.0041 8.50PI1-B3 5.45 5.60 25.00 3.40 9.5 1.0 0.0030 0.0040 8.50PI1-C1 5.30 5.45 25.00 3.60 9.5 1.5 0.0010 0.0011 8.50PI1-C2 5.30 5.45 25.00 3.60 9.5 1.5 0.0010 0.0012 8.50PI1-C3 5.30 5.45 25.00 3.60 9.5 1.5 0.0010 0.0011 8.50
DOSIFICACIÓN DEL REACTIVO SECUESTRANTE TMT VARIANDO SU CONCENTRACIÓNPRUEBA N° 1 A NIVEL INDUSTRIAL
130
En la prueba PI1-A3, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 0.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.20 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.30 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0062 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0068 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-B1, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.00 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.45 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.60 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0041 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-B2, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.00 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.45 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.60 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización, los resultados obtenidos
son de 0.0031 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0041 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-B3, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.00 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.45 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.60 mg/L. Al dosificar el Reactivo
131
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0040 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-C1, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.30 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.45 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0011 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-C2, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.30 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.45 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0012 mg/L de
Cadmio Total Final.
En la prueba PI1-C3, con una concentración del Reactivo Secuestrante
TMT de 1.50 ml/L; presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.30 mg/L y
un Cadmio Total Inicial de 5.45 mg/L. Al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos
son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto Final y de 0.0011 mg/L de
Cadmio Total Final.
132
Gráfica 4 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto de la Prueba N° 1 a Nivel Industrial Variando la Concentración del Reactivo Secuestrante TMT Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
133
Estos resultados se muestran en la Tabla 17 - Resultados de la Prueba
N° 1 a Nivel Industrial: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT
Variando su Concentración.
En la Gráfica 4 - Valores de Concentración del Cadmio Total y Disuelto
de la Prueba N° 1 a Nivel Industrial; se observa que los valores de
Cadmio Disuelto y Cadmio Total obtenidos al dosificar el Reactivo
Secuestrante TMT con una concentración de 0.5 ml/L, los valores de
concentración están por debajo del Límite Máximo Permisible de 0.05
mg/L.
Al dosificar el Reactivo Secuestrante TMT con una concentración de
1.0 ml/L los valores de concentración obtenidos de Cadmio Total y
Disuelto están por debajo del Límite Permisible de 0.05 mg/L.
Al dosificar el Reactivo Secuestrante TMT con una concentración de
1.5 ml/L los valores obtenidos de Cadmio Total y Disuelto están muy
por debajo del Límite Permisible de 0.05 mg/L.
El Reactivo Secuestrante TMT se dosificó en medio ácido a un pH de
3.50 en promedio siendo el pH inicial de la solución a tratar en la Planta
de Tratamiento de Agua procedente del Pozo 25.
134
Según los resultados analizados anteriormente, con las tres
concentraciones del Reactivo Secuestrante TMT, 0.5 ml/L, 1.0 ml/L y
1.5 ml/L, las concentraciones de Cadmio Total (II) y Disuelto (II) están
por debajo del Límite Máximo Permisible. Se decide dosificar el
Reactivo Secuestrante TMT a una concentración de 1,0 ml/L debido a
que en ciertas oportunidades el agua enviada hacia las comunidades
excede en volumen y por ello se deriva el agua tratada hacia el río
Santa, en este caso el Cadmio (II) Disuelto y Total debe cumplir con los
valores establecidos por el ECA (D.S. N° 002-2008-MINAM) el cual es
de 0.005 mg/L.
En la Gráfica 5 - Monitoreo de Cadmio a la Salida de la Planta de
Tratamiento de Agua; se muestran los valores del Monitoreo de
Cadmio Total a la salida de la Planta de Tratamiento de Agua, antes de
usar el Reactivo Secuestrante TMT y después de su dosificación en la
Planta de Tratamiento de Agua.
La dosificación del Reactivo Secuestrante TMT a una concentración de
1.0 ml/L, se realiza a partir del 01 de septiembre del 2011. Se obtienen
óptimos resultados cumpliendo con el límite máximo permisible de 0.05
mg/L de cadmio total.
135
Gráfica 5 – Monitoreo de la Concentración de Cadmio Total a la Salida de la Planta de Tratamiento de Agua Antes y Después de la Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT Fuente: María Lourdes Heredia Cáceres
136
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
1. Se logra la remoción del Cadmio (II) del agua ácida de mina que
ingresa a la Planta de Tratamiento de Agua, con la dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT. Obteniendo valores de descarga
menores a 0.05 mg/L cumpliendo con lo establecido por el D.S.
010-2010-MINAM.
2. Lo más importante de utilizar el RCon eactivo Secuestrante TMT es
que sus propiedades toxicológicas y ecológicas son favorables y
forma compuestos de difícil elución que se pueden depositar de
forma segura en el vertedero.
3. Se realizaron pruebas a nivel laboratorio con la finalidad de probar
la eficiencia del Reactivo Secuestrante TMT en las aguas ácidas
provenientes del Pozo 25 para ser tratadas en la Planta de
Tratamiento de Agua.
4. En la Prueba N° 1, dosificando el Reactivo Secuestrante TMT
después de la Neutralización, a una concentración de Reactivo
Secuestrante TMT de 1.0 ml/L, no se obtuvieron óptimos
resultados. En la prueba PL1-A se obtuvo valores de
concentración después del tratamiento de 1.15 mg/L de Cadmio
137
Disuelto y de 1.70 mg/L de Cadmio Total. En la prueba PL1-B se
obtuvo valores de concentración después del tratamiento de 1.11
mg/L de Cadmio Disuelto y de 1.65 mg/L de Cadmio Total. En la
prueba PL1-C se obtuvo valores de concentración después del
tratamiento de 1.18 mg/L de Cadmio Disuelto y de 1.71 mg/L de
Cadmio Total según la Tabla 14 - Resultados de la Prueba N° 1 a
Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT
Después de la Neutralización. Por lo tanto el Reactivo
Secuestrante TMT no remueve el Cadmio Total en los niveles
esperados dosificándolo a un pH alcalino de 9.50, no llegando al
límite máximo permisible de 0.05 mg/L de Cadmio Total.
5. En la Prueba N° 2, dosificando el Reactivo Secuestrante TMT
antes de la Neutralización, a una concentración de Reactivo
Secuestrante TMT de 1.0 ml/L, se obtuvieron óptimos
resultados. En la prueba PL2-A se obtuvo valores de
concentración después del tratamiento de 0.0025 mg/L de Cadmio
Disuelto y de 0.0040 mg/L de Cadmio Total. En la prueba PL2-B se
obtuvo valores de concentración después del tratamiento de
0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto y de 0.0042 mg/L de Cadmio
Total. En la Prueba PL2-C se obtuvo valores de concentración
después del tratamiento de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto y de
0.0041 mg/L de Cadmio Total según la Tabla 15 - Resultados de la
Prueba N° 2 a Nivel Laboratorio: Dosificación del Reactivo
138
Secuestrante TMT Antes de la Neutralización. Por lo tanto el
Reactivo Secuestrante TMT remueve el Cadmio Total en los
niveles esperados dosificándolo a un pH ácido de 3.60, cumpliendo
con el límite máximo permisible de 0.05 mg/L de Cadmio Total.
6. Se realizó una tercera prueba a nivel laboratorio con la finalidad
de evaluar la concentración de dosificación del Reactivo
Secuestrante TMT y determinar cuál es la más efectiva. Se realiza
bajo las mismas condiciones de la Prueba N° 2, es decir,
dosificando el Reactivo Secuestrante TMT antes de la
neutralización, a un pH ácido.
7. Los resultados obtenidos en las pruebas PL3-A1, PL3-A2 y PL3-A3
después del tratamiento, en promedio son de 0.0049 mg/L de
Cadmio Disuelto y 0.0058 mg/L de Cadmio Total. Los resultados
obtenidos en las pruebas PL3-B1, PL3-B2 y PL3-B3 después del
tratamiento, en promedio son de 0.0028 mg/L de Cadmio Disuelto y
0.0041 mg/L de Cadmio Total. Los resultados obtenidos en las
pruebas PL3-C1, PL3-C2 y PL3-C3 después del tratamiento, en
promedio son de 0.0010 mg/L de Cadmio Disuelto y 0.0013 mg/L
de Cadmio Total.
8. Con las pruebas realizadas a nivel laboratorio se concluye que
el Reactivo Secuestrante TMT remueve el Cadmio Total a los
139
niveles esperados dosificándolo en medio ácido antes de la
neutralización. A nivel laboratorio, la concentración óptima de
Reactivo Secuestrante TMT es de 1.0 ml de Reactivo
Secuestrante TMT por Litro de solución a tratar.
9. Al probar la eficiencia del Reactivo Secuestrante TMT a nivel
laboratorio logrando cumplir con el límite máximo permisible, se
decide realizar pruebas a nivel industrial, aplicar este reactivo en la
Planta de Tratamiento de Agua.
10. Las Pruebas a Nivel Industrial se realiza dosificando el Reactivo
Secuestrante TMT antes de la neutralización, a un pH ácido,
variando su concentración. Los resultados obtenidos de
concentración en las pruebas PI1-A1, PI1-A2 y PI1-A3 después del
tratamiento, en promedio son de 0.0062 mg/L de Cadmio Disuelto y
0.0067 mg/L de Cadmio Total. Los resultados obtenidos de
concentración en las pruebas PI1-B1, I13-B2 y PI1-B3 después del
tratamiento, en promedio son de 0.0030 mg/L de Cadmio Disuelto y
0.0041 mg/L de Cadmio Total. Los resultados obtenidos de
concentración en las pruebas PI1-C1, PI1-C2 y PI1-C3 después
del tratamiento, en promedio son de 0.0010 mg/L de Cadmio
Disuelto y 0.0011 mg/L de Cadmio Total.
140
11. Con las pruebas realizadas a nivel industrial se concluye que el
Reactivo Secuestrante TMT remueve el Cadmio Total a los
niveles esperados dosificándolo en medio ácido antes de la
neutralización. A nivel industrial, se comprueba que la
concentración óptima de Reactivo Secuestrante TMT es de 1.0
ml de Reactivo Secuestrante TMT por Litro de solución a
tratar.
12. Del 01 de julio del año 2011 al 31 de agosto del 2011, se
realizaron diversas pruebas a nivel laboratorio e industrial del
agua procedente del Pozo 25 la cual es tratada en la Planta de
Tratamiento de Agua, para lograr remover el Cadmio Total y
cumplir con el límite máximo permisible de 0.05 mg/L de Cadmio
Total según el D.S. N° 010-2010-MINAM. No se lograban los
resultados esperados. A partir del 01 de septiembre del 2011
se utiliza el Reactivo Secuestrante TMT en la Planta de
Tratamiento de Agua. A partir de esa fecha los valores de
concentración de Cadmio Total están por debajo de 0.05 mg/L
cumpliendo con el D.S. N° 010-2010-MINAM. Los monitoreos
realizados se muestran en la Gráfica 5 - Monitoreo de la
Concentración Cadmio Total a la Salida de la Planta de
Tratamiento de Agua Antes y Después de la Dosificación del
Reactivo Secuestrante TMT.
141
RECOMENDACIONES
1. Se recomienda realizar pruebas con diversos tipos de agua ácida
probando la dosificación del Reactivo Secuestrante TMT en medio
ácido y alcalino.
2. Se recomienda investigar la utilización del Reactivo Secuestrante
TMT para remover otros metales pesados como: Hg++, Pb++,
Cu++, Ni++ y Zn++.
3. Se recomienda realizar prueba de toxicidad del Reactivo
Secuestrante TMT.
142
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ANEXO I: ESTÁNDARES NACIONALES DE CALIDAD AMBIENTAL
PARA AGUA (D.S. N° 002-2008-MINAM)
CATEGORÍA 1: POBLACIONAL Y RECREACIONAL
A1 A2 A3 B1 B2
Aguas que pueden ser potabilizadas con desinfección
Aguas que pueden ser
potabilizadas con tratamiento
convencional
Aguas que pueden ser
potabilizadas con tratamiento avanzado
Contacto Primario
Contacto Secundario
VALOR VALOR VALOR VALOR VALOR
Aceites y grasas (MEH) mg/L 1 1,00 1,00Ausencia de
película visible**
Cianuro Libre mg/L 0,005 0,022 0,022 0,022 0,022
Cianuro Wad mg/L 0,08 0,08 0,08 0,08 **
Cloruros mg/L 250 250 250 ** **
ColorColor verdadero
escala Pt/Co15 100 200 sin cambio normal sin cambio normal
Conductividad µs/cm (*) 1500 1600 ** ** **
D.B.O.5 mg/L 3 5 10 5 10
D.Q.O. mg/L 10 20 30 30 50
Dureza mg/L 500 ** ** ** **
Detergentes (SAAM) mg/L 0,5 0,5 na 0,5Ausencia de
espuma persistente
Fenoles mg/L 0,003 0,01 0,1 ** **
Fluoruros mg/L 1 ** ** ** **
Fósforo Total mg/L P 0,1 0,15 0,15 ** **
Materiales FlotantesAusencia de
material flotante** **
Ausencia de material flotante
Ausencia de material flotante
Nitratos mg/L N 10 10 10 10 **
Nitritos mg/L N 1 1 1 1(5) **
Nitrógeno amoniacal mg/L N 1,5 2 3,7 ** **
Olor Aceptable ** ** Aceptable **
Oxígeno Disuelto mg/L >= 6 >= 5 >= 4 >= 5 >= 4
pH Unidad de pH 6,5 - 8,5 5,5 - 9,0 5,5 - 9,0 6 - 9 (2,5) **
Sólidos Disueltos Totales mg/L 1000 1000 1500 ** **
Sulfatos mg/L 250 ** ** ** **
Sulfuros mg/L 0,05 ** ** 0,05 **
Turbiedad UNT (*) 5 100 ** 100 **
Aluminio mg/L 0,2 0,2 0,2 0,2 **
Antimonio mg/L 0,006 0,006 0,006 0,006 **
Arsénico mg/L 0,01 0,01 0,05 0,01 **
Bario mg/L 0,7 0,7 1 0,7 **
Berilio mg/L 0,004 0,04 0,04 0,04 **
Boro mg/L 0,5 0,5 0,75 0,5 **
Cadmio mg/L 0,003 0,003 0,01 0,01 **
Cobre mg/L 2 2 2 2 **
Cromo Total mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 **
Cromo VI mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 **
Hierro mg/L 0,3 1 1 0,3 **
Manganeso mg/L 0,1 0,4 0,5 0,1 **
Mercurio mg/L 0,001 0,002 0,002 0,001 **
Niquel mg/L 0,02 0,025 0,025 0,02 **
Plata mg/L 0,01 0,05 0,05 0,01 0,05
Plomo mg/L 0,01 0,05 0,05 0,01 **
Selenio mg/L 0,01 0,05 0,05 0,01 **
Uranio mg/L 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
Vanadio mg/L 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Zinc mg/L 3 5 5 3 **
Hidrocarburos totales de petróleo, HTTP mg/L 0,05 0,2 0,2
ORGÁNICOSI. COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES
Aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable
Aguas superficiales destinadas para recreación
PARÁMETRO UNIDAD
FÍSICOS Y QUÍMICOS
INORGÁNICOS
149
A1 A2 A3 B1 B2
Aguas que pueden ser potabilizadas con desinfección
Aguas que pueden ser
potabilizadas con tratamiento
convencional
Aguas que pueden ser
potabilizadas con tratamiento avanzado
Contacto Primario
Contacto Secundario
VALOR VALOR VALOR VALOR VALORTrihalometanos mg/L 0,1 0,1 0,1 ** **Compuestos Orgánicos Volátiles, COVs1,1,1-Tricloroetano -- 71-55-6 mg/L 2 2 ** ** **
1,1-Dicloroetano -- 75-35-4 mg/L 0,03 0,03 ** ** **
1,2-Dicloroetano -- 107-06-2 mg/L 0,03 0,03 ** ** **
1,2-Diclorobenceno -- 95-50-1 mg/L 1 1 ** ** **
Hexaclorobutadieno -- 87-68-3 mg/L 0,0006 0,0006 ** ** **
Tetracloeteno -- 127-18-4 mg/L 0,4 0,4 ** ** **
Tetracloruro de carbono --56-23-5 mg/L 0,002 0,002 ** ** **
Tricloroeteno -- 79-01-6 mg/L 0,07 0,07 ** ** **
BETXBenceno -- 71-43-2 mg/L 0,01 0,01 ** ** **
Etilbenceno -- 100-41-4 mg/L 0,3 0,3 ** ** **
Tolueno -- 108-88-3 mg/L 0,7 0,7 ** ** **
Xilenos -- 1330-20-7 mg/L 0,5 0,5 ** ** **
Hidrocarburos AromáticosBenzo(a)pireno -- 50-32-8 mg/L 0,0007 0,0007 ** ** **
Pentaclorofenol (PCP) mg/L 0,009 0,009 ** ** **
Triclorobencenos (Totales) mg/L 0,02 0,02 ** ** **
PlaguicidasOrganofosforados:Malatión mg/L 0,0001 0,0001 ** ** **
Metamidofós (restringido) mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Paraquat (restringido) mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Paratión mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Organoclorados (COP)*:Aldrín -- 309-00-2 mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Clordano mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
DDT mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Dieldrín -- 60-57-1 mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Endosulfán mg/L 0,000056 0,000056 * ** **
Endrín -- 72-20-8 mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Heptacloro -- 76-44-8 mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Heptacloro epóxido 1024-57-3 mg/L 0,00003 0,00003 * ** **
Lindano mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Carbamatos:Aldicarb (restringido) mg/L Ausencia Ausencia Ausencia ** **
Policloruros Bifenilos Totales(PCBs) mg/L 0,000001 0,000001 ** ** **
Otros
AsbestoMillones de
fibras/L7 ** ** ** **
Coliformes Termotolerantes (44,5 °C) NMP/100 mL 0 2000 20000 200 1000
Coliformes Totales (35 - 37 °C) NMP/100 mL 50 3000 50000 1000 4000
Enterococos fecales NMP/100 mL 0 0 200 **
Escherichia coli NMP/100 mL 0 0 Ausencia Ausencia
Formas parasitarias Organismo/Litro 0 0 0
Giardia duodenalis Organismo/Litro Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia
SalmonellaPresencia/100
mLAusencia Ausencia Ausencia 0 0
Vibrio CholeraePresencia/100
mLAusencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia
UNT Unidad Nefelométrica Turbiedad
NMP/100 mL Número más probable en 100 mL
* Contaminantes Orgánicos Persistentes (COP)
** Se entenderá que para esta subcategoría, el parámetro no es relevantes, salvo casos específicos que la Autoridad competente determine.
MICROBIOLÓGICO
Aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable
Aguas superficiales destinadas para recreación
PARÁMETRO UNIDAD
150
CATEGORÍA 2: ACTIVIDADES MINERO COSTERAS
Sub Categoría 1 Sub Categoría 2 Sub Categoría 3Extracción y Cultivo de Extracción y Cultivo de otras Otras Actividades (C3)Moluscos Bivalvos (C1) especies hidrobiológicas (C2)
Hidrocarburos de Petróleo No Visible No Visible No Visible
Aceites y grasas mg/L 1,0 1,0 2,0DBO5 mg/L * * 10,0 10,0Oxígeno Disuelto mg/L >=4 >=3 >=2,5pH Unidad de pH 7 - 8,5 6,8 - 8,5 6,8 - 8,5Sólidos Suspendidos Totales mg/L * * 50,0 70,0Sulfuro de Hidrógeno mg/L * * 0,06 0,08Temperatura celsius * * * delta 3°C * * * delta 3°C * * * delta 3°C
Amoniaco mg/L * * 0,08 0,21Arsénico Total mg/L 0,05 0,05 0,05Cadmio Total mg/L 0,0093 0,0093 0,0093Cobre Total mg/L 0,0031 0,05 0,05Cromo VI mg/L 0,05 0,05 0,05Fosfatos (P-PO4) mg/L * * 0,03 - 0,09 0,1Mercurio Total mg/L 0,00094 0,0001 0,0001Niquel Total mg/L 0,0082 0,1 0,1Nitratos (N-NO3) mg/L * * 0,07 - 0,28 0,3Plomo Total mg/L 0,0081 0,0081 0,0081Silicatos (Si-SiO3) mg/L * * 0,14 - 0,70 * *Zinc Total mg/L 0,081 0,081 0,081
Hidrocarburos de Petróleo Totales (fracción aromática)
Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL * ≤ (área aprobada)Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL * ≤88 (área restringida)
NMP/100 mL Número más probable en 100 mL* Área Aprobada: Áreas de donde se extraen ó cultivan moluscos bivalvos seguros para el comercio directo y consumo, libres de contaminación fecal humana ó animal, de organismos patógenos o cualquier sustancia deletérea o venenosa y potencialmente peligrosa.* Área Restringida: Áreas acuáticas impactadas por un grado de contaminación donde se extraen moluscos bivalvos seguros para consumo humano luego de ser depurados.** Se entenderá que para este uso, el parámetro no es relevante, salvo casos específicos que la Autoridad competente lo determine.*** La temperatura corresponde al promedio mensual multianual del área evaluada.
PARÁMETRO UNIDADES
mg/L 0,007 0,007
≤30
0,01
1000
ORGANOLÉPTICOS
FISICOQUÍMICOS
INORGÁNICOS
ORGÁNICOS
MICROBIOLÓGICOS
151
CATEGORÍA 3: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDAS DE ANIMALES
PARÁMETROS UNIDAD VALOR
Bicarbonatos mg/L 370Calcio mg/L 200Carbonatos mg/L 5Cloruros mg/L 100-700Conductividad (uS/cm) <2 000Demanda Bioquímica de Oxígeno mg/L 15Demanda Química de Oxígeno mg/L 40Fluoruros mg/L 1Fosfatos - P mg/L 1Nitratos (NO3-N) mg/L 10Nitritos (NO2-N) mg/L 0,06Oxígeno Disuelto mg/L >=4pH Unidad de pH 6,5 - 8,5Sodio mg/L 200Sulfatos mg/L 300Sulfuros mg/L 0,05
Aluminio mg/L 5Arsénico mg/L 0,05Bario Total mg/L 0,7Boro mg/L 0,5 - 6Cadmio mg/L 0,005Cianuro Wad mg/L 0,1Cobalto mg/L 0,05Cobre mg/L 0,2Cromo (6+) mg/L 0,1Hierro mg/L 1Litio mg/L 2,5Magnesio mg/L 150Manganeso mg/L 0,2Mercurio mg/L 0,001Níquel mg/L 0,2Plata mg/L 0,05Plomo mg/L 0,05Selenio mg/L 0,05Zinc mg/L 2
Aceites y Grasas mg/L 1Fenoles mg/L 0,001S.A.A.M. (detergentes) mg/L 1
Aldicarb ug/L 1Aldrín (CAS 309-00-2) ug/L 0,004Clordano (CAS 57-74-9) ug/L 0,3DDT ug/L 0,001Dieldrín (N° CAS 72-20-8) ug/L 0,7Endrín ug/L 0,004Endosulfán ug/L 0,02Heptacloro (N° CAS 76-44-8) yheptacloripoxido ug/L 0,1
Lindano ug/L 4Paratión ug/L 7,5
Físicoquímicos
Inorgánicos
Orgánicos
Plaguicidas
152
CATEGORÍA 3: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDAS DE ANIMALES
Vegetales Tallo Bajo Vegetales Tallo AltoUnidad Valor Valor
Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL 1 000 2 000 (3)Coliformes Totales NMP/100 mL 5 000 5 000 (3)Enterococos NMP/100 mL 20 100Escherichia coli NMP/100 mL 100 100Huevos de Helmintos Huevos/litro <1 <1(1)Salmonella sp. AusenteVibrion cholerae Ausente
PARÁMETROS UNIDAD VALOR
Conductividad Eléctrica (uS/cm) <=5000Demanda Bioquímica de Oxígeno mg/L <=15Demanda Química de Oxígeno mg/L 40Fluoruro mg/L 2Nitratos (NO3-N) mg/L 50Nitritos (NO2-N) mg/L 1Oxígeno Disuelto mg/L >5pH Unidades de pH 6,5 - 8,4Sulfatos mg/L 500Sulfuros mg/L 0,05
Aluminio mg/L 5Arsénico mg/L 0,1Berilio mg/L 0,1Boro mg/L 5Cadmio mg/L 0,01Cianuro WAD mg/L 0,1Cobalto mg/L 1Cobre mg/L 0,5Cromo (6+) mg/L 1Hierro mg/L 1Litio mg/L 2,5Magnesio mg/L 150Manganeso mg/L 0,2Mercurio mg/L 0,001Niquel mg/L 0,2Plata mg/L 0,05Plomo mg/L 0,05Selenio mg/L 0,05Zinc mg/L 24
Aceites y grasas mg/L 1Fenoles mg/L 0,001S.A.A.M. (detergentes) mg/L 1
Aldicarb ug/L 1Aldrín (CAS 309-00-2) ug/L 0,003Clordano (CAS 57-74-9) ug/L 0,3DDT ug/L 1Dieldrín (N° CAS 72-20-8) ug/L 0,7Endosulfán ug/L 0,02Endrín ug/L 0,004Heptacloro (N° CAS 76-44-8) y heptacloripóxido ug/L 0,1Lindano ug/L 4Paratión ug/L 7,5
Coliformes Termotolerantes NMP/100 mL 1 000Coliformes Totales NMP/100 mL 5 000Enterococos NMP/100 mL 20Escherichia coli NMP/100 mL 100Huevos de Helmintos huevos/litros <1Zsalmonella apVibrion choleraeNOTA:NMP/100: Número más probable en 100 mL.Vegetales de Tallo Alto: Son plantas cultivables o no, de porte arbustivo o arbóreo y tienen una buena longitud de tallo. Las especiesleñosas y forestales tienen un sistema radicular pivotante profundo (1 a 20 metros). Ejemplo: Forestales, árboles frutales, etc.Vegetales de Tallo Bajo: Son plantas cultivables o no, frecuentemente porte herbáceo, debido a su poca longitud de tallo alcanzanpoca altura. Usualmente, las especies herbáceas de porte bajo tienen un sistema radicular difuso o fibroso, poco profundo (10 a 50 cm)Ejemplo: Hortalizas y verdura de tallo corto, como ajo, lechuga, fresas, col, repollo, apio y arverja, etc.Animales mayores: Entiéndase como animales mayores a vacunos, ovinos, porcinos, camélidos y equinos, etc.Animales menores: Entiéndase como animales menores a caprinos, cuyes, aves y conejosSAAM: Sustancias de azul de metileno.
AusenteAusente
PARÁMETROS
PARÁMETROS PARA RIEGO DE VEGETALES
Biológicos
Ausente
PARÁMETROS PARA BEBIDAS DE ANIMALES
Físicoquímicos
Inorgánicos
Orgánicos
Plaguicidas
Biológicos
Ausente
153
CATEGORÍA 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICO
COSTA Y SIERRA SELVA ESTUARIOS MARINOS
Aceites y grasas mg/L Ausencia de películavisible
Ausencia de películavisible
Ausencia de películavisible
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) mg/L <5 <10 <10 15 10Nitrógeno Amoniacal mg/L <0,02 0,02 0,05 0,05 0,08Temperatura Celcius delta 3°COxígeno Disuelto mg/L ≥5 ≥5 ≥5 ≥4 ≥4pH unidad de pH 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5Sólidos Disueltos Totales mg/L 500 500 500 500Sólidos Suspendidos Totales mg/L ≤25 ≤25 - 100 ≤25 - 400 ≤25 - 100 30,00
Arsénico mg/L 0,01 0,05 0,05 0,05 0,05Bario mg/L 0,7 0,7 1 1 ---Cadmio mg/L 0,004 0,004 0,004 0,005 0,005Cianuro Libre mg/L 0,022 0,022 0,022 0,022 ---Clorofila A mg/L 10 --- --- --- ---Cobre mg/L 0,02 0,02 0,02 0,05 0,05Cromo (+6) mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05Fenoles mg/L 0,001 0,001 0,001 0,001Fosfatos Total mg/L 0,4 0,5 0,5 0,5 0,031 - 0,093Hidrocarburos de Petróleo Aromáticos Totales Ausente Ausente AusenteMercurio mg/L 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001Nitratos (N-NO3) mg/L 5 10 10 10 0,07 - 0,28
Nitrógeno Total mg/L 1,6 1,6 --- ---Níquel mg/L 0,025 0,025 0,025 0,002 0,0082Plomo mg/L 0,001 0,001 0,001 0,0081 0,0081Silicatos mg/L ---- ---- ---- ---- 0,14 - 0,7Sulfuro de Hidrógeno mg/L 0,002 0,002 0,002 0,002 0,06Zinc mg/L 0,03 0,03 0,3 0,03 0,081
Coliformes Termotolerantes (NMP/100 mL) 1 000 1 000Coliformes Totales (NMP/100 mL) 2 000 2 000
2 000 ≤303 000
PARÁMETROS LAGUNAS Y LAGOSUNIDADES RÍOS ECOSISTEMAS MARINO
FÍSICOS Y QUÍMICOS
INORGÁNICOS
MICROBIOLÓGICOS
INORGÁNICOS
154
ANEXO II: LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA LA DESCARGA
DE EFLUENTES LÍQUIDOS DE ACTIVIDADES MINERO –
METALÚRGICAS
Parámetro Unidad Límite en cualquier momento
Límite para el Promedio anual
pH 6 - 9 6 - 9 Sólidos Totales en Suspensión mg/L 50 25
Aceites y Grasas mg/L 20 16
Cianuro Total mg/L 1 0.8
Arsénico Total mg/L 0.1 0.08
Cadmio Total mg/L 0.05 0.04
Cromo Hexavalente(*) mg/L 0.1 0.08
Cobre Total mg/L 0.5 0.4
Hierro (Disuelto) mg/L 2 1.6
Plomo Total mg/L 0.2 0.16
Mercurio Total mg/L 0.002 0.0016
Zinc Total mg/L 1.5 1.2
(*) En muestra no filtrada
155
ANEXO III: ANÁLISIS QUÍMICO DEL AGUA DE MINA ALIMENTADA
A LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA – UNIDAD MINERA
PIERINA MBM
Sigue……..
DW-25pH de Laboratorio Unid de pH 3.90pH de Campo Unid de pH 3.89TSS de Laboratorio mg/L <5.0TDS de campo g/L 0.053Conductividad de Laboratorio uS/cm 130.3Conductividad de Campo uS/cm 79.00Turbidez de Campo NTU 10.5Flujo L/s 25.00Cianuro Libre mg/L <0.002Cianuro Wad mg/L <0.002Cianuro Total mg/L <0.002Nitratos mg/L <0.06Nitritos mg/L 0.010Nitrógeno Amoniacal mg/L 0.04Fosfatos mg/L 0.091Sulfatos mg/L 28.7Sulfuros mg/L 0.002Fluoruros mg/L <0.1Coliformes Totales NMP/100 mL <1.8Coliformes Fecales NMP/100 mL <1.8DBO5 mg/L <2.0Aluminio Total mg/L 20.5566Aluminio Disuelto mg/L 19.4006Antimonio Total mg/L 0.0016Antimonio Disuelto mg/L 0.0016Arsénico Total mg/L 0.3840Arsénico Disuelto mg/L 0.3059Cadmio Total mg/L 5.8303Cadmio Disuelto mg/L 5.7734Cobre Total mg/L 0.0416Cobre Disuelto mg/L 0.0289Hierro Total mg/L 29.0577Hierro Disuelto mg/L 28.9205Manganeso Total mg/L 5.0779Manganeso Disuelto mg/L 5.0581Mercurio Total mg/L <0.0001Mercurio Disuelto mg/L <0.0001Niquel Total mg/L 0.1346Niquel Disuelto mg/L 0.1307
Código de la estación
156
……continuación
Plomo Total mg/L 0.3935Plomo Disuelto mg/L 0.3882Zinc Total mg/L 30.6674Zinc Disuelto mg/L 29.6777Bario Total mg/L 0.0527Bario Disuelto mg/L 0.0516Berilio Total mg/L 0.0011Berilio Disuelto mg/L 0.0010Bismuto Total mg/L <0.0003Bismuto Disuelto mg/L <0.0003Boro Total mg/L 0.0168Boro Disuelto mg/L 0.0165Calcio Total mg/L 31.6697Calcio Disuelto mg/L 28.5427Cesio Total mg/L 0.0020Cesio disuelto mg/L 0.0020Cobalto Total mg/L 0.4648Cobalto Disuelto mg/L 0.4624Cromo Total mg/L 0.0014Cromo Disuelto mg/L 0.0013Estaño Total mg/L <0.0004Estaño Disuelto mg/L <0.0004Estroncio Total mg/L 0.0534Estroncio Disuelto mg/L 0.0531Fósforo Total mg/L <0.0033Fosforo Disuelto mg/L <0.0033Litio Total mg/L 0.0096Litio Disuelto mg/L 0.0095Magnesio Total mg/L 2.6878Magnesio Disuelto mg/L 2.6707Molibdeno Total mg/L <0.0002Molibdeno Disuelto mg/L <0.0002Plata Total mg/L <0.0002Plata Disuelto mg/L <0.0002Potasio Total mg/L 1.5199Potasio Disuelto mg/L 1.4960Selenio Total mg/L <0.0002Selenio Disuelto mg/L <0.0002Silicio Total mg/L 5.7828Silicio Disuelto mg/L 5.7695Sodio Total mg/L 2.9992Sodio Disuelto mg/L 2.9090Talio Total mg/L 0.0332Talio Disuelto mg/L 0.0328Titanio Total mg/L 0.0007Titanio Disuelto mg/L 0.0007Vanadio Total mg/L 0.0079Vanadio Disuelto mg/L 0.0024
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