agua y miner a - sistemamid.com

LOS PROCESOS MINEROS Y SU VINCULACIÓN CON EL USO DEL

AGUACurso:

Políticas para el uso sostenible del agua y prestación eficiente de servicios públicos vinculados a ella.

Perspectiva desde CEPAL(De manera deliberada esta presentación no hace alusión directa al tema regulatorio en minería)

EDUARDO CHAPARRO ÁVILACEPAL/ DRNISantiago de Chile, abril 2009

MINERÍA Y USO DEL AGUA

EDUARDO CHAPARRO ÁVILA, CEPAL/DRNI

2

LAS CLAVES D E LA MINERÍA DE HOY.

• Desarrollo Social Progresivo Crecimiento Económico

• Gobernanza Equilibrio Ambiental

Desarrollo Sustentable

de la Industria Minera



3

Impactos ambientales y socio-económicos



4



5

EL AGUA EN EL PLANETA• El 71% del agua en La Tierra se encuentra en los mares y océanos, cubriendo el

71% de la superficie del globo

• El 97 % de toda el agua existente es agua de mar

• El 3% restante corresponde a agua dulce.

• El alrededor del 2 % está congelada en los polos

• El Resto es agua dulce natural líquida, (1% del total) que en gran parte se encuentra en acuíferos muy profundos difíciles de aprovechar

• La limitada disponibilidad de agua dulce, se agrava por su distribución desigual en las superficies continentales, generando zonas de abundancia y zonas de

escasez.



6

EL AGUA EN EL PLANETA

Océanos, lagos salinos y mares interiores

Cantidad total de agua en la tierra 1,450,000,000 K m3

Atmósfera

Lagos, ríos y arroyos

Aguas subterráneas

Casquetes polares y glaciares

97.2%

2.8%

RECURSOS HIDROLÓGICOS MUNDIALES

Océanos, lagos salinos y mares interiores

Cantidad total de agua en la tierra 1,450,000,000 K m3

Atmósfera

Lagos, ríos y arroyos

Aguas subterráneas

Casquetes polares y glaciares

97.2%

2.8%

RECURSOS HIDROLÓGICOS MUNDIALES



7

EL CONCEPTO DE CONSUMO DE AGUA EN LA INDUSTARIA MIENRA

Fuente: Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile

El concepto “consumo de agua” incluye todas aquellas actividades en las que el uso de agua

produce pérdidas en relación a la cantidad inicial suministrada. (consumos urbanos e

industriales.) *

* Los mineros reutilizan el recurso en sus procesos y tratan los efluentes generados, debido al

potencial de contaminación del agua y su consecuente efecto en la salud humana y el ambiente



8

USOS DEL AGUA EN LA INDUSTRIA MINERA


• El agua se utiliza en los procesos de exploración, en la explotación y en aquellos como los de concentración por flotación, en la fusión y electro refinación, o en el proceso hidro metalúrgico, el que consta de lixiviación, extracción por solventes y

electro obtención (LX-SX-EW)

• .

• Cada proceso u operación unitaria de la minería utiliza en mayor o menor medida volúmenes de agua para contribuir a la eficiencia del proceso



9

USOS DEL AGUA EN LA EXPLORACIÓNAYER

Fuente: http://www.es.ritchiewiki.com/wikies/index.php/miner%C3%ADa



10

USOS DEL AGUA EN LA EXPLORACIÓN, HOY.

Fuente: http://www.minem.gob.pe/archivos/dgaam/estudios/lasbambas/CapV.pdf



11

USO DEL AGUA EN LA EXPLORACIÓNFuente: http://www.minem.gob.pe/archivos/dgaam/estudios/lasbambas/CapV.pdf



12

Fuente: http://www.es.ritchiewiki.com/wikies/index.php/miner%C3%ADa



13

LA PEQUEÑA MINERIA DEL ORO*Fuente:

Produccióno de Oro más limpia en Colombia UPME, http://www.upme.gov.co/Docs/Mineria_limpia.pdf



14



15

COMO SE USA EN LA PMFuente: Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile

• Las operaciones de ingenio son comunes en las zonas de piedemonte,. Con este método, el material aurífero se alimenta usando picos y palas a una acequia por donde circula agua que

acarrea el material a una canaleta de recuperación.

• El método de canaleta se usa en las playas de los ríos., alimentando mediante palas y carretillas una canaleta de recuperación en donde el material aurífero es lavado con abundante

agua, que es conseguida con el uso de motobombas o manualmente con un balde.

• El método de arrastre muy en ALYC explota los afloramientos de gravas de los acantilados aprovechando su pendiente para eliminar, por gravedad el material estéril. Se utiliza un chorro de agua a alta presión para desmoronar la grava aurífera a estos mineros se les califica como “incontrolados”. Ellos “de manera consciente se resisten a la acción del Estado. Con algunas

reticencias se vinculan a la comunidad y generalmente son fuente de conflictos entre éstas, las autoridades y los trabajadores

• Fuente PROBLEMÁTICA REGIONAL DE LA PEQUEÑA MINERIA EN EL PERU, Fuente: Ing. U. Ricardo Cruz Condori, Universidad Nacional San Luís Gonzaga de Ica – Perú, Dirección: Residencial San Carlos H- 8, Ica - Perú



16

¿SE REUTILIZA EL AGUA?

• El agua usada en procesos industriales, como los mineros, se reusa cada vez más por la sociedad, debido a la aparición de nuevos procesos que elimina los contaminantes

incorporados en ellas durante el proceso. Las mineras reutilizan el recurso en sus procesos y

tratan los efluentes generados, debido al potencial de contaminación del agua y su

consecuente efecto en la salud humana y el ambienteCodelco la usa 11 veces



17

¿SE REUTILIZA EL AGUA?Fuente: BuenasPrácticas De Metalurgia, En Mexico , Industrias Peñoles, Met-Mex Peñoles, Planta De Tratamiento De Aguas Residuales, Mario Huerta H Grupo Peñoles, Camilo Valdéz Jesús Aguilar del Complejo, Metalúrgico de Met-Mex Peñoles, Eduardo Chaparro A.CEPAL/, DRNI, 2005

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Agua Residual TratadaAgua de Pozo

REEMPLAZO DE AGUA DE POZO POR AGUA RESIDUAL TRATADA EN LOS PROCESOS METALURGICOS DE MET-MEX

(Miles de metros cúbicos)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Agua Residual TratadaAgua de Pozo

REEMPLAZO DE AGUA DE POZO POR AGUA RESIDUAL TRATADA EN LOS PROCESOS METALURGICOS DE MET-MEX

(Miles de metros cúbicos)



18

LA MINERÍA Y EL AGUAFUENTE: CONFERENCIA DE LA MAESTRÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL U. DEL DESASRRLLO ,SANTIAGO 2009



19




20




21

La Minería y el aguaFuente: Conferencia de la Maestría en Gestión Ambiental U del Desarrollo ,Santiago 2009



22

EL CONSUMODE AGUA EN LA MINERIA FORMAL


• Campamentos: bebida, cocción, lavado, riego y baños. volúmenes poco significativos frente al total consumido en una operación minera.

• Minería a cielo abierto: su uso principal de agua es en el riego de vías internas para reducir el polvo en suspensión. Cifras disponibles indican que el agua utilizada en riego de caminos puede variar entre cero y el

15% del consumo total de agua de una operación minera.

• Minería subterránea,es reducido y el problema consiste más bien en extraer el agua natural apozada al fondo de los trabajos, la que puede provenir de lluvias o de acuíferos afectados. El sitio de extracción del mineral puede tener circulación interna de agua, de origen subterráneo (afloramientos), o de precipitaciones. Su volumen puede aumentar o

disminuir, de acuerdo con la mayor o menor capacidad del sitio para que el flujo circule



23



24

USO DE AGUA EN PROCESOS MINEROSFuente: Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile

1. Plantas de concentradoras: El procesamiento de minerales representa el mayor consumo de agua con respecto a los volúmenes totales. involucra la trituración (chancado) y molienda del mineral luego la flotación, clasificación y espesamiento.

2. Su mayor consumo se da en la flotación, el transporte de concentrados y desechos (relaves) y la evaporación e infiltración en los tranques.Con frecuencia el mineral es acondicionado previo a la molienda. La flotación del mineral es físico-química: consiste en extracción no del mineral como tal, sino que de partículas del mineral que lo contienen en combinación con azufre. Ello significa que se le agrega agua en exceso y algunos reactivos que son importantes en la flotación. y por lo general en un pH alcalino (10 a 11). Por lo tanto es necesario añadir algún reactivo, usualmente cal, para elevar el pH desde 7 que contiene el agua natural, hasta 10 ó 11. El producto de estas plantas de flotación es un concentrado que contiene entre 20 y 40 por ciento de mineral

3. Como se observa en el Gráfico.1, la flotación se realiza a una tasa que varía entre un 25% y un 40% de sólidos, para obtener una recuperación más alta del mineral. Con estos valores, los requerimientos de agua durante la flotación pueden variar entre 3 y 1,5 m3/ton de mineral.

4. La zona A corresponde a rangos de operación típicos para el proceso de flotación.



25

USO DE AGUA EN PROCESOS MINEROS

1. La zona A corresponde a rangos de operación típicos para el proceso de flotación. Una vez terminado este proceso se lleva la pulpa de concentrados a espesamiento (zona B), que significa aumentar el porcentaje de sólidos a entre 40% y 60%, con la consiguiente recuperación de agua, y finalmente, la pulpa de concentrados se lleva a filtración (zona C), donde nuevamente se recupera agua, quedando los concentrados con porcentajes de humedad del orden del 10%.

2. Fuente: Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile3.



26


• El agua del proceso de flotación se usa también para transportar los concentrados y los materiales de desecho hacia el tranque de relaves.

• Según la distancia entre la concentradora y las instalaciones de filtrado y almacenaje, las aguas residuales pueden o no ser recirculadas al proceso. Cuando ello no es posible , una parte del agua se destina a uso industrial

y el resto se devuelve al ambiente bajo condiciones controladas.• Una parte importante del agua que se utiliza en la flotación pasa a formar

parte de los desechos o relaves, jales, colas, etc., que se envían a la etapa de espesamiento para recuperar una parte del agua que contienen.

• Los relaves se descargan en tranques (represa), que contienen el efluente, permiten la sedimentación de los finos en el depósito y retienen los más gruesos en el muro. Así se recupera el máximo volumen posible de las

aguas claras, las que, cuando hay factibilidad económica, se retornan al proceso de flotación, reduciendo el consumo de agua fresca.



27


• Los tranques modernos tienen impermeabilización del muro de partida; y en el fondo o base del muro de contención se consideran drenes (dedos o camas drenantes) para interceptar posibles filtraciones al acuífero.

• Las pérdidas asociadas a los relaves son: el líquido no recuperado que se evapora, descarga, retiene o infiltra.

• El consumo real de agua fresca en las plantas concentradoras chilenas es del

orden de 0,79 m3/ton de mineral( Datos de 2006, estimado por el Consejo Minero d e Chile y la DGA)

. Maximizando la recirculación desde los espesadores y tranques, evitando fugas y minimizando evaporaciones es posible alcanzar valores en torno a 0,36 m3/ton

de mineral(Cifra promedio de Minera Candelaria del año 2006).



28


• Resumiendo: El agua se pierde en el procesamiento de minerales por :

• Evaporación, en tranques, espesadores y acopio de mineral o concentrado. La comercialización de los concentrados se hace con humedades que fluctúan entre 8 y

12%. La evaporación depende del nivel de humedad ambiental de su ubicación

• Infiltración producida hacia los acuíferos y pueden ser absorbida en los suelos o evaporadas. Sin embargo, una parte del agua puede recuperada en las napas.

• Secado del concentrado previo a la fusión. El mineral debe alimentar a los hornos de fusión con la menor cantidad de agua posible (secado a muerte) para aprovechar al

máximo el combustible y las reacciones exotérmicas de la fusión.• Cuando tranques o espesadores están a menor altura sobre el nivel del mar que la a

planta concentradora, resulta demasiado caro bombear agua de vuelta al proceso. Caso contrario, el agua que se recupera puede ser reutilizada en el proceso. Ejemplo:

Chuquicamata, Escondida, Candelaria y Pelambres. Peñoles • Fuente: Documento “Eficiencia del Uso del Agua en la Minería del Cobre” Gustavo Lagos, Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile,1997.



29


• Al descartar agua de tranques debe considerarse que los niveles de metales o sales de estas aguas, denominadas “aguas claras”, no siempre son adecuadas para su uso en agricultura.

• Estas son reutilizadas en la planta de flotación y en algunos casos, por altos costos económicos (gran distancia entre el tranque y la planta) se destinan a uso en riego (previo cumplimiento de normas) o al humedecimiento de caminos donde transitan vehículos (poco frecuente).

• Existen dos formas de transportar el concentrado desde las plantas a las fundiciones o a un puerto, mediante camiones o trenes, y mediante un mineroducto. En Chile hay tres grandes plantas concentradoras que envían el concentrado a un puerto mediante un mineroducto. Minera Escondida, Collahuasi y Pelambres.

• Con objeto que el concentrado fluya a lo largo del mineroducto es preciso agregar agua. En promedio, el agua utilizada en éstos representa entre un 4 y un 6% del total del agua consumida en las respectivas plantas concentradoras.



30


1. Fundiciones tiene dos etapas (fusión y conversión) en diversos reactores y da origen al cobre blíster o a ánodos. El concentrado obtenido en las plantas concentradoras se seca hasta obtener un 0,2% de humedad y luego se funde a altas temperaturas. Para hacer más eficiente las reacciones de fusión, es necesario producir oxígeno, proceso que requiere de la utilización de agua.

2. Una parte fundamental de la fusión consiste en la recuperación del S. contenido en el concentrado, el que durante la fusión se transforma en anhídrido sulfuroso (SO2). Los gases calientes generados en el proceso (con una temperatura superior a los 1.200ºC) se refrigeran , enfrían y lavan con agua. El consumo de agua en enfriamiento de gases puede variar considerablemente de una fundición a otra.

3. Se pueden utilizar intercambiadores de calor más eficientes en el enfriamiento, reduciendo de esta forma el consumo. El producto de la fusión, denominado eje o mata, se lleva a la tapa siguiente que es la conversión. produciendo cobre metálico líquido en forma de cobre blíster, no refinado, el cual se lleva a una etapa de piro-refinación donde se obtiene el cobre RAF, el cual es moldeado en placas gruesas, en forma de ánodos, los cuales son enviados al proceso de electro-refinación. En la actualidad, las fundiciones chilena presentan un consumo promedio de agua fresca que varía en torno a los 3,6 m3/tms de concentrado fundido.



31


1. La refinación electrolítica es el último proceso pirometalúrgico de recuperación del cobre. Hay una disolución electro química de los ánodos provenientes de la fundición para de eliminar las impurezas, principalmente metálicas, que son del orden de 0,1% a 0,3%, y depositar el cobre puro en los cátodos.

2. En la electro-refinación las pérdidas de agua se producen por: la evaporación y descarte de soluciones. La primera ocurre en la parte superior de las celdas electrolíticas y se ve exacerbada por la temperatura del electrolito que es de aproximadamente 60°C. En la actualidad se utilizan pequeñas esferas plásticas que flotan sobre el electrolito y reducen la evaporación en forma sustancial. El descarte de soluciones debe realizarse debido a que el electrolito se va concentrando en metales y elementos no deseados, tales como, el arsénico y el antimonio, y debe limpiarse en celdas especiales mediante un proceso de electro obtención. (Ver lámina oculta).

3. Al cabo de las diversas etapas de limpieza siempre hay soluciones que contienen impurezas y por lo tanto no pueden ser recicladas Los consumos y pérdidas de agua más relevantes en fundiciones y refinerías están dadas por la generación de oxígeno, el que es necesario para hacer más eficiente las reacciones de fusión, el secado del concentrado, la evaporación, la fusión del concentrado, el lavado de gases en la planta de ácido que tiene por objeto remover las partículas de sólidos que vienen entrampados en los gases, donde se produce un efluente ácido, y el descarte de soluciones.



32




33


• Proceso hidrometalúrgico Los procesos de lixiviación, extracción por solventes y electro obtención para la producción de cobre se utilizan desde la década de los 60. Inicialmente, la recuperación de cobre se hacía a partir de minerales oxidados de cobre. Desde la década de los 80 también se produce cobre por la vía hidrometalúrgica a partir de algunos sulfuros secundarios, principalmente la calcosina. Durante los 90 este proceso se ha ido aplicando en un creciente número de minas, debido a que su costo de operación es más bajo que aquel de la vía pirometalúrgica. El proceso consiste básicamente en que el mineral extraído de la mina se chanca y posteriormente se aglomera con el objeto de que, al construir las pilas de lixiviación, la solución lixiviante pueda percolar y entrar en contacto con las diversas partículas que contienen mineral. Durante la aglomeración el mineral se contacta con una solución que contiene ácido sulfúrico a fin de comenzar el proceso de disolución del cobre. Luego de la aglomeración, el mineral que contiene aproximadamente un 10% de humedad, se acopia en pilas de unos pocos metros de altura (dos a diez metros), dependiendo de las características del mineral y del lugar y se riega la superficie superior con una solución ácida. Dicha solución percola al interior de la pila y junto al oxígeno produce la oxidación de los sulfuros secundarios y óxidos de cobre. Este proceso se puede acelerar con la inclusión de otros agentes oxidantes tales como ión férrico o bacterias. Las pilas se construyen sobre una superficie impermeabilizada con el objeto de recuperar la totalidad de las soluciones y al mismo tiempo evitar la contaminación de aguas superficiales y subterráneas. La solución recuperada en la parte inferior de las pilas contiene una pequeña concentración (1 a 3 g/l) de cobre, y previo a recuperarlo mediante electroobtención, es preciso elevar su concentración en la solución. El aumento de la concentración se realiza mediante el proceso de extracción por solventes (SX), el que consiste en la extracción del cobre de la fase acuosa a una fase orgánica y posteriormente la re-extracción del cobre desde la fase orgánica cargada con cobre a una nueva fase acuosa.



34


• La concentración del cobre en esta nueva fase acuosa, al cabo del proceso de extracción por solventes, es de aproximadamente 40 g/l. Esta solución denominada “fase cargada”, se lleva a la planta de electro obtención.

• En la extracción por solvente (SX), una vez que la solución proveniente de la lixiviación es descargada del cobre, se reacondiciona su pH y se reutiliza en el riego de las pilas. En definitiva, y al cabo de algunos ciclos, la solución contiene bastantes impurezas que se han ido incorporando por la disolución de las pilas. Normalmente, estas soluciones se descartan agregándolas a una pila de la cual ya se extrajo todo el cobre presupuestado. Como la base de estas pilas es impermeable, el destino de la solución de descarte es la evaporación. Las impurezas quedan atrapadas en la pila de descarte, la que se denomina ripio. Por último, la solución cargada con cobre que ingresa a la planta de electro-obtención, previo filtrado para eliminar impurezas sólidas, es sometida a electro-depositación (EW), generándose oxígeno en el ánodo insoluble (aleación de plomo) y depositándose el cobre metálico en el cátodo. El producto de la planta de electro-obtención es cobre de alta pureza. En la planta de extracción por solventes (SX), debido a la degradación de los reactivos orgánicos y por la contaminación de la solución, se descartan las soluciones orgánicas después de numerosos ciclos. Durante la vida útil de estas soluciones, éstas son lavadas, y el agua requerida para ello es cuantiosa.



35




36

TASAS DE CONSUMO DE AGUA SECTOR MINERO


• el mayor consumo de agua fresca por parte del sector minero es en la II Región con 4.854 l/s, seguido de la VI y III Región con 2.100 l/s y 1.441 l/s, respectivamente (, estos valores

• no incluyen las extracciones de agua de mar, aguas adquiridas a terceros (no mineros) o aguas halladas en labores mineras En términos de las extracciones de aguas del sector minero, las

• cifras informadas por las empresas mineras para el período 2006 alcanzan un promedio anual de 11,9 m3/spara todo el sector.

• Para comparación, en el año 2002, con una producción de cobre de 4,6 millones de toneladas, la extracción de agua de la industria era de 15 m3/s, en cambio en el año 2006 con un crecimiento en la producción a 5,4 millones de toneladas de cobre fino, el consumo de agua se redujo a los señalados 11,9 m3/s.

• En los últimos años las mineras han adoptado acciones para optimizar sus consumos a través de mejores prácticas de gestión, como por ejemplo, mejoramiento en la gestión de operación de relaves; optimización de las instalaciones existentes; estudio de tecnologías de recuperación en la planta, o a través de la introducción de nuevas tecnologías, tales como la osmosis, el uso de agua de mar directamente en (Respecto a estos dos últimos tipos de aguas, no existe información precisa acerca de la cantidad que significan dada la inexistencia de la obligación de informarlas. Procesos) el desarrollo de equipos de espesamientos que garanticen altas concentraciones de sólidos, desarrollo de modelos e instrumentos de control de percolación en pilas de lixiviación e investigación en usos alternativos de agua de sobrenadantes, porejemplo, en agricultura, floricultura etc.



37

TASAS DE CONSUMO DE AGUA SECTOR MINERO




38

MEJORES PRÁCTICAS PARA USO EFICIENTE DEL

RECURSO HÍDRICO EN LA MINERÍAFuente: Modificado de Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile

El sector minero ha reaccionado ante un nuevo escenario de:o estrechez hídrica,o reclamo ciudadano, o mayores exigencias legales, o creciente conciencia ambiental y el compromiso social, adoptando acciones para optimizar sus consumos con:

� Mejores prácticas de gestión, � Introducción de mejores tecnologías � Invirtiendo en nuevas alternativas que reduzcan la demanda y aumenten la oferta de agua:

o el uso eficiente del agua en las operaciones, incluyendo su recirculación; o mejoramiento de la gestión en la operación de relaves, como por ejemplo: desarrollo de equipos de espesamientos

con alta concentraciones de sólidos para producciones industriales a gran escala o la selección de sitios con fácil control de filtraciones; o uso de nuevas fuentes: agua desalinizadao uso directo de agua de mar;.

• A juicio de expertos a nivel institucional y en muchas de las compañías mineras se cree que aún habría algún espacio para la realización de nuevas mejoras en la eficiencia del uso de un recurso tan estratégico como el agua para el desarrollo de la actividad minera, en cada una de

las instancias de desarrollo, operación y cierre de un proyecto.



39

INDICADORES DE EFICIENCIAFuente: Modificado de Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile

• La industria esta buscando desarrollar y ser consistente al exhibir indicadores de eficiencia que permitan determinar la evolución d e los consumos y los resultados de las determinaciones adoptadas para mejorar la eficiencia en el uso del agua, entre los indicadores que se buscan hoy están:

• Consumo total de agua fresca

• Tasa de recirculación= H20(Total)-H2O (Fresca)/H20 (Total)*100

• Medición de flujos en procesos

• Gestión del Recurso hídrico (mide y evalúa las interacciones y repercusiones sociales económicas y ambientales para fijar metas s de sustentabilidad)



40

INDICADORES DE EFICIENCIAFuente: Modificado de Buenas Practicas y uso eficiente de agua en la industria minera, Cochilco, 2008, Santiago, Chile



41



42



43

CONCLUSIONES

• ¿Que tal si entre todos trabajamos las conclusiones?

agua y miner a - sistemamid.com

Documents

Transcript of agua y miner a - sistemamid.com