UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

ESCUELA DE POSTGRADO

DIAGNOSTICO DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA ZONA AGUA DE PAJARITOS EN LA CIUDAD DE HUAMACHUCO Y SU INFLUENCIA EN LA SALUD DE SUS POBLADORES

AUTOR: Mg. JOSE RIVERO CORCUERA

ASESOR: JOSE FELIX RIVERO MENDEZ

REFERENCIAS DEL TESISTA

Grado acadmico: Mg. Ciencias QumicasTtulo profesional: Ingeniero QumicoCorreo electrnico: jose_rivero84@hotmail.comTelfono: 971863940

DEDICATORIA

A mis padres, Elvia Corcuera y Jos Rivero Mendez, mi gratitud eterna por darme la vida, ser ejemplo de superacin y permitir alcanzar mis objetivos.

A mis hermana Rosa por su comprensin y cario.

A mis profesores, quienes me dieron las pautas y conocimientos a mi desarrollo profesional.

Todos fueron un granapoyo en el largo proceso deeste trabajo de investigacin.

AGRADECIMIENTO

En el transcurso de la realizacin de esta tesis he recibido ayuda, apoyo y confianza de muchas personas a las que quiero expresar mi agradecimiento.

A mi asesor de tesis, Dr. Jos Rivero Mndez quien me ha brindado sus conocimientos y experiencias para desarrollarla y ha guiado siempre, con valiosas sugerencias, su progreso.

RESUMEN

La ciudad de Huamachuco se encuentra ubicada en la sierra libertea en la Provincia de Snchez Carrin en el Departamento de La Libertad.Se caracteriza por su riqueza forestal, recursos hdricos como lagunas, manantiales, ros. En esta zona existe actividad agrcola como agropecuaria tambin. As como tambin existe actividad minera tanto formal como informal cerca a la ciudad de Huamachuco, teniendo como principales las minas de La Arena, el Toro.En esta ciudad se encuentra una zona llamada Agua de Pajaritos de donde gran cantidad de pobladores aledaos se renen a este lugar donde existe un dique de agua, y de ste recolectan agua. Se presentaron numerosos casos de enfermedades gastrointestinales y epidrmicas de las cuales la mayora seran de origen hdrico debido a que la mayora de los pacientes afectados habran consumido y usado el agua de sta zona Agua de Pajaritos.Se confirmara si estas enfermedades tienen origen, por el consumo y contacto con el agua, realizndose el correspondiente anlisis fsico qumico y microbiolgico del agua. Corroborando que cumpla con el Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano DS N 031-2010-SA.

Palabras clave: Hdrico, Anlisis Fsico Qumico, Microbiolgico . ABSTRACT

Huamachuco city is located in the sierra libertea ,Snchez Carrin Province in the Department of La Libertad.It is characterized by its forest resources, water resources such as lakes, streams, rivers. In this area there is agricultural farming as well. Just as there is also formal and informal mining activity near the city of Huamachuco, having as main mines Arena, El Toro.This town is an area called Agua de Pajaritos of where many people gather nearby to this place where there is a water dam and him collect water.Numerous cases of gastrointestinal and skin diseases which would most waterborne because most affected patients have consumed and used water Agua de Pajaritos this area were presented.Be confirmed whether these diseases originate, by consumption and water contact, performing the corresponding chemical and microbiological analysis of physical water. Corroborating complying with Regulation Quality Drinking Water DS No. 031-2010-SA

Keywords: Contamination, Detoxification, Copper Concentration, Catalyst.

INDICE

DEDICATORIAivAGRADECIMIENTOvRESUMENviABSTRACT ..vii

INDICEviiiI.INTRODUCCIN.1II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIN7III. JUSTIFICACIN DEL PROBLEMA9IV. ANTECEDENTES11V.MARCO TERICO135.1.GENERALIDADES SOBRE EL CIANURO135.1.1.El Cianuro en Solucin135.1.1.1.Cianuro Libre135.1.2.Efectos Txicos del Cianuro135.1.3..QUMICA DEL CIANURO165.1.3.1.COMPUESTOS DERIVADOS DEL CIANURO195.1.4.FOTODESCOMPOSICIN DEL CIANURO205.1.5.DEGRADACIN QUMICA DEL CIANURO215.1.6..DEGRADACIN BIOLGICA DEL CIANURO27VI.HIPTESIS28VII.OBJETIVOS:28VIII.MATERIALES Y MTODO298.1.MATERIAL DE ESTUDIO.298.2.MTODO31IX.RECOPILACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS36X.DISCUSIN DE RESULTADOS.45XI.CONCLUSIONES:48XII.RECOMENDACIONES:50XIII.BIBLIOGRAFA51

xi

I. INTRODUCCIN.El presente trabajo se llev a cabo en una mina a tajo abierto dedicada a la explotacin del oro, para lo cual se emplea cianuro de sodio como agente lixiviante.

El proceso de lixiviacin se realiza en ciclo cerrado, es decir, la solucin que percola de las celdas de lixiviacin una vez que es procesada para la extraccin del oro es reciclada para efectuar el riego de las celdas, evitndose as la generacin de efluentes. Sin embargo, este ciclo se ve alterado al ocurrir un desbalance de agua provocado principalmente por las lluvias; surgiendo la necesidad de descargar la solucin al ro previamente tratada para eliminar las especies cianuradas, tales como el cianuro libre (CN-) y los complejos cianurados metlicos del cobre y zinc, los cuales conforman el cianuro disociable en cido dbil (CNWAD) .Estos son txicos para los animales, plantas y tambin para el hombre. El tratamiento otorgado a dichos efluentes es conocido como detoxificacin de soluciones cianuradas y en la mina trabajada ha sido realizada con perxido de hidrgeno (H2O2) existiendo una limitacin de la capacidad de planta por la cintica lenta que presenta y el costo en que se incurre por volumen de solucin tratada que es ligeramente elevado.

Se conoce que existen otros reactivos para efectuar la detoxificacin, los cuales al igual que el perxido oxidan a la molcula del cianuro a cianato (OCN-), para luego precipitar como complejos insolubles fcilmente separables por un proceso de sedimentacin mediante floculante. Las concentraciones finales de cianuro libre y de CNWAD en solucin que se obtienen dependen del reactivo usado para la oxidacin, reactivos adicionales que se agreguen (catalizadores) y las condiciones de operatividad; todos estos factores hacen variar de manera diferenciada las caractersticas del proceso como la velocidad de reaccin. (2)

El cianuro es el compuesto lixiviante ms utilizado en la industria metalrgica de metales preciosos. El cianuro presenta efectos nocivos, entre los que se destacan su alta toxicidad y su efecto inhibitorio en la respiracin celular.

Despus de haber extrado el oro por medio de procesos hidrometalrgicos, pueden estar presentes tres tipos principales de compuestos de cianuro, en los efluentes residuales o en las soluciones de los procesos cianuro libre, cianuro dbilmente acomplejado y cianuro fuertemente acomplejado. Juntos los tres compuestos de cianuro constituyen el cianuro total. Al conocer la qumica de estos tres tipos de cianuro se puede comprender su comportamiento respecto de la seguridad y el ambiente.

Existen cuatro formas de tratamiento de las soluciones de cianuro: Degradacin natural, Oxidacin qumica, Precipitacin, y Biodegradacin.

Las plantas de lixiviacin de minerales de oro con soluciones cianuradas, generan volmenes importantes de residuos normalmente con valores de pH elevados. Los efluentes lquidos de estos procesos, contienen elementos tales como cianuro de sodio, compuestos de cianuro de alta solubilidad, cianatos, thiocianatos y cianuro acomplejado con metales pesados que son potencialmente txicos y presentan diversos grados de estabilidad y tratabilidad (5).

Antes de la deposicin final es necesario separar los efluentes lquidos, dndoles el tratamiento necesario a fin de eliminar los elementos txicos de acuerdo a las especificaciones de la ley ambiental en vigencia. Las formas de cianuro que representan una toxicidad significativa son (Marsden y House 2006): Cianuro libre (CNf) incluye CN- y HCN Cianuros fcilmente disociables (CNwad), incluye todos los complejos metlicos cianurados a excepcin del hierro. Complejos difciles de disociar (hierro). Cianuro total (CNt), incluye al cinauro libre y a todos los complejos metlicos cianurados incluyendo el de hierro.

En general los complejos cianurados ms comunes presentes en las colas de las plantas de lixiviacin de oro son los de Fe, Ni, Cu, Zn, Co y Cd, mientras que el cianuro aparece en forma ionizada CN-y HCN debido a su gran poder de hidrlisis, siendo txicos para los animales, plantas y para el hombre (6).

Para este trabajo de investigacin se trabaj con la oxidacin qumica, con H2o2, para degradar el cianuro libre, del proceso de lixiviacin. En la planta de tratamientos de efluentes de la empresa minera Coimolache, en la Provincia de Hualgayoc. Departamento de Cajamarca.

PROCESO CON PERXIDO DE HIDRGENO

El perxido de hidrgeno es un elemento ampliamente utilizado en la industria para la detoxificacin del cianuro. Este proceso tiene la amplia ventaja sobre otras tcnicas de detoxificacin, ya que no introduce sustancias extraas durante su aplicacin.El cianuro libre es oxidado en presencia del perxido de hidrgeno, la qumica del proceso puede ser ilustrada de la siguiente manera:

CN- + H2O2 - CNO- + H2O Este mtodo es efectivo en un amplio rango de pH. En solucin alcalina, los compuestos dbiles como los cianuros WAD, son oxidados a cianato y a sus correspondientes hidrxidos metlicos, aunque el pH ptimo para la remocin de estos es 9,5. Los compuestos de cianuro de hierro son removidos con un pH menor a 9,0. Pero como la remocin de los cianuros de los otros metales es ms importante (debido a la baja toxicidad del cianuro de hierro), siempre se mantiene en un pH de ms de 9,0.

La oxidacin de los iones cianuro es acelerada en presencia de catalizadores como iones de cobre o formaldehdo. En el primer caso, el ms utilizado, los iones de cobre son suministrados en forma de sulfato de cobre (CuSO4.5H2O), pero normalmente, el contenido de cobre presente en el efluente, es suficiente para que acelere la reaccin.

El tiempo de reaccin para llegar a una concentracin adecuada vara entre 20 minutos a 4 horas, dependiendo de la proporcin cobre-cianuro, el nivel de cianuro y la cantidad de perxido de hidrgeno empleado.

Ambientalmente las formas de cianuro libre (HCN y CN-), no son generalmente detectables en efluentes mineros. La preocupacin por la toxicidad de los efluentes radica en las formas complejas de cianuro y la posibilidad de romperse y generar cianuro libre en el nuevo sistema. Histricamente las propiedades altamente txicas del NaCN han sido utilizadas en cmaras de gas, como HCN y en solucin por las personas para suicidarse. La dosis letal de NaCN depende del peso corporal de la persona y su condicin fsica; una persona de 75 kilos de peso, que consuma 2.5 litros de agua por da, la dosis letal seria de 30 ppm. Pero cantidades superiores a 200 ppm son mortales para cualquier persona,El trmino cianuro sirve para referenciar a una familia de compuestos qumicos que se caracterizan por la presencia de un tomo de carbono enlazado a un tomo de nitrgeno mediante un enlace covalente triple.

Los diferentes compuestos de cianuro se pueden clasificar en:Cianuro Libre Es el trmino utilizado para describir tanto al in de cianuro (CN)- que se disuelve en el agua del proceso como cualquier cianuro de hidrgeno (HCN) que se forma en la solucin. Compuestos Simples de Cianuro Los cianuros simples se definen como las sales del cido cianhdrico (KCN y NaCN, etc.) los cuales se disuelven completamente en solucin produciendo cationes alcalinotrreos libres y aniones cianurosCompuestos Complejos de Cianuro Cianuros de hierro, Ferrocianuros, en el cual el hierro reducido con la valencia + 2 y el Ferricianuros, en donde el hierro se encuentra oxidado con valencia + 3. El ferrocianuro es la forma usual en solucin a potenciales redox ambientales pero, rpidamente se puede oxidar a ferricianuro. Los cianuros de hierro desde el punto de vista ambiental requieren especial atencin debido a su gran estabilidad en ausencia de luz y su tendencia a disociarse en su presencia. Aunque esos complejos resisten la degradacin natural hasta la disipacin total del cianuro libre y de los complejos de cianuro metlico ms rpidamente degradables, los ferrocianuros son capaces de desprender niveles txicos de cido cianhdrico cuando se exponen a intensa radiacin ultravioletaCianuro Total: (TCN). Se denomina as a todos los compuestos de cianuro existentes en una solucin acuosa. Este es un trmino que se emplea en los procedimientos analticos. El cianuro total incluye el cianuro libre, los cianuros simples y los todos los cianuros complejos.Cianuro Disociable con cido Dbil (Wad CN). Es un trmino analtico utilizado para designar a los compuestos de cianuro que se disocian bajo reflujo con un cido dbil, normalmente a pH 4,5.Otros Compuestos Derivados del Cianuro: Tiocianato: la presencia de tiocianato, SCN- en efluentes resulta de la reaccin del cianuro con iones sulfuros desprendidos de los sulfuros metlicos durante la lixiviacin. Cianato y Amoniaco La oxidacin del cianuro se puede realizar con oxidantes tales como el cloro, ozono, oxgeno y perxido de hidrogeno para convertirlo a cianato. A temperatura ambiente, el cianato y tiocianato reaccionan lentamente con el agua para formar amoniaco, in formato, y/o carbonato.

II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIN

De acuerdo al diagrama general del proceso mostrado en los anexos 1 y 2, la solucin cianuradas que recircula continuamente al Pad de lixiviacin que vara generalmente de 850 a 1100 m/h pudiendo ser este flujo menor segn la cantidad de oro requerida. La concentracin de cianuro de esta solucin se ve incrementada en la planta de Merrill Crowe con el fin de asegurar la precipitacin del oro, llegando a elevar la concentracin desde 100 120 ppm de cianuro libre, este ltimo valor ha sido fijado con el objetivo de conseguir una mayor extraccin de plata porque slo es necesario elevarlo a 100 ppm de cianuro libre para una adecuada precipitacin del oro (2).

El balance existente se ve alterado por la temporada de lluvia cuya influencia se ha visto incrementada debido a la mayor rea expuesta a la misma, ya que inicialmente solo se haba contemplado una determinada rea pero por el incremento del precio del oro se comenzaron a explotar reservas que no estaban consideradas desde el inicio de la explotacin de la mina, tal es as que a mayor rea mayor es la influencias de la lluvia y por lo tanto se produce un desbalance hdrico en el proceso, donde el exceso de agua es contenido en pozas siendo la principal la poza de Mayores Eventos la cual al llegar al 80% de su capacidad, entra en estado de emergencia ya que en caso de derrame contaminara no solamente las aguas libre de cianuro dentro de la mina sino tambin contaminara el rio Hualgayoc afectando as a las comunidades en general, a la fauna y flora que se alberga en el ro como a sus alrededores.

El flujo que se extrae de ambas pozas es maniobrada por el Operador de la Sala de Control quien segn las leyes reportadas en cada zona realiza la alimentacin a planta, considerando adems la estabilidad de la planta que estos produzcan ya que si slo se trabaja con Gravedad es difcil controlar la Torre de Desoxigenacin.

Para compensar este exceso de solucin ingresado al sistema cuya concentracin es de 50 ppm de cianuro libre, es necesario retornarlo a las aguas del ro Hualgayoc previo tratamiento, existiendo como contingencia una poza de contencin conocida como Poza de Mayores Eventos, la cual se encuentra para cualquier eventualidad, cumpliendo los parmetros de las aguas descargadas con la legislacin peruana vigente, por tratarse de un efluente minero metalrgico debe cumplir con la Resolucin Ministerial No11-96-EM/VMM y agua abajo una vez alcanzado las aguas del ro Hualgayoc por ser agua para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animales en la Ley de Aguas que es identificado como Clase III, pero esto se ve influenciado ya que existe una dilucin de la solucin descargada con el agua que se encuentra en curso del Ro, que debe cumplir con la concentracin de cianuro libre. Estos valores contrastan con otros encontrados en Colombia donde estipulan una concentracin de cianuro total de 0,2 mg/L en un vertido para un sistema de agua dulce superficial y de 1m g/L en las alcantarillas.

Por todo ello se busca encontrar una concentracin de cobre adecuada que permita obtener concentraciones de cianuro libre compatibles con la vida en la detoxificacin de efluentes en pocas de lluvia, por lo tanto la gestin de las aguas de desecho de las industrias mineras debe considerar en su proceso la descomposicin del ion cianuro por su gran toxicidad para los seres vivos.

III. JUSTIFICACIN DEL PROBLEMA Por el desbalance hdrico generado por las lluvias se ve la necesidad de tratar el exceso de las soluciones cianuradas y as poder reducir el nivel de la Poza de Mayores Eventos, la cual podra generar la contaminacin de las aguas libres de cianuro tanto dentro y fuera de la unidad minera, por lo que la Detoxificacin de Soluciones Cianuradas se realiza una vez al ao con la Solucin Barren que se enva al Pad en un perodo de uno o tres meses aproximadamente, dependiendo delas lluvias; realizndose esta destruccin en forma continua, es decir las 24h del da (2).

La planta de Detoxificacin empez a trabajar desde el 2011 y utiliza el mtodo de destruccin por la oxidacin con Perxido de Hidrgeno y con Sulfato de Cobre como catalizador (regulando el pH con lechada de cal, mantenindolo en valores por encima de pH 11), llegndose a tratar las 180 m/h con un costo de aproximadamente $ 3.4/m.

Actualmente la planta consta de 5 tanques donde 2 de ellos actan como reactores y los dems sirven para aumentar el tiempo de residencia y conseguir valores por debajo de 0,2 ppm de CN libre, el perxido de hidrgeno como oxidante en este sistema permite trabajar con una capacidad mxima de 180 m/h y con un costo de $ 1,71/m optimizando todos los parmetros y bajo operacin continua (Ver diagrama de flujo).

Por esto se pretende medir en las soluciones cianuradas las diferentes concentraciones de cobre, para comprobar que a ciertas cantidades se forma su propio catalizador, sin necesidad de usar el sulfato de cobre, que al final su efecto se notar en las mediciones de los niveles de cianuro libre permisibles por el MEM, que debe ser