UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA -...

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


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


Fig. 14 - Sistema de Bombeo de Lodos Generados en la Planta de


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


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


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


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


Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Variando la Concentración del Reactivo

Secuestrante TMT ..................................................................................... 127


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.

Agu

a

Cal

Agu

a Á

cida

de

l Poz

o 25

25

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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).


* 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).


* 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

http://www.acs.com.mx/equipos/precipitaci%C3%B3n_de_hidroxidos_metalicos.htm

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.

http://www.acs.com.mx/equipos/precipitaci%C3%B3n_de_sulfuros_metalicos.htm

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

http://www.elaguapotable.com/

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

http://www.aguasconelpolo.blogspot.com/

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

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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

http://www.remocionporadsorcion.com/

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

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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.

http://www.aguabona.com/

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


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


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

http://www.evonik.com/

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


Tabla 11 – Reactivos de Precipitación: Clasificación


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


Tabla 13 – Características del Bidón del Reactivo Secuestrante TMT


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


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


de la mina.





concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto. Se

envía la misma muestra por triplicado.

101


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.



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.


solución final.




debidamente codificadas.


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


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


de la mina.





la concentración del cadmio (II) total y del cadmio (II) disuelto. Se

envía la misma muestra por triplicado.

107


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



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.


solución final.

110




debidamente codificadas.

Fig. 46 - Sedimentación de las Pruebas de Neutralización - Prueba N° 3 a Nivel Laboratorio Fuente: Laboratorio Metalúrgico de Minera Pierina MBM


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


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


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





En la prueba PL1-C presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.05 mg/L y





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


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


Secuestrante TMT antes de la neutralización los resultados obtenidos

PRUEBASCADMIO

DISUELTO INICIAL

(mg/L)


(mg/L)

pH INICIAL

VOLUMENMUESTRA

(L)pH PRUEBA


(ml/L Sol.)


(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




Cadmio Total Final.

En la prueba PL2-C presenta un Cadmio Disuelto Inicial de 5.40 mg/L y




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


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


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)


(mg/L)

pH INICIAL

VOLUMENMUESTRA

(L)pH PRUEBA


(ml/L Sol.)


(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




Cadmio Total Final.






Cadmio Total Final.






Cadmio Total Final.

En la prueba PL3-B1, con una concentración del Reactivo Secuestrante



125



Cadmio Total Final.






Cadmio Total Final.






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















Variando su Concentración.


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.


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.


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


En la prueba PI1-A1, con una concentración del Reactivo Secuestrante





Cadmio Total Final.






Cadmio Total Final.

PRUEBAS

CADMIO DISUELTO

INICIAL

(mg/L)


(mg/L)

FLUJO(L/seg)

pH INICIAL pH PRUEBA


(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






Cadmio Total Final.

En la prueba PI1-B1, con una concentración del Reactivo Secuestrante





Cadmio Total Final.




Secuestrante TMT antes de la neutralización, los resultados obtenidos


Cadmio Total Final.




131



Cadmio Total Final.

En la prueba PI1-C1, con una concentración del Reactivo Secuestrante





Cadmio Total Final.






Cadmio Total Final.






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


N° 1 a Nivel Industrial: Dosificación del Reactivo Secuestrante TMT

Variando su Concentración.


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.


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.


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


0.0067 mg/L de Cadmio Total. Los resultados obtenidos de

concentración en las pruebas PI1-B1, I13-B2 y PI1-B3 después del


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

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. AL-ASHEH, S.; “Sorption of heavy metals by biological materials”, Ph.D.

Thesis, Department of Chemical Engineering, University of Ottawa,

Ottawa, Canada (1997).

2. ANSARI, T.M.; MARR, I.L. y TARIQ, N.; “Heavy metals in marine

pollution perspective: a mini review”, Journal of Applied Sciences, 4 (1),

1-20 (2004).

3. ARELLANO, J. 2002. “Introducción a la Ingeniería Ambiental. Ed.

Alfaomega, 1a ed. México. pp 22-42.

4. ATKINSON, B.W.; BUX, F. y KASAN, H.C.; “Considerations for

application of biosorption technology to remediate metal-contaminated

industrial effluent”, Water SA, 24 (2), 151-164 (1998).

5. BAKER, R.W.; Electrodialysis, En: Membrane Technology and

Applications, Wiley & Sons, Ltd, West Sussex, UK (2004).

6. BENNETT, A.; “Membranes in industry: facilitating reuse of wastewater”,

Filtration and Separation, 42 (8), 28-30 (2005).

7. BHATTACHARYA, A.K. y VENKOBACHAR, C.; “Removal of cadmium

(II) by low-cost adsorbents” Journal of Environmental Engineering-ASCE,

110 (1), 110-122 (1984).

8. BENNEFIELD, L.D. y MORGAN, J.M.; Chemical precipitation, En:”Water

Quality and Treatment, Mc-Graw-Hill Inc”, New York, USA (1999).

9. BERGLUND, M.; VAHTER, M. y SLORACH, S.; “Determination of human

exposure to lead and cadmium a WHO-UNEP pilot study”, Chemical

Speciation and Bioavailability, 3 (3-4), 69-72 (1991).

10. BÓDALO, A.; GÓMEZ, J.L.; E.; HIDALGO, A.M. y ALEMÁN, A.; “Viability

study of different reverse osmosis membranes for application in the

terciary treatment of wastes from the tannning industry”, Desalination,

180 (1-3), 277-284 (2005).

11. CHARERNTANYARAK, LERTCHAI. (1999) “Heavy metals removal by

chemical coagulation and precipitation”.

143

12. CHEN, G.H.; “Electrochemical technologies in wastewater treatment”,

Separation and Purification Tecnology, 38 (1), 11-41 (2004).

13. CHEN, X.; CHEN, G. y YUE, P.L.; “Modeling the electrolysis voltage of

electrocoagulation process using aluminum electrodes”, Chemical

Engineering Science, 57 (13), 2449-2455 (2002a).

14. CHOI, H.; ZHANG, K.; DIONYSIOU, D.D.; OERTHER, D.B. y SORIAL,

G.A.; “Effect of permeate flux and tangential flow on membrane fouling

for wastewater treatment”, Separation and Purification Technology, 45

(1), 68-78 (2005).

15. CLARKSON, T.W.; NORDBERG, G.F. y SAGER, P.R.; “Reproductive

and Develpmental Toxicity of Metals, Plenum Press”, New York, USA

(1983).

16. DUFFUS, J.H.; “Heavy Metals: a meaningless term”, Chemistry

International, 23 (6), 163-167 (2001).

17. ELINDER, C.; “Other toxic effects”, En: Cadmium and Health: a

toxicological and epidemiological appraisal Vol II. Effects and Response,

Boca Raton, CRC Press, Florida, USA (1986).

18. ESSENTIUM DEPURACION. (2005) “Tratamiento por

electrocoagulación de aguas contaminadas.”

19. GAVRILESCU, M.; “Removal of heavy metals from the environment by

biosorption”, Engineering in Life Sciences, 4 (3), 219-232 (2004).

20. GEORGE M.; “Heavy metal detoxification by TMT as evaluated by a

bacterial enzyme assay”.

21. GLATER, J; HONG, S.K y ELIMELECH, M.; “The search for a chlorine-

resistant reverse osmosis membrane”, Desalination, 95 (3), 325-345

(1994).

22. HAWKES, S.J.; What is a “Heavy Metal”, Journal of Chemical Education,

74 (11), 1374-1374 (1997).

23. HIDALGO, S.; “Reutilización de residuos de rapa para la eliminación de

metales tóxicos en efluentes líquidos”, Proyecto final de carrera,

Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España (2004).

144

24. HUTAF M. BAKER , ADNAN M. MASSADEH & HAMMAD A. YOUNES.

(2008) “Natural Jordanian zeolite: removal of heavy metal ions from

water samples using column and batch methods”.

25. JARUP, L.; BERGLUND, M.; ELINDER, C.G.; NORDBERG, G. y

VAHTER, M.; “Health effects of cadmium exposure: a review of the

literature and a risk estimate” Scandinavian Journal of Work,

Environment and Health, 24 (suppl 1), 1-51 (1998).

26. J. RODIER. (1981) “Análisis de Aguas”.

27. KRAFT, A.; STADELMANN, M. y BLASCHKE, M.; “Anodic oxidation with

doped diamond electrodes: a new advanced oxidation process”, Journal

of Hazardous Materials, 103 (3), 247-261 (2003).

28. KOREN, J.P.F. y SYVERSEN, U.; “State of the art: electroflocculation”,

Filtration and Separation, 32 (2), 146-156 (1995).

29. KURNIAWAN, T.A. y BABEL, S.; “A research study on Cr (VI) removal

from contaminated wastewater using low-cost adsorbents and

commercial actived carbon”, En: Proceedings of the 2nd International

Conference on Energy Technology Towards a Clean Environment

(RCETE), vol. 2, Phuket, Thailand, 12-14 February, 1110-1117 (2003).

30. KURNIAWAN, T.A.; GHAN, G.Y.S.; LO, W. y BABEL, S.; “Physico-

chemical techniques for wastewater laden with heavy metals” Chemical

Engineering Journal, 118 (1-2), 83-98 (2006).

31. LANDFORD, P.W.; “Toxicity Reduction in Industrial Effluents”, Van

Nostrand, New York, USA (1990).

32. LINZI ZHANG, YONG-HONG ZHAO, RENBI BAI. (2011) ¨Development

of a multifunctional membrane for chromatic warning and enhanced

adsorptive removal of heavy metal ions: Application to cadmium¨.

33. LYONNAISE DES EAUX – DUMEZ. (1985) “Tratamiento de Agua”.

34. MALIOU, E.; MALAMIS, M. y SAKELLARIDES, P.O.; “Lead and

cadmium removal by ion Exchange”, Water Science & Technology, 25

(1), 133-138 (1992).

35. MARTINEZ, P.J. y RUS, E.; “Operaciones de Separación en Ingeniería

Química”. Métodos de Cáculo, Prentice Hall, Madrid, España (2004).

145

36. MATLOCK, M.M.; HOWERTON, B.S. y ATWOOD, D.A.; “Irreversible

precipitation of mercury and lead” Journal of Hazardous Materials, 84 (1),

73-82 (2001).

37. MIN, S.H.; J.S.; SHIN, E.W. y PARK, J.K.; “Improvement of cadmium ion

removal by base treatment of juniper fiber”, Water Research, 38 (5),

1289-1295 (2004).

38. MORENO, M. 2003. “Toxicología Ambiental. Evaluación de Riesgo para

la salud humana” pp. 199-2004 McGraw Hill. España.

39. NASRUDDIN, A.; “Biosorption of ions zinc from its aqueous solution

using tempe”, Ph.D. Thesis, Department of Chemical Engineering,

University of Sains Malaysia, Malaysia (2002).

40. NORDBERG, G.F.; “Human biomonitoring of trace elements: continued

need for critical evaluation”, Scandinavian Journal of Work, Environment

and Health, 22 (5), 321-324 (1996).

41. OTTOSEN, L.M.; “Electrodialytic remediation. Application to soils

polluted from wood preservation”, Ph.D. Thesis, Department of Physical

Chemistry and Department of Geology and Geotechnical Engineering,

Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark (1995).

42. PAGNANELLI, F.; “Biosorption of metal ions on Arthrobacter sp.:

biomass characterization and biosorption modeling”, Environmental

Science and Technology, 34 (13), 2773-2778 (2000).

43. QUINTELAS, C. y TAVARES, T.; “Removal of chromium (VI) and

cadmium (II) from aqueous solution by a bacterial biofilm supported on

granular activated carbón”, Biotechnology Letters, 23 (16), 1349-1353

(2001).

44. RAYMOND DESJARDINS. (1992) “Tratamiento de Agua”.

45. RIBEIRO, A.B.; “Use of electrodialytic remediation technique for removal

of selected heavy metals and metalloids from soils”, Ph.D. Thesis,

Department of Geology and Geotechnical Engineering, Technical

University of Denmark, Lyngby, Denmark (1998).

46. SEMARNAT, “Informe de la situación del medio ambiente en México”.

Compendio de Estadísticas Ambientales, 2005.

146

http://www.semarnat.gob.mx/informacionambiental/Pages/index-

sniarn.aspx

47. SENGUPTA, M. y PAUL, T.B.; “Multicomponent ion exchange equilibria.

I. Zn+2 – Cd+2 – H+ and Cu+2 – Ag+ - H+ on Amberlite IR 120”,

Reactive Polymers, Ions Exchangers, Sorbents, 3 (3), 217-229 (1985).

48. SUBRAMANYAN VASUDEVAN, JOTHINATHAN LAKSHMI & MURTHY

PACKIYAM. (2010) “Electrocoagulation studies on removal of cadmium

using magnesium electrode”.

49. TAKENAKA, S.; OLDIGES, H.; KONIG, H.; HOCHRAINER, D. y

OBERDORSTER, G.; “Carcinogenicity of cadmium chloride aerosols in

W rats”, Journal of the National Cancer Institute, 70 (2), 367-373 (1983).

50. TAYLOR, J.S. y JACOBS, E.P.; “Water Treatment Membrane Process”,

Chapter 6, McGraw-Hill, New York, USA (1996).

51. TREYBAL, R.E.; Mass Transfer Operations (3a ed.), McGraw-Hill, New

York, USA (1979). Traducción en Operaciones de Transferencia de

Masa, MCGraw-Hill, México (1980).

52. VIGNESWARAN, S.; NGO, H.H.; CHAUDHARY, D.S. y HUNG, Y.T.;

“Physico-chemical treatment processes for wáter reuse” En:

Physicochemical Treatment Processes, vol. 3, Humana Press, New

Jersey, USA (2004).

53. VILCHEZ, R.; “Eliminación de metales pesados en aguas mediante

sistemas de lechos sumergidos: estudio microbiológico en las

biopelículas”, Tesis Doctoral, Universidad de Granada, Granada, España

(2005).

54. VOLESKY, B. “Removal and recovery of heavy metals by biosorption”,

En: Biosorption of Heavy Metals, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA

(1990).

55. VOLESKY, B. y Holan, Z.R; “Biosorption of heavy-metals”, Biotechnology

Progress, 11 (3), 235-250 (1995).

56. WANG J., CHEN C., 2009. “Biosorbents for heavy metals removal and

their future”. Biotechnology Advances, 27 (2), 195-226.

147

57. XIAOMEI LIN, ROBERT C. BURNS & GEOFFREY A. LAWRANCE.

(2005) “Heavy metals in wastewater: the effect of electrolyte composition

on the precipitation of cadmium (ii) using lime and magnesia”.

58. XU, G.; ZHOU, G.; JIN, T.; ZHOU, T.; HAMMARSTROM, S.; BERGH, A.

y NORBERG, G.; “Apoptosis and p53 gene expression in male

reproductive tissues of cadmium exposed rats”, Biometals, 12 (2), 131-

139 (1999).

59. Y C SHARMA & SRIVASTAVA. (2006) “Adsorption if cadmium (II) from

aqueous solutions by an indigenous clay mineral”.

148

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


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


potabilizadas con tratamiento

convencional


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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