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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ESCUELA DE POSTGRADO MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL MENCIÓN EN GERENCIA DE OPERACIONES

“REDUCCION DE COSTOS EN LOS PROYECTOS DE PASIVOS AMBIENTALES DE MINAS APROVECHANDO LOS LODOS GENERADOS EN LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE PUCARA EN GOYLLARISQUIZGA-CERRO DE PASCO PARA LA FABRICACION DE LADRILLOS”

MOTIVO

:

Para Optar el titulo de Máster en Gerencia de Operaciones

AUTOR

:

Alim Alixei Cortijo Peláez

ASESOR

:

Msc. Ivan Reyes López

TRUJILLO – PERÚ 2012 1

2

ESCUELA DE POSTGRADO MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL MENCIÓN EN GERENCIA DE OPERACIONES

“REDUCCION DE COSTOS EN LOS PROYECTOS DE PASIVOS AMBIENTALES DE MINAS APROVECHANDO LOS LODOS GENERADOS EN LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE PUCARA EN GOYLLARISQUIZGA-CERRO DE PASCO PARA LA FABRICACION DE

MOTIVO

:

LADRILLO”

Para Optar el titulo de Máster en Gerencia de Operaciones

AUTOR

:

Alim Alixei Cortijo Peláez

ASESOR

:

Msc. Ivan Reyes López

TRUJILLO – PERÚ 2012

3

DEDICATORIA

A Yesenia Beltrán, mí amada esposa que con su sonrisa y apoyo incondicional que fue capaz de llenar mi alma cuando se sentía vacio e impulsadora de mis logros, de mis metas y mi desarrollo profesional como personal.

4

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por haber colmado mi vida de bendiciones. A mi familia que ha sido el fundamento de mi existencia, a ellos les debo lo que soy. Gracias a mis amados padres Sixtina y Sixto por su apoyo incondicional en apoyarme en lograr mis metas. A mi asesor el Msc. Ing. Ivan Reyes López que me brindo su asesoramiento incondicional y contribución en mi desarrollo profesional. A los Ingenieros de Activos Mineros como a Ing. Ananías Pantoja,

Miguel

Castro y colegas de trabajos en la empresa donde se desarrollo el proyecto. A los Ingenieros de Cementos Pacasmayo Ing. Edwin Pacheco por su asesoramiento incondicional en el desarrollo de la presente tesis para minimizar los impactos ambientales.

5

6

INDICE Pág.

I.

CARATULA

1

CONTRACARATULA

3

DEDICATORIA

4

AGRADECIMIENTOS

5

INDICE

7

RESUMEN

8

ABSTRACT

9

INTRODUCCION

10

1.1. Antecedentes

11

1.2. Justificación

18

1.3. Objetivos

19

II.

MATERIALES Y METODOS

12

2.1. Material de Estudio: Lodos

20

2.2. Métodos y Técnicas:

21

III.

RESULTADOS

23

IV.

DISCUSIONES

27

V.

CONCLUSIONES

28

VI.

RECOMENDACIONES

28

VII.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

29

VIII.

ANEXOS Anexo 1: Fig. N° 09: Mapa de las Operaciones

32

Anexo2: Tabla N°09: Niveles máximos permisibles para la descarga

33

de efluentes en unidades Minero Metalúrgicas D.S. 010-2010-MINAM Anexo 3: Tabla N°10: Requisitos Obligatorios ladrillos ITINTEC 331.017

33

Anexo 4: Tabla N°3: Resultados de Informe de ensayo (ARPL)

34

7

RESUMEN Asociada a la actividad minera se encuentra con frecuencia la generación de las llamadas “aguas ácidas de mina”, que de no ser tratadas pueden dar lugar a un importante impacto negativamente en el aspecto ambiental y económico. En este trabajo se presenta una alternativa de reducir los costos en el desarrollo de proyectos de post cierre de minas ya abandonadas o en proceso de cierre, ya que en esta etapa de operación los costos de operación de las empresas son orientadas a mitigar los impactos causados por el desarrollo de esta actividad por el hombre.

Está alternativa de utilización de los lodos

generados en los sistemas de tratamientos de aguas ácidas de mina que pueden utilizarse en otra industria o actividad desarrollada por el hombre para mitigar el impacto ambiental así como evitar desarrollar la implementación de proyectos de encapsulamiento de estos desechos que conlleva a la inversión de cientos de miles de dólares que convenientemente si

aplicamos este

planteamiento de esta nueva tecnología la reducción de costos de ejecución y mantenimiento serían significativamente menores en el desarrollo de estos proyectos. Inicialmente se realizo los análisis de los lodos y los resultados se compararon con la composición química de las materias primas para la fabricación de ladrillos

confirmando que estos lodos pueden ser utilizados como materia

prima para una ladrillera y así reducir los costos en dicho proyectos de cierre de minas. Palabras

claves:

aguas

ácidas,

remediación ambiental,

ambientales.

8

pasivos

ABSTRACT Associated with mining is often the generation of so-called "acid mine waters," which if untreated can lead to significant negative impact on the environmental and economic. This paper presents an alternative to reduce costs in the development of post projects and abandoned mine closure or shutdown process, since at this stage of operation; the operating costs of businesses are aimed at mitigating the impacts in the development of this activity by man. Alternative is use of sludge generated in wastewater treatment systems that acid mine can be used in another industry or activity of man mitigation the environmental impact and avoid developing the project implementation of encapsulating the waste involved investment of hundreds of thousands of dollars conveniently if we apply this approach to this new technology reducing implementation and maintenance costs would be significantly lower in the development of these projects. We initially performed analyzes of the sludge and the results compared with the chemical composition of raw materials for manufacturing bricks confirming that the sludge can be used as raw material for brick and reduce the costs of decommissioning projects mines.

Keywords: acidic water, environmental remediation liabilities

9

I. INTRODUCCION: En cumplimiento con la ley de 28271 que regula la identificación, responsabilidad y el financiamiento para la remediación de las áreas afectadas por estos, destinados a su reducción y/o eliminación con la finalidad de mitigar sus impactos negativos de la población, al ecosistema circundante y a la propiedad. Mediante D.S. N°058-2006-EM ; “ Artículo 3.- Casos en que el Estado asume la ejecución de los proyectos del PAMA y proyectos de cierre o remediación ambiental de CENTROMÍN PERÚ S.A. y otras empresas de propiedad del Estado. En caso no concluya satisfactoriamente el proceso de promoción de la inversión privada en los proyectos derivados de los referidos PAMA por falta de postores u otra causa y se hubieren cumplido los plazos máximos previstos para dicho proceso, el Estado asumirá las obligaciones de remediación ambiental, mediante la contratación de las obras, bienes y servicios que fueren menester”. El

financiamiento

proviene

de

reconversión

de

deuda

externa,

contribuciones no reembolsables de gobiernos, organismos internacionales, La capitalización del financiamiento y la inversión en los mercados financieros nacionales e internacionales, campañas de recaudación voluntarias en el ámbito local, regional o nacional patrocinadas por el Consejo Directivo del FONAM, herencias, legados y donaciones que reciba; y, cualquier otro aporte o asignación proveniente de entidades públicas o privadas, nacionales o extranjeras, de cualquier título. fondos del estado como el FONAM, FONAFE, que a través de MEM entrega a la empresa estatal del estado peruano ACTIVOS MINEROS S.A.C con derecho privado encargada de realizar los planes de cierre de minas asumidos por el estado y heredados por la Centromin Perú. Esta empresa es la responsable de realizar los planes de cierre, de ejecutarlas y evaluar sus impactos luego del post cierre de minas. Como parte de los planes de cierre de minas de carbón de Goyllarisquizga es mitigar los impactos negativos generados por las aguas ácidas de las minas de Pucará y Azalia, luego de ejecutar la primera fase de los proyectos 10

de post cierre de estas minas se evaluó en el año 2008 instalar sistemas de tratamientos de aguas ácidas. Los sistemas de tratamiento de aguas ácidas de Pucará están ubicados en el distrito de Goyllarisquizga, provincia de Daniel Alcides Carrión en el departamento de Pasco-Perú (anexo n°1). En estos sistemas de tratamientos se generan hidróxidos metálicos (lodos)

Lodos Generados Fig.N°1: Sistemas de planta de tratamiento de aguas de Pucará- Cerro de Pasco

1.1. ANTECEDENTES: Actualmente en Cerro de Pasco estas aguas ácidas son neutralizadas con lechada de cal, en el sistema de tratamiento de las aguas acidas de Pucará se tratan aproximadamente 20 a 24 l/s con una concentración metálica de [Fe disuelto]= 98 ppm generándose 3 500 kg. de lodo al día y en el sistema de tratamiento de aguas de Azalia se trata 1.5 l/s estas aguas provenientes de los túneles y galerías de estas minas con una concentración metálica de [Fe disuelto]= 738.8 ppm generándose 2 000 Kg de lodos. Las aguas ácidas son generadas por que la pirita es oxidada directamente al entrar en contacto con el agua circundante por los túneles con la formación de sulfato ferroso, el cual es entonces oxidado a sulfato férrico y con la liberación de ácido sulfúrico principalmente. Las aguas provenientes por los 11

túneles y galerías de estás minas abandonadas son ácidas y tienen un alto contenido metálico principalmente Fe y otros metales. Estas aguas son neutralizadas con lechada de cal preparada a partir de cal apagada, generando grandes cantidades de lodos innecesarios en forma de hidróxidos y este convirtiéndose en un impacto negativo al medio ambiente. Las aguas ácidas son generadas de acuerdo como ocurren las siguientes reacciones:

4FeS2 + 4H2O + 14O2 → 4FeSO4 + 4H2SO4 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O 4FeS2 + 15O2 + 2H2O → 2Fe2(SO4)3 + 2H2SO4

En primer lugar la pirita es oxidada directamente, con la formación de sulfato ferroso, el cual es entonces oxidado a sulfato férrico y con liberación de ácido sulfúrico principalmente. Para el tratamiento de esta agua se usa un tratamiento activo neutralizando con lechada de cal donde este neutraliza el H2SO4 formado y elevando el pH hasta 9.5 para darle las condiciones para el tratamiento adecuado. (1.2).  En la producción de aluminio metálico (proceso Hall-Heroult) se utiliza alúmina (Al2O3) como precursor de este metal. Por otro lado, el óxido de aluminio es obtenido mediante la calcinación del hidróxido de aluminio precipitado en el proceso Bayer por digestión de la bauxita con soda cáustica a elevada temperatura y presión. Como subproducto de este proceso se obtiene un residuo insoluble altamente cáustico denominado lodo rojo (LR) o barro rojo (Red Mud). Debido a la alta alcalinidad que presenta el LR, (pH=11,9 -13,6) y a que la concentración en sólidos está entre 400 -600 g/l, este material es clasificado de acuerdo con la norma NBR 10.004/2004 de la Asociación Brasilera de Normas Técnicas (ABNT), como un residuo Clase I-peligroso de elevada corrosividad y reactividad. Este material peligroso para el medio ambiente, puede ser utilizado como materia prima para la producción de materiales cerámicos, ya que en su composición están presentes fases amorfas y cristalinas como: Fe 2O3, AL2O3, SiO2, TiO2 en concentraciones variables, lo cual depende de la naturaleza de la bauxita de partida. La dificultad de procesamiento de este 12

residuo se debe a las grandes cantidades producidas, lo que requiere usos a gran escala. La introducción del LR en procesos que consuman elevadas cantidades de materia primas, como es el caso de la producción de ladrillos, tejas, y bloques, es de gran interés, pues, les proporcionaría un valor añadido a este residuo, disminuiría el consumo de materias primas naturales tradicionales, además disminuiría el riesgo a la contaminación ambiental (3).  Los Lodos Rojos son el residuo insoluble de la extracción de alúmina a partir de la bauxita por el proceso Bayer. En Galicia se producen más de 400 000

toneladas

anuales

de

este

residuo

industrial,

constituido

fundamentalmente por una mezcla de óxidos e hidróxidos de hierro, óxidos de titanio, cuarzo, con cantidades menores de, arcillas, y otros minerales. El presente trabajo describe el proceso de aprovechamiento industrial de los Lodos Rojos, para obtener ladrillos densos para acumuladores de calor, áridos para carreteras y otros productos cerámicos. Este tipo de materiales, hasta ahora fabricados de forma experimental en el Instituto de Cerámica de Galicia han dado lugar a la creación de una nueva empresa y a la actual construcción y puesta en funcionamiento, de una planta piloto valorada en 300 000 000 Ptas. ubicada en el norte de la Provincia de Lugo. Dicha planta permitirá la fabricación de 20 Tm/día de material para su estudio y comercialización. En la Tabla N°5 se presentan los resultados de diferentes determinaciones sobre un ladrillo comercial y el obtenido en laboratorio ICG. En el laboratorio se prepararon series de ladrillos que fueron enviados a Technotherm GmbH (empresa alemana líder en el mercado de calefactores por acumulación) para comprobación y evaluación de las piezas

obtenidas

por

este

procedimiento,

consiguiendo

la

homologación para ser utilizados en los acumuladores ensamblados por su empresa filial en Galicia (Electromecánicos Viveiro S.A.). Se realizo una pre-serie de 100 ladrillos con la colaboración de la empresa Lomba Camiña S.A., confirmándose la efectividad del método propuesto (4).

13

Tabla N°1°: Comparación de Propiedades de ladrillo comercial y ladrillo ICG

 Se estima que alrededor de 500 000 habitantes de comunidades rurales de México ingieren agua con arsénico inorgánico en concentraciones superiores a 0.025 mg As/l (NOM-127-SSA1-1994), lo cual representa un grave problema de salud pública, ya que éste se considera como peligroso al generar intoxicaciones agudas o crónicas. Actualmente, existen alrededor de 14 tecnologías para remover arsénico del agua, éstas a su vez producen residuos con altas concentraciones de este metaloide. Esto hace necesario establecer un proceso para estabilizar y minimizar la peligrosidad de estos residuos. En este trabajo, se estableció una metodología de solidificación de lodos con arsénico, mediante la fabricación de tabiques para construcción. Los lodos son producto del proceso de coagulación floculación para la remoción de arsénico del agua para consumo humano. En la elaboración de los tabiques se probaron tres cantidades de arenilla, gravilla y dos concentraciones diferentes de arsénico en el lodo. Los tabiques fueron sometidos a una lluvia de pH 5.1 y 3.6, para saber si 14

se lixivia arsénico de residuos. Además, se sometieron a pruebas de compresión para determinar si el lodo y la lluvia debilitan la estructura del tabique. El tabique constituido con mayor contenido de arenilla y menor gravilla no lixivio arsénico. Su resistencia a la compresión fue de 113 kg/cm2, un valor dentro de la norma (40 a 120 kg/cm2) (5).  Los pasivos ambientales mineros involucran tanto los socavones o labores mineras, así como los botaderos (escombreras) y los relaves (presas de colas) de minas que dejaron de operar o en abandono, siendo los relaves mineros abandonados, en forma específica, los que generan las siguientes alteraciones en el medio físico (medio ambiente):  Contaminación de aguas superficiales y subterráneas.  Contaminación de suelos de la zona de influencia de estos depósitos.  Impacto visual negativo.  Riesgo continúo de daños al ecosistema frente a los desastres naturales.  Presencia de metales pesados en el medio físico El presente estudio se refiere a la obtención del agregado de construcción a partir de relaves mineros polimetálicos para fabricar ladrillos o baldosas. Es por ello, que el agregado mediante la metodología de la investigación realizada, se estableció las técnicas de fijación y micro encapsulación de los metales pesados en los relaves mineros, que tiene como propósito estabilizar a los metales peligrosos y contaminantes que se encuentran en los relaves, anulando el proceso natural de disponibilidad y movilidad de los metales pesados que se caracterizan por causar contaminación cuando están en estado inestable y por lo tanto migran hacia al medio físico (suelo y agua). En el Perú, se han elaborado estudios para la obtención de ladrillos a partir de lodos, el caso más conocido es el de la compañía Buenaventura, quienes realizaron el diseño y elaboración de ladrillos a partir de los lodos de empozamiento del proceso metalúrgico. Para establecer las condiciones de estabilización de los metales pesados a través de la micro cristalización con el cemento andino que se caracteriza por poseer el silicato di y tri

15

cálcico, este componente del cemento logra micro cristalizar a los metales pesados presentes en el relave. Debido a la presencia de silicio (SiO2) en este tipo de relaves, el proceso de micro cristalización es más efectivo, pues al entrar en esta nueva estructura cristalina se van formando silicatos y carbonatos en forma de arcillas que en el tiempo favorecen la consistencia del ladrillo (6).  La producción de ladrillos es una de las alternativas que da solución al problema de vivienda; por otra parte genera puestos de trabajo tanto en la fabricación, como en la comercialización, además se mitiga problemas de contaminación ambiental, debido a que el uso de la arcilla en la fabricación de ladrillos necesita de material combustible, para lo cual se usa eucalipto en grandes cantidades para su cocimiento. La arcilla y el eucalipto que pueden ser útiles en otras actividades del ser humano. Los lodos sería uno de los componentes a usar como materia prima en la elaboración de ladrillos, con lo que se estaría dando utilidad a un material inservible y contaminante en el estado en que se encuentra, consiguiendo de esta manera una solución integral al problema de contaminación por aguas ácidas y material coloidal en suspensión. Se han realizado diferentes ensayos de laboratorio, con teorías de mecánica de suelos, tecnología del concreto y tecnología de materiales de construcción, tratando de conocer el comportamiento físico-mecánico del lodo, así también el comportamiento como compuesto del mortero formado por: Cemento-Arena-Lodo-Agua. El resultado ha sido satisfactorio ya que se ha cumplido con el objetivo de alcanzar una resistencia mayor de lo esperado (que es la principal característica cuando se trata de calificar ladrillos, logrando una resistencia a la compresión de 100 kg/cm2 a los 7 días de curado; casi el 40% del peso total del ladrillo es lodo. De esta forma la fabricación de ladrillos puede ser una alternativa de solución, que genere trabajo dándole un valor al lodo (7).  Hay marcadas diferencias entre barro rojo diferentes en cuanto a la concentración de diversos elementos radiactivos se refiere. El grado de utilización varía según las aplicaciones, ~ 14% en ladrillos, no hay 16

restricción en pavimentos de madera y tejas, el 61% de la cerámica para aplicaciones exteriores en el caso de un residuo de la bauxita griego, utilizando el método del índice de actividad [44]. Radioactividad siempre se deben verificar para cada residuo de bauxita, cuando su utilización se dirige (8).  Desarrollo de suelo y revestimientos cerámicos a partir de residuos industriales: El uso sinérgico de los distintos sectores es cada vez más importantes en la gestión de los residuos sólidos (Kumar y Singh, 2004a ;. Das et al, 2003). Tecnología innovadora para el piso y revestimientos cerámicos ha sido desarrollada sobre la base de cenizas volantes de centrales térmicas de carbón térmico, escoria de alto horno de la industria del hierro, acero y mineral de hierro de los relaves de las minas. Un cuerpo de baldosa típica se compone de SiO2 y Al2O3 como los óxidos de los principales y CaO, MgO, Na2O y K2O como componentes menores. Para complementar estos compuestos, la materia prima se selecciona de un grupo de minerales de plástico y no

plástico. Los

minerales de arcilla tales como caolinita, illita, montmorillonita, etc, pertenecen al primer grupo y contribuir al desarrollo de la fuerza de tejas verdes. El segundo grupo se compone de feldespato, cuarzo, talco y wollastonita y se utiliza como fundente. Compuestos como el Fe2O3 y TiO2 se mantiene al mínimo, ya que dan color al cuerpo de baldosas. Sin embargo, los usos de Fe2O3 rico material en el cuerpo de cerámica han sido reportados (Marghussian y Yekta, 1994). Las cenizas volantes, colas de mineral de hierro y escoria BF fueron utilizados como un sustituto de la materia prima natural para abastecer a SiO2, Al2O3, Fe2O3 CaO y junto con arcilla y feldespato (Tabla 2). Con base en nuestros estudios anteriores (Das et al., 2000), se encuentra que el máximo del 40% los residuos pueden ser alojados en el cuerpo de baldosas sin ningún tipo de deterioro de las propiedades. Las propiedades de las piezas producidas después de la cocción en 1060-1200 ◦ C en el aire durante 30 minutos utilizando diferentes proporciones de los desechos y otros componentes se muestran en la Tabla 3. Con base en los estudios de absorción de agua (Fig. 5), se encontró que las baldosas que contienen las 17

cenizas volantes, colas de mineral de hierro y escoria de alto horno en la proporción de 5:4.8:0.2 mostraron al menos la absorción de agua (Kumar y Singh, 2004a) (9). 

JUSTIFICACIÓN: Estos lodos son separados en los sistemas de tratamiento de aguas ácidas las cuales se tiene como desecho de tratamiento de las aguas ácidas de mina en cumplimiento con los parámetros de los Límites Máximos Permisibles para la descarga de Efluentes Líquidos de Actividades MineroMetalúrgicas del D.S.N°010-2010-MINAM (anexo 2); los lodos pueden ser usados en la industria de fabricación de ladrillos. Económica: Al encontrarle una valoración a los lodos generados en los sistemas artesanales de tratamiento de aguas de Pucará y Azalia ya no invertiría en proyectos de encapsulamiento y de reforestación que se tienen un riesgo en el tiempo de entrar en contactos con aguas ácidas con pH=3.0-6.5. y estos se diluyan nuevamente pasando al medio ambiente, revirtiéndose la reacción.

Fig. N° 2.- Justificación económica del proyecto

18

Ambiental: Los lodos almacenados como están actualmente en Pucará y Azalia causan un impacto ambiental negativo a su vez el impacto visual también negativo por que altera el paisaje y con la probabilidad de que ocurra un derrumbe y los lodos sean arrastrados por la aguas de la quebrada Azalia. Al encontrarse una valoración a este residuo ya se tendría ese impacto visual negativo ante los Stake Holders (comunidad, autoridades locales, autoridades regionales, MINAM, OEFA, MEM, OSINERGMIN y otros) y el riesgo de derrumbe de los lodos no estaría latente con la probabilidad de ocurrir. En resumen se tendría un impacto positivo con el proyecto antes las partes interesadas. Social: De igual forma se tendría un impacto social positivo porque de darle una utilidad a los lodos, los Stake Holders locales tendrían otra imagen de la empresa a la vez que se puede generar trabajo por el uso de mano de obra local si se promueve la construcción de una ladrillera en alianza estratégica con los gobiernos locales.

1.2. OBJETIVOS: La ejecución de los proyectos de cierre de minas implica elevados costos de inversión sin retorno de beneficio económico para las empresas, el objetivo principal sería reducir esa brecha de salida de dinero en las empresas que están desarrollando remediación de pasivos ambientales.

19

II.

MATERIAL Y MÉTODOS:

2.1. Material de Estudio: Lodos Rojos Las aguas ácidas luego de pasar el sistema de tratamiento de aguas de Pucará y Azalia se tienen desechos de la etapa de filtración que viene a ser los lodos (hidróxidos metálicos) produciéndose aproximadamente 5 TM de lodo al día al 70% de humedad y estos secados a la intemperie su humedad se reduce a 15 a 20% de humedad. A estos lodos se le envió a que los caracterizaran por óxidos metálicos 1. Análisis químico por óxidos metálicos por fluorescencia de rayos X.

2.

Fig. N°3: Lodos en poza filtro N°5 de Pucará

Fig. N°4: Almacenamiento de los lodos en Pucará

Fig. N°5: Lodos en poza filtro N°1

Fig. N°6: Almacenamiento de los lodos en Azalia

20

2.2. Métodos y Técnicas: Se muestreo estratificadamente de todo el lote de lodo producido aproximadamente 1 kg. y se envió a ARPL para analizarse por los óxidos metálicos.  Uso de los lodos en la fabricación de ladrillos sinterizados: Metodología de pruebas Se realizaron ladrillos quemados con las siguientes mezclas de acuerdo a la siguiente Tabla N°3 la cual se espera obtener un producto que pueda competir con el ladrillos comercial y que cumpla lo exigido por la norma ITINTEC 331.017-Tabla N°1,p.3. (Anexo N°3) Los ladrillos que se plantean hacer deben tener las siguientes dimensiones: A= 12.0 cm.

L= 25.0 cm.

H= 9.5 cm.

 = 1.30 a 1.60 g/cm3

Tabla N°2: Variables de las pruebas experimentales para ladrillo sinterizado

Variables Independientes  % Peso de Lodo.

Variables Dependientes 

 % Peso de Arena.  % Peso de Arcilla.  % Humedad.  Densidad.

21

Resistencia a la compresión(obligatorio)

Tabla N° 3: Porcentaje en peso de las mezcla de los componentes para la obtención de ladrillos sinterizados

PRUEBA N°1 PRUEBA N°2 PRUEBA N°3 PRUEBA N°4 PRUEBA N°5 PRUEBA N°6 PRUEBA N°7 PRUEBA N°8

Lodo Rojo kg. Porcentaje 7.39 20% 7.39 20% 11.08 30% 11.08 30% 14.77 40% 14.77 40% 18.47 50% 27.70 75% 112.65

LADRILLOS SINTERIZADOS PRUEBAS EXPERIMENTALES Arena Arcilla Agua kg. Porcentaje kg. Porcentaje l. Porcentaje 25.86 70% 0.00 0% 3.69 10% 22.16 60% 3.69 10% 3.69 10% 22.16 60% 0.00 0% 3.69 10% 18.47 50% 3.69 10% 3.69 10% 18.47 50% 0.00 0% 3.69 10% 14.77 40% 3.69 10% 3.69 10% 14.77 40% 0.00 0% 3.69 10% 5.54 15% 0.00 0% 3.69 10% 142.20 11.08 29.55

W ladrillo kg. 3.694 3.694 3.694 3.694 3.694 3.694 3.694 3.694 29.55

De acuerdo al siguiente cuadro identificamos que para realizar las siguientes pruebas se utilizaron:  112.65 Kg. de lodos con malla -200 Tyler (Se pulverizará en un molino de bolas dicha cantidad de lodos).  143 Kg. de Arena de las cuales se comprará.  11 Kg de Arcilla.  30-40 l de agua aproximadamente.  Molde de acuerdo A=12 cm. L =24 cm y H = 9.5 cm.  Mano de Obra de la Zona. 22

N° de Ladrilos 10 10 10 10 10 10 10 10 80.00

W t de material 36.94 36.94 36.94 36.94 36.94 36.94 36.94 36.94 295.49

III.

RESULTADOS: Tabla Nº4: Análisis de los lodos en forma de óxidos comparado con la composición química de las materias primas.

(%)

Análisis de Lodo de Pucará Laboratorio ARPL (%)

9.0

94.6

10.60

17.6

1.3

2.1

1.90

0.4

7.5

86.2

1.3

14.20

CaO

52.6

1.0

0.8

0.2

33.10

MgO

0.7

0.9

0.6

0.0

4.48

SO3

0.8

0.0

0.7

0.8

1.26

PxC

43.2

4.8

0.8

0.6

33.8

Resto

0.7

6.4

0.6

0.4

0.66

Caliza

Arcilla

(%)

(%)

SiO2

1.1

61.8

Al2O3

0.5

Fe2O3

Composición

Mineral de hierro (%)

Arena

Fuente: Laboratorio de Cementos Pacasmayo S.A.A.

Como se podrá observar en la tabla Nº 4, en el cruce de los resultados por óxidos los lodos generados tiene los componentes principales para la fabricación de ladrillos. Tabla Nº5: Resultados de Resistencia a la compresión de los ladrillos obtenidos Resistencia a la compresión Prueba

Resultado de resistencia a la

exigido para ladrillo Tipo II

2

compresión ladrillo (Kg-f/cm )

ITINTEC 331.017 2

1 daN/cm = 1 Kg-f/cm

Conformidad

2

Prueba N°1

93

75

Si cumple

Prueba N°2

90

75

Si cumple

Prueba N°3

81

75

Si cumple

Prueba N°4

82

75

Si cumple

Prueba N°5

79

75

Si cumple

Prueba N°6

70

75

No cumple

Prueba N°7

65

75

No cumple

Prueba N°8

50

75

No cumple

23

Tabla Nº6: Costos del proyecto de encapsulamiento de los lodos generados por los sistemas de tratamiento de aguas de Pucará y Azalia

Presupuesto para encapsulamiento de los lodos 450 TM P resupuesto 0 7 0 2 0 0 1

P R O Y E C T O P A R A E N C A P S ULA M IE N T O D E 4 5 0 T M D E LO D O S

Subpresupue 0 0 1 P R E S UP UE S T O R E F E R E N C IA L Cliente A C T IV O S M IN E R O S S A C Lugar P A SC O C H A C A YA N It e m 01 01.01 01.02 01.03 01.04 01.05 01.06 02 02.01 02.02 02.03 02.04 02.05 03 03.02 03.03 03.04 03.05 04 04.01 04.02 04.03 04.04 04.05 04.06 05 05.01 05.02 05.03 05.04 05.05 05.06 05.07 05.08 05.09 05.10 05.11 05.12 05.13 05.14 05.15 05.16 05.17 06

Co sto al

Und.

07.00 07.01

D e s c ripc ió n O B R A S P R E LIM IN A R E S CA SETA DE OB RA Y A LM A CEN SS.HH.DE OB RA TRA NSP ORTE DE EQUIP OS Y M A TERIA LES TRA ZO, NIVELES Y REP LA NTEO LIM P IEZA DE OB RA GUA RDIA NIA Y CONTROL M O V IM IE N T O S D E T IE R R A S IN IC IO D E O B R A EXCA VA CIONES M A SIVA S P A RA NIVELA CION DE TERRENOS EXCA VA CIONES LOCA LIZA DA S RELLENO CON M A TERIA L P ROP IO EXCA VA CION DE P OZA S ELIM INA CION DE EXCEDENTES IN S T A LA C IO N D E IM P E R M E A B ILIZ A C IO N Y D R E N A J E S TUB ERIA HDP E DE 4",P A RA REB OSE A GUA A CIDA CORTE P A RA NIVELA CION DE TERRENO RELLENO P A RA NIVELA CION DE TERRENO INSTA LA CION DE TUB ERIA S HDP E DIA M =4" M A T E R IA LE S D E IM P E R M E A B ILIZ A C IO N GEOM EM B RA NA DE 1.5 mm P A RA IM P ERM EA B ILIZA R Y ENCA P SULA R GEOTEXTILES GEODREN GEOM A LLA M A QUINA EXTRUZORA DE GEOM EM B RA NA M A QUINA COCEDORA DE GEOTEXTILES O B R A S C IV ILE S M OVIM IENTO DE TIERRA S A CA RREO DE M A TERIA L EXCEDENTE C O N C R E T O S IM P LE CONCRETO 1:8 P A RA SOLA DOS Y/O SUB B A SES C ON C R ET O A R M A D O CONCRETO f'c=210 kg/cm2 A CERO CORRUGA DO fy=4200 kg/cm2 GRA DO 60 ENCOFRA DO Y DESENCOFRA DO P A RA ZA P A TA S RECTA S M UR O P LA C A GA VIONES P A RA SOSTENIM IENTO A CA RREO DE P IEDRA S ENCOFRA DO Y DESENCOFRA DO NORM A L DE M URO DE CONTENCION JUNTA S DE DILA TA CION LO S A D E P IS O ( t =0 .2 0 m ) CONCRETO f'c=210 kg/cm2 P A RA LOSA S DE FONDO P ISO ENCOFRA DO Y DESENCOFRA DO A CERO CORRUGA DO fy=4200 kg/cm2 GRA DO 60 E S T R UC T UR A S M E T A LIC A S M A N O D EOB R A OB REROS CA P A TA CEZ SUP ERVISORES JEFE DE P ROYECTO INGENIERO DE SEGURIDA D V A R IO S EQUIP OS DE P ROTECCION P ERSONA L

u

07.02

A LIM ENTA CION

gbl

07.03

OTROS EQUIP OS C O S T O D IR E C T O G A S T O S G E N E R A LE S UT ILID A D S UB T O T A L IG V

hr

PRESUPUESTO TOTAL

M e t ra do

Est Est vje m2 Est. mes

2 0 / 0 2 / 2 0 11

P re c io U$

P a rc ia l U$

1.00 1.00 8.00 2,500.00 1.00 3.00

600.00 385.00 500.00 0.60 500.00 1,200.00

600.00 385.00 4,000.00 1,500.00 500.00 3,600.00

m3 m3 m3 m3 m3

50.00 50.00 30.00 500.00 150.00

6.00 8.00 7.00 9.00 10.00

300.00 400.00 210.00 4,500.00 1,500.00

m m3 m2 m

54.00 100.00 15.00 500.00

8.40 0.63 5.08 1.00

453.60 63.00 76.20 500.00

24,000.00 12,000.00 6,000.00 6,000.00 1.00 1.00

4.00 2.00 2.00 1.50

96000.00 24000.00 12000.00 9000.00 1500.00 500.00

m2 m2 m2 m2 unid. unid.

1500 500

m3

11.00

2.53

27.83

m3

2.00

75.93

151.86

m3 kg m2

16.00 350.00 24.00

98.81 1.31 16.82

1,580.96 458.50 403.68

60.00 90,000.00 126.00 21.00

80.00 0.20 14.74 2.05

4,800.00 18,000.00 1,857.24 43.05

24.00 82.00 1,250.00

77.74 10.22 1.31

1,865.76 838.04 1,637.50

2,222.22 2,962.96 7,407.41 11,851.85 7,407.41

35,555.56 2,962.96 7,407.41 11,851.85 7,407.41

30.00

600.00

18,000.00

20.00

720.00

14,400.00

65.82

350.00

23,037.00 313,874.41 47,081.16 62,774.88 423,730.45 76,271.48

unid. kg m2 m m3 m2 kg

P erso nal P erso nal P erso nal P erso nal P erso nal

16.00 1.00 1.00 1.00 1.00

15% 20% 18%

DOLARES AMERICANOS

24

$

500,001.93

Fig. N°7: Proyectos de encapsulamiento de relaves o lodos

Tabla Nº7: Costos del proyecto de una ladrillera artesanal de 20000 ladrillo por ciclo de 12 días

ETAPA Preparación

MAQUINAS/HERRAMIENTAS de

Molde, palas, bugís

CAPACIDAD

COSTO U$$

3.5 tn/día

700.00

Horno artesanal

20000 ladrillos por ciclo

30 000.00

Ventilador de 5HP y accesorios

20000 ladrillos por ciclo

2 000.00

50 000

5 000.00

ladrillo crudo Quemado Almacenamiento

Deposito de ladrillos

COSTO TOTAL DE INVERSION DE LADRILLERA ARTESANAL (U$$)

Fig. N°8: Plantea el horno de cámaras múltiples

25

37 700.00

Tabla Nº8: Costos del proyecto de una ladrillera semiindustrial ETAPA

MAQUINAS/HERRAMIENTAS

CAPACIDAD

FUNCION

COSTO

OPERATARIA

U$$

Alimentación uniforme de Cajón alimentador

Hasta 10TM/hr.

materiales a la línea de

700.00

extrusión y pre molienda Desintegrador

10 TM/hr.

Laminador

Hasta 6 TM/hr.

Mezclador

Hasta 10TM/hr.

EXTRUSION

Extrusora con bomba de vació y accesorios

SECADERO

Hasta 6 TM/hr.

Cortadora

Hasta 4000 cortes /hr

Estantería

Para 6000 ladrillos/día

Ventiladores de recirculación

Un Juego por Cámara

Generador de aire caliente

Para 6000 ladrillos/día

Rotura de terrones Molienda de granos de arcilla Uniformizar la humedad de arcilla Conformar matriz de ladrillo Cortar la matriz para obtener el ladrillo Secado de ladrillos Uniformizar calidad de aire de secado Generar aire caliente para secado

2 000.00 3 800.00

3 000.00

26 500.00

500.00 1 00.00 4 000.00

3 500.00

Sistema cerrado de Cámara de secado 120°C

Para 6000 ladrillos/día

secado-cámaras de

50 000.00

mampostería HORNO

Horno de cámara múltiples

20000 ladrillos/ciclo

Sistema cerrado de cocción

COSTO TOTAL DE INVERSION DE LADRILLERA ARTESANAL (U$$)

26

50 000.00 180 000.00

IV.

DISCUSIÓN:

A. Proyectos de encapsulamiento: Si realizamos este proyecto el costo de desembolso inicial es de 500 000 U$$ (dólares americanos) y cada 3 años de va a generar 450 TM de lodo nos indica que se continuara realizando este tipo de proyecto y a su vez cada tres años se va a desembolsar esa cantidad de dinero o quizás más por la elevación de los costos anuales y de la inflación. Año 2009

Año 2018

A

Año 2012

Año 2021

Año 2024

180 000.00 U$$

ñ

o 2015

-500 000 U$$

-578 813 U$$

-670 048 U$$

-775 664 U$$

-897 928 U$$

VP=431 919 + 431 919 + 431 919 + 431 919+ 431 919 VP=2 159 594 U$$ es el costo de realizar 5 proyectos de encapsulamiento de lodos

B. Proyecto de ladrilleras artesanales: Si la empresa desea financiar este proyectos de la ladrillera con una inversión de 150 000.00 U$$ (dólares americanos) este planta de fabricación de ladrillos tendría una vida útil de 15 años.

2010

2011 2012

2013

2021 2022 2023

2024

180 000.00 U$$

VP=180 000 U$$ por financiar una ladrillera y que esta consuma los lodos

27

V. 

CONCLUSIONES: Como se verá la reducción de costos es significativamente cuando se tiene que encapsular los lodos de 15 años se tiene que realizar en 5 oportunidades la inversión sería de 2 159 594 U$$ , mientras que estos lodos pueden ser útiles como materia prima para la fabricación de ladrillos solamente invirtiéndose 180 000 U$$ para una utilización de la generación de lodos por 15 años de los sistemas de tratamiento de aguas de Pucará y Azalia.



Los ladrillos solamente puede admitir un 40% del lodo como materia prima para obtener un ladrillo tipo II de acuerdo al ITINTEC.

VI. 

RECOMENDACIONES: Realizar más estudios de pruebas experimentales para mejorar la calidad del ladrillo y este tenga un mercado en la sierra central del Perú y pueda competir con el ladrillo comercial.

28

VII.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

1. Ma Almudena Ordoñez Alonso. Tesis Doctoral, Sistemas de Tratamiento Pasivos para Aguas Acidas de Mina, Experiencias de Laboratorio, Diseño y Ejecución. Universidad de Oviedo. Oviedo -1999, p. 350-380. 2. Dr. Osvaldo Aduvire. Drenaje Ácido de Mina, Generación y Tratamiento, Instituto Geológico y Minero de España. Madrid-2006. 3. José Rivas, Laécio Gomes, Antonio Macedo, Aluísio Cabral, Rômulo Simoes, “Influencia del contenido de lodo rojo (residuo de bauxita) en las propiedades físico-mecánicas de materiales cerámicos conformados por extrusión; Departamento Académico de Químico - Programa de Posgrado en Ingeniería de Materiales - Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Maranhao, Sao Luis-MA, Brasil y Instituto de Geociencias de la Univerdidad Federal do Pará (UPPA), Belém-Pará, Brasil. 2009, p.1-8. 4. G.A. Pérez Rodríguez, F. Guitián Rivera, S. De Aza Pendás,”Obtención industrial de materiales cerámicos a partir de lodos rojos del proceso Bayer”; Instituto de Cerámica de Galicia-Santiago de Compostela, Instituto de Cerámica y Vidrio-Madrid. España 1999, p.1-7. 5. Sandoval, L y Jáuregui, L.M., “Fabricación de ladrillos inocuos para la salud a partir de lodos de arsénico provenientes de la potabilización del agua”; Instituto Mexicano de Tecnología del Agua-Universidad del Valle. Mexico,p.1-9. 6. Alfonso A. Romero y Silvana L. Flores, ” Reuso de relaves mineros como insumo para la elaboración de agregados de construcción para fabricar ladrillos y baldosas”; Facultad de Ingeniería Industrial-Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Lima-Perú 2010, p.1-17. 7. Rafael Winchez Guzmán, “Reutilización de lodos de una planta de tratamiento de aguas ácidas de una unidad minera polimetálica”; Facultad de Ingeniería Ambiental-Universidad Nacional de Ingeniería. Lima-Perú, p.26.

29

8. György Bánvölgyi (Senior Process Consultant - Budapest, Hungary) y Tran Minh Huan (Former General Director-Hanoi, Vietnam);” De watering, disposal and utilizatión of red mud: state of the art and emerging technologies”, p.10. 9. Sanjay Kumar, Rakesh Kumar, Amitava Bandopadhyay, “Innovative methodologies for the utilization of wastes from metallurgical and allied industries”; National Metallurgical Laboratory; Council of Scientific & Industrial Research Jamshedpur, India. 2005. Pa. 303-305. 10. Ley 26973 de creación FONAM-Estado Peruano. Financiamiento de proyectos de pasivos ambientales. 11. www.redmud.org, accessed on 30 de Enero, 2012. 12. Norma de ITINTEC 331.017, ”ELEMENTOS DE ARCILLA COCIDA: Ladrillos de Arcilla usados en Albañileria, Requisitos” ; INDECOPIPERU; Octubre 1978, p. 1-9. 13. Norma de ITINTEC 331.018, ”ELEMENTOS DE ARCILLA COCIDA: Ladrillos de Arcilla usados en Albañilería: Métodos de ensayo” ; INDECOPI-PERU; Octubre 1978, p. 1-10. 14. Norma de ITINTEC 331.019, ”ELEMENTOS DE ARCILLA COCIDA: Ladrillos de Arcilla usados en Albañilería: Muestreo y recepción” ; INDECOPI-PERU; Octubre 1982, p. 1-3. 15. Límites Máximos Permisibles Para la Descarga de Efluentes Líquidos de Actividades Minero Metalúrgicos: D.S. 010-2010-MINAM. .

30

31

VIII.

APENDICES Anexo N° 1: Mapa de las Operaciones

AREA DE ESTUDIO

Fig. N°9: Ubicación geográfica de las operaciones

Anexo N°2: Tabla N°9: Niveles máximos permisibles para la descarga de efluentes líquidos de Actividades Minero-Metalúrgicas 32

PARAMETRO

Unidad

pH

VALOR EN CUALQUIER MOMENTO

VALOR PROMEDIO ANUAL

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

Cromo Total

mg/l

0.5

0,4

Hierro (Disuelto)

mg/l

2.0

1,6

Plomo Total

mg/l

0.2

0.16

Mercurio Total

mg/l

0.0020

0.0016

Zinc Total

mg/l

1.5

1.2

Fuente: D.S. N° 010-2010-MINAM

Anexo N°3: Tabla N°10 Requisitos Obligatorios; Variación de dimensiones, alabeo, resistencia a la compresión y densidad

33

Anexo N°4: Tabla 11: Resultados por óxidos metálicos en fluorescencia de Rayos X

34