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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ ESCUELA DE POST GRADO Unidad de Post Grado - Facultad de Ingeniería de Minas Maestría en Seguridad y Medio Ambiente en Minería CURSO: Cierre de Minas y Tratamiento de Sólidos - Efluentes TEMA: Tratamiento de Aguas Acidas 2020 - I

Docente : José AVELLANEDA PURI [email protected]

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS EJERCICIO TRATAMIENTO DE UN DAR POR NEUTRALIZACIÓN Se requiere tratar el siguiente drenaje mediante neutralización: Caudal: 100 m3/h COMPOSICIÓN QUÍMICA Peso Atómico

pH

2,7

Al

27

mg/L

26,9815

Fe

500

mg/L

55,8470

Mn

55

mg/L

54,9380

Zn

130

mg/L

65,3700

Cu

32

mg/L

63,5400

SO4

2500 mg/L

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

Ensayo de agua superficial y efluentes

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

Cal viva Óxido de Calcio CaO Cal viva Hidróxido de Calcio Ca(OH)2 Cal apagada Cal hidratada Es la reacción del óxido de calcio con agua

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

1. Calcular cuánta cal hidratada Ca(OH)2 se requiere para neutralizar el DAR. 2. Calcular la cantidad de lodo que se generará (peso seco). 3. Calcular el volumen de lodo que será generado si se aplica el proceso convencional (LDS Lodos de Baja Densidad) que genera lodos de 5% de sólidos, o el proceso (HDS Lodos de Alta Densidad) que genera lodos de 25% de sólidos. SUPUESTOS:  Asumir que la cal tiene una pureza de 92% y se aplica una eficiencia de uso de 95% como factor de seguridad. Ión ferroso  Asumir que todo el Fe está presente como Fe2+ y el SO4 se precipita por encima de los 2000 mg/L Yeso formando CaSO4·2H2O.

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

SOLUCIÓN: 1. CONSUMO DE CAL: Calculando la acidez total en el drenaje: Ión ferroso

Ión férrico

Act = 50 2 Fe2+ + 3 Fe3+ + 3 Al3+ + 2 Mn2+ + 1000(10-pH) 55,847 55,847 26,9815 54,9380 Fe3+: La precipitación tiene lugar cuando los niveles de pH son >4,5 y precipita como hidróxido férrico. Anhídrido sulfúrico

SO3 + H2O H2SO4 + Ca(OH)2

H2SO4 CaSO4 + 2H2O >2000 mg/L

Cal hidratada

Ca(OH)2 + Me2+/Me3+ + H2SO4

Me(OH)2/Me(OH)3 + CaSO4 + H2O

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

Act = 50 2*500 + 3*27 + 2*55 + 1000(10-2,7) 55,847 26,9815 54,9380 = 1245,28 mg/L como CaCO3 = 1245,28 ppm como CaCO3 Acidez Total = 1,245 g/L como CaCO3 Cal viva

Cal apagada (hidratada)

CaO + H2O Ca(OH)2  Para neutralizar 1 litro de DAR se requiere 1,245 gramos de CaCO3.  Para neutralizar 1 m3 de DAR se requiere 1,245 kg de CaCO3.  74 g de cal hidratada Ca(OH)2 proporcionan el mismo poder de neutralización que 100 g de CaCO3: 74 kg/m3 Ca(OH)2 “x” x = 0,9213

kg/m3

100 kg/m3 de CaCO3 1,245 kg/m3 de CaCO3 Ca(OH)2

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

 Usando cal de 92% de pureza: 0,9213 kg/m3 Ca(OH)2 “z”

100 % de pureza 92% de pureza

z = 1,0014 kg/m3 Ca(OH)2  Y considerando una eficiencia de uso de 95%: 1,0014 kg/m3 Ca(OH)2 100 % de eficiencia de uso “y” 95% de eficiencia de uso y = 1,054 kg/m3 Ca(OH)2 Para el caudal dado: = 1,054 kg/m3 Ca(OH)2 * 100 m3/hr = 105,4 kg/hr Ca(OH)2 = 2529,60 kg/día Ca(OH)2 Requerimiento total diario: 2,53 t/d Ca(OH)2

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

2. FORMACIÓN DE LODO: Los óxidos resultan de la reacción de un óxido básico con el agua: Oxido básico + H2O Hidróxido “Óxido”

Ejemplos:

Al2O3 + H2O Óxido ferroso FeO + H O 2 Óxido férrico Fe O + H O 2 3 2

Al(OH)3 Fe(OH)2 Hidróxido ferroso Fe(OH)3 Hidróxido férrico

2.1. Formación de lodos por hidróxidos metálicos

Peso atómico

1 1 1 1 1

mol Al mol Mn mol Zn mol Cu mol Fe

1 mol Al(OH)3 (27g Al produce 78g Al(OH)3) 1 mol MnO2 (55g Mn produce 87g MnO2) 1 mol Zn(OH)2 (65,4g Zn produce 99,4g Zn(OH)2) 1mol Cu(OH)2 (63,55g Cu produce 97,55g Cu(OH)2 ) 1 mol Fe(OH)3 (56g Fe produce 107g Fe(OH)3 ) 11

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

Al: (27g/m3)*78 g/27g = 78,00 g/m3 Mn: (55g/m3)*87g/55g = 87,00 g/m3 Zn: (130g/m3)*99,4g/65,4g = 197,60 g/m3 Cu: (32g/m3)*97,55g/63,55g = 49,12 g/m3 Fe: (500g/m3)*107g/56g = 955,40 g/m3 TOTAL: 1367,12 g/m3

Se forman 1367,12 g/m3 de lodo debido a los hidróxidos metálicos. 2.2. Formación de lodos debido al yeso 2500 – 2000 = 500 mg/L SO4 será precipitado como CaSO4.2H2O 1 mol SO4

Yeso

1 mol CaSO4.2H2O (96g SO4 produce 172g CaSO4.2H2O) SO4: (500mg/L)*172 g/96g = 895,83 g/m3

Se forman 895,83 g/m3 de lodo debido al yeso

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TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

2.3. Formación de lodos debido a las impurezas/eficiencia de uso: Asumir el 10% de lodo generado: = 10%(1367,12+895,83) = 226,30 g/m3 de DAR tratado Hidróxidos

Yeso

Total lodo seco: = 1367,12+895,83+226,30 = 2489,25 g/m3 ó 2,5 kg/m3 de DAR tratado 2,5 kg/m3 * 100 m3/h = 250 Kg/h de lodo = 6000 kg/d = 6 t/d de lodo (peso seco) 13

TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS

3. VOLUMEN DE LODOS: (Asumiendo una gravedad específica de sólidos de 1,2) 5% de sólidos: (6 t/d / 1,2 t/m3)/0,05 = 100 m3/d 25% de sólidos: (6 t/d / 1,2 t/m3)/0,25 = 20 m3/d http://www.lenntech.es/periodica/elementos/he.htm

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