Seccions

Les operacions d’extracció en mineria s’estan veient cada cop més afectades per estrictes regulacions relatives a les aigües residuals que generen i a la necessitat de no vessar residus líquids que puguin afectar el medi ambient.

Aquestes regulacions poden afectar greument la viabilitat dels seus negocis si no prenen les mesures necessàries per al tractament de les aigües residuals que generen.

Trobar el tractament d’aigües residuals més adequat i sostenible en el temps és un dels principals reptes als quals s’enfronta una companyia minera per mantenir la seva llicència d’operació.

Condorchem Envitech ofereix solucions eficients per al sector de la mineria mitjançant processos de tractament avançats que permeten a les empreses generar aigua neta per a la seva reutilització o per a la seva descàrrega al medi ambient sense cap tipus de perill.

AIGÜES RESIDUALS GENERADES EN MINERIA

Les aigües residuals poden ser generades de diverses maneres en una explotació minera, depenent de si la mina és subterrània o a cel obert, si té un balanç híbrid positiu o negatiu i depenent del procés de refinació.

L’aigua de mina generalment pot tenir els següents components:

  • Àcid lliure
  • Anions, com sulfats (SO4-2) i carbonats (CO3-2)
  • Metalls dissolts, com per exemple ferro (Fe), alumini (Al), calci (Ca), magnesi (Mg), manganès (Mn), sodi (Na), etc.
  • Partícules en suspensió
  • Productes químics
  • Hipersalinitat
  • Residus de tractament dels dic de coles
  • Elements radioactius com a conseqüència dels processos d’extracció d’urani i terres rares que dificulten la utilització de l’aigua de procés

L’aigua residual generada per la indústria minera també es coneix com a relaves (tailings en anglès).

Les relaves contenen deixalles dels processos d’extracció, de l’aigua de rentat dels equips i del procés de refinació. La relava és un residu en forma de fang, que conté una barreja de partícules fines de ganga, productes químics i aigua, i en molts casos s’emmagatzema en grans instal·lacions anomenades preses de relaves o estanys de relaves.

La gestió d’aquestes aigües residuals suposa una important responsabilitat mediambiental per a les explotacions mineres. Han de ser depurades durant la fase d’explotació de la mina o després del tancament d’aquesta.

En general, els residus líquids en mines contenen deixalles de processos d’extracció, de rentat dels equips i dels processos de refinació. Solen ser residus en forma de fang que s’emmagatzema en grans basses.

Així mateix, moltes instal·lacions mineres (especialment en el cas de minerals estratègics com el liti, les terres rares i l’urani) es troben en zones àrides on l’aigua és escassa. Les legislacions mediambientals són cada cop més estrictes, la qual cosa obliga a optimitzar l’ús de l’aigua de procés, el tractament dels residus miners i l’aprofitament energètic durant els diferents processos unitaris.

SOLUCIONS PER AL TRACTAMENT D’AIGÜES RESIDUALS DE MINERIA

Donat l’alt cost de tractar i bombar les aigües residuals generades en una mina, és important identificar processos i tecnologies que siguin rendibles i ajudin a prevenir la descàrrega incontrolada d’aigües residuals que produeix la salinització i contaminació d’aigües superficials o subterrànies.

Hi ha diferents tecnologies disponibles per al tractament dels efluents generats en una explotació minera. Algunes d’aquestes tecnologies es poden combinar per aconseguir el resultat més eficient, tant en termes mediambientals com econòmics.

A continuació, es detallen les tecnologies disponibles per al tractament d’efluents de mineria:

  1. Procés de precipitació: pretractament, neutralització, eliminació de metalls, desalinització química
  2. Tecnologies de membranes: òsmosi inversa (RO), nanofiltració (NF), electrodílisi (ED/EDR), destil·lació per membranes (MD), etc.)
  3. Tecnologies d’intercanvi iònic (IX)
  4. Tecnologies de concentració (evaporació al buit i cristal·lització)
  5. Tractament biològic
  6. Regadiu amb aigua de mina impactada
  7. Tecnologies de congelació (cristal·lització de congelació eutèctica, tecnologia de gel híbrid)
  8. Altres tecnologies emergents com òsmosi forçada (FO), desalinització de nanotubs de carboni, desalinització biomimètica, o processos nano-electroquímics.
  9. Gestor de residus.

A l’hora d’escollir una solució és molt important tenir en compte els següents factors:

  • Volum estimat d’aigua residual a tractar.
  • Caracterització de l’aigua que serà tractada: sòlids, metalls, sals, compostos orgànics volàtils (COVs), acidesa, conductivitat, etc.
  • Requisits de qualitat de l’aigua per poder ser vessada o reutilitzada.

SISTEMA DE VESSAMENT ZERO PER AL TRACTAMENT D’AIGÜES RESIDUALS EN EXPLOTACIONS MINERES

A Condorchem Envitech plantegem una solució de vessament zero (ZLD) per a la indústria minera, que es veu obligada per llei a eliminar la descàrrega de clorurs i sulfats al medi. Aquestes descàrregues són un subproducte del procés miner i mitigar el seu efecte en el medi ambient és crucial per al sector de la mineria.

El procés de vessament zero es duu a terme mitjançant un tractament de membrana d’última generació que permet assolir els límits de vessament i un posterior tractament mitjançant evaporació i cristal·lització per concentrar les salmorres procedents del rebuig de les membranes.

Primera etapa: clarificació i suavització

Les aigües residuals entren en dipòsits d’aireació que promouen la precipitació de metalls dissolts, com el manganès i el ferro. Posteriorment passen a un dipòsit de cristal·lització on es produeix la suavització química per reduir l’alcalinitat i la duresa.

Un cop aclarits en un dipòsit de sedimentació laminar, els fangs minerals es bombegen a un sistema de deshidratació, que poden ser un filtre de premsa o una centrifugadora.

Segona etapa: preconcentració

El sistema d’òsmosi inversa (OI) d’una o dues etapes juntament amb un sistema d’electrodílisi reversible (EDR) duen a terme la desalinització. El sistema d’OI consisteix en skids paral·lels, cadascun dels quals conté múltiples etapes d’òsmosi inversa.

A l’EDR es tracta el concentrat procedent dels mòduls de RO i s’assoleix un concentrat de fins a un 15% de TDS.

Tercera etapa: separació tèrmica

El rebuig procedent de la segona etapa és una salmorra concentrada que conté sòlids dissolts i altres components eliminats de les aigües residuals d’alimentació.

La salmorra s’envia a un sistema de suavització secundari per eliminar la duresa de calci i magnesi abans de ser enviada a un procés de tractament tèrmic que consisteix en un evaporador model ENVIDEST® i un cristal·litzador model DESALT®, ambdós dissenyats per Condorchem Envitech.

L’evaporador concentra el rebuig d’OI+EDR separant la major part de l’aigua d’una manera eficient i econòmica. L’evaporador i el cristal·litzador utilitzats són de la sèrie MFE (Evaporador d’Efecte Múltiple) que són escalfats per calor residual, ja sigui aigua calenta o vapor en el primer efecte i aigua de refrigeració per a l’últim efecte.

Una altra opció són els evaporadors i cristal·litzadors de la sèrie MVR (recompressió mecànica de vapor) que comprimeixen els vapors creats en concentrar la salmorra i posteriorment reciclen aquest vapor per utilitzar-lo a la carcassa de l’escalfador i proporcionar una font de calor per al procés d’evaporació.

L’elecció entre evaporadors del tipus MFE o MVR depèn de factors com el cost relatiu i la disponibilitat de gas natural i energia. Per la seva banda, el cristal·litzador pot ser impulsat directament amb vapor de baixa pressió des d’una caldera de gas natural en lloc d’utilitzar la recompressió mecànica de vapor.

La salmorra amb alt contingut de sòlids dissolts produïda a l’evaporador va al dipòsit d’alimentació del cristal·litzador i es bombeja al cristal·litzador per a una major concentració.

A mesura que continua el procés d’evaporació, augmenta la concentració de la salmorra i, a mesura que això succeeix, la solució es sobresatura i les sals es precipiten de la solució, la qual cosa resulta en un fang de salmorra altament concentrada. Les centrifugadores s’encarreguen de deshidratar el concentrat de salmorra, creant un residu sòlid.

Aquest sistema de desalinització i tractament de salmorres genera aigua neta i elimina completament els residus líquids. L’aigua desalada resultant pot reutilitzar-se per a la producció d’energia o ser vessada.

TRACTAMENT D’AIGÜES RESIDUALS GENERADES EN EXPLOTACIONS MINERES

COMPARATIVA DE SOLUCIÓ DE VESSAMENT ZERO LA SOLUCIÓ ZLD AMB ALTRES SISTEMES

En la majoria dels casos, un sistema de vessament zero està format per una combinació de tecnologies, que podem dividir en 4 grans grups:

  1. Neutralització
  2. Desalinització
  3. Evaporació
  4. Tractament de salmorra / fang

Les principals característiques i avantatges d’una solució de vessament zero són les següents:

1.-Les tècniques de vessament zero tecnologies ZLD utilitzen l’evaporació i la cristal·lització com a processos de referència. A través d’elles s’obtenen concentrats de sals i aigua. Aquesta aigua pot ser reutilitzada en el procés industrial o en el propi procés de regeneració d’aqüífers. El concentrat de sals pot procedir a cristal·litzar-se i ser tractat com a residu o un recurs valoritzable.

2.- Entre els productes que poden ser recuperats i valoritzats a través de l’evaporació, trobem el liti, concentrats de sosa càustica, sulfats de sodi, etc.

3.- Un sistema de vessament zero és una bona opció quan l’aigua és escassa, o quan les normatives mediambientals exigeixen una qualitat elevada de l’aigua després del procés. Aquests sistemes permeten tractar grans volums d’aigües residuals.

4.- La disminució del volum de l’aigua residual a tractar disminueix els costos de gestió de residus.

5.-Un sistema de vessament zero permet reciclar in situ l’aigua residual, la qual cosa comporta dos avantatges: la primera és que l’aigua tractada pot ser reutilitzada i la segona és que s’eviten els transports de residus líquids en cubs i el sobrecost corresponent a aquesta logística.

6.- Les tecnologies de vessament zero ZLD impliquen un cost energètic important, si bé, l’aprofitament de la calor residual permet disminuir aquest cost. En cada cas és necessari dur a terme una anàlisi detallada dels costos energètics i de l’energia disponible.

7.- Els processos de descàrrega líquida zero ZLD tenen normalment dues fases: Una etapa de preconcentració i una altra d’evaporació/cristal·lització. Les preconcentracions es poden dur a terme mitjançant RO, ED/EDR (electrodílisi), FO (òsmosi forçada) o MD (destil·lació per membranes).

8.- La MD (destil·lació de membrana) utilitza la diferent pressió de vapor entre ambdós extrems de la membrana permetent la transferència de calor i massa dels components de la solució volàtil, com l’aigua. És un mètode relativament simple que pot utilitzar la calor residual.

9.- Per a un bon rendiment en els processos de descàrrega líquida zero és precisa una preconcentració. La preconcentració es duu a terme mitjançant les altres tecnologies comentades (ED/FO/MD). La fase de preconcentració disminueix el consum energètic en un procés de vessament zero.

10.-Les tècniques ED (Electrodílisi) són òptimes per treballar a altes salinitats, per sobre dels 70000ppm, ja que tenen una vida útil elevada i el seu cost és menor que el de l’evaporació/cristal·lització. L’obturació dels ions és compensada per canvis de polaritat. No permeten el tractament de microorganismes ni de contaminants orgànics. Aquests procediments vénen limitats per una densitat de càrrega específica, que provoca la dissociació de l’aigua i la limitació del procediment.

11.- L’òsmosi forçada (FO) permet el tractament d’altes salinitats amb una utilització òptima d’energia, ja que pot combinar l’energia tèrmica procedent de la calor residual i l’energia elèctrica. L’inconvenient és que exigeix un elevat control de les concentracions de contaminants i pot presentar problemes de polarització per concentració.

12.- Els processos de destil·lació per membrana (MD) permeten separacions a més baixa pressió i més baixa temperatura que altres tècniques, amb la possibilitat d’utilitzar la calor residual. És una tècnica amb menys limitacions de flux causades per polarització de concentració. Com a inconvenient, l’òsmosi forçada presenta alts costos modulars, els tensioactius poden provocar en la membrana problemes d’humectació i presenta un baix flux de permeat comparat amb altres processos que treballen per pressió.

    Interessat en aquesta solució?