Manejo de Agua y Balance Ionico

Ingeniería de Recursos SRLIngeniería de Recursos SRL

Manejo de Agua y Simulación de Flujos recirculativos para optimizar

tratamiento de efluentestratamiento de efluentes

[email protected]/2016

1

Objetivoj

1. Reducir el requerimiento de agua fresca del sistema –y como consecuencia disminución de caudal de efluente a ser tratado‐ mediante el modelamiento de procesos y simulación de reacciones químicas (Modelo Balance Iónico)

2. Brindar herramienta para simular cambios que p qpermitan optimizar el manejo de agua al interior de la operación así como explorar alternativas de pre‐p p ptratamiento (limpieza interna para garantizar recirculación).

Ingeniería de Recursos SRL

)

2

Beneficios

1 R d ió t d t t i t fl t i l1. Reducción costos de tratamiento efluentes gracias a la reducción de volumen (y carga iónica) de efluentes sometidos a tratamiento.

2. Reducción de costos por tarifa vertimientos (optimización de uso de agua)(optimización de uso de agua)

3. Posibilidad de ampliar producción sin requerir mayor cantidad de agua frescacantidad de agua fresca

4. Reducción de huella hídrica

5. Confinamiento de iones contaminantes en zonas definidas para evitar contaminación del circuito

Ingeniería de Recursos SRL 3

Requerimiento regulatorioq g

Boro

Bario

Sulfatos

AluminioECA 2015

Cianuro

Boro SulfatospH

Sulfuros

Cianuro libre

Níquel

Fenol

Selenio

Fósforo (P‐PO4)

FluoruroDQO

Nitrógeno

Antimonio

Nitrógeno amoniacal MolibdenoManganeso

Demanda Química de Oxígeno

Radio 226 como nitrato


Evolución del Proyectoy

Simulación de casos (alternativas de manejo

Selección de PFD (con cliente)

Muestreo en campo

Construcción y calibración modelo caso actual

( jde aguas y/o tratamiento)

Información de antecedentes y

Muestreo en campo

levantamiento de terreno


Plan Manejo AguasC t í tiCaracterísticas

• Con esta herramienta y metodología se reducen las incertidumbres al• Con esta herramienta y metodología, se reducen las incertidumbres almínimo de modo que se cuenta con sustento (cálculos y simulaciones) asícomo evidencia física (análisis de laboratorio de muestras tomadas encampo) que los planteamientos propuestos son realizables.p ) q p p p

• Estos modelos se pueden complementar con pruebas de laboratorio (contecnologías eficientes de tratamiento) para primeras estimaciones realistasg ) p pde OPEX y CAPEX (equipos principales)

• A partir del sustento (simulaciones y pruebas) se definirán alternativas dep ( y p )PFD (Diagramas de Flujos de Procesos) señalando Pros/Cons.

• En una siguiente etapa se deberán ejecutar Pruebas de Laboratorio con elg p jobjetivo de reducir incertidumbre e iniciar la maduración de diseño deingeniería (con rendimientos probados).


Plan Manejo AguasM t d l í d l ióMetodología de solución

El b Di d Bl A t l S id tifi lí d• Elaborar Diagrama de Bloques Actual. Se identifican procesos, líneas de flujo, destinos (con apoyo de operaciones mina y proyecciones del cliente)

• Se elabora Balances de masa (hídrico, metalúrgico, iónico). Incorporando características del mineral, calidad de agua que ingresa, contenido iónico de reactivosreactivos.

• Se proponen y simulan alternativas de separación y agrupamiento de flujos provenientes de operaciones unitarias, así como se incorpora en el modelo tratamientos tentativos (parciales o totales)

• Se presentan nuevos PFD (Diag. Bloques Procesos) con respectiva estimación de CAPEX y OPEX al cliente para toma de decisiones


Plan Manejo AguasE t blEntregables

1 Di d Bl B l d M t l l1. Diagrama de Bloques y Balance de Masas actual real y validado

2 Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación2. Tabla de parámetros metalúrgicos y criterios de simulación de cada caso

3 Alternativas de mejora estudiadas simuladas con sustento3. Alternativas de mejora estudiadas, simuladas con sustento de cálculos

4. PFDs analizados4. PFDs analizados5. (DM) Tabla comparativa de casos, OPEX, CAPEX6 (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons6. (DM) Tabla comparativa de Pros y Cons7. Plan de ejecución y cronograma para las siguientes etapas


El Simulador de Procesos

• Simulador de procesos basado en Matlab Simulink que• Simulador de procesos basado en Matlab‐Simulink que modela escenarios en estado estacionario

• Reúne balances metalúrgico, de masa, iónico y estequiometrías (principales reacciones químicas)

• Flujos de proceso representados por vectores

• Grupo de operaciones unitarias (módulos) conectadas entre sí y representadas en Simulink®y representadas en Simulink®


¿Qué cosas permite realizar?¿Qué cosas permite realizar?

P di ió d t i t d l• Predicción de concentraciones en todas las corrientesF ilit áli i d i t d• Facilita análisis de sistemas de aguas para:– Adición reactivos químicosAporte fuentes contaminantes– Aporte fuentes contaminantes

– Recirculación de agua y pulpa• Permite análisis de sensibilidad para estudio de casos• Permite análisis de sensibilidad para estudio de casos• Resultados exportables a Microsoft Excel®


Conexión UnidadesConexión UnidadesMina Chancado Molienda Planta Concentradora

Planta Molibdeno

Infiltraciones Drenes Riego Caminos

Evaporación

Depósito Relaves

Embalse Intermedio

Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos

Remoción

Agua Fresca

Lamas, InfiltracionesExcedentes

Incrustaciones

Estación BombeoRepulpeoRelavera

I L S REFINO

Riego RF

Lixiviación

Neutralización


Resultados Modelación (LB)Resultados Modelación (LB)Mina Chancado Molienda Planta Concentradora

Planta Molibdeno

27740,1437

4003 9,227

Infiltraciones Drenes Riego Caminos

Evaporación

0,00049262410 1287

0 045693236 1660

0,0001533 2774

0,0003266 4003

25,11 3063 2237

Ca+2SO4‐2CaSO4.2H20

Depósito Relaves

Embalse Intermedio

Infiltraciones, Drenes, Riego Caminos 0,04569

240

Remoción

Agua Fresca

Lamas, InfiltracionesExcedentes

0,0 100 240

0,7535 2665439

0,04569 3236 1660

0,0 1500 500

0,0 100 240

Incrustaciones

Estación BombeoRepulpeoRelavera

0,0946

30,97 0,000523

1818 183

I L S REFINO

Riego RF

Lixiviación

Neutralización0,000291

2355 145,1

0,0005231818 183


Experiencias de aplicaciónExperiencias de aplicaciónUnidad Minera Año Descripción

Al b Gl 2005 Id ifi ió d i d i i l d lf fl fi l i í lAlumbrera ‐ Glencore 2005 Identificación de estrategias para reducir nivel de sulfatos en efluente final y evitar así la construcción de planta de tratamiento

Los Bronces ‐AngloAmerican 2007 Se construyó el modelo inicial de toda la operación, con el objetivo de contener/reducir el SO4 y otras fuentes principales de contaminantes

Los Bronces ‐AngloAmerican 2009 Actualizar por expansión y resolver problema de incrustaciones en tuberías

Mahr Tunel – Volcán 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluyen ósmosis, separación de flujos y remediación de fuentes generadora de agua ácida.

Andaychagua – Volcán 2012 Modelo base y simulación de alternativas para tratamiento de efluentes que incluye pre‐tratamiento de agua de mina.

Carahuacra – Volcán 2012 Modelo base y alternativas de tratamiento con cal

C d P V l á 2012 M d l b id tifi ió d f t d t i ió t l bi l t (Cerro de Pasco ‐ Volcán 2012 Modelo base, identificación de fuentes de contaminación metales bivalentes (agua ácida), pruebas de abatimiento con flujos separados y mezclas. Se identificó que el sistema futuro era más sensible al caudal que a la carga química con lo que se diseño estrategia para separación de aguas y reducir CAPEX de ósmosis

Los Pelambres 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de agua frescaLos Pelambres 2012 Maximización de flujo recirculativo para optimización de uso de agua fresca

San Rafael – Minsur 2016 Integración de planta futura (retratamiento de relaves), identificación de principal fuete de liberación iónica (contaminantes). Abatimiento químico de F‐ muy por debajo de 1ppm (límite ECA‐3)


Uso de herramienta para simular lavado en contracorriente de pulpa de concentrado y determinar efectos en la calidad del agua de filtración (contenido de Sulfatos) que es

descargada como efluentedescargada como efluente.Cliente: Minera Alumbrera – Argentina

Implementación Medidas

Sulfato antes: 1,5 g/L

Sulfato después: 0,4 g/L

Resultado: la simulación indicó que al realizar el lavado, podría bajar la concentración desulfatos desde 1.500 mg/L a menos de 500 mg/L (concentración límite normativa de descargaargentina). La minera implementó los cambios propuestos, resultando en que el efluentecomenzó a cumplir la normativa, sin necesidad de implementar sistema de tratamiento.


Simulación del sistema hídrico completo de Unidad Minera, con el objetivo de determinar principales fuentes de contaminantes y consecuencias de recirculación de efluentes, en lugar

de descartarlos previo tratamiento (se eliminan purgas)de descartarlos previo tratamiento (se eliminan purgas).Cliente: Minera Los Pelambres ‐ Chile

Resultado: simulación indicó que recirculaciones de

Escenario 175 KTpd Q agua L/sSO4 [mg/L] dis 8SO4 [Kg/h] tot 28% alim/salida 1 Alim SO4 12164

0% Salida SO4 1218730 -2324426 400

Aguas minas

Infiltraciones CV-005

a STR

Estero Piuquenes

Consumo en Pta Cocent

efluentes no afectaba la calidad de las aguas de proceso. Respecto

26 4000% 123

3184 112 1771352 1307 1%

15656 526 8922070

73 1%24939657254%

718192 6%

Piscinas NN N SRío Pelambres

MineralTK100

TK106

Rio Choapa

TK744

TK104

Molienda + Flotación

Cal

H2SO4

de las fuentes de contaminantes, se determinó que en

192 6%1304 41907 3316

0 4881352

03235 361300 219 149221475 1492 200 0 8

1175 1254 28237 0 1

1631 0%1390

TapónAgua

Conc. Colectivo

Colas

Flotación selectiva TK711TK10/12

TK13TK20/21

Infilts CV-006/7

TK52

Flotación NaSH

H2SO4

general no eran las esperadas, siendo estas la disolución

282698276

35 2%170072126 368

77 17% 1 1287 4040 1724 1701

17 0 14% 2474 20%725

Concent.cobre

Lluvia

Evaporada

ConcentradomolibdenoRelave

Agua Recuperada TK50/51/712PLF

T ili

Agua lavado filtros

ajuste Cp

De Choapa STR

Pta Filtros

PUERTO

HCl

FeCl3

Cl2Repulpeo Control Polvos

Dren/Infiltraciones

desde el mineral, recirculación de infiltraciones de l l

72513573542

1411378189116%

43213828295

Acumulado

Retorno

AlimentaciónPTE

Tailings

Tailings + Piscinas

A muro

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relaveras, y no la adición de reactivos.

15

829568%

Variables analizadas por el simuladorVariables analizadas por el simulador•Información general (flujo, Cp, humedad, pH, leyes)•6 variablesInformación General

•Iones disueltos (especiación)•Sólidos Disueltos Totales•45 componentes

Concentración Iones Disueltos [ppm]

•Compuestos sólidos suspendidos•Sólidos Suspendidos TotalesConcentración Sólidos Suspendidos •Sólidos Suspendidos Totales•32 componentes

[ppm]

•Iones disueltos (especiación)•Sólidos Disueltos Totales•45 componentes

Flujo Másico Iones Disueltos [kg/h]

•Compuestos sólidos suspendidos•Sólidos Suspendidos Totales•32 componentes

Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]

•Finos de cada elemento químico•Incluye finos disueltos totalesConcentración Finos Disueltos [ppm] •Incluye finos disueltos totales•33 componentes

Concentración Finos Disueltos [ppm]

•Finos de cada elemento químico•Incluye Finos Suspendidos Totales•19 componentes

Concentración Finos Suspendidos [ppm]

•Finos de cada elemento químico•Incluye finos disueltos totales•33 componentes

Flujo Másico Finos Disueltos [kg/h]

•Finos de cada elemento químicoI l Fi S did T lFl j Má i Sólid S did [k /h]


•Incluye Finos Suspendidos Totales•19 componentes

Flujo Másico Sólidos Suspendidos [kg/h]

Detalles: Biblioteca modelosDetalles: Biblioteca modelosCategoría Modelo

Divisor de FlujosMezcla/División Aguas Mezclador

Separador de Flujos Prioritario

Separadores Iónicos y Sólido Líquido

Osmosis Inversa (iónico)Celda Flotación (selectivo)Sólido – Líquido Separador S/L Coagulación FeCl3 Neutralización con Ca(OH)2 y NaOHPrecipitación Sulfato < Kps CaSO4Reacciones QuímicasPrecipitación Sulfato < Kps CaSO4

Ajuste de pHEquilibrio Químico CaSO4

Ablandamiento

Dimensionadores

EstanquesAgitadoresSeparadores S/LBombas

Estimadores de CostoOPEXBeneficio EconómicoPrincipales Índices de Producción


ImplementaciónImplementaciónGestión de Agua y Manejo de Contaminantes Recirculativos

Actividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 Reuniones, presentaciones KOM

SEMANAS

2 Revisión Antecedentes3 Visita Terreno4 Procesamiento de Datos 5 Construcción y Calibración Modelo6 Estudio de Casos (10)7 Estimaciones CAPEX/OPEX8 Informe Final

Contacto: Especialistas asociados:Contacto:Oswaldo [email protected]+51 999657317

Especialistas asociados:Carlos MorilloOmar Gaete


+51 999657317

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