Efecto del PH y dosis de Hipoclorito de Calcio, en la degradación oxidativa de efluentes líquidos cianurados y su aplicación en la remoción de metales pesados

Abstract

El objetivo del presente proyecto de tesis es determinar el efecto del pH, la dosis del hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2(ac)) expresada como porcentaje del exceso obtenido del cálculo estequiométrico en la detoxificación oxidativa vía Cloración Alcalina como alternativa tecnológica para la degradación de efluentes líquidos cianurados. La muestra evaluada fue obtenida en coordinación con el Área de Operaciones procedentes de la Unidad Minera La Zanja - Buenaventura Cajamarca, a solicitud de la unidad minera en mención, también se evaluó la influencia del cloruro férrico (FeCl2(ac)) y sulfhidrato de sodio (NaSH) como agentes coagulantes y quelantes respectivamente actuando como depresores de elementos metálicos ( Cu, Hg, Fe, Zn, Mn, As ) presentes en el efluente y que requieren su remoción. Este estudio es descriptivo, pues se fundamenta en información recolectada de pruebas a nivel de laboratorio para su posterior análisis e interpretación. Así mismo, esta información permitirá describir la influencia y comportamiento de las variables y obtener las condiciones más eficientes desde el punto de vista económico y operacional en la degradación oxidativa del cianuro y la reducción de elementos metálicos presentes en el efluente por debajo de los Límites Máximos Permisibles según la normatividad peruana vigente al 2012. La importancia de esta investigación se fundamenta en que existen pocos estudios enfocados sobre la influencia que existe entre los elementos metálicos (Cu, Hg, Pb, As, Fe, etc.) y la concentración de compuestos cianurados de manera que sus niveles de concentración eviten la contaminación de aguas y subsuelos, éste es un problema que actualmente tiene un impacto ambiental importante pues afecta la salud de las comunidades y/o zonas aledañas a los puntos de operaciones mineras. Como se sabe, existen confrontaciones sociales y políticas debido a que muchas mineras no están cumpliendo con las normativas ambientales vigentes, como el Decreto Supremo D.S. N° 010-2010-MINAM Anexo 01, la cual hace mención a los Límites Máximos Permisibles (LMP) para descarga de efluentes líquidos en actividades minero metalúrgicas: cianuro total (1ppm), Cu (0,5ppm), Hg (1,6ppb), Fe (2ppm), Pb (0,2ppm), Zn (1,5ppm), Mn (0,2ppm) y As (0,1ppm). El presente estudio permitirá obtener concentraciones de cianuro y metales por debajo de los LMP, haciendo uso de ensayos a nivel laboratorio con los cuales se obtendrá información que permita establecer valores de pH y concentraciones de Ca(ClO)2(ac), FeCl3(ac) y NaSH necesarias para la degradación oxidativa del cianuro y remoción de metales(Cu ,Hg, Zn, etc.) del efluente proveniente de la Unidad Minera La Zanja. Para el desarrollo del presente estudio se realizaron pruebas iniciales (primera etapa de pruebas) con una muestra de Cianuro de sodio grado QP(químicamente puro) preparada en laboratorio, para ello se hizo uso de un agitador magnético así como instrumentación para la determinación del CN- libre vía titulación volumétrica, posteriormente ( segunda etapa de pruebas) con la información preliminar obtenida en las pruebas iniciales sobre la dosis de Ca(ClO)2(ac), se desarrollaron pruebas con un efluente procedente de la Unidad Minera La Zanja del grupo Buenaventura. La temperatura de operación fue de 22-24°C a presión atmosférica. Cabe resaltar que el porcentaje de exceso sobre el cálculo estequiométrico del hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2(ac)), se debe a la existencia de cianuros complejos que no son determinados en los reportes de CN total los cuales elevan el consumo de agente oxidante (Ca(ClO)2(ac)) por encima del valor establecido estequiométricamente. Todos los resultados fueron estudiados para tener una visión general del comportamiento de la reacción y su rendimiento en cuanto a la degradación oxidativa del cianuro y la remoción de metales pesados. Se trabajó con porcentajes en exceso de agente oxidante desde 50% hasta 300%, en un rango de pH inicial desde 9,5 hasta 11,8. Las concentraciones del cloruro férrico fueron variadas hasta optimizar la remoción de metales pesados, variando desde 50 ppm hasta 60 ppm (base seca), del mismo modo se estableció una dosis para el sulfhidrato de sodio en un rango desde 5ppm hasta 80ppm (base húmeda). Finalmente el producto obtenido fue enviado para su análisis a laboratorios SGS del Perú S.A. Los resultados de las pruebas realizadas para detoxificar una cantidad de 43.5ppm de cianuro total concluyen que la relaciones óptimas del porcentaje en exceso estequiométrico de hipoclorito de calcio fue de 280% o su equivalente de 649ppm en base húmeda como agente oxidante, la concentración de cloruro férrico se estableció en 50ppm en base seca, sulfhidrato de sodio en 30ppm base húmeda y un pH >11, logrando un buen rendimiento en la degradación oxidativa del cianuro muy cercana al 100%. Se logró llegar a una concentración de 0,011 ppm de cianuro total, en cianuro wad se logró una concentración de <0,001ppm y en metales pesados como el Cu de 0,125ppm, Hg de 0,7ppb, Fe de 0,521ppm, Pb de 0,008ppm, Zn de 0,007ppm, Mn de 0,0011ppm y As de 0,011ppm, de este modo se cumplió con la normatividad vigente. El modelo cinético desarrollado fue correlacionado con los datos experimentales para validarlo, mostrando una muy buena relación con los mismos. La constante de la velocidad de reacción obtenida fue de 0.0333 l-mol-1-min-1, con un coeficiente de regresión igual a 0.9706 estableciéndose que es una reacción de segundo orden.