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Tecnologías de destrucción de cianuro de efluentes cianurados

M.Sc. Ing. Julio Tremolada P., Gerente general - SIGA INGENIEROS PERU S.A


INTRODUCCIÓN
La literatura técnica y las patentes técnicas describen una multitud de procesos para la destrucción y recuperación de cianuro libre, y complejos cianuro metálicos, a partir de soluciones provenientes de efluentes cianurados.

Los objetivos de la destrucción del cianuro es satisfacer las siguientes consideraciones operacionales:
* Destruir rápidamente el cianuro
* Minimizar los volúmenes de efluentes
* No generar compuestos o derivados metaestables del cianuro
* Limitar la construcción de procesos químicos adversos o sus productos de degradación / reacción en los efluentes

La hidrometalurgia de minerales asociados a sulfuros y/o óxidos en las diversas etapas de la lixiviación con cianuro genera en el proceso final efluentes líquidos con contenido de cianuro y de metales pesados como: plomo, zinc, fierro, cobre, arsénico y de otros elementos metálicos que precisan de un tratamiento adecuado acorde con la legislación ambiental vigente.

En las últimas tres décadas, el tratamiento de efluentes que contienen cianuro y metales pesados está siendo ampliamente estudiado y evaluado. Generalmente los efluentes líquidos de cianuración presentan los siguientes iones en solución: Au +3, Au +, Ag +, Zn +2, Pb +2, Na +, NaCN, CN -, Ca +2, S -2, S2 O3 -2, S3 O6 -2, S4O6 -2, SCN, H +, Fe +2, Fe +3, Cu +, Cu +2, As +3 y otros elementos de acuerdo con la mineralogía que presente la roca mineral, formando el cianuro principalmente complejos con el zinc, cobre y hierro.

En la industria minera, el empleo de cianuros reviste particular importancia debido a la capacidad del ión cianuro CN- para formar complejos con metales de transición y con sus vecinos de la Tabla Periódica Zn, Cd y Hg; 28 elementos en diferentes estados de oxidación pueden formar 72 estructuras complejas con el ión cianuro.

Por otra parte, la toxicidad de los cianuros solubles sobre las especies vivas es bien conocida. Consecuentemente, se hace relevante para la protección del medio ambiente el tratamiento adecuado de los efluentes de la industria minera. Las consideraciones a este respecto permiten entender los problemas técnicos que surgen en el control ambiental del cianuro en la industria minera.

Las tecnologías de destrucción del cianuro son las siguientes:
* Degradación natural (evaporación, volatilización)
* Clorinación alcalina (hipoclorito de sodio y/o hipoclorito de calcio)
* Proceso Inco (Oxidación con SO2, aire, CuSO4)
* Biodegradación, wetlands
* Oxidación con peróxido de hidrogeno + CuSO4
* Adsorción sobre sulfato ferroso
* AVR (acidificación, volatilización, neutralización)
* Ozonización
* Intercambio iónico
* Precipitación química
* Electroquímica
* Ósmosis reversa
* Flotación iónica
* Adsorción sobre carbón activado
* Electrodiálisis
* Oxidación a alta presión
* Fotolisis y polimerización
* Ácido de caro
* Cloro gaseoso
* Proceso DTOX
* Proceso SART

Un número importante de estos métodos han sido sugeridos para su aplicación industrial en el tratamiento de efluentes cianurados.

El objetivo es presentar todos los procesos, ya que en muchos casos algunas tecnologías han sido dejadas de lado por factores técnicos o por variables económicas inaceptables para el tratamiento de los efluentes cianurados, particularmente en vista de su disponibilidad más practica como tecnología robusta y probada para los procesos industriales.

Niveles máximos permisibles que exige la  regulación ambiental
El Ministerio de Energía y Minas  (MINEM), a través de la DGAA fiscaliza que estos límites no se excedan.

Niveles máximos permisibles para nuevas mineras (mg/l):



Proceso INCO
Puede ser aplicado a soluciones y pulpas cianuradas. La oxidación del cianuro es concordante con alguna de las siguientes reacciones globales:

CN- + Na2SO3 + O2  OCN- + Na2SO4        
CN- + ½ Na2S2O5 + O2 + ½ H2O  OCN- + ½ Na2SO4 + ½ H2SO4
CN- + SO2 + O2 + H2O  OCN- + H2SO4

El proceso oxida cianuro libre y todos los cianuros acomplejados con cobre, níquel, zinc, plata, cadmio, fierro. La oxidación es catalizada por el cobre soluble (Cu +2), el cual es adicionado en solución como sulfato de cobre.

Proceso DTOX
Es un proceso australiano para tratar aguas residuales que precipitan metales pesados y neutralizan cianuro. DTOX reacciona rápidamente con cianuro libre y complejos. El producto final es liberado al medio ambiente como carbonatos y amonio; la reacción es rápida. El sulfuro que contiene el DTOX precipita los metales pesados como minerales sulfurados (tal cual ocurre en la naturaleza), los que se pueden recuperar para ser vendidos o para ser encapsulados.

Ósmosis inversa
La ósmosis inversa consiste en separar un soluto disuelto de su solvente mediante fuerzas ejercidas sobre una membrana semipermeable, y está basado en el uso de la tecnología de membranas que tienen por objetivo reducir el contenido de cianuro, así como los metales disueltos y otras sustancias como nitratos y nitritos en la solución.

Este proceso permite la recuperación y recirculación de cianuro de la solución de alimentación. No utiliza reactivos químicos y generalmente se adiciona cloro en baja proporción al final del proceso a efectos de tener concentraciones de cianuro y de metales pesados por debajo de los LMP establecidos por la regulación ambiental.

Proceso sulfato ferroso
El cianuro libre puede ser convertido en un compuesto poco tóxico con la adición de un exceso de una sal soluble de hierro, como lo es el sulfato ferroso (FeSO4.7H2O), en un rango de pH entre 7,5-10,5. La adición de iones ferrosos a soluciones que contienen cianuro férrico deja un precipitado azul conocido como azul de Turnbull. Por otra parte, los iones férricos reaccionan con el cianuro ferroso para formar el insoluble azul de Prusia.

FeSO4.H2O+6NaCN = Na4Fe(CN)6+Na2SO4+H2O

Na4Fe(CN)6 = 4Na++Fe(CN)-46.

3Na4Fe(CN)6+6FeSO4+3/2O2 = Fe4(Fe(CN)6)3+Fe2O3+6Na2SO4. Azul de Prusia

Biodegradación
* Las bacterias utilizan el oxígeno del aire para descomponer los compuestos de cianuro en nitratos (nitrificación  que convierte el amoniaco en NO2 y NO3), bicarbonatos y sulfatos.
* Ventajas del proceso de tratamiento biológico:
* Diseño simple y el control del proceso operativo
* Bajos costos de las sustancias quími



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