Diseño conceptual de un proceso industrial para la remoción de metales pesados presentes en riles mineros mediante el uso de bioadsorbentes

Abstract

Hoy en día, la generación de RILes mineros constituye una problemática medioambiental significativa para el ecosistema. Específicamente, la presencia de drenajes ácidos en los terrenos aledaños a la industria y la percolación de dichos RILes en la corteza terrestre, se puede traducir en daños a los sistemas acuáticos, comunidades vegetales, y efectos negativos sobre la calidad de las aguas superficiales y subterráneas de la zona. Dada la gran cantidad de metales pesados que poseen estos efluentes, se han establecido normas ambientales que regulan sus descargas a las corrientes de desagüe para evitar que éstas contaminen cauces de ríos, vertientes, lagos y/o terrenos permeables. Una solución de bajo costo, simple y eficaz de separar los metales de los RILes mineros, es la utilización de bioadsorbentes naturales, dentro de los cuales destaca la corteza de pino Insigne, ya que es uno de los sustratos que tiene mayor capacidad de remoción de metales pesados y es un material de desecho, de bajo costo, de una de las industrias madereras de mayor abundancia en la zona sur del país. Dada esta situación, el objetivo de esta memoria es diseñar conceptualmente un proceso industrial capaz de adsorber los metales pesados provenientes de los relaves mineros utilizando corteza de pino Insigne. Para lograr dicho objetivo, se realizaron una serie de experimentos a escala de laboratorio que buscaban estudiar el funcionamiento de la neutralización de cobre, y optimizar las variables operacionales del proceso de adsorción de cobre tanto en columnas como en tanques agitados, para posteriormente comparar cuál de los reactores era más indicado para la adsorción. A partir de los resultados experimentales se concluye que el proceso de neutralización de soluciones contaminadas con cobre (II) disuelto entre pH 6 y 8 no permite llegar a concentraciones de cobre (II) de descarte permitida por la normativa vigente (1 [mg Cu/l]) luego de 2,5 [h] de proceso. Además, la presencia de agentes complejantes del metal en la solución contaminada, como iones cloruro, estabilizan el cobre aún más en el estado soluble. A nivel de laboratorio, las condiciones operacionales que optimizan la adsorción de metales pesados, en términos cinéticos y económicos, en una columna con reciclo completo fueron trabajar con un empaque compuesto por 50% corteza y 50% cuarzo [v/v], pH 7, y con un flujo de entrada de 1,9 [l/h], mientras que en un tanque agitado fueron agregar una densidad de pulpa de 10,31 [g corteza/l], pH 7 y agitar a 500 [rpm]. Para la adsorción de RILes en continuo, se recomienda utilizar una columna cuando se quiere obtener conversiones de adsorción sobre el 95%, mientras que para conversiones menores o igual a 95% es más adecuado utilizar un tanque agitado continuo. Al utilizar un tanque agitado en la adsorción, se requiere de una operación posterior en la que se separe la corteza del RIL tratado. La flotación se presenta como una solución a este problema. Una concentración de 8,96 [g/l] de espumante del tipo matfroth 355, permite recuperar el 80% de la corteza, lo que lo hace un buen sistema de separación la corteza-RIL tratado, pero aún requiere de un segundo proceso de separación para remover la totalidad del material en solución.