Estudio de óxido de grafeno y biopolímeros para la floculación en el tratamiento de relaves mineros

Abstract

La disposición y manejo de relaves mineros en Chile representa un problema de gran envergadura, debido principalmente a la industria minera del cobre. La cantidad de agua retenida en éstos es importante por lo que recuperarla implicaría una reducción en la huella de carbono del proceso productivo minero. Los relaves son efluentes del proceso productivo minero (flotación) y en concreto, son suspensiones de partículas que en su mayoría son minerales formadores de roca (99%). Debido a que las ley del cobre disminuye con el tiempo, es necesario moler más el mineral para obtener más cobre, esto tiene como efecto que los relaves estén compuestos por material sólido particulado aún más fino clasificado como arcillas. Las arcillas presentes en los relaves hacen que su tratamiento tradicional para recuperar agua por sedimentación gravitacional no funcione y por tanto, se recurra al uso de agentes floculantes cuyo objetivo es ayudar a la agregación de partículas para formar aglomerados densos capaces de precipitar. En vista del rápido avance y desarrollo en nanomateriales es que se propone auxiliar un aditivo tradicional como la poliacrilamida aniónica (PAM-A) con el óxido de grafeno (GO) y también estudiar el desempeño de otro tipo de agentes floculantes basados en biopolímeros (alginato de sodio SA y quitosano CS). Además, averiguar si el GO como coagente de alguno de éstos posee alguna mejora. En la investigación se contemplan suspensiones acuosas de minerales finos presentes en éstos (caolinita, montmorillonita y goethita). Específicamente, se observó la formación de los flóculos y la turbiedad del sobrenadante una vez finalizada la floculación. Los sistemas más eficientes fueron: CS a altas dosis (400 g/ton de mineral) para tratar suspensiones de caolinita y montmorillonita al 2%, con más de un 94% de remoción de partículas y GO (50 g/ton) en conjunto a PAM-A (25 g/ton) en suspensiones de caolinita al 2%, con más de un 95% de remoción. El agente comercial por sí mismo (25 g/ton) posee un 95% de remoción para suspensiones de caolinita al 2% y un 92% en el caso de montmorillonita en igual concentración. En conclusión, el CS es un excelente potencial aditivo floculante ya que logra resultados tan buenos como el PAM-A. Por otro lado, este agente funciona en todas las pruebas y el adicionar GO no aclara el sobrenadante ni tampoco ayuda a la formación de flóculos en ningún caso exceptuando el previamente señalado.