Ejercicio: Tratamiento de DAR por Neutralización

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
SECCIÓN INGENIERÍA DE MINAS
CURSO DE ESPECIALIZACIÓN EN CIERRE DE MINAS Y PASIVOS AMBIENTALES
CURSO TÉCNICO
SESIÓN TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE ROCAS
EJERCICIO:
TRATAMIENTO DE UN DAR POR NEUTRALIZACIÓN
Se requiere tratar el siguiente drenaje mediante neutralización
Caudal:
100
m3/h
Composición química:
pH
Al:
Fe:
Mn:
Zn:
Cu:
SO4:
2.7
27
500
55
130
32
2500
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
1. Calcular cuánta cal hidratada (i.e., Ca(OH)2) se requiere para neutralizar el DAR
2. Calcular la cantidad de lodo que se generará (peso seco).
3. Calcular el volumen de lodo que será generado si se aplica el proceso convencional
(lodo de baja densidad) que genera lodos de 5% de sólidos, o el proceso HDS que
genera lodos de 25% de sólidos.
Supuestos
·
·
Asumir que la cal tiene una pureza de 92% y se aplica una eficiencia de uso de 95%
como factor de seguridad.
Asumir que todo el Fe está presente como Fe2+ y el SO4 se precipita por encima de
los 2000 mg/L formando CaSO4·2H2O.
Solución:
1. Consumo de cal.
Calculando la acidez total en el drenaje:
[
] [
] [
] [
]
æ 2 Fe 2 + 3 Fe 3+ 3 Al 3+ 2 Mn 2+
Act = 50çç
+
+
+
+ 1000 10 - pH
56
27
55
è 56
TecTratAgu_Ejercicio.doc
(
)ö÷÷
ø
1
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SECCIÓN INGENIERÍA DE MINAS
CURSO DE ESPECIALIZACIÓN EN CIERRE DE MINAS Y PASIVOS AMBIENTALES
Act = 50 [ 2*500/56 + 3*27/27 + 2*55/55 + 1000 (10-2.7)]
= 50 [17.86 + 3 + 2 + 1000 (0.002)]
= 50 [24.86]
= 1242.76 mg/L como CaCO3
Acidez Total = 1.243 g/L como CaCO3
Entonces, para neutralizar 1 m3 de DAR se requiere 1.243 kg CaCO3
74 g de cal hidratada proporcionan el mismo poder de neutralización que 100 g CaCO3,
por lo que se debe usar un factor de corrección de 1.35 (i.e., 100 g/74).
Para la cal hidratada: 1.243/1.35 = 0.92 kg/m3 de DAR, si se usa Ca(OH)2 pura.
Usando cal de 92% de pureza: 0.92/0.92 = 1 kg cal/m3
Y considerando una eficiencia de uso de 95%: 1/0.95 = 1.05 kg de cal /m3 de DAR.
Para el caudal dado:
1.05 kg cal/m3 * 100 m3/hr = 105.26 kg de cal/h, ó
= 2,526.3 kg de cal por día.
Requirimiento total diario de cal: 2.53 t/d
2. Formación de lodo :
a) Por hidróxidos metálicos:
1 mol Al à 1 mol Al(OH)3 (27 g Al produce 78 g Al(OH)3)
1 mol Mn à 1 mol MnO2 (55 g Mn à 87 g MnO2)
1 mol Zn à 1 mol Zn(OH)2 (65.4 g Zn à 99.4 g Zn(OH)2)
1 mol Cu à 1 mol Cu(OH)2 (63.55 g Cu à 97.55 g Cu(OH)2)
1 mol Fe à 1 mol Fe(OH)3 (56 g Fe à 107 g Fe(OH)3 )
Al:
27*78/27
Mn:
55*87/55
Zn:
130*99.4/65.4
Cu:
32*97.55/63.55
Fe:
500*107/56
TOTAL
TecTratAgu_Ejercicio.doc
=
=
=
=
=
78.00
87.00
197.60
49.12
955.40
1,367.12 g/m3 de lodo debido a los hidróxidos metálicos
2
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b) Por formación de yeso:
2500 – 2000 = 500 mg/L SO4 será precipitado como CaSO4·2H2O
1 mol SO4 à 1 mol CaSO4·2H2O (96 g SO4 à 172 g CaSO4·2H2O)
500*172/96 = 895.83 g/m3 de lodo debido al yeso
c) Debido a las impurezas/eficiencia de uso:
Asumir el 10% del lodo generado:
= 226.3 g /m3 de DAR tratado
Total lodo seco: 2489.25 g/m3 ó 2.5 kg/m3 de DAR tratado
2.5 kg/m3 * 100 m3/h = 250 kg/h de lodo, ó 6000 kg/d = 6 t/d de lodo.
3. Volumen de lodos:
(Asumiendo una gravedad específica de sólidos de 1.2)
@ 5% de sólidos = 6 t / 1.2 t/m3 / 0.05 = 100.4 m3/d
@ 25% de sólidos = 6 t / 1.2 t/m3 / 0.25 = 20 m3/d
TecTratAgu_Ejercicio.doc
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