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Category : Minería y extracción de petróleo

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Tratamiento de aguas ácidas en minería

Las aguas ácidas de minería se originan mediante la oxidación química y biológica de la pirita. Este fenómeno se produce cuando las rocas conteniendo dichos sulfuros entran en contacto con aire o agua. A esto hay que añadir que un agua ácida procedente de rocas y minerales incluye también numerosos metales en disolución, que aportan una importante toxicidad al efluente.

Así pues, los drenajes ácidos que se producen en las minas subterráneas y a cielo abierto son una de las principales fuentes de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas que se encuentran en su entorno.

Para evitar este daño medio ambiental se deben tomar medidas, tanto preventivas (o pasivas) como activas mediante la implantación de métodos de tratamiento de estos efluentes ácidos.

Por lo que se refiere a las tecnologías de tratamiento cabe aclarar que en numerosas ocasiones no es suficiente con un único procedimiento, sino que se hace necesaria la combinación de varios. Todo dependerá de cada caso y sus múltiples variables.

Dicho esto, las principales tecnologías de tratamiento son:

Procesos físico-químicos y biológicos, cuyos resultados han sido muy satisfactorios en lo que se refieren a la disminución de los metales disueltos, el aumento del pH y la disminución de sulfatos. El problema es que en ocasiones resultan insuficientes para depurar completamente las aguas ácidas.

La filtración, tanto por membranas como granular, también puede ser un método eficiente, aunque más complejo y costoso de implantar que otras soluciones.

Balsas de evaporación con sistema de atomización (spray mist), que habitualmente se combinan con una etapa previa de neutralización que corrija el pH del efluente hasta valores entre 7 y 8 mediante la adición de sosa cáustica o cal. Este método permite evaporar grandes cantidades de agua, muy superiores al proceso natural de evaporación, con una inversión muy pequeña.

La tecnología spray mist permite atomizar las gotas de agua, separándolas en microparticulas y elevarlas hasta alturas ampliamente superiores a los 50 metros, lo cual garantiza una gran efectividad en el proceso de evaporación.

En la ubicación de estas áreas de evaporación intensa, hay que tener en cuenta que el fenómeno de la evaporación está muy relacionado con el viento (oreo), por lo que estos aspersores deben situarse, siempre que sea posible, en superficies abiertas, donde corra el viento sin obstáculos, cuidando que no se produzcan aportes no deseables hacia el entorno.

Separación mediante decantación o coagulación.

Como hemos comentado anteriormente, tan importantes o más que las tecnologías de tratamiento escogidas, son las medidas de prevención adoptadas: prevenir y minimizar la generación de aguas ácidas, detectar y caracterizar posibles focos generadores de contaminación, así como puntos de vertido, construcción de barreras, o concentrar los efluentes y aislarlos del entorno.

En este sentido, se han desarrollado algunos métodos como el almacenamiento en minas subterráneas inundadas o bajo lámina de agua, con el objetivo de evitar la oxidación de los materiales piríticos, o el almacenamiento en huecos mineros de superficie.

Tratamiento de emisiones de NOx mediante Reducción Catalítica Selectiva (SCR)

NOx - Tratamiento de emisiones de NOx

NOx – Tratamiento de emisiones de NOx

Los óxidos de nitrógeno NOx son unos compuestos inorgánicos gaseosos formados por la combinación de oxígeno y nitrógeno. Normalmente su origen lo encontramos en diferentes procesos de combustión, que se dan a elevadas temperaturas.

El monóxido de nitrógeno y el dióxido de nitrógeno son los dos óxidos de nitrógeno más peligrosos, ya que pueden resultar muy dañinos toxicológicamente. El dióxido de nitrógeno tiene además un  olor desagradable y muy fuerte. A pesar de ello, ninguno de los dos resulta ser inflamable.

Los óxidos de nitrógeno pueden ser originados en diversas industrias y procesos como la producción de energía, la combustión de carbón, petróleo o gas natural, la galvanoplastia, el grabado de metales, o diferentes tipos de soldadura.

La emisión de óxidos de nitrógeno resulta muy peligrosa para la salud, ya que afecta a los aparatos respiratorios de personas y animales, pudiendo llegar a producir enfermedades respiratorias y cardiovasculares por su carácter ácido. Además, una vez son emitidos pueden dar origen a otros contaminantes secundarios, por ejemplo el PAN (nitrato de peroxiacetilo). Las reacciones producidas en la atmósfera por estos compuestos son muy complejas, e intervienen radicales como OH, O3 NO, y otros.

Por todo ello es muy importante que aquellas industrias que fruto de sus procesos productivos originen emisiones de NOx, tomen las medidas necesarias para limitar la emisión de estos compuestos inorgánicos. Las tecnologías de tratamiento del aire para controlar las emisiones de NOx se pueden clasificar en dos grupos, aquellas que se aplican en la combustión para reducir la formación de los NOx, o aquellas consistentes en el tratamiento del efluente para eliminar los NOx.

En el primer caso encontramos diferentes opciones como los quemadores de baja producción de NOx, recirculación del gas, inyección de agua o vapor, etc. El problema de estas soluciones es que en muchos casos la reducción de NOx alcanzada no es suficiente para cumplir las estrictas legislaciones existentes.

Por ello es mucho más seguro apostar por tecnologías destinadas a la eliminación de los NOx, que se basan en la retención de los NOx o en su transformación en compuestos o elementos inocuos. Entre los distintos métodos de tratamiento de los gases de combustión, la tecnología de catálisis ha demostrado ser la más efectiva. Así, el proceso de la Reducción Catalítica Selectiva (SCR), que utiliza amoníaco como agente reductor, es hoy en día la tecnología más utilizada industrialmente y desarrollada en el mundo, pues permite eliminar eficaz, selectiva y económicamente los NOx.

El proceso SCR está basado en la reducción de los NOx con NH3, en presencia de exceso de O2 y un catalizador apropiado, para transformarse en sustancias inocuas tales como agua y nitrógeno de acuerdo a las siguientes reacciones. El amoníaco en forma de hidróxido amónico líquido, es vaporizado, diluido con aire e inyectado directamente en la corriente de gases a tratar a través de un distribuidor.

Sin embargo también es posible la aparición de reacciones secundarias indeseables, como la formación de óxido nitroso, o der nitrógeno molecular y óxido nítrico, cuando el amoniaco reacciona con el oxigeno
En el caso de combustibles con alto porcentaje en azufre, durante su combustión se produce también SO2 que puede ser catalíticamente oxidado a SO3. La oxidación del SO3 puede reaccionar con el agua y el amoniaco no reaccionado para formar ácido sulfúrico y sulfato amónico.

Las sales de sulfato se pueden depositar y acumular sobre el catalizador dando lugar a su desactivación si la temperatura del catalizador no es suficientemente alta, y el ácido sulfúrico formado puede provocar problemas de corrosión aguas abajo en la planta. Por tanto, dependiendo de las condiciones de operación requeridas se debe disponer de un sistema catalítico DeNOx altamente selectivo para reducir los NOx con el NH3 en presencia de O2, evitando todas las reacciones secundarias no deseables.

Lectura relacionada: Eliminación de NOx

Tratamiento de salmueras en extracción de petróleo

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Las aguas congénitas, aguas saladas o salmuera líquida (en inglés, produced water) son un subproducto de la extracción de crudo al igual que el gas natural que fluye a través del pozo. Una vez separadas las aguas congénitas del crudo se verifica que estas contienen una concentración de sal de entre 10 y 150 g/l (2,2 a 50 libras/barril), además de bicarbonatos, sulfatos, calcio, magnesio y restos orgánicos. El vertido incontrolado genera un enorme impacto sobre el medio ambiente y puede contaminar cauces de agua dulce si no se evita la emisión sobre el terreno. La gestión de este fluido contaminante en las explotaciones terrestres es complicada y costosa mientras queel tratamiento en sitio mediante evaporadores al vacío permite resolver el problema de una forma eficiente y a bajo coste.

Normalmente en la extracción de crudo se obtiene una cantidad apreciable de gas natural que, salvo que se canalice (gaseoducto) o se comprima (GNL) para facilitar el transporte y comercializarlo como combustible, se suele quemar en teas en el propio campo. Esta energía disponible, barata y limpia se puede utilizar en evaporadores al vacío para el tratamiento de salmueras, para tratar aguas congénitas, aguas servidas, etc.

También es frecuente en algunos campos disponer de vapor procedente de generadores que inyectan vapor para favorecer la extracción de crudo pesado. Por último, la producción de energía eléctrica es realizada por moto-generadores,así como equipos más sofisticados de cogeneración, es decir con producción de fluido eléctrico y fluido térmico (agua caliente y humos de combustión), que puede ser aprovechado.

Cualquiera de las formas de energía disponible en el campo es aprovechable en los evaporadores al vacío.

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Tratamiento de aguas congénitas