Procedimiento para aumentar el valor del pH de aguas ácidas.

Procedimiento para aumentar el valor del pH de un agua con un valor de pH inferior a 4,

5 mediante incorporación de agente de neutralización, caracterizado porque el aumento del valor del pH se lleva a cabo en al menos dos etapas, de modo que a valores del pH inferiores a 4,5 se incorpora un primer agente de neutralización con una conductividad final como máximo de 100 μS/cm, y tras alcanzar un valor del pH de al menos 4,5, se incorpora al agua un segundo agente de neutralización en forma de materiales derivados de la cal con una conductividad final por encima de 100 μS/cm, determinándose la conductividad final de los agentes de neutralización como la conductividad de una suspensión o solución acuosa de agente de neutralización en equilibrio de solución a 25º C con un contenido en agente de neutralización de 0,015% en peso, e incorporándose el agente de neutralización en el agua a valores de pH por debajo de 4,5 en forma de una suspensión con una concentración de 2 a 15% en peso y a valores del pH de al menos 4,5 en forma de una suspensión con una concentración de 0,05 a 2% en peso.

Procedimiento para aumentar el valor del pH de aguas ácidas La invención se refiere a un procedimiento para aumentar el valor del pH de aguas ácidas mediante incorporación de agentes de neutralización. De forma particular la invención se refiere a un procedimiento para aumentar el valor del pH de lagos residuales de explotaciones a cielo abierto con un volumen de agua de más de 500.000 m3.

Regiones en las se promovió la explotación minera a cielo abierto se ven frecuentemente afectadas durante décadas por las consecuencias tras la interrupción de las actividades mineras. Tras elevación del nivel freático general del agua subterránea, esta fluye de nuevo apareciendo como aguas superficiales en las escombreras abandonadas de la explotación. De forma particular debido a la descomposición de piritas en explotaciones a cielo abierto estas escombreras se enriquecen frecuentemente con un potencial ácido elevado. Esto conduce a la acidificación de los lagos residuales de la minería a cielo abierto que presentan como consecuencia frecuentemente valores de pH menores de 3. También pueden acidificarse lagos residuales de minería a cielo abierto neutros o ya neutralizados si fluye agua subterránea desde las escombreras ácidas.

Mediante inundación con agua superficial se puede contrarrestar fundamentalmente la acidificación, ya que esta presenta un potencial de neutralización determinado. Con elevados índices de acidez o con inundación de lagos de explotaciones a cielo abierto llenos ya parcialmente con aguas de superficie ácidas el potencial de neutralización baja del agua de superficie no es suficiente para la neutralización. Como consecuencia los lagos permanecen en su estado ácido.

Se conoce neutralizar agua ácida puntualmente, por ejemplo, en la salida de un lago mediante alcalinización. La alcalinización se lleva a cabo a este respecto normalmente en plantas de depuración de aguas de infiltración (GWR) . Sin embargo el lago propiamente se mantiene igualmente en su estado acidificado y como consecuencia no se puede explotar económica y turísticamente.

Se conocen adicionalmente los denominados procedimientos en lago como se describen, por ejemplo, en el documento DE 19961243. En este procedimiento se resuspenden las cenizas de central térmica que se obtienen de la combustión de lignito para neutralizar en el lago la capacidad ácida presente. Sin embargo este procedimiento no se puede usar si están presentes cenizas antiguas en las aguas. Además la actividad y la fluencia de las cenizas usadas son comparativamente bajas.

El documento DE 10304009 describe un procedimiento para aumentar la calidad del agua de aguas estacadas ácidas a cielo abierto, en el que se consigue con uso de la técnica del procedimiento en lago, de inyector y mixto así como agentes de neutralización de partícula fina y una técnica de distribución ingeniosa un grado de efectividad alto de los agentes de neutralización usados. Solo con una buena mezcla del agente de neutralización y una buena distribución en el lago no se pueden optimizar los grados de efectividad en la reacción de la masa.

Los documentos DE 4124073 A1 y WO 02/016272 A1 describen igualmente procedimientos para el tratamiento de aguas ácidas. La aplicación de los procedimientos ahí descritos con grandes cantidades de agua, como se dan en los lagos de las minas a cielo abierto, requieren sin embargo un gasto técnico y económico desproporcionadamente elevado.

También a partir del documento DE 102006001920 A1 se conoce un procedimiento para la mejora de la calidad del agua de aguas ácidas. En este procedimiento se usa en una primera etapa de tratamiento con un valor del pH bajo una sustancia de uso que contiene calcio o calcio/magnesio y una segunda etapa con sosa cáustica a un valor de pH mayor. En este procedimiento se requieren en conjunto elevados costes de producción.

A.J. GELDEHHUYS, J.P. MAREE, M- DE BEER, y P- HLABELA: "An integrated limestone/lime process for partial sulphate removal" THE JOURNAL OF THE SOUTH AFRICAN INSTITUYE OF MINING AND METALLURGY, 2003, páginas 345-354, XP002506592 describe un procedimiento para aumentar el valor del pH de un agua residual con uso de cal y cal apagada.

La presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento para aumentar el valor del pH de aguas con un valor del pH de menos de 4, 5, en el que el agente de neutralización se use de modo que su capacidad como base se aproveche de forma óptima. De este modo se deberían minimizar los costes de tratamiento de aguas.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un procedimiento para aumentar el valor del pH de un agua con un valor del pH de menos de 4, 5 mediante incorporación del agente de neutralización, realizándose el aumento del valor del pH en al menos dos etapas, de modo que a valores del pH inferiores a 4, 5 se incorpora un primer agente de neutralización con una conductividad final como máximo de 100 !S/cm, y tras alcanzar un valor del pH de al menos 4, 5, se incorpora al agua un segundo agente de neutralización en forma de materiales derivados de la cal con una conductividad final por encima de 100 !S/cm, determinándose la conductividad final de los agentes de neutralización como la conductividad de una suspensión o solución acuosa de agente de neutralización en equilibrio de solución a 25º C con un contenido en agente de neutralización de 0, 015% en peso, e incorporándose el agente de neutralización en el agua a valores de pH por debajo de 4, 5 en forma de una suspensión con una concentración de 2 a 15% en peso y a valores del pH de al menos 4, 5 en forma de una suspensión con una concentración de 0, 05 a 2% en peso El procedimiento de acuerdo con la invención se caracteriza porque los agentes de neutralización usados se seleccionan e incorporan en función del estado real respectivo del valor del pH del agua que se tiene que tratar. De forma particular son de uso a valores del pH inferiores a 4, 5 agentes de neutralización con una conductividad final como máximo de 100 !S/cm, preferiblemente como máximo de 70 !S/cm, aún más preferiblemente como máximo de 40 !S/cm y de forma particular como máximo de 20 !S/cm mientras que a va lores del pH de al menos 4, 5 son de uso agentes de neutralización con una conductividad final superior a 100 !S/cm, preferiblemente superior a 200 !S/cm, aún más preferiblemente superior a 300 !S/cm y de forma particular superior a 500 !S/cm.

Con el término agente de neutralización se entiende de acuerdo con la invención un compuesto químico que presenta una determinada fuerza de base y tiene la posibilidad de aumentar el valor del pH de un agua ácida.

Con el término conductividad final del agente de neutralización se entiende de acuerdo con la invención la conductividad de una suspensión o solución acuosa de agente de neutralización a 25º C con un contenido en agente de neutralización de 0, 015% en peso, que se encuentra en equilibrio de solución.

Si se añade un compuesto químico al agua, entonces en función de factores como entalpía de solución, tamaño de partícula, temperatura etc. se disuelve una proporción definida del compuesto. De este modo aumenta la conductividad de la solución. Después de un determinado tiempo aparece un equilibrio en solución. Este equilibrio se caracteriza porque por unidad de tiempo entran en solución la misma cantidad de partículas que abandonan la solución. Si se establece el equilibrio de solución no tiene lugar aumento adicional alguno de la conductividad de la solución en cuestión. De acuerdo con la invención se alcanza la conductividad final cuando la conductividad no cambia en más de 10 !S/cm en un minuto. La conductividad alcanzada en el estado de equilibrio representa por tanto la conductividad final de acuerdo con la invención de la solución observada en las condiciones seleccionadas.

Para la definición de la conductividad final de acuerdo con la invención se seleccionaron las siguientes condiciones. Se arranca con suspensiones de agentes de neutralización con una concentración en masa de 1 g de sólido en 100 ml de volumen de muestra. De estas suspensiones se añaden 1, 5 ml a agua desionizada aclimatada a 25º C (100 ml) y se espera hasta la aparición del equilibrio en solución. Las suspensiones contenidas a este respecto presentan un contenido en agentes de neutralización de 0, 015% en peso. Para la aceleración del establecimiento del equilibrio se pueden agitar los componentes en suspensión. El equilibrio de solución se caracteriza porque la conductividad medida no... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para aumentar el valor del pH de un agua con un valor de pH inferior a 4, 5 mediante incorporación de agente de neutralización, caracterizado porque el aumento del valor del pH se lleva a cabo en al menos dos etapas, de modo que a valores del pH inferiores a 4, 5 se incorpora un primer agente de neutralización con una conductividad final como máximo de 100 !S/cm, y tras alcanzar un valor del pH de al menos 4, 5, se incorpora al agua un segundo agente de neutralización en forma de materiales derivados de la cal con una conductividad final por encima de 100 !S/cm, determinándose la conductividad final de los agentes de neutralización como la conductividad de una suspensión o solución acuosa de agente de neutralización en equilibrio de solución a 25º C con un contenido en agente de neutralización de 0, 015% en peso, e incorporándose el agente de neutralización en el agua a valores de pH por debajo de 4, 5 en forma de una suspensión con una concentración de 2 a 15% en peso y a valores del pH de al menos 4, 5 en forma de una suspensión con una concentración de 0, 05 a 2% en peso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se aumenta el valor del pH de un agua con un volumen de agua de más de 500.000 m3.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el valor del pH del agua aumenta a un valor de al menos 5, preferiblemente de al menos 6.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el procedimiento se lleva a cabo como procedimiento en lago.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el agente de neutralización se incorpora en forma de una suspensión al agua.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como agentes de neutralización se usan materiales derivados de la cal con una conductividad final como máximo de 100 μS/cm, preferiblemente creta, cal, lodo de caliza, carbocal, dolomita semicalcinada y/o dolomita pulverizada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se usa como agente de neutralización con una conductividad final superior a 100 !S/cm, cal viva, cal apagada, cal viva disuelta, dolomita semicalcinada y/o cal dolomítica apagada.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque a valores de pH del agua por debajo de 4, 5 se usa un agente de neutralización con una afinidad en solución, medida como consumo de ácido sulfúrico en una valoración estacionaria del valor del pH de 0, 5 g de agente de neutralización en 100 ml de agua desionizada a 20º C, mediante 0, 5 mol/l de ácido sulfúrico con un valor del pH de 6 y una duración de 30 minutos de menos de 6, 5 ml, preferiblemente de menos de 5 ml, y de forma particular de menos de 2 ml.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque a valores de pH del agua de al menos 1, 5 se usa un agente de neutralización con una afinidad en solución, medida como consumo de ácido sulfúrico en una valoración estacionaria del valor del pH de 0, 5 g de agente de neutralización en 100 ml de agua desionizada a 20º C, mediante 0, 5 mol/l de ácido sulfúrico con un valor del pH de 6 y una duración de 30 minutos superior a 6, 5 ml, preferiblemente superior a 8 ml, y de forma particular superior a 10 ml.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque a valores de pH del agua inferiores a 1, 5 se usan materiales derivados de la cal con una distribución de tamaño de partícula D50 de al menos 7, 4 μm, preferiblemente superior a 9 μm, y de forma particular superior a 11 μm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque a valores de pH del agua de al menos 4, 5 se usan materiales derivados de la cal con una distribución de tamaño de partícula D50 inferior a 7, 4 μm, preferiblemente inferior a 5 μm, y de forma particular inferior a 3 μm.