Sistema de intercambio difusivo para el tratamiento de drenajes ácidos con elevadas concentraciones de cobre

Abstract

La extracción de cobre es la principal actividad minera en Chile. Los drenajes ácidos mineros (DAM) y efluentes de operación generados por esta industria se caracterizan por sus elevadas concentraciones de cobre. Los bioreactores reductores de sulfato (BRS) existentes utilizan un sustrato homogéneo como medio de percolación y de inmovilización de los metales dentro del sistema. Sin embargo, las comunidades microbianas quedan expuestas a los DAM dentro de estos sistemas y su toxicidad suele limitar la reactividad del reactor. Los sistemas de intercambio difusivo (SID) por otro lado evitan el contacto directo de los microorganismos con el DAM, ampliando significativamente el rango de tratamiento de los BRS a DAM con concentraciones de metales más altas y más bajos pHs. Una innovación de esta investigación es el uso de una criba vertical para conducir el DAM a través del sustrato, lo cual permite al mismo tiempo la difusión transversal de las especies disueltas y actuar como reactor para la formación de precipitados y sedimentador. Por otra parte, los BRS con SID permiten construir reactores más altos, disminuyendo el área en planta que necesitan. La investigación estudió el rendimiento durante 99 días de una columna de intercambio difusivo vertical de dos metros de largo con precipitación interna, lo cual permite recuperar y tener acceso a los precipitados de sulfuro de cobre que se formen a partir del DAM sintético utilizado, el cual se caracterizó por sus elevadas concentraciones de cobre. Se obtuvo una visión detallada de las reacciones y del transporte dentro de la columna al utilizar varios puntos de muestreo a lo largo de la columna, instalados tanto en el sustrato orgánico como al interior de la columna. Durante el ensayo se monitorio periódicamente la concentración de metales, sulfato, sulfuro, pH, y ORP del efluente. El BRS con SID presentó una tasa de remoción de metales de 296 mmol/m3-día, removiendo el 49% de los metales del DAM. Sin embargo, no fue capaz de neutralizar el pH del afluente sólo con la alcalinidad que origina la reducción de sulfato. Los sedimentos presentaron en promedio una concentración de 6,3% de Cu (en peso).