Simulación de la composición del agua de procesos en una planta concentradora de cobre que trabaja con agua de mar y recirculación desde un depósito de relaves salinos

Abstract

Se desarrolló un modelo hidrogeoquímico innovador para una planta concentradora que emplea agua de mar como fuente de abastecimiento y recircula agua desde su depósito de relaves. Este modelo constituye un aporte importante al área de investigación, al incorporar por vez primera un enfoque combinado de balance estequiométrico del depósito de relaves, balance iónico de la planta concentradora y un submodelo cinético, con la finalidad de calcular la progresión de la calidad del agua en relación con los minerales existentes en el depósito de relaves. Estos elementos no han sido tratados de manera integral en la literatura existente, lo que refuerza la originalidad del trabajo. El modelo se aplicó a las corrientes principales de la planta bajo dos escenarios: i) caso base, se replicaron las condiciones de las referencias, determinando qué minerales precipitan según sus índices de saturación, y cuantificando las masas de los minerales en equilibrio y ii) caso alternativo, se implementó un estanque mezclador antes de la piscina de procesos, con el propósito de disminuir la concentración de Mg2+ a través de la precipitación de brucita, empleando lechada de cal, un agente habitual en las plantas de concentración. Se repitió el estudio del caso inicial para este contexto. Este enfoque permite abordar desafíos industriales comunes, como la gestión de sales disueltas y la optimización de procesos, temas que han recibido poca atención, desde el punto de vista de la calidad del agua de procesos en investigaciones previas. Los errores registrados en los balances iónico y estequiométrico fueron del 0,38%, 0,003% y 0,003% respectivamente para el caso base y alternativo. Además, se notó que el pH tiene un fuerte impacto en la solubilidad de las especies que precipitan: bajo condiciones alcalinas, especies como el yeso y la brucita presentan una precipitación considerable. El incremento en la concentración de NaCl, resultado de la recirculación, eleva la solubilidad de la brucita hasta 3 g/L, mientras que la solubilidad del yeso también se eleva con altos niveles de NaCl.