AGUA DE MAR, ALTERNATIVA VIABLE, PARA EL DESARROLLO FUTURO DE LA INDUSTRIA MINERA EN ANTOFAGASTA Dr. Leonardo Romero Director CEITSAZA Universidad Católica del Norte

AGUA DE MAR, ALTERNATIVA VIABLE, PARA EL DESARROLLO FUTURO DE LA INDUSTRIA MINERA EN ANTOFAGASTA

TEMARIO  Antecedentes Hídricos de la Región de Antofagasta  Soluciones para Paliar la Escasez de Agua dulce  Experiencias y Problemas asociados al uso de agua de mar en minería  Avances en RO Dr. Leonardo Romero

III Seminario Internacional de Desalación ALADYR 2012

Distribución del Agua por Sector en el Planeta

Fuente: F. Costabal, “ El Desafío del Agua en la Minería”, Consejo Minero , 2008.

ESTRÉS HÍDRICO GLOBAL Sucede cuando la demanda de agua es mayor que la cantidad disponible durante un periodo determinado de tiempo o cuando su uso se ve restringido por su baja calidad.

El 70% de la superficie terrestre está cubierta con agua y solo el 3% del agua total es agua dulce, el resto es agua de mar. (2 % congeladas en los polos)

Uso del Agua por Sectores (m3/s) Uso Riego

1990

1999

2002

2006

551

611

647

527*

Agua Potable

27

34

37

40

Industrial

47

68

77

84

Minería

43

51

53

63

Energía

1,185

2,914

3,929

3,997

Total

1,853

3,678

4,743

4,711

Fuente: Bco. Mundial: Chile-”Diagnostico de la Gestión de los Recursos Hídricos” , 2011./ * Año lluvioso.

Año 2010, en Chile se consumieron 677 m3/s. “El agua se utiliza mayoritariamente en el sector agropecuario forestal, con excepción de la Región de Antofagasta, donde el uso minero representa más del 50%”. Fuente MOP, Weisner, 2010.

Escorrentía Media Anual

Fuente: Bco. Mundial: Chile”Diagnostico de la Gestión de los Recursos Hídricos” , 2011

El volumen promedio de agua que escurre por cauces equivale a 53 Mm3/persona/año, valor bastante más alto que la media mundial 6.6 Mm3/persona/año.

Sin embargo, cuando se analiza regionalmente este valor medio enmascara una realidad muy distinta: desde Santiago al norte prevalecen las condiciones áridas; la media de disponibilidad de agua está por debajo de los 0.8 Mm3/persona/año, mientras que al sur de Santiago supera los 10 Mm3/persona/año.

ZONAS CRÍTICAS DE APROVECHAMIENTO

Desde el punto de vista del recurso hídrico, las principales cuencas en explotación en la región de Antofagasta son: Cuenca del Loa Cuenca Salar de Atacama Cuencas Altiplánicas (Ollagüe, Ascotán, Pampa Colorada y Alta Puna)

(derechos otorgados en aguas subterráneas cerca de 14 mil L/s, equivalente a 72% de los derechos de explotación otorgados en la región)

Mapa de isoyetas Regionales (Fuente: EIA Pampa Blanca Línea base Hidrogeológica-2009)

Derechos de Agua Por Sectores Región de Antofagasta

Litros por Segundo

12,000

Derechos de Agua

10,000 8,000

Se concentran territorios de Atacama la Grande con 2.299 L/s y Alto El Loa con 576 L/s.

6,000 4,000 2,000 0

%

Sectores 10,161

62

Sector Sanitario

3,066

19

Sector Agricola

2,970

18

Sector Minero

Extracciónde Derechos de Agua Por Sectores Región de Antofagasta

Litros por Segundo

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0

%

Sector Minero

1 4.854

69

Sector Sanitario

1.294

18

Sector Agricola

891

13

Consumo de Agua Fresca en Mineria Consumo de Agua fresca por Región (l/s), año 2009

Proyección del consumo de agua en Chile, entre 2009 y 2020, aumentará en 45%. Al año 2017, la región de Antofagasta representará el 20% de esa demanda. (Fuente Cochilco) Millones de m3 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Años

ANTECEDENTES

 Zona de extrema aridez, pluviometría baja y probable disminución por efecto del cambio climático  Fuentes de aguas superficiales escasas (Rio loa declarado agotado)  Disponibilidad del recurso hídrico subterráneo desconocida  Pobre Calidad de agua (altos contenidos de sales, As y B principalmente)  Demanda creciente por el recurso hídrico (nuevos proyectos mineros, incremento de la actividad agrícola y turística)

NECESIDADES

RESUMEN

 Reforzar los aspectos procedimentales y legislativos respecto de la asignación de los recursos hídricos  Preservación de ecosistemas (Actividad turística)  Creación de una plataforma on-line que sistematice la información hídrica dispersa  Contar con Modelo de Gestión Regional del recurso hídrico  Búsqueda de Nuevas fuentes de agua

Soluciones para Paliar la Escasez de Agua dulce

Soluciones para Paliar la Escasez I.

Incrementar la Eficiencia Hídrica en Faenas Proceso

Consumo unitario de agua fresca m3/ton mineral tratado Año 2000 1

Año 2006 2

Año 2010 3

Concentración

1.1 (0.4 – 2.3)

0.79 (0.3 – 2.1)

0.72 (0.3 – 2.9)

Hidrometalurgia

0.3 (0.15 – 0.4)

0.13 (0.08 – 0.25)

0.13 (0.06 – 0.8)

Fuente: Doc. “Uso Eficiente de Aguas en la Industria Minera, APL 2002” Fuente: Estudio “Derechos, extracciones y tasas unitarias de consumo de agua del sector minero regiones centro-norte de Chile”, marzo 2008. 3 Fuente: Estudio “Consumo de agua en Minería del Cobre 2010”, Cochilco. 1 2

II. Trasvase de Cuencas Transporte de agua desde una cuenca con excedentes hidrográficos a otra con déficit.

Soluciones para Paliar la Escasez III Plan Director para la Gestión del Recurso Hídrico

Planificación indicativa que contribuye a orientar y coordinar las decisiones públicas y privadas con el fin de maximizar la función económica, ambiental y social del agua.

Soluciones para Paliar la Escasez IV Transferencia de Agua 1. SWAP (Tranzar los derechos de agua dulce de consumo humano al sector productivo, abasteciendo de agua desalinizada a los centros de consumo en la costa.)

2. Reúso

de

aguas

residuales Lequena

domesticas para uso productivo. Quinchamale

Toconce

Fuente: Aguas Antofagasta

Soluciones para Paliar la Escasez V

Aumentar la Disponibilidad del Recurso Hídrico

1. Uso directo de agua de mar (reconversión de procesos) 2. Uso de Agua de mar Desalinizada.

Uso de Agua de Mar en Minería del Cobre

Uso de Agua de Mar en Minería del Cobre en Antofagasta Minera

Producto

Producción de Cu (ton /año)

Impulsión long. / altura (km/ m.s.n.m) (borde costero)

Consumo agua (L/s)

Línea Oxido

Línea Sulfuro

Cia. Minera Tocopilla Cátodos – Lipesed S.A. (1987) Cia. Minera Tocopilla – Mantos de la Luna Cátodos (2005) Cia. Minera las Cenizas Concentrado –Las Luces (1995)

25,000

8 / 1355

40

X

12,000

7 / 178

44

X

Cia. Minera las Cenizas –Planta Oxido (2010)

6,000

50 / 800

8.5

X

50,000

15 / 835

93

X

190,000

145 / 2200

635

X

1,2 MM

176 / 3160

525 Desalada

X

Cátodos

Antofagasta Minerals – Cátodos Michilla (1959) Antofagasta Minerals – Minera Esperanza Concentrado (2011) BHP- Minera Concentrado Escondida (1985 / / Cátodos Desaladora 2006)

3,600

X

Problemas por uso de agua de mar Problema

Causante

Efectos Asociados Línea Oxido de cobre Línea de sulfuros de cobre

Corrosión

Indicadores de corrosión Elevados costo de mantenimientos y reposición de equipos Larsson Index (LI) > 0.2; (bombas y tuberías de conducción agua) Riddick Index (RI) > 25; Cátodos contaminado con CuCl; Problemas de Altos contenidos de despegue cátodos Eficiencia en bio-lixiviación de cloruros en el electrolito de permanentes; sulfuros electro obtención Formación de cloro gaseoso en ánodo

Incrustación

Yeso por adición de cal

EspumaÍndice de espumabilidad bilidad (DFI) mayor Tamaño Disminución tamaño de burbujas burbujas Consumo de Efecto tampón del agua de cal mar Crecimiento bacterial

Bacterias tizadoras

Taponamiento maquinaria

de

tuberías

y

Eficiencia metalúrgica. Eficiencia metalúrgica Consumo de cal elevado

Fotosinte- Desarrollo de algas, micro algas y cianobacterias en los equipos y tuberías de las operaciones.

Recomendaciones 1. Ante el incremento de la demanda por el recurso hídrico, la desalación, la reconversión de los procesos mineros, y la construcción de un modelo de gestión regional del recurso que facilite en lo inmediato la toma de decisiones, son al parecer, en el corto plazo, la solución inmediata y efectiva para descomprimir el estrés hídrico en que se encuentra la región de Antofagasta

2. El uso de agua de mar en procesos mineros, aunque al parecer no presenta grandes problemas, debe ser explorada en detalle para obtener el conocimiento necesario que permita su uso confiable.

3. El uso de agua de mar debe ser asociada a un modelo de negocios que tome en cuenta el aspecto social, dado la inversión y el costo operacional que implica impulsar el agua a las faenas mineras, por sobre los 2000 m.s.n.m.

Avances en Tecnología RO

Capacidades Globales de Desalinización en m3/d

Fuente: Sabine Lettemann (2010)

Tecnología de Membranas Opciones de Pre-Tratamiento para Sistemas de RO SWRO Intake

Pretreatment Post treatment

Case

Pretreatment Configuration

1 DAF

Pressurized DMF

Gravity DMF

2 DAF

Gravity DMF

Pressurized DMF

3 DAF

Gravity DMF

4 DAF

Gravity DMF

Gravity DMF

5 DAF

Pressurized DMF

6 DAF Fuente: Doosan Hydro Technology

UF

Pressurized DMF

Recuperación de Energía en Sistemas RO Permeate 40% Permeate 40% HP-Pump 100%

HP-Pump 100%

Brine 60%

Turbine Brine 60%

No Energy Recovery System E 5-6 kWh/m3 Recirculation Pump 60% HP-Pump 40%

100%

Turbine Solution E 3.5 kWh/m3 Permeate 40%

Pressure Exchanger

Isobaric Pressure Exchanger Solution E 2.4 kWh/m3

Brine 60%

Los sistemas de recuperación de energía disminuye el consumo específico de energía

Fuente: Congreso Ibérico de Gestión y Planificación del Agua, 2004, “Costes Económicos y Medioambientales de la Desalación de Agua de Mar”.

Fuente: M. Torres Cedex / Ambienta: “Avances Técnicos en la Desalación de Aguas”

¿Rechazo de RO-Agua de Mar? VSEP: Membranas Vibratorias

Tratamiento VSEP de Rechazo de Osmosis desde el agua salobre Subterránea (Greg Johnson, Larry Stowell, Michele Monroe, Presentado: 2006 Conferencia El Paso desalinización, días 15-17 de Marzo de 2006, El Paso Texas)

VSEP: Membranas Vibratorias

Tratamiento VSEP de Rechazo de Osmosis desde el agua salobre Subterránea (Greg Johnson, Larry Stowell, Michele Monroe, Presentado: 2006 Conferencia El Paso desalinización, días 15-17 de Marzo de 2006, El Paso Texas)

¿ C o íCo h d ri í d ú me n í d í a de Elías óa Conclusiones:



GRACIAS

Costos de Operación Desalinización

Fuente: Adaptado de Globalwaterintel.com

VSEP: Membranas Vibratorias

Tratamiento VSEP de Rechazo de Osmosis desde el agua salobre Subterránea (Greg Johnson, Larry Stowell, Michee Monroe, Presentado: 2006 Conferencia El Paso desalinización, días 15-17 de Marzo de 2006, El Paso Texas)