Cómo prevenir la escala de yeso

Las membranas de ósmosis inversa (RO), nanofiltración (NF) y ultrafiltración (UF) se han utilizado durante mucho tiempo en la industria de la desalinización para tratar el agua de mar y el agua salobre. Sin embargo, a medida que aumenta la población mundial[1], es imperativo disponer de más agua fresca y limpia. Es por eso que Genesys International ha volcado su experiencia en el suministro de antiincrustantes y limpiadores a una industria menos tradicional: la minería.

Según un artículo de 2012 de Paulina Szyplinska, la minería es el cuarto mayor consumidor de agua en todo el mundo[2], pero el 90 % del agua de mina es reciclable mediante tecnologías como RO o NF. Aunque esta es todavía una aplicación comparativamente nueva de la tecnología de membranas de filtración de agua, la cantidad de plantas asociadas con las operaciones mineras ha aumentado drásticamente en los últimos 10 años.

Existe un desafío específico que afecta a las plantas de filtración de agua de mina: altos niveles de sólidos disueltos totales (TDS), lo que conduce a una fuerte tendencia a la formación de incrustaciones, especialmente sulfato de calcio (CaSO4) o yeso.

Estas condiciones quedan fuera de los parámetros operativos recomendados por los fabricantes de membranas. Por esa razón, la industria de la tecnología de membranas tradicionalmente ha descartado el sector minero como una fuente de negocios, considerándolo demasiado desafiante para que valga la pena.

Sin embargo, a pesar de eso, parece que los operadores mineros están invirtiendo cada vez más en la filtración por membranas RO y NF, atraídos por el beneficio de la recuperación mejorada de metales, así como por la capacidad de limpiar las aguas residuales. A través de la propia investigación de Genesys International, ha identificado hasta 389 minas que actualmente usan filtración por membrana, 301 de ellas puestas en servicio desde 2009.

La compañía cree que, con la química adecuada y una mente abierta, es posible no solo inhibir las incrustaciones complejas, sino también limpiar las membranas sucias y con incrustaciones de manera efectiva para restaurar su rendimiento. Y parece que otros están empezando a ponerse al día. El equipo de Genesys se animó recientemente a ver los siguientes comentarios en un artículo de Darryl Butcher, director de BDB Process, Australia, con respecto a dos proyectos de plantas de membranas en los que había estado involucrado en África[3]: "Ninguna de estas aplicaciones operó el sistema elegido". membranas dentro de las ventanas operativas recomendadas publicadas por los fabricantes, pero ambos fueron técnica y comercialmente muy exitosos y ambos superaron el rendimiento previsto utilizado para justificar el gasto de capital del proyecto... Parece probable que las membranas se apliquen en una amplia gama de aplicaciones para mejorar resultados del proceso".

A diferencia de otros tipos de incrustaciones, el CaSO4 es independiente del pH. Eso significa que la adición de un ácido o álcali no tendrá ningún efecto en la prevención de la formación de incrustaciones. Genesys ha desarrollado dos nuevos antiincrustantes, Genmine AS26 y Genmine AS65, que son capaces de inhibir el CaSO4 tanto a pH bajo como alto (niveles de saturación de hasta x8-10).

Genmine AS26 es particularmente resistente a las condiciones ácidas, lo cual es raro en un antiincrustante. Formulado y perfeccionado a través de pruebas rigurosas, puede inhibir el CaSO4 a valores de pH tan bajos como 1-2 (Fig. 1). Esto significa que no se necesita un pretratamiento costoso para neutralizar los efluentes mineros para que funcione el antiincrustante. Eso debería resultar en ahorros de CAPEX y OPEX, al tiempo que hace que sea aún más factible recuperar tanto metales como agua limpia de los desechos de relaves.

Por supuesto, no todas las aguas de mina son ácidas, razón por la cual la empresa también ha desarrollado Genmine AS65, que es capaz de inhibir las incrustaciones de CaSO4 a niveles de saturación de x8-10 (Fig. 2) a valores de pH neutro y alcalino. Esto es particularmente relevante para los procesos de lixiviación en pilas con cianuro alcalino, en los que se utilizan membranas para concentrar licores cargados y estériles. Al proporcionar productos específicos para aguas de mina tanto ácidas como alcalinas, la empresa puede proporcionar la química adecuada para cualquier agua de mina potencialmente afectada por incrustaciones de yeso.

Si ya se han acumulado incrustaciones de yeso, quizás debido al uso de antiincrustantes ineficaces o a una dosificación inapropiada, eliminarlo sin dañar la membrana es un desafío, pero no imposible. Esto debe hacerse lo antes posible para evitar que las incrustaciones causen daños irreversibles en la superficie de la membrana.

La escala de CaSO4 inicialmente forma partículas similares a agujas. Luego puede pasar a formar plaquetas y rosetas, que pueden dañar la superficie de la membrana por abrasión. En última instancia, esto conducirá a muescas y agujeros en la superficie, lo que afectará las propiedades de rechazo de sal de la membrana y aumentará su flujo (permitiendo que pasen más iones).

El pretratamiento correcto y el uso eficaz de nuestros antiincrustantes especializados reducirán drásticamente la formación de incrustaciones. Sin embargo, si las condiciones de alimentación cambian constantemente o si, en algún momento, se excede el límite de saturación del antiincrustante, aún se formarán incrustaciones.

Como se mencionó anteriormente, las incrustaciones de sulfato de calcio son particularmente difíciles de controlar y, a diferencia de las incrustaciones de carbonato de calcio, agregar ácido no ayudará.

Tras una extensa investigación, Genesys ha desarrollado tres nuevos productos de limpieza diseñados específicamente para abordar estos problemas: Genmine C07 (pH neutro) y Genmine C15 y Genmine C17 (pH alto). Los tres se han mostrado muy prometedores en la eliminación de CaSO4, superando ampliamente a los limpiadores tradicionales en las pruebas.

Se pesó un espaciador Vexar con muchas incrustaciones antes y después de la limpieza, y la diferencia entre los pesos dio una idea del rendimiento del limpiador. Después de una limpieza de tres horas, Genmine C17 eliminó el 99,3 % de las incrustaciones, Genmine C15 eliminó el 96,5 % y Genmine C07 eliminó el 93,3 %.

La dosificación de productos químicos de membrana es particularmente sensible en las condiciones desafiantes creadas por el agua de mina. Una herramienta que puede ayudar aquí es el software Membrane Mine Master (MMM), desarrollado específicamente para predecir la dosificación adecuada de antiincrustante para plantas de membrana RO, NF o UF utilizadas para filtrar agua de mina. Este nuevo software rompe las reglas del software de predicción de escala convencional al funcionar en todo el rango de pH (1-14), mientras que la mayoría está limitado a un rango de pH estrecho, típicamente 5-9.

En función de las especificaciones de la planta ingresadas, en particular los detalles de la química del agua, recomendará un antiincrustante y una tasa de dosis apropiados, y ofrece la opción de producir un informe resumido.

El software ahora se está probando con datos reales del sitio y su precisión continuará mejorando a medida que haya más datos de campo disponibles sobre el rendimiento de los antiincrustantes.

Las empresas mineras están adoptando cada vez más la tecnología de membranas tanto para mejorar la recuperación de metales como para tratar aguas residuales complejas, ya sea para reutilizarlas o descargarlas en el medio ambiente.

Genesys reconoció la necesidad de brindar un mejor soporte a la comunidad minera y estuvo a la altura del desafío. Sus antiincrustantes especializados pueden prevenir la formación de incrustaciones de CaSO4 a niveles de saturación de hasta 8-10 veces la solubilidad normal, en todo el rango de pH, sin pretratamiento adicional y sus productos de limpieza específicos son capaces de eliminar por completo las incrustaciones de yeso, restaurando el rendimiento de la planta de membrana. , siempre que se utilicen lo suficientemente pronto.

El software Membrane Mine Master puede ayudar a los operadores a determinar las tasas de dosis y el antiincrustante apropiados para mantener a raya las incrustaciones y reducir los costos asociados con el pretratamiento y la eliminación de aguas residuales.

Además de la gama de productos específicos de CaSO4, la empresa ofrece antiincrustantes para evitar los depósitos de sílice, carbonato de calcio, sulfato de bario y metales que se encuentran comúnmente en la minería. También ofrece una gama de productos de limpieza para hacer frente a las incrustaciones de arcilla, hierro y otros metales y compuestos orgánicos, incluido el biofilm.

REFERENCIAS

1 Población mundial de ocho mil millones y creciendo: no podemos seguir así, McKie, R (2019)

2 Mundo sediento de minería: Cosechando nuevas soluciones de agua, Szyplinska, P (2012)

3 Revisión de la tecnología de membranas como herramienta de proceso, Butcher, D (2020)

Gregory Gibson, Stephen Chesters y Max Fazel están conGenesys Internacional