El tratamiento de agua en esta mina de Níquel en la zona Norte de Québec involucra la operación de un Sistema de tratamiento LDS con Cal (Lodo de Baja Densidad) que usa un rajo abierto fuera de funcionamiento como reactor y sedimentador de de lodos. La fuente de esta agua de mina es agua que escurre superficialmente, agua recolectada en varios pozos abiertos antiguos y activos y además de agua proveniente de trabajos subterráneos. Esta agua de mina contiene niveles elevados de Níquel disuelto en rangos entre 2 a 40 mg/L que deben reducirse a < 0.25 mg/L antes de poder descargarse en el entorno prístino de recepción local. Debido al clima extremadamente frío en el sitio,  el tratamiento de agua funciona de manera estacional entre Julio y Septiembre, lo que proporciona un período muy limitado de no más de 80 días para el tratamiento y la descarga del agua.

Históricamente, el proceso de tratamiento opera en forma batch, este proceso involucra una secuencia de tres pasos. En el primero, el agua de mina es bombeaba al rajo al nivel máximo posible de operación mientras que se le adiciona cal para elevar el pH de todo el pozo a 11.5 y precipitar el Níquel como hidróxido. Esto implica la recirculación de agua en el pozo por un período de varias semanas para asegurar que las condiciones se mantuviesen. En el segundo paso, se detenía el bombeo y la adición de cal y se dejaba que los sólidos de lodo sedimentaran. Finalmente, en el tercer paso, el sobrenadante del pozo se bombeaba a un reactor de adición de ácido ubicado en la costa para bajar el pH de 11.5 a un rango adecuado para su descarga al medio ambiente, el pH objetivo es entre pH 7 a 8. Dos batch completos se completaron durante cada temporada de tratamiento.

Limitaciones del Sistema
La principal preocupación con este sistema fue la limitada capacidad de tratamiento. El volumen de agua tratada y descargada durante la corta temporada fue mucho menor que el volumen de agua contaminada que se genera cada año. Esto resultó en una acumulación gradual de agua no tratada en el sitio y mayores riesgos asociados con su almacenamiento a largo plazo.

Nuestra Solución
En el 2016, se le encomendó a BQE Water descongestionar el sistema LDS existente para permitir el tratamiento de un mayor volumen de agua en la misma corta temporada, preferiblemente sin la necesidad de elevar el gasto de capital. Esencialmente la mina quería elevar el número de batchs de 2  a 3 en una temporada. En respuesta, formulamos una estrategia que eliminó el tratamiento por batchs y lo transformó a uno continuo. Fundamentalmente, la estrategia consistía en completar una evaluación técnica, seguido por pruebas in situ cuidadosamente planeadas y un monitoreo de cerca durante la primera parte de la temporada de tratamiento, de tal manera que el nuevo sistema continuo pudiese implementarse rápidamente o volver a la operación por batchs en caso que fuese necesario. Así se minimizaría el riesgo de reducir la capacidad de tratamiento durante la temporada 2016 si el nuevo enfoque propuesto no funcionara y al mismo tiempo permitiría maximizar el beneficio si el enfoque funcionaba.

Que Hicimos
Usando la geografía del rajo y batimetría, establecimos que colocando el punto de agua con pH alto siendo bombeada dentro del rajo y el punto de sobrenadante siendo retirado al reactor de adición de ácido en lugares estratégicos dentro de la cuenca, debiese ser posible lograr la calidad del agua del efluente objetivo sin la necesidad de recircular el agua del pozo. Esta premisa se puso a prueba en el inicio de la temporada cuando se monitorearon un perfil de pH y parámetros de calidad del agua importantes para el cumplimiento ambiental en todo el pozo inmediatamente después del inicio de la adición de cal. Descubrimos que con la excepción del pH, todos los demás parámetros cumplieron con las regulaciones de descarga en el punto de extracción del sobrenadante. El esquema de tratamiento continuo con adición simultánea de cal y ácido fueron entonces implementados usando un riguroso protocolo de Gestión de Cambios para actualizar todos los procedimientos operativos y capacitar a los operadores sobre los nuevos procedimientos.

Resultados
Implementando un sistema de operación continua, la capacidad de tratamiento se incrementó en más de un 40% durante la primera temporada y más de un 50% la siguiente, resultando en una reducción significativa en el inventario general de agua contaminada almacenada en el sitio. Más importante aún, el cambio de sistema no requirió de inversión de capital alguna.

A continuación se muestra un diagrama comparativo del tratamiento de lote original y el tratamiento continuo implementado.A pesar del éxito alcanzado, la operación reveló una oportunidad para mejorar aún más la robustez de la operación continua y la capacidad de tratamiento en general. El sistema de tratamiento continuo está limitado por su exposición a eventos climáticos como vientos fuertes, movimiento de icebergs derritiéndose, lluvia, escurrimiento superficial de agua y mezcla de agua fría y tibia en primavera. Todos estos factores interrumpen la sedimentación de los lodos de cal amorfa y causan concentraciones elevadas de sólidos suspendidos totales y metales totales excediendo los límites de descarga aplicables en el punto de extracción del sobrenadante. Por esto, se requiere de un monitoreo estrecho de la calidad del agua del pozo y una pausa temporal en las operaciones hasta que las condiciones climáticas sean adecuadas.

Futuros Pasos
Esperando que el volumen de agua contaminada aumente como resultado de una mayor expansión de la mina, el cliente está interesado en mejoras continuas y aumentos en la capacidad del sistema de tratamiento. Sobre la base de los resultados operativos desde 2016, ahora estamos evaluando diferentes opciones para minimizar el impacto negativo de los elementos climáticos en el rendimiento del tratamiento. Además, estamos ampliando la evaluación para incluir posibles cambios que minimizarían el volumen de residuos acumulados y descargados en el pozo, ya que este es un componente importante de las consideraciones del ciclo de vida.

Reflexiones Finales
Lo que nos permitió ser exitosos en este proyecto fue: 1) nuestro integro conocimiento de la operación existente, sus restricciones, gestión de logística y rendimiento general por haber sido contratados para operar el sistema durante varios años antes de la optimización; y 2) nuestra capacidad para evaluar los problemas de manera holística y ver fuera de los límites, en lugar de centrarse en ampliar el equipo para permitir el tratamiento de un tercer batch, repensamos el problema y ofrecimos una nueva narrativa de control (PCN por sus siglas en inglés), que aumentó significativamente el rendimiento de la planta sin ninguna inversión de capital.

Este proyecto representa un ejemplo de una operación de tratamiento de agua subcontratada en la que el proveedor del servicio es contratado no solo para proporcionar mano de obra, sino también experiencia en el sistema y valor agregado.

Escrito por
Alain Consigny, PEng