Diseño y construcción de un molino de bolas para estabilizar mercurio metálico en el marco del Convenio de Minamata

Abstract

La presente investigación realizó el diseño y construcción de un molino de bolas con el objetivo de estabilizar eficientemente el mercurio metálico como sulfuro de mercurio, de tal forma que pueda ser dispuesto en forma segura en un relleno de seguridad reduciendo sus impactos en la salud humana y al ambiente. Para el diseño del molino se estimó la oferta máxima de mercurio a tratar; se seleccionó el equipo de molienda más adecuado; se dimensionó el molino; se identificaron los parámetros óptimos de operación. La oferta de mercurio anual se estimó en 282 toneladas a partir del análisis de las tres fuentes principales de generación, que son: el mercurio residual de la gran minería, el mercurio decomisado por contrabando y el potencial minero de producción. El equipo de molienda fue seleccionado a partir de un análisis comparativo de costos y tecnología entre los equipos de trituración y molienda más comunes del mercado, resultando el molino de bolas el óptimo. Las dimensiones del molino fueron estimadas a partir de los criterios establecidos para el cálculo de la carga total del material que incluyeron la relación carga/bolas de 1/10, una capacidad máxima de carga del 25% y una reacción entre el azufre y mercurio en condiciones estequiométricas. Los parámetros de operación como la velocidad de rotación, temperatura, presión y tiempo de operación fueron estimados a partir de los criterios propuestos por diversos autores quienes han realizado experiencias similares con casos de éxito. Se realizaron tres ensayos de estabilización y se determinó la eficiencia del molino mediante ensayos TCLP, donde los resultados preliminares mostraron concentraciones de mercurio en el lixiviado de entre 0,082 a 1,633 mg/L, con lo cual se concluye que el molino diseñado y construido bajo los parámetros estimados y calculados tiene un buen potencial para estabilizar el mercurio metálico.

The present research carried out the design and construction of a ball mill with the main objective of efficiently stabilizing metallic mercury as mercuric sulfide, so it can be safely disposed in a security landfill, decreasing its impacts on human health and the environment. For the mill design, the maximum quantity of mercury to be stabilized was estimated; the most appropriate milling equipment was selected; the mill was sized, and the proper operation parameters were identified. The quantity of mercury offered per year was estimated at 282 tonnes based on the analysis of the three main sources of generation residual mercury: large-scale mining, confiscated from smuggling mercury and the mining production potential. The grinding equipment was selected based on a comparative analysis of costs and technology among the most common crushing and grinding equipment on the market, resulting in the ball mill as the optimum. The mill dimensions were estimated from the criteria established for the calculation of the total charge of the material, which included a charge/ball ratio of 1/10, a maximum charge capacity of 25% and a reaction between sulfur and mercury under stoichiometric conditions. The operational parameters such as rotation speed, temperature, pressure, and time were estimated based on the criteria proposed by several authors who have carried out similar experiences with successful cases. Three stabilization tests were carried out, and the mill efficiency was determined by TCLP tests. The preliminary results showed mercury concentrations in the leached ranging from 0.082 and 1.633 mg/L, which concludes that the mill designed and built under the estimated and calculated parameters has a good potential to stabilize metallic mercury.