Come prevenire le incrostazioni di gesso

Le membrane per osmosi inversa (RO), nanofiltrazione (NF) e ultrafiltrazione (UF) sono utilizzate da tempo nel settore della desalinizzazione per trattare l'acqua di mare e l'acqua salmastra. Tuttavia, con l’aumento della popolazione mondiale[1], è fondamentale rendere disponibile più acqua fresca e pulita. Ecco perché Genesys International ha rivolto la propria esperienza alla fornitura di antincrostanti e detergenti a un settore meno tradizionale: quello minerario.

Secondo un articolo del 2012 di Paulina Szyplinska, l’attività mineraria è il quarto maggiore consumatore di acqua a livello mondiale[2], ma il 90% dell’acqua mineraria è riciclabile utilizzando tecnologie come RO o NF. Sebbene si tratti di un’applicazione relativamente nuova della tecnologia delle membrane per la filtrazione dell’acqua, il numero di impianti associati alle operazioni minerarie è aumentato notevolmente negli ultimi 10 anni.

Esiste una sfida specifica che colpisce gli impianti di filtrazione delle acque minerarie: alti livelli di solidi totali disciolti (TDS), che portano a una forte tendenza alla formazione di incrostazioni, in particolare solfato di calcio (CaSO4) o gesso.

Queste condizioni non rientrano nei parametri operativi raccomandati dai produttori di membrane. Per questo motivo, l’industria della tecnologia a membrana ha tradizionalmente liquidato il settore minerario come fonte di business, considerandolo semplicemente troppo impegnativo per essere utile.

Tuttavia, nonostante ciò, sembra che gli operatori minerari stiano investendo sempre più nella filtrazione a membrana RO e NF, attratti dal vantaggio di un migliore recupero dei metalli e dalla capacità di ripulire le acque reflue. Attraverso la ricerca di Genesys International, sono state identificate ben 389 miniere che attualmente utilizzano la filtrazione a membrana, 301 delle quali avviate dal 2009.

L'azienda ritiene che, con la giusta chimica e una mente aperta, sia possibile non solo inibire le incrostazioni complesse ma anche pulire efficacemente le membrane incrostate e incrostate per ripristinarne le prestazioni. E sembra che altri stiano cominciando a prendere piede. Il team di Genesys è stato recentemente incoraggiato a leggere i seguenti commenti in un articolo di Darryl Butcher, direttore di BDB Process, Australia, riguardante due progetti di impianti a membrana in cui era stato coinvolto in Africa[3]: "Nessuna di queste applicazioni ha gestito l'impianto scelto membrane entro le finestre operative raccomandate pubblicate dai produttori, ma entrambe hanno avuto molto successo sia dal punto di vista tecnico che commerciale ed entrambe hanno superato le prestazioni previste utilizzate per giustificare la spesa in conto capitale del progetto... Sembra probabile che le membrane verranno applicate in un'ampia gamma di applicazioni per migliorare risultati del processo."

A differenza di altri tipi di incrostazioni, CaSO4 è indipendente dal pH. Ciò significa che l'aggiunta di un acido o di un alcali non avrà alcun effetto nel prevenire la formazione di calcare. Genesys ha sviluppato due nuovi antincrostanti – Genmine AS26 e Genmine AS65 – che sono in grado di inibire CaSO4 sia a pH basso che ad alto pH (fino a livelli di saturazione x8-10).

Genmine AS26 è particolarmente resistente alle condizioni acide, cosa rara per un antincrostante. Formulato e perfezionato attraverso test rigorosi, può inibire CaSO4 a valori di pH bassi pari a 1-2 (Fig. 1). Ciò significa che non è necessario alcun pretrattamento costoso per neutralizzare gli effluenti minerari affinché l’antincrostante possa funzionare. Ciò dovrebbe comportare risparmi in termini di CAPEX e OPEX, rendendo al contempo ancora più fattibile il recupero sia dei metalli che dell’acqua pulita dai rifiuti sterili.

Naturalmente non tutte le acque minerarie sono acide, motivo per cui l'azienda ha sviluppato anche Genmine AS65, che è in grado di inibire le incrostazioni CaSO4 a livelli di saturazione di x8-10 (Fig. 2) a valori di pH neutri e alcalini. Ciò è particolarmente rilevante per i processi di lisciviazione alcalina di cumuli di cianuro, dove le membrane vengono utilizzate per concentrare sia i liquori gravidi che quelli sterili. Fornendo prodotti specifici per acque minerarie sia acide che alcaline, l'azienda è in grado di fornire la giusta chimica potenzialmente per qualsiasi acqua mineraria interessata da incrostazioni di gesso.

Se si sono già accumulate incrostazioni di gesso, magari a causa dell'uso di antincrostanti inefficaci o di un dosaggio inappropriato, rimuoverle senza danneggiare la membrana è impegnativo, ma non impossibile. Questa operazione va effettuata il più tempestivamente possibile per evitare che il calcare stesso causi danni irreversibili alla superficie della membrana.