Las emisiones a la atmósfera relacionadas con el cambio climático pueden agravar los efectos de la contaminación del aire sobre la salud de los ciudadanos, no solo indirectamente por el impacto en los fenómenos meteorológicos, sino, de manera inmediata, por los efectos directos de los contaminantes para la salud (Ballester, 2005Ballester, F. 2005. Contaminación atmosférica, cambio climático y salud. Revista Española de Salud Pública, 79, 159-175, DOI: 10.1590/S1135-57272005000200005 ). La Organización Mundial de la Salud considera la contaminación atmosférica como una de las más importantes prioridades mundiales en salud. Tanto en el campo de la clínica, como en el de la salud pública, la contaminación atmosférica es un fenómeno conocido y estudiado desde la antigüedad. En el mundo contemporáneo cobra una gran importancia a partir de una serie de episodios que tuvieron lugar en los países industrializados durante la primera mitad del siglo XX. (Eschenbacher W L, Holian A, & Campion R J, 1995Eschenbacher W L, Holian A, & Campion R J. 1995. Air toxics and asthma: impacts and end points. Environmental Health Perspectives , 103(suppl 6), 209-211, DOI:10.1289/ehp.95103s6209); (Ware J H, Thibodeau L A, Speizer F E, Colome S, & Ferris B G, 1981Ware J H, Thibodeau L A, Speizer F E, Colome S, & Ferris B G. 1981. Assessment of the health effects of atmospheric sulfur oxides and particulate matter: evidence from observational studies. Environmental Health Perspectives , 41, 255-276, DOI:10.1289/ehp.8141255). Aunque los niveles actuales de contaminación atmosférica en los países del mundo occidental pueden, en general, considerarse moderados, la preocupación acerca de sus posibles efectos en la salud de las personas persiste. Por un lado, en los últimos años un número importante de estudios realizados en distintas ciudades ha encontrado que, aún por debajo de los niveles de calidad del aire considerados como seguros, los incrementos de los niveles de la contaminación atmosférica se asocian con efectos nocivos sobre la salud (Pope & Kanner, 1993Pope, C. A. & Kanner, R. E. 1993.”Acute Effects of PM10 Pollution on Pulmonary Function of Smokers with Mild to Moderate Chronic Obstructive Pulmonary Disease. American Review of Respiratory Disease, 147(6_pt_1):1336-1340, DOI: 10.1164/ajrccm/147.6_Pt_1.1336.) (Touloumi, Samoli, & Katsouyanni, 1996Touloumi, G., Samoli, E., &Katsouyanni, K. 1996. “Daily mortality and “winter type” air pollution in Athens, Greece--a time series analysis within the APHEA project.”Journal of Epidemiology & Community Health, 50(Suppl 1): 47-s51, DOI:10.1136/jech.50.Suppl_1.s47). Importantes sectores de la población se encuentran expuestos a contaminantes atmosféricos con posibles repercusiones negativas sobre su salud.
Hoy Cuba cuenta con inmensas reservas de colas del proceso de lixiviación ácida de la planta productora de níquel y cobalto, comandante Pedro Soto Alba de Moa provincia de Holguín. Esta como resultado del proceso productivo genera al medio ambiente grandes cantidades de residuos líquidos ácidos (Licor wL) y sólidos (Colas). La planta procesa al año unos 2 000 000 de toneladas de mineral que además del contenido de níquel y cobalto, contiene otros elementos metálicos catalogados contaminantes para la salud humana pero con un alto valor económico en el mercado además de un alto contenido de hierro (> 45 %) alto con oportunidad de ser usado para la industria siderúrgica en la producción de arrabio y acero. Dicho residuo sólido (cola) depositado en la presa de cola viaja a través de los efluentes hacia los cuerpos receptores originando una contaminación de la hidrología, suelo, la flora y la fauna, que repercute en la salud de los pobladores del municipio de Moa.
El objetivo de este trabajo es disminuir el impacto provocado al medio ambiente por los residuos sólidos (colas), a partir de la recuperación de elementos metálicos contaminantes que forman parte de este residual sólido para la obtención de aluminatos y cromatos con uso industrial. Además de la obtención de óxido de hierro de alta ley, para su utilización como base en las producciones de hierro esponja material primordial para la producción arrabio y aceros en las plantas siderúrgicas.
El estudio se realizó con una cola de níquel del proceso acido de Moa con la siguiente composición química:
La cola utilizada está constituida fundamentalmente por hierro con un 44 % acompañada de los elementos metálicos cromo 2.10 %, aluminio 4.30 % y sulfato 8.06 %. Este último elemento que incide en el uso de esta cola para la producción de acero.
Los análisis químicos se ejecutaron según los procedimientos establecidos del Departamento de Caracterización de Materiales del Centro de Investigaciones para la Industria Minero Metalúrgica (CIPIMM) para este tipo de minerales (DCM-PT-09-001 y DCM-PT-09-002).
Para la realización de los experimentos se empleó un diseño de experimentos. El estudio del arte proporcionó algunos parámetros pero luego de una revisión de diferentes trabajos, se llegó a la conclusión que las más influyentes son:
Se seleccionó un diseño de experimento (Diseño de Cribado de un cuarto de fracción 2^5-2, con 11 corridas incluyendo 3 repeticiones del punto central para la evaluación de la precisión de las mediciones). Para realizar los cálculos estadísticos del efecto de las variables se utilizó el Statgrafic. El rango de las variables seleccionadas se estableció sobre la base de experiencias anteriores.
Los estudios de calcinación sobre la mezcla de cola del proceso ácido de Moa con carbonato de sodio, se realizaron basados en estudios realizados por investigadores del CIPIMM con pruebas hechas al propio mineral con el objetivo de obtener una mejor extracción de níquel y cobalto, (Mardanov y Herrera, 1969Mardanov, A. & Herrera, V.1969.Aplicación del método de calcination alcalina y lixiviación con agua al mineral laterítico de Moa. Reporte de Investigación, No.501. La Habana, Cuba: Centro de Investigaciones para al Industria Minero Metalúrgica (CIPIMM).).
Los resultados del diseño de experimento de la calcinación con el uso de carbonato de sodio, se reportan en la tabla 3. Los resultados indicaron que el consumo de carbonato de sodio fue la variable más significativa, obteniéndose los mejores resultados de extracción en su nivel más alto: 20 g. El experimento 2 fue el que aportó los mejores resultados y al que corresponden: Temperatura de calcinación -900 0C, tiempo de calcinación - 30 min y consumo de carbonato de sodio de 20 %, con lo que se obtiene una ley de hierro de 76,8 % y extracciones de cromo, aluminio y sulfato de 72 %,63 % y 71 % respectivamente.
Evaluando los resultados alcanzados con este diseño de experimento podemos ver que un aumento del consumo de carbonato de sodio se logra los mejores resultados combinándolos con las altas temperaturas no siendo así de favorables cuando se utilizan bajos consumos de carbonato de sodio y temperatura.
Estos resultados pueden verse en forma gráfica en la figura 1 para los elementos metálicos Fe, Cr, Al y SO4.
Este resultado proporcionara una mejora ambiental al poblado de Moa del cual se le podrá proporcionar un uso a la cola que servirá de material para la producción de hierro esponja, material imprescindible para la producción de acero.
De todo este análisis anterior podemos observar los siguientes aspectos, los que se seleccionan a continuación
El proceso de calcinación con el uso de carbonato de sodio, reportó ser un proceso adecuado para el tratamiento de las colas del proceso ácido lográndose un producto útil para la industria siderúrgica.
La calcinación de la cola acida reportó buenos resultados, cuando se trabaja con altas temperaturas y consumo de carbonato de sodio, variando la ley de hierro entre 69 76,8 %, lo que representa un consumo de carbonato de sodio de 250 kg/ t de cola.
Es importante realizar estudios más detallados de la calcinación por un tiempo más prolongado, para así establecer los valores óptimos de temperatura y consumo de carbonato de sodio.
Se logró una recuperación máxima en la prueba No. 2 obteniendo 72 % de cromo, 63 % de aluminio y 71 % sulfato presente en el residual sólido utilizando el proceso de calcinación con las siguientes condiciones: 900 0 C de temperatura, 20 % de carbonato de sodio y 30 minutos de tiempo de calcinación.
La recuperación de los metales contaminantes a partir del residual sólido, mostró resultados positivos de óxido de hierro, se incrementó el contenido de hierro con valores entre 69.5% y 76.8 % de óxido de hierro factible de utilizar para la obtención de hierro esponja material importante en la producción de acero.
Se comprobó la viabilidad del proceso de calcinación del residual sólido proveniente de la planta Moa Ni S.A, utilizando el carbonato de sodio.