Un nuevo sistema de electro-refinación promete 40% de mayor eficiencia en la producción de cobre fino mediante reducción del scrap y aumentando la eficiencia energética.
Por Alfredo Galleguillos C. // FOTOS: Codelco, USM e Innovaxxion.
El anglicismo “scrap” tiene varias acepciones como chatarra, desecho o residuo, hasta desbaste o recorte. De uso frecuente en la jerga industrial, abarca elementos que además pueden ser reciclables.
En la gran minería del cobre dicho concepto motivó el desarrollo de una solución llamada “Earless”, que ayuda a optimizar el proceso de electro-refinación, razón que motivó a Minería Total a presentarla en este artículo.
El Desafío
Vamos por parte. De acuerdo a información publicada por Codelco, la Refinería de la División Chuquicamata acumula alrededor de 100.000 toneladas de scrap al año, en su mayoría proveniente de las llamadas “orejas” y “lomo” de los ánodos,
Cabe recordar que los ánodos -con 99,7% de cobre-, en su etapa final de refinación son “sumergidos” en una celda electrolítica al cual se le aplica electricidad, y se disuelven en un 87% para formar cátodos 99,99% puros.
Las orejas de los ánodos pueden ser rechazadas por problemas en su forma o calidad. Esto implica tener que rechazarlas en la operación de refinería y sumarlas al scrap que vuelve a la fundición.
“Con el actual sistema se están generando restos de ánodos o scrap que pesan aproximadamente 70 kilos por cada ánodo. Esto provoca que tengamos un circulante aproximado de 100.000 toneladas de scrap al año”, señala el Superintendente de Refinería de División Chuquicamata, Marco Cifuentes.
Recuerda que “el scrap debe ser fundido nuevamente, lo cual nos crea un costo no deseado en temas como flete y la fusión, que son relevantes”.
¿¡Sin qué…!?
Earless (del inglés, “sin oreja”) es un sistema que promete resolver el problema. Tras un piloto en una celda electrolítica en la Refinería de Chuquicamata, ahora se apresta a avanzar en pruebas a escala industrial.
Con una inversión moderada y leves modificaciones a la infraestructura existente, la tecnología Earless ha mostrado en laboratorio y pilotos rebajar en al menos un 40% el volumen de scrap, lo que significa ahorro de costos
¿Cómo comienza este proyecto? Aldo Labra, gerente general de Innovaxxion, empresa dedicada a crear e implementar soluciones basadas en tecnología, procesos e ingeniería aplicada, junto a su socios Pablo Suárez, Mauricio Godoy y Daniel Cuchacovich idearon el sistema tras descubrir una anomalía en el proceso de electro-refinación.
“Observamos que ese resto de ánodo, que representa aproximadamente un 17% de la producción, se recupera y tiene que volver a fundirse, con los consiguientes costos de reprocesamiento. Es decir, detectamos la oportunidad de innovar en un proceso específico en planta que nos permitía generar un quiebre tecnológico, el cual como resultado puede llegar a optimizar este proceso en más de un 40%", asevera Labra.
“Earless reduce el mencionado porcentaje a una tasa cercana del 10% de la producción. A esto se agregan eficiencias energéticas relevantes”, subraya.
¿Cómo? “Descubrimos que si sacábamos la oreja al ánodo de cobre convencional, lo dejábamos como un rectángulo, le poníamos una oreja reciclable y un sistema que se pudiera reutilizar, los resultados eran mucho mejores”, detalla.
Por estos días, el proyecto realiza pruebas a escala industrial en División Chuquicamata. En Innovaxxion estiman que si Earless se implementa con los resultados obtenidos en laboratorio y pilotos, podría incorporarse en el 100% del proceso de electro-refinación de Codelco y otras grandes mineras.
“Cuando ves que hay sólo en Chuquicamata unas 100.000 ton/año de scrap que se está reprocesando, al optimizar estos volúmenes en más de un 40% los beneficios son extraordinarios”, agrega el ejecutivo.
Factores Clave
Pablo Suárez, gerente de Innovación y Desarrollo de Innovaxxion, y quien lideró el proyecto Earless, destaca que un factor clave de su éxito fue que se intentó desde el inicio no afectar la forma de trabajo de los operadores de fundición y refinería.
“El diseño debía adaptarse y simplificar el proceso, con el mínimo impacto posible. Esta filosofía permitió que los trabajadores no sólo nos apoyaran, sino que se integraran y aportaran activamente con su conocimiento y experiencia desde la creación y hasta la fase de ejecución”, afirma.
Otra variable trascendental fue enmarcar el proyecto en el Programa de Proveedores de Clase Mundial de Codelco. Desde la Vicepresidencia de Asuntos Corporativos y Sustentabilidad de la estatal se pretende que los principales desafíos de las divisiones los aborden empresas locales capaces de resolver problemas a través de soluciones innovadoras.
Apoyo académico
El modelo de negocios de Innovaxxion consiste en crear soluciones en forma colaborativa. “Tenemos un core competence minero enfocado en procesos de planta, concentradoras, fundición y refinería. Pero nuestra estrategia es diferente a los demás. Buscamos establecer nodos, a partir de los cuales nos asociamos con empresas expertas, profesionales talentosos, y centros de investigación especializados”, comenta Labra.
En el caso de Earless, un socio estratégico fue el Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM), a través de su Laboratorio de Procesos Acuosos (LPA).
Juan Patricio Ibáñez, Director de Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales, y responsable académico del LPA del plantel, apoyó el desarrollo de la solución en su calidad de experto de larga trayectoria en optimización de procesos metalúrgicos.
Indica a Minería Total que “los resultados obtenidos en nuestro laboratorio y corroborados en una prueba del prototipo industrial en Chuquicamata permiten observar que Earless genera alrededor de 10% de scrap, comparado con los ánodos tradicionales que descartan un promedio de 18% a 20% de cobre. Asimismo, la eficiencia de energía se mantiene en torno al 96% o 97%, rango usual para la industria, pero con un consumo específico de energía en torno a un 8% más bajo que el promedio actual”.
“Si la implantación a escala industrial de Earless logra replicar los resultados preliminares, el ahorro energético va a ser un factor muy interesante, no sólo para Codelco, sino para toda la minería”, subraya el académico.
Menor intromisión
Ibáñez explica que el concepto se basa en que el ánodo descansa en unas pequeñas palancas móviles conductoras entre las placas de acero que permiten cerrar el circuito eléctrico. “Las orejas convencionales son las partes que generan más problemas de torceduras o terminaciones fuera de norma, lo que implica que el ánodo debe pasar por una etapa de preparación más exhaustiva o en el peor escenario se debe volver a procesar. El rechazo de ánodos por problemas de orejas defectuosas puede llegar al 15%”, advierte. ¿Por qué las orejas salen mal? “Las deformaciones en las orejas de las placas suelen tener su origen al salir de la fase de moldeo. Además, ellas son sometidas a esfuerzos mecánicos importantes en su traslado, chocan entre sí y contra otros objetos”, explica.
Earless es mucho más que “orejas alternativas”, dice. “Es una aplicación orientada a optimizar el proceso de electro-refinación, etapa final de la producción de cobre fino en la línea de sulfuros”.
Atributos
La solución se pensó tratando de provocar la menor intervención en la infraestructura existente. “La respuesta fue dar con una alternativa de sujeción, con mejores atributos eléctricos y mecánicos para sumergir los ánodos en las celdas electrolíticas en forma eficiente”, sostiene Ibáñez.
“Durante su desarrollo, evaluamos -en la Universidad- distintos tipos de materiales, hasta que dimos con una combinación especial donde conseguimos los mejores resultados. Se trata de una combinación de materiales puede operar en condiciones oxidantes y de alta acidez”, comenta.
Pero, ¿cómo sostener el ánodo sin perder eficiencia? “El diseño del sistema
“Antes de sumergirse en el baño electrolítico, el ánodo de cobre se introduce en un soporte, donde queda retenido por efecto de la solución Earless, que ejercen presión en la mencionada parte superior del ánodo, y descansan en las palancas móviles”, explica.
Lo mejor está por venir. “La eficiencia energética y mayor productividad que significará el uso del sistema Earless sólo puede traducirse en cifras astronómicas. Si se comprueba la baja del volumen de scrap de 18% a 10% -lo que implica que habrá un delta de cerca de 40% que ya no se necesitará reprocesar-, aumentará la capacidad de producción de manera equivalente. Y si agregamos que con mejores contactos eléctricos -del tipo cobre a cobre- se puede reducir el consumo específico de energía, la ganancia es doble”, concluye Ibáñez.
Texto basado en artículo publicado en Minería Total, agosto 2015.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario