proyecto
Determinación de Parámetros Operacionales Óptimos del Proceso de Conversión Continua en Baño Fundido a Través de un Estudio Termodinámico Fundamental de la Distribución de Impurezas, Calidad de la Escoria y Cobre Blíster.
Registro en:
16COTE-66365
2016-66365-INNOVA_PRODUCCION
Autor
Pablo Gaete Haller
Corporacion Nacional del Cobre de Chile
Institución
Resumen
1) Determinar y Validar a Nivel de Laboratorio y Escala Piloto los Criterios Operacionales de la Fisicoquímica Basados en Estudio Teórico Fundamental del Proceso de Conversión Continua. 2) Evaluar que los Criterios Operacionales Resultantes de los Estudios Teóricos y Experimentales Puedan Ser Implementados en la Tecnología de Conversión Continua Desarrollada por Codelco y Proponer Mejoras o Modificaciones al Proceso para Hacer Factible la Implementación a Escala Industrial de la Nueva Tecnología de Conversión Continua como Parte de su Proceso Productivo de Cobre Metálico Amigable con el Medio Ambiente. 3) Fortalecer las Capacidades de I+d de Codelco a Partir de la Asociación con la Universidad de Concepción con el Fin de Abordar Otras Iniciativas de Innovación que Apunten a Generar Soluciones que Impacten en la Competitividad de sus Fundiciones y Generar un Portafolio de Nuevas Iniciativas de I+d+i. El Contrato Tecnológico Contemplado en este Proyecto Forma Parte del Desarrollo de una Tecnología de Conversión Continua Aplicable a las Fundiciones de Cobre de Codelco. La Empresa Espera que Esta Nueva Tecnología de Conversión Cumpla con las Exigencias de Aumentar la Capacidad de Tratamiento Logre una Mayor Eficiencia del Proceso Relacionada con Menores Pérdidas de Cobre en la Escoria Disminuya las Emisiones Gaseosas y Logre Mayor Recuperación de Azufre Disminuya la Generación de Materiales de Recirculación de Cobre Genere Calidad de Cobre Blíster Conforme en Contenido de Cobre y Composición de Impurezas en Escoria Apropiadas para su Posterior Procesamiento Aproveche el Calor Sensible de los Gases Generados y su Operación Pueda Reducir los Riesgos en Seguridad y Salud Ocupacional que Posee el Actual Proceso de Conversión Pierce Smith Utilizado. Para Lograr el Objetivo de este Proyecto se Realizará este Contrato Tecnológico donde la Universidad de Concepción Será la Entidad Encargada de Desarrollar las Actividades de I+d Relacionadas con la Determinación de los Parámetros de Operación del Proceso de Conversión Continua Desarrollado por Codelco a Través de un Análisis Fundamental de la Físicoquímica del Proceso. Cabe Mencionar que este Conocimiento Actualmente No Está Disponible por lo Tanto el Proceso de Determinación Contempla Actividades de Revisión Bibliográfica Análisis Teóricos de Fundamentos de la Fisicoquímica del Proceso y Ensayos Experimentales. Evaluar que los Criterios Operacionales que se Propongan para la Optimización del Proceso de Conversión Continua Sean Factibles de Ser Implementados en el Horno Industrial de Acuerdo a las Capacidades y Limitaciones de los Equipos. En Esta Parte cabe la Posibilidad de que Sean Identificadas Limitaciones Operacionales que Impidan que el Proceso Pueda Ser Optimizado y como Resultado se Muestre la Necesidad de Instalar Unidades Externas Antes o Después del Proceso para Tratar a los Materiales o en su Caso Realizar Modificaciones Sustanciales al Horno de Conversión Continua. Realizar un Estudio Teórico-fundamental Acerca del Comportamiento Fisicoquímico de las Fases Coexistentes al Interior de un Reactor de Conversión Continua (gas-cobre Blíster-metal Blanco-escoria del Tipo Ovilina) para Determinar las Posibles Interacciones entre ellas y la Distribución de las Especies en Cada una de las Fases. Para lo Anterior se Utilizará un Software Termodinámico Especializado y se Probará el Efecto de Ciertas Variables Operacionales sobre las Variables Termodinámicas Clásicas Suponiendo Estado de Equilibrio Termodinámico entre las Fases. Con Esta Información Será Posible la Construcción de los Diagramas Termodinámicos Típicos de Equilibrio Estabilidad y Predominancia y Cuya Interpretación Proporcionaría las Condiciones en las Cuales el Proceso se Encuentra Optimizado en Términos de la Calidad de la Fase Metálica Fundida Escoria y Corriente de Gases. Los Criterios Operacionales Propuestos en este Punto Estarán Basados en Información Teórica Fundamental y Tendrá que Ser Validada a Partir de un Desarrollo Experimental a Nivel de Laboratorio y Planta Piloto. Validar la Información de la Fisicoquímica Obtenida durante el Estudio Teórico a Través de la Simulación Apropiada del Proceso de Conversión Continua en Hornos a Nivel de Laboratorio y Planta Piloto. Por lo que se Refiere a la Validación a Nivel de Laboratorio se Precisa la Construcción de un Horno en donde se Simulen bajo Condiciones Controladas de Operación la Formación de las Fases y sus Interacciones Así como la Forma en que se Distribuyen las Impurezas en Ellas. Si la Validación No Resulta Ser Exitosa (en Términos de la Calidad del Cobre Blíster y la Escoria) se Requerirá Ajustar el Estudio Teórico con el Fin de Proponer Nuevos Criterios Operacionales que Conduzcan a la Optimización del Proceso. Esto Podrá Repetirse hasta que los Resultados de los Experimentos de Simulación a Nivel de Laboratorio Concuerden Razonablemente con lo Obtenido a Partir del Estudio Teórico Fundamental. A Partir de este Momento Sería Posible Pasar al Siguiente Nivel de Validación a Planta Piloto Utilizando la Infraestructura Desarrollada en el Estudio Previo Desarrollado por Codelco. Los Experimentos que Desarrollen en este Nivel Deberán Estar Acorde a los Criterios Operacionales que de Acuerdo al Estudio Teórico y Experimental a Nivel de Laboratorio Optimicen el Proceso de Conversión Continua de Matas de Cobre. Este Proyecto Nace de la Necesidad de Codelco de Mejorar la Competitividad de sus Fundiciones y Refinerías con el Objetivo de Fortalecer su Participación en el Mercado Global de Cobre Refinado. Una Alternativa para Mejorar el Desempeño de sus Fundiciones Radica en la Búsqueda de Mejoras de sus Procesos Productivos Principalmente Enfocados en las Etapas de Fusión del Concentrado de Cobre donde se Obtiene Metal Blanco con un Contenido Superior de Cobre (entre 50% y 75%) y la Etapa de Conversión que Tiene por Objetivo el Eliminar los Residuos de Hierro Azufre y Otras Impurezas de la Mata de Cobre para Obtener Cobre Blíster Compuesto por 98% de Cobre. Específicamente Codelco ha Desarrollado desde el Año 2008 un Programa Tecnológico Conversión Continua que Busca Desarrollar Validar e Implementar una Tecnología de Conversión Continua que Posea los Atributos de Incrementar la Productividad y Eficiencia Metalúrgica Respecto del Actual Proceso de Conversión Peirce Smith Utilizado en las Cuatro Fundiciones de la Empresa. Codelco Además Espera que Esta Nueva Tecnología Sea Sustentable con el Medio Ambiente en el Largo Plazo con la Disminución de Emisiones Gaseosas y Facilidad de Captura de Azufre, Posea la Facilidad de Adaptación a Normas Ambientales de Alta Exigencia y Pueda Disminuir la Generación de Materiales de Recirculación con Cobre. Un Objetivo que Deberá Cumplir el Desarrollo de Esta Nueva Tecnología es la Producción de Productos Líquidos y Gaseosos de Calidad Apropiada para su Posterior Procesamiento. Otro Aspecto Importante que Debe Cumplir el Nuevo Proceso de Conversión Continua es la Reducción del Riesgo en Seguridad y Salud Ocupacional. el Desarrollo de Esta Tecnología de Conversión Continua se Encuentra en Etapa de Validación Industrial con Pruebas Realizadas en la Fundición Caletones en ellas se ha Concluido que el Proceso de Conversión Continua Presenta una Serie de Interrogantes Fundamentales Respecto de las Condiciones Óptimas de Operación del Proceso. Vale Mencionar la Inexistencia de un Conocimiento Fundamental Respecto de la Fisicoquímica del Proceso de Conversión Continua Desarrollado por Codelco lo que Genera una Serie de Limitaciones e Interrogantes que Deben Ser Resueltas desde una Definición Científica para Poder Responder a las Características del Producto que se Envía a la Etapa de Refinación. Dado lo Anterior Surge la Inquietud por Parte de Codelco de Realizar este Contrato Tecnológico con la Universidad de Concepción Quién Aportará con la Experiencia en I+d en el Área de Pirometalúrgica de sus Investigadores Quienes Tendrán como Objetivo el Definir Parámetros de Operación del Proceso de Acuerdo a un Análisis Fundamental de la Fisicoquímica del Proceso y las Fases (metal Blanco-escoria-gas) que Define el Potencial de Oxígeno Involucrado. En Síntesis se Determinarán las Condiciones para Maximizar la Captura de Azufre en la Escoria Minimizar la Viscosidad de la Escoria y Minimizar la Disolución del Cu+ (cu2o) en la Escoria. Las Actividades de Investigación que Serán Desarrolladas por Investigadores de la Universidad de Concepción se Resumen En:1. Estudio Teórico Fundamental de la Fisicoquímica del Proceso de Conversión Continua de Matas de Cobre. 2. Construcción de un Horno a Nivel de Laboratorio para Efectuar Pruebas de Validación de Información Termodinámica Generada a Partir del Estudio Teórico Fundamental de la Fisicoquímica del Proceso de Conversión Continua de Matas de Cobre. 3. Validación del Conocimiento Fundamental Obtenido durante el Estudio Teórico Fundamental Acerca de la Fisicoquímica del Proceso de Conversión Continua de Matas de Cobre en un Horno a Nivel de Laboratorio. 4. Verificación del Conocimiento Fisicoquímico Teórico y a Nivel de Laboratorio del Proceso de Conversión Continua de Matas de Cobre en un Horno a Nivel Planta Piloto. 5. Estudio Valorativo de la Posibilidad de Implementar a Nivel Industrial los Criterios Operacionales que de Acuerdo a la Teoría Fisicoquímica y los Experimentos a Nivel de Laboratorio Optimizarían el Proceso de Conversión Continua de Matas de Cobre. 6. Proponer Mejoras o Modificaciones al Proceso de Conversión Continua para su Implementación en el Proceso Productivo de Cobre Metálico de Codelco. Uno de los Objetivos de este Proyecto es la Generación de un Portafolio de I+d+i Iniciativas de I+d+i Óptimas que Aborden Problemas U Oportunidades que Generen un Impacto Significativo para Codelco y que Permita Aumentar la Vinculación y Transferencia de Capacidades entre la Empresa y la Universidad de Concepción para Lograr lo Anterior el Proyecto Contempla la Elaboración de un Plan de Innovación Codelco - Universidad de Concepción que Contenga Líneas de Acción Definidas y Consensuadas entre las Instituciones. Corporación de Fomento de la Producción