RECUPERACIÓN DE CALOR EN EL PROCESO DE REFINACIÓN DE COBRE EN LAS FUNDICIONES DE CODELCO: MOLDEO DE ÁNODOS

Abstract

En el presente trabajo, se desarrolla un estudio, a nivel de pre-perfil, de la disponibilidad de calor en el proceso de moldeo de ánodos, en el contexto de las fundiciones de CODELCO, involucrando la revisión de la literatura, análisis de la energía disponible (calidad, cantidad y disponibilidad), desarrollo de propuestas de recuperación de calor y evaluación económica de las mismas. El calor es liberado desde el ánodo hacia: el molde, el entorno y el agua de enfriamiento. La mayor cantidad de calor es absorbido por el molde, y el calor de mayor calidad es el que proviene directamente del ánodo. La disponibilidad de calor no es continua, dadas las características del proceso de moldeo. Se desarrollan tres propuestas innovativas para la recuperación de calor (PIRCs). La PIRC A consiste en recuperar la energía radiante liberada por el ánodo. La PIRC B consiste en recuperar el calor de los ánodos a la salida de la rueda de moldeo, reemplazando la etapa en que el ánodo es enfriado con agua dentro del estanque. La PIRC C consiste en recuperar el calor desde los moldes. A cada PIRC se le asigna un Uso del Calor Residual (UCR) determinado: precalentamiento de aire para hornos (PAH), precalentamiento de aire para secado de concentrado de cobre (SCC) y generación eléctrica mediante un dispositivo ORC. Para el caso particular de la PIRC A, se asigna además el UCR de calentamiento de agua sanitaria (ACS). Del estudio, se desprende que si se desea un mayor VAN, la PIRC más atractiva es la implementación de la PIRC C, usando el calor residual en PAH o bien SCC. Ambos UCRs tienen una inversión cercana a los 4.000.000 [USD], otorgan un ahorro anual equivalente a 1.000.000 [USD] aprox., un tiempo de recuperación de la inversión entre 3 - 4 aos y un VAN (a 20 aos, tasa de descuento del 10%) superior a 5.000.000 [USD]. Esta propuesta es la que involucra una mayor dificultad técnica en cuanto a su implementación. Si se desea una menor inversión y bajo tiempo de recuperación de la misma, la PIRC más atractiva es la implementación de la PIRC A, usando el calor residual en PAH y ACS. En ambas, se tiene una inversión cercana a los 60.000 [USD], un ahorro anual equivalente a 35.000 [USD] aprox., un tiempo de recuperación de la inversión entre 1 - 2 aos y un VAN (a 20 aos, tasa de descuento del 10%) superior a 200.000 [USD]. Esta propuesta es la que involucra una menor dificultad técnica en cuanto a su implementación. Se estima que los resultados tienen una incertidumbre máxima del 50%, por lo que estos valores pueden aumentar o disminuir dentro de ese intervalo.