Avances en Fundición y Refinación

El mercado de fundición y refinación en Chile ha atravesado un escenario de déficit en la disponibilidad de concentrados de cobre, lo que sumado a la capacidad de fundición existente en el mundo, mantiene a esta industria con bajos cargos de tratamiento y, por ende, bajas utilidades o pérdidas. La situación anterior se ha agudizado este año debido a la caída en los precios de los subproductos y a la menor ganancia metalúrgica, elementos que habían ayudado a rentabilizar el negocio fundidor durante los últimos años.
            Según el estudio de Cochilco “Inversión en la Minería Chilena del Cobre y del Oro 2009-2013”, la capacidad de fusión de 2008 fue de un 46,5% del total del concentrado producido en el país. Sin embargo, con el nuevo nivel de capacidad esperada para 2009 (dada la expansión de Altonorte) se lograría tratar el 55,5% de los concentrados, bajando esa proporción para 2015 al 42,6%, en la medida que subirá la producción de concentrados y se mantendría la capacidad de fusión. Por su parte, la capacidad de refinación (electrolítica y a fuego) se mantendrá estable en torno al 30% durante el periodo.
            En Chile hay siete fundiciones: Chuquicamata, Altonorte, Potrerillos, Paipote, Ventanas, Chagres y Caletones; y tres refinerías: Chuqui, Potrerillos y Ventanas. Según el estudio de Cochilco, en 2009 la producción de fundiciones alcanzará 1.838.000 ton de cobre fino y la producción de refinería se elevará a 1.133.000 ton.
            Los mayores niveles de producción de concentrados sumados a los futuros planes de expansión –fundamentalmente de las Divisiones Andina y El Teniente– han empujado a Codelco a evaluar la construcción de una nueva fundición y refinería en la zona central. En la actualidad la minera refina prácticamente toda su producción de concentrados en sus operaciones de Codelco Norte, Salvador, El Teniente y Ventanas, alcanzando un nivel de procesamiento cercano de 4.000.000 ton de concentrado al año. Esto le permite producir un millón de toneladas en cátodos electrorrefinados y 200.000 ton de cobre RAF y blíster, a lo que se suman 3.300.000 ton en ácido sulfúrico.

Pero estos números podrían crecer con los planes de expansión Fase I y II en Andina y el Nuevo Nivel Mina en El Teniente. El estudio, que se realiza bajo la responsabilidad de la Vicepresidencia Corporativa de Proyectos y la Vicepresidencia Corporativa de Desarrollo, comenzó hace dos años con el propósito de revisar la estrategia de desarrollo del negocio de las fundiciones y refinerías. En este sentido, entre varias opciones, se evalúa la integración productiva y tecnológica de las tres divisiones de la zona central en orden de captar el concentrado que se genera en El Teniente y Andina, sin embargo, dada la coyuntura de precios la iniciativa no muestra avances.
            En Salvador se trabaja en la optimización del complejo de fundición y refinería de Potrerillos, que sobrevivirá al cierre de la producción de mina mientras en Codelco Norte el más ambicioso de los proyectos es la completa renovación de la histórica refinería de Chuquicamata, hoy refinería “Codelco Norte”. El proyecto consistió en reemplazar la tecnología convencional (método tradicional con cátodos iniciales de cobre) por un sistema de cátodos permanentes (de acero inoxidable que permite su reutilización) en el proceso de electro refinación.
            Todo esto hace que la refinería sea hoy la más avanzada del mundo en términos de tecnología (ya era la más grande del mundo) con una capacidad de producción cercana a 500.000 ton de cobre anuales y logrará su mayor capacidad cuando esté completamente terminada, pudiendo superar 700.000 ton anuales. Hoy, las celdas de electro refinación de la refinería presentan una conversión del 71%, lo que alcanza para cubrir el suministro de ánodos que existe actualmente.
            Anglo American Chile también tiene un proyecto para complementar la operación de su Fundición Chagres. La compañía realiza actualmente un estudio de prefactibilidad para ampliar su capacidad de 600.000 ton de concentrado anuales a 1.200.000 ton y agregar una refinería electrolítica equivalente, con lo cual buscan lograr un paso adicional en la cadena de valor de la empresa.

            Claudio Queirolo, gerente general de Coprim, afirma que las fundiciones en Chile se han ido quedando atrás en su desarrollo: “Como el negocio de fundiciones no tiene la rentabilidad del negocio minero, los recursos para este tipo de operaciones son siempre escasos, lo que incide en la pérdida de competitividad”.

Agrega que para que una fundición sea atractiva en materia de inversiones y costos tiene que producir sobre 800.000 ton de concentrados al año y en Chile sólo existen tres con estas características: Chuquicamata, El Teniente y Altonorte. Además, existen temáticas relevantes para evaluar el negocio como las restricciones ambientales, cada vez mayores. Un indicador clave es la captación de azufre. “Hoy en día una fundición debería captar el 95% del CO2 y en los países más desarrollados estos valores están sobre 98,5%.

Chagres y Altonorte cumplen con el 95%. Chuquicamata anda cerca, pero Teniente y Potrerillos están bajo estos valores”, apunta Queirolo.
            El tema de la energía también complica el negocio dado el aumento de su valor. Queirolo dice que todas las fundiciones modernas tienen sistemas de recuperación energética: “Los gases metalúrgicos que salen del horno a unos 1.200 grados Celsius entran a un sistema de calderas que permiten generar energía. Los hornos flash de Chuquicamata y Chagres tienen caldera y recuperan, pero la mayor parte de las fundiciones tienen Convertidor Teniente que no tienen caldera, entonces no están recuperando”.
            El ejecutivo señala que en el caso de Codelco en los últimos años ha efectuado mejoramientos de tipo mecánico, “pero el Convertidor Teniente tiene la debilidad de que gira y la boca de gases queda a la atmósfera, y eso no le permite llegar a altos estándares ambientales”, opina.
            Desde el IM2 manifiestan que el Convertidor Teniente es una tecnología desarrollada para la fusión-conversión de concentrados de cobre, de alta eficiencia, versatilidad, productividad y ambientalmente sustentable, especialmente adecuado para el procesamiento de concentrados impuros. A través de los años esta tecnología ha sido progresivamente potenciada con diversos desarrollos en varios ámbitos, como en procesos, secado de concentrado, enriquecimiento de oxígeno, operación autógena; tecnologías asociadas, en inyección de concentrados en fase ultra densa, en el horno de limpieza de escorias Teniente; instrumentación y control, en sensores, modelos y simuladores en línea; mantención predictiva-proactiva, en el cambio de línea de toberas en caliente y con el desarrollo de conocimiento científico-industrial de primera línea en fenómenos de transporte, metalurgia y fluidodinámica teórico-física, entre otros.
            El potenciamiento se ha realizado de forma conjunta por IM2 y Codelco, logrando la implantación de resultados a nivel industrial. Esto ha supuesto el aumento desde el año 2000 de las capacidades de fusión promedio de 1.800 tpd en un reactor de 5 m de diámetro por 23 metros de largo, a capacidades de fusión promedio de 2.500 – 2.800 tpd, con valores puntuales mayores a 3.000 tpd, en reactores de similares dimensiones.
            Queirolo explica que en el mundo está el Flash Converter, que está operando hace diez años en Estados Unidos y que hoy funciona con altos estándares de niveles de captación de azufre: sobre el 99%, proceso continuo y con buena calidad de gases, tanto así que se ha posicionado como la única tecnología moderna después de los Pierce-Smith. “Es imprescindible que alguien haga un desarrollo tecnológico que le compita al Flash Converter. ISA está desarrollando alguna tecnología, pero a nivel de prototipo, y Codelco también ha hecho esfuerzos para un proceso de conversión continua, pero sigue en desarrollo”, añade.
            Por otra parte, la fundición y refinería de cobre y electro-obtención son dos de las tecnologías iniciales que fueron abordadas por Xstrata Technology. La tecnología de fundición incluye los procesos Isasmelt e Isaconvert. Ambas tecnologías incorporan el uso del versátil sistema de fundición TSL (lanza sumergida) que ha sido desarrollado por más de 30 años y ofrece una solución de fusión que se utiliza en operaciones de fundiciones de metales incluyendo cobre, plomo y chatarra. El proceso Isaconvert también usa TSL, pero es usado en la conversión del cobre mate a blíster reemplazando el convertidor Pierce-Smith.
            La otra tecnología que ha sido el pilar de Xstrata Technology corresponde a los procesos de refinería y electro-obtención de cobre incorporando Kidd Process e ISA Process. Estas tecnologías utilizan cátodos permanentes de acero inoxidable para producir cobre de calidad LME de alta pureza. Incluye el sistema libre de cera ISA 2000, los Cátodos BR y HP y los cátodos en acero patentado Duplex, así como los sistemas integrados de manejo de electrodos y máquinas despegadoras.
            Una carácterística de los procesos de Xstrata Technology es que pueden entregarse como paquete, el cual –dependiendo del proyecto– provee al cliente una solución amplia y a la medida que involucra el diseño de procesos y equipos integrados, ingeniería, entrega de equipos, capacitación a operadores, asistencia en comisionamiento y en los procesos en curso, y apoyo en la mantención.
            En Xstrata Technology explican que sus hornos Isasmelt son fáciles de operar, así como su construcción y puesta en marcha, de bajo costo. Muchas operaciones Isasmelt producen algunos de los cobres de más bajo costo en el mundo. La tecnología de lanza utilizada para agregar aire, oxígeno y combustible al proceso, crea un ambiente altamente turbulento que promueve la rápida reacción de las materias primas. Esto permite que el horno sea bastante pequeño en comparación con otras tecnologías de fundición, como también permite que la infraestructura y operación sean relativamente simples.
            Los principales productos son el Cátodo Isa Process que utiliza un depósito de cobre por sobre la barra de acero inoxidable y que se extiende por sobre la hoja de acero para proporcionar importantes ahorros de energía, así como una larga vida operativa; el Cátodo Kidd HP, un diseño utilizado en condiciones altamente corrosivas, y el Cátodo Duplex, manufacturado con un acero inoxidable especialmente desarrollado, LDX, patentado y que otorga un cátodo resistente a las condiciones corrosivas de las naves.

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