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• PauLina Montecinos VaLencia

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PROYECTO FONDEF DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

INFORME FINAL COPIA Nº 1

TITULO DEL PROYECTO: NEUTRALIZACION DE GASES DE FUNDICION DE COBRE CON CALIZA EN UN SISTEMA COMBINADO DE LECHO FLUIDIZADO Y CICLONES

CÓDIGO DEL PROYECTO: D01 I 1112

FECHA DE EMISION : 29 / 09 /2008

FIRMA DEL (DE LA) DIRECTOR(A) DEL PROYECTO:

TABLA DE CONTENIDOS I. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.

ACTA DE TÉRMINO DEL PROYECTO. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO. EJECUCION DEL PROYECTO. PLAN DE CONTINUIDAD. TABLA DE CONFORMIDAD. ________________________________________

II. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

INFORME EJECUTIVO. RESUMEN EJECUTIVO (CASTELLANO E INGLÉS). CUADRO DE SÍNTESIS DE RESULTADOS Y DE OBJETIVOS. INFORME FINANCIERO A LA FECHA DE TÉRMINO. EVALUACIÓN DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO. PROPUESTA DE CONTINUIDAD DE CADA INSTITUCIÓN BENEFICIARIA.

III. 3.1. 3.2. 3.3.

INFORME DE GESTIÓN. OBJETIVOS DEL PROYECTO. RESULTADOS DEL PROYECTO. GESTIÓN DEL PROYECTO.

IV. 4.1. 4.2. 4.3.

INFORME CIENTÍFICO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO SOCIAL. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO REALIZADOS POR EL PROYECTO. NEGOCIOS TECNOLOGICOS Y PRODUCTIVOS. IMPACTOS PRODUCIDOS Y ESPERADOS.

V. ANEXOS. ANEXO 1. EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL Y PRIVADA. ANEXO 2. PLAN DE MANTENCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA HABILITADA, BIENES, EQUIPOS Y OTROS ELEMENTOS ADQUIRIDOS. ANEXO 3. SOLICITUDES Y REGISTROS DE PROTECCION DE PROPIEDAD INTELECTUAL. ANEXO 4. PUBLICACIONES. ANEXO 5. DOCUMENTOS DE CONFORMIDAD DE lAS EMPRESAS (O DE OTRA ENTIDAD SOCIA). ANEXO 6. .

I.

ACTA DE TÉRMINO DEL PROYECTO 1

1.1. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO TITULO DEL PROYECTO CÓDIGO FONDEF

NEUTRALIZACION DE GASES DE FUNDICION DE COBRE CON CALIZA EN UN SISTEMA COMBINADO DE LECHO FLUIDIZADO Y CICLONES D01 I 1112

DIRECTOR(A) DEL PROYECTO INSTITUCIÓN(ES) BENEFICIARIA(S)

Prof. Dr. Igor Wilkomirsky

EMPRESAS Y OTRAS ENTIDADES SOCIAS

Fundición Caletones, División Teniente de CODELCO Chile Fundición Chagres de Anglo American Chile Cementos Bío- Bío S.A.

Universidad de Concepción

1.2. EJECUCIÓN DEL PROYECTO 2 FECHA DE TOMA DE RAZON POR LA CONTRALORÍA GENERAL DE LA REPÚBLICA PLAZO CONTRACTUAL (indicado en el convenio, en meses) FECHA EFECTIVA DE INICIO FECHA EFECTIVA DE TÉRMINO. DURACIÓN EFECTIVA (desde la fecha efectiva de inicio hasta la fecha efectiva de término, en meses)

08 de Abril de 2002

36 01 de Agosto de 2002 30 de Mayo de 2008 70 meses

1

Se solicita al(a la) Director(a) del Proyecto que responda esta sección con información oficial del proyecto. Esta acta debe ser firmada en el punto 1.3 por los representantes legales de las instituciones beneficiarias de FONDEF y en el punto 1.4 por los representantes de las instituciones, empresas y de las otras entidades socias del proyecto. 2

Cualquier diferencia entre la duración contractual y la duración efectiva se explica por las prórrogas autorizadas.

1.3. PLAN DE CONTINUIDAD. Las instituciones se comprometen a: a.La mantención y consolidación de las líneas de investigación asociadas al proyecto, por un plazo no inferior a 3 años. b.El uso de la infraestructura y equipamiento asociado al proyecto en el apoyo a proyectos de I&D o servicios C&T con alto impacto económico social. c.La valorización, comercialización y transferencia de los resultados del proyecto que se requiera para maximizar los impactos. d.La protección de los resultados así como el beneficio en términos razonablemente onerosos para la institución a partir de las rentas que de ellos se obtengan.

Nº

1

Nombre Institución Beneficiaria Universidad de Concepción.

Nombre Representante Legal

Firma

Sergio Lavanchy Merino

LAS INSTITUCIONES BENEFICIARIAS DECLARAN ESTAR EN CONOCIMIENTO Y DE ACUERDO CON EL CONTENIDO TOTAL DE ESTE INFORME Y QUE LOS DATOS REGISTRADOS EN ESTA DECLARACIÓN CORRESPONDEN A UN RESUMEN DE LOS DETALLADOS EN ÉL.

1.4. TABLA DE CONFORMIDAD 3

Nº

1

Nombre Institución, Empresa u Otra Entidad Socia Fundición Caletones, División Teniente de CODELCO Chile.

Nombre Representante Legal

¿Se adjunta Documento de Conformidad en Anexos? 4

José Sanhueza

SI

2

Fundición Chagres de Anglo American Chile.

Pedro Reyes Figueroa

SI

3

Cementos Bío- Bío S.A.

Eduardo Pimentel Müller

SI

3 Sólo se debe incorporar a las instituciones, empresas u otras contrapartes que efectivamente hayan realizado aportes al proyecto, sean estos incrementales o no. 4 Los (las) Representantes Legales de cada institución, empresa u otra entidad socia del proyecto declaran estar en conocimiento y de acuerdo con el contenido total de este informe.

4

II.

INFORME EJECUTIVO

2.1. RESUMEN EJECUTIVO 5 Versión en castellano. Se desarrolló una nueva tecnología para el tratamiento de gases de fundición con el propósito de neutralizar el SO2 mediante el empleo de caliza en un reactor de tres lechos fluidizados en serie (ver figura). La tecnología se basa en la reacción del SO2 con caliza en presencia de aire para la formación de sulfato de calcio anhidro. SO2(g)+CaCO3+O2(g) = CaSO4 + CO2(g) El sulfato de calcio anhidro (yeso anhidro, CaSO4) es inerte y no altera el medio ambiente en el caso de su depositación. Además este producto tiene una potencial aplicación como aditivo del cemento, estabilizador de caminos y/o como materia prima para la producción de diferentes opciones de materiales de construcción. El reactor y el proceso desarrollado pueden ser aplicados para gases con diferentes contenidos de SO2. La combinación de las condiciones de operación y el número de lechos en el reactor permite garantizar captaciones virtualmente totales de SO2. La aplicación de esta tecnología es atractiva en diferentes escenarios. En función del precio del ácido esta opción resulta competitiva frente a la tecnología convencional de producción de H2SO4. Para escenarios en los cuales se requiera aumentar marginalmente la capacidad de captación de SO2 en una fundición esta tecnología presenta mejores índices de evaluación frente a otras opciones de 5

A partir del proyecto ejecutado, en no más de una página describa lo realizado, destacando los resultados y sus impactos. Este resumen debe ser diferente al resumen ejecutivo incluido en el proyecto reformulado. (ATENCIÓN: ESTE RESUMEN EJECUTIVO SERÁ PÚBLICO).

5

neutralización. Esta condición puede estar asociada, por ejemplo, al tratamiento de gases fugitivos generados en la nave por movimiento de fases fundidas o emisiones fugitivas de convertidores Pierce Smith, o bien para un aumento marginal de la capacidad de fusión de una determinada fundición. Versión en inglés. A new technology for the abatment of SO2 from smelter gases has been developed using limestone in a three step fluidized bed reactor (see figure). The process is based on the reaction of SO2 with limestone in presence of air to form calcium sulphate (anhydrous gypsum): SO2(g)+CaCO3+O2(g) = CaSO4 + CO2(g) The calcium sulphate (CaSO4) is an inert material that can be safety discarded. Besides that, it has a potential application as additive in the cement production, as an stabilizer for roads and basic material for the production of building materials. The reactor and the process developed can be applied for gases with different SO2 content. The combination of operational conditions and the number of reactors allows a complete SO2 neutralization in all cases. The technology is advantageous in different scenarios. Depending upon the price of the sulphuric acid, this option can be competitive with classical production of H2SO4 from SO2 gases. If an increasing in SO2 capture is needed, this technology has a better economic parameters compared with the neutralization of SO2, for example with wet scrubbers. This condition represents the treatment of fugitives emission from smelter or Pierce Smith converters. The same situation corresponds to a marginal increasing in the smelting capacity.

6

2.2. CUADRO DE SÍNTESIS DE RESULTADOS Y DE OBJETIVOS 6 Objetivos del proyecto Objetivo(s) general(es) Desarrollar un proceso que sea técnica y económicamente competitivo con otras alternativas tecnológicas existentes para captar y fijar el SO2 generado en fundiciones de cobre, donde la producción de ácido sulfúrico no sea rentable por razones de mercado o geográficas, generando un producto estable y no contaminante con valor comercial y que además pueda ser descartado sin generar problemas ambientales. Objetivos específicos Determinar los mecanismos cinéticos y físicos-químicos que toman parte en la sulfatación de caliza con SO2 concentrado a alta temperatura. 1 Determinar la factibilidad termodinámica y cinética de producir ácido ortofosfórico por sulfatación de roca fosfórica con SO2 a alta temperatura. Determinar las condiciones óptimas en cuanto a diseño de los reactores y condiciones de operación para fijación de SO2 desde gases de fundición concentrados y gases 2 secundarios diluidos empleando caliza en una combinación de lecho fluidizados en serie y ciclones de reacción/recuperadores de calor. Definir los aspectos tecnológicos y de ingeniería requeridos para el desarrollo del 3 proceso mediante una estrecha y continua relación Universidad-Empresa durante el periodo de desarrollo del proyecto. Obtener parámetros de diseño y operación para plantas comerciales de tratamiento de gases para las Fundiciones de Caletones de la División El Teniente, la Fundición de 4 Chagres de la Cía. Minera Disputada y la Fundición de Las Ventanas de ENAMI empleando esta tecnología. Desarrollar un modelo general detallado de diseño y evaluación técnico-económica 5 para plantas de fijación de SO2 con caliza en un sistema de lecho fluido múltiple y ciclones en serie. Generar un producto comercial que pueda incorporarse al cemento en la forma de 6 sulfato de calcio anhidro. Asegurar la tecnología mediante patentes de invención y difundirla mediante 7 publicaciones y presentaciones sobre el tema. Formar Ingenieros a través de Memorias de Título y estudiantes de postgrado a través 8 de Tesis de Doctorado y/o Magister. Reforzar y consolidar el Grupo de Procesos Metalúrgicos de la Universidad de 9 Concepción. 6

Los resultados deben corresponder a todos aquellos resultados comprometidos y vigentes en el sistema de Seguimiento y Control (S+C) de proyectos FONDEF.

7

Resultados de Producción Nombre

Descripción

Descripción de logro

(1) Estudio Fisicoquímico de sulfatación de caliza Se estudiaron los mecanismos fisicoquímicos de la reacción: SO2(g)+CaCO3+O2(g) = CaSO4 + CO2(g) Se realizó un estudio experimental para analizar los fenómenos de transferencia de masa y calor que permiten establecer ecuaciones matemáticas para describir el avance de la reacción. Se utilizó principalmente una balanza termogravimétrica construida y estudios batch en lechos estáticos y continuos en lechos fluidizados. Se obtuvieron parámetros para la descripción de los fenómenos químicos fundamentales útiles para el diseño de reactores. Resultados de Producción

Nombre

Descripción

Descripción de logro

(2) Factibilidad de producción de ácido ortofosfórico por sulfatación de roca fosfórica con SO2 Se realizó un estudio teórico y experimental que abordó los aspectos termodinámicos y cinéticos para establecer la viabilidad de producir ácido ortofosfórico a partir de la disolución en agua de óxido ortofosfórico (pentóxido de fósforo) producido a partir de la siguiente reacción: Ca10 (PO4)6 F2 + 9 SO2 + 4.5 O2 → 9 CaSO4 + 3 P2O5 + CaF2 Se identificó la viabilidad de esta opción y las limitaciones a resolver para su aplicación. Resultados de Producción

7

Objetivos asociados 7

1,2,4,8 y 9.

Objetivos asociados

1,8 y 9.

Objetivos

Indique el numeral identificador del(de los) objetivo(s) relacionado(s).

8

asociados Nombre Descripción Descripción de logro

(3) Diseño y operación de reactores prototipos Se diseñaron, construyeron y operaron los reactores prototipos para establecer el mejor diseño para el proceso y obtener en estas condiciones los parámetros de diseño de una planta piloto Reactores prototipos validados

Resultados de Producción Nombre Descripción Descripción de logro

2,3,4,5,7,8 y 9.

(4) Diseño y operación Planta Piloto en Fundición Caletones de la División Teniente de Codelco Chile. A partir de los resultados del estudio a nivel de laboratorio y los reactores prototipos se diseñó, construyó y operó una planta piloto de demostración. Pilotaje de la tecnología propuesta. Esta se operará durante 2008-9 en la División CODELCO Norte para evaluar su aplicación a escala comercial.

Objetivos asociados

2,3,4,5,7,8 y 9.

Resultados de Producción Científica Categoría Cantidad Lograda Evento Publicación 3 Tesis o Proyecto de título 6 Cooperación Internacional recibida o entregada Nuevo Proyecto Generado 1 Resultados de Formación de Capacidades Categoría Cantidad Lograda Capacidades profesionales desarrolladas o fortalecidas 9 Capacidades de formación de redes o de equipos de 1 trabajo Capacidades materiales o de infraestructura 3

9

2.3. INFORME FINANCIERO A LA FECHA DE TÉRMINO 8

FONDEF Institución(es) Beneficiaria(s)

Montos Comprometidos por Convenio (1)

Montos Efectivamente Aportados (2)

Gastos Totales del Proyecto (3)

% (5)

M$ 295.000.-

M$291.093.-

M$291.093.-

48%

1. Universidad de 1. M$123.376.Concepción M$ 98.330.-

1. División EL Teniente, 1. M$ 158.200.Codelco M$73.130.Empresas y otras 2.-Cementos Bío Bío 2.-M$12.600.entidades socias M$12.600.3.- Anglo American 3.- M$12.600.Chile- División Chagres Totales

M$ 491.660.-

Monto Reintegrado a FONDEF (6)

Costo Final del Proyecto (4)

M$ 597.869.-

1. M$123.376

21%

1. M$ 158.200.2.-M$12.600.-

31%

3.- M$12.600.M$ 597.869.-

100%

( ----- )

M$ 597.869

8

1) Montos Comprometidos por Convenio: Son los montos señalados como aportes comprometidos en el convenio firmado entre CONICYT y la(s) institución(es) beneficiaria(s). 2) Montos Efectivamente Aportados: Es la suma de las remesas de fondos o aportes realizados al proyecto por FONDEF, por la(s) institución(es) beneficiaria(s) y por las empresas y otras entidades socias al proyecto. 3) Gastos Totales del Proyecto: Es la suma de los gastos informados por el proyecto y aprobados por FONDEF. 4) Costo Final del Proyecto: Es la suma de las remesas de fondos y aportes realizados al proyecto, menos el monto reintegrado a FONDEF. 5) %: Porcentaje de participación en el Gasto Total del Proyecto, por fuente de financiamiento. 6) Monto Reintegrado a FONDEF: Fondos girados por FONDEF a la(s) institución(es) beneficiaria(s), que no fueron utilizados en el proyecto, por lo cual fueron devueltos a CONICYT. Es la diferencia entre el monto efectivamente aportado por FONDEF y los gastos aprobados financiados por FONDEF.

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2.4. EVALUACIÓN DE LA EJECUCIÓN DEL PROYECTO 9 2.4.1. El Representante Institucional de cada Institución Beneficiaria La formulación del proyecto se enmarcó en el Plan Estratégico de esta casa de estudios considerando su proyección en la formación de estudiantes de pre y postgrado, fortalecimiento de las capacidades de I&D del Grupo de Procesos en Metalurgia Química de Departamento de Ingeniería Metalúrgica y favoreciendo la relación Universidad – Empresa. La ejecución y logros presentados en este informe vienen a confirmar la importancia de este tipo de instrumentos en relación a los beneficios directos para la Universidad de Concepción. El prestigio logrado en el campo de los procesos de Metalurgia Química y Extractiva gracias a los resultados de este tipo de proyectos, y en particular el proyecto FONDEF D01 I 1112 en el tema de control ambiental en fundiciones de cobre, no hace sino aumentar el capital simbólico de la Universidad. Estas breves opiniones no son más que un reflejo de una evaluación altamente positiva desde la perspectiva institucional

2.4.2. El Director(a) del proyecto La ejecución del proyecto cumplió con los objetivos principales propuestos en la formulación. Se logró avanzar en el conocimiento fundamental de reacciones heterogéneas y se fortaleció la capacidad de de I&D&I del Grupo de Procesos en Metalurgia Química de Departamento de Ingeniería Metalúrgica. La tecnología desarrollada tiene potencial proyección comercial, como fue la propuesta en la formulación, lo cual ya se ve avalado con el estudio y operación del reactor piloto en la División Norte de Codelco Chile para la neutralización de los gases del horno de tostación de molibdenita. Frente a estos antecedentes la evaluación de la ejecución del proyecto indica un alto nivel de éxito en el objetivo específico de éste así como del programa FONDEF.

9

Realice un resumen del punto 3.3.5, análisis realizado después de terminar la ejecución del proyecto, el cual tiene como objetivo revisar los resultados, considerando aciertos y dificultades ocurridos durante el proyecto. Para este caso se solicita un análisis por las siguientes personas.

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2.5. PROPUESTA DE CONTINUIDAD DE CADA INSTITUCIÓN BENEFICIARIA La Universidad de Concepción a través de la Facultad de Ingeniería y el Departamento de Ingeniería Metalúrgica asociará a los resultados del proyecto FONDEF D01 I 1112 un programa de continuidad prestando las facilidades y apoyos en infraestructura y recursos al Grupo de Procesos en Metalurgia Química. Este programa se orienta a las competencias de I&D&I para procesos con el uso de lechos fluidizados las que se han visto fortalecidas con el desarrollo de este proyecto. La continuidad se ha ido concretando durante el desarrollo del mismo proyecto, destacándose acciones asociadas en Asistencia Técnica para la División Codelco Norte y la Vicepresidencia corporativa de Proyectos y proyectos de Innovación Precompetitiva presentados a la CORFO por este grupo de investigadores y apoyadas por la Universidad III.

INFORME DE GESTIÓN

3.1. OBJETIVOS DEL PROYECTO 10 3.1.1 Objetivo(s) General(es) Objetivo General (Indicado en el proyecto reformulado) Desarrollar un proceso que sea técnica y económicamente competitivo con otras alternativas tecnológicas existentes para captar y fijar el SO2 generado en fundiciones de cobre, donde la producción de ácido sulfúrico no sea rentable por razones de mercado o geográficas, generando un producto estable y no contaminante con valor comercial y que además pueda ser descartado sin generar problemas ambientales. El objetivo fue completamente logrado: se desarrolló un proceso técnicamente eficiente para neutralizar SO2 desde gases de fundiciones de cobre. Se cumplió con el objetivo de instalar y operar una planta piloto en la fundición Caletones de la División Teniente de Codelco Chile. La evaluación económica del proceso identifica los escenarios en el cual este proceso es competitivo y resulta por lo tanto atractivo para abordar el objetivo de aumentar la captación de SO2 desde los gases de proceso en una fundición de cobre. 10

Señale los objetivos generales y específicos programados. Informe los LOGRADOS, los NO LOGRADOS, así como los NUEVOS objetivos incorporados durante el desarrollo del proyecto. Señálelos como tales. (Deben estar debidamente visados por el respectivo comité de área de FONDEF).

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3.1.2 Objetivos Específicos Objetivo Específico N°1: Determinar los mecanismos cinéticos y físicos-químicos que toman parte en la sulfatación de caliza con SO2 concentrado a alta temperatura. Determinar la factibilidad termodinámica y cinética de producir ácido ortofosfórico por sulfatación de roca fosfórica con SO2 a alta temperatura. Ambos objetivos se lograron en un 100%: El respaldo se encuentra en los informes técnicos semestrales como en las tesis de pregrado desarrolladas. Objetivo Específico N°2: Determinar las condiciones óptimas en cuanto a diseño de los reactores y condiciones de operación para fijación de SO2 desde gases de fundición concentrados y gases secundarios diluidos empleando caliza en una combinación de lecho fluidizados en serie y ciclones de reacción/recuperadores de calor. El objetivo se logro en un 100%. El conocimiento básico permitió un rediseño dejando fuera del proceso los intercambiadores de calor. El logro de este objetivo se plasma también en las estrategias de operación que se definieron para los reactores prototipos, las que se validaron a nivel piloto. Objetivo Específico N°3: Definir los aspectos tecnológicos y de ingeniería requeridos para el desarrollo del proceso mediante una estrecha y continua relación Universidad-Empresa durante el periodo de desarrollo del proyecto. Objetivo logrado plenamente en el plano técnico, avalado por la operación exitosa de la planta piloto. Cabe señalar que no existió una colaboración tan estrecha como esperad y definida en un principio. Esta situación se debe a que los interlocutores en el sector productivo no pertenecían a un departamento de I&D o Ingeniería, siendo éstos operadores, con lo cual las prioridades eran lógicamente relacionadas con la operación y no con temas de I&D. Objetivo Específico N°4: Obtener parámetros de diseño y operación para plantas comerciales de tratamiento de gases para las Fundiciones de Caletones de la División El Teniente, la Fundición de Chagres de la Cía. Minera Disputada y la Fundición de Las Ventanas de ENAMI empleando esta tecnología. El modelo técnico económico desarrollado permitió tener una herramienta que responde en forma completa a este objetivo.

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Objetivo Específico N°5: Desarrollar un modelo general detallado de diseño y evaluación técnico-económica para plantas de fijación de SO2 con caliza en un sistema de lecho fluido múltiple y ciclones en serie. En función del objetivo previo el modelo general se logró quedando pendiente plasmarlo en un programa computacional interactivo. Objetivo Específico N°6: Generar un producto comercial que pueda incorporarse al cemento en la forma de sulfato de calcio anhidro. El producto se definió y se hicieron diferentes pruebas de caracterización con resultados promisorios. Sin embargo el objetivo se puede considerar parcialmente alcanzado al no tener presentemente una definición específica de la aplicabilidad como aditivo en la fabricación de cementeo. Objetivo Específico N°7: Asegurar la tecnología mediante patentes de invención y difundirla mediante publicaciones y presentaciones sobre el tema. Se presentó la patente “Sistema y proceso para neutralizar con caliza gases conteniendo SO2 y SO3 y para reducir minerales de hierro utilizando gas natural, que comprende uno a más lechos fluidizados conectados en serie, un sistema de alimentación de sólidos en el reactor superior, y un sistema de alimentación de gas en el reactor inferior. Objetivo Específico N°8: Formar Ingenieros a través de Memorias de Título y estudiantes de postgrado a través de Tesis de Doctorado y/o Magister. Se formaron 6 ingenieros civiles metalúrgicos quienes desarrollaron los siguientes temas de tesis de grado. 1. Katerin Alarcón Pino: “Producción de ácido fosfórico a partir de roca fosfórica y SO3 a alta temperatura.” 2. Jeni Villarreal Carrillo: “Sulfatación de rocas fosfórica.” 3. Rodrigo A. Garro Martínez: “Estudio de la descomposición térmica y sulfatación con SO2 de caliza en balanza termogravimétrica.” 4. Néstor Hermosilla Arévalo: “Sulfatación de caliza en reactor de lecho fluidizado.” 5. Daniel Gutiérrez Bunster: “Estudio termodinámico y Experimental para in Método Directo de Fijación de Arsénico con Formación de FeAsO4.” 6. Julio Escárate Bustos: “Neutralización de gases de fundición de cobre con caliza en un sistema de lechos fluidizados en serie.”

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Objetivo Específico N°9: Reforzar y consolidar el Grupo de Procesos Metalúrgicos de la Universidad de Concepción. La experiencia lograda a través de este proyecto

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3.2. RESULTADOS DEL PROYECTO

3.2.1. Resultados de Producción Nombre Estudio Fisicoquímico de sulfatación de caliza Categoría Estudio Descripción Se estudiaron los mecanismos fisicoquímicos de la reacción: SO2(g)+CaCO3+O2(g) = CaSO4 + CO2(g) Se realizó un estudio experimental para analizar los fenómenos de transferencia de masa y calor que permiten establecer ecuaciones matemáticas para describir el avance de la reacción. Se utilizó principalmente una balanza termogravimétrica construida y estudios batch en lechos estáticos y continuos en lechos fluidizados. Calidad Alta Descripción del Este resultado permitió establecer los límites de conversión para el logro (refiérase a los diseño de los reactores del proceso. Resultó relevante la definición de las condiciones de temperatura para la reacción central del atributos) proceso así como el mecanismo identificado. Por un lado esto permitió establecer la eliminación de la etapa de ciclones intercambiadores de calor y por otro se tuvo conocimiento que la conversión de la caliza a sulfato limita la captación de SO2 para tiempos de residencia largos del sólido por bloquearse la superficie reaccional. Nombre Categoría Descripción

Calidad Descripción del logro (refiérase a los atributos)

Factibilidad de producción de ácido ortofosfórico por sulfatación de roca fosfórica con SO2 Estudio Se realizó un estudio teórico y experimental que abordó los aspectos termodinámicos y cinéticos para establecer la viabilidad de producir ácido ortofosfórico a partir de la disolución en agua de óxido ortofosfórico (pentóxido de fósforo) producido a partir de la siguiente reacción: Ca10 (PO4)6 F2 + 9 SO2 + 4.5 O2 → 9 CaSO4 + 3 P2O5 + CaF2 Alta La formación de P2O5 a partir de un mecanismo de reacción heterogénea equivalente a la de formación de CaSO4 con SO2 es una alternativa altamente atractiva para la producción de ácido fosfórico por disolución de P2O5 en agua. Si bien se identificaron aspectos mecanísticos que limitan la aplicación directa de una

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tostación en lecho fluidizado la opción de usar el SO2 desde los gases de una fundición resulta un tema muy atractivo dado el alto precio del ácido fosfórico por lo que el concepto de negocio tecnológico sigue plenamente válido y cuenta gracias a este proyecto con una fundamentación científica más sólida.

Nombre Categoría Descripción

Calidad Descripción del logro (refiérase a los atributos)

Nombre Categoría Descripción Calidad Descripción del logro (refiérase a los atributos)

Diseño y operación de reactores prototipos Nuevos equipos Se diseñaron, construyeron y operaron los reactores prototipos para establecer el mejor diseño para el proceso y obtener en estas condiciones los parámetros de diseño de una planta piloto Alta El diseño permite controlar la captación de SO2 y la conversión de CaCO3 a CaSO4. Este diseño logra establecer las condiciones de operación que definen los tiempos de residencia de la caliza y el gas para lograr los objetivos de captación. Diseño y operación Planta Piloto en Fundición Caletones de la División Teniente de Codelco Chile. Producción a nivel piloto A partir de los resultados del estudio a nivel de laboratorio y los reactores prototipos se diseñó, construyó y operó una planta piloto. Alta La planta piloto operó validando los diseños de los equipos, en particular se debe destacar el sistema de válvulas

3.2.2. Resultados de Protección Categoría Patente de invención. Nombre SISTEMA Y PROCESO PARA NEUTRALIZAR CON CALIZA GASES CONTENIENDO SO2 Y/O SO3 Y PARA REDUCIR MINERALES DE HIERRO UTILIZANDO GAS NATURAL, QUE COMPRENDE: UNO O MAS LECHOS FLUIDIZADOS CONECTADOS EN SERIE; UN SISTEMA DE ALIMENTACION DE SÓLIDOS EN EL REACTOR SUPERIOR; Y UN SISTEMA DE ALIMENTACION DE GAS AL REACTOR INFERIOR.

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Descripción Resultado de Producción asociado Nivel de desarrollo Ámbito Descripción del logro

Diseño y operación Planta Piloto en Fundición Caletones de la División Teniente de Codelco Chile. Presentada a la DPI Institucional

3.2.3. Resultados de Transferencia y Negocios. Categoría Validación mediante operación de prototipo de demostración comercial. Nombre Pruebas de neutralización de gases con SO2 gases de tostador de molibdenita en División Norte de Codelco Chile. Descripción Se busca validar la tecnología apra resolver un problema de captación de SO2 en la planta de tostación de MoS2 que depende de la Concentradora de la División Norte Codelco Chile Resultado de Indicadores de captación y parámetros de diseño. Producción asociado Nivel de desarrollo Contrato de desarrollo con la División Norte de CODELCO Chile. Ámbito Descripción del Los resultados del proyecto han permitido encadenar una etapa logro posterior al proyecto de I&D en miras a la definición de un negocio tecnológico. 3.2.4. Resultados de Producción Científica Categoría Eventos nacionales Eventos internacionales Publicación: artículo científico en revista nacional Publicación: artículo científico en revista internacional de corriente principal Publicación: libro o capítulo de libro Tesis o Proyecto de título (Magíster) Tesis o Proyecto de título (Doctorado)

Cantidad Comprometida -

Cantidad Lograda

-

-

-

1

1 1

-

2

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Cooperación Internacional recibida o entregada Nuevo Proyecto Generado

-

-

-

2

3.2.5. Resultados de Formación de Capacidades Categoría Cantidad Comprometida Capacidades profesionales 3 Ingenieros Civiles desarrolladas o fortalecidas Metalúrgicos Capacidades de formación de redes o de equipos de trabajo -

Capacidades materiales o de infraestructura

Nueva Planta Piloto y laboratorios renovada

Cantidad Lograda 6 Ingenieros Civiles Metalúrgicos El grupo se posiciona como el único en el país con expertise en el diseño y operación de lechos fluidizados 100% de logro

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3.3. GESTIÓN DEL PROYECTO 3.3.1. Plazos efectivamente utilizados vs. plazos considerados inicialmente La prolongación del proyecto Fondef I-1112 tiene mas de un motivo. El primero es que inicialmente se propuso una línea de investigación paralela correspondiente a la obtención de acido fosfórico a partir del SO2 contenido en los gases de fundición, la cual fue exitosa y dado los buenos resultados se prolongo mas tiempo del planificado, incluso como resultado de esto se propuso que se presente un nuevo proyecto con esa idea, lo cual aun no se ha hecho. Esto influyo en el avance de algunas actividades de la línea principal retrasándolas parcialmente. La segunda y mas importante es que el proyecto involucraba un estudio escala piloto en la Universidad y otro pilotaje a mayor escala en El Teniente. El primer pilotaje en la Universidad fue exitoso pero se prolongo por más tiempo debido a cambios en el diseño de parte del equipo y a la evaluación de materias primas de diferente origen (caliza) que no se contemplaba en el programa original, pero que se incluyeron debido al impacto económico que significaba para la evaluación económica del proyecto. El pilotaje en El Teniente fue el que mas retraso tuvo, esto principalmente a las dificultades propias que surgen por el impacto que significa instalar una operación de investigación en una operación industrial y mas aun considerando que esta se debía instalar en la dependencias de la planta de acido de la fundición, la cual es critica para toda la planta. Por otro lado, al inicio del proyecto la mayor motivación desde el punto de vista económico era el bajo precio del acido sulfúrico, por lo tanto proponer una alternativa para el control del SO2 diferente a producir acido, era muy atractivo. En particular para El Teniente que al sumar los costos de producción del acido mas los de transporte daba un valor por sobre el precio de venta, es decir, estaba con un saldo negativo. Sin embargo, el auge que tuvo la minería llevo el precio del acido a niveles muy altos transformando la producción de acido en un buen negocio, incluso para El Teniente. Esta situación, si bien no influyo en el interés de la empresa por continuar con la investigación, si debe haber influido en la prioridad que le daba a las pruebas en su faena. El resultado final es que la tecnología se probó exitosamente y la empresa sigue muy interesada. Además, el nuevo escenario económico ha impactado también al precio del acido disminuyendo drásticamente su valor, por lo que nuevamente adquieren interés las opciones como esta.

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3.3.2. Gasto ejecutado vs. presupuesto inicial El proyecto no presentó grandes desviaciones a su presupuesto original salvo las que tuvieron relación con la extensión del plazo de ejecución del proyecto y que básicamente radicaron en un aumento en el ítem Honorarios (para mantener a los 2 ingenieros a cargo de la operación de la planta piloto) y de Pasajes y Viáticos por el mayor cantidad de viajes debido al mayor plazo.

3.3.3. Participación de las Instituciones y Empresas (u otras entidades socias) El proyecto contó con el apoyo de dos fundiciones de la zona central del país: Fundición División Chagres de Anglo American, ex Disputada de las Condes y Fundición Caletones de la División Teniente de Codelco Chile. Además contó con el apoyo de Cementos Bío-Bío quienes suministraron la caliza requerida. Las fundiciones ven en el desarrollo de esta tecnología la opción de solucionar problemas de control ambiental como aplicación más directa y la de contar con una opción que compita con otras para aumentar marginalmente la captación de SO2 en forma económicamente eficiente. Dada la característica de las empresas involucradas las cuales no cuentan con equipos de I&D y el enfoque que se proyectó desde un principio en la búsqueda de un paquete que de solución al problema operacional la participación directa en el programa de I&D fue más bien marginal, despertándose el interés del proyecto cuando la coyuntura operacional ponía de manifiesto la validez del proyecto. Un ejemplo claro es el apoyo para continuar con el desarrollo a un nivel de demostración comercial aplicando la tecnología para la neutralización de los gases con SO2 de la planta de tostación de molbdenita de la concentradora de la División Codelco Norte.

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3.3.4. Organización y equipo de trabajo a) Organigrama funcional del proyecto

b) Descripción del rol individual en el equipo de trabajo 11 Nº Nombre Institución o Capacidad/Competencia Función Empresa (o desempeñada entidad socia) Ingeniero Civil Universidad de Director del 1 Igor Wilkomirsky Químico, P.h.D. Concepción Proyecto Metalurgia. Ingeniero Civil Universidad de 2 Roberto Parra Metalúrgico, Dr. en Director Alterno Concepción Metalurgia. 11

Debe incluirse al personal de las empresas y de otras entidades socias

22

3 4 5 6 7 8 9

Ingeniero Civil Universidad de Fernando Parada Metalúrgico, Dr. en Concepción Metalurgia. Universidad de Estudiantes tesistas de Memoristas (6) Concepción pregrado División. Coordinador Fundición Teniente Ingeniero Civil Caletones. CODELCO Coordinador Fundición Anglo Ingeniero Civil Chagres American Chile Coordinador Cemento Cementos BíoIngeniero Civil Bío-Bío Bío S.A. Universidad de Ingenieros Civil Ingenieros (3) Concepción Metalúrgicos Universidad de Técnicos mecánicos Técnicos (2) Concepción eléctricos

Investigador Memorista Coordina operación planta piloto Coopera en investigación Coopera en investigación Ejecutan la investigación Colaboran en la investigación

3.3.5. Evaluación de la ejecución del proyecto 12 a) El(la) Representante Institucional de cada Institución Beneficiaria El prestigio logrado en el campo de los procesos de Metalurgia Química y Extractiva gracias a los resultados de este tipo de proyectos, y en particular el proyecto FONDEF D01 I 1112 en el tema de control ambiental en fundiciones de cobre, no hace sino aumentar el prestigio de calidad y excelencia de la Universidad de Concepción en esta área .

b) El(la)Director(a) del proyecto 12

Este análisis es posterior a la ejecución del proyecto, y tiene como objetivo revisar los resultados, considerando aciertos y dificultades ocurridas durante el proyecto. Refiérase además a la participación de las instituciones, empresas y otras entidades socias. Para este caso se solicita un análisis por las siguientes personas:

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El proyecto ha sido exitoso en todo sentido: Se desarrolló una nueva tecnología la cual se probará a escala de demostración en CODELCO Norte; se formó material humano; se presentaron dos patentes y se hicieron tres publicaciones. Desde el punto de vista administrativo, en general no hubo dificultades mayores y los aportes financieros fueron suficientes y por sobre lo inicial en lo que corresponda al sector empresarial.

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IV.

INFORME CIENTÍFICO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO SOCIAL.

4.1. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO REALIZADOS POR EL PROYECTO El desarrollo del proceso se inició con un estudio de laboratorio seguido del diseño de un reactor prototipo y finalmente de una planta piloto de demostración. La secuencia del estudio de I&D de la tecnología por consiguiente fue: 1.- Estudio de la sulfatación de caliza con SO2 en balanza termogravimétrica, lo cual dio la información básica cinética para un estudio posterior. 2.- Estudio de la sulfatación en lecho fluidizado, el cual, suministró parte de la información básica del comportamiento científico y térmico en un sistema continuo. 3.- En base a la información obtenida a escala laboratorio y en reactor continuo de lecho fluidizado se diseñó un prototipo de reactor de lecho fluidizado de tres etapas continuo. El desarrollo de este prototipo y sus sistemas de alimentación, válvulas de traspaso y sistemas de operación representó cerca del 70% del total del tiempo empleado en el desarrollo de la tecnología. 4.- La exitosa operación del prototipo y sus sistemas definitivos fue materia de una solicitud de patente y dio origen al diseño, construcción y operación de una planta piloto de demostración que se operó entre 2006 y 2007 en la División El Teniente de CODELCO. Esta patente piloto ha dado la información requerida para el escalamiento de la tecnología a escala comercial. 5.- En 2008 la División Norte de CODELCO se interesó en la tecnología y trasladó la planta piloto a esa División para emplearla como sistema de neutralización de gases de la planta de tostación de molibdenita. 6.- Paralelo al desarrollo de la tecnología de neutralización de gases de SO2 con caliza se efectuó a nivel de laboratorio el estudio de la producción de ácido fosfórico desde roca fosfórica con SO2 y SO2. El estudio dio interesantes resultados que pueden dar origen a una nueva tecnología para la producción directa de ácido fosfórico, lo cual se tradujo en una solicitud de patente en 2003. En consecuencia, este proyecto ha seguido un camino desde el desarrollo inicial de las ideas a escala laboratorio para luego proseguir a escala laboratorio para luego proseguir a

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escala de prototipo y luego en planta piloto de demostración la cual ha suministrado la información requerida para su escalamiento comercial.

4.2. NEGOCIOS TECNOLÓGICOS Y PRODUCTIVOS 4.2.1. Síntesis de actividades realizadas en Transferencia No se han realizado acciones específicas o enmarcadas en un programa definido, sin embargo, se construyó una planta piloto la cual después de ser operada en la Fundición de Caletones de El Teniente se llevó a la División Norte donde se operará con el propósito de aplicar esta tecnología en la planta de tostación de molibdenita.

4.2.2. Diagrama del Modelo de Negocios No se ha desarrollado. Lo hará la División Norte de CODELCO para ellos después de operar la planta piloto de demostración. 4.3. IMPACTOS PRODUCIDOS Y ESPERADOS 13 4.3.1. Impactos Económico-Sociales

4.3.2. Impactos Científico-Tecnológicos El impacto científico tecnológico ha sido importante al formar 6 profesionales y tesistas; presentar dos trabajos en Congresos internacionales en VISA y Canadá y una publicación ISI.

13

Describa cómo los resultados del proyecto generarán impactos en cada una de las áreas que se indican a continuación. Para cada tipo de impacto, establezca: a) cuáles ya se han producido o se están produciendo; b) cuáles se producirán en el futuro. Señale las principales acciones que serán implementadas en cada área para asegurar la obtención de estos impactos.

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Por otra parte, una considerable cantidad del expertise tecnológico desarrollado con reactores de lechos fluidizados múltiples se transferirá un proyecto FONDEF de pirólisis flash para la obtención de combustibles líquidos desde residuos forestales.

4.3.3. Impactos Institucionales El impacto institucional ha sido importante ya que además de la formación de profesionales, se incrementó la capacidad de I&D en forma significativa para el Grupo de Procesos, el cual ahora participará aplicando gran parte de la tecnología desarrollada para aplicarla en otras áreas, como son los biocombustibles.

4.3.4. Impactos Ambientales El proyecto tendrá impacto directo en los problemas ambientales derivados de la emisión de SO2, particularmente desde fuentes diluidas que no pueden tratarse actualmente o resulta muy costoso, como son las emisiones fugitivas de las fundiciones y el gas proveniente de la tostación de molibdenita el cuales muy diluido como para producir ácido sulfúrico.

4.3.5 Impactos Regionales El proyecto tendrá su mayor impacto en a región central de país (Fundiciones de Ventanas, Chagres y Caletones en la regiones V y Vi) y en la zona norte (Fundiciones de Chuquicamata, Altonorte, Potrerillos y Paipote en las regiones II y III).

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V. ANEXO 1.

ANEXOS

EVALUACIÓN ECONÓMICA SOCIAL Y PRIVADA 14

A1.1. Evaluación Económica Social Introducción La tecnología desarrollada tiene un campo de aplicación amplio debido a los diferentes tipos de fuentes de emisiones de SO2 que se generan en los procesos asociados a la metalurgia extractiva. Actualmente el precio del ácido sulfúrico ha llegado a límites insospechados superando incluso los 150 USD/ton, lo que hace poco atractivo en pensar en el reemplazo de producción de ácido sulfúrico por yeso que es el producto que entrega esta tecnología, sin embargo, cuando se trata de nuevas inversiones el factor de escala juega un rol relevante en las decisiones de inversión en plantas de ácido. Así, en el caso particular de aumento de capacidad de fusión en una fundición, el margen de exceso de SO2 generado puede no resultar atractivo transformarlo en acido sulfúrico debido a la inversión involucrada. En este escenario la aplicación de esta tecnología permite por ejemplo ampliar la capacidad de fusión de una fundición manteniendo una alta eficiencia de captación de gases con menores costos de inversión que una planta de ácido. Otro escenario atractivo para aplicar esta tecnología es el tratamiento de gases diluidos. Este tipo de gases no puede alimentarse directamente a una planta de ácido por lo que habitualmente son neutralizados con lechada de cal en torres de absorción de gases. Este proceso de neutralización entrega como producto una pulpa que hay que someterla a etapas de separación sólido líquido y se caracteriza por su baja eficiencia. Entre las diferentes fuentes de generación de gases diluidos, se encuentran los gases producidos en la tostación de molibdenita. Este proceso es actualmente la ruta obligada para la producción de trióxido de molibdeno a partir de molibdenita y en Chile existen plantas de este tipo en Chuquicamata, Altonorte y en Molymet. En Chuquicamata evaluó 14

Utilizando el formato de evaluación desarrollado para la presentación inicial del proyecto, recalcule los indicadores económicos del proyecto con base en los resultados obtenidos, el análisis del estado del arte y las condiciones económicas actuales. Analice las principales diferencias con la evaluación ex–ante (Informe de síntesis enviado a las instituciones en la adjudicación). Informe los indicadores obtenidos. Incluya los detalles de la evaluación económica social, económica privada y memoria de cálculo utilizada. Esta evaluación debe ser consistente con los impactos indicados en el punto 4.3. (INCLUYA FORMATO ACTUALIZADO QUE SE UTILIZA EN LA POSTULACION)

28

el proceso de neutralización con lechada de cal para la neutralización del SO2, sin embargo, su baja eficiencia y elevados costos de operación llevaron a la decisión de terminar con este proceso y enviar los gases de tostación a un mezclador con los gases de fundición para procesarlos en la planta de ácido. Esta solución significa una disminución en la capacidad de fusión, pues restringe la capacidad de tratamiento de la planta de ácido la cual es el cuello de botella para la fundición. De este modo se ha planteado un escenario para Chuquicamata en el cual se emplearía la tecnología desarrollada en este proyecto para la neutralización de los gases diluidos de tostación de molibdenita, liberando de esta forma a la planta de ácido para que pueda recibir un mayor flujo de gases desde la fundición. La capacidad de fusión de la fundición esta limitada por la planta de ácido.

A1.1.1. ¿Qué productos, servicios o procesos se ha considerado en la evaluación económica social? La evaluación considera la producción yeso (sulfato de calcio) como alternativa para la fijación del dióxido de azufre gaseoso (SO2) generado en procesos metalúrgicos. El yeso producido se obtiene como una mezcla con caliza que es la materia prima utilizada para neutralizar el SO2. Esta mezcla puede ser utilizada en la industria del cemento ya que tanto la caliza como el sulfato de calcio son materias primas necesarias para el proceso. Además, como se indica en la Introducción, la implementación de esta tecnología para la neutralización de los gases de la planta de tostación de molibdeno de Codelco Norte, genera una liberación de capacidad de la fundición de concentrados mejorando su negocio. Como beneficio neto se considera las utilidades que obtendría la fundición por tratar el concentrado que le permite la liberación de capacidad y la mayor producción de ácido sulfúrico al enviar a la planta de ácido un gas más concentrado en SO2.

A1.1.2. ¿Cuáles son los beneficios y tipo de impactos económico-sociales cuantificados? La implementación del proyecto permitirá independizar a la planta de tostación de molibdeno de la fundición y viceversa. Esto significa que no habrá que sacrificar capacidad de fusión en la fundición de concentrados al tener que enviar los gases de tostación a las plantas de ácido, y al contrario no se deberá sacrificar producción de molibdeno debido a que no se puedan enviar los gases de tostación a las plantas de ácido. Esto último puede ocurrir cuando la fundición requiere ocupar la máxima capacidad de las plantas de ácido debido a compromisos de ventas o retrasos en la producción.

29

Disponer de una nueva alternativa para producir un producto comercial a partir de un residuo gaseoso contaminante como el SO2, favorece el negocio productivo asociado a la industria de los metales no ferrosos. El yeso o sulfato de calcio resulta además, más simple de almacenar y transportar que el ácido sulfúrico. Finalmente la implementación de la tecnología involucra la contratación de personal para la operación de la planta de neutralización de gases. a) Indique cuáles serán los principales ítems de beneficios a nivel país. Con el proyecto implementado se libera capacidad en las plantas de ácidos que asegura una mayor producción de cobre refinado en la fundición. En la situación sin proyecto el equivalente a esta mayor producción se tiene que comercializar como concentrado de cobre. Del mismo modo en la planta de tostación de molibdeno se tendría una producción mayor de trióxido de molibdeno que en la situación sin proyecto se comercializaría como concentrado de molibdeno. Estos dos beneficios significan mayor valor agregado a dos productos que exporta el país. b) Indique cuáles son las variables más críticas El precio de la materia prima, en este caso la caliza, representa un 41% de los costos totales de operación y por lo tanto una variación en este precio influirá significativamente en los índices del proyecto. c) Indique cuál es la velocidad de logro del impacto. La introducción de nuevas tecnologías en la industria minera es lenta y debe pasar por etapas piloto y de demostración comercial, además en Chile es muy poco lo que se ha hecho en tecnologías de proceso y prácticamente todo lo que se utiliza proviene del extranjero. Actualmente Codelco Norte está instalando la planta piloto construida en este proyecto y que operó en El Teniente, para acoplarla directamente a los gases de la planta de tostación de molibdeno. Con estos resultados Codelco podría tomar la decisión de construir una planta que comenzaría a operar dentro de dos años y que serviría de demostración comercial para promocionar la tecnología dentro y fuera del país.

30

A1.1.3. ¿Cuál es el horizonte de evaluación y la curva de adopción? La tecnología está orientada a las fundiciones de concentrados de cobre existentes en Chile y a plantas pirometalúrgicas de metales no ferrosos en general. A1.1.4. ¿Cuál es la situación actual? (En la cual no se consideran proyecciones con el proyecto). Actualmente la mejor opción para las emisiones de SO2 es la fabricación de ácido sulfúrico debido a la elevada demanda por este reactivo, sin embargo, un proyecto de instalación de una planta comercial de este tipo tiene que cumplir con ciertas condiciones que tienen que ver con la capacidad de tratamiento y concentración de los gases principalmente. Los gases diluidos no tienen cabida en una planta de ácido a menos que pase por un proceso previo de concentración lo que significa anexar otra planta aumentando el riesgo en el proyecto. El precio del ácido sulfúrico está excepcionalmente alto, pero podría volver a niveles bastante más bajos considerando las fluctuaciones del mercado. En el caso de Codelco Norte se evaluó la neutralización con lechada de cal de los gases de la planta de tostación de molibdeno, sin embargo, se descartó debido a la baja eficiencia de captación de SO2 y elevados costos de operación. Como alternativa se escogió mezclar estos gases diluidos con gases de la fundición para enviarlos a las plantas de ácido restándole capacidad a estas plantas para tratar gases de fundición y por lo tanto restándole a capacidad a la fundición para procesar concentrados de cobre y producir cobre refinado.

A1.1.5. ¿Cuál será la situación futura a causa de la ejecución del proyecto? Con la implementación del proyecto para la neutralización de los gases de tostación de molibdeno en Codelco Norte se independiza la planta de ácido de de los gases de tostación y puede destinarse el 100% de su capacidad al tratamiento de gases de fundición. Al producir ácido desde gases de fundición se obtiene mayor producción de ácido por métrico cúbico de gas y lo más importante es que se puede fundir más concentrado de cobre en la fundición, aumentando así la producción de cobre refinado que de otra forma se comercializaría como concentrado de cobre. Con el proceso desarrollado se dispone de una tecnología alternativa que puede adaptarse prácticamente a cualquier tipo de efluente gaseoso con SO2 transformándolo en un producto comercial. Es un proceso más versátil que la alternativa de producir ácido sulfúrico en cuanto a las características de los efluentes gaseosos a tratar.

31

A1.1.6. ¿Cuáles son los beneficios económico-sociales no cuantificados? Un aspecto no cuantificado lo representa el beneficio para la población y el medio ambiente al disponer de una alternativa que permitirá disminuir las emisiones de SO2 a la atmósfera.

A1.1.7. ¿Cuál es el impacto regional del proyecto? El proyecto se desarrolló en la Universidad de Concepción en la VIII Región y el pilotaje se evaluó en la División El Teniente de Codelco en la VI Región y en Codelco Norte en la II Región tendría su primera planta a escala comercial.

A1.1.8. ¿Cuáles son los indicadores de la evaluación económica-social? VAN (8%) millones de pesos 38746 A1.2. Evaluación Económica Privada

TI 63.06

A1.2.1. ¿Cuáles son los negocios considerados en la evaluación económica privada? a) Negocio Tecnológico para la Institución y Contrapartes (Considere el principal). Se espera que Codelco Norte instale la primera planta para la neutralización de gases de tostación de molibdeno la cual serviría de demostración comercial para promocionar la tecnología. Por esta planta no se recibirá pago de royalty debido a que Codelco es socio en el desarrollo del proyecto, pero se considera que en el plazo de evaluación de 10 años se concretará la venta de la tecnología para la construcción de dos plantas similares.

b) Negocio Productivo o de Servicios (Considere el principal) Se evaluó la aplicación de la tecnología a la neutralización de gases con baja concentración de SO2 producidos en la tostación de concentrados de molibdeno de Codelco Norte.

32

A1.2.2. ¿Qué horizonte de evaluación se ha considerado? Se ha considerado un período de evaluación de 10 años con la construcción de la primera planta comercial en el año 3 en Codelco Norte.

A1.2.3. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio tecnológico principal para la institución de I&D? VAN MM$ 360.4

Tasa de descuento 10% 15

TIR % 148

A1.2.4. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio productivo o de servicios principal para un agente intermedio tipo? VAN 643MM$

Tasa de descuento 10%

TIR % 124

A1.2.5. ¿Cuáles son los indicadores económicos del negocio productivo o de servicios principal para la suma de todos los posibles agentes intermedios? VAN MM$

Tasa de descuento 10%

TIR %

Es posible utilizar otra tasa pertinente para el sector en la ev. del negocio tecnológico o productivo

15

33

A1.3. Memorias de Cálculo. A1.3.1. Memoria de cálculo de la evaluación económico-social. Situación Sin Proyecto a) Identificación de Variables Críticas: b) Cálculo de Ingresos: En la sit sin proyecto los gases de tostación de molibdeno se envían las plantas de ácido junto con las gases de tostación. La máxima eficiencia de conversión del SO2 a ácido es 90%, sin embargo, esta eficiencia se ve disminuida por la alta demanda de la fundición por lo que se estima que un valor real es de 80%.

c) Cálculo de Costos: El costo asociado a la situación sin proyecto es costo de producción de la planta de ácido. Este costo es de 18 USD/ton ácido para gases con 8 a 10% de SO2, sin embargo, para gases diluidos como los considerados en esta evaluación, el costo es a lo menos el doble, es decir, 36 USD/ton ácido.

d) Cálculo de Inversiones: Para tratar los gases en las plantas de ácido se debió construir una cámara de mezcla y aproximadamente 300 m de ducto. Esta inversión se estimó en USD200.000.Situación Con Proyecto a) Identificación de Variables Críticas: b) Cálculo de Ingresos: Se producen 3 tipos de ingresos, el primero corresponde a la venta del producto rico en sulfato de calcio. La materia prima es el SO2 de los gases y la caliza que se agrega para neutralizarlo. El flujo de gas es de 18.000 Nm3/h con 2% de SO2, lo da un flujo de 0.51 ton/h de S contenido, lo que equivale a 2.1 ton/h de sulfato de calcio anhidro considerando una eficiencia de 96%. La eficiencia de la caliza es de 45% por lo que queda un exceso de caliza sin reaccionar que sale junto con el sulfato de calcio. Esta mezcla da un total de 4.5 ton/h. El precio de este producto se estimó en 25 USD/ton

34

considerando que tanto el sulfato de calcio como la caliza son materiales útiles para la industria del cemento. El segundo ingreso corresponde a la liberación de capacidad de fusión en la fundición de concentrados de cobre. Si se libera a la planta de ácido de los 18000 Nm3/h de gas, se podrá alimentar un flujo equivalente de gas de la fundición, pero con un 10% de SO2, es decir, si el concentrado de cobre contiene 32% de azufre se podrán fundir 8.46 ton/h extras de concentrado de cobre. Esto genera un ingreso por el proceso de fusión mismo que permite vender cobre refinado en vez de concentrado de cobre y el ingreso adicional por mayor producción de ácido que se genera al enviar a la planta de ácido un gas más concentrado en SO2. Ingresos por aumento de capacidad de fusión Flujo de gas 18000 %SO2 2.00 SO2 contenido 360 S contenido 0.51 %SO2 gas fusion 10 SO2 contenido 1800 S contenido 2.6 %S en el concentrado 32 ton concentrado 8.46 ton concentrado 200.00 Precio maquila por fundir 140 Costo variable de la fundición 60 Ingreso anual 5,760,000 Acido extra producido 151 Precio del ácido 150 Ingreso por ácido extra 8,164,800 Total ingresos 13,924,800 (*) se considera solo costos variables

Nm3/h Nm3/h ton/h Nm3/h ton/h ton/h TPD USD/ton USD/ton (*) USD/año TPD USD/ton USD/año USD/año

El tercer ingreso es por la energía eléctrica que se puede generar desde los gases de tostación que pasan por una caldera. Generación de Energía Eléctrica Gases SO2(g) O2(g) N2(g) Total Eficiencia conversión energía Cpacidad producción EE Producción E. Eléctrica Precio del KWH Costos operación EE Ingresos

%vol 0.08 16 83.92

60 1.52 36,484 0.12 0.03 1,180,000

Nm3/h 14.4 2880 15105.6 18000

kmoles/h 0.64 128.57 674.36

Caldera Tentrada Tsalida 800 450 800 450 800 450

H kcal/mol 4.55 2.87 2.68

Q kcal/h 2,926 368,900 1,808,216 2,180,041

Q (watts) 3,400 428,735 2,101,508 2,533,644

% MW KWH/día USD/KWH USD/KWH USD/año

35

c) Cálculo de Costos: Los costos consideran la inversión y los costos de operación de la planta comercial que se instalará en Chuquicamata. COSTOS DE INVERSION

Equipo

Costo instalado (mill US$)

Reactor de lecho fluidizado (2.0 m)

4.20

Caldera

3.00

Precipitador electrostàtico

4.00

Ciclones

0.75

Sistema de alimentaciòn de caliza

0.60

Enfriador de calcina

0.50

Costo Total Inversiòn

13.05

COSTOS DE OPERACIÓN consumo

costo

costo

costo

tpd

unitario, US$

anual, US$

US$/ton S

107.04

20

770,688

173.44

Carboncillo en ton

10.7

60

231,206

52.03

energía eléctrica, kwh

518.4

0.12

Insumos y suministros Caliza en ton

subtotal insumos y suministros (costos variables)

22,395

5.04

1,024,289

230.52

Mano de obra supervisión

0.5

5,000

30,000

6.75

operadores

8

2,500

240,000

54.01

270,000

60.76

Mantención (10% costo equipos)

456,750

102.79

Subtotal mano de obra y mantención (costos fijos)

726,750

163.56

Total mano de obra

Otros (10% costo operación) Costo Total Operación

194,560

43.79

1,945,599

437.86

d) Cálculo de Inversiones: La inversión se estimó en base a costos de planta similares.

36

A1.3.2. Memoria de cálculo de la evaluación económica privada Negocio Tecnológico para la Institución (Considere el principal) a) Cálculo de Ingresos El negocio para la Institución es el pago de un royalty por uso de la tecnología. Este royalty lo recibirá cuando la tecnología se venda a otras empresas distinta de la socia (Codelco). Se estima que en un período de 10 años se podrán concretar dos ventas de esta tecnología para casos similares a los de la planta de tostación de molibdeno de Codelco Norte o considerando solo para aumentar capacidad de fusión. El ingreso por royalty se considera como una pago inicial por una sola vez y correspondiente al 5% del costo de la inversión de la planta comercial. Para una planta similar a la de Codelco Norte el ingreso por royalty sería de 652 mil USD. b) Cálculo de Costos Se estima un costo fijo por viajes de promoción de 1.5 mill/año. c) Cálculo de Inversiones Se considera una inversión de 3 mill para equipos computacionales.

Negocio Productivo o de Servicios Tecnológicos (Considere el principal) a) Cálculo de Ingresos Se evaluó la participación de una empresa de ingeniería que llevaría adelante los estudios para el diseño y construcción de una planta comercial. Para esto se dispondrá del 30% del costo de inversión estimado para el usuario de la tecnología. Para la planta de Codelco Norte la inversión es de 13.05 mill USD, de los cuales el 30% será destinado al diseño y construcción. b) Cálculo de Costos La empresa de ingeniería destinará el 75% de sus ingresos al pago de HH y el 5% al pago de gastos de administración. c) Cálculo de Inversiones Se considera una inversión de 10 mill de pesos en equipos computacionales y un capital de trabajo equivalente a un mes de los costos de operación.

37

ANEXO 2.

PLAN DE MANTENCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA HABILITADA, BIENES, EQUIPOS Y OTROS ELEMENTOS ADQUIRIDOS 16

A2.1. Listado de obras de infraestructura 17

Nº

Nombre y descripción de la infraestructura

Usos

Unidad Instituciona l

Dirección (calle, Nº, ciudad)

A2.2. Listados de bienes (equipos y otros) 18

Nº 1 2 3

Nombre del equipo Horno eléctrico Microscopio estereográfico PLCControlador programable

Marca

Serie

Modelo

Thermolyne 1260060900476 Olympus

(Continuación tabla anterior) Unidad Nº Usos 19 Institucional 1 Investigación DIMET

5AO7415

Nº inventario

F21130-33 CK-40MF200

Precio de compra (MM$) 2,10 2,20 2,72

Dirección (calle N°, ciudad) Edmundo Larenas 285, Concepción.

16

Identifique cada obra de infraestructura y cada equipo cuyo valor facturado sea mayor a US$5.000. Listado definitivo, identificando la obra, descripción, superficie construida, la unidad institucional responsable y la dirección del lugar en que se encuentra

17

18

Listado definitivo, identificando el equipo, su nombre, características y código del equipo y de inventario, precio facturado, la unidad institucional a que está asignado, el responsable de la unidad y la dirección del lugar en que se encuentra.

19

Usos dentro de las líneas de Investigación y Desarrollo del proyecto: (1) Docencia, (2) Investigación, (3) Servicios, (4) Capacitación,(5) Asesorías , Otros describir

38

Docencia Investigación Investigación Docencia

2 3

DIMET

Edmundo Larenas 285, Concepción.

DIMET

Edmundo Larenas 285, Concepción.

A2.3. Plan De Mantenimiento 20 Nº 21

Nombre del equipo Horno eléctrico

1 2 3

Microscopio estereográfico PLC- Controlador programable

Actividades principales de mantención Limpieza zona reacción y contactos. Revisión estado resistencias. Limpieza lentes y objetivos. Aceitado de partes. Limpieza general y contactos.

Período entre mantenciones

Unidad Institucional

6 meses

DIMET

12 meses

DIMET

12 meses

DIMET

20

El contrato de finiquito incluirá el plan de mantenimiento, operación y cuidado de equipos y mantención de obras así como los seguros de rigor. El plan de mantenimiento se debe realizar según estándares establecidos por la institución. 21

Mantenga la numeración del cuadro anterior.

39

ANEXO 3.

SOLICITUDES Y REGISTROS DE PROTECCION DE PROPIEDAD INTELECTUAL 22

Patentes presentadas pendientes Sol. Pat. Chilena Nº2623-2005, “Sistema y proceso para neutralizar con caliza gases conteniendo SO2 y/o SO3 y para reducir minerales de hierro utilizando gas natural, que comprende: uno o más lechos fluidizados conectados en serie; un sistema de alimentación de sólidos en el reactor superior; y un sistema de alimentación de gas al reactor inferior”; I. Wilkomirsky, R. Parra y F. Parada.

22

Copia de las solicitudes presentadas durante la ejecución del proyecto. Por ejemplo, solicitudes de patentes, registros de marca, etc. Debe corresponder con la tabla: 3.2.2. Resultados de Protección.

40

ANEXO 4.

PUBLICACIONES 23

REVISTAS DE CORRIENTE PRINCIPAL I. Wilkomirsky, F. Parada and R. Parra, “New technology for the abatment of SO2 in nonferrous pyrometallurgical process by a dry limestone scrubber”, CIMM Mag., Vol. 2, Nº2, p. 203, (2007).

PRESENTACIONES A EVENTOS INTERNACIONALES I. Wilkomirsky, R. Parra and F. Parada “Neutralization of smelter gases with limestone in a multiple fluidized bed reactor”, TMS Annual Meeting, Texas, (2006). I. Wilkomirsky, F. Parada and R. Parra, “Production of anhydrite from smelter gases in a current three – stages fluidized bed”, Copper `07 International Conference, Toronto, (2007).

HABILITACIONES PROFESIONALES “Neutralización de gases de fundición de cobre con caliza en sistema de lechos fluidizados en serie”; Escárate Bustos, Julio; 2008. “Estudio termodinámico y Experimental para un método directo de fijación de Arsénico con Formación de FeAsO4”; Gutiérrez Bunster, Daniel, 2007.

23

Copia de todas las publicaciones científico-tecnológicas, eventos, tesis, etc. realizadas a partir de las actividades desarrolladas por el proyecto. Debe corresponder con la tabla 3.2.4. Resultados de Producción Científica. Inserte una lista con estructura bibliográfica por cada categoría y señale si se encuentra en prensa: Presentaciones a eventos nacionales, Presentaciones a evento internacionales, Artículos científicos en revistas nacionales, Artículos científicos en revistas internacionales de corriente principal, Libros, Capítulos de libros, Tesis Magíster, Tesis Doctorado, Proyectos de Título, Cooperación internacional recibida o entregada, Nuevos proyectos generados, Otras publicaciones científicas.

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“Modelación de sulfatación de caliza a nivel particular en horno de lecho fluidizado automatizado”; Delgado San Martín, Claudio; 2006. “Sulfatación de caliza en reactor de lecho fluidizado”; Hermosilla Arévalo, Néstor; 2005. “Producción de ácido fosfórico a partir de roca fosfórica y SO3 a alta temperatura”; Alarcón Pino, Katerin; 2004. “Estudio de la descomposición térmica y sulfatación con SO2 de caliza en balanza termogravimétrica”; Garro Martínez, Rodrigo A.; 2004. “Sulfatación de roca fosfórica”; Villarreal Carrillo, Jeni; 2004.

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ANEXO 5.

DOCUMENTOS DE CONFORMIDAD DE LAS EMPRESAS

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