Pre-estudio Técnico-Económico de la Aplicación de Energía Solar para Pilas de Biolixiviación

Abstract

La biolixiviación de minerales de cobre en pilas es una tecnología establecida en la industria minera del cobre. Sin embargo, la rentabilidad de estos procesos se puede aumentar considerablemente si se aumenta la temperatura de operación de lechos minerales lixiviados, ya que esto puede activar la acción de microorganismos termófilos con el consecuente aumento en la eficiencia y la rapidez con que se extrae el cobre desde el mineral.

El objetivo de este trabajo de título es evaluar preliminarmente la factibilidad técnica económica del calentamiento de pilas de biolixiviación mediante el uso de energía solar. Se analizó en particular un esquema tecnológico novedoso mediante el cual las pilas de biolixiviación se calientan mediante la incorporación de vapor de agua en el flujo de aire usado para la oxigenación del proceso. Para ello se desarrolló un modelo matemático que permitió evaluar el efecto del aumento de la temperatura, humedad y flujo del aire de alimentación sobre los perfiles de temperatura de la solución lixiviante a lo alto del lecho mineral. Se modeló el caso de una pila de biolixiviación de 10 metros de altura, altura promedio a las usadas industrialmente.

En una primera etapa se modeló el caso en que el lecho es irrigado con un flujo de solución, L, de 12,060 lt/m2 hr y el flujo de aire, G, es 10,188 m3/m2 hr, y se estudió el efecto del aumento de la temperatura del aire entre 20 y 315ºC y las variaciones de humedad entre 0 y 0.1 Kg agua/Kg aire. Los resultados de esta etapa indicaron que es posible obtener un aumento en la temperatura de la solución lixiviante de 18 a 60 ºC cuando se aumenta la temperatura de entrada del aire a 100 y 315 ºC. Esto prueba que con este método sería posible activar los microorganismos termófilos, pero evitando la creación de zonas de calentamiento local que puedan dañar a los microorganismos lixiviantes.

En una segunda etapa se modeló el sistema para L= 10 lt/m2 hr y G = 0.6 m3/m2 hr, valores más cercanos a los usados industrialmente. Los resultados de esta etapa indicaron que para mejorar la eficiencia del calentamiento hacia el interior del lecho es necesario subir 10 veces el flujo de aire y además aumentar la humedad del aire a valores sobre 0.05 Kg agua/Kg aire.

Se efectuó un evaluación económica preliminar del uso de la energía solar para calentamiento de pilas de biolixiviación considerando un costo de inversión de 106 €/MW, un precio del cobre de US$ 3/lb, una pila de 2 hectáreas de superficie y 10 metros de alto, y un aumento de la recuperación de cobre del 29.29%. La que entregó un VAN = USD$ 9,695,251 una TIR = 34%, un IVAN = 58%, una potencia de planta termosolar necesaria del 11.13 MW y 1.85 hectáreas de superficie para estos equipos solares. Estos resultados demostraron un potencial económico existente en este proyecto, el cual debe ser objeto de mayores estudios a futuro.