Evaluación de la Aplicación de un Quemador de Llama Sumergida en el Calentamiento de un Proceso de Biolixiviación de Minerales en Pilas

Abstract

Este trabajo de título se enmarcó en el diseño de un calentador sumergido para en el calentamiento de soluciones con miras a evaluar su utilización para el riego de pilas de biolixiviación.

El primer objetivo de este trabajo fue diseñar, construir y poner en marcha un calentador de petróleo Diesel que trabaja en base a una llama sumergida. El segundo objetivo tiene relación con la caracterización del equipo, con el fin de encontrar la ecuación de diseño de éste, en particular, el coeficiente de transferencia de calor en las burbujas (hla). El tercer objetivo tiene relación con la determinación del efecto de los desechos de combustión y el intenso calor que el quemador irradia sobre la solución, sobre la proliferación y actividad de las bacterias que están presentes en las soluciones de biolixiviación.

El equipo consistió en un contendedor de agua de 60[cm] de diámetro y 60[cm] de alto, en cuyo centro se encontraba el tubo de llama de 20[cm] de diámetro, sumergido 8[cm] en la solución acuosa. El quemador se ubica en la parte superior de este tubo. Para la evacuación del agua desde el tubo, se utilizó un compresor de aire que se fijó en 3[L/seg]. El equipo, por su parte, tiene la capacidad de de operar con un flujo continuo de agua, además incorpora cinco termocuplas que miden la temperatura de los gases dentro del tubo de llama, en el borde de éste, en la chimenea, en el agua de entrada y de salida.

Para realizar pruebas, el equipo se operó con tres flujos continuos de agua 0,5; 1; 1,5 [L/min] donde se registró la temperatura en cada minuto por un periodo de 30 minutos. Se determinó el valor de hla para los tres flujos estudiados, obteniéndose valores similares en cada caso con un valor promedio de [kW/(m3*ºC)]. Se registró una eficiencia máxima del calentador de un 74% y una mínima del 64% en contraste con una caldera que alcanza una eficiencia de 82,5%. No obstante, se demostró que se puede aumentar la eficiencia del quemador sumergido por sobre la de una caldera, a un 90%, si el tubo del quemador se sumerge hasta 12,1[cm].

Por otra parte, se determinó que el uso del quemador sumergido para calentar soluciones conteniendo bacterias lixiviantes resulta en un serio daño de su actividad. El calentamiento directo de una solución conteniendo 4,8 x 105redujo la población a 2,1 x 104bacterias/ml. El efecto más nocivo está relacionado con la incorporación de orgánicos residuales productos de la combustión del Diesel, que se refleja en un aumento del contenido de carbono orgánico de 1,25 a 17[mg/l]. Esta contaminación resultó en una completa inhibición de la actividad oxidativa bacteriana sobre el ión ferroso.

Los resultados de este estudio indican que el uso de un quemador sumergido de Diesel para el calentamiento de soluciones de biolixiviación, es atractivo por su buena eficiencia energética, pero se recomienda efectuar el calentamiento indirectamente a través de la generación de vapor de agua, de modo de minimizar la incorporación de orgánicos contaminantes en la solución lixiviante.