Desarrollo de un proceso de briqueteado y secado para la producción de plomo metálico a partir de residuos plomados de baterías de plomo-ácido

Abstract

En este proyecto se desarrolla una novel tecnología para procesar residuos de baterías de plomo-ácido (BPA) en forma de briquetas para producir plomo metálico (Pb ). En la técnica de procesamiento actualmente empleada, las baterías son separadas de los agentes ácidos de su contenido y por procesos de trituración y separación física, en celdas de flotación, se genera la pasta de baterías (PBat) propiamente tal; que corresponde a la materia prima para producir briquetas. En general, el manejo y la manipulación de la PBat son procesos altamente contaminantes que, en exposiciones prolongadas sin protección adecuada, pueden afectar la salud de los trabajadores y, eventualmente, contaminar el entorno de la instalación. Este proyecto de innovación tecnológica busca desarrollar un procesamiento limpio del material plomado, a través de intervenciones en el manejo en planta, transporte y/o almacenamiento del material. El objetivo general del proyecto es el diseño básico de una planta de briqueteado y secado de residuos plomados. Los objetivos específicos son: i) Desarrollar el diseño conceptual que define los equipos principales de la instalación, ii) Desarrollar el diseño básico para determinar las especificaciones de los procesos involucrados, y iii) Efectuar estudios de factibilidad técnico-económica de la unidad. Para el diseño conceptual de la unidad se revisa el estado del arte respecto del proceso de reciclaje de plomo, de los procesos de aglomeración, del secado de pellets y de briquetas. Para el diseño básico, se considera la caracterización de la PBat y se desarrolla un programa experimental de ensayos para establecer una ruta de procesos, con sus respectivos parámetros de operación. Para la factibilidad técnico-económica primero se analiza el mapa de riesgos de la innovación y de las alternativas de manejo, luego se efectúa un análisis costo-beneficio desarrollando los costos de producción y el estimado de inversiones; finalmente se desarrolla una evaluación marginal del proyecto. Los principales resultados y conclusiones de este trabajo indican que: i. El procesamiento de la PBat se desarrolla en base a las operaciones: Estrujado, Mezclado con fundentes, Briqueteado de ladrillos y, opcionalmente, Secado de briquetas. El estrujado de la PBat virgen consiste en una pre compresión del material inicial, a una presión máxima de unos 30 kg/cm2, para lograr hasta un 8% de humedad (en base húmeda). El proceso de mezclado y dosificación de fundentes y aglomerante, en un mezclador continuo de alta energía, consiste en agregar a la PBat estrujada los fundentes: carbón, fierro, ceniza de soda y aglomerante; para producir el material que va al horno. El proceso de briqueteado del material mezclado comprende una operación de moldeado, en una maquina ladrillera convencional, a una presión máxima de unos 20 kg/cm2. El secado de las briquetas se vislumbra como una operación opcional de terminación del proceso, con temperaturas no superiores a unos 120ºC y velocidades superficiales del orden de 1 m/s. Respecto a los aglomerantes indagados, se aprecian buenos resultados con la adición de cal; tanto en escala de laboratorio como en escala productiva. ii. El análisis de riesgos tecnológicos del proceso revela que si bien las operaciones unitarias son complejas y de control multi-variable, todos las operaciones exploradas experimentalmente se pueden desarrollar con equipos de tecnologías conocidas, los equipos tienen disponibilidad en el mercado internacional y es factible controlar las etapas y subprocesos cruciales; de manera de asegurar que existen vías de solución a los problemas y conflictos que el proceso posee per se. iii. El análisis de la factibilidad económica muestra que se requiere una inversión de unos $161.298.850 para desarrollar la línea de procesamiento, incluyendo equipos e instalaciones. El proceso genera reducciones de costos fijos y costos variables del orden del 47% con respecto a la operación actual, con lo cual la evaluación marginal del proyecto a 10 años tiene un VAN al 12% de $1.772.986.567, una TIR de 236% y una recuperación de la inversión al primer año de implementar las mejoras tecnológicas. iv. Con estos resultados se concluye que el proyecto en general es factible técnica y económicamente. v. Una importante conclusión del análisis inventivo del proceso desarrollado revela que la tecnología posee gran mérito innovador, de modo que se ha decidido proceder a solicitar una patente de invención para proteger comercialmente los resultados obtenidos.