INTERNATIONAL CONFERENCES ON CLEAN TECHNOLOGIES FOR THE MINING AND METALL METALLURGICAL URGICAL INDUSTRY CONFERENCIAS INTERNACIONALES SOBRE TECNOLOGÍAS LIMPIAS PARA LA INDUSTRIA MINERA Y METALÚRGICA
Ar equip Arequ ipa a – Perú September 24 to 26, 2007
El reciclaje en en la Industria Minero -Metal ú rgica Mario Sánchez Depto. Ingenier ía Metalúrgica Universidad de Concepción
CONTENIDO INTRODUCCIÓN RECICLA RECIC LAJE JE Y PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN PRIMARIA ¿DESECHOS COMO RECURSOS? Ej.:: Valorización Ej. Valorización de Escorias Escorias RECICLAJE Y PRODUCCIÓN SECUNDARIA ¿POR ¿PO R QUÉ QUÉ REC RECICLAR? ICLAR? MINERÍA URBANA CONCLUSIONES
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INTRODUCCIÓN
¿EXPRESIÓN ¿EXPRE SIÓN DE RECICLA RECICLAJJ E?
El prime primerr bene beneficio ficio de dell recicla reciclaje je es “ sa salva lvar” r” los re recurso cursoss na natura turale les: s: (Len Shaw, (Len Shaw, Director Director Ejecutivo de CARI CARI,, Canadia Canadian n Associ ation of Recycling Industries): “ De D eb em o s m i r ar l a i n d u s t r i a d el
recicla recic laje je com como o un recur recurso so se secun cunda dario rio com compa patib tible le con con la industria indus tria prima primaria ria”” La indu industria stria de dell re recicla ciclaje je es suste sustenta ntable ble,, ya que los me meta tale less son, en principio, infinita infinitame mente nte recicl reciclable ables, s, y las las propie propiedad dades es ese esenciale ncialess del metal se conservan. El r ec ec ic ic la laj e d e me met al al es es es tá tá t eó eó r i ca cam en t e l im im i ta tad o s ól ól o p o r l as as tecnolo te cnologí gía as dispo disponible nibless pa para ra se sepa para rarr los ele leme mentos ntos de dese sead ados. os. L a i n d u s t r i a d el r ec i c l aj e es t á l ej o s d e al c an zar s u m áx im im o rendimi re ndimie ento y pued puede en cre crece cerr aún má máss en el el fu futuro turo ce cerca rcano. no.
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COPPER CYCLE SECONDARY PRODUCTION
Product Cycles Material Stock In use In earth
Resource Stock PRIMARY PRODUCTION
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Flow Chart of Recyclables
Primary METAL
i m p o r t s
Secondary METAL
Direct Use SCRAP c
i r c u l a r s c r a p
FIRST USE (semi pro ducts )
/ e x p o r t s
MANUFACTURING
FINAL USE - END USES Dissipation
Disposal
Hoarding
new scrap
old scrap Co-Metal’s Loop International Copper Study Group
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PERDIDAS Y EFLUENTES EN LOS PROCESOS MINERO-METALÚRGICOS: Las Perdidas tienen un costo asociado a la “ desaparición” de parte del material principal. Los Efluentes tiene un costo asociado al “ impacto ambiental” , tema hoy muy relevante.
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Entonces: Hay dos aspectos a considerar que justifican el RECICLAJE de materiales como parte de los procesos mineros y metalúrgicos: Aspectos ambientales
Efluentes contaminantes
Aspectos económicos
Pérdidas del producto
Podemos distinguir dos tipos de reciclaje: Reciclaje Interno (Primario) en las etapas de producción de un metal (corresponde a los Flujos internos que retornan al proceso de producción primaria) Reciclaje externo (Secundario) posterior a las etapas de producción del metal (corresponde a los Flujos externos que retornan al proceso de producción)
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Reciclaje y Producción Primaria DESDE LAS ETAPAS MINERAS
HASTA LA OBTENCIÓN DEL METAL
A T L A
D A D I R O I R P
D A A D J I A R O B I R P
GESTIÓN
ACTIVIDADES
APLICACIONES
REDUCCIÓN EN FUENTES
-MODIFICACIONES AL PROCESO -CAMBIOS TECNOLÓGICOS -CAMBIOS AL IMENTACIÓN -CAMBIOS EN PRODUCTO -MEJORA PROCEDIMIENTOS
-MODIFICACIONES EN EQUIPO / TECNOLOGÍA -AUMENTO EFICIENCIA EN USO DE ENERGÍA / AGUA -AUMENTO RECUPERACIÓN -MINERÍA IN SITU -USO MAT. NO TÓXICOS
RECICLAJE
-REUTILIZACIÓN -RECICLAJ E EN CIRCUITO CERRADO
-RECICLAJE SOLVENTES -REPROCESAMIENTO DE COLAS -RECUPERACIÓN AGUA
-ESTABILIZACIÓN TRATAMIENTO -NEUTRALIZACIÓN -PRECIPITACIÓN -EVAPORACIÓN -INCINERACIÓN DISPOSICIÓN
-DISPOSICIÓN EN SITIOS PERMITIDOS
-DESTRUCIÓN DE CIANUROS -TRATAMIENTO AGUAS DE DESECHOS
-DISPOSICIÓN DE RELAVES
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EXTRACCION Y PROCESAMIENTO DE UN METAL 1% MINERÍA SUBTERRÁNEA MINERÍA RAJO ABIERTO
ESTERILES Y LASTRE MINERAL DE BAJA LEY
FAENAS MINERAS
AGUA DE MINAS
MINERAL
REDUCCIÓN DE TAMAÑO TRITURACIÓN MOLIENDA MINERAL
LIBERADO
PROCESOS DE CONCENTRACIÓN SEPARACIÓN G RAVITACIONAL SEPARACIÓN MAGNÉTICA FLOTACIÓN CONCENTRADO
TRANQUES DE RELAVES
PROCESAMIENTO DE MINERALES
LODOS REACTIVOS AGUAS DE DESECHOS
HÚMEDO
ESPESAMIENTO FILTRADO SECADO CONCENTRADO
SECO
PROCESOS PIRO Y/O HIDROMETALÚRGICOS
100%
GASES Y POLVOS DE FUSION
EXTRACCIÓN DEL METAL
ESCORIAS DE FUNDICION RIPIOS DE LIXIVIACIÓN AGUAS DE DESECHOS EFLUENTES
METAL
RELAVES DE CONCENTRADOS • Los principales desechos mineros masivos lo constituyen las colas de
flotación (relaves) • El año 1996 se produjeron 205,6 millones de toneladas de colas de flotación
en Chile, con un promedio de 66 ton de relaves sólidos por ton de cobre producido. • Con este dato de 1996, se estima la producción de 1 millon de m3/d de
relaves para el caso de las plantas chilenas. 400
1%Cu 1.5%Cu 2%Cu 2.5%Cu 0
100
200
300
400
500
d / 3 m , 300 0 0 0 1 / e t 200 a R w o l 100 F g n i l l a T 0 600
Copper Producti on / 1000, TPY
Estimación del flujo de colas de flotación para una producción dada de cobre. Disposición en Tranque de relaves
Ref. Castro et al. IV CTMI,Santiago, Chile, Abril, 1998
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RIPIOS DE LIXIVIACIÓN • Las
tecnologías para procesar óxidos y sulfuros de baja ley consideran corrientemente el uso de ácido sulfú rico.
2500 , l a s o p 2000 s i D e g a 1500 n n t o T M s 1000 o i p i R l 500 a u n n A 0
• Este
proceso de lixiviación Year produce un gran volumen de Annual Accumulated residuos sólidos (ripios) y solucio nes de desecho. Disposición estimada de ripios en Chile en el periodo 1990-2005. 1990
1995
2000
2005
Ref. Menacho et al. VI CTMI, Concepción, Chile, Abril, 2004. 300 e 250 m u l o V 3 d m200 e t M a l , n g a s 150 e o r p p s m i 100 I l D a u n 50 n A
0 1990
1995
2000
2005
Year Annual
Accumulated
Disposición estimada de soluciones de desecho en Chile en el periodo 1990-2005.
ACOPIO DE RIPIOS DE LIXIVIACION
Ref. Menacho et al. VI CTMI, Concepción, Chile, Abril, 2004.
EL CASO DE LA S ESCORIAS • Después de flotación, los concentrados sulfurados son tratados a altas
temperaturas en la fundición con el propó sito de producir cobre blister. • Se producen diferentes tipos de escorias. La mayoría de ellas son
recicladas al proceso. • La escoria final conteniendo alrededor de 1% cobre es descartada. • Se producen aprox 2.2 ton de escoria final por ton de cobre producido. Concentrado Cu Escoria Final
H2SO4 Planta Ácido
Secado
Horno Limpieza
Escoria
Fusión y Conversión
Limpieza Gas
Horno refino Moldeo Blister
ACOPIO DE ESCORIAS
Flowsheet típico parauna fundición de concentrados de cobre en Chile.
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¿DESECHOS COMO RECURSOS?
Disposición en Tranque de relaves
TPD = TOTAL PROJECT DEVELOPMENT TPD = CONCEPCIÓN HOLISTICA EN LA MINERIA DE HOY CONSIDERA LOS DESECHOS DE LAS FAENAS MINERAS COMO RECURSOS EN SI MISMO LOS DESECHOS PUEDEN SER ASÍ FUENTES DE RECURSOS. ES POSIBLE ENTONCES UTILIZAR ESTOS “ RECURSOS” PARA EXTRAER SUS COMPONENTES DE VALOR. SERNAGEOMIN: “Residuos Mineros Masivos, como desmontes y escorias del pasado, pueden llegar a constituir recursos mineros potenciales, una vez que se conjugan factores favorables como los precios y los avances tecnológicos en el arte de la minería” .
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ESTAS “NUEVAS FUENTES DE RECURSOS” TIENEN VARIAS VENTAJAS: - SE ENCUENTRAN EN SUPERFICIE Y POR DE PRONTO NO HAY COSTOS DE “FAENAS MINERAS” - SON VOLUMENES CATALOGADOS Y POR LO GENERAL CARACTERIZADOS, POR LO QUE NO REQUIEREN EL “ESTUDIO GEOLOGICO” TRADICIONAL
EJEMPLO: VALORIZACIÓN DE ESCORIAS DE FUNDICIONES DE CONCENTRADOS DE COBRE Au, Ag r a e y / n o t 0 0 0 . 0 0 0 . 1
Cu, Mo
Au=0.05 gr/ton Ag=2.0 gr/ton
Cu=0.8 % Mo=0.3 %
Au=Us$9.5/gr Ag=Us$0.15/gr
Us$ 750,000 Cu=Us$1,500/ton Mo=Us$7,000/ton
Us$ 33,000,000
Slag
FeO-Fe3O4 SiO2
40% Us$16/ton
10% Us$5/ton
Us$ 6,500,000
Us$ 500,000
Total = Us$ 40,750,000. Estimated Potential Value = Us$ 40.7/ ton slag
Potencial económico de las escorias
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Escorias de Horno de Limpieza Granulación
Reducción Directa
Escorias bajo Hierro
Enfriamiento Lento
Fabricación Cemento?
Trituracion y/o Molienda Separacion Gravimetrica y/o Magnetica
Oxidos de Hierro
Concentrado Metálico Tostación?
Concentrado de Sílice
Lixiviación y Separación S/L
Fabricación Pellets ? Reciclaje a Fundición? Lana Mineral? Industria del vidrio?
Residuo sólido: Fayalita + Otros
Liquido: CuSO4 otros componentes
Oxidación a altas temperaturas
SX
Solución Limpia de CuSO4
Hierro + Xi
Magnetita
Silice
Residuo a Disposición
VALORIZACIÓN DE ESCORIAS DE FUNDICIONES
Producción de una aleación Fe-Cu-Mo por reducción Escoria fundida del HLE Reductor (carbón, coque, grafito)
Reducción Directa 1350ºC
Fundentes (Cal, Alumina) Escoria para industria del cemento
Aleación Fe-Cu-Mo-C
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CASO 2
Metal
Cu
Mo
Fe
A(m)
1,86 0,98 94,96
B(m)
1,93 1,03 93,33
SEPARACION FASES METALICA Y ESCORIA A PARTIR DE ESCORIA DE DESCARTE DE FUNDICIÓN
COBRE METÁLICO
CRISOL
ESCORIA FINAL POBRE EN COBRE (ALTA EN Fe y SiO2)
ESCORIA FINAL POBRE EN COBRE (ALTA EN Fe y SiO2)
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SiO2 Cu: Copper slag Fe: Steelmaking slag
USO EN LA INDUSTRIA DEL CEMENTO
Cu
P: Portland cement
Fe
Slags from direct reduction of copper slags
P CaO
Al2O3
Reciclaje y Producción Secundaria DESDE EL METAL
HASTA EL PRODUCTO TERMINADO
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Los materiales de reciclaje secundario cuya magnitud de uso varia dependiendo de la economía en uso, necesitan por lo general de: Menor inversión de CAPITAL Menor inversión de ENERGIA Además ti enen … Menor impacto AMBIENTAL …que la produccion primaria El reciclaje secundario se hace más intenso mientras mas sofisticada es la economia, ya que hay un aumento de los materiales disponibles para reutilizar y reciclar . Sin embargo hoy los costos de producción secundaria son todavia altos respecto de la producción primaria
El principal problema para la reutilización de un metal es el alto costo para eliminar impurezas específicas, muchas de ellas en contenidos no mayores a partes por millón, asociadas a usos históricos (p.e. uso eléctrico en el caso del cobre)
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Consumo de cobre por sectores
15%
Consumo y productos generales
25%
Transportes 10% 10%
Equipos y maquinaria industrial
40%
Eléctrico y electrónica Construcción
Consumo de Semitransformados de cobre
11%
8%
17%
Otros Aleaciones
9%
55%
Tubos Laminados y planchas Alambrón
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Evolución del cobre pri mario y secundario en las ultimas décadas
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Los metales renovable
son
un
recurso natural no
en algún momento se agotarán las reservas existentes. ⇒
hay que buscar alternativas que permitan prolongar su uso en el tiempo. ⇒
A medida que un recurso no renov able se agota, su precio aumenta como una señal de que se hace más escaso.
El aumento en el precio del cobre a través de su vida útil de explotación se debe principalmente al aumento en los costos de extracción. Hoy se debe agregar también el costo ambiental, dada las exigencias cada vez mayores para asegurar una producción sustentable en la industria.
Luego, para países productores primarios es importante analizar la evolución del mercado de cobre reciclado (o secundario)
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¿POR QUE RECICLAR?
¿Por qué es interesante reciclar? El reciclaje ofrece importantes oportunidades para conservar los recursos, minimizar los residuos y reducir el uso de energía Tiene un efecto positivo sobre la conservación de los recursos naturales para las futuras generaciones. Un metal no es “consumido” en el sentido de ser “agotado”. Más bien, es usado, reciclado y reutilizado. Se estima que un 80% de todo el cobre alguna vez extraído está todavía en uso.
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Minimización de Residuos El reciclaje de cobre genera mucho menos residuos que la explotación d e los recursos naturales. La chatarra de cobre pura se funde con facilidad y el proceso genera poco o n ingún residuo.
Conservación de la Energía La energía requerida para reciclar el cobre es mucho menor que la que se necesita para la explotación de los recursos minerales. La cantidad de energía requerida para reciclar cobre equivale casi al 25% de la energía necesaria para convertir el mineral de co bre en metal.
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MINERÍA URBANA !!!
MINERÍA URBANA ¿DONDE ESTÁ EL COBRE EN LA CIUDAD?
HOY EXISTEN AGENCIAS QUE CARACTERIZAN LOS RECURSOS DE METALES (COBRE) DISPONIBLES EN LA CIUDAD
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Crecimiento China ( Aportes Aportes a la miner ía urbana) 60000
50000
Refrigerator Aircon Washing Machine
40000
Color TV
30000
20000
10000
0 5 5 7 5 6 7 9 9 9 1 1 1 Source:China NBS
9 7 9 1
8 1 9 1
3 8 9 1
5 8 9 1
7 8 9 1
9 8 9 1
9 1 9 1
3 9 9 1
5 9 9 1
7 9 9 1
9 9 0 1 9 0 1 2
Production of major home electrical appliance since 1957 to 2002 unit: thousand
Crecimiento China Produccion autom ó viles ( Aportes Aportes a la miner ía urbana) Aut omobi l e pr o. 4000 3500
Aut omobi l e
r o.
3000 2500 2000 1500 1000 500 0 7 5 5 5 6 7 9 9 9 1 1 1 Source:China NBS
9 3 7 8 1 9 8 9 9 1 1 1
5 7 9 8 8 8 9 9 9 1 1 1
3 5 9 1 9 9 9 9 9 1 1 1
Automobile production
7 9 9 9 0 1 9 9 0 1 1 2
unit: thousand
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CONCLUSIONES
?
A MANERA DE CONCLUSIONES Una de las características importantes del reciclaje es la reutilización de un material que antes se consideraba un desecho. La tendencia mundial es disminuir cada vez más los efectos ambientales de la industria productiva. La minimización de desechos por incremento del reciclaje es bienvenida.
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La industria de hoy, a objeto de demostrar una gestión de Producción Limpia, se hace cargo de: - los desechos que genera
- los desechos que generan sus consumido res Así, por ejemplo: -las empresas productoras de bebidas reciclan con mayor fr ecuencia sus envases -las empresas productoras de bolas de molinos reciclan los productos que desechan sus consumidores
Esto significa que la empresa productora de alguna manera sé esta haciendo cargo de un material secundario que ya no será utilizado por el usuario y que solo produce trastornos al medio ambiente. El usuario y la sociedad en general, se sienten protegidos al constatar que un desecho será retomado por la empresa productora haciéndose responsable de este material hasta el final de la cadena productiva y de consumo.
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LOS PRODUCTORES PRIMARIOS DE METALES: ¿NOS ESTAMOS HACIENDO CARGO DE LOS DESECHOS Y MATERIALES SECUNDARIOS CUANDO TERMINAN SU VIDA UTIL? ¿DONDE TERMINAN NUESTRAS RESPONSABILIDADES COMO PRODUCTORES PRIMARIOS?
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