La innovadora solución cero emisiones y cero residuos, que empezará su fase de pilotaje, fue presentada por el Dr. Igor Wilkomirsky, director científico del proyecto, y el Dr. Roberto Parra, director técnico, en un webinar organizado por Voces Mineras.

Una serie de ventajas promete la nueva tecnología de procesamiento de concentrado de cobre cero emisiones y cero residuos, desarrollada por un equipo de la Universidad de Concepción, liderado por el destacado académico y candidato al Premio Nacional de Ciencias Aplicadas y Tecnológicas 2022, Dr. Igor Wilkomirsky. El profesor, junto al Dr. Roberto Parra –ambos del Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la UdeC– presentaron los detalles de esta solución en un webinar organizado por la asociación gremial Voces Mineras.

Se trata, destacaron, de una tecnología disruptiva que propone una vía alternativa al procesamiento convencional de concentrados de cobre, superando los problemas intrínsecos del proceso de fundición, es decir: emisiones fugitivas complejas y caras de controlar, generación de una gran cantidad de escorias y recuperación limitada a metales pesados (cobre) y metales nobles, además del azufre como ácido sulfúrico. “El resto de los metales, que pueden tener valor comercial, entre ellos el hierro, el molibdeno, el zinc, se pierden y van a parar generalmente a la escoria o a algunos polvos”, comentó el Dr. Wilkomirsky sobre el sistema convencional.

En contraste, la nueva tecnología de oxidación-reducción no generaría emisiones fugitivas ni escorias, y recuperaría virtualmente la totalidad de los metales contenidos en el concentrado de cobre original. “Además, requiere mucho menos energía que la fundición convencional y, de hecho, genera gran parte de su energía. Su huella de carbono es cero, debido a que en una de las etapas emplea hidrógeno (H₂ verde a futuro) y genera una cantidad importante del agua que requiere el proceso. Es decir, tiene varias virtudes, comparada con las fundiciones convencionales”, puntualizó el director científico del proyecto.

Asimismo, hizo ver que captura sobre el 99% de SO₂ y arsénico, estimándose que podría llegar a operar hasta con cerca de 4% de As, “lo cual es muy alto, equivalente a los concentrados de la División Ministro Hales”. Recupera sobre 98,5% de cobre y sobre 80% de molibdeno, evitando que éste termine en la escoria. También recupera el hierro con concentrado magnético (magnetita), permitiendo generar productos comerciales de fierro y sílice. Además, sería posible recuperar el zinc, por lixiviación en la última etapa de fusión del cobre a ánodo.

“La continuidad de la operación permite una automatización prácticamente completa de todo el proceso, requiriendo menos mano de obra. Desaparecen los puentes grúa, las cucharas las ollas”, subrayó.

En la misma línea, el Dr. Parra planteó que si bien hoy los concentrados estándar tienen entre 25-30% de cobre, este proceso podría tratar concentrado rougher, con 10-15% de Cu. “Tendríamos más hierro, lo que es un buen negocio. No estaríamos generando un pasivo desde el hierro, como actualmente sucede con las escorias, sino que tendríamos la posibilidad de aportar al negocio de procesamiento de concentrados mediante la producción de magnetita”, sostuvo.

Entre los beneficios de la tecnología, mencionó: un aumento en la recuperación de cobre en la concentradora; disminución del consumo de energía y agua, así como reducción del sulfato que va a los relaves. “El proceso tiene una versatilidad que no tiene la tecnología convencional”, destacó.

Capex y Opex competitivos

Comparando los costos de inversión frente a la tecnología convencional de procesamiento de concentrados (incluyendo la de Outotec y la de bottom blowing, de origen chino), la solución de la UdeC resulta ser competitiva, informaron los académicos.

“Lo interesante de nuestro desarrollo es que no tiene un factor de escala tan pronunciado como las tecnologías convencionales, por lo tanto, podríamos pensar en unidades de menor tamaño para abordar producciones menores que se podrían alinear con la pequeña y mediana minería local”, indicó al respecto el Dr. Parra.

Y en cuanto a los costos de operación, la nueva solución también aparece como competitiva. “En este cálculo sólo consideramos la producción de cobre. Si además agregamos los ingresos por venta de magnetita y de concentrado de sílice, más la recuperación eventual de molibdeno, nuestra tecnología podría llegar a tener costos del orden de 12 a 16 centavos de dólar por libra de cobre producido, lo que la pondría a la cabeza del primer cuartil de costos”, resaltó el director técnico del proyecto.

“Si Codelco, para sus fundiciones, llevase su costo de operación al primer cuartil, eso significaría un ahorro cercano a US$500 millones anuales, lo que en un horizonte de 10 años, con una tasa de descuento de 10%, podría significar alrededor de US$2.800 millones”, añadió.

El proceso

El Dr. Wilkomirsky explicó que la tecnología de oxidación-reducción cero emisiones y cero residuos consiste básicamente en dos etapas primarias y una etapa terciaria de separación.

En la primera etapa el concentrado de cobre es oxidado “a muerte” (tostación oxidante), es decir, se somete a una oxidación total para eliminar sobre el 99% del azufre como SO₂ concentrado, el cual se puede procesar en forma convencional para producir ácido sulfúrico, dióxido líquido o azufre elemental. Se volatiliza el arsénico para su posterior fijación y se recupera el molibdeno desde los polvos de tostación. Esta etapa es fuertemente exotérmica; genera vapor a alta presión y permite recuperar sobre el 70% de la energía térmica del proceso.

En una segunda fase, la calcina oxidada se reduce controladamente con hidrógeno. El producto posterior a la reducción se procesa para concentrar magnéticamente el Fe3O4 (magnetita), flotar la ganga y recuperar el cobre metálico y los metales nobles, separando la sílice como un concentrado de sílice, que es un subproducto comercial. “Esta fue una innovación, puesto que originalmente habíamos diseñado el proceso basado en la reducción con monóxido de carbono, que es un potente reductor, pero que tiene una huella de carbono alta. El profesor Parra sugirió que empleáramos hidrógeno, que permite una condición mucho más ventajosa desde el punto de vista ambiental y también energético, dado que genera una parte del agua”, detalló el líder del proyecto.

Escalamiento hasta su comercialización

Sobre el plan de desarrollo, están apostando a tener una propuesta comercial para fines de la presente década. Ello, con el compromiso de la Universidad de Concepción, que va a crear un spin off cuyo propósito será el escalamiento y comercialización de la tecnología, además de contar con el apoyo de otros actores del ecosistema de I+D nacional.

En el horizonte más cercano (2022-2024) tienen previsto hacer un pilotaje de todas las operaciones unitarias integradas, para lo cual están ampliando la planta de prueba con una inversión del orden de US$10-12 millones. Hacia 2024 esperan tener la ingeniería y los permisos para construir la planta de demostración comercial, que tendrá una capacidad de 50 a 100 ton/día, la cual debiese estar operativa en 2026. En este caso, la inversión estimada es de US$100-120 millones.

“Esto no es sólo un plan teórico, sino que estamos en conversaciones con Codelco, con la Corfo, y esperamos contar con el compromiso público-privado para que sea una realidad”, indicó el Dr. Parra. Además –agregó el Dr. Wilkomirsky– están en conversaciones avanzadas con algunas empresas privadas chilenas y Mitsui de Japón. “Hay un interés evidente y claro”, aseguró.

Detrás de este esfuerzo existe un equipo humano de alrededor de 15 personas, desde estudiantes, tesistas, memoristas, ingenieros hasta doctores. Además de los profesores Wilkomirsky y Parra, son investigadores principales los académicos Eduardo Balladares y Fernando Parada. La Dra. Marcela Angulo es gerente del proyecto y la acompañan las especialistas en gestión tecnológica, Andrea Catalán y Ximena Sepúlveda. A todos ellos se suma el grupo de trabajo de laboratorio y planta piloto.

Mayores detalles los puede revisar en la presentación: