Temperado de electrolito para procesamiento de óxidos de cobre con energía solar térmica

Para la obtención de cobre de alta pureza (superior al 99,99% de cobre) en base a óxidos de cobre, el mineral es procesado mediante tres etapas: lixiviación de pilas (generación de PLS con concentraciones de cobre cercanas a los 9 gramos por litro), extracción por solvente (PLS se libera de impurezas y se aumenta la concentración de cobre) y electro-obtención (recuperación del cobre disuelto en una solución concentrada de cobre – electrolito – mediante un proceso electrometalúrgico). Es en esta última etapa donde es necesario el aporte de calor al electrolito para lograr la recuperación de cobre deseada, así como la generación de agua caliente para el lavado y despegado de cátodos.  

En las planta de procesamiento, por lo general el aporte de calor al circuito de electrolito se realiza mediante un circuito de calentadores de agua. En este mismo circuito también se conectan otros procesos de temperado como generación de agua caliente para despegado y lavado de cátodos. Mediante este circuito de agua de caldera se obtiene el calor. Naturalmente este calor es obtenido de la combustión de diesel u otro combustible fósil convencional

Intervención del circuito convencional de temperado de electrolito para aplicación de energía solar térmica

Para aprovechar la energía solar para temperado de electrolito, debe implementarse una planta solar térmica, la cual debe conectarse al circuito de temperado existente. Para ello, es necesario conectar justo antes del calentador un intercambiador de calor de placas (ICP) – el que estaría alimentado por agua caliente proveniente del sistema de acumulación de energía solar -, de manera de levantar la temperatura del agua y reemplazar el uso de este equipo y el consumo de combustible asociado. La intervención de energía solar es precisamente en el circuito de caldera, justo antes de entrar el fluido a la caldera, instalar un ICP que permita levantar la temperatura y así reemplazar el proceso de la caldera. Este ICP estaría alimentado por agua caliente proveniente del sistema de acumulación de energía solar.

Para asegurar que el electrolito estará siempre a la temperatura deseada aún en días nublados o en que la planta solar no esté funcionando, se mantiene la presencia del calentador, el que estará siempre disponible para entregar la energía que la planta solar no sea capaz de entregar.

Disponibilidad y confiabilidad del sistema

Debido a la posibilidad de acumular energía, una planta solar térmica puede despachar calor hacia el circuito de electrolito durante las 24 horas, a diferencia de los proyectos eléctricos que sólo pueden hacerlo durante las horas de sol. Para esto el campo colector calienta todo el volumen del estanque acumulador durante el día, de manera de que éste sea capaz de entregar calor durante toda la noche, para ser nuevamente temperado por la planta solar al día siguiente.

Las plantas solares térmicas son instalaciones capaces de estar operativas no sólo durante el día entero, sino durante todo el año. Esto, pues las mantenciones requeridas para su funcionamiento son mínimas (sin ser necesario paradas de ésta), además de tener el recurso solar disponible todos los días del año, el que se aprovecha aún en días nublados. De esta forma, la incorporación de una planta solar al circuito de temperado de electrolito viene a robustecerlo, asegurando la transferencia de energía a éste ya sea por medio de la planta solar o bien del calentador, que estará disponible como sistema de respaldo.

Es importante destacar que la planta solar cuenta con un sofisticado sistema de monitoreo y control que se asegura, a través de variadores de frecuencia, de que la temperatura de consigna para el electrolito será siempre la deseada: ni más ni menos.

¿Por qué placa plana para temperado de electrolito?

El colector solar de placa plana presenta importantes ventajas respecto a otras tecnologías de aprovechamiento de la energía solar térmica, para temperado de electrolito.

Temperaturas

Por las temperaturas a las que debe temperarse el electrolito, la placa plana es la tecnología idónea: su eficiencia es alta alrededor de los 70 °C – 80 °C, temperaturas suficientes para realizar la transferencia de calor adecuada al electrolito y temperarlo a 50 °C.

Cobertura solar

La cobertura solar (o también llamado factor solar) es el porcentaje de desplazamiento o reemplazo total del uso de combustible convencional en un proceso, considerando un período de tiempo fijo. Para el caso de temperado de electrolito con placa plana, es factible hacer aportes energéticos muy altos, llegando incluso al 85-95% de factor solar anual (es decir, de la energía requerida anualmente para temperado de electrolito, entre el 85% y el 95% podría ser abastecida con energía solar), dependiendo de la inclinación con la que se instale el campo colector. Puesto que la radiación solar de invierno es más inclinada que la de verano - que llega casi verticalmente sobre la superficie -, es factible instalar los colectores de forma que favorezcan este efecto. Si se instala el campo colector con una inclinación de 30° respecto a la horizontal, considerando una demanda de energía constante durante el año, el aporte puede llegar al 94% anual.