Planta de Cal: Insumo tecnológico

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Desafíos en el norte de Chile, con escasez de agua y luz, junto con el montaje de equipos de grandes dimensiones, fueron parte de los retos técnicos de esta moderna planta de cal.

Paula Chapple C.
Periodista Construcción Minera & Energía

Tras realizar durante febrero de este año una exitosa prueba industrial para determinar los KPI de la planta procesadora de cal -diseñada para funcionar durante 24 horas con una dotación de 120 personas-, la compañía CALCHILE, sociedad perteneciente a las compañías Brotec y Belfi, minera no metálica emplazada en la Región de Atacama, ha comenzado a comercializar su producto de alta ley.

“La planta cuenta con una capacidad de producción sobre 170.000 toneladas al año de cal viva, insumo fundamental para regular pH en el procesamiento de minerales sulfurados y más de 200.000 toneladas al año de carbonato de calcio, útiles en el mercado de abatimiento de gases en termoeléctricas”, comenta a Revista Construcción Minera & Energía, José Tomás Ovalle, gerente general de CALCHILE.

Para Luis Grunewald, gerente técnico comercial de la compañía, “la cal es un suministro estratégico para la minería, particularmente para minerales sulfurados en el proceso de flotación. Hoy hay una cantidad importante de minerales sulfurados que necesitan cal para su beneficio. En el caso de nuestra planta, se hizo el descubrimiento por geólogos de la zona, de la mina de carbonato a partir de restos orgánicos que eran conchas marinas, un yacimiento joven de miles de años”.

La literatura señala que no existen yacimientos de carbonato de buena ley en Chile. “En este caso se descubrió un yacimiento de buena ley y que se puede producir cal a partir de él. Junto con ello se ubica en una zona interesante, un polo minero en potencia, donde se iba a construir eventualmente Castilla, ya que se usa también para abatimiento de gases en las centrales termoeléctricas, también se visualizaba el proyecto Pascua Lama que hoy está parado pero que representa un consumo interesante”, comenta Ovalle.

Grandes desafíos en medio del desierto, en la costa entre Huasco y Caldera, a 84 km de esta última ciudad, determinaron la ruta crítica del proyecto. Revista Construcción Minera & Energía se adentró en su tecnología y en los retos técnicos, como el montaje de un horno rotatorio horizontal de 90 metros de largo.

Montaje de la corona del horno. Esta pieza va girando con dos motores, uno auxiliar y otro principal. Foto Gentileza CALCHILE
Montaje de la corona del horno. Esta pieza va girando con dos motores, uno auxiliar y otro principal. Foto Gentileza CALCHILE

Principales equipos
De acuerdo a los ejecutivos de la empresa, la mina sería capaz de sustentar la operación de la planta por 30 años. “Lo primero, fue tomar muestras. Se descubrió que podíamos calcinar con una cal de buena calidad, la conclusión fue que había materia prima para fabricar un buen producto, luego nos contactamos con la empresa Polisyus para el diseño de la planta”, comenta Luis Grunewald.

La mayoría de los equipos son del proveedor chino CNBM, en conjunto con la ingeniería alemana de Polisyus. De esta manera toda la planta se fabricó en China, y a modo de mecano se trajeron todos los equipos a Chile por barco, al puerto Las Losas en Huasco.

Dentro de los equipos principales que conforman la planta, está la torre intercambiadora de calor de ciclones, en dos etapas, que permite la integración energética del calor contenido en los gases efluentes del horno para el precalentamiento del material.

Junto con ella el corazón de la planta, un horno rotatorio, con regulación precisa del tiempo de residencia y un potencial para posteriores incrementos de capacidad del orden de 50%. El quemador del horno, que permite el ajuste preciso de la forma y de la intensidad de la llama en el horno, así como flexibilidad para la combustión simultánea de diferentes combustibles convencionales y alternativos.

La cámara termográfica y en tiempo real, que junto con el analizador de gases del horno, permiten regular con precisión la temperatura de calcinación y la atmósfera de combustión dentro del horno.

El sistema de control distribuido que permite el control automático y la supervisión en tiempo real de todas las variables de proceso y de condición de equipos. Una cámara de enfriamiento del producto, con tiempo de residencia controlado, que permite optimizar la reactividad del mismo.

Finalmente, los colectores de polvo, dispuestos en todos los flujos de gases del proceso de efluentes, así como su complemento en todos los equipos auxiliares, los que junto con los sistemas de monitoreo continuo de emisiones en chimenea y los almacenes cubiertos de cal y de carbón, asegurarían el cumplimiento de la normatividad ambiental.

El horno va apoyado en 3 bases fabricadas en concreto armado in situ. La fundación debe tener una altura a la de un edificio de tres o cuatro pisos. Estas bases deben soportar un peso cercano a las 1.500 toneladas.  Foto Gentileza CALCHILE
El horno va apoyado en 3 bases fabricadas en concreto armado in situ. La fundación debe tener una altura a la de un edificio de tres o cuatro pisos. Estas bases deben soportar un peso cercano a las 1.500 toneladas. Foto Gentileza CALCHILE

El proceso
La mina se ubica aledaña a la planta. La infraestructura inicial es una planta de clasificación y chancado, “la que permite remover la arena que contiene sílice, compuesto que no es muy deseable. Por granulometría se va eliminando. Obtenemos un producto entre 0,5 y 3 mm que es la materia prima, un carbonato de alta ley”, señala José Tomás Ovalle.

Este producto ingresa al primer silo, ubicado al inicio de la planta, con una capacidad cercana a las 4 mil toneladas. De ahí se alimenta a la planta de cal, donde el material baja y sube por elevadores de capacho a la primera etapa que es un precalentador. “El carbonato debe entrar a una alta temperatura para lograr una mayor eficiencia térmica del proceso”, comenta Luis Grunewald.

En una primera etapa el precalentamiento es en vacío, es decir, no hay producto. “El material luego ingresa al horno, de 90 metros de largo y cuatro metros de diámetro, revestido en ladrillo refractario (de 15 cm) debido a que se alcanzan temperaturas de hasta 1.400°. En el interior del horno ocurren todo tipo de fenómenos de dilatación y contracción que deben ser manejados con mucho cuidado. Antes de introducirle material al horno hay una etapa de precalentado con petróleo porque hay que construir una curva que no genere problemas”, indica José Tomás Ovalle.
El ladrillo cumple dos funciones: una térmica de traspaso de energía, y otra de protección para el acero del cual está fabricado el horno. Este horno llegó en tres tramos al puerto Las Losas. “Hubo todo un despliegue para trasladarlo a faena, en camiones de cama baja, porque son piezas muy grandes, y se montaron in situ con grúas de alto tonelaje”, comenta Grunewald. Los ladrillos se pegaron en obra por el interior del horno, por una empresa especialista, faena que demoró cerca de seis meses.

El horno está compuesto de rodillos y motores, éstos tienen una especie de engranaje de corona, que va girando con dos motores, uno auxiliar y otro principal. El giro tiene que ver con la cocción, pero también para que el refractario proteja el horno, de esta manera se va quemando el horno de forma pareja.

“El horno rotatorio fue importado en secciones, las que debieron ser perfectamente alineadas, así como soldadas bajo rigurosos procedimientos estándar, siendo verificadas con placas radiográficas”, indica Sergio Chaparro, gerente de Operaciones de la Planta Procesadora.

Dado el peso de los equipos involucrados (principalmente el horno rotatorio), fue necesario utilizar varias grúas de alto tonelaje. “Los silos de concreto para el almacenamiento de la materia prima que alimenta al horno (2.700 t de carbonato de calcio) y de producto terminado (2.700 t de cal), fueron construidos con moldaje deslizante/trepante”, comenta Sergio Chaparro.

Otro componente vital del horno es el quemador. “Es una lanza donde se inyecta el combustible en el interior del horno, en este caso carbón. Previo a inyectar el carbón hay que molerlo, a través de un soplador que ingresa al quemador, éste es fundamental en la planta porque permite controlar la profundidad de la llama, la que puede llegar hasta los 20 metros, permitiendo cocinar de manera óptima o no”, indica Ovalle. “Las fundaciones del horno son 3 bases fabricadas en concreto armado in situ, que satisfacen la normatividad sísmica chilena y soportan un peso superior a las 1.500 toneladas”, destaca Chaparro. La fundación debe tener una altura cercana a la de un edificio de tres o cuatro pisos.

Los silos son grandes estructuras redondas de hormigón de alta resistencia, de 50 y 90 metros de alto, respectivamente. Cabe destacar que toda la infraestructura metálica debió ser galvanizada, para asegurar resistencia al ambiente marino local. Junto con ello, todos los materiales especiales requeridos para el revestimiento refractario interior; tanto del precalentador, como del horno y de la cámara de enfriamiento y anexos, fueron importados. “Cerrando el proceso están los ciclones, intercambiadores de calor y luego conectores de polvo, que evitan las emanaciones a la atmósfera. Finalmente el material se deposita en el segundo silo, quedando listo para su despacho, ya sea en sacos, camiones silo o tolva, tenemos todas las alternativas y luego al cliente final”, concluye Luis Grunewald.

Con grandes desafíos en el norte chileno, con escasez de agua y luz, se construyó la Planta de Cal. Insumo tecnológico en el norte de Chile.

Panorámica general de las obras de la planta procesadora. Foto Gentileza CALCHILE
Panorámica general de las obras de la planta procesadora. Foto Gentileza CALCHILE

Recuadro
Logística en el desierto
Un reto no menor fue la ubicación de la planta. “Nos encontramos con un emplazamiento en el cual no existía agua ni luz”, detalla Luis Grunewald. Ante la ausencia de red eléctrica nacional o privada a una distancia razonable, esto debió ser superado con la inversión adicional en unidades de generación de energía que operan en modo “Isla”; tanto para la etapa de proyecto, como para la etapa de operación continua de la Planta de Cal.

Junto con ello la ausencia de suministro de agua para uso industrial y humano debió ser superado con la inversión adicional en una planta de tratamiento de agua por ósmosis inversa y el arriendo de camiones aljibe para el transporte de agua.

Ficha Técnica

  • Proyecto: Planta Procesadora de Cal.
  • Ubicación: En la costa entre Huasco y Caldera, a 84 km de esta última ciudad, Tercera Región de Atacama.
  • Mandante y operador: Sociedad Contractual Minera ByT (Brotec y Belfi), CALCHILE.
  • Constructoras: Brotec y Cosal.
  • Proveedores equipos: CNBM; Fives-Pillard; HGH; ABB; Honeywell
  • Diseño Planta: Polisyus.
  • Inversión aproximada: US$ 70 millones
  • Período de construcción: 2012-2016

Planta de Cal - Construcción Minera & Energía N°27

Autor entrada: cmineracdt