Un enfoque de entropía para optimizar la recuperación de calor en circuitos de autoclave de alta presión

Resumen

En muchos procesos de oxidación a presión hidrometalúrgica (POX, por sus siglas en inglés) y en casi todos los procesos de lixiviación de ácido a alta presión (HPAL, por sus siglas en inglés), la recuperación y reutilización eficiente de la energía del vapor intermitente en el circuito de descarga a presión es un elemento esencial para el diseño de procesos sostenibles y el procesamiento económico. En circuitos POX de mineral entero, el uso de vapor de proceso recuperado para precalentar lodos de alimentación permite mantener condiciones autógenas a grados de sulfuro tan bajos como 1,5–2 % p/p S2-. En los circuitos HPAL, el aumento de la recuperación del vapor de expansión instantánea minimiza el requisito de inyección directa de vapor de caldera al autoclave, la dilución asociada de tenores del licor downstream y, cuando el vapor de proceso se genera utilizando combustibles fósiles, la recuperación de vapor intermitente también reduce la huella de carbono asociada.

Este artículo presenta el concepto de entropía, la desigualdad de Clausius, la segunda ley de la termodinámica y el uso de diagramas de temperatura-entropía (T–s) para describir la eficiencia termodinámica general. Explora la ventaja de añadir múltiples etapas de descarga de presión y precalentamiento del material de alimentación, similar al uso de calentamiento de agua de alimentación regenerativa en centrales térmicas para mejorar la eficiencia general del Ciclo de Rankine. Este artículo muestra cómo este concepto puede aplicarse a modelos metalúrgicos más complejos para procesos POX y HPAL, y el impacto de limitaciones de equipos subóptimos, como las temperaturas de aproximación. Por último, este informe examina las ventajas de aumentar el número de etapas de recuperación de calor de 2 a 3, 4 y 5 etapas, con la reducción prevista del consumo de vapor y combustible, y las emisiones de CO2 para cada etapa incremental.