REDUCCIÓN DE LAS EMISIONES DE CO2 AL AMBIENTE

REDUCCIÓN DE LAS EMISIONES DE SO2 AL AMBIENTE

1. INTRODUCCIÓN

La Refinería de Zinc es una planta de alta tecnología que produce zinc refinado con 99,995 % de pureza, a partir de concentrados de zinc adquiridos de distintos productores.

La construcción de la Refinería de Zinc se inició en 1977 por el Estado Peruano y fue diseñada originalmente para producir 101 500 toneladas métricas anuales (TMA) de zinc refinado. En el año 1981 inició sus operaciones a cargo de la empresa estatal Minero Perú S.A. Como producto del proceso de privatización el consorcio Teck Cominco/Marubeni adquirió más del 99% de las acciones de la Refinería. En el año 1998, durante las operaciones de Teck Cominco/Marubeni, la Refinería fue ampliada para aumentar su producción de zinc refinado a 120 000 TMA.

El proyecto Lavadores de Gases de SO2 en Plantas de Acido 1 y 2, es un proyecto de inversión privada de mejora tecnológica en las operaciones que tiene como objetivo mejorar la eficiencia y estabilidad operativa de la Planta de Tostación y Ácido 1 y 2.

La intención del proyecto es dar mayor flexibilidad a la operación de las Plantas de Tostación y Ácido 1 y 2 y consecuentemente reducirá las emisiones de la refinería. Para ello, implementará dos sistemas independientes de lavado de gases de SO2 residuales. Cada sistema estará interconectado a la línea de producción de la Planta de Tostación Ácido 1 y 2 respectivamente, y tratará los gases de SO2 residuales de dichas plantas. Asimismo, el sistema proyectado considera la instalación de dos nuevas chimeneas, adicionales a la existente, por donde se emitirán continuamente los gases tratados.

1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO EXISTENTE

La tostación se realiza en un tostador de cama turbulenta tipo Lurgi de 100 m2 de área de parrilla para oxidar los sulfuros, remover el 99% del azufre contenido en los concentrados de zinc y obtener una calcina que es un producto intermedio en el proceso de refinación de zinc que contiene óxidos, y gases residuales conteniendo dióxido de azufre (SO2).

Las principales reacciones químicas que se producen en esta etapa son:

ZnS + 3/2 O2 → ZnO + SO2 (g)

2 FeS2 + ZnS + 5 O2 → Fe2O3.ZnO + 5 SO2 (g)

MS + 3/2 O2 → MO + SO2 (g)

Donde:

M = Pb, Cu, Cd, Ag, etc.

Los gases producidos por la tostación de concentrados pasan a la caldera tipo Lamont, en donde son enfriados de 950°C a 330°C. Una parte de la calcina arrastrada por los gases es recuperada en la caldera. Los gases enfriados en la caldera pasan a través de dos ciclones dispuestos en paralelo, en donde se recupera alrededor del 30% de la calcina arrastrada.

La calcina restante es recuperada en los precipitadores electrostáticos calientes. Los gases salientes del precipitador electrostático son transportados a la planta de ácido sulfúrico

Los gases de tostación son conducidos a una etapa de depuración de gases que consiste en torres en serie, de enfriamiento y lavado, y una batería de 4 filtros electrostáticos. Los gases limpios y saturados con agua, procedentes de la planta de depuración de gases, pasan luego por una torre de secado en el cual, en contra-corriente, se ponen en contacto los gases con una solución de ácido sulfúrico al 95%.

Los gases de SO2 limpios y secos son conducidos mediante un sistema de soplado (soplador centrifugo) a través de intercambiadores de calor gas-gas para ser calentados, con los gases calientes de SO3 provenientes de la torre de catálisis, hasta una temperatura mínima de 425°C, para ingresar a la primera cama de la torre de catálisis en la cual al pasar por un lecho de V2O5 (catalizador) se oxida el SO2 a SO3 (reacción exotérmica). Luego estos gases de SO3 son enfriados por los gases de SO2 para luego pasar por la segunda cama de la torre de catálisis donde continúa la oxidación del SO2; estos gases nuevamente son enfriados para pasar por una tercera cama de la torre de catálisis y continuar con la oxidación del SO2. La reacción química que se lleva a cabo en las tres camas es la siguiente:

SO2 + 0.5 O2 = SO3

Los gases que salen de la tercera cama son enfriados hasta 185°C para ser encaminados a la primera etapa de absorción o absorción intermedia.

En la torre de absorción intermedia se pone en contacto el gas en contra-corriente con una solución de ácido sulfúrico al 98.5%, manteniéndose esta concentración con la adición de agua y/o de ácido diluido (95%) proveniente de la torre de secado. La reacción química que se lleva cabo es la siguiente.

SO3 + H2O = H2SO4

Se mantiene el ácido en circulación por la torre mediante un sistema de bombeo. El ácido para por un intercambiador de calor para mantener la temperatura del mismo en 80°C. Los gases al salir de esta torre pasan por un sistema de filtración para eliminar la presencia de nieblas y/o gotas de ácido en el gas.

Luego los gases son encaminados hacia intercambiadores de calor gas-gas para ser calentados nuevamente hasta 420°C. Es gas de calentamiento es el proveniente de la salida de la tercera y cuarta cama de catálisis. Los gases calientes pasan por una última cama (lecho de V2O5), cuarta cama para completar la oxidación de SO2 remanente a SO3.

En la cuarta cama se produce la conversión casi total del SO2 restante en SO3, obteniéndose un rendimiento total mínimo del 99,5 %. Los gases de la 4a capa refrigerados a 180 °C pasan a una última torre de absorción o absorción final.

En la torre de absorción final al igual que en la torre de absorción intermedia los gases de SO3 se ponen en contacto con una solución de ácido sulfúrico al 98.5%. Los equipos y condiciones operativas de eta torre son los mismo que en la torre de absorción intermedia.

Finalmente los gases de salida de la torre de absorción final contienen como máximo 50 ppm de SO2 y son direccionados a la chimenea de emisión a la atmosfera.

Tanto el ácido sulfúrico producido en la torre de absorción intermedia con en la final, es enfriado (en un intercambiador de calor de haz tubular, con agua) antes de ser bombeado a los tanques de almacenamiento para su comercialización y/o consumo interno.

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