TRATAMIENTO DE GASES IMQ - 310 Reduccion de SOx Planta de acido sulfurico

Fundiciones de cobre Producen gas con SO2 = Contaminación Hasta 1995 no tanto control de emisiones Ley exige limpieza de gases Solución : Cambiar el problema en un producto: acido sulfúrico Ahora todas las fundiciones en Chile incluye al menos una planta de acido sulfúrico

Fundiciones de cobre Convertidores producen gases con hasta 15-20 % en volumen de SO2 Flujo no es constante = problema

Fundición - Convertidores Convertidor: El Teniente Convertidor: Pierce Smith CuFeS2 + O2 --> Cu + oxidos de Fe + SO2

En la fusión el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (1.200 ºC) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido. Al pasar al estado líquido, los elementos que componen los minerales presentes en el concentrado se separan según su peso, quedando los más livianos en la parte superior del fundido (escoria), mientras que el cobre, que es más pesado se concentra en la parte baja. De esta forma es posible separar ambas partes vaciándolas por vías distintas. El convertidor tiene un sistema de cañerías en el interior, las cuales insuflan aire enriquecido con oxígeno, el cual permite la oxidación del hierro y del azufre presentes en los minerales que constituyen el concentrado. El hierro forma magnetita, que se concentra en la escoria, y el azufre forma gases (monóxidos y dióxidos).

Emisiones Codelco 2005 Emisiones de fundiciones 2005 Fundición Tipo de emisión Total anual (miles de ton) Límite anual (miles de ton) Chuquicamata SO2 57,51 (b)   MP 0 (a) 1,85 As 0,37 0,40 Potrerillos 93,39 100,00 0,85 5,50 0,72 0,80 Ventanas 12,15 45,00 0,41 1,00 0,05 0,12 Caletones 115,80 (c) 0,38 De acuerdo a mediciones realizadas a la chimenea cerrada del convertidor de la fundición de concentrado. Cumplimiento de la norma de calidad A partir del año 2003 se descontinuó la medición de emisiones

Sulfuric acid plant General process A) Gas pre-cleaning (Elimination of impurities, SO3, PM etc) B) Converter (conversion of sulfur dioxide to sulfur trioxide) C) Absorption Tower (sulfur trioxide absorbed into the sulfuric acid mist) D) Hydration of Oleum (to produce sulfuric acid)

Limpieza de gases de fundición de cobre Eliminar materia particulada (T > 400 C : PES) Eliminar SO3 (Scrubbing) Eliminar arsénico (As2O3) y otros moleculas volatiles (F, Se….)

Conversión catalitica The mixture of sulfur dioxide and air is heated to 450 C and subjected to a pressure of 101.3 - 202.6 kPa (1 -2 atmospheres) in the presence of a vanadium catalyst (vanadium (V) oxide) to produce sulfur trioxide, SO3(g), with a yield of 98%. 2SO2(g) + O2(g) -----> 2SO3(g)

Conversión catalítica Proceso exotérmico (A temperatura alta la reacción vuelve a SO2) 3-4 lechos de conversión T : 450 C en promedio

Absorción Sulfur trioxide, SO3(g) is dissolved in 98% (18M) sulfuric acid, H2SO4, to produce disulfuric acid or pyrosulfuric acid, also known as fuming sulfuric acid or oleum, H2S2O7. SO3(g) + H2SO4 ------> H2S2O7 This is done because when water is added directly to sulfur trioxide to produce sulfuric acid SO3(g) + H2O(l) -----> H2SO4(l) The reaction is slow and tends to form a mist in which the particles refuse to coalesce. Water is added to the disulfuric acid, H2S2O7, to produce sulfuric acid, H2SO4 H2S2O7(l) + H2O(l) -----> 2H2SO4(l)

Conversión de SO3 en H2SO4

El Teniente

Emisiones El Teniente 1º planta acida: 1998, 2º planta acida: 2001 AÑO Emisión Anual Máxima de SO2 TM/año Emisión Mensual Máxima de SO2 TM/mes Emisión Anual Máxima Material Particulado Total TM/año Desde 1998 -- 62.500 3.017 Desde 1999 494.000 41.166 1.987 Desde 2000 Desde 2001 230.000 19.166 - Desde 2002 Desde 2003 115.000 (cumple normas calidad de aire!!!) 1º planta acida: 1998, 2º planta acida: 2001

CT2 CT1 CPS3 CPS1 CPS2 Spray- radiation cooler Spray ESP PLG1 GCP PLG2 Tail gas

El Teniente (PLG1) - 2007 Parameter Unit Value Total Water to GCP Temperature to GCP Dust to GCP Inlet flow, dry basis Acid plant dilution air Total flow, dry basis Composition, dry basis SO2 O2 N2 CO2 Volume Ratio O2/SO2 Acid production (100%) Nm3/hr oC kg/hr %v/v -- mtpd 16.008 350 226 101.571 70.721(max) 172.292 8,78 13,73 balance 15.127 23.656 1,56 1.588

PLG1 Drying tower Packed gas cooling tower Washing Venturi scrubber Wet electrostatic precipitators Effluent stripper air Packed weak acid cooler Gas to PLG1 blower Gas from smelter Strong acid stripper air To effluent treatment

E341 E321 E331 E351 Bed 1 Bed 3 Bed 2 Bed 4 Absorption Tower Preheater To stack From drying tower air air

El Teniente (PLG2) Parameter Unit Original Design Total Water to GCP Temperature to GCP Dust to GCP Inlet flow, dry basis Acid plant dilution air Total flow, dry basis Composition, dry basis SO2 O2 N2 CO2 Volume Ratio O2/SO2 Acid production (100%) Nm3/hr oC kg/hr %v/v -- mtpd 31.920 350 223 248.080 37.039 285.119 9,6 15,1 balance 1,6 27.371 43.053 1,57 2.874

Feed gas (PLG1)

Un día de operación: fluctuaciones

Tail gas over limit - 2003 (ppmv) Month Min Max Average February -258.4 2464.3 570.0 March -2500.0 9050.3 913.8 April -231.6 11234.3 1408.3 May -94.2 7548.9 1405.1 June 317.8 7258.0 1763.8 July 717.7 5966.0 1839.3

Codelco Ventanas

Planta de Codelco Ventanas

La Planta de Acido Sulfúrico esta compuesta por siete secciones: OPERACIÓN DE LA PLANTA La Planta de Acido Sulfúrico esta compuesta por siete secciones: (i)  Sección Captación y Manejo de Gases. (ii)  Sección de Lavado/Limpieza de Gases (iii)  Sección de Secado de Gases (iv) Soplador (v) Sección de Contacto y Conversión (vi) Sección de Absorción de SO3 (vii) Sección de Enfriamiento de Agua

Sección Captación, Manejo y Limpieza de Gases La Sección de Captación, Manejo y Limpieza de Gases de la Planta de Acido Sulfúrico esta diseñada para: Captar los gases desde la boca de los Convertidores Teniente y Pierce Smith de la Fundición, con eficiencias de captación de 90 y 95% respectivamente. Conducir los gases desde la Fundición hacia las etapas de limpieza mediante los VTI respectivos. Retirar desde los gases las partículas sólidas arrastradas desde la Fundición mediante Precipitadores Electroestáticos. Disponer los gases para la etapas posteriores de Lavado de los Gases

Sección de Lavado (Limpieza) de Gases La Sección de Lavado de Gases de la Planta de Acido Sulfúrico esta diseñada para: Saturar y enfriar los gases calientes de entrada provenientes de la Fundición. Retirar la neblina fina de ácido sulfúrico formada a medida que se lava y enfría el gas.