Proceso de Obtencion de Cal Apagada a partir de mineral de calcita y dolomita: Simulación Estacionaria en ASPEN PLUS

L. A. BENITEZ; J. LEZAMA; L. ALE RUIZ; A. RIVEROS ZAPATA

Cusco

Congreso; XXVIII Congreso Inter Americano de Ingeniería Química; 2016

En los últimos años, el modelado y la simulación de procesos se han convertido en herramientas ingenieriles adecuadas y oportunas para el diseño, caracterización, optimización y el monitoreo del funcionamiento de procesos. La simulación ocupa un papel preponderante en el análisis de los procesos, ya sea en etapas de pre-factibilidad o en operación. A nivel comercial actualmente existe una gran variedad de simuladores para las industrias de procesos químicos. Los simuladores más desarrollados corresponden a la industria del petróleo y gas, mientras que para la simulación de procesos con corrientes sólidas, se presentan ciertas complicaciones que no se observan en aquellas que involucran corrientes líquidas o gaseosas. Esto se debe, fundamentalmente, a la complejidad característica de los procesos en los que intervienen sólidos. En particular la simulación de procesos de beneficio y procesamiento de minerales en comparación con simulaciones convencionales requiere conocer otras propiedades características de los sólidos, tales como su heterogeneidad, distribución de tamaño de partícula, dureza, porosidad y otras.  La calcinación es un proceso de descomposición térmica que es utilizado en el procesamiento de minerales del grupo de los carbonatos e hidróxidos, obteniendo como productos el óxido correspondiente y una especie gaseosa (CO 2 o H 2O vapor). En el proceso de calcinación de caliza, el mineral calcita (CaCO 3) se descompone en óxido de calcio (CaO) y CO 2. La posterior hidratación del CaO obtenido, produce hidróxido de calcio (Ca(OH) 2). Análogamente, la calcinación de dolomita (CaMg(CO 3)2) produce una mezcla de óxidos de calcio y magnesio, los que por hidratación producen los hidróxidos correspondientes.  En el presente trabajo se describe el desarrollo de una simulación estacionaria del proceso de calcinación para la obtención de cal apagada (Ca(OH)2). Para ello se emplea el simulador comercial Aspen PLUS V8.8. El proceso simulado contempla dos etapas reactivas correspondientes a la etapa de calcinación y la de formación del hidróxido. Se consideró que cada reacción presenta una conversión del 90%.  Se evalúa la respuesta de la simulación frente a distintos composiciones minerales como materia prima y se analizan las variables operativas más importantes del proceso. Mediante el uso de bloques manipuladores de corrientes se logra una simulación flexible que permite cumplir con especificaciones típicas del proceso industrial. Por ejemplo, se consigue el ajuste del flujo de agua necesario para producir una lechada de cal a una temperatura pre-especificada (70ºC) empleando para ello el manipulador ?Design Spec?; el cálculo de la relación másica agua/cal se ejecuta utilizando la herramienta ?Calculator?. La temperatura de calcinación (950ºC) se especifica con un ?Design Spec?. También se determina la cantidad de energía necesaria para el calcinador mediante un ?Calculator?. Por último mediante un caso de estudio, se determina el ahorro energético en el calcinador, resultante del aprovechamiento de las corrientes calientes del proceso (CO 2 y solido calcinado), logrando un ahorro del 40%, es decir que por cada tonelada de caliza procesada, se ahorran 230.000 Kcal.