Revista de la Universidad Nacional de San Juan | Agosto 2005 | Año II - Nº 15

HORNO PARA PRODUCIR CAL A PARTIR DE MATERIAL DESCARTADO HOY POR LA INDUSTRIA

Los finos, tratados

En conjunto con una empresa, el Instituto de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de la UNSJ desarrolla un prototipo de reactor para la obtención de cales a partir de material fino que, con graves consecuencias de contaminación ambiental, actualmente es desechado por las plantas industriales convencionales.
El proyecto cuenta con financiamiento gestionado por la Unidad de Vinculación Tecnológica.

La cal es, probablemente, el producto de una reacción química más antiguo utilizado por el hombre. Se obtiene de las piedras de caliza, expuestas al calor durante un periodo determinado. Sus usos son innumerables y comprenden, entre otros, la agricultura y estabilización de suelos, el tratamiento de aguas, la producción azucarera, la construcción, el procesamiento de minerales, la siderurgia y las industrias de la celulosa y el papel.
El uso intensivo de este producto para sus múltiples aplicaciones ha incentivado la explotación de los yacimientos de caliza para generar los distintos tipos de cales que ellas demandan. La tecnología industrial condiciona los tamaños de piedra caliza a utilizar en la fabricación de cales, dejando un rechazo de material fino (menor a 12 mm), que en la actualidad supera los tres millones de toneladas, en sólo dos de los distritos de explotación sanjuaninos (Los Berros y Villicum).
Estos finos están generando un impacto ambiental negativo en el medio circundante a las explotaciones debido a que su disposición produce, principalmente, la dispersión de polvos y la alteración del paisaje. Este aspecto afecta la calidad de vida de las poblaciones de la zona.
Ensayos de laboratorio realizados permiten estimar que es posible producir cales de alta reactividad a costos competitivos empleando un novedoso proceso de calcinación que permite utilizar esos materiales finos, antes rechazados (prediciendo los tiempos de reacción). La empresa C&B Ingeniería SH y el Instituto de Ingeniería Química han estudiado el tema y consideran esta alternativa como una oportunidad de negocio con amplias perspectivas de crecimiento y oportunidades de asociación con actuales productores.
Durante el año pasado la Universidad Nacional de San Juan en su rol de Unidad de Vinculación Tecnológica (UVT) gestionó fondos para cinco proyectos que obtuvieron financiamiento por parte de la Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación, en el marco de los alcances de la Ley de Promoción y Fomento de la Innovación Tecnológica. Entre ellos se encuentra el diseño y construcción de un horno piloto para la producción de cal a partir de finos no tratados, que recibió la suma de $32.623.
La ejecución de este proyecto está a cargo de la Empresa C&B Ingeniería SH, mientras que de la administración de los fondos se ocupa la Universidad, a través de la UVT.
Por su parte, el Instituto de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería se encarga de la coordinación y ejecución, además del aporte de infraestructura, ingeniería, análisis y ensayos.

Objetivos del proyecto

El objetivo general del proyecto es desarrollar un prototipo de reactor a escala piloto para la obtención de cales de alta calidad a partir de los finos residuales de las plantas industriales convencionales, que permita ensayar diferentes cargas de materia prima y estudiar el conjunto de variables que influencian el proceso. Los resultados del trabajo experimental servirán de base para el diseño de un reactor a escala industrial.
En cuanto a los objetivos particulares, ellos son construir y poner a punto un reactor experimental con diseño innovador para la obtención de cal a partir de partículas de tamaño inferior a 12 mm; desarrollar un plan experimental que permita evaluar la influencia de las distintas variables del proceso (tipo y caudal de materia prima, tamaño de partícula, temperatura y tiempo de reacción, etc.); determinar los rangos óptimos de operación del reactor y evaluar los aspectos económicos del proceso.

Al finalizar el proyecto se espera tener operando la planta piloto y ensayando por lo menos tres tipos de carbonatos para la producción de cales, requeridos por diversas industrias (carbonato de calcio; carbonato de magnesio y dolomitas).
El diseño propuesto prevé un óptimo contacto entre las fases sólida y gaseosa, facilitando la transferencia de calor y disminuyendo el tiempo de residencia necesario para asegurar la reacción completa del material.

El horno

Equipo:
Coordinador: Ing. Hugo Silva

Integrantes:
Ing. Cristina Deiana
Dra. Stella Udaquiola
(Instituto de Ingeniería Química)
Ing. Héctor Cevinelli
Téc. Eduardo Baños
(C&B Ingeniería)

El proyecto se orienta a adquirir el conocimiento que permitirá el diseño de unidades de producción para el procesamiento de materiales que son descartados por las tecnologías actuales. Entre los problemas importantes a los que este proyecto pretende aportar soluciones se encuentran: la deficiente economía global del proceso, el deterioro ambiental provocado por la acumulación de material que no se utiliza y el desaprovechamiento de un recurso natural valioso.
La calcinación de los carbonatos naturales es un proceso complejo donde se deben combinar las ecuaciones que cuantifican el transporte de materia y calor con la cinética de la reacción, para determinar el tiempo de contacto necesario para completar la transformación del carbonato en el óxido correspondiente. La determinación del tiempo de reacción y la temperatura de descomposición son parámetros críticos cuando se considera la calidad exigida al producto final para ciertas aplicaciones.
El conocimiento de cómo dimensionar y construir las unidades de producción permitirá ofrecer tecnologías nuevas para el procesamiento de finos. La posibilidad de obtener el know-how sobre tecnologías de calcinación, a partir del conocimiento derivado de la ejecución de este proyecto, abre posibilidades interesantes para las partes intervinientes, para las empresas productoras de cal, que pueden mejorar las condiciones de competitividad y para potenciar la economía de la región. Estas perspectivas producen efectos positivos sobre la situación social.
El proyecto permitirá aprovechar capacidades desarrolladas tanto en el sector científico tecnológico público como en la actividad privada, mostrando que es posible y auspicioso el esfuerzo conjunto, para el desarrollo económico y social de la región y el país.

Antecedentes

El Instituto de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de la UNSJ ha desarrollado trabajos de investigación que tienen relación directa con la temática que abarca este proyecto (determinación de la conductividad térmica efectiva de carbonatos naturales de la región, determinación de la cinética de descomposición de las dolomitas de San Juan, estudio y modelación de la transferencia de calor durante la descomposición térmica de carbonatos naturales). Esta información ha sido utilizada para generar algoritmos de cálculo para dimensionar hornos de calcinación de lecho móvil. Por otra parte, ha diseñado y construido hornos con diferentes características, especialmente un horno rotatorio a escala piloto. Sobre este último el instituto realizó las simulaciones estática y dinámica para la gasificación de carbones. Los resultados de estos estudios han sido publicados y/o transferidos al sector productivo.
La empresa posee antecedentes en el diseño, construcción, montaje y seguimiento de la operación de equipos diversos, en particular de hornos de secado y calcinación.

 

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