Design of a system for the energetic valorization environmental and economic recovery of waste heat from slag

Abstract

La industria minera en Colombia enfrenta un gran desafío, con la caída en los precios del níquel, el aumento en los precios energéticos y la disminución de la concentración del metal en los depósitos lateríticos es necesario buscar formas de reducir los costes energéticos asociados al proceso, uno de estos métodos consiste en el aprovechamiento energético de la escoria producida en los hornos de arco eléctrico la cual representa una parte importante de la demanda energética del proceso y que en la actualidad, debido los métodos de disposición implementados, toda esa energía es desechada.

En la actualidad se han presentado grandes avances en los procesos de granulación y extracción de calor de la escoria, estando enfocados casi en su totalidad a la industria del hierro y del acero, debido a la diferencia en las propiedades de las escorias producidas por las diferentes industrias es necesario evaluar el nivel de adaptabilidad de estos procesos a la industria del níquel y verificar su rentabilidad a largo plazo En el presente trabajo se plantea un diseño conceptual de un sistema de recuperación energética del subproducto generado en el proceso de producción de ferroníquel, la escoria, se plantea un sistema basado en las tecnologías actuales y se analiza su viabilidad económica dentro del contexto operativo de la industria, se concluye que dentro del estado del arte actual, el sistema más viable es granular la escoria a través de un atomizador centrifugo y posteriormente aprovechar el aire caliente generado en este proceso para la generación de energía eléctrica utilizando un ciclo Rankine, de esta manera se genera un beneficio económico y existe la posibilidad de disminuir la contaminación asociada a los procesos de secado del mineral.

The mining industry in Colombia faces a great challenge, with the fall in nickel prices, the increase in energy prices and the decrease in the concentration of the metal in lateritic deposits, it is necessary to find ways to reduce the energy costs associated with the process. One of these methods consists of the energy use of the slag produced in electric arc furnaces, which represents an important part of the energy demand of the process and that currently, due to the disposal methods implemented, all that energy is discarded. At present, great advances have been made in the processes of granulation and heat extraction from slag, being focused almost entirely on the iron and steel industry, due to the difference in the properties of the slags produced by the different industries it is necessary to assess the level of adaptability of these processes to the nickel industry and verify their long-term profitability In this paper, a conceptual design of an energy recovery system for the by-product generated in the ferronickel production process, slag, is proposed, a system based on current technologies is proposed and its economic viability is analyzed within the operational context of the industry, it is concluded that within the current state of the art, the most viable system is to granulate the slag through a centrifugal atomizer and later take advantage of the hot air generated in this process for the generation of electrical energy using a Rankine cycle, in this way an economic benefit is generated and there is the possibility of reducing the contamination associated with the mineral drying processes.