La tecnología metalúrgica que podría revolucionar a las fundiciones de cobre

La producción chilena de cobre está disminuyendo y las fundiciones enfrentan una baja competitividad por sus altos costos y tecnologías obsoletas, según la agencia estatal Cochilco. 

Asimismo, para mantener el liderazgo global como principal productor de metal rojo, se requieren tecnologías eficientes para extraer y procesar el cobre de un modo sustentable. 

La decisión de cierre de la fundición Ventanas de la estatal Codelco por razones de contaminación ambiental dio un paso más el jueves tras aprobarse en general el proyecto que modifica la Ley 19.993. Con ello se permitirá que los minerales de la pequeña y mediana minería sean tratados en instalaciones de Codelco distintas a la de Ventanas. La fundición procesa cerca de 370.000t/a de concentrado de cobre. 

China tiene la supremacía en el negocio de la fundición cuprera, pues importa el 56% del cobre a nivel mundial y tiene una participación en el mercado de las fundiciones de 40%, lo que se compara con un 9% de Chile. 

La búsqueda de soluciones que permitan procesar cobre de forma sustentable, aumentar la productividad y alcanzar un producto de mejor calidad son temas cruciales para la minería chilena.  

El experto en metalurgia Igor Wilkomirsky, ingeniero civil químico y profesor titular de la Universidad de Concepción, desarrolla una tecnología a base de hidrógeno verde que podría cambiar el rumbo de las fundiciones convencionales.

BNamericas: ¿De qué trata la tecnología para las fundiciones de cobre?

Wilkomirsky: Las fundiciones de cobre en Chile tienen un mal nombre debido a los problemas ambientales que han generado y a la generación de residuos, como las escorias. Por otra parte, tienen emisiones fugitivas de gases con dióxido de azufre y, en algunos casos, trazos de elementos pesados como arsénicos. Esto ha sido un problema y ha llevado, por ejemplo, [a la decisión de] cierre de la fundición Ventanas. 

Estamos desarrollando una tecnología alternativa a la fundición convencional, junto a un grupo de metalurgia en la Universidad de Concepción, que no genera emisiones ni escorias. Por el contrario, permite recuperar la totalidad de los contenidos en los concentrados. Algunos componentes son el azufre, cobre y hierro como sulfuros, elementos estériles como sílice, metales como el oro y la plata e impurezas como el arsénico, antimonio y bismuto.  

En nuestro proceso se elimina la totalidad del azufre y el arsénico. Se lleva el azufre a la producción de ácido sulfúrico y al arsénico a un método de confinamiento con la escorodita, cuya deposición está permitida por las normas ambientales. 

La calcina resultante de una primera etapa queda exenta de azufre y pasa a una segunda etapa en donde los óxidos, que contienen esencialmente cobre y hierro, se reducen con el hidrógeno. 

El hierro se reduce a magnetita, que es un óxido ferroso usado ampliamente en los altos hornos de la siderurgia, es decir, se recupera el hierro que actualmente se pierde a través de las escorias. 

Además, los concentrados de cobre contienen molibdeno, que ha sido uno de los principales productos mineros de exportación en Chile y generalmente se pierde una cantidad, pero, con esta tecnología, se recupera todo. 

El hidrógeno verde que se utilizará en la reducción permitirá una huella de carbono cero y producir un cobre verde que a futuro tendrá un mejor precio.

La última etapa es la separación del cobre metálico o la magnetita [hierro metálico], donde aún estamos explorando. De esto se trata, a grandes rasgos, lo que estamos desarrollando. 

BNamericas: ¿En qué etapa está el proyecto y cuándo pasarían a la práctica en una faena minera? 

Wilkomirsky: En metalurgia y minería los desarrollos toman tiempo. Se requieren grandes inversiones y muchas comprobaciones para asegurar que la tecnología no presente problemas después. Hoy tenemos una planta piloto en la Universidad de Concepción, pero la ampliaremos en 2023-2024. Después de la fase piloto, pasaremos a la construcción de una planta de demostración que nos permitirá validar las ventajas económicas. El plan es tener la ingeniería a 2026, para que entre en operación en 2028, y así ofrecer al mercado una nueva tecnología totalmente ventajosa para las fundiciones. 

BNamericas: ¿Han expresado interés los productores de cobre? 

Wilkomirsky: Sí, tanto de Chile como del exterior, y están dispuestos a aportar capital. La innovación en tecnología requiere inversiones muy altas que muchas veces significan una carga financiera adicional para las compañías. Pese a ello, ha despertado mucho interés. 

BNamericas: ¿De dónde se abastecerán con el hidrógeno verde?  

Wilkomirsky: Actualmente, estamos utilizando hidrógeno gris, producido por empresas de Chile, pero la planta de demostración requerirá una planta de hidrógeno verde que usará energía solar para alimentar los electrolizadores y avanzar a la etapa de reducción de la calcina. Así lograremos una huella de carbono cero. 

Es importante mencionar que en la primera fase se generará energía propia a través de reacciones exotérmicas. El vapor producido a alta presión podrá aprovecharse mediante turbinas para generar energía eléctrica, que alimentará los electrolizadores e incluso podría ser vendida a la red.

Por otro lado, se generará más del 60% del agua que requiere la planta [con vapor], por lo que la huella hídrica será bastante baja. 

BNamericas: ¿Qué opina de las tecnologías que emplean las fundiciones chilenas?

Wilkomirsky: Tienen límites. No pueden procesar concentrados de baja ley y, además, pierden gran cantidad de cobre en las escorias. No son un buen negocio. Las inversiones son muy altas y el retorno, muy bajo. Pese a que se utilizan tecnologías modernas, como el flash smelting and converting de Mitsubishi, y se logra controlar parte de las emisiones, ninguna soluciona el problema de la pérdida de cobre en las escorias y de todas las emisiones.  

BNamericas: ¿Qué otros desafíos enfrenta la industria cuprera chilena?  

Wilkomirsky: Los yacimientos de cobre en Chile están bajando sus leyes, lo que implica que hay que mejorar la producción y recuperar más cobre. Hace 50 años las colas de flotación tenían más cobre que lo que estamos explotando ahora. Por lo tanto, tenemos que prepararnos para los próximos años con tecnologías que procesen más material y sean más eficientes. La flotación es la etapa más importante y difícil de predecir; allí deberíamos invertir más y en los métodos de extracción y de recuperación del cobre como concentrado, a modo de mejorar los rendimientos. 

BNamericas: ¿Cómo ve el escenario de la minería chilena actual? 

Wilkomirsky: La minería está en un momento complicado. La tecnología está quedando obsoleta. Codelco, por ejemplo, no es capaz de invertir mucho en sí mismo. Una parte importante de sus ganancias se va para el Estado. Entonces, las tecnologías que se han ido implementando han sido de parche y no con una visión integral. Otra limitante es la calidad de los yacimientos chilenos. Están cayendo las leyes y la cantidad de cobre que vamos a poder producir y procesar caerá progresivamente. 

Si queremos mantener la producción, tenemos que procesar más material y tener plantas concentradoras con mayores capacidades. Esto exige una continua inversión que no se está dando. Vamos a tener una disminución sostenida en los años venideros en la producción de cobre.