Sektörün öncüsü: Şili'deki bakır madeni ve ısı geri kazanımı

Şili’nin kuzeyindeki Ata Cama Çölü, yıllık ortalama yağış miktarının sadece bir milimetre olduğu, dünyadaki en kurak yerlerden biridir. Aynı zamanda dünyanın en zengin maden bölgelerinden biri olup, en büyük bakır madenlerinin çoğuna ev sahipliği yapmaktadır. “Şili’nin maaşı” olarak bilinen bakır, Şili ekonomisinin bel kemiğidir ve dünyadaki bakırın yüzde 50’si burada çıkarılmaktadır.

Bu çorak çöldeki bakır madenlerinden biri, deniz seviyesinden 3.300 metre yükseklikte, Santiago'nun 1.400 kilometre kuzeyinde ve liman kenti Antofagasta'nın 175 kilometre doğusunda bulunan Zaldívar Madeni'dir. Maden, dünya genelinde 27 altın ve bakır madenini işleten ve geliştirme aşamasında birçok projesi bulunan önde gelen madencilik şirketi Barrick Gold Corporation'a aittir ve bu şirket tarafından işletilmektedir.

Barrick'in en büyük bakır madeni

1995 yılında açılan Zaldívar, Barrick'in en büyük bakır madenidir ve yaklaşık 750 kişiye istihdam sağlamaktadır. Maden, saf katot bakır üretmek için geleneksel açık ocak madenciliği yöntemlerini kullanmaktadır. Kırma tesisinde cevher, üç aşamalı kırma ve istifleme işleminden geçer. Bunu, bakırın kimyasal ve bakteriyolojik ajanlar kullanılarak çözüldüğü yığın liç işlemi izler.

Çözünen bakır daha sonra bir çözücü ekstraksiyon tesisinde liç çözeltilerinde konsantre edilir ve durulayıcıda saflaştırılır. Son olarak, bir elektroliz tesisi yüksek dereceli, yüksek kaliteli katot bakır üretir.

Zaldívar'ın elektroliz tesisi, başlangıçtan itibaren yıllık 125.000 ton katot bakır üretme kapasitesine sahipti. Birkaç yıl önce, tesis, bu kapasiteyi yıllık 150.000 tona çıkarmak üzere modifiye edildi; bu, orijinal tasarım kapasitesinin yüzde 20 üzerinde bir artış anlamına geliyordu. Bu artış, ekipmanın akış kapasitesinin artırılmasıyla gerçekleştirildi. 2007 yılında Zaldívar, 143.000 ton bakır üretti.

1995'ten beri Alfa Laval ile işbirliği

İşlenen katot bakırın çoğu Japonya, Çin ve Amerika Birleşik Devletleri'ne denizcilik yoluyla sevk edilmektedir. Geçtiğimiz yıl, petrol fiyatlarındaki artışın malzeme, kimyasallar, nakliye ve tedarik gibi diğer üretim maliyetleri üzerinde domino etkisi yaratması nedeniyle bugüne kadarki en zorlu yıllardan biri olmuştur. Artan yakıt maliyetleri ve CO₂ emisyonlarını azaltma yönündeki artan baskı nedeniyle, Barrick, diğer birçok şirket gibi, işletme maliyetlerini düşük tutmanın ve daha verimli hale gelmenin yollarını bulmak zorunda kalmıştır.

Barrick Zaldívar'ın yakın zamanda atanan genel müdürü Robert Mayne-Nicholls şöyle açıklıyor: “Üretimi etkilemeden enerji açısından en verimli şirket olmak istiyoruz. Zaldívar'da Alfa Laval'ın teknolojisiyle çalışarak bunu başardık.”

Barrick Zaldívar’ın Alfa Laval ile işbirliği, madenin 1995 yılında faaliyete geçmesiyle başladı. O dönemde Barrick, Zaldívar’daki elektrolitik kazanım tesisi için bir plaka ısı geri kazanım çözümü benimsedi ve bakır çıkarma sürecinde kullanılmak üzere Alfa Laval’dan 16 adet contalı plakalı ısı eşanjörüne yatırım yaptı.

Isı eşanjörleri ısı geri kazanımına katkıda bulunuyor

Üniteler dört paralel üretim hattına kuruldu ve toplam 48 megavat enerji geri kazanımı sağladı.

Zaldívar’da enerji ve su verimliliği danışmanı olan Nelson Valdivia, “Alfa Laval’ın plaka ısı eşanjörlerini kullanmaya başladığımızda bu gerçek bir devrimdi,” diyor. “Kompakt boyutları ve hızlı ısı transfer hızları sayesinde her şeyi değiştirdiler. Bu teknolojiye yaptığımız yatırımın faydaları bugün daha da net.”

Şili'deki Alfa Laval satış mühendisi Ruben Arriagada, Zaldívar'ın gerçek bir öncü olduğunu söylüyor. “Zaldívar, bu yöntemi kullanmaya başlayan ilk tesislerden biriydi,” diyor. “Isı geri kazanım teknolojisine, bugün olduğu kadar gerekli hale gelmeden önce yatırım yaptılar. Zaldívar o zaman bu yatırımı yapmasaydı, bugün maliyetleri çok daha yüksek olurdu.

“Plaka ısı eşanjörleri, geleneksel borulu ısı eşanjörlerinin kapladığı alanın sadece bir kısmını kapladığından, yerden tasarruf da sağlanıyor,” diye devam ediyor. “Aksi takdirde, bir futbol sahası kadar yer kaplayacaklardı.”

Güvenilir ve bakımı kolay

Kolay bakım ve kurulum, Alfa Laval ekipmanının diğer avantajlarıdır. Isı eşanjörlerinin görsel denetimleri her gün yapılır ve bakım işlemleri yıllık olarak gerçekleştirilir. “Küçük ayarlamalar gerektiğinde bunlar yerinde hallediliyor, ancak şasiler gibi büyük parçalar aşınmaya başladığında Alfa Laval’ı arayıp teknik destek ve servis talep ediyoruz,” diyor Barrick Zaldívar’ın bakım süpervizörü ve tesis müdürü Roberto Villalobos.

Zengin elektrolit çözeltisi ekipman için son derece aşındırıcı olmasına rağmen, Zaldívar 1995’ten bu yana tek bir plaka bile değiştirmek zorunda kalmadı. Plakaların dayanıklılığı, korozyonu en aza indirmeye yardımcı olan ısı eşanjörlerinin özel tasarımıyla birleştirilen bakır sülfat içeriğinden kaynaklanmaktadır.

Ayrıca, Alfa Laval’ın ısı eşanjörleri, doğa koşulları zorlaştığında da güvenilirdir. 14 Kasım 2007’de Şili’nin kuzeyindeki madencilik bölgelerini vuran şiddetli bir deprem, Zaldívar’da büyük bir elektrik kesintisine ve 10 saatlik üretim kaybına neden oldu.

Elektrik geri geldiğinde Valdivia, Alfa Laval ekipmanının hala sağlam olduğunu doğruladı. “Şili ve madencilik bölgeleri sismik bir bölgede yer alıyor ve Şili’deki tesis temelleri bu depremlere dayanacak şekilde güçlendirilmiştir,” diyor. “Şaşırtıcı bir şekilde, ısı eşanjörleri sanki hiçbir şey olmamış gibi çalışmaya devam etti.”

Güvenilir iş ortağı: Alfa Laval

Valdivia, altı yıl önce Zaldívar'da çalışmaya başladığında Alfa Laval'ı zaten iyi tanıyordu. “Şili'deki başka bir tesiste Alfa Laval ile başarılı bir şekilde çalışmıştım,” diyor. “Alfa Laval, kanıtlanmış enerji geri kazanımı ile madencilik sektöründe iyi bilinir.”

Alfa Laval'dan Ruben Arriagada, Zaldívar Madeni'ni düzenli olarak ziyaret ediyor. “Mümkün olan en iyi enerji geri kazanımını güvence altına aldığımızdan emin olmak istiyorum,” diyor. Enerji maliyetleri artmaya devam ettikçe, enerji verimliliğine olan ihtiyaç her zamankinden daha fazla. Mayne-Nicholls, önümüzdeki üç yılın madencilik dahil tüm sektörler için bir enerji zorluğu olacağını söylüyor. Zaldívar’ın enerji geri kazanım hedefleri, üretim hızını korurken genel enerji kullanımını ve zararlı emisyonları azaltmayı gerektiren bir vizyonun parçası.

“Alfa Laval teknolojisiyle çalışmak, her iki taraf için de kazançlı bir durum,” diyor Mayne-Nicholls. “Plaka ısı geri kazanım sistemleri, bu hedeflere ulaşmamıza yardımcı oluyor.” Ancak henüz başarılması gereken daha çok şey var. “Dünya genelinde endüstrilerin enerji tüketimini en aza indirgemek zorunda olduğu bir durumdayız,” diyor Mayne-Nicholls, “ve enerji verimliliğimizi daha da artırmak için yeni teknolojilere her zaman açığız.” Zaldívar ve Alfa Laval, enerji geri kazanımı konusunda işbirliği yapmanın ve genel maliyetleri düşürmenin gelecekteki yollarını araştırıyor.

Isı geri kazanımında başarılı bir süreç

Zaldívar, bakır çıkarma sürecinin son adımı olan elektrolitik kazanımda ısıyı geri kazanmak için 16 adet Alfa Laval plaka ısı eşanjörü kullanıyor. Cevher kırıldıktan sonra sülfürik asit ile liçlenir ve bu işlem cevherdeki bakırı çözer. Çözelti, safsızlıkları çıkarmak için organik bir çözücü ile yıkanır. Yıkamadan sonra organik çözücü uzaklaştırılır ve yıkama bölümüne geri dönüştürülür. Bakır ve asitten oluşan kalan çözeltiye “zengin elektrolit” denir.

Zengin elektrolit tanklara konur ve pozitif anot ile negatif katot olmak üzere iki elektrot aracılığıyla elektrik akımı uygulanır. Bakır, elektrik akımı tarafından çekilir ve katot üzerinde birikir. Bakır içeriği düşük olan kalan çözelti, liç aşamasına geri dönüştürülür. Geri dönüş yolunda, zayıf elektrolit, Alfa Laval ısı eşanjörlerini kullanarak zengin elektroliti ön ısıtır.

Güvenilir Alfa Laval ısı eşanjörleri günde 24 saat çalışır

Zaldívar, her birinde dört adet Alfa Laval MX25 plaka ısı eşanjörü bulunan dört hat kullanmaktadır. Ayrıca, Zaldívar'da işlemin sonunda zengin elektroliti suyla ısıtan bir Alfa Laval M10 ısı eşanjörü bulunmaktadır. Isı eşanjörleri günde 24 saat çalışmaktadır.

“Üniteler çok güvenilirdir,” diyor Zaldívar Bakım Müdürü Roberto Villalobos. “1995 yılında kullanmaya başladığımızdan beri herhangi bir büyük sorun yaşamadan çalışıyorlar.” Isı eşanjörü çözümü sayesinde Zaldívar, 48 megavat ısı geri kazanımı sağlıyor. Bu, yılda yaklaşık 4,6 milyon ABD doları tutarında maliyet tasarrufu anlamına geliyor. Ayrıca tesisin CO₂ emisyonlarını yılda yaklaşık 66 ton azaltıyor. Dahası, plaka ısı eşanjörleri geleneksel borulu ısı eşanjörlerine göre çok daha az yer kaplıyor.

Üniteler, fiziksel bakımın olabildiğince kolay olması için tasarlanmıştır. 16 ünite, dört üretim hattında çalışır ve bir kılavuz çubuk tarafından desteklenen bir taşıma çubuğuna asılıdır. “Bu, işimi kolaylaştırıyor,” diyor Villalobos. “Her seferinde sadece bir ısı eşanjörünün durdurulması gerektiğinden, genel üretimi önemli ölçüde etkilemiyor.”