Segundo premio Pre-Ingeniería 2019.

Estudio de mercado -- Desarrollo experimental -- Selección del proceso productivo -- Estudio técnico -- Evaluación económica -- Estudio de impacto ambiental.

Este documento contiene un estudio a nivel prefactibilidad de un proceso productivo de revalorización de residuos de magnesio para la obtención de un compuesto químico con valor agregado. Los residuos de magnesio son generados en el proceso de producción de carbonato de litio a partir de salmueras naturales. Durante el desarrollo del proyecto se analizaron la producción de dos compuestos químicos de calidad industrial: - Sulfato de magnesio (MgSO4.7H2O) conocida como Sal de Epsom
 Cloruro de magnesio (MgCl2.6H2O) conocida como Bischofita. Se realizó el estudio de mercado de ambos compuestos, analizando los mercados competidor, consumidor, proveedor y distribuidor. En el estudio se evidenció que el mercado de la Sal de Epsom tiene ventajas significativas respecto al de la Bischofita. El principal mercado de la Sal de Epsom es el de fertilizantes empleados en la industria agrícola. La calidad promedio que exige este mercado es grado técnico (mínimo 98 %) de MgSO4.7H2O. El producto es un fertilizante soluble utilizado en la fertirrigación con aplicación foliar, empleado como corrector de la deficiencia de magnesio en el suelo. El mercado consumidor en Argentina y en Brasil (principal socio comercial de Argentina) es amplio y se encuentra en expansión; usado principalmente en la producción agrícola de exportación. El precio medio en el mercado es de 600 USD/t, siendo 10 veces mayor que el precio de la Bischofita. Se desarrolló un plan de experimentos para estudiar el comportamiento de las reacciones a diferentes niveles de temperatura y concentración de ácido. Los ensayos experimentales determinaron las condiciones favorables para las reacciones químicas en estudio permitiendo la obtención de la mayor cantidad de precipitado de productos. De la experimentación se obtuvo la siguiente información: - La obtención de Sal de Epsom se vio favorecido por la insolubilidad del yeso, eliminándose este con un filtrado. El rendimiento de la reacción fue mejorado con la utilización de las aguas madres saturadas en sulfato de magnesio y una evaporación para concentrar la mezcla; de esta manera se logró una mayor cantidad de cristales de Sal de Epsom de pureza satisfactoria. - La obtención de Bischofita se vio dificultada por la disolución casi total de los residuos en solución de ácido clorhídrico, obteniéndose como producto un precipitado de múltiples compuestos mezclados. El producto más conveniente de acuerdo los criterios planteados, que tienen en cuenta factores como el tamaño y la proyección del mercado; disponibilidad de insumos, precio del producto; también factores del proceso químico como son la facilidad de separación del producto deseado y condiciones de reacción favorables; es la producción de Sal de Epsom que resultó la opción más conveniente y ventajosa, por lo cual se desarrolló su proceso de obtención a escala industrial. Se estimó una cantidad de residuos de magnesio disponible resultando 150.297 t/año, generado por una planta productora de carbonato de litio típica. Basándonos en el estudio de mercado, se definió un tamaño de planta de 20.000 t/año de Sal de Epsom. Posteriormente se realizó la ingeniería del proceso a nivel prefactibilidad, en la cual se llevaron a cabo balances de masa y energía para seleccionar y dimensionar los equipos principales, y calcular consumos específicos de la planta industrial que opera en modo continuo, un total de 7.920 horas al año. En el estudio de localización de la planta se utilizaron: el método de análisis dimensional y el método de carga-distancia; se determinó que la ubicación más conveniente de la planta es el sitio donde se generan los residuos de magnesio, siendo el costo de transporte de materia prima el que más incide en la decisión. En la Provincia de Jujuy este lugar es el Salar de Olaroz, departamento de Susques. La inversión inicial del proyecto se estima en 9.039.611 USD y el punto de equilibrio del proyecto es de 758,49 t de Sal de Epsom por mes. El proyecto es rentable de acuerdo a los indicadores económicos empleando un tasa de corte del 19 %, se tiene un VAN de 12.411.067 USD, una TIR de 47,47 % y un periodo de recuperación de la inversión inicial de 3 años. El valor económico agregado del proyecto es de 43.841.797 USD.
El análisis de sensibilidad muestra que las variables con mayor influencia en la rentabilidad del proyecto son: el precio de venta de la Sal de Epsom y el precio del ácido sulfúrico. Finalmente se realizó un estudio ambiental de la situación sin la implementación del proyecto y con la implementación del mismo. Se usó el método de Vicente Conesa para realizar una cuantificación de estos impactos ambientales y comparar ambas situaciones, donde resultó que la implementación del proyecto llevaría a una disminución del impacto ambiental negativo en el área de desarrollo del proyecto.