Minería y Recuperación de Recursos Provenientes de la Desalinización y la Salmuera Industrial

La salmuera es un subproducto salino producido a partir de plantas desalinizadoras y varios procesos industriales (como petróleo y gas, petroquímicos, farmacéuticos, producción textil, acuicultura, etc.) que a menudo es rico en minerales y metales deseables. La extracción de salmuera es un enfoque prometedor para recuperar recursos valiosos como el litio, un elemento crítico para la fabricación de baterías, así como boro, magnesio, potasio y otros minerales de alto valor económico para diversas industrias. Sin embargo, los desarrolladores de tecnología deben comprender las deficiencias ambientales y tecnoeconómicas de las técnicas evaporíticas para lograr tecnologías de recuperación de recursos y extracción de salmuera sostenibles y rentables.

La extracción de salmuera evaporítica incluye la evaporación del agua de la salmuera hasta que precipitan los productos sólidos, que luego se recolectan. Cuantificar el proceso de evaporación, además de identificar cuándo y cómo se solidifican los productos, es fundamental para optimizar el proceso de extracción de salmuera. Ejemplos de técnicas evaporíticas incluyen la desalinización por humidificación-deshumidificación (HDH), la evaporación mejorada por convección (CEE) y otros métodos asistidos térmicamente para la concentración de salmuera. Desarrollar estas tecnologías de manera sostenible y llevarlas al mercado requiere modelado de costos y rendimiento, optimización del diseño y monitoreo de operaciones, lo que se puede lograr mediante simulación e ingeniería digital.

Ansys Fluent ofrece simulación dinámica de fluidos computacional (CFD) de alta fidelidad, que se puede utilizar para predecir las tasas de evaporación y el patrón de precipitación/solidificación de elementos según el diseño y las condiciones operativas, al tiempo que captura con precisión la física, incluido el cambio de fase, los efectos de la tensión superficial y las condiciones operativas críticas. factores, y más.

Una vez desarrollada una simulación predictiva, los ingenieros pueden utilizar Ansys optiSLang para combinar modelos de predicción de rendimiento con modelos de costos para realizar análisis de sensibilidad y optimizar el diseño del producto. La optimización es una herramienta poderosa para maximizar el rendimiento mientras se minimizan los costos y se reduce el tiempo de desarrollo del producto, que son factores críticos para lograr un proceso exitoso de recuperación de recursos de salmuera.

Finalmente, los procesos de extracción de salmuera deben ser monitoreados continuamente para mantener el desempeño económico y ambiental deseado. En este espacio, Ansys Twin Builder ofrece soluciones para crear e implementar gemelos digitales híbridos que pueden combinar datos de sensores recopilados en el campo con modelos de orden reducido (ROM). Estos mejoran aún más la predicción del modelo al capturar la física y las incertidumbres no resueltas, lo que a su vez permite el mantenimiento predictivo y la gestión de activos industriales.

Por lo tanto, la extracción de salmuera es fundamental para recuperar recursos de la salmuera residual y lograr una economía circular sostenible. Ansys ofrece soluciones para simulación, optimización y creación de gemelos digitales de procesos de extracción de salmuera para ayudar a los ingenieros a lograr diseños y operaciones rentables.

K+S AG, uno de los mayores proveedores mundiales de fertilizantes y sales industriales, utilizó Fluent para aumentar la eficiencia de la industria de la sal y la potasa y apoyar su aumento sostenido de la competitividad. K+S AG utiliza una tecnología de estanques de refrigeración para recuperar el cloruro de potasio cristalino (KCl), que es un importante fertilizante mineral y sirve como materia prima para una amplia gama de productos industriales (plásticos, productos farmacéuticos, etc.).

Utilizando Fluent, desarrollaron un modelo de simulación dependiente del tiempo (transitorio) para comprender mejor los procesos operativos y los mecanismos de causa y efecto. Esto condujo a respuestas a varias preguntas críticas, incluida la cantidad y composición de la sal cristalizada que se produce y el efecto de las condiciones climáticas como la temperatura, la humedad y la velocidad del viento en el proceso de producción.

El proceso de cristalización es un fenómeno complejo que incluye la transferencia de masa entre dos fases y un mecanismo de transferencia de calor multimodo (convección, radiación, evaporación). Los ingenieros de K+S AG pudieron modelar las interacciones multifásicas, la temperatura y la solubilidad dependiente de la concentración y las características del fluido, que son críticas en el proceso de cristalización, con la ayuda de modelos Fluent y funciones definidas por el usuario (UDF). Las UDF pueden ampliar las capacidades del software para gestionar problemas específicos del cliente.

El modelo Fluent les permitió simular el ciclo de las estaciones y la fluctuación mensual de temperatura y su efecto sobre la solubilidad de los componentes. El modelo proporcionó un análisis comparativo de diferentes diseños de estanques en función de diversos escenarios climáticos, lo que permitió a la empresa analizar y optimizar los proyectos propuestos en una etapa temprana para mejorar la eficiencia de producción en K+S, así como mantener los tiempos y costos de producción al mínimo. tarifas.