Nature">
Hierro Esponja-A-Partir-De-Gas-De-Camisea-Y-Hematita
Hierro Esponja-A-Partir-De-Gas-De-Camisea-Y-Hematita
Hierro Esponja-A-Partir-De-Gas-De-Camisea-Y-Hematita
ELABORADO POR:
LEILA EDITH GÁLVEZ ROMERO
PROMOCIÓN: 2010 - I
LIMA – PERÚ
2014
DEDICATORIA
ii
AGRADECIMIENTOS
iii
ÍNDICE GENERAL
DEDICATORIA .......................................................................................................... i
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. ii
ÍNDICE GENERAL ................................................................................................. iii
LISTA DE CUADROS ............................................................................................ vii
LISTA DE GRÁFICOS ............................................................................................ ix
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... ix
RESUMEN ................................................................................................................. xi
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... xii
CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................... 1
1.1 PROBLEMÁTICA ........................................................................................ 1
1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................... 2
1.3 JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 2
1.3.1 Disponibilidad de mineral de hierro en el Sur del País ...................... 2
1.3.2 Disponibilidad de Gas Natural ........................................................... 3
1.3.3 Genera valor agregado al mineral de hierro ....................................... 4
1.3.4 Eliminar la necesidad de importar insumos ....................................... 4
1.4 OBJETIVOS .................................................................................................. 9
1.4.1 Objetivo General ................................................................................ 9
1.4.2 Objetivos específicos .......................................................................... 9
1.5 HIPÓTESIS.................................................................................................... 9
1.6 VARIABLE DEPENDIENTE Y VARIABLES INDEPENDIENTES DE
LA HIPÓTESIS ....................................................................................................... 9
1.7 MATRIZ DE CONSISTENCIA .................................................................. 10
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO ................................................................. 11
2 DEFINICIÓN DE RECURSOS MINERAL Y RESERVA MINERAL
BAJO EL CÓDIGO DE JORC ............................................................................. 11
2.1 Recurso mineral ........................................................................................... 11
2.2 Reserva mineral ........................................................................................... 13
3 PRINCIPALES PROYECTOS MINEROS AL SUR DEL PERÚ .............. 15
3.1 Proyecto Pampa del Pongo – Arequipa ....................................................... 15
3.2 Proyecto Mariela – Arequipa ....................................................................... 17
3.3 Proyecto Opabán – Apurímac ...................................................................... 18
iv
vi
vii
LISTA DE CUADROS
viii
ix
LISTA DE GRÁFICOS
LISTA DE FIGURAS
xi
RESUMEN
Los recursos naturales deben ser explotados para beneficio del Perú. El mineral y el
gas natural mientras están en el subsuelo no tienen valor. Debe darse el mayor valor
agregado y no exportarlo sin mayor transformación. Por esto se plantea la
construcción de una planta de producción de hierro esponja en forma de briquetas,
aprovechando que el Perú cuenta con ventajas para su desarrollo, materia prima,
como mineral de hierro, con un estimado (recursos de mineral de hierro de 1746.54
MMTM) e insumo (reservas probadas de gas natural con 15.4 TCF), considerando el
estudio de mercado se plantea la construcción de una planta de hierro esponja de
capacidad de 1500000 TM/año, lo que implicaría un consumo de gas natural de
46.74 MMPCD que aportaría a la demanda de gas hacia la zona sur del Perú además
de la destinada al nodo energético que garantizaría la construcción del Gasoducto
Sur Peruano. La tecnología seleccionada para el proceso de reducción directa es el
proceso Midrex y la ubicación de la planta es el Puerto de Ilo en el departamento de
Moquegua. El impacto ambiental generado por el proceso de reducción es menor al
comparado con las plantas de coque y el alto horno, reduciendo las emisiones de CO2
en un 52% equivalente en 1.05 MM TM CO2/año. Además se realiza una evaluación
económica (Capitulo III), en base a asunciones y el manejo de variables económicas
de los cuales se obtiene VAN (valor actual neto) de 107.13 MMUS$, un TIR (tasa
interna de retorno) del 12% y un payback de 9 años. Estos indicadores económicos
indican la viabilidad del proyecto así como un tiempo de recuperación de la
inversión a partir del año 5 de iniciada la producción.
xii
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 PROBLEMÁTICA
1.3 JUSTIFICACIÓN
Reservas
Tipo de Hidrocarburo Recursos
Probadas Probables Posibles
Incremento del
Cotización
Mineral de Hierro Unidad valor económico
$US
en %
CONCENTRADOS 1TM 112 -
PELLET 1TM 157 40%
HIERRO ESPONJA
1TM 288 83%
(DRI)
Fuente: Elaboración propia
Además del hierro de reducción directa, otro insumo importado es el carbón de hulla
(Carbón Bituminoso), debido a que el Perú no cuenta con carbón de buena calidad
con el que se podría obtener coque, insumo indispensable en la fabricación del
arrabio (hierro fundido primario) en el alto horno.
Actualmente se importa el carbón para sus procesos de acería. La mayor cantidad de
carbón se emplea en la producción de coque metalúrgico. Muchos países, inclusive
los desarrollados, tienen que importar la materia prima (carbón) para la fabricación
de coque, en la actualidad estas importaciones se encuentra entre 76 millones de
dólares de valor CIF como se indica en el cuadro N° 1.5
Las importaciones del Carbón se realizan mediante la siguiente partida arancelaria:
Subpartida Nacional: 2701120000 - HULLA BITUMINOSA
Carbón de Hulla
Valor
Año Peso Neto (TM)
CIF(dólares)
800,000.00
600,000.00
400,000.00
200,000.00
0.00
El carbón de hulla; por ser un combustible fósil con alto contenido de material
volátil, proporciona la energía necesaria para la producción del hierro esponja. Su
uso es indispensable para el proceso. El carbón por ser el segundo recurso energético
en el mundo a nivel industrial, se hace cada vez más escaso esto ha ocasionado que el
precio del carbón se incremente año tras año como se indica el Grafico 1-2, trayendo
como consecuencia que se eleve los costos de producción.
Gráfico 1-2 Precio del carbón de hulla entre los años 2008 -2012
60 74.28
40
Lineal (US$/TM)
20
0
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Año
1.4 OBJETIVOS
1.5 HIPÓTESIS
La implementación de una planta de hierro esponja a partir del gas natural de
Camisea en el Sur del Perú estará determinado por la evaluación técnica, económica
y ambiental.
10
DESCRIPCIÓN
TÍTULO
Evaluación de una planta de producción de Hierro Esponja a
partir del Gas Natural de Camisea en el Sur del Perú.
11
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
12
a) Recursos inferidos
b) Recursos indicados
c) Recursos medidos
13
14
Fuente: [7]
15
b) Propiedad minera: Este proyecto fue comprado por la empresa privada china
Nanjinzhao Group en enero del 2009 por la suma de US$ 200 millones a la empresa
minera Junior Cardero Resources.
Tras esta operación se creó la empresa peruana Jinzhao Mining Perú para administrar
el referido proyecto. Jinzhao Mining Perú S.A. es una empresa minera y de
exploración establecida el 2009, reconocido por su experiencia en la producción de
mineral hierro que se viene enfocando en proyectos tanto en el Perú como en
Sudamérica y el interés de la compañía se centra en proyectos de mineral de hierro
para su exportación al mercado mundial.
Este proyecto, contempla, además de la explotación de la mina de hierro, la
construcción y uso de un terminal portuario en la playa Sombrerillo en el distrito de
Lomas, colindante con Bella Unión. Este terminal portuario será utilizado para
embarcar el concentrado de hierro obtenido de la mina, a distintas partes del mundo.
16
Toneladas
Recurso Zona Fe (%)
(MMTM )
Inferido Central 748 41.7
Inferido Sur 115 39.5
Total 863 41.3
Fuente: [3]
El Proyecto Pampa del Pongo cuenta con un estudio conceptual finalizado
recientemente, en el que recomienda la construcción de una mina a tajo abierta con
capacidad de producción anual de aproximadamente 10-15 millones de TLF de
hierro a partir del año 2015 con una producción de 3 a 5 millones de toneladas de
hierro durante sus primeros años de operación (de un total de treinta)
aproximadamente.
17
proyecto, entonces se espera contar con ello para poder realizar el Estudio de
Impacto Ambiental que deberá estar listo para el año 2014.
18
19
Toneladas
Recurso Zona Fe %
(MMTM)
Opabán I +
127.19 56.7
Inferido Opabán III
Indicado Opabán I 133.71 52.00
Indicado Opabán III 8.53 62.08
Total 269.4 54.54
Fuente: [16]
20
21
22
Toneladas
Recurso Zona Fe %
(MMTM)
Inferido Santo Tomas 104.4 32.62
Total 104.4 32.62
Fuente: [16]
23
24
Cuadro Nº 2.4 Recursos del mineral de hierro en el Proyecto Cerro Ccopane – Zona
Orcopura
Toneladas
Recurso Zona Fe (%)
(MMTM)
Medidos Orcopura 19.7 48.26
Indicados Orcopura 35.9 45.91
Inferidos Orcopura 51 43.7
Fuente: [16]
Cuadro Nº 2.5 Recursos del mineral de hierro en el Proyecto Cerro Ccopane – Zona
Aurora y Huillque
Toneladas
Zona Ley Fe (%)
Recurso (MMTM)
Inferido Sur Aurora 7 49.7
Inferido Norte Aurora 9 49
Inferido Huillque 56 53.5
Inferido Total 72 52.6
Fuente: [16]
25
Cuadro Nº 2.6 Recursos del mineral de hierro en el Proyecto Cerro Ccopane – Zona
Bob 1
Toneladas
Recurso Zona Ley Fe (%)
(MMTM)
Inferido Bob 1 217 40.2
Fuente: [16]
Los recursos globales revisados sobre la propiedad Cerro Ccopane, que incluye todas
las perforaciones realizadas en Orcopura, Aurora, Huillque y las perspectivas Bob 1,
se sitúan en 395.6 millones de toneladas con una ley promedio de 43,8% de Fe, como
se indica en el cuadro N°2.7.
Cuadro Nº 2.7 Recursos Total del mineral de hierro en el Proyecto Cerro Ccopane
Toneladas
Recurso Zona Ley Fe (%)
(MMTM)
Medido Cerro Ccopane 19.7 48.3
Indicado Cerro Ccopane 35.9 45.9
Inferido Cerro Ccopane 340 43.3
Total 395.6 43.8
Fuente: [16]
26
Total Reservas
Clasificación Zona Toneladas Ley (Fe%)
Reservas Probables Morritos 524,238 56,48
Total 524,238 56,48
Total Recursos
Clasificación Zona Toneladas Ley (Fe%)
Recursos Medidos Morritos 4,793,158 51.92
Recursos Indicados Morritos 6,265,084 49.93
Recursos Inferidos Morritos 3,045,518 48.93
Total 14,103,760 50.39
Total 14,627,998 50.61
Fuente: [18]
27
Fuente: [14]
28
Recursos
PROYECTO %Fe Inversión
(MMTM)
Pampa del Pongo 863 41.30% 3280 MMUS$
Mariela 100 55.54% 1200 MMUS$
Opabán 269.43 54.54% 2500 MMUS$
Santo Tomas 104.40 32.62% 1800 MMUS$
Colcabamba *Problemas con la comunidad
Cerro Ccopane 395.60 43.78% 3500 MMUS$
Morritos 14.11 50.39% 2800 MMUS$
Total 1746.54 44.27% 15080 MMUS$
Fuente: Elaboración propia
Los recursos estimados de mineral son superior a los 17 mil millones de toneladas
métricas, con una ley promedio del 44.27%, por tanto se comprueba que el Perú tiene
una cantidad sustancial de mineral de hierro que podría impulsar y hacer viable este
proyecto.
29
30
4.1 Demanda
En el mercado peruano del acero, SIDERPERU comparte participación con
CORPORACION ACEROS AREQUIPA S.A. como únicos productores siderúrgicos
nacionales. Asimismo en este mercado también participan diversos importadores
tales como: Tradi S.A., Comercial del Acero S.A., Inkaferro S.A.C., entre otros.
Para el análisis del comportamiento de la demanda de acero en el Perú, se ha
utilizado el concepto de consumo aparente, el cual es comúnmente definido como:
De acuerdo a la forma que adquiere el producto final, los productos básicos de acero
se clasifican en dos grupos:
31
Aceros
Año SIDERPERU Arequipa
2011 40% 60%
Fuente: [25]
El mercado de productos planos es abastecido principalmente por diversas empresas
importadoras, que en conjunto poseen una participación aproximada de 84% (en el
mercado). Siderperú tiene un 12% del mercado de productos planos, seguido por
Aceros Arequipa con alrededor de 4%.
Aceros
Año SIDERPERU Importación
Arequipa
2011 12% 4% 84%
Fuente: [25]
La producción nacional actualmente es capaz de abastecer únicamente una parte de
la demanda local y la diferencia debe ser importada. La demanda de productos largos
de acero es principalmente atendida por la producción local, mientras que la
demanda de productos planos de acero es atendida mayoritariamente por
importaciones.
32
Cuadro Nº 2.13 Producción de acero crudo en el Perú durante los últimos 5 años
Año 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Producción (miles TM) 718 880 877 981 1090 1163
Fuente: [22]
33
5.1 Demanda
En el periodo 2009 - 2013 el consumo aparente de acero laminado a nivel global
experimentó un crecimiento promedio anual, entre los años 2012 – 2013 existe una
variación de 3.1 %, impulsada por China, y alcanza 1 mil 475 millones de toneladas
en 2013 tras un crecimiento del 2 % en 2012.
El cuadro N° 2.14 destaca que en el periodo 2009-2013, América Latina aumentó el
consumo en 13.3 millones de toneladas (desde 52.5 a 65.8 millones de toneladas), lo
que representa poco más del 25% del crecimiento del consumo mundial de acero
laminado del periodo evaluado.
Ese constante incremento del consumo y por tanto de la producción de acero está
íntimamente ligado a países en desarrollo, que necesitan una gran cantidad de acero
para construir puentes, líneas de ferrocarril, tuberías para gas, agua potable y redes
de saneamiento.
La Asociación Mundial del Acero prevé que la demanda mundial de acero crecerá
más del 3.3 por ciento y llegará a 1 mil 523 millones de toneladas.
34
5.2 Oferta
En el contexto Internacional, según el World Steel Asociation (WSA), entre los años
2004 y 2007 la producción mundial de acero registró un crecimiento sostenido,
registrando un incremento anual promedio de alrededor de 8%, como se observa en
la grafico 2-1. Por su parte, en el 2008 la producción mundial de acero disminuyó 0.4
%, mientras que en el 2009 cayó 7.9%. Dicha reducción se debió a la crisis
financiera internacional, registrada especialmente a partir del último trimestre del
2008, lo cual conllevó a una contracción severa en los mercados.
A su vez, en el 2010 y 2011 la producción mundial se recuperó, creciendo un 15.8 y
7.3%, respectivamente.
Así, en el 2012 la producción de acero a nivel mundial alcanzó 1,545 millones de
toneladas, lo cual representa un crecimiento de aprox. 1% respecto al año 2011.
Fuente: [22]
Cabe mencionar que en los últimos años se observa una clara tendencia hacia la
consolidación de la industria siderúrgica a nivel mundial. Dicha consolidación se ve
reflejada en las fusiones y alianzas entre los distintos participantes del sector.
35
36
Fuente: [26]
37
Fuente: [26]
38
39
El proceso se inicia con el ingreso del mineral de hierro, carbón y caliza a los hornos
rotatorios (Hornos tubulares rotatorios tipo “Kiln”).
Fuente: [29]
En estos hornos se genera una combustión controlada, para esto se dispone de 7
ventiladores a lo largo del horno y de un quemador central ubicado en la zona de
descarga, que brindan el aire necesario para la combustión del carbón. La
temperatura alcanzada es de aprox. 1000 °C que favorece la generación del
monóxido de carbono, el cual permite la reducción del pellets de mineral de hierro,
es decir pierden oxigeno obteniéndose así el hierro esponja (un producto poroso y
relativamente liviano).
40
Fuente: [29]
41
Fuente: [29]
Las cargas metálicas con contenido de hierro y el carbono estas listas para entrar al
proceso de acería.
42
TRITURACION Y CORTE
HIERRO ESPONJA
RODILLOS METALICOS
METÁLICOS NO METÁLICOS
HORNO ELECTRICO
HORNO
CUCHARA
COLADA
CONTINUA
ACERO
Fuente: Elaboración propia
43
a) Alto horno:
En el alto horno el mineral en forma granulada es calentada a más de 1400 °C,
utilizando el coque o carbón vegetal como combustible, se agrega caliza u otro tipo
de fundente para ayudar en la formación de la escoria, responsable de la captura de
las impurezas del minera, el resultado después de pasar por el alto horno es el hierro
en forma líquida nombrado arrabio.
Después transporta el arrabio a los convertidos de la acería, en el convertidor ocurre
el refino del metal que transforma el arrabio en acero. Este se obtiene insuflando
oxígeno en el arrabio líquido, en ese momento se agrega también la cal para forman
escoria. Así el acero estará listo.
44
Mineral de hierro
Coque o carbón vegetal ALTO
Caliza HORNO
Escoria Arrabio
CONVERTIDOR
AL OXIGENO ACERO
Fuente: Elaboración propia
Mineral de
hierro
Módulo de
Carbón o reducción
directa
Hierro
Coque
esponja
Caliza
45
HORNO ELECTRICO
HORNO
CUCHARA
COLADA
CONTINUA
ACERO
Fuente: Elaboración propia
46
La wustita está formada por óxido ferroso (FeO), es el estado de oxidación más bajo
del hierro (II), su contenido de hierro en el mineral puro es 77,73 % y 22,27 % de
oxígeno.
Limonita (Fe2O3 x H2O) es otro óxido, pero contiene cantidades variables de agua y
se deriva de la alteración de los otros minerales ferrosos; su contenido de metal varía
de un depósito a otro, pero generalmente no supera el 50%.
47
48
De esta forma se obtiene mineral con una riqueza de 63% a 65% de hierro. Entre
estos se encuentran: Mineral Grueso y el Mineral Fino
Fuente: [33]
8.2.3 Mineral de hierro fino
Mineral de hierro fino por lo general de 10 a 44 micrones de tamaño y una ley de 65
%. Estos pueden ser de origen natural o pueden haber sido concentrados con el fin de
mejorar la calidad.
Figura 2-20 Mineral de hierro fino
Fuente: [33]
49
8.2.4 Peletización
Para este proceso el mineral debe encontrarse en forma de partículas muy finas. Es
frecuente exigir que todas las partículas sean inferiores a 0,200 mm y que el 70 % sea
inferior a 0,0075 mm. Con partículas de mayores tamaños, se obtienen pellets
defectuosos.
La peletización se caracteriza porque el mineral fino se aglomera en forma de bolitas
con un cierto grado de humedad, y luego, en otra segunda operación, esas bolitas
crudas (en verde) se endurecen por cocción en hornos apropiados.
El proceso de peletización consta de tres fases principales:
a) Preparación de polvo de mineral
Para obtener una granulometría adecuada (Etapa de Molienda y trituración).
b) Fabricación de pellet verde
Es el aglomerado de los finos en aparatos con movimiento giratorio con un cierto
grado de humedad de las bolitas o pellets. Para que la peletización sea correcta, es
necesario regular con precisión la humedad a un 10 % aproximadamente y añadir al
mineral 1 % de bentonita, aproximadamente, para favorecer la aglomeración en
forma de bolitas.
c) Endurecimiento de los pellets verdes
Se realiza por calentamiento a alta temperatura en hornos adecuados para obtener
bolas de porosidad adecuada, suficientemente duras y resistentes para su
manutención, transporte y tratamiento en el horno de reducción.
50
Fuente: [33]
51
52
53
Carburización
N° TECNOLOGÍA
1 FINMET
2 HYL
3 MIDREX
54
55
Lavador
ELIMINADOR
DE CO2
REACTORES
Gas de tope
reciclado
450°C – 800°C
HORNO DE 11-13 bares
GAS
Gas reductor
REDUCTOR
HBC
56
Fuente: [36]
El proceso HyL, utiliza como insumo los pellets de mineral de hierro, mineral
grueso, o la mezcla de ambos que son transportados por una cinta transportadora
hasta la parte superior del horno de reducción.
Estos insumos fluyen hacia abajo por gravedad, desde la parte superior a la parte
inferior del horno.
En el interior del horno de cuba, el gas reductor caliente se alimenta a la zona de
reducción y fluye hacia arriba a contra-corriente con el mineral de hierro lecho
móvil. El horno de reducción opera a una presión de alrededor 6 bar absolutos, lo que
permite una alta productividad.
Las reacciones de reducción tendrá lugar en esta zona. La sección de reducción
comprende dos circuitos funcionalmente independientes: uno para la reducción del
57
Sistema de enfriamiento
H2O y lavado
Compresor Gas de Tope
T=400 °C Pellets o
Mineral
ELIMINADOR
Grueso
DE CO2
REACTOR
REFORMADOR CALENTADOR T= 930-950°C
DE VAPOR Gas reformado DE GAS P=6 bar
Gas Natural
Vapor
HRD Hierro
HBC HYTEMP
(91-93% metalización)
Fuente: Elaboración propia C (1.5-3%.)
58
Fuente: [39]
59
60
El gas tope pasa por el lavador de gas donde se enfría a una temperatura entre 48
ºC y 56 ºC, y se le remueven las partículas finas de metálico y/o óxido. El
enfriamiento en este lavador, remueve un porcentaje de vapor de agua formado
durante la reducción.
El gas se divide en dos ramas, una parte es reciclado para que pueda ser utilizado
nuevamente como Gas de Proceso.
Pasa por los compresores de proceso y se mezcla con gas natural (gas de
alimentación); para ingresar a los recuperadores de calor.
Y la otra parte del gas de tope lavado es utilizado como combustible en los
quemadores del reformador.
El gas que re circula posee los suficientes elementos oxidantes como para
producir la reforma del gas, eliminando así la necesidad de alimentar aire o vapor.
Pellets de mineral de
hierro o mineral grueso
Gas Natural
T=480°C
Compresor de Gas Gas tope
Humo T=56°C
Reactor
Lavador HORNO
TUBO DE CUBA
Gas reciclado T =850 °C
EYECTOR
G.N
RECUPERADOR REFORMADOR
MIDREX
HRD HYTEMP
DE CALOR
HBC
(93-95% metalización)
Gas combustible C (0.7-2.2%.)
61
Fuente: [45]
62
Fuente: [45]
c) Recuperador de Calor
En esta parte del proceso, El calor en los gases de combustión (llamado gases de
humo) producidos en los quemadores se utilizan para precalentar el gas natural de
alimentación del Reformador, el aire de combustión hacia los quemadores y el gas
natural a gas proceso en el bloque de recuperación de calor y finalmente ser liberados
en la atmosfera a través de un tubo eyector.
Figura 2-29 Sistema de recuperación de calor
Fuente: [45]
63
64
Fuente: [50]
65
- El área de superficie específica del HRD es alrededor de 1 m2, debido a esta gran
superficie el HRD reacciona muy fácilmente con agua y/o con el oxígeno, puesto
que la reacción es exotérmica se produce calor que puede causar un
sobrecalentamiento y fusión de HRD en pilas, silos o más peligrosamente en un
buque de carga. La reacción con el agua también genera hidrogeno que produce
mezclas explosivas con el aire.
Características típicas
HRD HBC
Metalización (%) 92-95 92-95
Carbón (%) 1.5 - 5.5 1.5 - 2.5
Temperatura (°C) 40 40
Densidad aparente (g/cm3) 3.5 5.0
Tamaño nominal (mm) 6 - 16 110x60x30
Peso de la Briqueta (kg) - 0.5-0.7
Briqueteado US$/Tm - 3.00
Fuente: [59]
66
67
Fuente: [52]
Durante los últimos años Midrex ha mantenido el liderazgo en el mercado. La
evolución de los procesos de reducción directa utilizados en la industria siderúrgica
se basa en los cambios tecnológicos generados a través de los años, destacando las
mejoras en los métodos, procesos, aparatos y plantas, los cuales han evolucionado
favorablemente hasta llegar hoy en día a implementarse en países desarrollados,
tecnologías que se consideran limpias, con la finalidad de proteger las condiciones
del medio ambiente y reducir así el impacto ambiental, estableciendo al proceso de
reducción directa como uno de los procesos de la industria siderúrgica en donde las
mejoras continuas y la competencia entre las grandes empresas por abarcar el
mercado tecnológico persiste a través de los años [55].
68
Las tecnologías MIDREX y HYL, son consideradas las tecnologías líderes en cuanto
a producción de HRD a nivel mundial y en cuanto a número de plantas establecidas
alrededor del mundo como se indica en el cuadro N° 2.19 que muestra que hasta
Abril del 2013 existían setenta y cinco (75) plantas en el mundo utilizando la
tecnología de MIDREX, veintinueve (29) plantas la tecnología de HYL y 4 plantas
FINMET.
Cuadro N°2.19 Plantas de Reducción Directa en el Mundo
69
70
71
Fuente: [60]
El proyecto llevará gas natural en un inicio de aproximadamente 500 millones de
pies cúbicos por día”. Además, que el gas natural que discurrirá por estas tuberías
estará distribuido de la siguiente manera: 70% para el nodo, 20% para la industria
petroquímica, lo que mejora la industria del etano para la producción de polietileno,
lo cual trae como consecuencia mejoras en otras industrias conexas como las de
plástico; y finalmente un 10% en otras industrias.
72
Figura 2-33 Ruta del proyecto del Gasoducto Sur Peruano presentado por el
Ministerio de Energía y Minas
Fuente: [61]
El segundo tramo: Corresponde al Gasoducto Sur Peruano y debe llegar hasta los
puertos de Ilo y Matarani, lugares donde se desarrollara el Nodo Energético del Sur
del Perú, se instalarán dos centrales térmicas:
La Planta 1 de 500 MW, ubicada en Mollendo (Arequipa), será instalada por la
empresa Samay I (de capitales israelíes).
La Planta 2 de 500 MW, ubicada en Ilo (Moquegua), el proyecto estará a cargo de
Enersur (de capitales belgas).
El Nodo Energético creará otro núcleo de generación eléctrica en el sur del país,
permitiendo atender en los próximos años una demanda creciente en esta región.
73
Residencial
Comercial
COMBUSTIBLE Industrial
GNV
Generación Eléctrica
Hierro Esponja
MATERIA PRIMA
GTL
PARA PROCESOS
Petroquímica
GLP
LIQUIDOS DEL Nafta
GAS NATURAL Destilados Livianos
Petroquímica
Fuente: Elaboración propia + [63]
Respecto a la ruta del GSP, será definida en todo el recorrido, por los usuarios con
volumen de demanda de gas sostenido, se le podrá abastecer con un ramal dedicado.
Considerando que además de utilizarse como combustible domestico a través de una
red de distribución y como combustible para vehículos puede emplearse el gas para
nuevos usos como por ejemplo, para una planta de GTL, la conversión del mineral de
hierro a hierro esponja que es lo que se plantea en este proyecto, fábrica de cemento,
para un sistema de ducto virtual, entre otras. Plantas que podrían ser un cliente del
proyecto y así desarrollar nuevos mercados e impulsar el consumo de gas para
establecer la viabilidad económica del GSP.
74
En el caso del etano: El estado ha decidido que este proyecto utilice como materia
prima el etano proveniente de la zona de Camisea, y que se desarrolle en la zona sur
del país- entre Matarani e Ilo – como parte de un proyecto más ambicioso que
comprenderá mejoras a la seguridad energética, y a la masificación del gas natural
para uso prioritario en los sectores residencial y vehicular, con lo que pretende
promover el despegue industrial en la zona sur.
Es bueno guardar en mente que además del metano y del etano se debería desarrollar
dentro del Complejo Petroquímico que el Estado Peruano quiere ejecutar en la zona
75
sur del Perú, proyectos que hagan uso del propano, del butano y de los aromáticos,
hidrocarburos que se encuentran presentes en los condensados de Camisea en
cantidades significativas y que deberían ser aprovechados. En la práctica, los
Complejos Petroquímicos de escala mundial, incluyen unidades de producción a
partir de dichos hidrocarburos, por lo que toda infraestructura de transporte, de
alojamiento y de telecomunicaciones que sean compartidas (sinergias), deben
tomarlos en cuenta para su ejecución.
A la fecha, las únicas reservas probadas de gas natural que podría abastecer el
determinado proyecto la tiene el lote 88 del Consorcio Camisea, el lote 57 de
propiedad de Repsol y la empresa China National Petroleum Corporation (CNPC) –
conocida como petrochina y el lote 58 que es operada también por la empresa
petrochina que según el libro anual de reservas de hidrocarburos aún no cuenta con
reservas probadas hasta el año 2012.
76
Los otros 3TCF saldrían del lote 57, donde Repsol realiza perforaciones de 1TCF
que debe comprobarse y del lote 58, donde estima que podría haber de 5 a 10 TCF.
Además el gobierno está analizando las normas para proceder con la asignación del
lote Fizcarrald a Petroperú este año, donde espera que pueda haber como mínimo 1
TCF de gas natural.
77
Se plantea crear un nuevo consorcio que tendría como área de influencia el desarrollo
gasífero de toda la zona Sur del Perú. Para este objetivo tendría que obtener el gas
natural de los lotes 57,58 y también inicialmente de Lote 88 (1TF). Tiene como
obstáculo inicialmente la compra de los activos y las reservas desarrolladas por
PETROBRAS S.A. en el lote 58 y un trabajo seguido para confirmar mayores
reservas.
En la conformación de este Nuevo Consorcio el Estado Peruano podría participar con
PETROPERÚ S.A. para la parte petroquímica y también en la futura
comercialización de los combustibles que se obtengan de este desarrollo gasífero.
Actualmente, la Ley N° 29970 (artículo 7°) solo faculta a PETROPERÚ S.A. a
participar en la petroquímica del etano. El contar con dos consorcios distintos
permitirá desarrollar un mercado del gas natural en Perú mucho más competitivo, e
incrementaría la seguridad energética del país [65].
78
El contar con una Planta de fraccionamiento de líquidos de gas natural al final del
poliducto, vecina a la cual puede construirse la separadora de etano y la planta de
etileno presenta ventajas significativas:
79
PRODUCTORES
Consumidores
C2 (hasta3%) Intermedios
C1
Pta. MALVINAS
GASODUCTO
Separador C2
POLIDUCTO
C2 +
C1
Líquidos C2 (hasta3%)
C3+ Nodo
P Energético
O
L
I TGP C2+
D PLANTA DE
PERÙ REDUCCION
U
LNG DIRECTA
C
T
Complejo Petroquímico
O
PQ del
C3+ Gas a FRACCIONADORA Metano
exportación
PQ del Etano,
Líquidos a Otros Propano, otros
Fraccionamiento Productos
en Pisco Gas a Pisco y
a Lima
Polo Industrial
Unidad distinta al transformación de
Complejo PQ. Polímeros
Fuente: [65]
80
81
El cuadro N°2.23 indica que para producir 1.5MMTM de acero crudo se requieren
1.76 MMTM de hierro esponja. En vista de la gran demanda y la tendencia
ascendente del mercado siderúrgico se contempla la construcción de una planta de
briquetas de mineral de hierro esponja o Hierro Briqueteado Caliente (HBC) en una
capacidad total de producción de 1500000 TM/ año, que es uno de los módulos más
82
83
3.125 MMTM
63.0% Fe
1.89 MMTM
PLANTA DE
PELETIZACIÓN
66.0% Fe
1.6 MMTM
Gas Natural
PLANTA DE REDUCCIÓN
DIRECTA 46.74 MMPCD
1.5 MMTM
Briquetas de Mineral de Hierro
84
5. Tiene una amplia red de carreteras pavimentadas dentro del área industrial,
siendo las más importantes: La carretera Interoceánica del Sur y La carretera
85
costanera del Sur. Además tiene acceso al mar, cuenta con el terminal portuario de
Ilo (ENAPU- Empresa Nacional de Puertos).
Fuente: [67]
Figura 2-38 Terminal portuario de Ilo
Fuente: [67]
86
Cuadro N°2.24 Chemical Engineering Plant Cost index (CEPCI) 2005 – 2014
87
Una forma de hacer el ajuste usando el índice de costos, que es un número que
muestra la relación entre el precio de un bien en un tiempo “t” y el precio del mismo
bien en un tiempo base. Si se conoce el costo en una fecha determinada, el costo
presente puede determinarse por la siguiente formula:
𝐶𝐵 𝐹 𝐼𝑛𝑑𝑒𝑥𝐵
𝐼𝐵 = 𝐼𝐴 ( )
𝐶𝐴 𝐼𝑛𝑑𝑒𝑥𝐴
Dónde:
B: Representa el tiempo “t”
A: Representa el tiempo base
I: Inversión
C: Capacidad de planta
F: Factor de Escalamiento
88
89
2. Inversión
La inversión a realizar en este proyecto, es principalmente en equipamiento de la
planta, que corresponde a la maquinaria y los equipos necesarios para el proceso
productivo. La inversión estimada en 676 MMUS$ será desembolsada en partes,
durante la etapa pre operativa del Complejo de reducción directa de mineral de hierro
(2015-2019), en tal sentido se plantea desembolsar en los 5 años: un 5% en el primer
año, 10% en el segundo año; 25% en el tercer año, 30% para el cuarto y el 30%
restante el quinto año.
3. Factor de operación
Si bien la Planta de Briquetas tiene una capacidad nominal o instalada de 1500000
TM/año, no siempre ocurre que la producción se mantenga en las cifras mencionada
debido a la efectividad y disponibilidad real de la planta por esto se considera una
producción promedio del 90% y además se considera un stream factor de 340 días al
año.
4. Estimaciones de ingresos
Precio del Producto: El precio del Hierro Briqueteado Caliente, en promedio es
$325/TM, precio referencial que se mantiene en el mercado para realizar estudios
económicos.
90
a) Costos Fijos
Los costos fijos son aquellos costos que la empresa debe pagar independientemente
de su nivel de operación, es decir, produzca o no produzca debe pagarlos y se
considera:
Mano de Obra
El costo del personal es asumido como promedio de remuneraciones, entre los
diferentes niveles de responsabilidad. Para el caso de la plantas de Pellets se
considera 1.10 US$/TM y para el caso de HBC es de 5.47 US$/TM en base a
estudios realizados en proyectos similares.
Se presupuestan otros costos fijos como: Tasas y Seguros en 2% de la inversión
inicial, Gastos Generales en 1% de la inversión inicial y Mantenimiento en 3% de
la inversión inicial , con los que se puede cubrir todos los gatos por estos conceptos.
b) Costos Variables
Los costos variables son aquellos ligados directamente al proceso y varían de
acuerdo al nivel de producción de la planta. Para este proyecto sólo se considerará:
Mineral de hierro
El precio del mineral de hierro es tomado a un precio mínimo de producción
25US$/ TM, a la entrada de planta.
Gas Natural:
El precio del Gas Natural a boca de pozo para los consumidores industriales es de
3.54 US$/MMBTU y si a ello le sumamos una tarifa de transporte 1.00
US$/MMBTU el precio del gas será 4.54 US$/MMBTU a la entrada de la planta de
reducción directa.
Energía Eléctrica
La tarifa de Energía Eléctrica se calcula a partir del Pliego Tarifario Aplicable a
Usuarios Finales de Electricidad perteneciente al departamento de Moquegua, por lo
que la empresa Electrosur publica la tarifa de 0.08 US$/kWh.
Agua
El costo de Agua de proceso, es extraído de estudios económicos similares
0.04US$/ m3.
91
Cal o Bentonita
Precio de referencia de la Bentonita en la actualidad se considera 0.1 US$/ TM, de
acuerdo al portal Industrial QuimiNet.
7. Flujo de Caja
En el flujo de caja se considera la inversión, ingresos y egresos antes mencionados
además:
8. Depreciación
Para el cálculo de la depreciación se aplicara al 10% con el método de línea recta,
según la disposición señalada en artículo 22 del CAPITULO VI, del Texto Único
Ordenado del Impuesto a la Renta.
9. Impuesto a la Renta
En el cálculo del Impuesto a la Renta se aplicara al 30 %, según la disposición
señalada en el artículo 55 del CAPITULO VII, del Texto Único Ordenado del
Impuesto a la Renta.
92
17 ASPECTOS AMBIENTALES
Los aspectos ambientales considerados en este capítulo son aquellos elementos
relacionados con las actividades productoras que podrían interactuar con el medio
ambiente.
Cuadro N°2.28 Aspectos ambientales asociados a la unidad de producción
ASPECTOS AMBIENTALES IMPACTOS AMBIENTALES
Proceso de Separación y Concentración de Minerales
Generación y emisión de material
Modificación de la Calidad de aire
particulado
Modificación de la calidad de las aguas
Generación y emisión de efluentes superficiales
Modificación de la calidad sonora del ambiente ,
Generación y emisión de ruido
desplazamiento de especies
Generación de depósitos de residuos
Modificación del paisaje
solidos
Peletizacion
Generación de residuos solidos
Modificación de la calidad del suelo o del agua
Proceso de Reducción Directa
Emisiones de CO2 Contaminación y Efecto invernadero
Fuente: Elaboración propia
93
94
95
17.5 Análisis de las emisiones de los procesos vía Gas Natural y Coque
metalúrgico
Las emisiones de CO2 para estos procesos están calculadas sobre la base de los
factores de emisión del cuadro n° 2.29.
La mayor parte del CO2 es emitido por la industria del hierro asociado con la
producción de hierro esponja y, más específicamente, por el empleo del
carbón como agente reductor en la producción de hierro metálico que por su
uso como fuente de energía.
Las emisiones de CO2 son mucho mayores en los procesos por la vía alto horno
utilizando como agente reductor el coque metalúrgico, estas emisiones se reducen en
un 52% por el procesos de reducción directa, utilizando como agente reductor el gas
natural.
Al no existir normativa local o Límites Máximos Permisibles – LMP para las
emisiones de CO2 realizamos un estimado del impacto que tendría la instalación de
una planta de reducción directa, utilizando como agente reductor el gas natural. El
Banco Mundial indica que las emisiones peruanas de CO2 para el año 2010, fueron
de 57.58 MM de TMCO2/año. Si tomamos como referencia estos valores, obtenemos
los incrementos que se muestran en el cuadro n° 2.30.
96
El incremento de las emisiones de CO2 vía gas natural al total de las emisiones
registrada por el banco mundial (1.82%), menor a la que se genera por el uso de
coque metalúrgico (3.52%). Debido a la mejora en la tecnología evidenciada en las
últimas décadas, que ha reducido las emisiones de CO2 por tonelada de hierro
reducido al utilizar gas natural como agente reductor. También se ha mejorado en la
implementación de tecnología que ayuda a reducir el consumo de energía, como lo es
el aumento en el uso de los gases de escape que desprenden los hornos, utilizados ya
sea para la producción de energía eléctrica o para algún proceso secundario en el
proceso de fabricación.
97
CAPÍTULO III
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 Resultado de mercado
De acuerdo al estudio de mercado se resume la producción de acero laminado en el
Perú para año 2013 y se indica la cantidad de hierro esponja necesaria para su
producción:
Cuadro N°3.1 Mercado de acero laminado
Equivalencia
Acero Acero
Hierro
Mercado Laminado Crudo
esponja
(MMTM) (MMTM)
(MMTM)
Consumo aparente 3 3.09 3.63
Exportaciones 0.1 0.103 0.13
Importaciones 1.65 1.7 2.00
Producción
1.45 1.49 1.76
Nacional
Fuente: Elaboración propia
98
99
Características Ventaja
Recirculación del gas reductor
Eficiencia en el horno reductor agotado hacia el reformador
Obtención de un producto
Flujo continuo de sólidos en el reactor homogéneo
Capacidad del Reformador MIDREX para Producir más monóxido de
reformar CO2 carbono
Se usa como combustible en los
Durante la reformación del gas natural con quemadores y/o se ventea para el
CO2 y H2O se genera un excedente control de presión del sistema
Sistema de recuperación de calor Eficiencia térmica del proceso
Se puede aprovechar los costos relativos
de varios tipos de minerales Mezcla de pellets y mineral grueso
Incrementa la capacidad de
producción de los hornos eléctricos
Tiene como productos HRD , HBC de arco
El sistema opera a baja presión 1atm
Representa el 60.5% de la
Mayor confiabilidad por la cantidad de producción de HRD en el mundo
plantas instaladas (75 plantas instaladas)
Fuente: Elaboración propia
100
101
Cuadro N°3.5 Costo fijo por año de la planta de pellets de mineral de hierro
Precio
DESCRIPCION Producción unitario Costo por año
Mano de obra 1,600,000 TM/año 1.10 US$/TM 1.76 MMUS$
Tasas y Seguros
(0.02 CAPEX) 4.91 MMUS$
Gastos generales
(0.01 CAPEX) 2.46 MMUS$
Mantenimiento
(0.03 CAPEX) 7.37 MMUS$
TOTAL 16.49 MMUS$
Fuente: Elaboración propia
Cuadro N°3.6 Costo variable por año de la planta de pellets de mineral de hierro
102
Cuadro N°3.7 Costo fijo por año de la planta de briquetas de mineral de hierro
Precio
DESCRIPCION Producción unitario Costo por año
Mano de obra 1,500,000 TM/año 5.47 US$/TM 8.205 MMUS$
Tasas y Seguros
(0.02 CAPEX) 8.4 MMUS$
Gastos generales
(0.01 CAPEX) 4.2 MMUS$
Mantenimiento
(0.03 CAPEX) 12.5 MMUS$
TOTAL 33.3 MMUS$
Fuente: Elaboración propia
Cuadro N°3.8 Costo Variable por año de la planta de Briquetas de mineral de Hierro
103
Año 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
Vida del proyecto 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hierro esponja 439 439 439 439 439 439 439 439 439 439
TOTAL DE INGRESOS 439 439 439 439 439 439 439 439 439 439
Año 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
Vida del
proyecto 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Costos fijos +
Costos variables -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234
TOTAL
EGRESOS -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234 -234
103
104
Año 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029
Vida del proyecto 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Flujo de caja -39.87 -79.75 -199.36 -239.24 -239.24 163.39 163.39 163.39 163.39 163.39 163.39 163.39 163.39 163.39 163.39
Flujo de caja
acumulado -39.87 -119.62 -318.98 -558.22 -797.46 -634.07 -470.68 -307.29 -143.90 19.49 182.87 346.26 509.65 673.04 836.43
104
105
50.00
0.00
-50.00 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-100.00
-150.00
-200.00
-250.00
-300.00
Años
600.00
400.00
200.00
0.00
-200.00 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
-400.00
-600.00
-800.00
-1000.00
Años
106
Es necesario desarrollar el análisis de sensibilidad para medir el grado de reacción de los resultados obtenidos y facilitar parámetros y
herramientas para la toma de decisiones.
Precio Mineral de Hierro US$/TM 20.00 21.25 22.50 23.75 25.00 26.25 27.50 28.75 30.00
Precio de Gas Natural US$/Nm3 0.128 0.136 0.144 0.152 0.16 0.168 0.176 0.184 0.192
Precio de Gas Natural US$/MMBTU 3.62 3.85 4.08 4.30 4.53 4.76 4.98 5.21 5.44
VAN (MMU$) 225.91 196.22 166.52 136.83 107.13 77.44 47.74 18.05 -11.65
TIR 14% 14% 13% 12% 12% 11% 11% 11% 9%
150.00
100.00
50.00
0.00
-50.00
-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30%
El incremento máximo que se podría sobrellevar en los precios del mineral de hierro y el gas natural es de 18% obteniendo el VAN = 0.
106
107
107
108
200.00
100.00
0.00
-100.00
-200.00
-300.00
-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30%
Los precios de los productos podrían tolerar un decremento de hasta 6% (VAN=0), lo cual significa un precio de 305.5 US$/TM
108
109
Cuadro N° 3.14 Cronograma de actividades en las etapas de implementación e inicio de operación hasta el año 2019
109
110
Las actividades del proyecto que se desarrollaran dentro de la etapa pre operativo que
durara (5años), iniciados a partir del año 2015 al término del año 2019 considerando
el Cuadro N° 3.14, son las siguientes:
Estudio de Pre factibilidad: en el que se determinara el EIA y los permisos, sistema
de calidad en medio ambiente, seguridad y el trabajo social con las comunidades.
Además de la selección de tecnología, licenciantes, construcción, área comercial,
recursos humanos, finanzas, para finalmente realizar la puesta en operación.
111
CAPÍTULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 CONCLUSIONES
112
113
4.2 RECOMENDACIONES
114
CAPÍTULO V
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
115
116
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120
121
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