Aluminio, Cobre & Metales Raros — Venas de Poder
El acero es nuestro esqueleto; el aluminio son nuestras alas; el cobre son nuestros nervios; y los metales para baterías son los iones que mantienen todo vivo. En esta parte conectamos el planeta — con energía limpia, hornos limpios y fábricas que se comportan como vecinos.
Por qué estos metales (el sistema nervioso de la civilización)
Aluminum hace que las estructuras sean ligeras, resistentes a la corrosión y rápidas de enviar. Copper mueve electrones con gracia: motores, transformadores, barras colectoras. Nickel, cobalt, manganese & lithium ajustan la química de las baterías. En nuestra construcción, todos son eléctricos desde la mina hasta el producto — sin diésel, sin carbón.
- Calor eléctrico (inducción, resistencia) reemplaza a los quemadores.
- Ciclos cerrados capturan gases residuales y reciclan agua.
- Fábrica solar semilla (Parte 3) imprime los megavatios para hacer funcionar todo.
Aluminio — ligero, rápido, infinitamente reciclable
Proceso de un vistazo
- Bauxite → Bayer (excavar, lavar, digerir, precipitar) → Alumina
- Alumina → Smelter (Hall‑Héroult) con electricidad limpia (preferible ánodos inertes)
- Casthouse: lingotes, placas, aleaciones para fundición; Rolling/Extrusion al lado
Hoja de referencia por tonelada (indicativa)
| Paso | Electricidad | Notas |
|---|---|---|
| Refinación de alúmina | ~0.4–1.0 MWh/t Al | Bombas de digestión, calcinadores electrificados |
| Fundición electrolítica (celdas) | ~14–16 MWh/t Al | Menor con ánodos inertes y recuperación de calor |
| Fundición/acabado | ~1–3 MWh/t Al | Hornos de inducción, filtros |
Reciclaje de chatarra: ~1–1.5 MWh/t (fundir y fundir a molde) — por qué nos encantan los ciclos cerrados.
¿Por qué ánodos inertes?
Cobre — cables, bobinados y calor
Proceso de un vistazo
- Concentrado de sulfuros → fundición flash y conversión → ánodos
- Electro‑refining (ER) → cátodo 99.99%
- Downstream: molino de varilla, alambre esmaltado, barra colectora, lámina
Hoja de referencia por tonelada (indicativa)
| Paso | Electricidad | Notas |
|---|---|---|
| Fusión/conversión (auxiliares eléctricos) | ~0.4–0.8 MWh/t Cu | El horno es exotérmico; capturamos el calor |
| Electrorefinación | ~2.0–3.0 MWh/t Cu | Carga DC constante = el mejor amigo de la microred |
| Molinos de varilla/lamina | ~0.1–0.3 MWh/t Cu | Motores y recocidos, todo eléctrico |
Redirigimos el gas residual a una planta de ácido; no hay antorchas, solo productos.
¿Por qué no extracción por solventes/electrorrefinación (SX/EW) aquí?
Tablero rápido de metales para baterías — Ni, Co, Mn, Li
La química de baterías es un buffet. Diseñamos plantas como bloques de Lego: lixiviación/HPAL o calcinación → MHP o solución → electrorrefinación/cristalización → sulfatos/hidróxidos. Todo eléctrico. Circuitos de agua cerrados. Reactivos elegidos por cordura.
Electricidad por tonelada (indicativo, incluyendo calor electrificado)
| Producto | kWh por tonelada de producto | Notas |
|---|---|---|
| Sulfato de níquel (de laterita vía HPAL + EW) | ~3,800–10,200 | EW + e‑steam para HPAL; depende del sitio y del mineral |
| Sulfato de cobalto | ~1,600–4,400 | EW + cristalización |
| Sulfato de manganeso | ~780–2,330 | Tostado/lixiviación electrificados; pulido |
| Hidróxido de litio (de espodumena) | ~3,700–8,300 | E‑calcinadores + cristalizadores |
Los rangos reflejan la ley del mineral/salmuera, tasas de reciclaje y cuán agresivamente electrificamos el calor del proceso.
Cargas de “paraíso de CC constante”
- Las pilas de electrorrefinación ofrecen CC constante → fácil de almacenar con almacenamiento.
- Los cristalizadores y bombas zumban educadamente; sincronizamos con almacenamiento térmico.
- Todo está en la misma microred solar que acero, cobre y vidrio (Partes 3–5).
¿Pero los reactivos?
Escenarios de planta pre-calculados
Campus de fundición de aluminio
| Capacidad | Carga promedio | PV mínimo | Almacenamiento de 12 h | Notas |
|---|---|---|---|---|
| 500 kt/a | ~0.8–1.1 GW | ~4.1–5.6 GWp | ~9.6–13.2 GWh | Coincide con las cifras de la Parte 4 |
| 1.0 Mt/a | ~1.6–2.2 GW | ~8.2–11.3 GWp | ~19–26 GWh | Ánodos inertes empujan el extremo bajo |
PV “mín” por Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% rendimiento). Sobredimensionamos para alimentar rolling & neighbors.
Campus de cátodos de cobre
| Capacidad | Carga promedio | PV mínimo | Almacenamiento de 12 h | Notas |
|---|---|---|---|---|
| 1.0 Mt/a | ~280–450 MW | ~1.44–2.31 GWp | ~3.4–5.4 GWh | ER domina, muy estable |
| 2.0 Mt/año | ~560–900 MW | ~2.9–4.6 GWp | ~6.8–10.8 GWh | Agregar planta de ácido, línea de láminas |
El calor de fundición es exotérmico — lo dirigimos a redes de vapor y vecinos.
Metales para baterías — dimensionamiento rápido del campus
| Producto | Escala de planta | Carga eléctrica promedio | PV mínimo | Almacenamiento de 12 h | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| Sulfato de níquel | 100 kt/yr | ~50–130 MW | ~260–670 MWp | ~0.6–1.6 GWh | HPAL + EW, calor electrificado |
| Sulfato de cobalto | 50 kt/yr | ~9–25 MW | ~46–129 MWp | ~0.1–0.3 GWh | A menudo combinado con Ni |
| Sulfato de manganeso | 300 kt/yr | ~30–80 MW | ~154–411 MWp | ~0.36–0.96 GWh | Alimentación precursora LMFP/NMC |
| Hidróxido de litio | 100 kt/yr | ~50–100 MW | ~257–514 MWp | ~0.6–1.2 GWh | Ruta de espodumena electrificada |
Consideramos el calor como un inquilino eléctrico (E‑calderas, bombas de calor). Los números incluyen equivalentes de calor electrificado.
Huellas, agua y vecinos
Huellas típicas
- Aluminio 1 Mt/año: fundición + casthouse ~60–100 ha; campo fotovoltaico 8–11 km² cercano
- Cobre 1 Mt/año: fundición/conversión/ER ~30–60 ha; campo fotovoltaico 1.4–2.3 km²
- Campus de baterías: bloques de 20–60 ha por producto; servicios y laboratorios compartidos
Agua y aire
- Enfriamiento de circuito cerrado; la lluvia de los prados fotovoltaicos alimenta el agua de reposición.
- Plantas de ácido y depuradoras encierran SO₂ y HF en productos, no en escritura en el cielo.
- Ruido <85 dBA en la cerca; cintas transportadoras cubiertas; bastante aburrido a propósito.
Tap‑to‑open Q&A
“El aluminio parece hambriento de energía — ¿es eso un problema?”
“¿Cómo mantenemos el cobre limpio si la fundición está ‘caliente’?”
“¿Son desagradables los reactivos metálicos de las baterías?”
“¿Pueden estos campus vivir cerca de pueblos?”
A continuación: Mega Vans & Flywheels — Camiones como baterías rodantes (Parte 7). Convertiremos la logística en almacenamiento de energía y haremos que el sitio se sienta como un ballet.