BORATOS DEL NOROESTE ARGENTINO - RedUE ALCUEPIROMETALURGIA Calcinación Fusión Vía seca...
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Mattenella, L. E.; Flores, H. R.; Riveros, A. N. ; Kwok, L. H. Instituto de Beneficio de Minerales, Fac. de Ingeniería, UNSa
Instituto de Investigación para la Industria Química (INIQUI-UNSa-CONICET)
Consejo de Investigación de la UNSa Av. Bolivia 5150, (4400) Salta, Argentina
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Innovación tecnológica para el aprovechamiento de efluentes de la industria
boratera del noroeste argentino (NOA)
Principales boratos de la región
Composición química, %
Borato Fórmula
Peso
Molec. B2O3 Na2O CaO MgO H2O
Bórax10(tincal)
Bórax 5
Bórax anhidro
Na2O.2B2O3.10H2O
Na2O.2B2O3. 5H2O
Na2O.2B2O3
381,3
291,3
201,3
36,53
47,81
69,2
16,26
21,28
30,8
-
-
-
-
-
-
47,22
30,9
0
Colemanita
Colem. anhidra
2CaO.3B2O3.5H2O
2CaO.3B2O3
410,9
320,9
50,84
65,1
-
-
27,26
34,9
-
-
21,9
0
Hidroboracita
Hidrob.anhidra
CaO.MgO.3B2O3.6H2O
CaO.MgO.3B2O3
413,2
305,2
50,55
68,45
-
-
13,55
18,35
9,76
13,2
26,14
0
Ulexita
Ulexita anhidra
Na2O.2CaO.5B2O3.16H2O
Na2O.2CaO.5B2O3
810,1
522,1
42,97
66,69
7,65
11,87
13,82
21,45
-
-
35,56
0
Acido bórico
Anhidrido bórico
BO3H3 (B2O3.3H2O)
B2O3
61,84
69,64
56,31
100
-
-
-
-
-
-
43,69
0
Composición química de minerales puros, de boratos comerciales del NOA y de sus calcinados
Ulexita de salar
Ulexita “papa” concentrada, lavada
Beneficio de boratos: productos y efluentes
Mena
REDUCCION DE TAMAÑO
LIXIVIACION, T=Td
SEPARACION
Sólido-Líquido
CRISTALIZACION, T=Tc
SEPARACION S-L
LAVADO
SECADO
Lavado
Barros
Mena
cruda Concentrado
Anhidro Frita Cristalizado
Ganga insoluble
Ganga
(insol. +soluble) Concentrado Solvente
Reciclo
Agua
madre
Barros
Solución límpida
Pulpa Agua
Agua
madre
Purga
Cristales PIROMETALURGIA
Calcinación Fusión
Vía seca
CONCENTRACION
Vía húmeda
Procesamiento de menas de boro. Productos. Tipo de efluentes
Materia prima Proceso Producto Efluente
Tincal
20-28 %B2O3
Disolución con agua
caliente. Cristalización
por enfriamiento.
Bórax 10.
Bórax 5.
Barros: 0,3 a 1,3 t/t Bx 10,
con 6 a 9 % B4O7Na2 (soluble en agua).
Purga líquida: 0,25 t/t Bx 10
Bórax
Bx 10, Bx 5
Fusión en horno Bórax
fundido
Gases de combustión con 0,9 t vapor de
agua/t bórax fundido. Arrastre de polvo de
bórax anhidro (soluble en agua).
Tincal
30-34
Calcinación Tincal 55%
(calcinado)
Gases de combustión. Arrastre de polvo de
tincal calcinado (soluble en agua)
Ulexita
25-30 %B2O3
Disolución con ácido, en
caliente. Cristalización
por enfriamiento
Acido
bórico Barros: 1,2 a 2,6 t/t ácido bórico, pH3,5
con 3 a 7 % BO3H3 (soluble en agua).
Purga líquida: 1,4 t/t ácido bórico, pH3,5
con 5-8 % ác. bco. y 12-17 % sulfato sodio
Ulexita
35-40 %B2O3
Calcinación Ulx 50-60%
(calcinada)
Gases de combustión con 0,41-0,46 t vapor
de agua/t ulexita calcinada.
Arrastre de polvo, ulexita calcinada soluble
Acido bórico
y bórax
Solubilización. Cristaliz.
en evaporador spray
Octoborato
de sodio
Gases de combustión con 3,2 t vapor/t oct.
Arrastre de nieblas con octoborato disuelto
1,31 t ulexita + 0,48 t ácido sulfúrico ↔
1 t ácido bórico + 0,23 t sulfato de sodio + 0,56 t yeso
Hacia 1982 se instalaron en la región del NOA numerosas plantas de producción de ácido bórico a partir del mineral denominado ulexita (borato de sodio y calcio) y ácido sulfúrico. Esta reacción deja como producto ácido bórico y un residuo insoluble consistente en arenas y arcillas (constitutivas de la ganga de la mena lixiviada) y yeso. La siguiente ecuación muestra la reacción estequiométrica de reactivos y los productos obtenidos.
El barro residual de la producción de ácido bórico (colas de proceso) posee una significativa cantidad de boro, bajo la forma de ácido bórico disuelto en la solución impregnante y/o como ulexita no disuelta
durante la lixiviación.
Una de las principales aplicaciones de los
boratos es la de fundente para muchos
óxidos ácidos como la sílice, empleada en la
industria del vidrio. Favorece reacciones
pirometalúrgicas del tipo:
Óxidos ácidos (SiO2, B2O3, …) + Óxidos
básicos (Na2O, CaO, …) Escoria (vidrio)
Las reacciones de sinterización que ocurren durante la cocción del barro generan productos de menor actividad metamórfica (pasivización del boro).
La tecnología propuesta para la fabricación de ladrillos, cerámicos, u otro producto de barro cocido, a partir de colas provenientes del proceso de beneficio de minerales de boro implica el desarrollo de tecnología tendiente a la fijación del boro contenido, posibilitando la disposición de estos materiales residuales basada en la obtención
de nuevos productos.
Análisis químico (%)
Especies estimadas (%)
Humedad 1,81 Agua 1,8
B2O3 total 2,53 Ulexita sin reaccionar 5,9
B2O3 soluble 0,77 Acido bórico 1,4
Insolubles 32,56 Arenas, arcillas 32,9
Sulfato 35,47 Yeso (*) 63,5
Cloruro 2,0 Sal 3,3
Composición química y especies estimadas del barro
empleado en la experimentación
Experimentación El comportamiento mecánico de los ladrillos se evaluó mediante ensayos experimentales de: a) Pérdida de peso por calcinación (PPC) del barro tal cual. b) Cambio de tamaño por efecto de la cocción c) Resistencia mecánica, a la flexión y a la compresión d) Impregnación en agua e) Fijación del boro
Ladrillos de barro cocido a distintas temperaturas
Resultados
En base a los resultados obtenidos se formuló un nuevo proyecto denominado “Desarrollo de tecnología para la producción de materiales de construcción empleando colas de procesos de la industria boratera” que tiene como objetivo formular mezclas que incluyan entre sus materias primas las colas del proceso de obtención de ácido bórico para ser empleadas en escala industrial por una empresa local productora de bloques y adoquines, ubicada en el parque industrial de
General Güemes (Salta).
Conclusiones El éxito del proyecto dará como beneficio directo la transformación de materiales que hoy en día son efluentes y pasivos ambientales en materia prima para la fabricación de materiales destinados a la construcción edilicia o para calles o caminos en forma de losetas, adoquines etc. También es una interesante alternativa complementaria a la industria del boro de forma de ir disminuyendo o eliminando sus efluentes en la cadena de industrialización. Se tiene así un mecanismo secuencial de vinculación basado en las aptitudes y necesidades de cada una de las partes intervinientes en el proyecto. El resultado final será la disposición final de las colas de proceso con un prototipo de utilidad comprobada, dando valor agregado a un material de desecho.