Cap 6 Minerales Industriales -...

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MINERALES INDUSTRIALESMINERALES INDUSTRIALESCAPITULO 6CAPITULO 6

PROFESOR: XIMENA VELOSO V.

UNIVERSIDAD ARTURO PRAT

IQUIQUE-CHILE

NITRATOSNITRATOS

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6.1 CARACTERISTICAS DEL SALITRE 6.1 CARACTERISTICAS DEL SALITRE

Salitre natural : Nitrato de sodio Salitre natural : Nitrato de sodio NaNONaNO33Nitrato de potasio KNONitrato de potasio KNO33

Salitre sintético: Urea (NHSalitre sintético: Urea (NH22))22COCOSe obtiene por síntesis a partirSe obtiene por síntesis a partirdel amoníacodel amoníaco

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6.2 PROPIEDADES FISICAS DE LOS NITRATOS6.2 PROPIEDADES FISICAS DE LOS NITRATOS

Nombre Nombre Nitrato de sodio Nitrato de potasioNitrato de sodio Nitrato de potasioFórmula Fórmula NaNONaNO33 KNOKNO33

Punto fusión (Punto fusión (°C°C) 308 334) 308 334PtoPto ebullición (ebullición (°C°C) 380 400) 380 400Densidad (g/Densidad (g/cccc) 2,26 2,11) 2,26 2,11Peso Molecular 85 101Peso Molecular 85 101Solubilidad en agua (g/100 g HSolubilidad en agua (g/100 g H22O)O)

0 0 °C°C 73 1373 13100 100 °C°C 180 246180 246

Elementos presentes (%)Elementos presentes (%)N 16,5 13,9N 16,5 13,9O 56,5 47,5O 56,5 47,5NaNa 27,0 27,0 --K K -- 38,638,6

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6.3 RESERVAS DEL SALITRE 6.3 RESERVAS DEL SALITRE

De las reservas a nivel mundial no se tiene datos. De las reservas a nivel mundial no se tiene datos. Los yacimientos económicamente explotables sólo Los yacimientos económicamente explotables sólo se conocen en Chile y están asociados a los se conocen en Chile y están asociados a los yacimientos de caliche.yacimientos de caliche.En Chile los yacimientos se extienden desdeEn Chile los yacimientos se extienden desdeel límite norte: Quebrada de Camarones hasta el límite norte: Quebrada de Camarones hasta el límite sur: el límite sur: TaltalTaltal (Salar de (Salar de MaricungaMaricunga))Extensión: 750 Extensión: 750 kmkm de largo por 25 a 30de largo por 25 a 30kmkm de ancho.de ancho.

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6.4 PRODUCTOS DEL SALITRE 6.4 PRODUCTOS DEL SALITRE

El nitrato comercial se vende en dos formas: El nitrato comercial se vende en dos formas: cristalizado y cristalizado y priladoprilado..Ambos productos poseen similares características Ambos productos poseen similares características químicas de pureza, su diferencia es solamente químicas de pureza, su diferencia es solamente física. Ambos productos se comercializan a similar física. Ambos productos se comercializan a similar precio.precio.

Nitrato de sodio Nitrato de sodio NaNONaNO33 cristalizado y cristalizado y priladopriladoNitrato de potasio KNONitrato de potasio KNO33 cristalizado y cristalizado y priladopriladoSalitre potásico (Salitre potásico (NaNa –– K) NOK) NO33 priladoprilado

este último es mezcla de nitrato de sodioeste último es mezcla de nitrato de sodioy potasioy potasio

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6.5 USOS DEL NITRATO6.5 USOS DEL NITRATO

ExplosivosExplosivosVidrioVidrioMetalurgia Metalurgia

Tratamiento térmico de aleaciones de aluminioTratamiento térmico de aleaciones de aluminioEn el reciclaje de plomo se utiliza para remover En el reciclaje de plomo se utiliza para remover impurezasimpurezas

Uso agrícolaUso agrícolaEfecto rápido como fertilizante, tiene alta Efecto rápido como fertilizante, tiene alta

solubilidad, contiene solubilidad, contiene micronutrientesmicronutrientes (boro que es (boro que es nutriente, magnesio que mejora rendimiento de las nutriente, magnesio que mejora rendimiento de las cosechas, yodo que aumenta la asimilación de cosechas, yodo que aumenta la asimilación de nitrógeno y otros como S, nitrógeno y otros como S, MoMo y y MnMn).).

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6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS

Extracción del calicheExtracción del calicheSe realiza perforación y Se realiza perforación y tronaduratronadura cuando corresponda. En forma cuando corresponda. En forma previa se hace una remoción de material estéril.previa se hace una remoción de material estéril.

Mineral: calicheMineral: calicheLey de corte: 5 % Ley de corte: 5 % NaNONaNO33Ley media: 7Ley media: 7--8 % 8 % NaNONaNO33

Sistema explotación: rajo abierto, con eliminaciónSistema explotación: rajo abierto, con eliminaciónde sobrecargade sobrecarga

ChancadoChancadoSólo se realiza en caso de que la lixiviación se realice en Sólo se realiza en caso de que la lixiviación se realice en bateas. bateas. En ese caso el material debe ser reducido de tamaño en un En ese caso el material debe ser reducido de tamaño en un proceso de proceso de chancadochancado en tres etapas, con un producto final de en tres etapas, con un producto final de 100% 100% --½”.½”.

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LixiviaciónLixiviaciónSe retira la fracción soluble. Se realiza por LIX Se retira la fracción soluble. Se realiza por LIX

en bateas, proceso que cada día se usa menos, y en bateas, proceso que cada día se usa menos, y por LIX en pilas.por LIX en pilas.

En ambos casos solución En ambos casos solución lixiviantelixiviante es agua, es agua, para pilas el riego es a temperatura ambiente, para pilas el riego es a temperatura ambiente, para bateas agua a 40 para bateas agua a 40 ºCºC..

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Fundamento del proceso de concentración de Fundamento del proceso de concentración de soluciones soluciones

La concentración de soluciones se realiza por La concentración de soluciones se realiza por medio de la evaporación solar.medio de la evaporación solar.

El proceso de evaporación solar se lleva a cabo El proceso de evaporación solar se lleva a cabo en grandes piscinas o pozas de evaporación, con una en grandes piscinas o pozas de evaporación, con una altura que bordea el metro de profundidad. La tasa de altura que bordea el metro de profundidad. La tasa de evaporación depende de varios factores, entre los evaporación depende de varios factores, entre los más importantes: estación del año, humedad relativa, más importantes: estación del año, humedad relativa, vientos, concentración de soluciones. La tasa de vientos, concentración de soluciones. La tasa de evaporación típica es del orden de 4,5 L/mevaporación típica es del orden de 4,5 L/m22--diadia. .

EL tiempo total del proceso de evaporación solar EL tiempo total del proceso de evaporación solar es de 18 meses, con una recuperación del 90%. es de 18 meses, con una recuperación del 90%.

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Etapas del proceso de evaporación solar:Etapas del proceso de evaporación solar:

Neutralización y Neutralización y prepre concentración: se debe estabilizar el concentración: se debe estabilizar el pHpH en en torno a 7. Las soluciones que ingresan, que son las soluciones dtorno a 7. Las soluciones que ingresan, que son las soluciones de e descarte de la planta química productora de yodo lo hacen a descarte de la planta química productora de yodo lo hacen a concentraciones de 70 a 100 concentraciones de 70 a 100 gplgpl de nitrato y de nitrato y pHpH cercano a 2. Se cercano a 2. Se neutralizan con lechada de cal.neutralizan con lechada de cal.

Concentración: se mantienen las soluciones en “piscinas de Concentración: se mantienen las soluciones en “piscinas de concentración” hasta que se alcanza el punto de saturación de concentración” hasta que se alcanza el punto de saturación de principalmente cloruros, sulfatos y astrakanita (sal doble de principalmente cloruros, sulfatos y astrakanita (sal doble de sulfato de magnesio y sodio hidratada Nasulfato de magnesio y sodio hidratada Na22SOSO44*MgSO*MgSO44*4H*4H22O). O). Por lo tanto estas sales menos solubles precipitan.Por lo tanto estas sales menos solubles precipitan.Se le llama punto de corte a aquel valor de concentración en el Se le llama punto de corte a aquel valor de concentración en el cual es necesario cambiar de piscinas las soluciones, el que cual es necesario cambiar de piscinas las soluciones, el que ocurre en torno a los 240 ocurre en torno a los 240 gplgpl de nitrato.de nitrato.

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Cosecha: En las “piscinas de cosechas” se Cosecha: En las “piscinas de cosechas” se continúa el proceso de evaporación, llegando continúa el proceso de evaporación, llegando al punto de saturación, momento en el cual al punto de saturación, momento en el cual precipitan las sales enriquecidas en nitratos. precipitan las sales enriquecidas en nitratos. Se generan sales ricas en nitrato de sodio (50 Se generan sales ricas en nitrato de sodio (50 a 55% NaNOa 55% NaNO33).).

Canchas de acopio: se realiza acopio de sales Canchas de acopio: se realiza acopio de sales de descarte y de sales ricas.de descarte y de sales ricas.

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6.7 DIAGRAMA DE FLUJO EVAPORACION 6.7 DIAGRAMA DE FLUJO EVAPORACION SOLARSOLAR

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6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE 6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE NITRATOSNITRATOS

Se generan tres tipos de productos comerciales:Se generan tres tipos de productos comerciales: Nitrato de sodio Nitrato de sodio NaNONaNO33 Nitrato de potasio KNONitrato de potasio KNO33 Mezcla (KNOMezcla (KNO33 y y NaNONaNO33 ))El proceso tiene las siguientes etapas:El proceso tiene las siguientes etapas:1.1. Alimentación de sales: se Alimentación de sales: se recepcionanrecepcionan las sales que las sales que

constituyen las materias primas. Las sales ricas se constituyen las materias primas. Las sales ricas se someten a un proceso de reducción de tamaño, para someten a un proceso de reducción de tamaño, para lo cual se usa un harnero vibratorio y un lo cual se usa un harnero vibratorio y un chancadorchancadorde rodillo. El producto que se alimenta a la planta no de rodillo. El producto que se alimenta a la planta no debe contener partículas mayores a 10 debe contener partículas mayores a 10 mm.mm. Se Se alimenta también cloruro de potasio (muriato o alimenta también cloruro de potasio (muriato o KClKCl). ). CosayachCosayach lo compra, en cambio SQM lo obtiene del lo compra, en cambio SQM lo obtiene del salar.salar.

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2. Cristalización2. CristalizaciónPara Para KNOKNO33

Se disuelven en caliente el nitrato y el muriato, reaccionaSe disuelven en caliente el nitrato y el muriato, reaccionando ndo para producir para producir KNOKNO33 , el cual se mantiene en solución, cristalizando , el cual se mantiene en solución, cristalizando NaClNaCl..

NaNONaNO33 + + KClKCl ---- KNOKNO33 + NaCl+ NaClLa pulpa va a estanque evaporador para eliminar parte del aLa pulpa va a estanque evaporador para eliminar parte del agua, gua,

produciendo solución saturada de nitrato de potasio y precipitanproduciendo solución saturada de nitrato de potasio y precipitando do el remanente de cloruros y sulfatos.el remanente de cloruros y sulfatos.

Se separa la fase sólida y líquida.Se separa la fase sólida y líquida.La solución se envía a cristalización al vacío (cristalizaciLa solución se envía a cristalización al vacío (cristalización por ón por

enfriamiento de 90 a 40 enfriamiento de 90 a 40 ºCºC).).Cristalización en tres etapas para generación de núcleos de Cristalización en tres etapas para generación de núcleos de

cristalización y para crecimiento de los cristales.cristalización y para crecimiento de los cristales.Separación sólido Separación sólido –– líquido.líquido.

Para Para NaNONaNO33Igual al proceso anterior, pero sin la alimentación de muriato.Igual al proceso anterior, pero sin la alimentación de muriato.

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3. Secado del producto3. Secado del productoEl producto cristalizado que contiene 5% de El producto cristalizado que contiene 5% de

humedad, se seca hasta obtener una humedad de humedad, se seca hasta obtener una humedad de 0,15%.0,15%.

4. Preparación del producto comercial4. Preparación del producto comercialLos productos se comercializan en dos Los productos se comercializan en dos

formas: cristalizado y formas: cristalizado y priladoprilado..El producto cristalizado es el mismo que se El producto cristalizado es el mismo que se

genera en las plantas de cristalización y sólo genera en las plantas de cristalización y sólo requiere adición de requiere adición de anticakinganticaking ((antiaglomeranteantiaglomerante).).

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PriladoPriladoEl El priladoprilado tiene por objetivo generar un producto tiene por objetivo generar un producto

de forma esférica de entre 2 a 3 de forma esférica de entre 2 a 3 mm.mm. Este proceso consta Este proceso consta de:de:

Fusión: el material se funde a una Fusión: el material se funde a una temperatura de 300 temperatura de 300 ºCºC..

Goteo: el material fundido es llevado al Goteo: el material fundido es llevado al tope de una torre (70 m) , donde se deja tope de una torre (70 m) , donde se deja caer en caída libre y se le hacen por los caer en caída libre y se le hacen por los lados golpes térmicos con spray de agua lados golpes térmicos con spray de agua fría.fría.

5. Envasado del producto: Los productos se 5. Envasado del producto: Los productos se comercializan como: sacos de 25 o 50 comercializan como: sacos de 25 o 50 kgkg,,maxibagsmaxibags de 1.000 de 1.000 kgkg o a granel en container con o a granel en container con capacidad de 24 o 28 ton.capacidad de 24 o 28 ton.

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6.9 DIAGRAMA DE FLUJO PLANTA DE 6.9 DIAGRAMA DE FLUJO PLANTA DE NITRATOSNITRATOS

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