Proceso de Obtencion Del Acido Borico Memoria Tecnica

8/12/2019 Proceso de Obtencion Del Acido Borico Memoria Tecnica

1/11

MEMORIA TECNICA1.1. Acido Brico

Para la elaboracin de cido Brico se utiliza como material de

partida, ulexita seca con una ley promedio del 22 % en B2O3ycomo insumos principales, agua, cido sulfrico, energa elctricay gas natural.La reaccin de formacin del cido brico se lleva a cabo en unmedio acuoso caliente, donde el cido brico generado se disuelvedebido a la elevada dependencia de su solubilidad con latemperatura.El sulfato de sodio (Na2SO4) y las impurezas solubles del mineral

(cloruros, sulfatos) se disuelven junto al cido brico. El sulfato decalcio (CaSO4.2H2O) generado en la reaccin, junto a las arcillasy arenas de la ganga del mineral, permanecen como insolubles.El H3BO3se recupera de la solucin por medio de cristalizacinpor enfriamiento, mientras que los barros insolubles se eliminancomo colas.El empleo de mena de ulexita, con una ley media del 22 % B2O3,obliga a trabajar en la planta con una solucin de tres componentessalinos, el cido brico y el sulfato de sodio, generados en lareaccin, y una importante cantidad de cloruro de sodio aportadocomo impureza provista por el mineral.Para evitar la contaminacin de los cristales de cido brico, porcoprecipitacin de las otras sales, se controla la composicinqumica de los lquidos del proceso mediante una purga peridica.Esta purga se utiliza para el transporte de los barros hacia laspiletasimpermeabilizadas por medio de bombas y luego es reciclada a

proceso.

1.1.1. Recepcin y Acopio de Materia Prima

La ulexita cruda es transportada de yacimiento a la plantaindustrial utilizando bolsones contenedores Big Bag de 1.000 kg


2/11

y/o carga a granel y desmenuzado.En planta industrial, la carga til se pesa en bscula ubicada a laentrada del acceso secundario y luego se estaciona en la playa destock ubicada estratgicamente dentro del predio de la planta, bajo

techo, de forma tal que no existan acopio al aire libre, para evitar ladispersin por efectos del viento.

1.1.2. Etapa de pulpado y desarenado

Se descarga el mineral molido en dos Pulpadores, construidos conhormign premoldeado, donde se agrega agua madre con solucinfiltrada proveniente de la segunda filtrada de lavado de barros. Se

agrega cido sulfrico para realizar la lixiviacin de la ulexita queluego, por medio de bombas centrfugas, pasan por tres tornillosTipo Atkins colocados en cascada que separan la arena einsolubles, luego, tambin por bombeo, la pulpa va a un Pulpador-Pulmn.

1.1.3. Etapa de filtros prensa 1 filtrada, 2 filtrada y repulpador

Desde el Pulpador-Pulmn se alimenta a los filtros prensa de laprimera filtrada, por medio de bombas centrfugas de all seobtienen por un lado barro y solucin clara.El barro se lava en dos repulpadores con agua madre y agregado deagua de condensado de reactores y luego vaa una segunda filtrada con la finalidad de recuperar el mximocontenido de boro. El barro, ser transportado a las piletasimpermeabilizadas de acopio, a travs de unos repulpadoressecundarios y mediante una bomba a las piletas impermeabilizadas

destinadas a tal fin. La solucin filtrada de lavado de barros retornapor gravedad a un tanque cisterna para ser utilizados en lospulpadores nuevamente, previo calentamiento en un tanqueagitado. Del filtro prensa de la primer filtrada sale la solucin claraa una serie de reactores metlicos y de madera donde secalefacciona y ajusta el pH con cido sulfrico.


3/11

1.1.4. Etapa de reaccin final y decantado

Estos reactores poseen tapas y un sistema de chimeneas para la

eliminacin de vapor de agua y para evitar salpicaduras.La solucin concentrada lograda se calienta con vapor de aguaproveniente de la caldera hasta alcanzar los 90C, adicionandocido sulfrico proveniente de un tanque dosificador elevado hastacorregir el pH.Finalizada la reaccin, se obtiene una pulpa cida en solucin,compuesta mayoritariamente por cido brico, sales solubles(cloruros y sulfatos) y muy pequeas cantidades de insolubles

formados por una mezcla de arcillas-limos y sulfato de calcio. Laconcentracin de esta pulpa cida en anhdrido brico (B203),temperatura (en grados centgrados) y pH, son correctamentecontroladas y cuidadosamente ajustadas.Terminada la reaccin, ala solucin se le agrega floculante, por gravedad desde un tanque,para lograr un buen tamao de floculo, lo que contribuye a unarpida decantacin en el mismo reactor. La solucin clarificada, sedescarga por gravedad a los cristalizadores, y los insolubles sonevacuados a los repulpadores a travs de una vlvula ubicada en laparte inferior del reactor.

1.1.5. Etapa de cristalizacin

Una vez clarificada la solucin en los mismos reactores, sedescarga por gravedad la solucin limpia sobrenadante, sin barroso solucin no clarificada.

Los cristalizadores son recipientes de hormign pre-moldeadosrecubiertos de fibra de vidrio reforzadas, provistos de agitacin conlo cual se aument la capacidad de produccin, tambin existencristalizadores de madera y fibra de vidrio que son utilizados paraterminar de cristalizar bajando los ltimos grados de temperatura.La solucin clara se enfra desde 67C hasta 30C


4/11

aproximadamente.El agua de enfriamiento se toma de las piletas donde se encuentranlas torres de enfriamiento, mediante un sistema de bombas, tieneun T de 5 C, se cuenta con 5 (cinco) torres de enfriamiento tipo

Sultzer (del tipo compactas).Cuando se llega a la temperatura cercana a los 30C se detiene laagitacin terminando de precipitar los cristales de cido brico, sepurga la solucin sobrenadante (agua madre) por medio devlvulas ubicadas a distintas alturas del cristalizador.Ellquido madre se almacena y recircula en piletonesimpermeabilizados, a travs de canaletas de hormign, desde

donde se los recicla al proceso.

1.1.6. Etapa de filtrado y secado

Los cristales pasan a travs de una vlvula para derivar una parte afiltros de vaco tipo Nutsche, para luego secarlos en hornosrotativos; y la otra al pulmn de pulpa y de all alimentar acentrfugas donde se los lava y se los deja con una humedad

remanente del 15% aproximadamente para luego secarlos en

secador Flash o lecho fluidizado.En el caso de los hornos rotativos, estos son alimentados porchimangos dosificadores, y a la salida los cristales son recolectadospor una rosca transportadora, los que luego de pasar por unazaranda, son elevados por unos cangilones hacia una tolva deembolsado.El secado tipo Flash se desarrolla en tubo vertical. El aire esaspirado por un ventilador y previamente calentado en hornos

directos. El aire caliente es dirigido hacia el tubo vertical, con unavelocidad adecuada para generar el transporte neumtico de laalimentacin hmeda. Una vez que el producto llega al final deltubo vertical, es separado del aire, gracias a ciclones de altaeficiencia donde por la superior sale aire y se recoge los cristalespor la parte inferior. Los cuales descargan mediante las vlvulas


5/11

rotativas a una zaranda vibratoria colocada sobre una tolva deembolsado, cuya malla puede cambiarse de acuerdo a lagranulometra solicitada por el cliente. El rechazo de la zarandapasa a una etapa de molienda.

El secador por Lecho Fluido, consiste en el secado de los cristalesa travs de un lecho de aire caliente en un dispositivo vibratoriosobre el cual, los cristales se desplazan. El cido brico seco, a lasalida de este equipo, tambin son pasados por zarandas vibratoriasy luego a las tolvas de embolsado.Estos sistemas de secado cuentan con diversos sistemas colectoresde polvos que minimizan la emisin de particulado a la atmsferay cuenta adems con un eficiente lavador de gases.

1.1.7. Etapa de envasado

En el caso del horno el material que pasa por la zaranda, por mediode un transportador de tornillo se alimenta a una tolva pulmn dela embolsadora, donde se envasa en bolsas de 25 Kg (plsticas) oen big bag de 1.000 Kg, que se almacenan estibndose en una zonacubierta para su expedicin. De similar forma se procede con elmaterial proveniente del secador flash.

Aguas madres: Se le llama aguas madres a una solucin conconcentracin del 5 % en cido brico, provenientes de las etapasde cristalizacin y lavado de cristales en la etapa de concentracinEsta agua son recolectadas por canales construidos en el piso de lafbrica y conducidas a las piletas de aproximadamente de 150 m3de capacidad. Desde all son recicladas a la etapa de reaccin opara el lavado de barros.

1.2. Balance de materia

Acontinuacin se muestra el balance general de nuestro proceso:


6/11

Entradas

%B2O3Peso (kg)

kg B2O3

Agua de Lavado

475

Agua Madre

3,667673281

cido Sulfrico

700

Mineral Ulexita21,803798828

TOTAL:12646

Salidas

%B2O3


7/11

Peso (kg)kg B2O3

cido Brico

1000

Barros1,41320045

Agua Madre3,667673281

Agua Evaporada

773

TOTAL:12646

Obsrvese que el agua madre en realidad no sale del proceso,puesto que lo que sale en una etapa vuelve ingresar en la siguiente.Se tiene un rendimiento de cido brico a partir de ulexita del 70%aproximadamente

1.3. DIAGRAMA DE FLUJO


8/11

1.4. Acido sulfrico para autoabastecimiento

Para la obtencin del cido sulfrico se utiliza el mtodo deContacto. En su totalidad se utiliza en el proceso de fabricacin deacido brico, principal actividad de MA.

1.4.1. Recepcin y Acopio de Materia Prima

Este proceso utiliza como materia prima azufre elemental deconcentracin 99,5 a 99.9 % de pureza, el cual proviene de Canada travs de Zona Franca Iquique, el mismo ser transportado a laplanta en camiones en bolsones tipo big bag o a granel, esto enfuncin de un anlisis de costos.

1.4.2. Produccin de Dixido de Azufre

Esta etapa del proceso da inicio con la licuacin del azufreelemental, para ello el mismo es trasvasado a las piletas defundicin, lascuales estn construidas de hormign armado y paredes recubiertascon material refractario resistente a la acidez, en la misma el azufrees fundido mediante la aplicacin de calor indirecto.El calor necesario para la fusin del azufre es aportado por vaporde agua. El azufre fundido es posteriormente inyectado alquemador del horno de combustin mediante una bomba. El horno

de combustin presenta paredes recubiertas de material refractariocon el fin de evitar prdidas de energa, el mismo presenta unalongitud de 8,00 m. aproximadamente, precedida por baflestransversales para lograr un tiempo de residencia mayor y de estamanera lograr combustin total.Previo al ingreso al horno, el azufre fundido pasa por un filtro, el


9/11

cual cumple la funcin de retener cualquier partcula de slice(arena - cuarzo) que este pudiera contener, ya que el mismopresenta caractersticas abrasivas y podra erosionar las boquillasdel quemador. Adems se alimenta aire previamente secado y gas

natural.La reaccin que ocurre en este sector de la lnea de produccin es:

Para acondicionar el gas saliente de la combustin antes deingresar a la zona de catalizadores. Primeramente se enfran losgases en una caldera, en la cual la corriente caliente (gases de

combustin) entrega calor a la corriente fra (agua) que produce asu vez vapor que ser utilizado para la fusin del azufre elementalen las cubas de fusin. Latemperatura de los gases se reduce hasta unos 420 C, temperaturaptima para el ingreso a la etapa de catlisis. La limpieza de losgases se realiza mediante un filtro de retencin de partculas, elcual retendr las partculas de polvos y cenizas generadas en lacombustin.

1.4.3. Conversin a Trixido

En esta etapa lo que se pretende es convertir el dixido de azufreen trixido de azufre. Para llevar a cabo esta reaccin se utilizacatalizadores, la oxidacin cataltica del SO2, se lleva a cabomediante la catlisis heterognea en tres etapas del tipo contactogasslido, utilizando como catalizador una mezcla de salesinorgnicas compuestas por pentxido de vanadio (V2O5 -

oxosulfato de vanadio (V)) como componente activo sobre unsoporte de slice cristalina.La reaccin de oxidacin que interviene es esta etapa es lasiguiente:


10/11


11/11

1.4.5. Acondicionamiento de los gases de cola

Los gases remanentes contienen principalmente nitrgeno y

oxigeno, pero tambin pueden existir trazas SO2 sin reaccionar,SO3 no absorbido, niebla y spray de cido sulfrico, por lo cualprevio a su vuelco el efluentes deben ser adecuados para cumplircon los parmetros exigidos por la ley. El acondicionamiento serealiza en un eliminador de nieblas relleno de 6,00 m de largo deltipo fibra de vidrio/vidrio, el cual retendr la niebla y spray decido sulfrico y adems presenta un contacto cido sulfrico -trixido de azufre, logrando la absorcin de este ltimo.

Proceso de Obtencion Del Acido Borico Memoria Tecnica

Documents

Transcript of Proceso de Obtencion Del Acido Borico Memoria Tecnica