profesor: ximena veloso v. universidad...

11

MINERALES INDUSTRIALESMINERALES INDUSTRIALESCAPITULO 4CAPITULO 4

PROFESOR: XIMENA VELOSO V.

UNIVERSIDAD ARTURO PRAT

IQUIQUE-CHILE

BORATOSBORATOS

22

4.1 GENERALIDADES4.1 GENERALIDADES

El boro B es un mineral extremadamente El boro B es un mineral extremadamente disperso en la naturaleza, encontrándose en una disperso en la naturaleza, encontrándose en una concentración promedio de 3 concentración promedio de 3 ppmppm en la corteza en la corteza terretreterretre y de 4,6 y de 4,6 ppmppm en el agua de mar.en el agua de mar.Existen 15 minerales de boro de los cuales Existen 15 minerales de boro de los cuales cuatro son de interés comercial.cuatro son de interés comercial.De acuerdo a su composición, los boratos se De acuerdo a su composición, los boratos se pueden clasificar en sódicos, pueden clasificar en sódicos, sódicossódicos--cálcicos y cálcicos y cálcicos principalmente, existiendo también cálcicos principalmente, existiendo también boratos de magnesio.boratos de magnesio.

33

4.2 CARACTERISTICAS GENERALES4.2 CARACTERISTICAS GENERALES

Boro = BBoro = BCorresponde al quinto elemento de la tabla Corresponde al quinto elemento de la tabla periódicaperiódicaPA = 10,8PA = 10,8En la naturaleza no se presenta en forma libre, se En la naturaleza no se presenta en forma libre, se encuentra asociado a encuentra asociado a NaNa, , CaCa o o MgMg..

44

4.3 BORATOS PRINCIPALES 4.3 BORATOS PRINCIPALES

Boratos:Boratos:Término genérico para compuestos que contienen B y OTérmino genérico para compuestos que contienen B y OExisten 4 boratos de interés comercial, que son:Existen 4 boratos de interés comercial, que son:

UlexitaUlexita: : NaCaBNaCaB55OO99*8H*8H22O Borato sódicoO Borato sódico--cálcico. cálcico. Borato natural insoluble, ligeramente soluble en agua Borato natural insoluble, ligeramente soluble en agua caliente, soluble en ácidos. Presente en los salares caliente, soluble en ácidos. Presente en los salares andinos de Chile.andinos de Chile.

ColemanitaColemanita: : CaCa22BB66OO1111 *5H*5H22O Borato cálcico. Borato O Borato cálcico. Borato natural insoluble en agua, fácilmente soluble en natural insoluble en agua, fácilmente soluble en HClHClcaliente. No hay en Chile.caliente. No hay en Chile.

KernitaKernita: : NaNa22BB44OO77*4H*4H22O Borato sódico. Difiere del O Borato sódico. Difiere del bórax sólo en el contenido de agua. Se puede emplear bórax sólo en el contenido de agua. Se puede emplear en el estado que se encuentra en la naturaleza.en el estado que se encuentra en la naturaleza.

Bórax (Bórax (TincalTincal): ): NaNa22BB44OO77*10H*10H22O Borato sódico. Borato O Borato sódico. Borato natural y soluble en agua. No hay en Chile. Puede ser natural y soluble en agua. No hay en Chile. Puede ser refinado con 99,5% de pureza. refinado con 99,5% de pureza.

55

4.4 GEOLOGIA4.4 GEOLOGIA

Debido a la gran dispersión del boro en la Debido a la gran dispersión del boro en la naturaleza, existen escasas ocurrencias donde el naturaleza, existen escasas ocurrencias donde el elemento esté suficientemente concentrado como elemento esté suficientemente concentrado como para ser considerado de valor económicopara ser considerado de valor económico..Depósitos formados principalmente por actividad Depósitos formados principalmente por actividad

volcánica local o por acumulación de algún volcánica local o por acumulación de algún recurso hídrico (lagos, salares, etc.).recurso hídrico (lagos, salares, etc.).En Chile los boratos están presentes en En Chile los boratos están presentes en

depósitos salinos andinos y predepósitos salinos andinos y pre--andinos, que andinos, que contienen contienen ulexitaulexita (15 (15 –– 35% B35% B22OO33). También hay ). También hay boro disuelto en las salmueras de diversos salares boro disuelto en las salmueras de diversos salares (Salar de Ascotán, de Aguas Calientes y de (Salar de Ascotán, de Aguas Calientes y de Atacama), cuyas concentraciones promedio son Atacama), cuyas concentraciones promedio son del orden de 600 del orden de 600 –– 880 mg/L de B.880 mg/L de B.

66

4.4 GEOLOGIA4.4 GEOLOGIA

Los depósitos son horizontes delgados 10 a 70 Los depósitos son horizontes delgados 10 a 70 cmcm de barras de de barras de ulexitaulexita..

También hay depósitos de boratos asociados También hay depósitos de boratos asociados a nitratos, pero de bajos contenidos, del a nitratos, pero de bajos contenidos, del orden de 0,2 % Borden de 0,2 % B22OO33..

La La ulexitaulexita contiene como impurezas especies contiene como impurezas especies como como halitahalita ((NaClNaCl), yeso (), yeso (CaSOCaSO44*2H*2H22O), O), sulfato de sodio o sulfato de sodio o thenarditathenardita ((NaNa22SOSO44), ), insolubles y agua intersticial (hasta 40% en insolubles y agua intersticial (hasta 40% en peso).peso).

77

4.5 USOS DE LOS BORATOS4.5 USOS DE LOS BORATOS

Se requieren en muchas industrias del mundo.Se requieren en muchas industrias del mundo.Aplicaciones en:Aplicaciones en:

Industria del vidrioIndustria del vidrioIndustria textil y Industria textil y aislaciónaislaciónEsmaltes vítreos y cerámicosEsmaltes vítreos y cerámicosFibra de vidrioFibra de vidrioPreservante de maderaPreservante de maderaRetardanteRetardante del fuegodel fuegoFundentes y aleaciones metalúrgicasFundentes y aleaciones metalúrgicas

88

4.5.1 USO EN VIDRIO Y CERAMICAS 4.5.1 USO EN VIDRIO Y CERAMICAS

El contenido de BEl contenido de B22OO33 de los boratos de los boratos reduce el coeficiente de expansión reduce el coeficiente de expansión térmica, pudiendo soportar así térmica, pudiendo soportar así cambios bruscos de temperatura, cambios bruscos de temperatura, aumento de durabilidad, índice de aumento de durabilidad, índice de refracción, etc.refracción, etc.

Vidrio Vidrio PyrexPyrex: 12: 12--15% 15% BB22OO33

99

4.5.2 DISTRIBUCION DEL USO FINAL DE 4.5.2 DISTRIBUCION DEL USO FINAL DE BORATOS EN EEUU BORATOS EN EEUU

AislaciónAislación en fibra de vidrio 38%en fibra de vidrio 38%Fibra de vidrio grado textil 14%Fibra de vidrio grado textil 14%Vidrio Vidrio borosilicatoborosilicato 9%9%Jabones y detergentes 6%Jabones y detergentes 6%Agricultura 5%Agricultura 5%AislaciónAislación celulósica 5%celulósica 5%Esmaltes 3%Esmaltes 3%Perborato de sodio 2%Perborato de sodio 2%Usos misceláneos 18%Usos misceláneos 18%

1010

4.6 PRODUCTOS OBTENIDOS Y 4.6 PRODUCTOS OBTENIDOS Y APLICACIONAPLICACION

Idea es refinar o procesar los minerales Idea es refinar o procesar los minerales de boro y obtener productos de mayor de boro y obtener productos de mayor valor agregadovalor agregadoBórax Bórax pentapenta y y decadeca--hidratado hidratado NaNa22BB44OO77*10H*10H22O O

(grados técnico y agrícola)(grados técnico y agrícola)Bórax anhidro (aislante térmico, tejidos textiles, Bórax anhidro (aislante térmico, tejidos textiles,

papeles y cartones)papeles y cartones)AcidoAcido bórico Hbórico H33BOBO33 o o B(OHB(OH))33 (farmacéutico, (farmacéutico,

grado técnico y especial)grado técnico y especial)Perboratos de sodio Perboratos de sodio NaBONaBO33UlexitaUlexita (fertilizante, fabricación de bórax y (fertilizante, fabricación de bórax y

ácido bórico)ácido bórico)

1111

4.6.1 4.6.1 COMMODITIESCOMMODITIES

Se define Se define commoditiescommodities como productos de como productos de fabricación, disponibilidad y demanda fabricación, disponibilidad y demanda mundial, que poseen un rango de precios mundial, que poseen un rango de precios internacional y no requieren gran tecnología internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y procesamiento.para su fabricación y procesamiento.Los productos Los productos commoditiescommodities no se diferencian no se diferencian por la marca.por la marca.Ejemplo: los principales Ejemplo: los principales commoditiescommodities que que exporta exporta ChChile son el ile son el cobrecobre y la y la celulosacelulosa

1212

4.7 RESERVAS Y PRODUCTORES4.7 RESERVAS Y PRODUCTORES

Proveedores principales: Turquía y EEUU con Proveedores principales: Turquía y EEUU con 53 y 35% de producción mundial.53 y 35% de producción mundial.Chile: 8,5 millones de ton probadas de Chile: 8,5 millones de ton probadas de ulexitaulexita(ley (ley promprom: 25% : 25% BB22OO33).).

Reservas estimadas 20 millones Reservas estimadas 20 millones ton.ton.Principales yacimientos nacionales: Principales yacimientos nacionales: Salar de Salar de SurireSurire (interior Arica 4.200 (interior Arica 4.200 msnmmsnm) y Salar de ) y Salar de AscotánAscotán (II Región)(II Región)

1414

4.8 EMPRESAS PRODUCTORAS4.8 EMPRESAS PRODUCTORAS

EtibankEtibank (Turquía): Concentrados de B(Turquía): Concentrados de B22OO33Produce bórax y Produce bórax y colemanitacolemanita

US US BoraxBorax (EEUU): Boratos y H(EEUU): Boratos y H33BOBO33Producción nacional: 100.000 t/año Producción nacional: 100.000 t/año

QuiboraxQuiborax (XV Región): (XV Región): UlexitaUlexitamolida y seca. molida y seca. AcidoAcido bórico bórico

(se exporta)(se exporta)MinsalMinsal S.A. (II Región): 20.000 TPAS.A. (II Región): 20.000 TPAde Hde H33BOBO3 . 3 . Esta planta fue comprada por Esta planta fue comprada por

SQM S.A.SQM S.A.

1515

4.9 MERCADO DE BORATOS4.9 MERCADO DE BORATOS

Consumidor principal: EEUU donde 80% Consumidor principal: EEUU donde 80% es producción de US es producción de US BoraxBorax, el resto se , el resto se importa de Turquía.importa de Turquía.

No existen materiales sustitutos, ya que No existen materiales sustitutos, ya que poseen cualidades únicas y versátiles.poseen cualidades únicas y versátiles.

1616

4.10 PRECIOS DE LOS BORATOS4.10 PRECIOS DE LOS BORATOS

UlexitaUlexita de exportación: 100 US$ por de exportación: 100 US$ por tontonEl precio varía dependiendo del El precio varía dependiendo del contenido de Bcontenido de B22OO33 (óxido bórico)(óxido bórico)

AcidoAcido bórico: 913 US$ por tonbórico: 913 US$ por tonEl precio varía dependiendo de su El precio varía dependiendo de su

pureza.pureza.

1717

4.11 OBTENCION BORAX A PARTIR DE 4.11 OBTENCION BORAX A PARTIR DE ULEXITAULEXITA

Calcinación de la Calcinación de la ulexitaulexita NaCaBNaCaB55OO99*8H*8H22O O para eliminar 30% de para eliminar 30% de agua de cristalización y calcinar materia orgánica.agua de cristalización y calcinar materia orgánica.Molienda para tener un mineral de tamaño uniforme.Molienda para tener un mineral de tamaño uniforme.Disolución de la Disolución de la ulexitaulexita y dosificación de carbonato de sodio y dosificación de carbonato de sodio

NaCONaCO33 con hidrocarbonato de sodio con hidrocarbonato de sodio NaHCONaHCO33Variables críticas son la dosificación, la temperatura y el tiemVariables críticas son la dosificación, la temperatura y el tiempo po

ya que determinan el rendimiento de la reacción en la formación ya que determinan el rendimiento de la reacción en la formación del del NaNa22BB44 OO77*10H*10H22OO bórax o bórax o tetraboratotetraborato de sodio de sodio decahidratadodecahidratadopuro, exento de impurezas.puro, exento de impurezas.Filtrado solución saturadaFiltrado solución saturadaCristalización por enfriamientoCristalización por enfriamientoFiltrado de los cristalesFiltrado de los cristalesSecado en horno rotatorio (elimina 6% de humedad en el Secado en horno rotatorio (elimina 6% de humedad en el

producto, cuidar de no eliminar agua de cristalización)producto, cuidar de no eliminar agua de cristalización)

1818

4.11.1 COMPOSICION QUIMICA DE LA 4.11.1 COMPOSICION QUIMICA DE LA ULEXITA NATURALULEXITA NATURAL

30,0830,08HH22OO14,3514,35NaNa22SOSO44

2,252,25NaClNaCl0,080,08FeFe22OO6,76,7NaNa22OO

0,050,05CaOCaO25,9725,97BB22OO33

2,082,08Materia orgánicaMateria orgánica8,348,34Insolubles en aguaInsolubles en agua

PorcentajePorcentajeCompuestoCompuesto

1919

4.12 DIAGRAMA DE FLUJO PARA 4.12 DIAGRAMA DE FLUJO PARA OBTENCION ULEXITA GRANULADA OBTENCION ULEXITA GRANULADA A PARTIR DE MINERAL DE ULEXITAA PARTIR DE MINERAL DE ULEXITA

Recepción de mineral de Recepción de mineral de ulexitaulexita natural que viene natural que viene de la mina en canchas de acopiode la mina en canchas de acopioChancado y clasificación para tener un material de Chancado y clasificación para tener un material de

granulometría uniformegranulometría uniformeCalcinación de la Calcinación de la ulexitaulexita para eliminar materia para eliminar materia

orgánicaorgánicaEnvasado y control del pesoEnvasado y control del pesoAlmacenamiento en bodegaAlmacenamiento en bodegaVenta del productoVenta del producto

2020

Chancado y homogeneizado

2121

4.13 DIAGRAMA DE FLUJO PARA 4.13 DIAGRAMA DE FLUJO PARA OBTENCION ACIDO BORICO A PARTIR DE OBTENCION ACIDO BORICO A PARTIR DE MINERAL DE ULEXITAMINERAL DE ULEXITA

Recepción de la Recepción de la ulexitaulexita en plantaen plantaChancado y clasificación para tener un material de Chancado y clasificación para tener un material de

tamaño uniformetamaño uniformeEn el reactor ocurre la reacción química:En el reactor ocurre la reacción química:

2(2(NaCaBNaCaB55OO99*8H*8H22O)O)+3H+3H22SOSO44 2CaSO2CaSO44+10H+10H33BOBO33 +Na+Na22SOSO44 + 4H+ 4H22OO

El reactor se carga primero con agua, como medio de El reactor se carga primero con agua, como medio de transporte a una temperatura entre 55 a 62 transporte a una temperatura entre 55 a 62 ººCC..

Se carga la Se carga la ulexitaulexita por correas transportadoras. El por correas transportadoras. El contenido de boro de la contenido de boro de la ulexitaulexita se expresa en tse expresa en téérminos rminos de % Bde % B22OO33 ((óóxido bxido bóórico).rico).

2222

4.13 DIAGRAMA DE FLUJO PARA 4.13 DIAGRAMA DE FLUJO PARA OBTENCION ACIDO BORICO A PARTIR DE OBTENCION ACIDO BORICO A PARTIR DE MINERAL DE ULEXITAMINERAL DE ULEXITASe agrega el Se agrega el áácido sulfcido sulfúúrico Hrico H22SOSO44 98% hasta tener 98% hasta tener

una acidez de 3,5.una acidez de 3,5.Se incrementa la temperatura a 80 Se incrementa la temperatura a 80 ººCC mediante vapor mediante vapor

proveniente de la caldera.proveniente de la caldera.Se aplica agitaciSe aplica agitacióón mecn mecáánica (con aspas).nica (con aspas).Se controla el Se controla el pHpH y la temperatura.y la temperatura.Los reactores funcionan en forma Los reactores funcionan en forma batchbatch y son de acero y son de acero

inoxidable.inoxidable.El tiempo de residencia es de 90 El tiempo de residencia es de 90 minmin

aproximadamente.aproximadamente.La pulpa obtenida se bombea a filtros.La pulpa obtenida se bombea a filtros.

2323


CRISTALIZACIONCRISTALIZACIONSe usa cristalizaciSe usa cristalizacióón por enfriamiento.n por enfriamiento.Cristalizador del tipo Cristalizador del tipo batchbatch con agitacicon agitacióón.n.La agitaciLa agitacióón se produce a travn se produce a travéés de paletas de hs de paletas de héélice dispuestas lice dispuestas

en un eje central que gira.en un eje central que gira.Se disminuye la temperatura de la soluciSe disminuye la temperatura de la solucióón mediante la n mediante la

circulacicirculacióón de agua frn de agua fríía por serpentines internos, proveniente de a por serpentines internos, proveniente de torre de enfriamiento.torre de enfriamiento.

La temperatura de corte es de (para la cristalizaciLa temperatura de corte es de (para la cristalizacióón) 32 n) 32 ººCC. Se . Se debe mantener ya que si disminuye a 28 debe mantener ya que si disminuye a 28 ººCC cristaliza el sulfato de cristaliza el sulfato de sodio.sodio.

Al final se descarga pulpa que contiene el Al final se descarga pulpa que contiene el áácido bcido bóórico.rico.Se debe cuidar la forma de los cristales (para ello tener cuidadSe debe cuidar la forma de los cristales (para ello tener cuidado o

con la adicicon la adicióón de n de áácido sulfcido sulfúúrico al reactor).rico al reactor).La cristalizaciLa cristalizacióón es una etapa lenta, que demora entre 2 a 2,5 n es una etapa lenta, que demora entre 2 a 2,5

horas.horas.

2424


IMPORTANCIA AGITACIONIMPORTANCIA AGITACION

La agitaciLa agitacióón aumenta la rapidez de transferencia de n aumenta la rapidez de transferencia de calor y mantiene la temperatura uniforme.calor y mantiene la temperatura uniforme.

Hay mayor formaciHay mayor formacióón de nn de núúcleos nuevos.cleos nuevos.

Mantiene los cristales en suspensiMantiene los cristales en suspensióón, con lo cual se n, con lo cual se evita la formacievita la formacióón de aglomeradosn de aglomerados..

2525

Líquido filtrado caliente

Acido bórico cristalizado

Producto final H3BO3 99,9%

2828

4.14 SITUACION LEGAL DE 4.14 SITUACION LEGAL DE QUIBORAXQUIBORAX

Las propiedades del Salar de Las propiedades del Salar de SurireSuriremantienen una extraña situación, ya que éste se mantienen una extraña situación, ya que éste se ubica en el área del Parque Nacional Lauca, lo que ubica en el área del Parque Nacional Lauca, lo que teóricamente impediría la explotación minera en el teóricamente impediría la explotación minera en el lugar. Pero las pertenencias mineras de propiedad lugar. Pero las pertenencias mineras de propiedad de de QuiboraxQuiborax fueron concedidas con anterioridad a la fueron concedidas con anterioridad a la designación del Lauca como parque nacional.designación del Lauca como parque nacional.

profesor: ximena veloso v. universidad...

Documents