MINERALES INDUSTRIALES CAPITULO 6 NITRATOS PROFESOR: XIMENA VELOSO V. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT IQUIQUE-CHILE

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1 MINERALES INDUSTRIALES CAPITULO 6 NITRATOS PROFESOR: XIMENA VELOSO V. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT IQUIQUE-CHILE 1

2 6.1 CARACTERISTICAS DEL SALITRE Salitre natural : Nitrato de sodio NaNO 3 Nitrato de potasio KNO 3 Salitre sintético: Urea (NH 2 ) 2 CO Se obtiene por síntesis a partir del amoníaco 2

3 6.2 PROPIEDADES FISICAS DE LOS NITRATOS Nombre Nitrato de sodio Nitrato de potasio Fórmula NaNO 3 KNO 3 Punto fusión ( C( C) ) Pto ebullición ( C( C) ) Densidad (g/cc cc) ) 2,26 2,11 Peso Molecular Solubilidad en agua (g/100 g H 2 O) 0 C C Elementos presentes (%) N 16,5 13,9 O 56,5 47,5 Na 27,0 - K - 38,6 3

4 6.3 RESERVAS DEL SALITRE De las reservas a nivel mundial no se tiene datos. Los yacimientos económicamente explotables sólo se conocen en Chile y están asociados a los yacimientos de caliche. En Chile los yacimientos se extienden desde el límite norte: Quebrada de Camarones hasta el límite sur: Taltal (Salar de Maricunga) Extensión: 750 km de largo por 25 a 30 km de ancho. 4

5 6.4 PRODUCTOS DEL SALITRE El nitrato comercial se vende en dos formas: cristalizado y prilado. Ambos productos poseen similares características químicas de pureza, su diferencia es solamente física. Ambos productos se comercializan a similar precio. Nitrato de sodio NaNO 3 cristalizado y prilado Nitrato de potasio KNO 3 cristalizado y prilado Salitre potásico (Na( K) NO 3 prilado este último es mezcla de nitrato de sodio y potasio 5

6 6.5 USOS DEL NITRATO Explosivos Vidrio Metalurgia Tratamiento térmico de aleaciones de aluminio En el reciclaje de plomo se utiliza para remover impurezas Uso agrícola Efecto rápido como fertilizante, tiene alta solubilidad, contiene micronutrientes (boro que es nutriente, magnesio que mejora rendimiento de las cosechas, yodo que aumenta la asimilación de nitrógeno y otros como S, Mo y Mn). 6

7 6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS Extracción del caliche Se realiza perforación y tronadura cuando corresponda. En forma previa se hace una remoción de material estéril. Mineral: caliche Ley de corte: 5 % NaNO 3 Ley media: % NaNO 3 Sistema explotación: rajo abierto, con eliminación de sobrecarga Chancado Sólo se realiza en caso de que la lixiviación se realice en bateas. En ese caso el material debe ser reducido de tamaño en un proceso de chancado en tres etapas, con un producto final de 100% -½. 7

8 6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS Lixiviación Se retira la fracción soluble. Se realiza por LIX en bateas, proceso que cada día se usa menos, y por LIX en pilas. En ambos casos solución lixiviante es agua, para pilas el riego es a temperatura ambiente, para bateas agua a 40 ºC. 8

9 6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS Fundamento del proceso de concentración de soluciones La concentración de soluciones se realiza por medio de la evaporación solar. El proceso de evaporación solar se lleva a cabo en grandes piscinas o pozas de evaporación, con una altura que bordea el metro de profundidad. La tasa de evaporación depende de varios factores, entre los más importantes: estación del año, humedad relativa, vientos, concentración de soluciones. La tasa de evaporación típica es del orden de 4,5 L/m 2 -dia. EL tiempo total del proceso de evaporación solar es de 18 meses, con una recuperación del 90%. 9

10 6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS Etapas del proceso de evaporación solar: Neutralización y pre concentración: se debe estabilizar el ph en torno a 7. Las soluciones que ingresan, que son las soluciones de d descarte de la planta química productora de yodo lo hacen a concentraciones de 70 a 100 gpl de nitrato y ph cercano a 2. Se neutralizan con lechada de cal. Concentración: se mantienen las soluciones en piscinas de concentración hasta que se alcanza el punto de saturación de principalmente cloruros, sulfatos y astrakanita (sal doble de sulfato de magnesio y sodio hidratada Na 2 SO 4 *MgSO 4 *4H 2 O). Por lo tanto estas sales menos solubles precipitan. Se le llama punto de corte a aquel valor de concentración en el cual es necesario cambiar de piscinas las soluciones, el que ocurre en torno a los 240 gpl de nitrato. 10

11 6.6 PROCESO DE EXTRACCION DE NITRATOS Cosecha: En las piscinas de cosechas se continúa el proceso de evaporación, llegando al punto de saturación, momento en el cual precipitan las sales enriquecidas en nitratos. Se generan sales ricas en nitrato de sodio (50 a 55% NaNO 3 ). Canchas de acopio: se realiza acopio de sales de descarte y de sales ricas. 11

12 6.7 DIAGRAMA DE FLUJO EVAPORACION SOLAR 12

13 6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE NITRATOS Se generan tres tipos de productos comerciales: Nitrato de sodio NaNO 3 Nitrato de potasio KNO 3 Mezcla (KNO 3 y NaNO 3 ) El proceso tiene las siguientes etapas: 1. Alimentación de sales: se recepcionan las sales que constituyen las materias primas. Las sales ricas se someten a un proceso de reducción de tamaño, para lo cual se usa un harnero vibratorio y un chancador de rodillo. El producto que se alimenta a la planta no debe contener partículas mayores a 10 mm. Se alimenta también cloruro de potasio (muriato o KCl). Cosayach lo compra, en cambio SQM lo obtiene del salar. 13

14 6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE NITRATOS 2. Cristalización Para KNO 3 Se disuelven en caliente el nitrato y el muriato, reaccionando ndo para producir KNO 3, el cual se mantiene en solución, cristalizando NaCl. NaNO 3 + KCl -- KNO 3 + NaCl La pulpa va a estanque evaporador para eliminar parte del agua, a produciendo solución saturada de nitrato de potasio y precipitando el remanente de cloruros y sulfatos. Se separa la fase sólida y líquida. La solución se envía a cristalización al vacío (cristalización por enfriamiento de 90 a 40 ºC). Cristalización en tres etapas para generación de núcleos de cristalización y para crecimiento de los cristales. Separación sólido líquido. Para NaNO 3 Igual al proceso anterior, pero sin la alimentación de muriato. 14

15 6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE NITRATOS 3. Secado del producto El producto cristalizado que contiene 5% de humedad, se seca hasta obtener una humedad de 0,15%. 4. Preparación del producto comercial Los productos se comercializan en dos formas: cristalizado y prilado. El producto cristalizado es el mismo que se genera en las plantas de cristalización y sólo requiere adición de anticaking (antiaglomerante). 15

16 6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE NITRATOS Prilado El prilado tiene por objetivo generar un producto de forma esférica de entre 2 a 3 mm. Este proceso consta de: Fusión: el material se funde a una temperatura de 300 ºC. Goteo: el material fundido es llevado al tope de una torre (70 m), donde se deja caer en caída libre y se le hacen por los lados golpes térmicos con spray de agua fría. 5. Envasado del producto: Los productos se comercializan como: sacos de 25 o 50 kg, maxibags de kg o a granel en container con capacidad de 24 o 28 ton. 16

17 6.9 DIAGRAMA DE FLUJO PLANTA DE NITRATOS 17