Innovación tecnológica para el aprovechamiento de efluentes de la industria boratera del noroeste argentino (NOA)

Transcripción

1 Innovación tecnológica para el aprovechamiento de efluentes de la industria boratera del noroeste argentino (NOA) 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 (INIQUIUNSaCONICET) Consejo de Investigación de la UNSa Av. Bolivia 5150, (4400) Salta, Argentina s: lematten@unsa.edu.ar, hrflores@unsa.edu.ar ariveros@unsa.edu.ar, khidalgo@unsa.edu.ar

2 Principales boratos de la región Composición química de minerales puros, de boratos comerciales del NOA y de sus calcinados Borato Bórax10(tincal) Bórax 5 Bórax anhidro Colemanita Colem. anhidra Hidroboracita Hidrob.anhidra Ulexita Ulexita anhidra Acido bórico Anhidrido bórico Fórmula Na 2 O.2B 2 O 3.10H 2 O Na 2 O.2B 2 O 3. 5H 2 O Na 2 O.2B 2 O 3 Peso Composición química, % Molec. B 2 O 3 Na 2 O CaO MgO H 2 O 381,3 291,3 201,3 2CaO.3B 2 O 3.5H 2 O 410,9 2CaO.3B 2 O 3 320,9 CaO.MgO.3B 2 O 3.6H 2 O 413,2 CaO.MgO.3B 2 O 3 305,2 Na 2 O.2CaO.5B 2 O 3.16H 2 O 810,1 Na 2 O.2CaO.5B 2 O 3 522,1 BO 3 H 3 (B 2 O 3.3H 2 O) 61,84 B 2 O 3 69,64 36,53 47,81 69,2 50,84 65,1 50,55 68,45 42,97 66,69 56, ,26 21,28 30,8 7,65 11,87 27,26 34,9 13,55 18,35 13,82 21,45 9,76 13,2 47,22 30,9 0 21,9 0 26, , ,69 0

3 Ulexita de salar

4 Ulexita papa concentrada, lavada

5 Mena REDUCCION DE TAMAÑO Beneficio de boratos: productos y efluentes CONCENTRACION Concentrado Vía seca Vía húmeda LIXIVIACION, T=Td SEPARACION SólidoLíquido Solvente Ganga insoluble Ganga (insol. +soluble) Lavado Barros Reciclo Agua madre Barros Solución límpida CRISTALIZACION, T=Tc Agua PIROMETALURGIA Calcinación Fusión Pulpa SEPARACION SL LAVADO Cristales SECADO Agua madre Purga Mena cruda Concentrado Anhidro Frita Cristalizado

6 Procesamiento de menas de boro. Productos. Tipo de efluentes Materia prima Proceso Producto Efluente Tincal Disolución con agua Bórax 10. Barros: 0,3 a 1,3 t/t Bx 10, 2028 %B2O3 caliente. Cristalización Bórax 5. con 6 a 9 % B4O7Na2 (soluble en agua). Bórax Bx 10, Bx 5 Tincal 3034 Ulexita 2530 %B2O3 Ulexita 3540 %B2O3 Acido bórico y bórax por enfriamiento. Fusión en horno Bórax fundido Calcinación Tincal 55% (calcinado) Disolución con ácido, en Acido caliente. Cristalización bórico por enfriamiento Calcinación Ulx 5060% (calcinada) Solubilización. Cristaliz. en evaporador spray Octoborato de sodio Purga líquida: 0,25 t/t Bx 10 Gases de combustión con 0,9 t vapor de agua/t bórax fundido. Arrastre de polvo de bórax anhidro (soluble en agua). Gases de combustión. Arrastre de polvo de tincal calcinado (soluble en agua) Barros: 1,2 a 2,6 t/t ácido bórico, ph 3,5 con 3 a 7 % BO3H3 (soluble en agua). Purga líquida: 1,4 t/t ácido bórico, ph 3,5 con 58 % ác. bco. y 1217 % sulfato sodio Gases de combustión con 0,410,46 t vapor de agua/t ulexita calcinada. Arrastre de polvo, ulexita calcinada soluble Gases de combustión con 3,2 t vapor/t oct. Arrastre de nieblas con octoborato disuelto

7 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. 1,31 t ulexita + 0,48 t ácido sulfúrico 1 t ácido bórico + 0,23 t sulfato de sodio + 0,56 t yeso

8 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.

9 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 (SiO 2, B 2 O 3, ) + Óxidos básicos (Na 2 O, CaO, ) Escoria (vidrio)

10 Las reacciones de sinterización que ocurren durante la cocción del barro generan productos de menor actividad metamórfica (pasivización del boro).

11 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.

12 Composición química y especies estimadas del barro empleado en la experimentación Análisis químico (%) Especies estimadas (%) Humedad 1,81 Agua 1,8 B 2 O 3 total 2,53 Ulexita sin reaccionar 5,9 B 2 O 3 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

13 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

14 Ladrillos de barro cocido a distintas temperaturas

15 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).

16 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.