“Innovación tecnológica para el aprovechamiento de efluentes de la industria boratera"

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 (INIQUI-UNSa-CONICET) Consejo de Investigación de la UNSa Av. Bolivia 5150, (4400) Salta, Argentina E-mails: lematten@unsa.edu.ar, hrflores@unsa.edu.ar ariveros@unsa.edu.ar, khidalgo@unsa.edu.ar

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

Fórmula Na2O.2B2O3.10H2O Na2O.2B2O3. 5H2O Na2O.2B2O3 2CaO.3B2O3.5H2O 2CaO.3B2O3 CaO.MgO.3B2O3.6H2O CaO.MgO.3B2O3 Na2O.2CaO.5B2O3.16H2O

Na2O.2CaO.5B2O3

BO3H3 (B2O3.3H2O) Anhidrido bórico B2O3

Peso Molec.

381,3 291,3 201,3 410,9 320,9 413,2 305,2 810,1 522,1 61,84 69,64

Composición química, % B2O3 36,53 47,81 69,2 50,84 65,1 50,55 68,45 42,97 66,69 56,31 100

Na2O 16,26 21,28 30,8 7,65 11,87 -

CaO MgO H2O 47,22 30,9 0 27,26 21,9 34,9 0 13,55 9,76 26,14 18,35 13,2 0 13,82 35,56 21,45 0 43,69 0

Ulexita de salar

Ulexita “papa� concentrada, lavada

Mena

REDUCCION DE TAMAÑO

Ganga insoluble

Vía seca CONCENTRACION

Ganga (insol. +soluble)

Vía húmeda

Beneficio de boratos: productos y efluentes

Concentrado

Solvente

LIXIVIACION, T=Td

SEPARACION Sólido-Líquido

Lavado Barros

Reciclo Agua madre Barros

Solución límpida CRISTALIZACION, T=Tc Pulpa

Agua

SEPARACION S-L LAVADO PIROMETALURGIA Calcinación Fusión Anhidro Mena cruda Concentrado

Frita

Cristales

SECADO

Cristalizado

Agua madre Purga

Procesamiento de menas de boro.

Productos. Tipo de efluentes Materia prima Tincal 20-28 %B2O3 Bórax Bx 10, Bx 5 Tincal 30-34 Ulexita 25-30 %B2O3

Ulexita 35-40 %B2O3 Acido bórico y bórax

Proceso Disolución con agua caliente. Cristalización por enfriamiento.

Fusión en horno

Producto Bórax 10.

Bórax 5.

Efluente Barros: 0,3 a 1,3 t/t Bx 10, con 6 a 9 % B4O7Na2 (soluble en agua).

Purga líquida: 0,25 t/t Bx 10 Bórax Gases de combustión con 0,9 t vapor de fundido agua/t bórax fundido. Arrastre de polvo de bórax anhidro (soluble en agua).

Calcinación Tincal 55% Gases de combustión. Arrastre de polvo de (calcinado) tincal calcinado (soluble en agua) Disolución con ácido, en Acido Barros: 1,2 a 2,6 t/t ácido bórico, pH3,5 caliente. Cristalización bórico con 3 a 7 % BO3H3 (soluble en agua). por enfriamiento Purga líquida: 1,4 t/t ácido bórico, pH3,5 con 5-8 % ác. bco. y 12-17 % sulfato sodio Calcinación Ulx 50-60% Gases de combustión con 0,41-0,46 t vapor (calcinada) de agua/t ulexita calcinada.

Arrastre de polvo, ulexita calcinada soluble Solubilización. Cristaliz. Octoborato Gases de combustión con 3,2 t vapor/t oct. en evaporador spray de sodio Arrastre de nieblas con octoborato disuelto

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

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.

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 (SiO2, B2O3, …) + Óxidos

básicos (Na2O, CaO, …)  Escoria (vidrio)

Las reacciones de sinterizaci贸n que ocurren durante la cocci贸n del barro generan productos de menor actividad metam贸rfica (pasivizaci贸n del boro).

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.

Composición química y especies estimadas del barro empleado en la experimentación

Análisis químico (%) Humedad 1,81

Especies estimadas (%)

Agua

1,8

B2O3 total

2,53

Ulexita sin reaccionar

5,9

B2O3 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

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

Ladrillos de barro cocido a distintas temperaturas

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).

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.