minerales industriales capitulo 6

MINERALES INDUSTRIALES
CAPITULO 6
NITRATOS
PROFESOR: XIMENA VELOSO V.
UNIVERSIDAD ARTURO PRAT
IQUIQUE-CHILE
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6.1 CARACTERISTICAS DEL SALITRE
Salitre natural : Nitrato de sodio NaNO3
Nitrato de potasio KNO3
Salitre sintético: Urea (NH2)2CO
Se obtiene por síntesis a partir
del amoníaco
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6.2 PROPIEDADES FISICAS DE LOS NITRATOS
Nombre
Nitrato de sodio Nitrato de potasio
Fórmula
NaNO3
KNO3
Punto fusión (°C)
308
334
Pto ebullición (°C) 380
400
Densidad (g/cc)
2,26
2,11
Peso Molecular
85
101
Solubilidad en agua (g/100 g H2O)
0 °C
73
13
100 °C
180
246
Elementos presentes (%)
N
16,5
13,9
O
56,5
47,5
Na
27,0
K
38,6
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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.
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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 NaNO3 cristalizado y prilado
Nitrato de potasio KNO3
cristalizado y prilado
Salitre potásico
(Na – K) NO3 prilado
este último es mezcla de nitrato de sodio
y potasio
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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).
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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 % NaNO3
Ley media: 7-8 % NaNO3
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”.
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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.
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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/m2-dia.
EL tiempo total del proceso de evaporación solar
es de 18 meses, con una recuperación del 90%.
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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
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 Na2SO4*MgSO4*4H2O).
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.
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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% NaNO3).
Canchas
de acopio: se realiza acopio de sales
de descarte y de sales ricas.
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6.7 DIAGRAMA DE FLUJO EVAPORACION
SOLAR
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6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE
NITRATOS
Se generan tres tipos de productos comerciales:

Nitrato de sodio NaNO3

Nitrato de potasio KNO3

Mezcla (KNO3 y NaNO3 )
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.
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6.8 PLANTA DE SALES O PLANTA DE
NITRATOS
2. Cristalización
Para KNO3
Se disuelven en caliente el nitrato y el muriato, reaccionando
para producir KNO3 , el cual se mantiene en solución, cristalizando
NaCl.
NaNO3 + KCl -- KNO3 + NaCl
La pulpa va a estanque evaporador para eliminar parte del agua,
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 NaNO3
Igual al proceso anterior, pero sin la alimentación de muriato. 14
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).
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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 1.000 kg o a granel en container con
capacidad de 24 o 28 ton.
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6.9 DIAGRAMA DE FLUJO PLANTA DE
NITRATOS
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