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

Innovación tecnológica para el aprovechamiento de efluentes de la industria

boratera del noroeste argentino (NOA)

Principales boratos de la región

Composición química, %

Borato Fórmula

Peso

Molec. B2O3 Na2O CaO MgO H2O

Bórax10(tincal)

Bórax 5

Bórax anhidro

Na2O.2B2O3.10H2O

Na2O.2B2O3. 5H2O

Na2O.2B2O3

381,3

291,3

201,3

36,53

47,81

69,2

16,26

21,28

30,8

-

-

-

-

-

-

47,22

30,9

0

Colemanita

Colem. anhidra

2CaO.3B2O3.5H2O

2CaO.3B2O3

410,9

320,9

50,84

65,1

-

-

27,26

34,9

-

-

21,9

0

Hidroboracita

Hidrob.anhidra

CaO.MgO.3B2O3.6H2O

CaO.MgO.3B2O3

413,2

305,2

50,55

68,45

-

-

13,55

18,35

9,76

13,2

26,14

0

Ulexita

Ulexita anhidra

Na2O.2CaO.5B2O3.16H2O

Na2O.2CaO.5B2O3

810,1

522,1

42,97

66,69

7,65

11,87

13,82

21,45

-

-

35,56

0

Acido bórico

Anhidrido bórico

BO3H3 (B2O3.3H2O)

B2O3

61,84

69,64

56,31

100

-

-

-

-

-

-

43,69

0

Composición química de minerales puros, de boratos comerciales del NOA y de sus calcinados

Ulexita de salar

Ulexita “papa” concentrada, lavada

Beneficio de boratos: productos y efluentes

Mena

REDUCCION DE TAMAÑO

LIXIVIACION, T=Td

SEPARACION

Sólido-Líquido

CRISTALIZACION, T=Tc

SEPARACION S-L

LAVADO

SECADO

Lavado

Barros

Mena

cruda Concentrado

Anhidro Frita Cristalizado

Ganga insoluble

Ganga

(insol. +soluble) Concentrado Solvente

Reciclo

Agua

madre

Barros

Solución límpida

Pulpa Agua

Agua

madre

Purga

Cristales PIROMETALURGIA

Calcinación Fusión

Vía seca

CONCENTRACION

Vía húmeda

Procesamiento de menas de boro. Productos. Tipo de efluentes

Materia prima Proceso Producto Efluente

Tincal

20-28 %B2O3

Disolución con agua

caliente. Cristalización

por enfriamiento.

Bórax 10.

Bórax 5.

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

Bx 10, Bx 5

Fusión en horno Bórax

fundido

Gases de combustión con 0,9 t vapor de

agua/t bórax fundido. Arrastre de polvo de

bórax anhidro (soluble en agua).

Tincal

30-34

Calcinación Tincal 55%

(calcinado)

Gases de combustión. Arrastre de polvo de

tincal calcinado (soluble en agua)

Ulexita

25-30 %B2O3

Disolución con ácido, en

caliente. Cristalización

por enfriamiento

Acido

bórico Barros: 1,2 a 2,6 t/t ácido bórico, pH3,5

con 3 a 7 % BO3H3 (soluble en agua).

Purga líquida: 1,4 t/t ácido bórico, pH3,5

con 5-8 % ác. bco. y 12-17 % sulfato sodio

Ulexita

35-40 %B2O3

Calcinación Ulx 50-60%

(calcinada)

Gases de combustión con 0,41-0,46 t vapor

de agua/t ulexita calcinada.

Arrastre de polvo, ulexita calcinada soluble

Acido bórico

y bórax

Solubilización. Cristaliz.

en evaporador spray

Octoborato

de sodio

Gases de combustión con 3,2 t vapor/t oct.

Arrastre de nieblas con octoborato disuelto

1,31 t ulexita + 0,48 t ácido sulfúrico ↔

1 t ácido bórico + 0,23 t sulfato de sodio + 0,56 t yeso

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.

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 sinterización que ocurren durante la cocción del barro generan productos de menor actividad metamórfica (pasivización 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.

Análisis químico (%)

Especies estimadas (%)

Humedad 1,81 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

Composición química y especies estimadas del barro

empleado en la experimentación

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.