INGENIERIA EN MINAS
YODO Y NITRATO DE SODIO Recopilación de información y antecedentes
Integrantes: Andrés Calderón Carvajal Eric Cortes Mellado Luis Núñez Alveal Eric Padilla Lizama Lenin Taleno Ayala Carrera: Ingeniería en Minas Asignatura: Evaluación económica de proyectos minero metalúrgicos Docente: Bernardo Tapia Ugalde
Contenidos I.
INTRODUCCION INTRODUCCION .................................................................................................................. 1
II.
OBJETIVOS.......................................................................................................................... 2
III. DESARROLLO .................................................................................................................... 3 1.
YODO ................................................................................................................................... 3 1.1. 1.2.
Historia........................................................................................................................... Historia........................................................................................................................... 3 Producto Comercial........................................................................................................ Comercial ........................................................................................................ 3
1.3.
Características Físicas ................................................................................................... Físicas ................................................................................................... 4
1.3.1. 1.3.2. 1.4. 1.5. 2.
Propiedades Físicas................................................................................................ Físicas ................................................................................................ 4 Propiedades Químicas ............................................................................................ Químicas ............................................................................................ 4
Sustancias compuestas de yodo .................................................................................... yodo .................................................................................... 5 Utilidades del Yodo ........................................................................................................ Yodo ........................................................................................................ 5
NITRATO DE SODIO ............................................................................................................ 6 2.1.
Historia........................................................................................................................... Historia........................................................................................................................... 6
2.2. Antecedentes Antecedentes Geológicos Geológicos .............................................................................................. .............................................................................................. 6 2.3.
Producto Comercial........................................................................................................ Comercial ........................................................................................................ 6
2.4.
Características Físicas ................................................................................................... Físicas ................................................................................................... 7
2.4.1.
Propiedades Físicas................................................................................................ Físicas ................................................................................................ 7
2.4.2.
Propiedades Químicas ............................................................................................ Químicas ............................................................................................ 7
2.5. 3.
Utilidades del Nitrato de Sodio ....................................................................................... Sodio ....................................................................................... 7
PROYECCIONES DEL YODO .............................................................................................. 8 3.1.
Proyección del precio para los próximos 10 años ........................................................... 8
3.2.
Producción mundial........................................................................................................ mundial ........................................................................................................ 9
3.3.
Proyección de la producción mundial para los próximos 10 años ................................... 9
3.4.
Producción nacional ....................................................................................................... nacional ....................................................................................................... 9
3.5.
Proyección de la producción nacional .......................................................................... nacional .......................................................................... 10
3.6.
Consumo mundial ........................................................................................................ mundial ........................................................................................................ 10
3.7. 4.
Proyección de consumo mundial en los próximos 10 años ........................................... 11 PROYECCIONES DEL NITRATO DE SODIO .................................................................... 11
4.1. 4.2.
Proyección del precio para los próximos 10 años ......................................................... 11 Producción mundial...................................................................................................... mundial ...................................................................................................... 11
4.3.
Proyección de la producción mundial para los próximos 10 años ................................. 12
Contenidos I.
INTRODUCCION INTRODUCCION .................................................................................................................. 1
II.
OBJETIVOS.......................................................................................................................... 2
III. DESARROLLO .................................................................................................................... 3 1.
YODO ................................................................................................................................... 3 1.1. 1.2.
Historia........................................................................................................................... Historia........................................................................................................................... 3 Producto Comercial........................................................................................................ Comercial ........................................................................................................ 3
1.3.
Características Físicas ................................................................................................... Físicas ................................................................................................... 4
1.3.1. 1.3.2. 1.4. 1.5. 2.
Propiedades Físicas................................................................................................ Físicas ................................................................................................ 4 Propiedades Químicas ............................................................................................ Químicas ............................................................................................ 4
Sustancias compuestas de yodo .................................................................................... yodo .................................................................................... 5 Utilidades del Yodo ........................................................................................................ Yodo ........................................................................................................ 5
NITRATO DE SODIO ............................................................................................................ 6 2.1.
Historia........................................................................................................................... Historia........................................................................................................................... 6
2.2. Antecedentes Antecedentes Geológicos Geológicos .............................................................................................. .............................................................................................. 6 2.3.
Producto Comercial........................................................................................................ Comercial ........................................................................................................ 6
2.4.
Características Físicas ................................................................................................... Físicas ................................................................................................... 7
2.4.1.
Propiedades Físicas................................................................................................ Físicas ................................................................................................ 7
2.4.2.
Propiedades Químicas ............................................................................................ Químicas ............................................................................................ 7
2.5. 3.
Utilidades del Nitrato de Sodio ....................................................................................... Sodio ....................................................................................... 7
PROYECCIONES DEL YODO .............................................................................................. 8 3.1.
Proyección del precio para los próximos 10 años ........................................................... 8
3.2.
Producción mundial........................................................................................................ mundial ........................................................................................................ 9
3.3.
Proyección de la producción mundial para los próximos 10 años ................................... 9
3.4.
Producción nacional ....................................................................................................... nacional ....................................................................................................... 9
3.5.
Proyección de la producción nacional .......................................................................... nacional .......................................................................... 10
3.6.
Consumo mundial ........................................................................................................ mundial ........................................................................................................ 10
3.7. 4.
Proyección de consumo mundial en los próximos 10 años ........................................... 11 PROYECCIONES DEL NITRATO DE SODIO .................................................................... 11
4.1. 4.2.
Proyección del precio para los próximos 10 años ......................................................... 11 Producción mundial...................................................................................................... mundial ...................................................................................................... 11
4.3.
Proyección de la producción mundial para los próximos 10 años ................................. 12
4.4.
Producción nacional ..................................................................................................... nacional ..................................................................................................... 12
4.5.
Proyección de la producción nacional .......................................................................... nacional .......................................................................... 12 Consumo mundial ........................................................................................................ mundial ........................................................................................................ 13
4.6. 5.
EMPRESAS PRODUCTORAS PRODUCTORAS EN CHILE .......................................................................... 13 5.1. 5.2.
Yodo ............................................................................................................................ Yodo ............................................................................................................................ 13 Nitrato .......................................................................................................................... Nitrato .......................................................................................................................... 15
6.
PROYECTOS EN EJECUCION EJECUCION EN CHILE CHILE DE FUTURAS EMPRESAS PRODUCTORAS PRODUCTORAS 16
7.
TECNOLOGIAS TECNOLOGIAS DE FABRICACION USADAS EN CHILE CHILE ................................................. 17 7.1.
Yodo ............................................................................................................................ Yodo ............................................................................................................................ 17
7.1.1.
Flotación ............................................................................................................... Flotación ............................................................................................................... 17
7.1.2.
Extracción por Solvente ........................................................................................ Solvente ........................................................................................ 18
7.1.3.
Proceso Blow Out ................................................................................................. Out ................................................................................................. 19
7.1.3.1.
Blow Out (Cosayach con Yoduro) ...................................................................... 19
7.1.3.2.
Blow Out (ACF con Soda Caustica) ................................................................... 20 20
7.2.
Refinación del Yodo ..................................................................................................... Yodo ..................................................................................................... 21
7.3.
Proceso de Prillado ...................................................................................................... Prillado ...................................................................................................... 24
7.4.
Manipulación, Almacenamiento y Envasado ................................................................ Envasado ................................................................ 24
7.5.
Nitrato. ......................................................................................................................... Nitrato. ......................................................................................................................... 25
7.5.1.
Lixiviación en Batea .............................................................................................. Batea .............................................................................................. 25
7.5.2.
Lixiviación ............................................................................................................. Lixiviación ............................................................................................................. 25
7.5.2.1.
Lixiviación en Pilas ............................................................................................ Pilas ............................................................................................ 26
8. INSUMOS PRINCIPALES UTILIZADOS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN FABRICACIÓN SEGÚN SU TECNOLOGÍA ........................................................................................................................... 28 8.1.
Yodo ............................................................................................................................ Yodo ............................................................................................................................ 28
8.2.
Nitrato .......................................................................................................................... Nitrato .......................................................................................................................... 28
9. PRECIOS DE LOS LOS INSUMOS INSUMOS PRINCIPALES UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE YODO Y SU PROYECCIÓN PROYECCIÓN PARA LOS LOS PRÓXIMOS 10 AÑOS. AÑOS. .............................................. 28 10. TRATADO TRATADO DE LIBRE COMERCIO Y CHILE (TLC) (TLC) ........................................................... 29 IV. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 31 V.
BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 32
I.
INTRODUCCION
Al comienzo de 1840, Hayes pudo descifrar la existencia de mineral de yodo en caliche gracias a las muestras tomadas en Iquique por John H. Blake mediante unas migas de pan que tomaban color azul sobre la área que contenía este mineral yodado. Dentro de estos años, 1815 y 1865, solamente Europa era el único productor de yodo, que lo obtenían de algas marinas. A partir de 1866 se comenzó a extraer el mineral de caliche por muchos años y liderando la producción de yodo desde Chile. Actualmente, en la producción mundial de minerales no metálicos, Chile se caracteriza por ser uno de los más grandes productores de yodo y nitrato, debido a sus grandes reservas de nitratos que son lixiviadas con agua y el yodato obtenido, es tratado posteriormente en plantas químicas para la obtención de yodo elemental. Hoy en día el yodo es usado en elementos de alta tecnología por lo que hace crecer la producción de yodo a un 45% a nivel mundial, lo que convierte a Chile en un productor mayoritario a nivel mundial con reservas estimadas en 29,5 millones de toneladas, las que se extraen en grandes empresas mineras como SQM, COSAYACH, ALGORTA NORTE Y ATACAMA MINERALS. La minería no metálica en Chile está caracterizada principalmente por poseer un primer segmento de minerales y recursos salinos, hablamos de Yodo, Nitratos, Potasio y Boratos. Estos minerales dadas sus características de génesis y calidades, poseen ventajas muy competitivas a nivel de mercados internacionales, generando un dom inio en la producción orientado a la exportación.
1
II.
OBJETIVOS
-
Recopilar información actual sobre el Yodo y Nitrato.
-
Proyectar valores económicos sobre producción y consumo.
-
Comprender la importancia de los mercados y la demanda de minerales.
2
III.
DESARROLLO
1. YODO 1.1. Historia El yodo fue descubierto en 1811 por el químico francés y fabricante de salitre Bernard Courtois en las cenizas de algas marinas. El origen de este nombre proviene de la palabra griega “iodes” que significa “violeta” eludiendo al color del vapor de yodo. Este descubrimiento fue confirmado y anunciado por los químicos franceses Charles Desormes y Nicholas Clément, al tratar en caliente el extracto alcalino de las cenizas con ácido sulfúrico se desprendía un vapor de color violeta que se condensaba en escamas de color gris brillante. El yodo como elemento se encuentra situado en el grupo de los halógenos de la tabla periódica, con número atómico 53 y está representado por el símbolo “ I”. Es el más pesado de los elementos no metálicos. En la naturaleza no se encuentra en su estado libre, sino que lo podemos encontrar en sus formas de yoduro, yodatos y en combinaciones orgánicas. En condiciones normales, el yodo es un sólido negro, lustroso y volátil. Este se obtiene a partir de los yoduros, I - , presentes en el agua de mar y algas, o en forma de yodatos, una mejor explicación seria que mediante una reacción de yoduro de potasio y sulfato de cobre es posible la obtención de una forma pura de yodo. Las mayores reservas de yodo en el mundo se encuentran en el mar. Las aguas marinas contienen alrededor de 0,05 ppm (partes por millón) de yodo y se estima que los océanos de todo el mundo tienen alrededor de 34 millones de toneladas. Así como también las mayores reservas económicamente atractivas son las salmueras subterráneas de Japón y los yacimientos de caliche en Chile. En la actualidad, el yodo es esencial para la vida (en vertebrados) ya que da un funcionamiento apropiado a la glándula tiroides, también tiene usos en el área de la medicina y la industria química en la fabricación de desinfectantes, herbicidas y alimentos para animales. En Chile, el promedio de contenido de yodo en caliche es de 400 ppm y puede alcanzar valores de hasta 3000 ppm.
1.2. Producto Comercial Yodo Crudo: 99,5 % pureza mínima Impurezas (agua, ácido sulfúrico, materiales orgánicos y materiales insolubles).
3
Actualmente el yodo se comercializa como producto comercial de dos formas: -
Escamas o láminas (flakes). Esferas (prill – shot).
En los dos productos, el yodo cumple con las especificaciones de mercado, no existe diferencia alguna en las características químicas de los productos, y su diferencia es más que todo física, ya que en el caso de las esferas, al poseer menor superficie de contacto, tiene menor probabilidad de aglomerarse y así mantener la propiedad de libre escurrimiento del material (free flowing), la cual es preferida por los clientes. En cuanto al precio de venta de ambos productos tampoco hay una diferencia marcada siendo similar en ambos. En particular, económicamente hablando, conviene producir flakes, pero este producto cuanta con una desventaja ya que pasado los 3 o 4 meses de encontrarse envasado, se aglomera, lo cual hace difícil su manipulación y disolución.
1.3. Características Físicas -
Forma masiva: Sólido suave, azulado – negro. Re sublimado: Cristal ortorrómbico, pesado y lustroso de color violeta – negro o negro – gris metálico. Gaseosa: Color violeta, altamente irritante.
1.3.1. Propiedades Físicas -
Densidad (g/cm3): 4,930. Color: Negro – Violeta. Punto de fusión: 114ºC. Punto de Ebullición: 184ºC. Volumen atómico (cm3/mol): 25,72
1.3.2. Propiedades Químicas -
Forma cristales grises con brillo metálico. Presenta dificultades para disolverse, ejemplo: en agua; más no así con cloroformo o tetracloruro de carbono. Sublima con facilidad. Su electronegatividad es de 2,55. Su radio atómico es de 2,16 (-1), 0,50 (7) (Å)
4
1.4. Sustancias compuestas de yodo Este elemento se encuentra presente en todo lo que nos rodea, agua de mar, rocas, incluso en los cristales más puros del transparente cristal de roca o espato de Islandia, contienen bastantes átomos de yodo. También es el elemento halógeno menos abundante en la corteza terrestre, los geoquímicos han calculado que es posible que se encuentre en una cantidad de una a dos cienmilésimas por ciento en la corteza terrestre Algunos efectos del yodo en el medio ambiente: -
El yodo elemental (I2) es tóxico, y su vapor irrita los ojos y los pulmones. La concentración máxima en el aire cuando se trabaja con este elemento es de 1 mg/m3. Todos los yoduros son tóxicos al contacto en exceso.
1.5. Utilidades del Yodo Las sales de yodo, o derivados de yodo, son ampliamente utilizados en aplicaciones médicas así como también en nutrición y usos industriales. La insuficiencia de yodo durante la gestación y la infancia puede causar enfermedades como retardo mental y crecimiento anormal, así como bocio y mal funcionamiento de la tiroides. A través de la yodación de la sal se intenta combatir dichas enfermedades en prácticamente todo el mundo. En el área industrial, uno de los principales productos es el Yoduro de Potasio, el cual se utiliza principalmente en la fabricación de pantallas de cristal líquido (LCD), ya sea en computadores, PDA´s y televisores. También se usa como desinfectante de aguas, catalizador en la fabricación de gomas, estabilizador de materiales y colorantes. Los compuestos más comunes de yodo son: -
Yoduro de potasio (usual en fotografía) Yoduro de sodio Yodatos (KIO3).
El precio actual (2016) del yodo es de 23 dólares el kilogramo de yodo prill. (Referencia, Cosayach)
5
2. NITRATO DE SODIO 2.1. Historia El nitrato de sodio fue descubierto por J. Bohn, en 1683; Duramel, en 1736, y Margraff, en 1761, quienes estudiaron sus propiedades. Es un producto procedente de Chile y Perú, llegando por primera vez a Europa en 1820. El Nitrato de Sodio (NaNO 3) conocido con el nombre de Soda Niter ; entre 1830 y 1920, la mayoría de este compuesto provenía de los vastos depósitos de salitre chilenos, peruanos, argentinos y bolivianos. A partir del salitre se obtenían ácido nítrico, nitrato de sodio y nitrato de potas io. El nitrato de sodio era purificado y posteriormente se lo hacía reaccionar en una disolución con cloruro de potasio (KCl), en la cual el nitrato de potasio, menos soluble, cristalizaba. El salitre se encuentra en los denominados depósitos de nitratos, que corresponden a un complejo salino que, además de nitratos, contiene o tros compuestos minerales, como yodatos, sulfatos, boratos, cloruros, y carbonatos y que en su conjunto es llamado “caliche”. En la actualidad, en forma sintética se obtiene como subproducto de la producción de cloro, más específicamente como producto de la reacción entre cloruro de sodio (sal común) y ácido nítrico.
2.2. Antecedentes Geológicos El nitrato sódico, llamado también nitro cúbico, nitro de sodio, nitro o salitre de Chile o del Perú; se presenta ampliamente extendido en la llamada Costa seca (debido a su bajísimo índice de pluviosidad), situada en la costa Oeste de la América Meridional, pero sobre todo abunda entre los 19º y 24º de latitud Sur en las calicheras, que son los yacimientos o criaderos del mineral llamado caliche o tierra salitrosa de Tarapacá y de Atacama; lugares donde con un espesor de 0,25 a 1,50 metros, forman costras que ocupan una extensión de más de 13.000 kilómetros cuadrados. El caliche contiene a lo sumo 70% de nitrato sódico, mezclado con cloruros de sodio y de magnesio, sulfatos de cal y de sosa, peryodatos y percloratos de sodio y potasio, materias térreas y sustancias orgánicas.
2.3. Producto Comercial El nitrato de sodio como producto, se comercializa de dos formas: cristalizado y prilado. El cristalizado, es el mismo que se genera en las plantas de cristalización y solo requiere un proceso de secado y adición de anticaking (antiglomerante). El prilado (pequeñas esferas) se obtiene a través de un proceso de fusión del nitrato y posterior formación de las esferas.
6
En términos comerciales los dos productos tienen las mismas características químicas de pureza, la diferencia es solamente física. Ambos productos cristalizados y prilados se comercializan a precios similares.
2.4. Características Físicas -
Color: Gris o blanco, algunas veces con tintes rojo – café o amarillo. Lustre: Vítreo. Transparencia: Cristales transparentes. Sistema Cristalino: Trigonal. Dureza: 1.5 – 2 (Escala de Mohs) Otros: Muy soluble en agua y toma color amarillo en test de flama.
2.4.1. Propiedades Físicas -
Apariencia: Polvo blanco o cristales incoloros. Densidad: 2,26 g/cm3. Masa molar: 85 g/mol Punto de fusión: 308 ºC. Punto de Ebullición: 380 ºC.
2.4.2. Propiedades Químicas -
Solubilidad en agua: 92,1 g/100 ml (25 ºC)
2.5. Utilidades del Nitrato de Sodio -
-
Por su contenido en nitrógeno se utiliza como fertilizante. Como aditivo para el cemento. Es un agente preventivo de la enfermedad conocida como Botulismo. Cuando se quema, genera oxígeno, por lo cual ha sido empleado en varias ocasiones a lo largo de la historia para conseguir un fuego que ardiese bajo el agua, como es el caso del fuego griego. Como conservante en la industria alimenticia y en la mezcla de sales empleada para tratar la carne en su conservación. Fundido en mezcla con carbonato sódico en la obtención del cromo, de sus minerales por oxidación de este metal a cromato.
El precio actual de venta de Cosayach (2016) para el nitrato de sodio es de 360 dólares por tonelada.
7
3. PROYECCIONES DEL YODO 3.1. Proyección del precio para los próximos 10 años Historicamente, el precio del yodo ha sido bastante estable en el orden de los 15 a 17 US$/Kg. Sin embargo, han existido períodos de muy bajo precio, del orden de los 8 US$/Kg.en 1994 y periodos en que el precio ha alcanzado valores de 58US$/Kg. El precio de yodo 2015 siguió disminuyendo de los históricamente altos niveles de 2011 y a principios de 2012. El yodo pone un precio regularmente rehusado a lo largo de 2015. Los precios de la transacción "spot" de cristal de yodo hicieron un promedio de aproximadamente 33 dólares por kilogramo al principio de 2015 y se disminuyeron a un promedio de aproximadamente 30 dólares por kilogramo en agosto de 2015, según publicaciones comerciales. Aunque la demanda global del yodo y sus compuestos derivados fuera estable en 2015, los precios siguieron disminuyendo debido a un exceso de yodo en el mercado. Además, un mercado competitivo donde los clientes tenían múltiples opciones de aprovisionamiento, y una disminución en el consumo de yodo industrial en China contribuyó a la continuación de precios de yodo bajos. Productores principales en los Estados Unidos y Chile respondieron a precios de yodo bajos, trabajando para reducir sus costos de producción.
Precio del Yodo Precio $70 $60
$58
$50 $40
$50 $37
$37
$30
$30 $23
$20
$22 $18 $13
$10
$16
$14
2020
2021
$0 2011
2012
2013
2014
2015
2016
Fig. 1
8
2017
2018
2019
3.2. Producción mundial
Fig.2
En el año 2015 a nivel mundial se produjo 30.300 miles de toneladas de yodo.
3.3. Proyección de la producción mundial para los próximos 10 años Como en los últimos años, Chile era el productor líder mundial de yodo, seguido de Japón y los Estados Unidos. Chile está considerado con aproximadamente el 55 % de producción mundial en 2015.
3.4. Producción nacional La producción nacional del yodo para el 2015 -
I Región: 12.609 ton. II Región: 4.823 ton. Sumando un total de 17.432 toneladas de yodo.
(Fuente: Ministerio de Minería, Gobierno de Chile)
9
3.5. Proyección de la producción nacional Producción Nacional de Yodo Total 21.000 20.656 20.000
19.038
19.000 18.741
18.637 18.235
18.000 17.494
18.436
18.536
18.486
17.432
17.000
16.000
15.000 2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
Fig. 3
3.6. Consumo mundial Chile posee recursos de yodo ubicados en los depósitos de nitrato en las regiones de Tarapacá y Antofagasta donde también se obtiene como coproducción nitrato de sodio. Las reservas de estos depósitos se estima alrededor de 1.8 millones de toneladas de yodo, las segundas a nivel mundial después de Japón, que lidera en producción de yodo, estimadas en 5 millones de toneladas. Estados unidos cuenta con una producción parecida a Japón con 250.000 toneladas. El nivel de producción a nivel mundial se estima a 30.000 toneladas, liderada por chile y Japón. Las pantallas de LCD son recicladas para la obtención de yodo lo que incrementa a unas 31.600 toneladas en consumo. El consumo mundial de yodo queda registrado en el siguiente gráfico
Fig. 4
10
Donde los medios de contraste en rayos x equivalen al 23% del consumo mundial, en desinfectantes y antisépticos un 17%, Productos químicos 17%, reactivos químicos 12% del consumo total, Industrias farmacéuticas 8%, Nutrición Humana 8%, manufactura de neumáticos 6%, nutrición animal 5% y los herbicidas 4% del consumo mundial.
3.7. Proyección de consumo mundial en los próximos 10 años.
Consumo Mundial Yodo (ton) 60.000
50.000
40.000
34.952
36.193
37.478
38.808
40.186
41.613
43.090
44.620
46.203
47.844
30.000
20.000
10.000
0 2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
Fig. 5
4. PROYECCIONES DEL NITRATO DE SODIO 4.1. Proyección del precio para los próximos 10 años En los últimos tres años el precio del nitrato se ha situado entre los 340 – 360 US$/ton; por los cual se proyecta que para los próximos 10 años se mantendrán en este mismo rango de precios.
4.2. Producción mundial La producción de Nitrato en el mercado mundial se e stima aproximadamente en 1.8 millones de toneladas, siendo los principales productores Chile con un 54%, Israel con un 38% y un 8% para el resto del mundo. Actualmente en Chile el mayor productor de nitratos es SQM, Soquimich, empresa que produce del orden de las 800.000 toneladas anuales de nitrato.
11
Los nitratos naturales son exclusivos de Chile, es decir, este tipo de yacimiento, principalmente nitrato de potasio, y en menor cantidad, aunque no menos importante, nitrato de sodio y salitre potásico (mezcla de sodio y potasio).
4.3. Proyección de la producción mundial para los próximos 10 años No se proyecta ya que los nitratos naturales son exclusivos de Chile, es decir, este tipo de yacimientos no se presentan en otra parte del mundo, que sean económicamente rentables. Chile tiene un lugar privilegiado en la industria Salitrera por ser el único productor de Nitrato de Sodio natural, el segundo en ubicación en la producción de Yodo y es exportador de ambos productos. Chile es el único país en el mundo que posee depósitos de nitratos con leyes económicas en el desierto de Atacama (en otros desiertos del mundo existen nitratos, pero no en concentraciones económicas).
4.4. Producción nacional La producción nacional del nitrato para el 2015 -
I Región: 15.500 ton. II Región: 650.321 ton. Sumando un total de 665.821 toneladas de nitrato
(Fuente: Ministerio de Minería, Gobierno de Chile)
4.5. Proyección de la producción nacional Producción Nacional de Nitrato Total 900.000 800.000
822.584 759.384
700.000
728.502 665.821 603.140
600.000
634.481
618.810 626.645 622.728 624.687
500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 2012
2013
2014
2015
2016
2017
Fig. 6
12
2018
2019
2020
2021
4.6. Consumo mundial Considerando que el consumo mundial de Nitratos en el mundo es de aproximadamente 1.8 millones anuales, Chile posee reservas para satisfacer el mercado mundial por alrededor de 300 años
5. EMPRESAS PRODUCTORAS EN CHILE 5.1. Yodo
Sociedad Química y Minera de Chile (SQM)
Dispone de una capacidad instalada de 12.000 ton/año de yodo en tres faenas ubicadas en: Región de Antofagasta
-
Pedro de Valdivia María Elena Pampa Blanca
Región de Tarapacá
-
Nueva Victoria, donde también coproduce nitrato de sodio.
Tiene previsto ampliar su capacidad en Nueva Victoria para alcanzar a las 14.000 toneladas de yodo. También dispone en Santiago de una planta de yoduros y yodatos (INQUIM) y otras plantas en el extranjero para derivados y reciclaje.
COSAYACH
Dispone de una capacidad instalada de 7.500 ton/año de yodo en tres faenas ubicadas en: Región de Tarapacá
-
Cala Cala Negreiros Soledad
Actualmente su capacidad operacional se ha visto reducida a 2.500 ton/año por insuficiente disponibilidad de agua. Para recuperar su capacidad es necesario utilizar agua de mar.
13
ALGORTA NORTE
Es una nueva operación ubicada al noroeste de Baquedano (Región de Antofagasta). Fue inaugurada el año 2012 con una capacidad inicial de 2.000 ton/año para completar su capacidad nominal de producción de 4.000 ton/año. Es la única operación que utiliza agua de mar en su proceso. Dispone de reservas para unos 40 años de operación. El nitrato obtenido se acumula para una futura producción de nitrato de sodio.
ACF Dispone de una capacidad instalada de 3.000 ton/año de yodo en su faena ubicada
en: Región de Tarapacá
-
Laguna
Con capacidad adicional de coproducir nitrato de sodio. Esta compañía es propietaria también del 74,5% de Algorta Norte. Probablemente esta última faena se ampliaría para ir reemplazando la faena en Laguna cuando ésta entre en declinación.
ATACAMA MINERALS Dispone de una capacidad instalada de 1.300 ton/año de yodo en su faena ubicada
en: Región de Antofagasta
-
Aguas Blancas.
Contempla ampliar su capacidad para alcanzar entre 2 a 2,3 mil ton/año.
BULLMINE Dispone de una capacidad instalada de mil ton/año de yodo en su faena ubicada
en: Región de Tarapacá -
Planta Bullmine, Huara.
14
Contemplaba ampliar su capacidad para alcanzar 2.000 ton/año, pero por problemas de insumo “agua para lixiviar las pilas”, se ha visto en la necesidad de para la
producción de yodo prill.
5.2. Nitrato
Sociedad Química y Minera de Chile (SQM)
Dispone de una capacidad instalada de 950 mil ton/año de nitratos; parte de la producción de nitrato de sodio se destina a la obtención de nitrato de potasio, para lo cual se somete a un proceso donde se combina con cloruro de potasio a razón de 840 Kg de nitrato de sodio más 740 Kg de cloruro de potasio para obtener una tonelada de nitrato de potasio. La extracción minera la realiza en tres faenas ubicadas en: Región de Antofagasta
-
Pedro de Valdivia María Elena Pampa Blanca
Región de Tarapacá
-
Nueva Victoria
En Pedro de Valdivia y María Elena el caliche se lixivia en bateas, se cristaliza el nitrato de sodio contenido en plantas específicas y las soluciones remanentes van a las plantas de yodo. En cambio en Pampa Blanca y Nueva Victoria se lixivia en pilas, se cristaliza el nitrato en pozas de evaporación solar y las soluciones remanentes van a las plantas de yodo. Sin embargo, el núcleo industrial principal, se encuentra en Coya Sur, donde está la base productiva de nitrato de potasio fertilizante e industrial y algunas de las plantas de mezcla de fertilizantes. En su planificación de largo plazo, SQM tiene considerado desarrollar su capacidad extractiva de caliche en la Región de Tarapacá, a partir de Nueva Victoria y otras áreas más al norte, a fin de ir paulatinamente reemplazando la minería del caliche de la Región de Antofagasta por agotamiento de sus reservas locales, sin perjuicio de mantener la infraestructura industrial en la región.
15
COSAYACH
El año 2002 puso en marcha en Cala Cala una planta con capacidad potencial de producción de 200 mil ton/año de nitrato de potasio, a partir de nitrato de sodio cristalizado en sus tres faenas, que también coproducen yodo, ubicadas en: Región de Tarapacá
-
Cala Cala Negreiros Soledad
Sin embargo su capacidad operacional efectiva se ha situado en torno a las 60 – 80 mil ton/año, aunque el año 2012 no acusó prod ucción, atribuible a no disponibilidad de agua.
ACF
Desde el año 2005 dispone de una capacidad instalada de 20 mil ton/año de n itrato de sodio en su faena ubicada en: Región de Tarapacá
-
Laguna, donde coproduce yodo.
6. PROYECTOS EN PRODUCTORAS
EJECUCION
EN
CHILE
DE
FUTURAS
EMPRESAS
ELOISA
Un 40% de avance global registran las obras de construcción del proyecto minero de yodo y nitrato de potasio Eloisa, perteneciente a la compañía minera Eloisa SpA; cuya inversión es de USD 75 millones y tiene una vida útil de 20 años. El proyecto ubicado en Pozo Almonte, Tarapacá, comenzó la construcción a fines del 3° trimestre de 2014 y cuenta con la Resolución de Calificación Ambiental favorable (RCA) desde 2011. Dentro de las obras que actualmente se ejecutan destaca el sistema de aducción de agua de mar que, de acuerdo a lo informado por la empresa, registra a la fecha un 75% de avance. Según el cronograma de la compañía para el proyecto, las obras estarían finalizadas durante el presente año. Considera la construcción y operación de las instalaciones necesarias para la producción de 2.000 t/año de yodo bullet y 200.000 t/año de nitrato, mediante el procesamiento de reservas de caliche. En cuanto a la aducción de agua, la línea que se construye tiene una extensión de 30 kilómetros.
16
ORCOMA - SQM
La iniciativa tiene por objeto la extracción de caliche y la producción de yoduro, yodo y sales ricas en nitrato mediante un proceso de lixiviación del mineral y es el primer proyecto greenfield de SQM desde la inauguración de Nueva Victoria en 18 años. Con él, la minera espera una producción de 2.500 toneladas por año de yodo y 320.325 toneladas por año de sales ricas en nitratos, a partir de la extracción y procesamiento de 11 millones de toneladas por año de caliche. El proyecto -con una inversión cercana a US$230 millones- se ubicará en Huara, región de Tarapacá, donde SQM ya cuenta con las concesiones mineras. Este lugar permitirá además, minimizar la distancia de la aducción y optimizar el trazado desde el punto de vista hidráulico, servidumbres de pasos y cruce con infraestructura existente. Esto, porque incluye la utilización agua de mar extraída desde un sector ubicado al norte de Caleta Buena. Se espera que este proyecto quede operativo a más tardar 2018.
7. TECNOLOGIAS DE FABRICACION USADAS EN CHILE 7.1. Yodo En la actualidad existen dos formas para concentrar yodo, utilizados en nuestro país. Proceso de flotación – extracción por solventes y extracción con aire o Blow Out. Estos dos procesos aprovechan las características físico – químicas del yodo las cuales son: -
Hidrófobo: Repelente al agua. Aerófilo: A fin con el aire. Soluble: En gran cantidad de solventes y en soluciones de yoduro.
7.1.1. Flotación Se hace en celdas de columna, generalmente construidas en fibra de vidrio. Para realizar esta operación no se utiliza ningún tipo de reactivo de flotación del tipo colectores o espumantes. Solo se adiciona carbonato de sodio para modificar el pH; el cual es aumentado a niveles de 10, con lo cual se logra evitar la descomposición del yodo, de acuerdo a la siguiente ecuación, la cual se produce en ambiente ácido.
17
SO2 + I2 + 2H2O
2HI + H2SO4
Luego la pulpa concentrada en yodo es almacenada para luego enviarla a refinación. La solución acuosa, con un bajo contenido en yodo, en parte es enviada al proceso de extracción por solvente y el resto retornada al sistema de flotación.
7.1.2. Extracción por Solvente Es una operación donde una solución acuosa rica en especies iónicas o moleculares sueltas, es contactada con una solución orgánica inmiscible con la acuosa. Al menos una de las especies se transfiere a la fase orgánica, producto de su mayor afinidad por esta. El proceso es reversible, de modo que la sustancia extraída es posteriormente recuperada en fase acuosa en un nuevo contacto. La etapa de recuperación del soluto desde el orgánico tiene por objetivos, primero, obtener una solución pura de la especie extraída selectivamente y en general de mayor concentración que la original, y segundo, regenerar la solución orgánica para su recirculación en el proceso. En el caso que se analiza, la solución acuosa de la flotación, la cual contiene una cantidad de yodo elemental, se somete a un proceso de extracción por solvente, en la cual se utiliza como solvente orgánico Kerosén (parafina) y como solución de stripping (solución regenadora) yoduro de sodio rico en SO 2. Un circuito de extracción por solvente esta normalmente constituido por dos etapas de extracción, una de re-extracción y una de stripping. Las relaciones volumétricas de las etapas son: -
2:1 (2 solución por 1 kerosén) Extracción primaria Extracción secundaria 3:1 (3 solución por 1 kerosén) 2:1 (1 kerosén por 2 yoduro) Stripping
La Recuperación de yodo del proceso alcanza niveles del 98 – 99%. P r o b l e m a s O p e r ac i o n a l e s
-
Son causados por el arrastre de kerosén a las etapas siguientes y por arcillas, que por efecto del kerosén, se aglomeran, depositándose en los estanques. Lo anterior provoca la mezcla del kerosén con el yoduro.
18
-
El tiempo de residencia del sistema es aproximadamente 10 minutos para estanques de 30 – 35 m3.
-
Los equipos de transporte de solución son los mismos mencionados para el tratamiento del yodo, es decir, hdpe y fibra.
-
A pesar de ser un proceso eficiente existe un peligro constante de incendio, por el uso del kerosén, y en la calidad del producto final, debido a que el orgánico arrastrado es perjudicial.
7.1.3. Proceso Blow Out El proceso de extracción de yodo elemental desde soluciones por medio de aire (Blow Out) fue desarrollado por la Dow Chemical Company de USA, y consiste en el aprovechamiento de la alta presión de vapor del yodo elemental en soluciones acuosas para disolverlo de ellas con un flujo de aire en contracorriente, en torres con relleno o de platos. Para completar el proceso de concentración, se utiliza una segunda torre de absorción, en donde el yodo elemental es captado por una solución de yoduro o una solución de soda (5%), dependiendo del proceso utilizado. Este sistema aprovecha las tres características definidas para el yodo: -
Hidrófobo Aerófilo Soluble en Solventes.
7.1.3.1. Blow Out (Cosayach con Yoduro) La solución proveniente de la cortadura es bombeada a la parte superior de la torre y es distribuida en toda el área de la torre por medio de un sistema distribuidor de soluciones (platos). A modo de ejemplo, las dimensiones de una torre para una capacidad de tratamiento de aproximadamente 70 m 3/hr son de 20 metros altura de la torre y un diámetro de 3 metros. El aire es impulsado a través de ventiladores (sopladores) con capacidades que fluctúan entre los 9,000 – 10,000 cfm (pie3/min). El yodo contenido en la solución es desplazado por la corriente de aire ascendente y es transportado e inyectado a una segunda torre (absorción de yodo) , en la cual se hace pasar una solución con yoduro, la cual disuelve el yodo elemental formando triyoduro.
19
La solución con triyoduro es enviada a una tercera torre, donde es contactada con SO2, provocándose una reducción nuevamente a yoduro, el que es enviado a un estanque recirculador. La recirculación se realiza hasta alcanzar co ncentraciones de yodo entre 100 – 130 gr/lt., momento en el cual se envía la solución a la etapa de refinación. El sistema Blow Out con yoduro alcanza recuperaciones del orden del 98%.
P r o b l e m a s O p e r ac i o n a l e s
-
Mala distribución de las soluciones de alimentación en las torres, producida por la inclinación de los platos distribuidores. La consecuencia es la formación de canalizaciones y la reducción del tiempo de residencia necesario para que se realice la reacción en forma completa.
-
Pérdida de capacidad de tratamiento, por una mala mantención de las torres. Las arcillas y sales adheridas al relleno, hacen aumentar la perdida de carga y por ende la capacidad de tratamiento.
-
Desbalanceo de ventiladores produce vibraciones y con ello aumentan las posibilidades de rompimiento del equipo.
7.1.3.2. Blow Out (ACF con Soda Caustica) El proceso es similar al utilizado en Cosayach en lo que se refiere a la extracción del yodo con aire, la diferencia radica en el hecho que en estas empresas se utiliza otro solvente para concentrar el yodo. Para concentrar el yodo se utiliza Soda (NaOH) al 5% en volumen, el cual es ingresado a la torre de absorción, produciéndose la descomposición del yodo elemental, formándose una solución que contiene yodato y yoduro, de acuerdo con la siguiente reacción
3I2 + 6NaOH
5NaI + NaIO3 3H2O
La solución resultante se envía al estanque de recirculación. Este proceso de recirculación se realiza por periodos de aproximadamente 12 hrs hasta alcanzar una concentración de yodo de 100 gr/lt., momento en que la solución es enviada a la etapa de refinación.
20
Fig. 7
7.2. Refinación del Yodo Dependiendo del producto, se realizan procesos distintos para la refinación de Yodo: a) b) c) d)
Fusión en Agua. Fusión en Ácido Sulfúrico. Oxidación con Agua Oxigenada y Fusión en Agua. Oxido – Reducción con Ácido Sulfúrico y Fusión en Agua.
El objetivo de la refinación es obtener un yodo comercial, es decir, que cumpla a lo menos con las especificaciones estándares.
Las especificaciones estándares para el yodo son - Pureza ≥ 99.50 % - Residuos No Volátiles ≤ 0.050 % (500 ppm) - Acidez (como H2SO4) ≤ 0.015 % (150 ppm) - Fierro (como Fe2O3) ≤ 0.003 % (30 ppm) - Ácido Bórico ≤ 0.006 % (60 ppm) - Azufre ≤ 0.015 % (150 ppm)
Dependiendo del uso final que se le dé al yodo, existen especificaciones más exigentes. Tal es el caso del yodo destinado a productos farmacéuticos se definen las especificaciones del yodo como: -
Pureza ≥ 99.80 % Residuos No Volátiles ≤ 0.050 % (500 ppm) Bromuros y Cloruros ≤ 0.028 % (280 ppm)
21
a) Fusión de Yodo en Agua El yodo pasta (pulpa) proveniente de la flotación, aproximadamente 200 gr/lt, es almacenado en un estanque de alimentación a la fusión, el cual cuenta con un sistema de agitación, con el fin de evitar la sedimentación. Mediante bombeo, del tipo neumático, la pulpa de yodo es inyectada a un serpentín, calentado externamente con vapor, donde el yodo se funde, en un proceso continuo, alcanzando una temperatura de 120 °C y una presión de 60 a 65 psi (lb/pulg2). El yodo fundido pasa a un reactor vidriado, con capacidad de 500 galones (2,000 lt), en donde se produce la separación de productos (yodo y agua), debido a la diferencia de densidades entre ambos. El agua es desplazada por presión a un reactor de 100 galones. La fase de yodo fundida, después de llegar a ocupar aproximadamente un 75% de la capacidad del reactor, es traspasada a un tercer reactor, de igual capacidad (500 galones), el cual previamente se llena con agua a 120 °C. De esta manera se produce un primer lavado del yodo en contracorriente, al pasar el agua al reactor superior y el yodo al inferior. Posteriormente se cierra la válvula de traspaso y se procede a un segundo lavado con agua caliente, desplazando con ello las últimas trazas de materiales indeseados. Si el yodo del último reactor no sale con las especificaciones de calidad requeridas, el yodo es cargado en un cuarto reactor (500 galones), donde se nuevamente es fundido con agua a 120 °C y a baja presión, durante 8 hrs. como mínimo.
b) Fusión de Yodo en Ácido Sulfúrico Este proceso se utiliza cuando el yodo proveniente de la flotación contiene materiales orgánicos, producto del arrastre de kerosén de la etapa de extracción por solvente. Respecto del proceso anteriormente descrito, las etapas de alimentación, fusión continua y separación de productos en el primer reactor son las mismas. La diferencia comienza en que en el segundo reactor, en vez de agua contiene aproximadamente 120 galones (25% de la capacidad) de Ácido Sulfúrico al 100%, a una temperatura de 120 °C y presión atmosférica. El sistema de traspaso se hace utilizando un dispositivo especial para dispersar el yodo, de manera de aumentar el tiempo de residencia y la superficie de contacto ácidoyodo. Las impurezas son disueltas y/o acumuladas en la fase ácido, además, se forma una espuma compuesta por yodo de granulometría muy fina, denominada “ borra”.
22
El rendimiento del ácido es de aproximadamente 80 Kg. de yodo por cada un litro de H2SO4 (45 Kg. de Yodo / 1 Kg. de H 2SO4). La extracción de impurezas del yodo es muy superior a la que se puede lograr con agua, pero también presenta algunos inconvenientes operacionales: -
-
Presencia de sulfatos insolubles en el H2SO4: El yodo es un muy buen solvente, por lo que si existen sulfatos insolubles en el H 2SO4, éstos pasan al yodo contaminándolo. Para evitar que esto suceda se requiere disponer de un sistema de filtración del ácido. Problemas de Traspaso: Si no se controla bien el traspaso de yodo, ocurre que pasa agua al reactor de lavado, mezclándose con el ácido. La dilución del ácido provoca que éste disminuya su capacidad extractiva frente al yodo.
c) Proceso de Oxidación con Agua Oxigenada y Fusión en Agua
Este proceso, se aplica cuando la alimentación al proceso es una solución de yoduro concentrada (aproximadamente 100 - 150 gr/lt). El proceso involucra obtención de yodo metálico por medio de la oxidación del yoduro, la purificación por fusión y lavado en contracorriente. El proceso comienza con la oxidación del yoduro con Agua Oxigenada (Peróxido de Hidrógeno), la cual para uso industrial contiene entre un 50 y un 70% en peso, lo cual se realiza en un reactor vidriado de 500 galones con agitación mecánica. La reacción química que se produce en la oxidación del yoduro es la siguiente
2I- + H2O2
I2 +H2O + Q(calor)
La relación entre Yodo y Agua Oxigenada que se utiliza es de 0.32 Kg. de H 2O2 por cada 1 Kg. de Yodo. La reacción que se produce es instantánea y exotérmica (produce calor). El yodo metálico formado es traspasado a un segundo reactor de 500 galones, hasta alcanzar un nivel de llenado de 80% aproximadamente. En forma simultánea, con el llenado de yodo en el reactor, el agua formada es retirada y trasvasijada a estanques acumuladores. Una vez alcanzado el nivel de llenado definido, el reactor es cerrado y se procede a la fusión del yodo, para lo cual el reactor es calentarlo hasta llegar a un a temperatura de 130 °C y alcanzar una presión de 2.5 Kg/cm2. El reactor es mantenido en esas condiciones por un periodo de aproximadamente 4 a 6 hrs., dependiendo del volumen de llenado.
23
Posteriormente el yodo fundido se somete al proceso de lavado, para lo cual se dispone de un tercer reactor, con capacidad de 300 galones, el cual es previamente llenado con agua desmineralizada a 120 °C. El lavado consiste en hacer pasar el yodo desde el reactor superior al inferior, en donde el agua que contenía el último es desplazada hacia el reactor superior, produciéndose de esta manera un lavado en contracorriente y el arrastre de las impurezas con el agua. La recuperación metalúrgica del proceso es de un 95 a 98 %.
7.3. Proceso de Prillado Aquí se utiliza el proceso de formación de gotas de los líquidos que se dejan caer libremente, por efecto de la tensión superficial y la fuerza de gravedad. Con el fin de reducir la altura de caída del material, se utilizan medios externos de enfriamiento de la superficie de las gotas, tales como la adición de agua fría al inicio de la caída, en forma de spray, o la inyección de aire fría en contracorriente. El proceso consiste en traspasar el yodo fundido desde el reactor de lavado a un dispositivo de distribución del yodo (plato de distribución), cons truido en Hastelloy. El plato distribuidor deja caer el yodo dentro de una torre, en donde se forman las gotas de yodo por efecto de la tensión superficial. La torre en su parte superior, un tercio de la altura aproximadamente, esta provista de boquillas que asperjan agua (spray), con lo cual se le da al yodo el shock térmico, suficiente para enfriar la superficie de la gota. El yodo en forma de esferas es retirado de la torre ayudado por una malla inclinada, en donde se separa el yodo del agua residual. El producto final del proceso son esferas de yodo, de aproximadamente 2.0 a 2.5 mm de diámetro.
7.4. Manipulación, Almacenamiento y Envasado El yodo por su carácter de oxidador enérgico, al tomar contacto con la piel humana la quema, por lo que su manipulación debe hacerse siempre en condiciones de seguridad controlada. Para su manipulación, se utilizan además de los elementos de seguridad normal, trajes plásticos desechables y guantes de neopreno. Para evitar la respiración de gases de yodo, se utilizan máscaras faciales de dos vías, con filtros especiales. El almacenamiento del yodo se hace en condiciones controladas de temperatura, con el fin de evitar sublimación. Específicamente, el manejo del yodo se hace en recipientes plásticos o de cartón, cerrados, con una capacidad aproximada de 50 kg.
24
El envase final para la comercialización del yodo, consiste en un tambor de cartón, de aproximadamente 40 cm. de diámetro po r 60 cm. de alto, denominado “Cuñete”. Dentro de los cuñetes, el yodo está depositado en bolsas plásticas de materiales especiales de alta resistencia al ataque químico, denominado Krehalon y está dentro de una segunda bolsa de polipropileno.
7.5. Nitrato. En la industria de los Nitratos en la actualidad se utiliza la lixiviación en bateas y mayoritariamente la lixiviación en pilas. Ocasionalmente también se ha empleado la lixiviación in situ.
7.5.1. Lixiviación en Batea Este tipo lixiviación se utiliza en algunas de las plantas de Soquimich, y en general ha sido desplazada por el sistema de riego de pilas. El proceso incluye una etapa previa de reducción de tamaño y luego la lixiviación en batea por inundación.
Reducción de Tamaño
El material proveniente de la mina ingresa al sistema a un sistema de reducción de tamaño en tres etapas. El material de mina llega con una granulometría máxima de 8 a 10”, la cual es controlada con explosivos. El producto final es 100% -½”, con un tamaño mínimo de #20 Tyler (850 μm). Del total de material alimentado se descarta entre un 23 y 25%, por finos (polvo, fino de pampa y finos de molienda).
7.5.2. Lixiviación El caliche “grueso” ( -½ “, + #20 Tyler) se carga, mediante correas transportadoras,
a grandes estanques de concreto (cachuchos). En Planta de Pedro de Valdivia poseen una capacidad de 7,500 toneladas cada uno y en total son 10 unidades. A través de ellos se hace circular soluciones débiles provenientes de distintas fuentes (botadero, agua de alcantarillado purificada y Río Loa) y desde otros cachuchos. Las soluciones tienen una temperatura de 40°C y son calentadas aprovechando las aguas de enfriamiento de una serie de motores de generación eléctrica. Los cachuchos están conectados entre sí, mediante un sistema de bombas, válvulas y cañerías. La solución entrante posee una concentración media de nitratos de 60 gr/lt. Y sale con aproximadamente 300 gr/lt. El caliche lixiviado, ripio, queda con un contenido aproximado de 0.6% de NaNO3. Este es descargado mediante 2 “puentes de carga”, e n carros de volteo de 20 ton., los que son llevados al botadero de ripios (tortas) mediante locomotoras eléctricas.
25
El tiempo de residencia del material es de 11 días (en promedio). La recuperación de yodo es de aproximadamente un 75% y de Nitrato un 92%.
7.5.2.1. Lixiviación en Pilas Este tipo lixiviación se utiliza actualmente en toda la industria salitrera y ha desplazado a la lixiviación en batea por sus menores costos de inversión y operación, situación que en una evaluación de largo plazo, supera el efecto negativo de una menor recuperación metalúrgica.
Construcción de Pilas
El proceso de construcción de una pila de lixiviación comienza con la preparación de la superficie, cuya elección del lugar donde hacerla pasa por considerar los siguientes aspectos: -
Mínimo volumen de material de corte y relleno (superficie más o menos plana). Distancia a la frente de carguío.
La superficie escogida se nivela (perfila), utilizando bulldozer y motoniveladoras, con el fin de dejar el terreno con una pendiente (longitudinal, transversal o ambas), que permita el posterior escurrimiento natural de las soluciones. Posteriormente la superficie es cubierta con carpetas impermeables de HDPE (polietileno de alta densidad) o PVC, cuyo espesor depende del terreno y que en general varía entre 0.5 y 1 mm. El tamaño de las pilas depende de criterios de diseño tales como: -
Granulometría del material. Forma de riego.
Operación
La lixiviación en pilas de Caliche se realiza utilizando agua a temperatura ambiente como elemento lixiviante. La forma como se aplica el agua sobre las pilas varía según los usuarios. Los principales sistemas de riego, actualmente utilizados son: -
Riego con Aspersores. Riego por Goteo. Riego con Micro-aspersores.
Las diferencias en el uso, más que en la forma de aplicar el agua, lo que en todos los casos puede ser controlada de manera que sea homogénea sobre el material, radica en la mayor o menor mantención (cuidado) que se debe tener de manera que no se produzcan pozas, las que provocan canalizaciones, y como consecuencia menor eficiencia.
26
Cada uno de los sistemas de aplicación de agua presenta ventajas y desventajas, por ejemplo, el riego por goteo es el sistema que tiene menor perdida de agua por evaporación y arrastre de agua por el viento, pero a su vez es el sistema que más propenso está a formar canalizaciones en la pila, razón por la cual requiere de un continuo cuidado, cambiando constantemente la ubicación de los puntos de riego. Los sistemas de Aspersores y Micro-aspersores, presentan ventajas desde el pun to de vista de la formación de canalizaciones, debido a que el riego es más parejo. Pero, sus gotas son más pequeñas, razón por la cual están más propensas a la evaporación y al arrastre por el viento. Las tasas de riego típicas utilizadas varían entre 1.2 y 1.8 lt/m2/hr. Y al finalizar el ciclo de la pila (tiempo de operación), la cantidad de agua utilizada alcanza a 0.8 – 1.0 m3/ton. de mineral lixiviado. La recuperación global del sistema es del orden del 75%.
Fig. 8 Cuadro comparativo de los procesos Batea – Pilas
27
8. INSUMOS PRINCIPALES UTILIZADOS EN TECNOLOGÍA
LA FABRICACIÓN SEGÚN SU
8.1. Yodo Flotación
-
Agua
-
Carbonato de sodio, que se utiliza para modificar el pH, evitando así su descomposición
Extracción por solventes
-
Keroseno (solvente orgánico)
-
Yoduro de sodio rico en SO2 (solución de stripping)
Blow out
-
Solución de yoduro o una solución de soda (5%) que se utiliza para disolver al yodo y formar triyoduro
-
Dióxido de Azufre (SO2), provoca una nueva reducción a yoduro)
8.2. Nitrato Lixiviación
-
Agua
9. PRECIOS DE LOS INSUMOS PRINCIPALES UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE YODO Y SU PROYECCIÓN PARA LOS PRÓXIMOS 10 AÑOS. Ácido Sulfúrico (H2SO4) Agua Oxigenada (H2O2) Soda Caustica (NaOH) Azufre Agua procesada Cuñete Bolsa Krehalon Bolsa Polipropileno
$USD 80 – 100 / Ton. $USD 400 – 500 / Ton. $USD 450 – 550 /Ton. $USD 170 / Ton. $USD 1 / m 3 a nivel del mar $USD 8 / m 3 en altura $3500 – 4000 / unidad $7000 /unidad $500 – 700 / unidad
→ → → → → → → → →
28
10. TRATADO DE LIBRE COMERCIO Y CHILE (TLC) Un tratado de libre comercio (TLC) consiste en acuerdo comercial entre dos o más países con el objetivo de ampliar el mercado de bienes y servicio entre los países que participan del tratado, establecer una normativa para generar una relación comercial. Un TLC busca la generación de zonas de libre comercio eliminando o rebajando de manera sustancial los aranceles para los bienes entre los tratantes, no sin ser regulados por la Organización Mundial del Comercio (OMC). A su vez un TLC es una estrategia que se utiliza para afianzar y consolidar mercados comerciales, apoyados en las políticas de economía mundial. La importancia de un TLC se traduce en que constituye una herramienta eficaz utilizada para la garantización al acceso de mercados internacionales de nuestros productos de una forma fácil y clara. Por otra parte, un TLC permite un aumento del comercio de productos nacionales generando así un aumento en el empleo, modernización de la forma de producir productos y por supuesto, fomentar la creación de nuevas empresas con inversiones nacionales y extranjeras. Otro punto importante de un TLC es que también sirve para generar una baja en los precios en los productos que son demandados por nuestro país y que se producen en el extranjero. Los objetivos de un TLC están orientados a la promoción de una igualdad en las competencias comerciales, la incrementación de inversiones, generar una protección adecuada a los derechos de propiedad intelectual, establecer procedimientos óptimos y eficaces para la aplicación del tratado, fomentar la cooperación comercial entre los países y por otra parte, la estimulación de la producción nacional de sus productos nativos. A noviembre del 2015 Chile cuenta con 15 TLC, involucrando a 22 países (Dirección General de Relaciones Económicas Internacionales, DIRECON, Gobierno de Chile), transformándose así en uno de los países con la mayor cantidad de tratados a nivel mundial. Con la implementación de la libre competencia se ha generado una baja en las exportaciones de Yodo dentro de las empresas mineras a nivel individual Según los analistas de SignumBOX, la baja en el precio del yodo ocurre producto del agresivo aumento del mismo entre 2011 y 2012, esta alza se habrá reflejado como consecuencia de una contracción de la oferta del mineral, donde el mercado no pudo absorber el crecimiento en demanda. Así, el precio de mercado del yodo pasó desde aproximadamente US$30 por kilo a comienzos de 2011 a más de US$80 el kilo hacia fines del mismo año.
29
Añade que aunque los precios siguieron altos en 2012, a mediados de ese año hubo menos presión por la entrada en el mercado de nueva oferta. Asimismo, “los
elevados precios afectaron algunas de las aplicaciones de yodo cuya demanda es elástica, provocando una reducción en el consumo en ciertos segmentos y/o optimización de inventarios en otros”.
Según Desormeaux, el panorama es algo más apretado para los productores chilenos, ya que los costos de producción también han subido a nivel de industria. “Chile
es el único país donde el yodo se obtiene a partir del mineral de caliche, que es un proceso que requiere de energía y agua para lixiviar”. (Daniela Desormeaux, analista SignumBOX,
publicado en Revista Minería Chilena, julio 2014). Según SOFOFA, la minería no metálica para el 2014 tendría una proyección de crecimiento real anual de un -9,9%, para el 2015 un -2,6% y para el 2016 las cifras comenzarían a mostrar mejoras con un 2,4%. (SOFOFA, Santiago 24, de septiembre de 2015). Gracias a las nuevas aperturas de comercio adquiridas por Chile incluidas en los últimos TLC, la directriz está orientada en los proyectos Greenfield (proyectos iniciados desde cero), debido a que la idea está enfocada en la reducción de costos de producción, ya que nuestra minería es muy competitiva, de alta calidad y cumple con las exigencias del actual mercado internacional. En esta línea, la minera SQM está apuntando su liderazgo con e l proyecto Orcoma, con ubicación en la zona denominada Pampa Orcoma, la cual considera una producción de 2.500 toneladas de yodo a partir de la extracción y procesamiento de 11 millones de toneladas anuales de caliche. Este proyecto comprende la explotación de caliche en una superficie de 65 Km 2, construcción de instalaciones para el procesamiento, una tubería para la aducción de agua de mar a razón de 200 litros por segundo, líneas de transmisión conectadas a la red del sistema interconectado del norte grande, además de obras viales de calidad. Se tiene previsto que las obras comenzarían a principios del 2017 y de resultar todo como se tiene planeado el proyecto, la duración del montaje solo tardaría 24 meses, pensando en que este proyecto tiene una duración de operación de 25 años.
30
IV.
CONCLUSIONES
En la recopilación de información y antecedentes acerca del yodo y nitrato de sodio como mineral y producto de exportación, pudimos entender por qué Chile lidera la producción y exportación de estos dos productos, ya sea por las características de nuestra geología como así también por las cifras que se repiten con el pasar de los años, en periodos de baja y alta demanda de estos productos. Esta información que se ha hecho masivamente publica y conocida por nuestra sociedad gracias a los Tratados de libre comercio que ha adquirido nuestro país con al menos 22 naciones que demandan de nuestros productos, información que dado nuestro caso como futuros profesionales del área nos interesa como material de estudio y aprendizaje en los temas de producción, innovación en las metodologías de extracción y procesamiento, como a su vez, entregarnos referencias en cuanto se refiere al área comercial de este campo. Adquirir conocimientos basados en cifras reales, nos permite ver como es el escenario actual de lo que acontece con la minería, ligada directamente al comercio exterior, ya que a partir de esta información se van diseñando o reformulando proyectos mineros de acorde incremente la demanda mundial de minerales, como a su vez proyectar posibles escenarios de producción y/o enfrentar bajas en la demanda que signifiquen bajas en la producción.
31
