apunte tecnologia salitre y yodo 2006

UNIVERSIDAD ARTURO PRAT

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA

APUNTES CURSO TERCNOLOGIAS DEL SALITRE Y YODO

IN 623

Alejandro Puelles Ocaranza Ingeniero Civil de Minas

Mención en Metalurgia Extractiva Universidad de Chile

Iquique, 2006

TECNOLOGIA DEL SALITRE Y YODO UNIVERSIDAD ARTURO PRAT

Alejandro Puelles O. / 2006 1

INDICE 1. Introducción 2. Generalidades de los Nitratos

2.1. Características y Propiedades 2.2. Origen y Reservas 2.3. Productos Comerciales 2.4. Producciones 2.5. Usos Finales 2.6. Precios 2.7. Referencias

3. Extracción y Lixiviación de Caliche

3.1. Procesos de Explotación Minera 3.2. Lixiviación 3.3. Referencias

4. Procesos de Beneficio de los Nitratos

4.1. Concentración 4.2. Cristalización 4.3. Preparación del Producto Comercial 4.4. Referencias

5. Generalidades del Yodo

5.1. Economía del Yodo 5.2. Referencias

6. Procesos de Beneficio de Yodo

6.1. Extracción 6.2. Concentración 6.3. Refinación 6.4. Preparación del Producto Comercial 6.5. Referencias



APUNTES CURSO TERCNOLOGIAS DEL SALITRE Y YODO

IN 623 1. INTRODUCCIÓN

Al aceptar dictar el curso de Tecnologías del Yodo y Salitre, sabía que la bibliografía disponible sobre el tema era bastante escasa y la que existía era bastante antigua. Esto motivó un trabajo bastante extenso de recopilación de información que dio origen a este documento. El siguiente documento fue desarrollado únicamente con el fin de servir como material de apoyo del curso Tecnologías del Salitre y Yodo, dictado por el Departamento de Ingeniería de la Universidad Arturo Prat. El documento sólo constituye un resumen de las materias tratadas en clases, por lo que no puede esperarse ni considerarse un documento terminado. Es más, el documento siempre esta siendo sometido a correcciones y actualizaciones. Espero que este aporte les sirva a los alumnos.



2. GENERALIDADES DE LOS NITRATOS

Actualmente cuando nos referimos a la industria y la tecnología del Nitrato en Chile, en realidad de lo que estamos hablando en del Salitre, el cual por más de dos siglos fue considerado como “el pan del desierto” por su importancia económica. El Salitre en la zona de Tarapacá, comenzó a explotarse en pequeñas instalaciones bastante rusticas, conocidas con el nombre de Paradas, donde se molía el Caliche con combos y se hervía en calderos, durante la segunda mitad del siglo XVII, con el fin de obtener materia prima para la fabricación de pólvora. De acuerdo con la leyenda, fue un sacerdote en el poblado de Tarapacá, a finales del siglo XVIII, quien habría descubierto por casualidad las propiedades fertilizantes del salitre. A partir de inicios del siglo XIX, las primeras producciones se realizaron en la zona que actualmente conocemos como Negreiros y datan de 1812, la industria salitrera creció de una manera muy importante, llegando a funcionar más de 250 oficinas salitreras. Hitos importantes de la industria salitrera son los siguientes:

• 1812. Primeras producciones en la zona de Negreiros y Zapiga. • 1830. Primera exportación realizada por Iquique, 50 toneladas con destino a Glasgow,

Escocia. • 1852. Aparición de la primera “Oficina de Maquina”, Oficina Sebastopol. Diseño y

propiedad de Pedro Gamboni. A partir de esto la producción y calidad del salitre aumentó significativamente.

• 1870. Primeras Oficinas con uso del Proceso Shank, introducido en la zona por Santiago Humberstone.

• 1875. Las exportaciones alcanzaron a 331,430 toneladas, y existían en la zona de Tarapacá aproximadamente 60 oficinas.

• 1894. Las oficinas salitreras en operación alcanzaban en promedio a 89. • 1910. En Alemania se logra la síntesis del amoniaco a partir del nitrógeno del aire. Nace el

fertilizante sintético, antes de esto el salitre chileno representaba el 65% del mercado mundial.

• 1914. Máximo número de oficinas en operación en la zona de Tarapacá, 137. • 1930. Sólo quedan funcionando las Oficinas del Sector de Nebraska (Santa Laura y La

Palma, hoy Humberstone) y las Oficinas del Sector de Victoria. • 1956. Cierran las dos últimas Oficinas del Cantón de Nebraska, Santa Laura y

Humberstone. • 1977. Cierra Oficina Victoria

En la actualidad la industria salitrera en la región está teniendo “una segunda oportunidad”, los mercados mundiales de los fertilizantes, aunque más exigentes en calidad, están ávidos de productos naturales y esperan que Chile, por su potencial, pueda abastecerlos. Esta “oportunidad”,



empresas como SQM y Cosayach, la han tomado y han implementado modernas plantas de beneficio de Nitratos, lo que ha significado que en los últimos 5 años prácticamente se haya duplicado la exportación de estos productos y como país sea el mayor productor de Nitratos en el mundo.

2.1 Características y Propiedades

Nitrato (NO3

-) Componente químico formado por un Nitrógeno (+5) y tres Oxígenos (-2), perteneciente al grupo aniónico de los carbonatos, esto último debido sólo a la similitud del arreglo cristalográfico triangular.

Los compuestos de Nitrato son altamente solubles, por lo que los

minerales de esta clase son escasos. Los dos más comunes minerales de nitrato son el Nitrato de Sodio y en menor medida el Nitrato de Potasio, los cuales sólo se encuentran en ambientes áridos.

Comercialmente los minerales de Nitrato se utilizan como fuente de Nitrógeno y básicamente como fertilizantes, puesto que el nitrógeno es uno de los tres nutrientes principales de los vegetales.

Nitrato de Sodio (NaNO3) Conocido con el nombre de Soda Niter. Se encuentra en forma

natural en extensos depósitos en Chile, Perú, Argentina y Bolivia, contenido en una grava conocida como Salpeter de Chile (Caliche).

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.

Se usa como directamente como fertilizante y para la fabricación de otros

fertilizantes y explosivos. Su uso principal es en la producción de Nitrato de Potasio.

Nitrato de Potasio (KNO3) Conocido con el nombre de Niter o Salpeter. En forma natural se

encuentra asociado a los Carbonatos, como producto de la oxidación producida por la descomposición de plantas.

Comercialmente se obtiene a partir de la reacción entre el Cloruro de

Potasio y el Nitrato de Sodio. Se dice que reduce el deseo sexual en los humanos, pero irónicamente su

principal uso es como fertilizante.



Características Físicas

Variable Nitrato de Sodio Nitrato de Potasio Color Blanco o gris, algunas veces

con tintes rojo – café o amarillo.

Blanco o gris, también amarillo o café, dependiendo de las impurezas.

Lustre Vítreo Vítreo Transparencia Cristales Transparentes Cristales Transparentes sólo

individualmente. Sistema Cristalino Trigonal Ortorrómbico Dureza 1.5 - 2 2 Otros Muy soluble en agua y toma

color amarillo en test de flama.Fácilmente soluble en agua, toma color violeta en el test de flama.

Nitrato de Sodio Nitrato de PotasioFórmula NaNO3 KNO3Punto Fusión (°C) 308 334Punto Ebullición (°C) 380 400Densidad (gr/cm3) 2.26 2.11Peso Molecular 85 101Solubilidad en Agua (gr/100 gr)

0°C 73 13100°C 180 246

Clasificación N P K 16 0 0 15 0 44N ==> NP ==> P2O5K ==> K2O

Elementos presentes (%)N 16.5 13.9O 56.5 47.5Na 27.0K 38.6

Características



2.2 Origen y Reservas

La presencia de los depósitos de nitratos en el Desierto de Atacama, y la ausencia o escasez de tales depósitos en otros desiertos similares, aunque más pequeños, se conoce de depósitos similares en el sur de Perú, en el desierto de Mojave de California y en el desierto del Sahara, indica una composición única de factores ambientales que han favorecido la acumulación y preservación de los depósitos chilenos. Los depósitos de nitrato se presentan principalmente en el borde oriental de la Cordillera de la Costa, desde aproximadamente la altura de Zapiga por el Norte, hasta la zona e Taltal por el Sur, una distancia total de alrededor de 700 kilómetros.

Orígenes del Nitrato en Chile Existe una enormidad de teorías sobre la formación del Nitrato, dentro de las cuales se tienen las siguientes:



• Descomposición de Algas Marinas

Parte de la base que en el sector, en donde hoy encontramos nitratos, existía un gran mar, el cual al retirarse las aguas dejó una gran cantidad de algas, las cuales producto de la putrefacción dio origen a amoniaco (NH4). El amoniaco al reaccionar con el Cloruro de Sodio (NaCl) y el Carbonato de Calcio (CaCO3) presentes, dieron origen al Nitrato de Sodio.

• Formación a partir de guano

Esta teoría supone que la pampa fue fondo marino y que por el levantamiento del terreno se formaron una serie de lagunas de agua salada. Partículas de guano, por efecto del viento, fueron depositadas sobre las aguas estancadas, las cuales al descomponerse formaron primero CaCO3 y luego NaNO3.

• Origen Volcánico

El Hidrógeno proveniente de las erupciones volcánicas se combinó con el Nitrógeno del ambiente, formando Amoniaco y luego Nitrato.

• Origen Atmosférico

En la Atmósfera existen pequeñas cantidades de Acido Nítrico y Amoniaco, las cuales reaccionarían con combinaciones de Sodio, originado por la descomposición de ciertas rocas, formando el Nitrato de Sodio.

• Origen por fijación del Nitrato por electricidad atmosférica.

En la Camanchaca existe Amoniaco. La tensión eléctrica de la neblina convierte el Nitrógeno en Nitrato de Amonio, la reacción de éste sobre el Cloruro de Sodio formaría el Nitrato de Sodio.

• Teoría Bacteriana

Tiene su origen en la existencia en la Pampa de bacterias que son capaces de oxidar los suelos produciendo nitratos. Pero, sólo el hecho que la Pampa estuviera cubierta por vegetación del tipo estepa, habría permitido que el nitrato producido no fuera totalmente consumido por la vida vegetal. Por otro lado, la neblina favoreció la nitrificación de los suelos, al mantenerlos húmedos, lo que permitió que los gases amoniacales, provenientes de los yacimientos de guano de la costa, fueran disueltos.



• Teoría de Origen Orgánico de Ericksen, 1983

Es actualmente una de las teorías más aceptada. Supone 3 factores que afectaron la formación:

- Regímenes hidrogeológicos y de vientos que habrían favorecido la acumulación y

retención de material salino en el desierto de Atacama. - Intensa actividad volcánica. - Cercanía del Océano Pacífico y la Corriente de Humbolt

El origen se habría producido hace 10 – 15 millones de años (terciario – Cuaternario) cuando cortos lapsos de mayor lluvia en Los Andes produjeron cauces que formaban muchos lagos efímeros en la Pampa del Tamarugal, los cuales habrían arrastrado material salino (obtenidos de la disolución de rocas volcánicas). Estos compuestos salinos habrían sido depositados por efecto de la evaporación de los lagos en lapsos de sequías.

El viento habría permitido la erosión y el transporte de las partículas salinas. Por otra parte el agua arrastrada desde el océano (camanchaca) habría permitido estabilizar las sales disueltas y favorecer la actividad orgánica. La fijación del nitrógeno se habría producido por efecto de la actividad microbial, reacciones fotoquímicas y electroquímicas (NH4 NO3) de los gases de amoniaco de la actividad volcánica y de las partículas de amoniaco arrastradas desde el océano.

• Teoría de Origen Inorgánico de Chong

Esta teoría plantea una génesis del nitrógeno asociada a la intensa actividad volcánica del Terciario Inferior (44 a 65 millones de años) y a una concentración y depositación de sales nitrogenadas en rocas permeables del marco geológico, mediante agua (magmática, pluvial, superficial y subsuperficial). Procesos posteriores de enriquecimiento por capilaridad, removilización, erosión y redepositación, habrían dado origen a diferentes tipos de yacimientos, que contienen como principales minerales industriales, nitrato de sodio, yodo y sulfato de sodio. Su preservación habría estado determinada por las condiciones climáticas áridas y por el “sellamiento” de los depósitos por sales que se habrían depositado con posterioridad. La forma que el nitrógeno se habría fijado como nitrato sería a partir del magma producto del intenso volcanismo del Terciario Inferior, el cual posee compuestos de amonio, los que se habrían depositado como nitratos por la presencia de sulfuros que habrían actuado como catalizadores.



Depósitos de Caliche Los yacimientos de nitrato en Chile están formados por asociaciones complejas de minerales salinos. La mena, llamada Caliche, se presenta rellenando porosidad y el sistema fisural (diaclasas, microfallas y fallas), así como también en diseminaciones irregulares en rocas de edad y naturaleza diversa. El caso más frecuente es, no obstante, encontrarlo rellenando la porosidad de materiales volcanoclásticos terrígenos que forman parte de sistemas aluviales como piedemontes y abanicos aluviales. Minerales que son extraordinariamente raros de encontrar en la naturaleza, tales como los nitratos, nitrato-sulfatos, yodatos, yodatos-sulfatos y cromatos, constituyen la mena de los yacimientos de nitrato de Chile, todos estos acompañando a sulfatos y cloruros y, en bastante menor proporción, boratos y carbonatos. Los diferentes depósitos salitreros se presentan principalmente bajo las siguientes formas: • Yacimientos en roca. Se caracterizan porque los minerales de mena rellenan sistemas de

fracturas abiertas, y su mena puede tener localmente altas concentraciones de cloruro y nitratos sódicos (caliche blanco).

• Yacimientos en depósitos aluviales o sedimentarios. Se caracterizan por rellenar

porosidades de menor tamaño en sedimentos terrígenos. Las porosidades sedimentarias (o de alteración) son de escala milimétrica o menor. Su mena es de color pardo oscuro y recibe comúnmente el nombre de caliche negro.

Ambos tipos de yacimientos se presentan asociados. Así en una misma área, se puede encontrar mena de nitrato en la porosidad de los materiales terrígenos que constituyen los depósitos aluviales u, también, en el sistema fisural de la roca que conforma el basamento. El caliche se encuentra 98% bajo la formación de mantos o estratos, los mantos reciben distintos nombres para su clasificación, los cuales pueden observarse fácilmente haciendo un corte en el terreno. Estos estratos son los siguientes: • Estratos de Tapa : Chuca, Costra Material Sobrecarga • Estrato Útil : Caliche • Estrato de Asiento : Congelo, Coba Material Subyacente • Chuca o Chusca: Manto superior de tierra suelta, de un espesor de 10 a 30 cm., en casos

puntuales hasta 1 m., su contenido de nitrato no supera el 2% y el de yodo varía entre 80 y 180 ppm.



• Costra: Es un conglomerado de sustancias insolubles (arena, piedras, arcillas) unida por diversas sales (principalmente cloruros y sulfatos). Su espesor varía de 30 a 60 cm., y su contenido de nitrato esta en torno al 5% y el de yodo varía entre 15 y 25 ppm.

• Caliche: Es la capa útil para la producción de salitre, su espesor varía entre los 1 y 2 m.,

su contenido de nitrato varía entre 6 y 25% y el de yodo varía entre 280 y 700 ppm. Se presenta en forma de brecha o arenisca, cuyas partículas están cementadas por diversas sales, entre las que predominan los cloruros, sulfatos, nitratos, magnesio, potasio y sales de yodo.

• Congelo y Coba: Son los estratos inferiores del caliche, están formado principalmente

por sales solubles, cloruros y sulfatos, mezclada con tierra suelta algo húmeda y pequeñas piedras. Debajo de estos estratos se encuentran las rocas volcánicas que forman la Cordillera de los Andes (Andesitas).

Mineralogía de los Yacimientos de Caliche Un análisis espectrográfico del caliche deja de manifiesto sobre 65 elementos, entre los que tenemos Aluminio, Manganeso, Cromo, Mercurio, Boro, Potasio, y en menor cantidad Níquel, Bario y Litio. La combinación de estos elementos da una cantidad importante de minerales presente en el caliche.



Las siguientes tablas muestran un análisis mineralógico de los yacimientos de caliche, donde se muestran sus diferentes sales.



Composición Química del Caliche El caliche esta constituido aproximadamente por un 35 a 45% de sales, pero geológicamente consiste en rocas sedimentarias clásticas y volcanoclásticas aluviales de edad miocena, con minerales formados de roca (Albita Na(Al2Si3O8), Anortita Ca(Al2SiO6), Cuarzo, Zeolitas, Arcillas, Limonitas), que están cementadas por sales en sus grietas, fracturas y porosidades por efecto de depósitos aluviales. La composición química del caliche es muy variable dependiendo del yacimiento. En la siguiente tabla se presentan los resultados de análisis químicos de diferentes caliches.



Físicamente el caliche presenta variaciones tan grandes como las observadas en su composición química. Según su color se distinguen muchos grupos, desde el caliche blanco (caliche macizo) hasta el caliche “achancacado”, que debe su color a la presencia de arcillas. El siguiente cuadro presenta la clasificación de diferentes tipos de caliche de acuerdo a sus características físicas.



Caliche Azufrado

Caliche Blanco

Manto de Caliche



Estimación de reservas en Chile Se hace una estimación de las reservas chilenas totales de nitrato, tomando como bases de cálculos valores comunes utilizados en la industria nacional. Superficie base : 100 x 100 m. (1 hectárea) Altura de Manto : 1.5 m. % Mineabilidad : 50 % Superficie factible de explotar. % Mineral Económico : 50% Material con ley superior a 5% de NaNO3 Densidad : 1.8 Ton/m3

100 x 100 x 1.5 x 0.5 x 0.5 x 1.8 = 6750 Ton. Caliche/Há

Ley Media NaNO3 : 8 % Recuperaciones Lixiviación : 70 % Evaporación Solar : 90 % Cristalización : 95 %

6750 x 0.08 x 0.7 x 0.9 x 0.95 = 320 Ton. NaNO3/Há Si consideramos que existen alrededor de 1,500,000 hectáreas de Terrenos Salitrales, implica que las reservas en Chile son aproximadamente de 500 millones de toneladas de Nitrato de Sodio (como producto final). 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.



2.3 Productos Comerciales

El siguiente cuadro resume los productos comerciales, sus calidades y mercado objetivo, para los productos en base a nitratos:

Mercados Producto Agrícola Industrial

Presentación Solubles Aplicación al suelo Grado Industrial Técnico Refinado

KNO3 13-0-45

Nitrato de Potasio 95 %

Cristales

Nitrato de Potasio 95 % Prills

Nitrato de Potasio 97,5% a 98,8%

Cristales.

Nitrato de Potasio 99.7% - 99,8%

Cristales. NaNO3 16-0-0-Na27

Nitrato de Sodio 95 % Prills

Nitrato de Sodio 98%

Cristalizado /Prill

Nitrato de Sodio 99.2 a 99,6% Prills

NaNO3+KNO3 Salitre Potásico 15-0-14

Nitrato Sódico-Potásico

(Salitre Potásico) Prills

Nitrato de Potasio 99,7% Prills.

Presentación Productos SCM Cosayach

2.4 Producciones

A nivel internacional cuando nos referirnos al mercado de los nitratos, se está incluyendo tanto el Nitrato de Sodio, el Nitrato de Potasio y sus mezclas, tanto de origen natural como sintético, además de otros tipos de Nitratos como el de amonio y el de calcio.



El mercado mundial de los nitratos se estima aproximadamente en 1.8 millones de toneladas, siendo los principales productores los siguientes:

Producción Mundial Nitratos 2004

38%

54%

8%

Israel Chile Otros

Actualmente en Chile, el mayor productor de Nitratos es SQM, Soquimich, empresa que produce del orden de las 800,000 toneladas anuales de nitratos, principalmente Nitrato de Potasio, y en menor cantidad, aunque no menos importante, Nitrato de Sodio y Salitre Potásico (mezcla de Nitrato de Sodio y Potasio). En la Primera Región productores de Nitratos son SCM Cosayach, con una capacidad de producción de 200,000 toneladas anuales y ACF Minera, con una capacidad estimada de producción de 50,000 toneladas anuales.

2.5 Usos Finales

Si bien aproximadamente el 90% de los nitratos esta destinado a su uso como fertilizante, existen varios otras forma de utilizarlos. A continuación se presentan algunas de ellas: • Explosivos

Se utiliza como oxidante secundario en varios tipos de pulpas, emulsiones y formulaciones de dinamita. Su uso se debe a que posee bajas características de hidroscopicidad (comparativamente con otros oxidantes). El Nitrato de Sodio ofrece una alta disipación de energía, alta densidad y una baja combustibilidad.

• Vidrio

Es comúnmente usado en la fabricación de vidrio por sus características de oxidación selectiva, por lo que se utiliza para remover algunos tipos de impurezas específicas.



Por su bajo punto de fusión (aproximadamente 310°C), actúa como un elemento acelerante del fundido y reduce la energía necesaria para la fusión de todos los ingredientes (mezcla eutéctica).

• Metalurgia

Se utiliza en el tratamiento térmico de aleaciones de Aluminio y en la refinación de cobre por medios electrolíticos. En procesos de reciclaje del Plomo, el nitrato de sodio se utiliza para remover impurezas, por sus características oxidantes.

• Combustión de Briquetas

Se utiliza su característica de oxidante, de maneras de beneficiar la combustión de briquetas de carbón.

• Usos Agrícolas

• Tabaco • Algodón Aplicación directa (sólida) • Vegetales Aplicación fertirriego (líquida) • Cítricos Mezclas físicas (N P K) • Frutas

Las principales características utilizadas para su aplicación agrícola son las siguientes:

• Nitrógeno Natural • 100 % soluble en agua • Contiene micronutrientes • Prácticamente libre de cloro • Alcalino • No acidifica los suelos • Rápido efecto, favorece la presentación de los vegetales.

2.6 Precios

A nivel mundial los precios del Nitrato de Potasio y el Nitrato de Sodio se han mantenido constantes en los últimos 10 años, con una tendencia a la alza. El gráfico siguiente muestra la evolución de los precios de los nitratos en los últimos 15 años.



Exportaciones Nitratos

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

400.000

450.000

500.000

550.000

600.000

90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04

Expo

rtaci

ones

(TM

)

-

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Prec

io F

OB

(US$

/TM

KNO3 NaNO3 KNO3 + NaNO3Precio FOB KNO3 Precio FOB NaNO3 Precio FOB KNO3 + NaNO3

2.7 Referencias

1. Fertilizer Manual. Kluwer Academic Publishers. 1998

2. www.cnc.com. Chilean Nitrates Corporation

3. www.sqm.cl. Sociedad Química y Minera de Chile S.A.

4. Informe de Exportaciones de Nitrato y Yodo. Cámara de Comercio de Santiago

5. Anuario. Estadísticas del Cobre y otros minerales 1985 – 2004. Cochilco, 2005

6. Revista “Minerales”. Instituto de Ingenieros de Minas de Chile

7. Historia del Salitre. Vol. 1 y 2. Oscar Bermúdez Miral

8. Minería del Caliche. Recopilación de Antecedentes. Víctor Mohana. Cosayach

9. Apuntes y Documentos Personales



3. EXTRACCIÓN Y LIXIVIACIÓN DE CALICHE

Los procesos de obtención de nitratos y yodo a partir de caliche, sólo se realizan en Chile, único lugar del mundo en donde los yacimientos son económicamente atractivos de explotar.

3.1 Procesos de Explotación Minera

En general, se puede dividir las actividades de la Mina en las siguientes operaciones: Exploración, Perforación y Tronadura, Carguío y Transporte. A continuación se describirá cada una de dichas actividades. 1. Exploración

Lo primero que se hace para la explotación de un yacimiento, aunque parezca obvio, es la fase de exploración, es decir, saber que se tiene. En la terminología de la industria salitrera se le denomina Cateo. El cateo es una forma de muestreo para cubicar (cuantificar) reservas. Normalmente se realiza en mallas (cuadriculas) regulares y el tamaño de éstas depende del nivel de certeza que se desee tener. Es importante mencionar que el nivel de certeza depende directamente del número de muestras, por lo tanto, en la medida que se desee obtener mejor calidad de información, mayor es la cantidad de recursos económicos que se debe disponer. Un ejemplo de mallas de exploración es: • Reservas Indicadas : Malla 400 x 400 m. • Reservas Medidas : Malla 100 x 100 m. • Reservas para Explotación : Malla 33 x 33 m.

Extracción de Caliche

Lixiviación

Exploración Perforación y Tronadura Carguío y Transporte

Batea Pilas



Formas de Cateo: • Mecánica : Perforaciones de más o menos 3 – 5 m. de profundidad; de

diámetro entre 3 – 4“; hechos con máquinas de aire reverso o rotopercusión. Las principales ventajas son la rapidez y el muestreo automático, el que puede ir haciéndose por capas.

• Manual : Excavaciones de 3 – 5 m. de profundidad por 1 – 1.5 m. de

ancho y largo. Muestreo manual, difícil de homogeneizar, por la cantidad de material involucrada.



Ítem Mecánica Manual Ventajas - Muestreo Automático Manual (Roleo, Cuarteo) - Muestra Homogénea Depende del Muestrero - Tamaño Para una perforación de φ 4”

y 5 m. profundidad se tienen aprox. 280 Kg. de material, Muestra 50 Kg. (18%)

Para una excavación de 1 x 1 x 5 m. se tiene aprox. 9 ton. de material, Muestra de 50 Kg. (0.6%)

Terreno Cateo Material Virgen Material Virgen / Repaso Costo 9 – 10 US$/m. 7 – 8 US$/m

Perforadora de Exploración

Muestras de Caliche (Aire Reverso)



Procedimiento de Planificación de Mina Una vez hecho el muestreo, éstas se envían para análisis químico. Con estos datos y considerando criterios económicos, tal como la ley de corte; criterios técnicos, como la ley de carguío y criterios operacionales, como la distancia entre los frentes y el sector de lixiviación y la topografía, se realiza el plan de explotación de la mina. El plan de mina, indica los sectores y secuencias de explotación.



2. Perforación y Tronadura

Para el caso específico de material virgen, una vez “cateada” la pampa, y establecidos los sectores que serán explotados, se procede a realizar la preparación del terreno, lo que básicamente consiste en eliminar la sobrecarga estéril (generalmente chusca), para lo cual se utilizan dragas y/o buldózer. En la actualidad se utilizan prácticamente sólo los últimos, por su mayor rendimiento y movilidad. Posteriormente se realiza la Perforación, para lo cual se utilizan equipos de rotopercusión, generalmente con diámetros de perforación de entre 4 y 6” y profundidades que varían entre 2 y 5 m., dependiendo exclusivamente del ancho del manto de caliche. Luego se cargan los tiros, con Anfo. El sistema de explotación utilizado es similar a los bancos de un rajo abierto.



En el caso de la explotación de material de “repaso”, esta operación no se realiza. El “repaso” corresponde a material descartado en la explotación de las antiguas oficinas salitreras, el cual por sus características de “baja ley” se desechó y quedó removido en la pampa.

Perforación

Tronadura de Caliche



3. Carguío y Transporte

El material a “beneficiar” debe ser trasladado al sector de preparación mecánica o lixiviación en pilas según corresponda. En el caso de lasa Plantas de SQM ubicadas en Pedro de Valdivia y María Elena, en las que se utiliza un sistema de lixiviación en bateas, el material es trasladado a la planta de chancado. En los casos de SCM Cosayach, ACF y SQM (Nueva Victoria), el traslado de material es a los sectores de lixiviación en pilas. Para el carguío de caliche se utilizan equipos tales como: palas mecánicas y/o cargadores frontales de gran capacidad (4.5 – 6 m3). El transporte se realiza según la distancia y volumen de material a mover. En distancias mayores (15 – 20 km.) SQM todavía se utiliza ferrocarril, con carros de 30 ton. de capacidad y 7 carros por convoy. En distancias menores se utilizan camiones “mineros”, de relativamente bajo tonelaje 80 - 100 ton., comparados con los de la gran minería del cobre. Para distancias cortas y empresas que utilizan principalmente lixiviación en pilas se utilizan camiones convencionales, con capacidad de 20 a 30 ton. (12 a 16 m3) y camiones mineros de baja capacidad (40 ton). La ventaja de estos es su mayor rapidez y menor peso, con lo que se evita la compactación superficial de las pilas de lixiviación.

Carguío de Caliche



Transporte

3.2 Lixiviación

La lixiviación es el retiro de una fracción soluble, en forma de solución, desde una fase sólida permeable e insoluble con la que se asocia. La separación implica la disolución selectiva, con difusión o sin ella. El constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o absorbido o mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del material insoluble. En un caso extremo de lixiviación consiste en el desplazamiento de un líquido intersticial por otro, con el que es miscible. El mecanismo de la lixiviación puede incluir una disolución física simple o la disolución facilitada por una reacción química. Parámetros importantes para obtener resultados satisfactorios en un proceso de lixiviación son: - Velocidad de transporte del disolvente en la masa.

- Reacción química que ocurre (selectividad).

- Superficie de contacto (aumento de la superficie de contacto por unidad de

volumen de sólido)



- Tamaño de partículas (finos provocan una disminución en la velocidad de percolación)

Existen básicamente dos formas de lixiviar: - Percolación (In situ, bateas, pilas) - Agitación

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.

3.2.1 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. 1. 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). En la figura siguiente se muestra el esquema de reducción de tamaños utilizado.



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 ton. 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 si, mediante un sistema de bombas, válvulas y cañerías.

CALICHE DE MINA

PARRILLA PRIMARIA 6.5"

PARRILLA SECUNDARIA 2.5"

CHANCADOR DE MANDIBULAS

CHANCADORES GIRATORIOS (3)

CHANCADORES DE CONOS SYMONS (3)

PARRILLA 1.75"

PARRILLA 0.5"

HARNEROS 1"

HARNEROS # 20 Ty.

HARNEROS # 10 Ty.

HARNEROS # 20 Ty.

FINOS DE PAMPA

PERDIDA DE POLVO Y FINOS DESCARTADOS EN SECO

FINOS DE MOLIENDA

MATERIAL A LIXIVIACION



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”, en carros de volteo de 20 ton., los que son llevados al botadero de ripios (tortas) mediante locomotoras eléctricas. 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%.

3.2.2 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. 1. 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 buldózer 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



Preparación base

Impermeabilización de base

2. 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: i.- Riego con Aspersores ii.- Riego por Goteo iii. Riego con Microaspersores



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. 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 Microaspersores, presentan ventajas desde el punto 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 mas 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%.

Lixiviación de Caliche en Pilas



Riego de Pilas con aspersores

3.2.3 Comparación de los procesos

Ítem Batea Pilas Tiempo de residencia 11 – 14 días 180 días Recuperación 90% 75% Flexibilidad Sistema rígido Sistema dinámico Inversión Bateas, Sistemas de

riego, Sistemas de carga y descarga.

Sistemas de Riego

Costo Operación Mayor consumo de energía, por reducción de tamaño y calentamiento de soluciones

Capital de Trabajo Equivalente a un mes de operación.

Equivalente a 6 meses de operación.



3.3 Referencias

1. Apuntes de Explotación de Caliche. Sociedad Química y Minera de Chile S.A.

2. Apuntes de Lixiviación de Caliche. Sociedad Química y Minera de Chile S.A.

3. Revista “Minerales”. Instituto de Ingenieros de Minas de Chile

4. Minería del Caliche. Recopilación de Antecedentes. Víctor Mohana. Cosayach

5. Apuntes y Documentos Personales



4. PROCESOS DE BENEFICIO DEL NITRATO Agua

Evaporación Solar (Concentración)

Concentración de Soluciones Producción de Sales

Cristalización Disolución Cristalización Secado


Lixiviación


Batea Pilas

Preparación Producto

Fusión Prillado Almacenamiento y



• Mina

- Mineral : Caliche - Ley de Corte : 5% NaNO3 - Ley Media : 7 – 8 % NaNO3 - Sistema de Explotación : Rajo abierto, con eliminación de sobrecarga.

• Lixiviación

Ítem Lixiviación en Batea Lixiviación en Pilas

1. Solución Lixiviante Mezcla. Agua Fresca y Descarte de Planta

Agua

2. Temperatura 40 °C T° Ambiente 3. Sistema de Irrigación Duchas Goteros y aspersores 4. Sistema de Riego Contracorriente con re-

circulación en las últimas etapas.

En una etapa, sin recir-culación.

5. Tamaño Partículas 100 % - 1/2 “ Desde µm a m. 6. Recuperación 92 % 75 % 7. Solución

Alimentación 60 gr/lt NaNO3 0

8. Solución Descarte 250 gr/lt NaNO3 100 gr/lt NaNO3 9. Tiempo Residencia 11 – 14 días 6 – 7 meses

4.1 Evaporación Solar

Los sistemas de evaporación utilizando energía solar son utilizados en los actuales procesos de diferentes forma, con diferentes objetivos, según el proceso posterior de cristalización. Es así como se puede utilizar sólo con el objetivo de concentrar las soluciones en nitrato o como un medio de producción de sales ricas en nitrato. 4.1.1 Concentración de Soluciones

Las soluciones provenientes de la lixiviación en bateas, proceso utilizado por SQM, tiene aproximadamente entre 250 y 300 gr/lt., concentración que es baja para recuperar sales inmediatamente. Mediante la evaporación del agua, con uso de la energía solar, Evaporación Solar, se aumenta la concentración de las soluciones hasta alcanzar un valor aproximado de 400 – 450 gr/lt. La evaporación del agua se hace en piscinas de grandes dimensiones. En las instalaciones de María Elena las piscinas tienen dimensiones de 220 m. de largo,



200 m. de ancho y 1 m. de profundidad útil, disponiéndose de un total de 8 unidades. La gran cantidad de energía solar y la baja humedad relativa del aire en esa zona, hace que la tasa media de evaporación anual sea de 4.6 lt/m2 por día. Las soluciones que se concentran, además de nitrato, contienen otras sales disueltas. A medida que aumenta la concentración se produce la precipitación de las sales menos solubles, principalmente cloruros y sulfatos y astrakanita (sal doble de sulfato de Magnesio y Sodio hidratada, Na2SO4 ⋅ MgSO4 ⋅ 4H2O) Con el fin de evitar perdidas de capacidad en las piscinas por la precipitación de las sales, estas son constantemente removidas, para lo cual se utiliza una maquinaria que draga y succiona simultáneamente las sales, el cual denominan “elefante”. Esta máquina forma una pulpa que es bombeada, a través de una tubería flexible, a una planta para retirar la astrakanita, en donde por medio de un sistema de clasificación y filtración, se separa la sal de la solución, siendo esta última retornada a las piscinas. Las piscinas están construidas con ripio y su impermeabilización se obtenía mediante pisos y taludes construidos con una mezcla de ripio, piedra chancada y cal viva, de un espesor de aproximadamente 50 cm. (Cemento Kriger). Uno de los componentes de la solución, magnesio, reacciona con la cal, formando un precipitado fino y voluminoso, que tapa las eventuales grietas en los pisos y taludes. En la actualidad las piscinas son impermeabilizadas con HDPE (polietileno de alta densidad). Los sistemas de manejo y transporte de las soluciones, son los comúnmente usados: bombas centrífugas, tuberías y fitting de HDPE.

4.1.2 Producción de Sales Ricas en Nitrato de Sodio

En este proceso se utiliza la evaporación solar para producir sales concentradas de NaNO3, materia prima para la obtención de Nitrato de Sodio y Nitrato de Potasio de grado comercial. El sistema utilizado se denomina “Evaporación Solar a Sequedad”, el término sequedad no significa que se deje las sales en las piscinas hasta que se sequen completamente, sino sólo hasta que el sistema se mantenga en equilibrio, es decir, que sólo se elimine una cantidad similar de agua de la que esta ingresando al sistema. Cada una de las sales que debe recuperar el proceso, tiene una solubilidad definida dentro del sistema salino del cual son parte constituyente (solubilidad selectiva), en relación con las concentraciones relativas de todas las demás sales componentes.



Basándose en este principio, es que se acumulan soluciones de características similares en una piscina determinada, pues ahí precipitarán sales definidas, posteriormente las soluciones sobrenadantes, son trasvasijadas a otra piscina que tenga las características de las soluciones sobrenadante de la etapa anterior. El tiempo total que dura el proceso de evaporación solar, desde que son ingresadas las soluciones hasta que son retiradas las sales es de aproximadamente 18 meses, y la recuperación global del sistema es de 90%. El proceso esta dividido en tres etapas:

• Neutralización y Pre-concentración • Concentración • Cosecha

4.1.2.1 Etapa de Neutralización y Pre-concentración

La primera etapa del proceso tiene simplemente el objetivo de lograr la saturación de las soluciones y estabilizar el ph de la solución en torno a 7 (neutro). Las soluciones que se alimentan al sistema poseen concentraciones del orden de 70 – 100 gr/lt. de Nitrato, y un ph cercano a 2. La neutralización se realiza con adición de cal, en forma controlada, por medio de un equipo dosificador de lechada. Posteriormente las soluciones son ingresadas a una primera batería de piscina de evaporación donde son mantenidas por un periodo de aproximadamente 3 - 4 meses, hasta el punto que las soluciones alcancen el punto de saturación del cloruro o sulfato, dependiendo del sistema salino inicial. En ese momento las soluciones son trasvasijadas a un segundo grupo de piscinas, para iniciar la etapa de concentración.

4.1.2.2 Etapa de Concentración

Esta segunda etapa del sistema tiene por objetivo llegar al punto de saturación del Nitrato de Sodio y con ello eliminar del sistema parte de las sales de menor solubilidad (cloruros y sulfatos). Las soluciones ingresadas a estas piscinas, comienzan a precipitar las sales de cloruro y sulfato. Durante un periodo de tiempo de 8 – 9 meses, las soluciones son mantenidas en estas piscinas, hasta que se encuentren listas para ser traspasadas a la etapa final del proceso, etapa de cosecha.



El punto de corte, es decir, el momento en el cual es necesario cambiar las soluciones, ocurre cuando estas tienen una concentración de 240 gr/lt de Nitrato, NO3

=, (330 gr/lt de Nitrato de Sodio). El control de la operación se hace midiendo la densidad de las soluciones, la que esta directamente relacionada con la concentración de las soluciones. La tasa de evaporación, media anual, de la zona es de 4.5 lt/m2 por día, llegando esta a niveles de 7 lt/m2 por día en verano y 3 lt/m2 por día en invierno. Las dimensiones de las piscinas varían en función del flujo de agua que ingresa al sistema y la tasa de evaporación de estas. Para flujos de alimentación al sistema de aproximadamente 300 m3/hr, las dimensiones de las piscinas son de 280 m. de largo, 280 m. de ancho y 2 m. de altura (1.5 m. efectivos). Las piscinas están construidas con ripio de tortas, relave de la antigua industria salitrera, e impermeabilizadas con HDPE de 1 mm. de espesor.

4.1.2.3 Etapa de Cosecha

La tercera etapa de evaporación solar tiene por objetivo generar una sal rica en Nitrato de Sodio (50 – 55%). Las soluciones provenientes de la etapa de concentración son conducidas y depositadas en piscinas especialmente preparadas para la posterior extracción de las sales (cosecha). Las piscinas de cosecha son de menor superficie que las de concentración (aproximadamente un 25%), impermeabilizadas en HDPE y con un piso de sal compactada de aproximadamente 30 cm. de espesor. La sal ocupada en la construcción del piso es mayoritariamente Cloruro de Sodio (sal común) y proviene de las piscinas de concentración. El piso no se disuelve debido a que la solución que se les hecha ya se encuentra saturada en cloruros y sulfatos, por lo que no tiene capacidad de disolución. Durante un periodo de tiempo de aproximadamente 6 meses, las soluciones mantenidas en estas piscinas precipitan sales, mayoritariamente nitrato de sodio. El producto final contiene aproximadamente entre 50 y 55% de NaNO3, manteniendo una cantidad de sulfatos, cloruros y astrakanita. El retiro de las “Sales Ricas” se realiza con maquinaria convencional para el carguío y transporte de materiales, es decir, cargador frontal, camiones y motoniveladora.



Piscinas de Concentración



Piscinas de Cosechas de Sales Ricas

4.2 Cristalización

La cristalización, producción de cristales, a partir de una solución se puede hacer básicamente de tres maneras: • Por Evaporación del Agua: Si se dispone de una solución con sal disuelta, en la medida

que se evapore el agua, la solución se va concentrando hasta alcanzar la saturación en sales, momento a partir del cual la sal comienza a precipitar en forma de cristales.

• Por enfriamiento: La solubilidad de las sales, en este caso, depende directamente de la

temperatura. Es así como se puede tener una solución caliente que contenga una serie de sales disueltas. En al medida que se baja la temperatura, algunas de las sales que se encontraban disueltas precipitaran en forma de cristales, debido a que bajo las nuevas condiciones de temperatura esas sales son estables en forma sólida, dentro del contexto del sistema salino en particular.

• Mezcla de Evaporación y Enfriamiento. Se combinan los efectos descritos

anteriormente.

En particular en la industria del salitre, los sistemas que se pueden encontrar son dos, y dependen entre otras variables de la solución que se pretende cristalizar (composición) y la tecnología de cristalización existente en la fecha de construcción de las plantas.



4.2.1 Sistema de Cristalización por Enfriamiento de Soluciones

Este sistema de producción de cristales consiste básicamente en reducir la temperatura de una solución que contiene algún elemento disuelto, con lo que se obtiene la formación de cristales. En el esquema descriptivo que se ha seguido en el curso, este proceso es utilizado para cristalizar las soluciones provenientes de las piscinas de evaporación solar. El sistema de cristalización se utiliza tanto para la producción de Nitrato de Sodio como para la producción de Nitrato de Potasio. El producto final depende de una etapa previa a la cristalización misma, en donde se agrega Muriato de Potasio, para que actuando éste sobre el Nitrato de Sodio que contienen las soluciones, se produzca el Nitrato de Potasio. El proceso utilizado es el siguiente: Las soluciones concentradas (400 gr/lt), provenientes de las piscinas de Evaporación Solar, son enviadas a la Planta de Muriato. En esta planta se hace reaccionar el Muriato con el Nitrato de Sodio, de acuerdo con la siguiente reacción: NaNO3 + KCl KNO3 + NaCl Esta reacción de intercambio iónico se lleva a cabo a una temperatura entre 26 y 28 °C, con el fin de que no interfiera el NaCl, el cual precipita a temperaturas menores. Para calentar las soluciones se utiliza un Intercambiador de Calor, el cual es alimentado con vapor de agua. En estas condiciones de temperatura, la solución llega a un estanque (con mecanismo de agitación), en donde se le agrega el Muriato, lo cual se hace a partir de un silo y utilizando una correa transportadora. En este primer estanque es donde se realiza la reacción de conversión. Por medio de rebalse, la solución llega a un segundo estanque, en el que sigue y se completa la reacción. Posteriormente la solución cae por rebalse a un espesador. Desde este último equipo la solución se extrae por rebalse y se envía a la planta de cristalización.



Planta de Cristalización La solución proveniente de la Planta de Muriato, llega con una concentración de aproximadamente 400 gr/lt. y a una temperatura de 27 °C, en promedio. La solución es enfriada hasta unos 4 °C, con lo cual precipita el nitrato en forma de cristales muy finos, los que son separados del líquido (aguas viejas) por decantación y centrifugación, quedando finalmente con una humedad del 5%. Para enfriar las soluciones se usan intercambiadores de calor de placas y tubos, utilizándose como medio enfriador en una primera etapa las aguas viejas y finalmente en una segunda etapa amoniaco anhídro. En el proceso los principales problemas operacionales suceden por la precipitación y acumulación de sales en puntos no deseados. Lo anterior sucede principalmente por el enfriamiento de las soluciones. Otro problema importante es la constante mantención (limpieza) que se hace a los intercambiadores de calor de tubos y placas, los que se tapan con nitrato, perdiéndose capacidad de producción. Desde el punto de vista del producto, los cristales son muy finos, puesto que el sistema utilizado no permite generar cristales de un tamaño comercial.



4.2.2 Sistema de Cristalización por Vacío

En la actualidad este sistema de cristalización es el más ampliamente utilizado en la industria química, porque presenta entre otras ventajas el realizar la operación en condiciones controladas y permite manejar el tamaño de cristales en el producto. En nuestros casos de estudio este proceso se aplica para la obtención de Nitrato de Potasio a partir de sales ricas. El proceso se puede dividir en 4 etapas:

i. Alimentación de Sales ii. Conversión y Evaporación iii. Separación de Sales de Descarte iv. Cristalización y Separación de Producto Final



i. Alimentación de Sales

El sistema de alimentación y dosificación de sales ricas funciona enlazado automáticamente con la dosificación de Muriato de Potasio, y estos a su vez con el contenido de Nitrato y Potasio presentes en la solución de retorno (Licor Madre). El sistema de alimentación de las Sales Ricas se hace a partir de Tolvas, las cuales están implementadas con Alimentadores de Tornillo, sobre una Correa Transportadora. Las Sales Ricas se someten a un proceso de disgregación (“reducción de tamaño”), para lo cual se utiliza un harnero Vibratorio y un Chancador de Rodillos. El producto que se alimenta a la planta no debe contener partículas mayores a 10 mm. Estas sales son alimentadas a la etapa de Conversión mediante correas transportadoras. El Muriato de Potasio es alimentado a la Planta en forma directa, desde una tolva, por medio de alimentadores de tornillo, a una correa transportadora que va al Estanque Digestor de la etapa de Conversión.

ii. Conversión y Evaporación

El objetivo de esta etapa es lograr la conversión de Nitrato de Sodio a Nitrato de Potasio, calentar la mezcla hasta 90 °C y eliminar el agua en exceso.

La conversión se realiza en un reactor con agitación mecánica, el cual recibe la Sal Rica (52% NaNO3), el Muriato de Potasio (KCl) y la solución de recirculación, todo a una temperatura de 40 °C.

El Nitrato de Potasio se forma de acuerdo con la siguiente reacción: NaNO3 + KCl KNO3 + NaCl

La pulpa que se mantiene agitada, simultáneamente ésta es calentada, haciéndola circular por una serie de intercambiadores de calor de tubos y placas, utilizándose como elemento calentador primero soluciones de circulación y luego vapor directo.

Posteriormente la pulpa es enviada a un reactor de evaporación, en donde mediante vacío, se baja el punto de fusión del agua, con lo que al estar a 90 °C ésta hierve y se evapora. El objetivo de eliminar el agua es para crear las condiciones de saturación en cloruro de las soluciones, de manera de que precipite todo el cloruro presente.



En el reactor de evaporación la temperatura final de la pulpa es de 90 °C. A esa temperatura se encuentra disuelto sólo en Nitrato de Potasio y los otros componentes salinos en forma de sales en suspensión (sólidos). A continuación la pulpa es sometida a un proceso de separación sólido - líquido.

iii. Separación de Sales de Descarte

El sistema de separación de sales de descarte esta divido en dos etapas.

La primera etapa consiste en hacer pasar la pulpa por un sistema de hidrociclones, los cuales trabajan en cortocircuito, con lo que en vez de clasificar por tamaños, separa la pulpa en sólidos y líquidos. El overflow de los hidrociclones es una solución que contiene el Nitrato de Potasio y el underflow es una pulpa que contiene las sales de cloruros y sulfatos. El overflow es filtrado para eliminar las partículas en suspensión y luego enviado a la etapa de Cristalización y el underflow es enviado a una segunda etapa de separación mediante centrifugación. La segunda etapa es realizada en una centrífuga de operación continua (Centrifuga Pusher), desde la cual se obtienen las sales de descarte con una humedad media de 5%, las cuales son evacuadas de la planta a través de correas transportadoras.

iv. Cristalización y Separación de Producto Final

La solución rica en Nitrato es sometida a un proceso de cristalización por enfriamiento desde 90 a 40 °C. El enfriamiento se hace en reactores especialmente diseñados para tal efecto, a los cuales se les produce vacío. El vacío aplicado hace que la presión absoluta dentro de los reactores disminuya, y con esto baje el punto de ebullición de las soluciones. Al empezar a hervir las soluciones, éstas comienzan a evaporar agua, vapores que son condensados en un intercambiados de calor y devueltos al mismo reactor. El sistema para evaporar agua mediante la ebullición necesita energía para hacerlo, como se encuentra en un sistema cerrado, lo que hace es aprovechar la misma energía calórica de la solución, lo que como resultado da que la solución disminuya de temperatura, provocando el enfriamiento del sistema.



El proceso se hace en tres etapas: 90 – 70; 70 – 53 y 53 – 40 °C. Los cristales formados son separados de la solución mediante un sistema de hidrociclones y centrífuga continua, similar al expuesto anteriormente.

Alimentación Sales Cristalizadores de Vacío



Producto Cristalizado

4.3 Preparación del Producto Comercial

El Nitrato se comercializa de dos formas: Cristalizado y Prillado. El producto Cristalizado, es el mismo que se genera en las plantas de cristalización y sólo requiere un proceso de secado y adición de anticaking (antiaglomerante). El producto prillado (esferas) se obtiene a través de un proceso de fusión del nitrato y posterior formación de las esferas. En términos comerciales ambos productos poseen similares características químicas de pureza, su diferencia es solamente física. Ambos productos se comercializan a similar precio. 4.3.1 Producto Cristalizado

El producto cristalizado para su comercialización necesita ser secado y recubierto con un material que evite su compactación. Para tal efecto existen diferentes equipos que sirven para reducir desde un 5% a un 0.01% la humedad. Entre los equipos utilizados están, entre otros el Secador Rotatorio directo o indirecto y Secador de Lecho fluidizado. Los Secadores Rotatorios son cilindros de grandes dimensiones (3 m. de diámetro por 20 m. de largo), los cuales giran a una velocidad controlada, a los que se le ingresa el material a secar por un extremo y se hace avanzar a lo largo de las paredes del mismo, obteniéndose el material seco por el otro. El elemento que provoca el secado es aire calentado directamente dentro del secador (secadores a llama directa) o calentado externamente (secadores indirectos).



El producto obtenido sale del secador a una temperatura aproximada de 120 °C, por lo cual es necesario enfriarlo para poder manipularlo. Esta operación se puede hacer en equipos similares a los de secado, pero el aire que circula es de menor temperatura. Los Secadores de Lecho Fluidizado son equipos que utilizan aire previamente calentado para secar el producto. El equipo consiste en una plataforma con orificios, ubicada al interior de una cámara cerrada, en la que en su superficie superior transita el material húmedo, el cual es secado por el aire caliente que ingresa al sistema a través de los orificios de la plataforma en forma ascendente. La adición de anticaking se realiza, según sea el tipo de antiaglomerante (sólido o líquido) antes o después del secado. Posteriormente el material es envasado en sacos (25 o 50 kg.) o en Maxibags (500 ó 1000 kg.)., para ser comercializado.

Secador de Lecho Fluidizado



Nitrato Cristalizado

4.3.2 Producto Prillado

El Nitrato cristalizado es prillado (transformado en esferas), mediante un proceso en el que se pueden distinguir 4 etapas: i. Secado ii. Fusión iii. Goteo iv. Enfriamiento

i. Secado

El material proveniente de la Planta de Cristalización posee una humedad aproximada de 5%. Con el fin de evitar explosiones en la adición del material sobre el material fundido (aproximadamente 300 °C) es necesario secarlo previamente. El secado se hace en forma similar a la descrita anteriormente.

ii. Fusión

Se señaló que la fusión del Nitrato se produce en el orden de los 300 °C (un poco superior). Para efectuar este proceso se utilizan hornos, los que a indirectamente calientan y funden el material.



Los hornos consisten en unos depósitos (bateas) por donde pasa un serpentín (tubos) por los cuales se hace pasar sal fundida, con lo que mediante transferencia de calor funde la sal depositada en el equipo. Posteriormente el material fundido es traspasado a un segundo horno, el que cumple las funciones de decantación, retirándose las impurezas en forma gravitacional.

iii. Goteo

El Nitrato fundido es elevado al cabezal de una torre de 70 m. de altura, en donde es depositado en un sistema generador de gotas (duchas). Las gotas de material fundido caen a través de la torre y son enfriadas superficialmente con aire frío en contracorriente, el que puede ser forzado o producido con el apoyo de celosías. Las partículas (esferas) que llegan al piso tienen un diámetro medio de aproximadamente 2 – 3 mm. y una temperatura de 120 a 130 °C.

iv. Enfriamiento

Para poder manipular el material es necesario ser enfriado, lo cual se realiza de manera similar a la expuesta anteriormente. Posteriormente este material puede ser envasado en sacos (25 o 50 kg.) o en Maxibags (500 ó 1000 kg.)., o ser mantenido a granel para ser comercializado.



Torre Prillado

4.4 Referencias

1. Fertilizer Manual. Kluwer Academic Publishers. 1998

2. Manual de Operaciones. Planta Nitratos. Cosayach, 2000

3. Manual de Operaciones. Planta Evaporación Solar. Cosayach, 2000

4. Tópicos de Interés de las Oficinas Salitreras. Soquimich.

5. Apuntes y documentos personales



5. GENERALIDADES DEL YODO 5.1 Economía del Yodo

1. Características y Propiedades

El Yodo es un elemento No Metálico y forma parte de la familia de los halógenos. El Yodo, como todos los halógenos, posee como característica química básica la formación de una sal al estar en contacto con un metal. El Yodo fue aislado por primera vez a partir de residuos de algas marinas en 1811 por el químico francés Bernard Courtois. La naturaleza del elemento fue establecida en 1813 por el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac, quien le puso el nombre de Yodo. El Yodo es el elemento más pesado de la familia de los halógenos y el único que puede mantenerse estable a temperatura ambiental. El sólido cristalino al calentarse sublima, desprendiendo un vapor de color violeta y un fuerte olor. El Yodo se encuentra comúnmente en la naturaleza en cantidades pequeñas, se ubica aproximadamente en el sexagésimo segundo lugar en el orden de abundancia. Se encuentra especialmente en el agua de mar, rocas, suelos y salmueras subterráneas. El Yodo es esencial para la vida (funcionamiento apropiado de la glándula tiroides en todos los vertebrados), también tiene usos en medicina, desinfectantes, herbicidas y alimentos para animales.

El aspecto físico: • Forma masiva : Sólido suave, azulado – negro.

• Resublimado : Cristal ortorrómbico, pesado y lustroso de color violeta –

negro o negro – gris metálico.

• Gaseosa : Color violeta, altamente irritante.



2. Reservas

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 del mundo contienen aproximadamente 34 millones de toneladas. Las mayores reservas mundiales económicamente atractivas son las salmueras subterráneas de Japón y los yacimientos de caliche de Chile.

(Toneladas)Pais Reserva Reserva Base

Estados Unidos 250.000 550.000 Azerbaijan 170.000 340.000 Chile 9.000.000 18.000.000 China 4.000 120.000 Indonesia 100.000 200.000 Japón 4.900.000 7.000.000 Rusia 120.000 240.000 Turkmenistan 170.000 350.000 Usbekistan 550.000 550.000

(*) (*)Total 15.264.000 27.350.000

Fuente USGS (*) Sin información, pero con existencia comprobada

2. Reservas Mundiales

Nº Atómico 53Peso Atómico 126.9Gravedad Específica 4.9 (20ºC)Punto de Fusión 113.7 ºCPunto de Ebullición 184.4 ºCPeso Molecular 253.8Solubilidad

Agua 0.34 gr/Kg a 25 ºC Levemente Soluble4.48 gr/Kg a 100 ºC

Solución Yoduro 250 gr/ltSolventes Orgánicos 100 - 400 gr/Kg a 25 ºC(kerosen, benceno, tolueno)

1. Características del Yodo



Azerbaiján: Presente en salmueras de asociadas a los campos petroleros. En el área cercana

al Mar Negro (80 – 120 ppm) y en el área del Mar Caspio (60 – 70 ppm). Chile : En forma de sales, presentes en los yacimientos de Caliche, desde Zapiga

(Pisagua; 1ª Región) a Taltal (2ª Región). Las sales más comunes con contenidos de yodo son:

Lautarita (CaI2O6) Yodato anhídro de calcio Dietsita (2 CaO I2O5 CrO2) Yodato–Cromato de Calcio. En promedio el contenido de yodo es de 0.04% (400 ppm) y puede alcanzar

valores de hasta 0.3%. Indonesia : Yodo presentes en salmueras asociados a campos petroleros. Se encuentra en

trazas y asociado principalmente al bromo. Japón : El Yodo se encuentra en salmueras presentes en los depósitos de gas natural, con

contenidos que varían de 50 a 135 ppm. Los depósitos se encuentran asociadas a formaciones sedimentarias de grandes proporciones y gran profundidad.

USA : Presente en salmueras asociadas a depósitos petroleros y/o de gas natural. En

Michigan (30 – 40 ppm), California (30 – 70 ppm) y Luisiana (35 ppm). En la actualidad se produce sólo en Oklahoma con salmueras con contenidos entre 150 – 1200 ppm.

Otros : Formaciones sedimentarias similares a las de Japón se han encontrado en

Filipinas, Taiwán y Nueva Zelanda, por lo que existe la posibilidad de encontrar salmueras con contenidos de yodo.

3. Productos

Yodo Crudo : 99.5 % de pureza mínima Impurezas agua, ácido sulfúrico, materiales orgánicos y materiales insolubles.

Especificaciones Internacionales

Fuente Ítem UnidadBP USP SRQ USA

Yodo % 99.5 – 100.5 99.8 – 100.5 99.8 – 100.5 Residuo No Volátil % 0.10 0.05 0.01 Cloruro y Bromuro ppm 250 280 50 USP: U.S. Pharmacopeia BP : Britanic Pharmacopeia SRQ USA: Sociedad de Reactivos Químicos USA



Derivados del Yodo La mayoría del Yodo producido en el mundo se utiliza como materia prima para convertirlo en numerosos compuestos inorgánicos y orgánicos de uso industrial. Entre los más importantes se tienen: • Yoduro de Hidrógeno (HI).

Gas incoloro. En solución, ácido yodhídrico, es uno de los ácidos mas fuertes conocidos y disuelve metales, óxidos, carbonatos y sales de yoduro.

Grado técnico 47% HI en peso Grado Comercial 40 – 45% HI en peso.

• Yoduro de Potasio y de Sodio (KI; NaI).

Son los yoduros más usados en la industria, pero también son utilizados los yoduros cuprosos, el de mercurio, el de plata y el tetrayoduro de titanio. Los yoduros alcalinos disueltos en acetona u otros solventes orgánicos, combinados con compuestos de cloro y bromo forman compuestos mucho más reactivos que los yoduros puros. Esta reacción es la base para el uso de los yoduros alcalinos como catalizadores para las reacciones entre el cloro o metales y compuestos de bromo, sales aminas y otras sustancias en acetona y otros solventes.

• Yodomercuratos.

Los yoduros no forman complejos tan fácilmente como los otros halógenos, pero existen algunos con usos prácticos.

Yodomercurato de potasio (KHgI3), base para el reactivo de Nessler usado para la detección de amoniaco y del reactivo de Mayer usado para la detección de alcaloides.

Yodomercurato de cobre y de plata (Cu2HgI4; Ag2HgI4), los que experimentan transformaciones alotrópicas a 70 y 50ºC, con marcados cambios de color, por lo que son utilizados en pinturas termosensibles.

• Compuestos con otros halógenos (ICl; ICl3; IBr; IBr3; IF5; IF7).

Las reacciones de compuestos de yodo con otros halógenos con compuestos orgánicos son mucho menos exotérmicas que las de los halógenos solos, por lo que se utilizan como catalizador halogénico.



• Acido Yódico (HIO3).

Es un poderosos agente oxidante, pero no tanto como los ácidos clórico o brómico. Fue desarrollado como compuesto intermedio para la preparación de otros compuestos.

• Pentoxido de Yodo (I2O5).

Se forma por deshidratación del ácido yódico y es un sólido cristalino blanco, y se usa para oxidar el monóxido de carbono.

• Yodatos de Sodio, Potasio y Calcio (NaIO3; KIO3; Ca(IO3)2).

Las sales de yodato se utilizan como alimento, para yodar la sal común (Sodio y Potasio) y como alimento para animales el de Calcio.

• Acido Peryódico (H5IO6).

Es uno de los agentes oxidantes mas poderosos que se conoce y una de sus características principales es que la variación de pH hace variar en un rango muy amplio su potencial de oxidación.

• Yoduro de Metilo (yodurometano; CH3I).

Se produce por la acción del Metanol con fósforo y yodo, se utiliza como agente intermediario en la síntesis orgánica.

• Yodopsina (triyodurometano; CHI3).

Se usa en medicina como germicida y en análisis químicos para determinar cantidades microgramicas de compuestos orgánicos.

• Yoduro Metileno (diyodometano; CH2I2).

Se usa en laboratorios para el estudio de índices refractarios y como medio de separación gravitacional.

• Yoduro Etileno (yodoetano; C5H5I).

Se usa en la preparación de farmacéuticos y como un intermediario en la extracción de estaño.



4. Producción Mundial

Producción Mundial de Yodo (1970 - 2005) (Ton)

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

16.000

18.000

20.000

22.000

24.000

26.000

28.000

30.000

70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05

Chile Japón Otros Total

Fuente: USGS

Yodo Crudo : Estandar, grado técnico, grado analítico

Inorgánicos : Yoduros de hidrógeno, potasio, calcio, etc.Yodomercuratos; Compuestos halogénicosAcidos yódicos y peryódicoPentóxido de yodo

Derivados Yodatos de Saodio, Potasio y Calcio

Orgánicos : Yoduros de Etilo, Metilo y MetilenoYodopsinas

3. Productos



Notas:

• Después de la recesión del año 1970, la producción creció rápidamente, producto del precio del petróleo.

• 1977 y 1986. Crecimiento anual del 3.2 %

• 1987 y 1991. Aumentó la demanda, por lo que Japón, USA y Chile aumentaron la

producción hasta alcanzar un peak de 17,500 ton. en 1991.

• 1991 y 1994. Producto de la recesión hubo una caída del 7% anual (14,000 en 1994).

• En la última década la producción y la demanda mundial creció un 7.1 % anual (1994 – 2005).

• Chile y Japón producen aproximadamente el 90% del yodo mundial, pero Japón ha

perdido competitividad por el alto costo de producción y desventajosas tasas de cambio, lo que han aprovechado los productores chilenos para copar el mercado.

• USA no tiene vistas de crecimiento, principalmente debido a que las industrias de USA

son de propiedad de Japoneses.

Capacidades de Producción

SQM Chile 10.000 Ton / AñoIse Corporation Japón 4.500 Cosayach Chile 6.000 United Resourses Industry Japón 1.500 Nippon Natural Gas Industry Japón 1.000 ACF Minera Ltda. Chile 1.500 Iochem Corporation USA 1.500 Otros (*) 2.000

28.000 Ton / Año108% capacidad producción

(*) Incluidos proyectos en construcción

Principales Productores de Yodo (2005)



Producción Mundial 2004

Chile63%

Japón26%

Otros11%

Chile Japón Otros

5. Usos Finales

1. Estabilizador

• Estabilizador de calor en la fabricación de nylon

El Yoduro de Potasio se agrega para regenerar el cobre en la fabricación del nylon a partir de acetato o borato de cobre. Se utiliza en la fabricación de neumáticos de nylon para dar resistencia al calor.

• Estabilizador de resinas y pulpas químicas con el fin de hacerlas mas estables.

2. Catalizador

• Goma sintética

El yodo se utiliza como catalizador en la fabricación de poli-isobutadeno y poli-isopropeno, gomas sintéticas con excelente resistencia a la fricción y a las bajas temperaturas



3. Salud y Usos Sanitarios

• Sal Yodada

El Yodo es un elemento vital para el ser humano. La falta de yodo provoca enfermedades tales como: bocio, cretinismo (desarrollo incompleto del sistema nervioso central) y desarrollo mental disminuido. En 1985 las estadísticas por este tipo de enfermedades, producto de la falta de yodo, indicaban la existencia de 655 millones de personas con bocio, 57 millones con cretinismo y 43 millones con bajo desarrollo intelectual. Un estudio reciente de Unicef indicó que existen 118 países, aproximadamente 1,500 millones de personas, con riesgo de IDD (desordenes por deficiencia de yodo). Para yodar la sal se requiere entre 40 y 100 ppm de yodo.

• Sanitizadores y Desinfectantes

Yodosforos se utilizan como antisépticos y desinfectantes por sus fuertes propiedades antibacteriológicas.

• Purificación del Agua

El Yodo se puede utilizar para potabilizar el agua, con el agregado de solucionar el problema de la deficiencia de yodo. Se requiere aproximadamente entre 1 y 5 ppm de yodo para purificar el agua, pero su alto precio no lo hace competitivo respecto del Cloro.

• Farmacéuticos

En forma directa, en casos de deficiencia de yodo, se utiliza para tratar el bocio. En forma radiactiva se utiliza para tratar cánceres de la glándula tiroides y a la próstata y para tratar enfermedades cardiacas, tales como: anginas, taquicardias y fibrilación auricular. Se utiliza en la fabricación de anfetaminas.

• Radiografías

Se utiliza como medio de contraste.



• Protección contra yodo radioactivo.

Se utiliza yoduro de potasio para limitar los efectos de la radiación en la glándula tiroides, ante la presencia de isótopos de yodo (I131) liberados en accidentes nucleares.

4. Alimentos para Animales

Las proteínas yodadas aumentan los rendimientos en la producción de leche y huevos. En los animales se producen los mismos efectos médicos que en el hombre.

5. Herbicidas

Principalmente en la producción de maíz y cereales.

6. Fotografía

La exposición de un material sensible a la luz, tal como el haligenuro de plata, a la radiación resulta en la creación de una imagen, la cual puede ser fijada con el uso de una emulsión fotográfica ( bromuro y yoduro de plata).

7. Otros Usos

• Tintes y Colorantes Alimenticios. Eritrosina, rojo N°3, (marrasquinos).

• Ampolletas Cuarzo-yodo (Iluminación de estadios y monumentos).

• Baterías Litio-Yodo. Vida útil 25 años (respaldo de memoria de computadores,

marcapasos).

• Metalurgia. Yoduro de metilo se utiliza para la extracción de oro, en reemplazo del cianuro.

• Polímeros conductores. Aumenta conductividad de la goma natural en 10 órdenes de

magnitud.

• Reemplazo de los Cloro-Fluor-Carbonos, elementos reductores de la capa de ozono, que son utilizados para la conservación de alimentos.



6. Precio

El precio promedio del yodo durante el año 2005 se situó en el rango entre 15 y 16 US$/Kg., Con una tendencia al alza, debido principalmente al aumento de la demanda. Históricamente, el precio del yodo ha sido bastante estable en el orden de los 15 a 17 US$/kg. Sin embargo, han existido períodos de muy bajo precio, del orden de los 8 US$/Kg. en 1994 y periodos en que el precio ha alcanzado valores de 25 US$/Kg. a fines de la década de los 80.

Usos YodoUsos Yodo

7% 22%

20%

12%

11%

10%

10%

4%

4%

FARMACEUTICO

INDUSTRIA QUIMICA

ALIMENTOS Y ADITIVOS

AGRICULTURADESINFECTANTES

ESTABILIZADORES

FOTOGRAFIA

PINTURAS

USOS MISCELANEOS

Usos Finales



Producción Mundial y Precios del Yodo

-

2.500

5.000

7.500

10.000

12.500

15.000

17.500

20.000

22.500

25.000

27.500

30.000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Prod

ucci

ón A

nual

(Ton

)

-

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

22,0

24,0

Prec

io (U

S$/K

g)

Producción Mundial Precio

5.2. Referencias

1. Economía del Yodo. Informe Roskill. Séptima Edición 1998

2. U.S. Geological Survey (USGS). Mineral Commodity Summaries. Enero 2006 3. www.cnc.com. Chilean Nitrates Corporation 4. www.sqm.cl. Sociedad Química y Minera de Chile S.A. 5. Informe de Exportaciones de Nitrato y Yodo. Cámara de Comercio de Santiago 6. Apuntes y Documentos Personales



6. PROCESOS DE BENEFICIO DE YODO

Extracción Con Bisulfito de Sodio Con Anhídrido Sulfuroso Con Hiposulfito de Sodio y Acido Sulfúrico

Concentración Flotación – Extracción por Solventes Blow Out


Lixiviación


Batea Pilas

Agua

Refinación Fusión en Agua Fusión en Acido Sulfúrico Oxidación con H2O2 y Fusión con agua

Preparación Producto Comercial

Prillado Laminado Envasado y Despacho



6.1 Procesos de Extracción

6.1.1 Proceso de “Cortadura” de Yodo con Bisulfito de Sodio (NaHSO3) Se utiliza normalmente para soluciones con cantidades de yodo disuelto (presente principalmente como yodato de sodio, 1 – 1.5 gr/lt. = 1,000 – 1,500 ppm).

El Yodato de Sodio no es estable en solución con concentraciones superiores a temperatura ambiente, lo que sucede es que el yodo precipita y sublima. Las soluciones de yodo se hacen reaccionar con una solución concentrada de Bisulfito de Sodio, en ligero exceso, de acuerdo con la siguiente reacción:

NaIO3 + 3NaHSO3 NaI + 3NaHSO4 Yodato Yoduro

Luego se agrega una mayor cantidad de solución de yodato, para reducir el yodo, de acuerdo con:

5NaI + NaIO3 + 3H2SO4 3I2 + 3Na2SO4 + 3H2O Yoduro Yodato Yodo

La solución se deja reposar y sobre la parte líquida se hace un análisis para verificar si la reacción se ha completado. Si existe Yoduro, se le agrega más Yodato y viceversa.

La solución se deja reposar (aproximadamente por 6 hrs.) para que se produzca una buena sedimentación. El consumo de bisulfito es de aproximadamente 2 Kg. por Kg. de Yodo. El precio actual del bisulfito es de aproximadamente 0.5 US$/Kg. El proceso se realiza en “estanques cortadores”. La forma de operar es a través de procesos batch (discontinuos). Se llena uno de los cortadores con aproximadamente 4/5 del volumen con solución de yodato, a continuación se agrega el bisulfito hasta que la solución adquiera un color café rojizo, situación que indica el momento en que todo el yodato a sido reducido a yodo. La reacción óptima se ejecuta a ph ácido.

Los sistemas de conducción de soluciones y los equipos utilizados son los normales para el manejo de soluciones: bombas, tuberías, etc. La diferencia radica en el tipo de materiales que se usan, los cuales deben ser resistentes a la corrosión.



• Bombas : Fabricadas en Acero Inoxidable, Teflón (compuesto polimérico que contiene carbono y flúor).

• Tuberías : Polietileno de alta densidad (HDPE) • Estanques : Fibra (poliéster, vinilester)

6.1.2 Proceso de “Cortadura” de Yodo con uso de hiposulfito de sodio y ácido sulfúrico.

La cortadura de yodo con hiposulfito de sodio y ácido sulfúrico se ejecuta según la siguiente reacción:

6Na2S2O3 + NaIO3 + H2SO4 3Na2S4O6 + 3Na2SO4 + 3H2O + NaI

Yodato Yoduro Producto de la reacción es la formación de yoduro y la producción de tetrationato y sulfato de sodio.

A continuación se agrega más yodato, produciéndose la formación de yodo, según la siguiente reacción:

NaIO3 + 5NaI + H2SO4 2 Na2SO4 + 3H2O + 3I2

Yodato Yoduro Yodo

La producción del Hiposulfito de Sodio se realiza haciendo actuar azufre sobre sulfato de sodio, de acuerdo con la siguiente reacción:

Na2SO3 + S Na2S2O3

En general este proceso no se utiliza industrialmente por su costo y complejidad.

6.1.3 Proceso de “Cortadura” de Yodo con Anhídrido Sulfuroso (SO2)

Este es el proceso que actualmente en Chile, tiene la mayor aplicación. En general, el proceso es similar al anterior, en relación con lo que se produce la conversión de Yodato a Yoduro y luego se mezclan para formar el Yodo.

El proceso consiste en hacer pasar una corriente de SO2 por la solución de Yodato, produciéndose la siguiente reacción:

NaIO3 + 3SO2 + 3H2O NaI + 3H2SO4

Yodato Yoduro



Posteriormente se agrega solución de Yodato, produciéndose la siguiente reacción:

5NaI + NaIO3 + 3H2SO4 3I2 + 3Na2SO4 + 3H2O Yoduro Yodato Yodo

Esta última reacción es controlada por el ph de la solución, la cual contiene yodo en suspensión en un 1% en peso, aproximadamente. El proceso posterior de obtención del yodo consiste en flotación – extracción por solvente o blow out. El consumo de azufre en de aproximadamente 1.1 Kg. de azufre por cada Kg. de Yodo. El precio del azufre es de 130 – 140 US$/Ton. Dependiendo de la operación en donde se ejecute la reacción, se utiliza ácido sulfúrico para llevar el ph a niveles de 1.5 a 2, o en su defecto se utiliza adición de SO2 en exceso, para aprovechar directamente el ácido formado en la reacción. El SO2 se produce por autocombustión de azufre:

S + O2 SO2

El proceso de conversión se realiza en una torre de absorción, la cual se encuentra rellena con “rasching”, elemento que permite que las soluciones tengan un mayor tiempo de residencia en las torres, favoreciendo el contacto con el SO2.

Torre Absorción



Los sistemas para el manejo y transportes de soluciones son similares, en el tipo de materiales al caso anterior (bombas, piping y estanques). El sistema de generación del SO2 esta normalmente formado por el horno, en donde se autocombustiona el azufre, una cámara de sedimentación y un sistema de enfriamiento de los gases.



Las torres son normalmente de fibra de vidrio o metálicas, pero siempre con revestimiento interior de fibra (resistente al ataque químico y temperatura). La altura y diámetro depende del flujo de soluciones y del tiempo de residencia que se necesite para que la reacción sea completa. El relleno es normalmente de plástico, el cual debe ser resistente a las condiciones químicas y mecánicas. Su función es lograr que el gas y el líquido se junten y tengan tiempo suficiente para la reacción. Un aspecto operativo importante es el control que se debe tener para lograr una adición homogénea de la solución a la torre. Los sistemas de distribución de soluciones que se utilizan son, entre otros: platos distribuidores y duchas.



6.2 Procesos de Concentración

Producto de la reacción de “cortadura” del yodo, se obtiene yodo elemental en solución, la cual contiene un contenido de sólidos en peso aproximadamente de un 1%.

Actualmente, para el proceso de concentración de yodo, se pueden identificar dos formas de operar: Proceso de flotación - extracción por solventes y el proceso de extracción con aire (Blow Out).

En general, ambos procesos aprovechan ciertas características físico - químicas del yodo: i. Hidrófobo. Repelente al agua ii. Aerófilo. Afín con el aire.

iii. Soluble en gran cantidad de solventes y en soluciones de yoduro.

6.2.1 Proceso de Flotación y extracción por solvente 6.2.1.1 Flotación

Posterior a la cortadura la solución es enviada a un sistema de flotación con aire. La flotación se hace en celdas de columna, generalmente construidas en fibra de vidrio. Para realizar la flotación no se utiliza ningún tipo de reactivo de flotación del tipo colectores o espumantes. Sólo se adiciona Carbonato de Sodio para modificar el ph, el cual es aumentado a niveles de 10, con lo que se logra evitar la descomposición del yodo, según la ecuación siguiente, la cual se produce en ambiente ácido.

SO2 + I2 + 2 H2O 2 HI + H2SO4

La pulpa concentrada en Yodo es almacenada parta 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.



6.2.1.2 Extracción por Solvente

La extracción por solvente es una operación donde una solución acuosa rica en especies iónicas o moleculares disueltas, 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 ésta. 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 se 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 SO2. 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: Extracción primaria : 2:1 (2 solución x 1 kerosén) Extracción secundaria : 3:1 (3 solución x 1 kerosén) Stripping : 2:1 (1 kerosén x 2 yoduro) La Recuperación de yodo del proceso alcanza niveles del 98 – 99%. Los principales problemas operacionales 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. El tiempo de residencia del sistema es de 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.



6.2.2 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 desolverlo 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. El sistema aprovecha las 3 características definidas para el Yodo: i. Hidrófobo : La solución que contiene yodo elemental es inmiscible, lo

que permite disponer del yodo libre. ii. Aerófilo : El yodo es arrastrado por la corriente de aire, debido a su

mayor afinidad con el aire que con el agua. iii. Soluble en Solventes : Permite recuperar todo el yodo y dejarlo en condiciones

estables para su manejo.

Torre de Blow Out

Esquemáticamente el sistema es el siguiente:



6.2.2.1 Descripción del Proceso Blow Out Cosayach

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 m3/hr son: altura de la torre, 20 m., diámetro 3 m.

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.

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 concentraciones de yodo entre 100 – 130 gr/lt., momento en el cual se envía la solución a la etapa de refinación. El sistema Blow Out alcanza recuperaciones del orden del 98%. Problemas Operacionales

• 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.

• Perdida 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.

• Desvalanceo de ventiladores produce vibraciones y con ello aumentan las

posibilidades de rompimiento del equipo.



6.2.2.2 Descripción del Proceso Blow Out ACF y DSM

Básicamente el proceso es similar al de Cosayach en lo referido 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: 3 I2 + 6 NaOH 5 NaI + NaIO3 + 3 H2O 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.



Comparación de Procesos

Ítem Extracción por Solvente Blow Out Recuperación (%) 98 98 Rango Alimentación (ppm)

200 – 600 400 – 500

Insumo Principal Kerosén Aire Producto Yoduro que retorna a la

cortadura Yoduro concentrado a refinación

6.3 Procesos de Refinación

Los procesos de extracción y concentración de yodo descritos entregan diferentes productos:

• Flotación – Extracción por solventes Yodo Pasta (Pulpa)

• Blow Out Solución de Yoduro Concentrado.

Solución de Yoduro y Yodato Concentrado.

Dependiendo del producto se realizan procesos distintos para la refinación de Yodo:

• Fusión en Agua

• Fusión en Acido Sulfúrico

• Oxidación con Agua Oxigenada y Fusión en Agua

• Oxido – Reducción con Acido 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) • Acido Bórico ≤ 0.006 % (60 ppm) • Azufre ≤ 0.015 % (150 ppm)



Dependiendo del uso final que se le de al yodo, existen especificaciones más exigentes. Tal es el caso del yodo destinado a productos farmacéuticos. La USP (Pharmacopeia Norteamericana) define las especificaciones del Yodo como:

• Pureza ≥ 99.80 % • Residuos No Volátiles ≤ 0.050 % (500 ppm) • Bromuros y Cloruros ≤ 0.028 % (280 ppm)

6.3.1 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 lts.), 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.



6.3.2 Fusión de Yodo en Acido 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 Acido 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 ácido-yodo.

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”.



El rendimiento del ácido es de aproximadamente 80 Kg. de Yodo por cada un litro de H2SO4 (45 Kg. de Yodo / 1 Kg. de H2SO4). El valor actual de la tonelada de ácido sulfúrico actualmente es de US$ 80. 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 H2SO4, 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.



6.3.3 Proceso de Oxidación con Agua Oxigenada y Fusión en Agua

La refinación de yodo utilizando 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:

2 I- + H2O2 I2 + H2O + Q (calor)

La relación entre Yodo y Agua Oxigenada que se utiliza es de 0.32 Kg. de H2O2 por cada 1 Kg. de Yodo. El precio actual del Agua Oxigenada (50% en peso) varía entre 400 y 500 US$/ton. 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 una 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. 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 %. Las principales variables de control del proceso son:

• Temperatura • Presión • Nivel de llenado (Peso)



Parámetros de Control Operacional • Control del proceso de oxidación. Se debe mantener constante la relación yoduro –

peróxido. La descompensación produce una baja eficiencia de la reacción y por lo tanto pérdidas por el descarte de oxidación.

• Limpieza de Yoduro. Importante es evitar la presencia de arcillas en las soluciones

de yoduro, puesto que se produce arrastre al yodo final. La forma de evitar el problema es por medio de la filtración de yoduro.

• Control de los tiempos de fundido. Como el sistema involucra la fusión del yodo en

los reactores, el control de los tiempos afecta significativamente la purificación del yodo, es decir, la liberación de las impurezas, por lo que se debe mantener un control estricto.



• Manejo del agua oxigenada. El agua oxigenada es un elemento muy reactivo, por lo que su almacenamiento y manejo debe hacerse en condiciones especiales. El almacenamiento se realiza en estanques de acero inoxidable.

Operacionalmente es importante conocer la concentración del agua oxigenada, lo cual se hace midiendo la densidad. De acuerdo con su concentración es la dosificación requerida para que se realice eficientemente la reacción con el yoduro.

• Traspaso del Yodo entre reactores. El yodo fundido a 120 °C esta muy cerca del punto de solidificación, por lo que todos los reactores y cañerías deben ser mantenidos a esa temperatura, de manera de evitar obstrucciones.

Equipos Debido a las características corrosivas del yodo y a las temperaturas y presiones que se utilizan en el proceso, es necesario ocupar equipos especiales. Normalmente se usan equipos construidos en acero y revestidos internamente en vidrio, los que incluyen reactores, válvulas, ductos y fitinería. Otros materiales que pueden ser ocupados para la fabricación de los equipos son el Tantalio y el Hastelloy C 276 (acero especial, con alta resistencia al ataque químico).

Proceso de Oxidación



6.3.4 Proceso de Oxidación – Reducción con Acido Sulfúrico y Fusión en Agua

La refinación de yodo utilizando este proceso, se aplica cuando la alimentación al proceso es una solución de yoduro y yodato concentrada (aproximadamente 100 gr/lt). El proceso involucra obtención de yodo metálico por medio de la aplicación de ácido sulfúrico a la solución de yoduro y yodato, la purificación por fusión y lavado en contracorriente. El proceso comienza con la aplicación de ácido sulfúrico al flujo de solución de yoduro y yodato, lo cual se realiza en un reactor con agitación mecánica, produciéndose la formación de yodo metálico prácticamente en forma instantánea.

La reacción química que se produce es la siguiente:

5 NaI + NaIO3 + 3 H2SO4 3 I2 + 3 Na2SO4 + 3 H2O

La relación entre Yodo y el ácido sulfúrico que se utiliza es de 0.4 Kg. de H2SO4 por cada 1 Kg. de Yodo. El precio actual del Acido Sulfúrico es de aproximadamente 100 US$/ton. La reacción que se produce es instantánea y exotérmica (produce calor). El yodo metálico formado es traspasado a un reactor de 500 galones, hasta alcanzar un nivel de llenado de 80% aproximadamente. 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 una temperatura de 130 °C y alcanzar una presión de 2.5 Kg/cm2. Posteriormente el yodo fundido se somete al proceso de lavado, para lo cual se dispone de un segundo reactor, de la misma capacidad, el cual es previamente llenado con agua desmineralizada a 120 °C. El lavado se produce por el desplazamiento del agua y el yodo entre los reactores.

La recuperación metalúrgica del proceso es de un 95 % aproximadamente.



6.4 Procesos de Preparación de Producto Comercial

En la actualidad, en el mundo, el yodo se comercializa de dos formas:

• Escamas o Láminas (flakes) • Esferas (prill – shot)

En ambos casos, el yodo cumple con las especificaciones de mercado, la diferencia entre ambas presentaciones es que en el caso de las esferas, éstas al poseer menor superficie de contacto, tienen menor probabilidad de que aglomere y así mantener la propiedad de libre escurrimiento del material (free flowing), situación que es preferida por los clientes.

No existe ninguna diferencia en las características químicas de los productos, situación que se mantiene en el precio de ventas. Económicamente, conviene producir láminas, pero este producto al cabo de 3 a 4 meses de envasado se aglomera, lo que hace difícil su manipulación y disolución.



6.4.1 Proceso de Laminación

El yodo fundido, contenido en el último reactor de lavado, es traspasado a un equipo denominado Tambor Laminador. Un tambor laminador consiste en un cilindro, en posición horizontal, el cual se hace girar a una velocidad controlada (2 -3 rpm) y que cuenta con un sistema de enfriamiento interno de su superficie. La laminación se produce al verter un líquido fundido sobre su superficie.

El proceso de laminación consiste en traspasar el yodo fundido desde el reactor de lavado a un dispositivo de distribución de yodo, denominado vertedero, el cual funciona por rebalse, formando una película de yodo fundido sobre la superficie del tambor. Debido a que la temperatura de la superficie del tambor se encuentra a una temperatura mucho menor (aproximadamente 40 °C), que el yodo fundido (120 °C), se produce la solidificación de este último. La película de yodo es transportada por la superficie del tambor hasta la parte inferior de este, en donde es rota por el contacto de un cuchillo, el que se encuentra a una distancia de 1 a 2 mm. Del tambor. El producto que se forma son láminas de yodo de dimensiones entre 3 y 7 mm. (media 5 mm.) y un espesor de 0.5 a 1 mm. Para proceder al envasado del producto previamente se somete a una clasificación, vía harnero vibratorio, en donde se retira el material de granulometría inferior a Malla 20 Tyler (aproximadamente un 5%), el cual es devuelto a la etapa de fusión.



Las dimensiones de un equipo de laminación con capacidad de 250 a 300 Kg/hr son de 1 m. de diámetro por 1 m. de largo.

6.4.2 Proceso de Prillado En este proceso 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), construido 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.

Cabezal de Torre



El producto final del proceso son esferas de yodo, de aproximadamente 2.0 a 2.5 mm. de diámetro. Operacionalmente es importante la pureza del yodo que se ingresa al sistema, puesto que cualquier impureza tapa los orificios del plato distribuidor, disminuyendo la capacidad de procesamiento de éste. Otros aspectos operacionales importantes de controlar son el agua o el aire de enfriamiento. En el caso del agua, si se agrega mucha cantidad, el yodo la absorbe, con lo cual baja la pureza del producto final.



6.5 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.

El envase final para la comercialización del yodo, consiste en un tambor de cartón, de aproximadamente 40 cm. de diámetro por 60 cm. de alto, denominado “Cuñete”. Dentro de los cuñetes, el yodo esta depositado en bolsas plásticas de materiales especiales de alta resistencia al ataque químico, denominado KrehalonMR y esta dentro de una segunda bolsa de polipropileno.

Yodo en Cuñetes



6.6 Referencias

1. Manual de Operaciones. Planta Yodo. Cosayach, 1998

2. Extracción por Solventes de Yodo. Roberto Campertier. Memoria de Titulo. Departamento

de Ingeniería Química. Universidad de Chile. 1984.

3. Tópicos de Interés de las Oficinas Salitreras. Soquimich.

4. Procedimientos e Instructivos de Trabajo. Sistema de Aseguramiento de Calidad ISO 9002 de Cosayach. 1999

5. Apuntes y documentos personales.

apunte tecnologia salitre y yodo 2006

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