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Industrias I72.02

Minerales de Uso Industrial

72.02 Industrias I Minerales de Uso Industrial

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1 MINERALES DE USO INDUSTRIAL .............................................................................................. 3

1.1 MINERALES .................................................................................................................................. 31.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES............................................................................................... 31.3 YACIMIENTOS O MINAS................................................................................................................. 31.4 RECURSOS MINERALES ................................................................................................................. 41.5 MINERALES METALÍFEROS ............................................................................................................ 4

1.5.1 Hierro .................................................................................................................................. 51.5.2 Aluminio............................................................................................................................... 51.5.3 Cobre ................................................................................................................................... 51.5.4 Plomo y Cinc........................................................................................................................ 6

1.6 MINERALES UTILIZADOS PARA LA OBTENCIÓN DE METALES .......................................................... 61.7 PROCESOS BÁSICOS PARA LA OBTENCIÓN DE METALES................................................................ 151.8 FABRICACIÓN DEL ACERO ........................................................................................................... 161.9 FABRICACIÓN DE CEMENTO PORTLAND ....................................................................................... 181.10 OBTENCIÓN DE ALUMINIO ........................................................................................................... 19

1.10.1 Proceso Bayer .................................................................................................................... 191.11 OBTENCIÓN DE COBRE ................................................................................................................ 211.12 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 23


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1 MINERALES DE USO INDUSTRIAL

1.1 MINERALES

Los minerales son sustancias inorgánicas que se encuentran en la superficie o en las capas de la corteza terrestre y cuya explotación ofrece interés para su industrialización y/o comercialización.Son sustancias que permiten la extracción de los metales, o que se utilizan directamente en la industria, construcciones u obras de ingeniería industrial.

1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES

Los minerales, según sus características y aplicación, pueden clasificarse en: metalíferos, no metalíferos y rocas de aplicación.

• METALÍFEROS: son aquellos que luego de someterse a diversos procesos tecnológicos (reducción de tamaño, clasificación, concentración, metalurgia, etc.) dan lugar a la obtención de metales.Ejemplos: hematita, bauxita, galena, blenda, magnetita, calcopirita.

• NO METALÍFEROS: son aquellos minerales de los cuales no se extraen metales yque se utilizan en diversas industrias.Ejemplos: arcillas, sal (común), yeso, azufre, talco, fluorita, cuarzo.

• ROCAS DE APLICACIÓN: son aquellas que se utilizan para la construcción y diversas obras de ingeniería. Ejemplos: canto rodado, arena, conchilla, mármol, piedra caliza, dolomita, granito.

1.3 YACIMIENTOS O MINAS

Los yacimientos o minas son cuerpos geológicos de los que pueden extraerse uno o más minerales útiles en forma económica.Los yacimientos pueden estar a nivel del suelo o bajo la superficie. Según como se encuentre el yacimiento, se hará la explotación del mismo. En el primer caso, la explotación se hará a “cielo abierto”. Ejemplos de estas constituyen la extracción de cloruro de sodio (La Pampa, Río Negro), conchillas (Buenos Aires), etc. Cuando el yacimiento se encuentra bajo la superficie, la explotación se hace en galerías. Como ejemplos tenemos la explotación de los yacimientos de mineral de hierro en Sierra Grande y Zapla.El material que se extrae de la mina se denomina MENA. Esta consiste en una mezcla del mineral, arena, tosca y otras sustancias sin valor que en su conjunto se denomina GANGA. En términos general se puede expresar:

MENA = MINERAL + GANGA


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En muy pocos casos podrá encontrarse un metal en perfecto estado de pureza. En general el metal, contenido en el mineral, forma sustancias inorgánicas tales como óxidos, sulfuros, carbonatos, etc. Además, el mineral viene acompañado de ganga, por lo que para saber el contenido metálico en una mena, se utiliza el concepto de Ley de la misma, la que se determina de la siguiente manera:

LEY DEL METAL = (PESO DEL METAL/PESO DE LA MENA) x 100

De manera análoga, la ley del mineral está determinada por:

LEY DEL MINERAL = (PESO DEL MINERAL/PESO DE LA MENA) x 100

1.4 RECURSOS MINERALES

Las cantidades de minerales que posee un continente, un país o una región representan los recursos minerales.Los recursos minerales no solo comprenden los volúmenes determinados o estimados de minerales en explotación y/o explotables, sino también aquellos que para explotarlos requieren condiciones más favorables que las existentes.En términos generales, el criterio que se emplea en la actualidad es el siguiente (propuesto en 1956 por Blondel y Lasky):

Recursos minerales = Reservas demostradas + Reservas inferidas + Mineral potencial

• RESERVAS DEMONSTRADAS: son las que su volumen fue determinado mediante labores mineras, tomas de muestras y están basadas en características y evidencias geológicas bien definidas. Los tonelajes de mineral y ley determinados tienen un error de +/- 20%.

• RESERVAS INFERIDAS: son aquellas que se basan en una estimación en función de un conocimiento general del carácter geológico. El grado de precisión es menor que en el caso de las reservas demostradas (+/- 40%).

• MINERAL POTENCIAL: es aquel cuya explotación (económica) requiere de condiciones más favorables que las existentes en la actualidad, así también como, una mayor exploración.

Dado el complejo proceso de investigación que requiere la determinación de los recursos minerales de una región, puede decirse que las cifras que se obtienen, no reflejan solamente una realidad, sino también el grado de conocimiento que se tiene de la región.Para estas determinaciones es necesario no sólo considerar la determinación de los factores geológicos, técnicos y económicos, sino también el grado de conocimiento de la región.Otro aspecto importante a tener en cuenta es que los recursos minerales son no renovables, por consiguiente es imprescindible proceder a su utilización racional.

1.5 MINERALES METALÍFEROS

Desde el punto de vista químico, los metales son los elementos que ceden electrones fácilmente para dar cationes (iones positivos). Además dichos elementos tienen las


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siguientes propiedades físicas: brillo (metálico), alta conductividad eléctrica y térmica, dureza, maleabilidad, ductilidad, elasticidad y alta densidad.Seguidamente analizaremos los minerales metalíferos de uso más frecuente en la obtención de los metales más importantes de la industria tales como: Hierro, Aluminio, Cobre, Plomo y Cinc.En el Cuadro Nº1 se resumen los principales minerales que se utilizan para la obtención de los metales citados, así también como la composición química de los mismos.

1.5.1 Hierro

El hierro es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre ya que se encuentra en una proporción media del 5,06%. Se encuentra en depósitos que están constituidos por los siguientes minerales: hematita, magnetita, limonita y sideritaLa ley de hierro de los depósitos es variable, pero oscila entre 20 y 60%. En la Argentina, la ley media es del 65%. Los yacimientos más importantes se localizan en Río Negro (Sierra Grande) y en Jujuy (9 de Octubre y Puesto Viejo). No obstante, los requerimientos de la industria nacional hacen necesario importar minerales de hierro y concentrados.El mineral de hierro existente en Zapla (Jujuy) contiene hematita y limonita, y tiene una ley media del 40%, mientras que el de Sierra Grande tiene hematita con una ley media del 54%, pero tiene un inconveniente, el alto contenido de fósforo (1,4 %), lo que impide su utilización masiva en la siderurgia, ya que debe necesariamente mezclarse con otros de bajo tenor, sin embargo la ganga que tiene fósforo es utilizable para la elaboración de fertilizantes fosfatados.En el Cuadro Nº2 se detallan los valores de producción de acero.

1.5.2 Aluminio

El Aluminio es más abundante que el hierro en la naturaleza, se encuentra en una proporción del 8,07% en la corteza terrestre. Se encuentra en depósitos formando diversos compuestos, pero el único mineral del que se extrae, hasta el presente, en forma económica, es la bauxita (Al2O3 .3H2O)El contenido de alúmina (Al2O3) de las bauxitas utilizadas para la obtención de aluminio es del orden del 50 al 60% no obstante hay una tendencia a utilizar bauxitas de menor contenido y pronto se utilizarán algunas de contenido del orden 35%.El país no cuenta con bauxita solamente posee Alunita en Camarones (Chubut) y tierras latéricas en Misiones, pero por su bajo contenido de Alúmina no sirven, en la actualidad, como minerales para la obtención del metal.En el Cuadro Nº3 se detallan los valores de producción de aluminio.

1.5.3 Cobre

El Cobre es un metal que se encuentra en baja proporción en la corteza terrestre (menor al 0,05%). Los minerales principales que se utilizan para la obtención del metal son la calcopirita, calcocita, bornita, cuprita, azurita y malaquita. La ley de cobre de estos minerales es menor al 5 % y con frecuencia están en el orden del 3%.Nuestro país es un débil productor de cobre. Las zonas más productoras se localizan en Mendoza y La Rioja, no obstante existen yacimientos a lo largo de la cordillera desde Jujuy hasta Chubut, con ley media de 3.1%.En América Latina (Chile y Perú) se ubican las reservas más importantes del mundo de este mineral. En el Cuadro Nº4 se detallan los valores correspondientes a la producción de cobre.


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1.5.4 Plomo y Cinc

Estos minerales generalmente se presentan en el mismo yacimiento, y también suelen aparecer juntos a otros minerales tales como Oro, Plata, Cobre, Antimonio, Bismuto y Cadmio.Los yacimientos más importantes de la Argentina se localizan en Jujuy. Las reservas de este yacimiento poseen una ley de 11% en Pb y del 16% de Zn, con un contenido de Ag de 280 gr. por tonelada de mineral. Existen también yacimientos en Mendoza (Paramillo de Uspallata) y en Río Negro (Gonzalito). Los minerales de Plomo más importantes son la Galena (SPb), Anglesita (SO4Pb) y Cerusita (CO3Pb). Los más importantes del Zinc son la Blenda (SZn) y Smithsonita (CO3Zn).En los Cuadros Nº5 y 6 se detallan los valores correspondientes a la producción de plomo y cinc.

1.6 MINERALES UTILIZADOS PARA LA OBTENCIÓN DE METALES

Cuadro Nº 1

Metal Mineral Formula QuímicaHierro Hematita Fe2O3

Magnetita Fe3O4Limonita 2Fe2O3 3H2OSiderita CO3 Fe

Aluminio Bauxita Al2O3 3H2OCobre Calcopirita CuFeS2

Calcocita Cu2SBornita Cu3FeS4Cuprita Cu2OMalaquita CuCO3Cu(OH)2Azurita 2CuCO3Cu(OH)2

Plomo Galena SPbAnglesita SO4PbCerusita CO3Pb

Cinc Blenda SZnSmithsonita CO3Zn


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Cuadro Nº2 - Producción mundial de acero en millones de toneladas en el 2008

Fuente:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/iron_&_steel/index.html#myb

Cuadro Nº3 - Producción de aluminio (bauxita) en miles de toneladas en el 2008

Fuente:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/index.html#myb


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Cuadro Nº4 – Producción mundial de mineral de cobre en miles de toneladas en el año

2007

Fuente:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/copper/index.html#myb

www.indec.com.ar

Cuadro Nº5 - Producción mundial de plomo en miles de toneladas en el año 2007

Fuentes:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lead/index.html#myb

www.indec.com.ar


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Cuadro Nº6 - Producción de cinc en miles de toneladas

Fuentes:http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/zinc/index.html#myb

www.indec.com.ar


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Valor de producción a precios de productor por grupo mineral en yacimiento. Año 2005

Grupo mineral Valor de producción

Pesos

Total 1.056.497.915

Minerales metalíferosMineral de cobre con oro y plata en bruto 365.783.095Minerales de oro y plata en bruto 244.834.255Minerales de plomo, plata y cinc en bruto 46.978.915Subtotal 657.596.265

Minerales no metalíferosTurba en bruto 1.761.499Sal común de salina en bruto 20.158.562Sal común de roca en bruto 2.549.472Agata en bruto o desbastada 3.000Cristal de roca en bruto o desbastado 68.203Rodocrosita en bruto o desbastada 308.000Cuarzo Amatista en bruto o desbastado 97.337Fluorita utilizada en orfebrería en bruto o desbastada 87.000Otros abrasivos naturales en bruto 37.500Tosca en bruto 4.826.824Perlita en bruto 880.000Cuarzo de pegmatitas o filones en bruto 3.464.474Feldespato Potásico Molido (Microclino, Ortosa) en bruto 1.832.500Diatomita en bruto 456.999Baritina (incluye uso petrolero) en bruto 1.093.749Fluorita en bruto 799.194Cloruro de litio, en bruto 51.391.701Boracita e hidroboracita en bruto 1.557.758Colemanita en bruto 3.187.338Tinkal en bruto 4.859.042Ulexita en bruto 4.219.043Otros boratos naturales en bruto 1.343.268Subtotal 104.982.463

Rocas de aplicaciónCaolín en bruto 244.778Bentonita en bruto 13.687.944Otras arcillas en bruto 32.977.516Granitoides en bruto o desbastado 95.500Granitoides en bloques 6.843.309Areniscas, en bruto o desbastadas 920.522Piedra laja en bruto 777.620Serpentinita en bruto 3.509.218Pórfido en bruto 17.315.080Piedra caliza, en bruto 97.356.127Conchilla en bruto 2.538.272Dolomita, en bruto 7.819.552Arena silícea en bruto 2.619.440Rocas para Triturados Pétreos (incluye Basalto, Granito,Caliza, etc.) sin clasificar 103.669.338Mármol en bruto o desbastado 834.681


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Mármol en bloques 167.400Mármol Travertino en bruto o desbastado 2.542.890Subtotal 293.919.187

Fuente: INDEC, Encuesta Nacional Minera 2005 - Datos preliminares.


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Valor de producción a precios de productor por grupo mineral en planta de beneficio. Año 2005

Grupo mineral Valor de producción

Pesos

Total 3.989.625.617

Minerales metalíferosMineral de cobre con oro y plata concentrado 2.702.106.175Minerales de plata beneficiados 3.516.219Minerales de oro beneficiados 19.964.701Minerales de oro y plata beneficiados (doré) 461.590.842Minerales de plomo ncp, beneficiado 12.232.400Minerales de cinc con plata concentrados 61.694.571Subtotal 3.261.104.908

Minerales no metalíferosTurba beneficiada 2.224.629Sal común de salina beneficiada 103.856.574Agata beneficiada 25.000Cristal de roca beneficiado 77.724Cuarzo Amatista beneficiado 116.586Piedra Silícea Natural beneficiada 1.708.000Otros Abrasivos Naturales beneficiados 33.750Perlita beneficiada 3.408.227Cuarzo de pegmatitas o filones molido 11.001.462Feldespato Potásico Molido (Microclino, Ortosa) beneficiado 19.132.704Diatomita beneficiada 166.091Baritina (incluye uso petrolero) beneficiada 2.314.491Fluorita beneficiada 1.503.950Cloruro de litio, beneficiado 51.412.758Boracita e hidroboracita beneficiada 4.331.702Colemanita beneficiada 4.241.848Tinkal beneficiado 11.603.814Ulexita beneficiada 51.189.909Otros boratos naturales beneficiados 18.795.168Subtotal 287.144.387

Rocas de aplicaciónCaolín molido 6.102.407Bentonita molida 13.808.821Pirofilita molida 1.252.528Otras arcillas beneficiadas 12.187.515Granitoides, troceado por aserrado 42.226.314Piedra laja clasificada manualmente 163.080Piedra laja troceada por aserrado 254.950Serpentinita granulada y/o molida 4.198.433Pórfido Troceado por aserrado o de otro modo. 37.099.890Piedra caliza triturada o molida, para la producción de cal y cemento 116.139.384Piedra caliza beneficiada para otros usos 1 5.210.506Conchilla beneficiada 17.545.092Dolomita triturada o molida para cal y cemento 7.226.235Dolomita beneficiada para otros usos 1 13.355.035


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Arenas especiales ncp para uso industrial en bruto, beneficiadas 5.430.186Triturados pétreos clasificados 159.175.946Subtotal 441.376.322

1 excepto para la producción de cal y cemento.

Fuente: INDEC, Encuesta Nacional Minera 2005 - Datos Preliminares.


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Cantidad y valor de la producción a precio de productor por mineral en yacimiento. Año 2005

Mineral extraído Cantidad producida Valor de la producción

Toneladas Pesos

Total 96.706.789 1.056.497.915

Turba en bruto 20.549 1.761.499Mineral de cobre con oro y plata en bruto 33.372.003 365.783.095Minerales de oro y plata en bruto 14.557.757 244.834.255Minerales de plomo, plata y cinc en bruto 535.485 46.978.915Caolín en bruto 16.067 244.778Bentonita en bruto 329.336 13.687.944Otras arcillas en bruto 7.440.867 32.977.516Sal común de salina en bruto 3.652.815 20.158.562Sal común de roca en bruto 161.484 2.549.472Agata en bruto o desbastada 1.000 3.000Cristal de roca en bruto o desbastado 7.000 68.203Rodocrosita en bruto o desbastada 12 308.000Cuarzo Amatista en bruto o desbastado 10.000 97.337Fluorita utilizada en orfebrería en bruto o desbastada 29 87.000Otros Abrasivos naturales en bruto 2.500 37.500Tosca en bruto 980.141 4.826.824Perlita en bruto 8.800 880.000Granitoides en bruto o desbastado 535 95.500Granitoides en bloques 782.938 6.843.309Areniscas, en bruto o desbastadas 39.400 920.522Piedra laja en bruto 14.620 777.620Serpentinita en bruto 130.000 3.509.218Pórfido en bruto 663.718 17.315.080Piedra caliza, en bruto 18.993.270 97.356.127Conchilla en bruto 284.198 2.538.272Dolomita, en bruto 650.550 7.819.552Arena silícea en bruto 253.624 2.619.440Rocas para Triturados Pétreos (incluye Basalto, Granito,Caliza, etc.) sin clasificar 13.057.611 103.669.338Cuarzo de pegmatitas o filones en bruto 51.642 3.464.474Feldespato Potásico Molido (Microclino, Ortosa) en bruto 27.300 1.832.500Diatomita en bruto 12.340 456.999Baritina (incluye uso petrolero) en bruto 13.235 1.093.749Fluorita en bruto 12.116 799.194Cloruro de litio, en bruto 72.996 51.391.701Boracita e hidroboracita en bruto 47.480 1.557.758Colemanita en bruto 114.150 3.187.338Tinkal en bruto 179.164 4.859.042Ulexita en bruto 153.207 4.219.043Otros boratos naturales en bruto 45.228 1.343.268Mármol en bruto o desbastado 723 834.681Marmol en bloques 405 167.400Mármol Travertino en bruto o desbastado 10.494 2.542.890

Fuente: INDEC, Encuesta Nacional Minera 2005 - Datos preliminares.


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1.7 PROCESOS BÁSICOS PARA LA OBTENCIÓN DE METALES

Existen cuatro procesos básicos para la transformación de minerales y la obtención de metales. Estos procesos se denominan calcinación, tostación, oxidación y reducción, y, en la industria se realizan en hornos de distintos tipos.

• Calcinación: es una reacción química en la cual, por efectos del calor que se le suministra a una sustancia se produce la ruptura de la molécula generando dos o más sustancias distintas. Ejemplos:

§ Obtención de cal:

CO3Ca ∅ OCa + CO2 ( ↑ )

Carbonato cal Anhídridode calcio carbónico

§ Eliminación del agua de cristalización (Obtención de Al):

Al2O3.3H2O (bauxita) ∅ Al2O3 + 3H2O ( ↑ )

§ Magnetización del mineral de hierro:

3 Fe2O3 (hematita) ∅ 2 Fe3O4

(magnetita) + ½ O2 ( ↑ )


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• Tostación: es una reacción química, en la cual se calienta una sustancia en presencia de oxígeno. Generalmente se usa para la eliminación del azufre de los sulfuros.

SPb + 3/2 O2 PbO + SO2Sulfuro Oxígeno Oxido Anhídrido

de plomo de plomo Sulfuroso

El método es muy utilizado en la obtención del cobre.

• Reducción: es una reacción en la cual un elemento gana electrones de otro que los cede. Se reducen óxidos para la obtención de metales, por ejemplo la reducción química permite obtener hierro, y la reducción electrolítica la obtención de aluminio.

2 FeO + C 2 Fe + CO2 ( ↑ ) (Obt. Hierro)Óxido Carbono Hierro AnhídridoFerroso Carbónico

2 Al2O3 + 3 C 4 Al + 3 CO2 ( ↑ ) (Obt. Aluminio)Óxido Carbono Aluminio Anhídridode Al carbónico

• Oxidación: es una reacción química en la cual un elemento cede electrones a otro.Generalmente se denomina oxidación a la reacción entre un elemento y el oxigeno para dar lugar a un óxido (Se pueden usar otros agentes oxidantes).

C + O2 CO2 ( ↑ )Carbono Oxígeno Anhídrido

Carbónico

Mediante la oxidación, a partir de productos intermedios se pueden eliminar elementos no deseables.

Por ejemplo: Obtención de acero (a partir de arrabio liquido, Fe 93,5%, C 4% y otros, por inyección de O2 se obtiene acero, Fe 99,7% C 0,08% y otros).

1.8 FABRICACIÓN DEL ACERO

El mineral de hierro ingresa al Alto Horno, el cual es cargado, además, con coque y fundente (sustancia que con la ganga forma la escoria).En el Alto Horno, el óxido de hierro (del mineral) se reduce por el carbono (del coque) para dar hierro metálico fundido (arrabio, que contiene de un 3 a un 5 % de carbono) y reacciona el fundente con la ganga (del mineral) para dar escoria. Se produce, por consiguiente una reacción de REDUCCIÓN.El arrabio que sale del Alto Horno se carga en un Convertidor, en el cual reaccionará el carbono contenido en el arrabio con el oxígeno para formar anhídrido carbónico y disminuir el tenor de carbono produciéndose acero. En esta etapa se producirá, por lo tanto, un proceso de OXIDACIÓN.


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REDUCCIÓN (ALTO HORNO)

2 Fe2O3 + 3 C = 4 Fe + 3 CO2

Esquema de fabricación del acero

Coque

Mena (FeO, Fe2O3, Fe3O4)

Fundente (caliza)

Fe: 97-95%C: 3-5%

Chatarra

Fundente (cal, caliza, dolomita)

COQUERÍA

OXIDACIÓN(CONVERTIDORES LD)

Arrabio (Fe+C) + 1/2 O2 = Fe + CO

Arrabio Líquido

ACERO

Oxigeno (O2)


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1.9 FABRICACIÓN DE CEMENTO PORTLAND

La piedra caliza (CO3Ca) y la arcilla (SiO2.Al2O3.Fe2O3) se someten a un proceso de reducción de tamaño, trituración (primaria y secundaria) y molienda. Esto permite la dosificación adecuada. Posteriormente ingresa a un horno rotativo, donde se produce primero la CALCINACIÓN de la piedra caliza, y posteriormente la reacción de la cal (CaO) con los óxidos que componen la arcilla (SiO2, Al2O3 y Fe2O3). Este proceso se llama clinkerización, obteniéndose el clinkerEl clinker producido es molido con una pequeña proporción de yeso (2%), produciéndose el cemento Portland. El producto final se almacena en un silo, el cual alimenta la embolsadora o la tolva para la venta a granel.

Piedra caliza (CaCO3)

Arcilla (SiO2.Al2O3.Fe2O3)

Trituración Molienda (crudo) Dosificación y homogenización

ClinkerMolienda (cemento)

CEMENTO PORTLAND

SiO2.2CaOSiO2.3CaO

Al2O3.3CaOAl2O3.Fe2O3.4CaO

1) Calcinación (CO3Ca = CaO + CO2)2) Clinkerización

Horno rotativoYeso (SO4Ca 2H2O ) 2%


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1.10 OBTENCIÓN DE ALUMINIO

La bauxita acompañada de impurezas, es sometida a un proceso de digestión, mediante el agregado de hidróxido de sodio (NaOH), en el cual produce aluminato de sodio. Este producto, que se encuentra mezclado con las impurezas es sometido a un proceso de filtración, quedando como residuos las impurezas, y pasando como filtrado la solución de aluminato de sodio. Posteriormente se trata esta solución con agua haciendo precipitar el oxido de aluminio hidrato (Al2O3.3H2O) (Bauxita pura).Este oxido hidratado es CALCINADO, produciendo la alúmina pura (Al2O3), la cual es sometida a un proceso de electrólisis para dar lugar al aluminio fundido

1.10.1 Proceso Bayer

El único mineral de aluminio procesable por el método Bayer es la bauxita, constituida por óxidos mono y trihidratados, solubles en álcali, cuyas impurezas normales son sílice, óxido de hierro y óxido de titanio.La sílice esta como silicato de aluminio (caolin, caolinita), atacable por soda cáustica, y cuarzo, no atacado, en forma muy lenta. La sílice “reactiva” eleva el costo del proceso por el consumo de soda cáustica y la pérdida de aluminio

El proceso se puede subdividir en 6 etapas

1) PREPARACION DE MATERIAS PRIMAS: consiste en el transporte, clasificación y molienda. La dosificación consiste en el agregado de la soda cáustica necesaria para la reacción más el exceso conveniente para la solubilización de los óxidos. Las bauxitas trihidratadas (gibsita) son más fácilmente atacables, requiriendo menos concentración que las monohidratas (diásporo)La molienda se hace generalmente a malla 200 o diámetro 0,1 mm, tamaño adecuado a un ataque rápido completo y rápido

2) DIGESTION: consiste en someter al mineral y soda cáustica a temperatura y presión a fin de solubilizar la alúmina. Bauxitas trihidradatas requieren menos temperatura y presiónCon mayor temperatura, presión y concentración alcalina, se solubiliza más sílice, que precipita al final como silicato de alúmina sódico, con la consiguiente perdida de aluminio y soda cáustica.

3) CLARIFICACION: es esta etapa se separa el aluminato de sodio en dilución de las impurezas insolubles ¨lodos rojos¨. Los sedimentadores separan la parte más gruesa y se termina de clarificar la solución con filtros. Ambos residuos se lavan para recuperar aluminio antes de descartarlos (de la planta de aluminio)

4) PRECIPITACION: se enfría la solución y se siembra con cristales de alúmina trihidratada de una operación anterior. El aluminato de sodio se descompone regenerando soda cáustica y precipitando cristales de alúmina trihidratada. Los cristales chicos recientemente formados son reinyectados para la siembra y los cristales más gruesos son lavados y enviados a calcinación.

5) EVAPORACION: de soda cáustica de regeneración y de lavado para su recirculación. Así la única soda cáustica que se pierde es la que humedece los lodos rojos y los cristales de alúmina hidratada, más lo consumido por la sílice reactiva. El lavado podría hacerse hasta la recuperación total de álcali pero se hace hasta el punto que no resulta antieconómica


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6) CALCINACION: los cristales se calcinan en horno giratorio a 800-1000ºC. Se recuperan granos finos arrastrados por tiraje de gases de salida.Para la economía general de la planta es fundamental la recuperación de calor y la determinación del correcto lavado compatible con la pureza del producto final y la recuperación de reactivos por evaporación de agua de dilución.

BAUXITA (más impurezas)

Digestión

Precipitación

Al2O3. H2O

Na2(OH) (conc.)

Filtración

Aluminato de Sodio (más impurezas)

Residuo (Impurezas)

Solución de Aluminato de Sodio (Puro)

Agua (H2O)

Calcinación Al2O3. H2O φ Al2O3 + H2O

Alumina (Al2O3)

Proceso Electrolítico

ALUMINIO


21

1.11 OBTENCIÓN DE COBRE

La extracción del mineral se realiza generalmente por voladura en las minas a tajo abierto, la ley del mineral es de 0,5% al 1%. El mineral extraído es generalmente calcopirita de Cu, Fe y S y de otros minerales sulfurados.La primera etapa es la molienda y luego se separa la ganga por flotación. La operación de concentración del mineral se produce entonces por el método de flotación por espumas. Se realiza la separación de la ganga del mineral, y se obtiene un concentrado del mineral con una ley que se encuentra entre un 25 al 30% en Cu.Para obtener entonces cobre refinado se neutraliza el azufre por TOSTACIÓN, y luego se concentra con aire que tiene oxigeno en exceso.Luego de esto se obtiene la Mata, con un 60 - 70% de Cu a través de un proceso de lecho fluidizado.Se separa el hierro del cobre por TOSTACIÓN y se obtienen luego cobre al 99%.Se funde luego el cobre en forma de placas a una temperatura aproximada de 1150 oC que serán utilizadas como ánodos de cobre en bruto en una electrolisis. Este se realiza con un electrolito de CuSO4 – H2SO4, y cátodos de Cu electrolito, a baja tensión. El ánodo se irá disolviendo, y se depositará Cu electrolítico en los cátodos. El proceso para un ánodo de espesor de 4 a 5 cm dura aproximadamente 20 días. Los restos de los ánodos quedan como chatarra para ser usados nuevamente en el proceso.Luego del proceso electrolítico, del lodo depositado en el fondo de las cubas se extraen otros metales como plata y oro. Los gases producidos en la operación anterior se enfrían generando vapor que luego se transforma en energía. La pureza del cobre obtenido es del 99,5%.


22

Mena (2% Cu)

Trituración y Molienda

Concentración por el método de flotación por espumas.

Concentrado de Cu (25 – 30% Cu)

TostaciónSCu + 3/2 O2à CuO + SO2

Óxido de Cu (CuO)

Proceso por lecho fluidizado

Proceso electrolítico

COBRE ELECTROLITICO (99,5% Cu)

Tostacion para separar el Fe del Cu.

Cobre (Cu 99%)

Se funde el Cu y se forman placas

Mata de Cu (60 – 70% Cu)


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1.12 BIBLIOGRAFÍA

• “Los Recursos Minerales de America Latina” – Amilcar Herrera – Eudeba• “Estadística Minera de la República Argentina. Año 1994” – Dirección Nacional de

Economía Minera• “Mineral YearBook Vol. II y III - 1995”• “La Argentina - Estructura Humana y Económica – 12da Edición” – Isidro J. F.

Carlevari – Ediciones Macchi

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