MINERALES NO METÁLICOS

¿Que son los minerales?

Los minerales en general son elementos naturales que componen la corteza terrestre. Estos se han formado a partir de los diferentes elementos químicos desde el origen del planeta, para hoy encontrarse en su mayoría dispersos en el mundo. Así, de acuerdo a lo definido por la INTERNATIONAL MINERALOGICAL ASSOCIATION se considera como mineral a aquellas sustancias de origen natural, con forma solida y con estructura cristalina formados por los elementos presentes en la tabla periódica y que fueron producto de un proceso geológico. Esta asociación ha identificado alrededor de 6500 tipos diferentes de minerales que existen en la tierra.

¿Cómo se clasifican los minerales?

A partir de sus distintas propiedades Los minerales se clasifican en:Minerales metálicos.

Minerales no metálicos.

CARACTERÍSTICAS

minerales metálicos:

se caracterizan por tener enlaces químicos metálicos.

Tienen brillo.

Son dúctiles (pueden ser doblados para formar láminas).

Tenaces.

Buenos conductores de calor y electricidad.

Por lo general son densos.

Minerales no metálicos:

Se caracterizan por tener enlaces químicos covalentes o iónicos

con otros elementos iónicos.

No tienen brillo.

Por lo general cuando se presentan en forma solida son frágiles.

Malos conductores del calor y de la electricidad, incluso usados

como aislantes.

Tienen menor densidad que los metales.

PARTICULARIDADES DE LOS MINERALES NO METALICOS

Los minerales no metálicos conforman la mayor parte de nuestro planeta, no

reflejan la luz y pueden encontrarse en tres estados a temperatura ambiente:

gaseoso.

Los minerales no metálicos sólidos pueden ser duros como el diamante o

blandos varían mucho en su apariencia no son lustrosos y la temperatura

requerida para fundirlas son más bajos que los de los metales (aunque el

diamante, una forma de carbono, se funde a 3570ºC).

Muchos minerales no metálicos se

encuentran en todos los seres vivos:

Carbono

Hidrogeno

Oxigeno

Nitrógeno

Fosforo

Azufre; en cantidades

importantes.

Otros son oligoelementos:Estos son minerales que el organismo requiere en cantidades extremadamente pequeñas-menos de 100mg.diarios; como:

Flúor

Yodo

Arsénico

Magnesio

Sílice

Cromo

MINERALES NO METALICOS PRODUCIDOS EN EL PERU

MINERALES NO METALICOS RECONOCIDOS POR LA DIRECCIÓN

GENERAL DE MINERÍA (DGM)

Arcilla Diatomita Sal común Ulexita Mica

Arcilla

refractaria

Dolomita Sílice Piedra laja Pirita

Arenas Felde spato Talco Hormigón Epsomita

Areniscas Granito Travertinos Piedra

clasificada

Boratos

Baritina Mármol Yeso Andesita Cromita

Bentonita Ónix Roca

fosfórica

Limonita-

ocre

Cemento

Caolín Piedra

triturada

Azufre Pizarra Clinker

Conchuelas Caliza Cal Puzolana Carbón

antracita

cuarcita pirofilita Material de

const.-gr/ar

estibina zeolitas

MINERALES NO METALICOS

Caliza Canteras volcánicas Arcilla, grava, arena Sal

Se clasifican en:

Hay existencia en: Las encontramos en: Se localiza en: Localizada circundante al golfo

Calizada larga,Quebrancha y gatuncillo Panamá Colon Arraijan

Chorrera Capira

San Carlos Chitré

ChameGuarare

Agua dulce PocriChire

USOS

Sus usos se encuentran en las más variadas industrias: alimentaria, construcción, química, cemento, minera, entre otras. Veamos algunos ejemplos:

Arena: compuesta fundamentalmente por sílice. Es usada para la

fabricación de cristales y hormigón, fundamental para la construcción de

cualquier edificación.

Cal: formada por calcio y oxígeno. Usado desde la antigüedad en la

construcción de Viviendas, e incluso en el pintado de las mismas.

Caliza: roca formada básicamente por un compuesto de calcio,

encontrado comúnmente en la naturaleza como reservorio de

hidrocarburos. Usado para la fabricación de cemento.

Granito: formada por cuarzo, feldespato y mica, es el principal tipo de

roca en la corteza terrestre. Usado la construcción de viviendas y de

edificios públicos debido a su durabilidad.

Piedra Laja: piedra lisa y poco gruesa usada en la construcción de

viviendas como parte de los tejados.

Yeso: usado en diversas industrias, entre ellas en la industria de la

construcción para la fabricación de cemento y el dry-wall, como aislante

térmico, así como para la fabricación de moldes (usados por los

dentistas o escultores) y tizas para pizarra. Se usa en la agricultura

como fertilizante debido a que su composición química es rica en calcio

y azufre.

Arcilla: conocida desde tiempos antiguos, fue usada en la fabricación de

cerámica debido a su gran plasticidad así como para la construcción. En

tiempos modernos ha sido usada para la fabricación de ladrillo,

porcelana y loza, así como en procesos industriales como el de

fabricación de cemento y papel.

Azufre: usado en las más diversas industrias, como por ejemplo para la

fabricación de baterías de auto, pólvora, como fertilizante en la

agricultura y como fungicida (anti hongos),en la orfebrería para la

oxidación de la plata, en la producción de caucho, en la industria

Vitivinícola, entre otras.

Baritina: es un mineral del tipo de los sulfatos y se encuentra

comúnmente con los minerales metálicos. Es empleada como pigmento,

en la fabricación de agua oxigenada, para la preparación de lodos

usados en la extracción de petróleo y gas natural, en la fabricación de

resinas sintéticas y vidrio.

Bentonita: tipo de arcilla usada en las construcciones para el

sostenimiento de tierras y como material de sellado, para la elaboración

de lubricantes, en la elaboración de lodos para la extracción de los

hidrocarburos, entre otros.

Carbón Antracita: variante del carbón mineral, es usado como

combustible en las más diversas industrias: generación de energía

eléctrica, fundiciones, cementera, e incluso para uso doméstico.

Diamante: derivado del carbono, el diamante es el metal precioso con

mayor valor en el mundo. Su utilidad varía en su tipo y puede usarse en

la industria joyera, en la perforación de lotes petroleros, y para el corte

de piezas debido a su alto nivel de dureza.

Mica: se encuentra en la naturaleza junto a minerales como el cuarzo.

Gracias a su resistencia al calor, así como por su elasticidad, es usado

como aislante eléctrico y térmico para la protección de máquinas.

Sal Común: o más conocida como sal de mesa. Se encuentra en las

salineras y esta compuesta por sodio y cloro, usada ampliamente en la

cocina universalmente para

Condimentar y conservar alimentos.

Talco: de color blanco o azul, es usado en diversas industrias entre ellas

para la fabricación de papel, en la industria cosmética para prevenir la

irritación de la piel, e incluso como parte de algunos plásticos.

Boratos y Ulexita - Son la única fuente comercial de óxido de boro.

Caolín - El caolín en el Perú cubre aproximadamente los 2/3 del

consumo nacional, lo demás es cubierto por caolín importado que es

más caro.

Feldespatos - Los feldespatos son usados como fundentes en la

industria del vidrio y cerámica. Son ricos en álcalis y pobres en sílice.

Sílice - Las arenas consisten principalmente de cuarzo que es un

mineral compuesto de óxido de silíceo, duro con alto punto de fusión.

Las arenas son la fuente principal de la sílice que es utilizada en la

elaboración de los refractarios, en la industria del jabón y química, en la

elaboración del vidrio, en la construcción, en las fundiciones y en la

fabricación del cemento. Para algunos usos, como en las industrias de

cemento, las arenas pueden contener aluminio, fierro y álcalis. La

industria de la construcción, es el mayor usuario de las arenas impuras y

exige sólo su clasificación previa. La granulometría y hasta la forma de

los granos, influye sobre los procesos industriales y su costo. Las arenas

finas se funden con mayor facilidad que las redondeadas y gruesas, por

lo que son preferidas en la industria del vidrio, mientras que las

redondeadas son más apropiadas para moldes.

Rocas Fosfóricas - Los fosfatos se utilizan como fertilizantes. El fósforo

es un elemento esencial para la vida vegetal, animal y humana.

Como podemos ver, los variados usos los minerales no metálicos nos muestran su importancia en todas nuestras actividades cotidianas fundamentalmente como materias primas y representan un importante potencial a desarrollar en el futuro de nuestro país.

ZEOLITAS

Las zeolitas son una familia de minerales aluminosilicatos hidratados altamente cristalinos, que al deshidratarse desarrollan, en el cristal ideal, una estructura porosa con diámetros de poro mínimos de 3 a 10 angstroms.También se dice, que una zeolita es un mineral aluminosilicatos cuya estructura forma cavidades ocupadas por iones grandes y moléculas de agua con gran libertad de movimiento que permiten el cambio iónico y la deshidratación reversible.Las zeolitas están compuestas por aluminio, silicio, sodio, hidrógeno, y oxígeno. La estructura cristalina está basada en las tres direcciones de la red con SiO4 en forma tetraédrica con sus cuatro oxígenos compartidos con los tetraedros adyacentes. Las propiedades físicas proveen aspectos únicos para una variedad amplia de aplicaciones prácticas.

Según Breck (1974) las zeolitas son caracterizadas por las siguientes propiedades:

1. Alto grado de hidratación.

2. Baja densidad y un gran volumen de vacíos cuando es deshidratado.

3. La estabilidad de su estructura cristalina cuando se deshidrata.

4. Las propiedades de intercambio del catión.

5. Presenta canales moleculares uniformes clasificados en los cristales

deshidratados.

6. Por su habilidad de absorber gases y vapores.

7. Por sus propiedades catalíticas.

Todas las zeolitas son consideradas como tamices moleculares, que son

materiales que pueden absorber selectivamente moléculas en base a su

tamaño, pero no todos los tamices moleculares son considerados como

zeolitas, ya que también el carbón activado, las arcillas activadas, la alúmina en

polvo, y la sílice en gel se consideran como tamices moleculares.

CARACTERÍSTICAS.

PROPIEDADES FÍSICAS.

Las propiedades físicas de una zeolita deben de considerarse de dos formas:

(a) primero una descripción mineralógica de la zeolita desde el punto de vista

de sus propiedades naturales, incluyendo la morfología, hábitos del cristal,

gravedad específica, densidad, color, tamaño del cristal o grano, el grado de

cristalización, resistencia a la corrosión y abrasión. (b) el segundo desde el

punto de vista de su desempeño físico como un producto para cualquier

aplicación específica, tomando en cuenta las características de brillantes, color,

viscosidad de Broockfield, viscosidad de Hércules, área superficial, tamaño de

partícula, dureza, resistencia al desgaste.

La caracterización de cualquier zeolita siempre incluye la descripción básica de

sus características mineralógicas y una evaluación al cambio con el efecto con

la humedad las cuales son consideradas para las aplicaciones comerciales

específicas.

PROPIEDADES QUÍMICAS.

Las aplicaciones de las zeolitas naturales hacen uso de uno o más de sus

propiedades químicas, que generalmente incluye el intercambio de iones,

adsorción o deshidratación y rehidratación. Estas propiedades están en función

de la estructura del cristal de cada especie, y su estructura y composición

catiónica. Mumpton describe las siguientes propiedades de la siguiente

manera:

Propiedades de adsorción.

Las zeolitas cristalinas son los únicos minerales adsorbentes. Los grandes

canales centrales de entrada y las cavidades de las zeolitas se llenan de

moléculas de agua que forman las esferas de hidratación alrededor de dos

cationes cambiables. Si el agua es eliminada y las moléculas tienen diámetros

seccionales suficientemente pequeños para que estas pasen a través de los

canales de entrada entonces son fácilmente adsorbidos en los canales

deshidratados y cavidades centrales. Las moléculas demasiado grande no

pasan dentro de las cavidades centrales y se excluyen dando origen a la

propiedad de tamiz molecular una propiedad de las zeolitas.

Propiedad de intercambio de cationes.

Por procedimientos clásicos de intercambio catiónico de una zeolita se puede

describir como la sustitución de los iones sodio de las zeolitas faujasitas por

cationes de otros tamaños y otra carga. Esta es una de las características

esenciales de las zeolitas. En efecto, así se consigue modificar

considerablemente las propiedades y ajustar la zeolita a los usos más diversos.

El intercambio catiónico se puede efectuar de varios modos:

1. Intercambio en contacto con una solución salina acuosa

(intercambio hidrotérmico) o con un solvente no acuoso;

2. Intercambio en contacto con una sal fundida. Por ejemplo, una

zeolita A, originalmente con Ca, se pone en contacto con nitratos

de litio, potasio o rubidio fundidos hacia 350ºC;

3. Intercambio en contacto con un compuesto gaseoso. Por ejemplo,

una zeolita faujasita Y, originalmente en su forma Na, se pone en

contacto con HCl anhidro o NH3, hacia 250ºC.

El intercambio de iones en una zeolita depende de:1. La naturaleza de las especies cationicas, o sea, del catión, de su carga, etc.

2. La temperatura.

3. La concentración de las especies catiónicas en solución.

4. Las especies aniónicas asociadas al catión en solución.

5. El solvente (la mayor parte de los intercambios se lleva a cabo en solución

acuosa, aunque también algo se hace con solventes orgánicos) y,

6. Las características estructurales de la zeolita en particular.

Deshidratación –Rehidratación Basado en el comportamiento de

deshidratación. Las zeolitas pueden ser clasificadas como:

a. Aquellas que muestran cambios estructurales no mayores

durante la deshidratación y exhiben continúa perdida de peso

como una función de la temperatura.

b. Aquellos que sufren mayores cambios estructurales, incluyendo

colapsos (derrumbes) durante la deshidratación, y exhiben

discontinuidades en la pérdida de peso.

Un ejemplo típico del primer tipo son las zeolitas naturales como: la

clinoptilolita, la mordenita, la erionita, la chabazita y zeolitas sintéticos como

lo son los zeolitas A y X los cuales son termalmente estables de 700 a

800ºC la deshidratación zeolitas. El comportamiento en la deshidratación de

las zeolitas en el segundo tipo es semejante a aquel que exhibe pérdida

reversible de agua a bajas temperaturas, pero un mayor cambio estructural a

una elevada temperatura, y los materiales pierden su carácter zeolitico.

ESPECIFICACIONES.

Las especificaciones depende de los usos de los productos de la zeolita y varía ampliamente debido a la gran gama de productos de zeolita natural y variedad en el mercado. La sociedad americana para materiales y pruebas (ASTM) ha establecido métodos, pruebas y especificaciones estándares para la zeolita en los E.U.Las especificaciones y pruebas en Europa y en Japón se hacen conjuntamente por las compañías productoras. Los productores de zeolita dividen de dos maneras las especificaciones: la venta del mineral en base a especificaciones negociadas con el comprador, o la venta del mineral en base a una línea de productos, donde cada producto de zeolita, tienen una designación de nombre o número con especificaciones físicas y/o químicas. Los productos de la zeolita se venden usualmente con un nombre comercial en lugar de una variedad de mineral. Por ejemplo, la clinoptilonita.

COPRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS.

Los depósitos que contienen dos o más zeolitas pueden generar varios productos o mezclas de los minerales de zeolita presente. Por ejemplo, los productos de zeolita desde las minas de Itaya en Japón, fuente de clinoptilonita y mordenita, incluye productos de mordenita, clinoptilonita y una mezcla entre los dos minerales de mordenita-clinoptilonita dependiendo de la selectividad del minado y del proceso de beneficio. El minado de zeolitas puede generar bentonita como un subproducto o coproducto. En la operación de producción de mineral en Oregon, ambos minerales son minados desde fosos cercanos y procesados en la misma planta moledora.

REGULACIONES AMBIENTALES.

Las regulaciones ambientales varían entre los estados y condados y esto puede ser una fuente de conflicto entre los inspectores del gobierno y los operadores encargados del minado. Las zeolitas naturales son relativamente inocuas y no presentan problemas ambientales particulares, con tres excepciones:

1. Varios minerales de zeolita tienen formas fibrosas y pueden comportarse

como materiales de asbesto.

2. Los cristales de silicio fino se generan usualmente en depósitos de zeolita y

los productos finos pueden ser respirados (0.1%).

3. El minado de la zeolita y las plantas procesadoras secas tienden a generar

polvos, ocasionando problemas en la calidad del aire.

El polvo generado en la planta y el minado pueden considerarse como un

contaminante ambiental local. La mayoría de las zeolitas contienen sílice en

forma de sílice amorfa o cristalino. Las plantas procesadoras, pueden por lo

tanto requerir de un sistema eficiente para controlar la contaminación del aire,

que van desde la norma Benhouse en donde se utilizan colectores de polvo a

presipitadores electrolíticos para minimizar la exposición de los trabajadores

con estos polvos en el almacén del mineral o en los molinos y para cumplir con

los requerimientos locales de control de calidad del aire. La mayoría de las

zeolitas se producen usando métodos de procesamientos secos. El

procesamiento de las zeolitas se inclina inevitablemente hacia procesos de

lavados con agua y métodos húmedos de clasificación, requiriendo para esto

un estanque de desperdicio o presa de jales y una manipulación apropìada de

la planta.

Los minerales de zeolita son considerados generalmente por ser químicamente inertes, y la mayoría no son fibrosas. La erionita se establece como un mineral fibroso, mineral a circular y puede ser marcada como un posible cancenógeno en base a los estudios médicos, la modestia es también un mineral fibroso pero no es remarcado como un cancenógeno potencial.

OCURRENCIA.

Los minerales de zoelita ocurren en una variedad de mareos geológicos y pueden formarse de una variedad de material salientes bajo extensos rangos de condiciones fìsico-quìmicos. Esto ocurre en rocas depositadas en diversos marcos geológicas y etapas.Los vidrios volcánicos de composición ácido intermedio son los materiales más comunes para la formación de minerales de zeolitas. Otra minerales comunes incluyen las arcillas montmorilloniticos, arcillas cristalinas y materiales amorfos, finalmente el cuarzo cristalino, feldespato, y materiales precursores de zeolitas. Casi todos los depósitos minables de zeolitas en el mundo ocurren como alteraciones vitricas de rocas volcánicas.La formación partículas de un mineral de zeolita depende de la interpelación de los factores físicos y químicos. La presión, la temperatura y el tiempo son las tres consideraciones físicas que fuertemente afectan la lateraciòn zeolitica.

Muchas zeolitas en rocas sedimentareas son formadas por cenizas volcánicas o otros materiales piroclasticos por reacciones de amorfos con otros originados por la alteración de feldespatos preexistentes, feldespatoides, silica biogènica, o minerales de arcilla pobremente cristalizados.Las zeolitas son rocas sedimentarías son formadas probablemente por medio de reacciones de disolución – precipitación. Basándose en el marco geológico de las zeolitas, mineralogía y génesis, las depositas de zeolitas han sido clasificados en los siguientes tipos:

1. Sistema cerrados.- Depósitos formados por materiales volcánicos en

sistemas hidrológicamente cerrados, sistemas salinos- alcalinos.

2. Sistemas abiertos.- Son depósitos formados en sistemas

hidrológicamente abiertos. Logos de agua dulce.

3. Metamórficos boriales.- Depósitos formados por bajo grado de

metamorfismo burial.

4. Hidrotermales.- Depósitos formados por sistemas hidrotermales o por la

actividad de brotes calientes.

5. Marítimas profundos.- Depósitos formados por un medio marítimo

profundo.

6. Zonas erosionadas por la interperie.- Depósitos formados en tierras,

más comúnmente de materiales volcánicos.

Los depósitos de sistemas abiertos y cerrados son de mayor interés comercial.

CARBONATO DE CALCIO

Es un producto que está constituido químicamente por CaCO3, el cual se extrae de rocas calizas.

Carbonato de Calcio

Fórmula: CaCO3 PM 100.09 g/mol

Abundancia:

Es el más abundante de las sales de calcio se encuentra en la tiza,

piedra caliza y mármol y es uno de los principales constituyentes de

corazas como la cáscara de huevos y de los moluscos y corales.

Propiedades Físicas:

El carbonato de calcio precipitado es un polvo blanco microcristalino y

fino, el carbonato de calcio es inodoro e insaboro y es estable en el aire.

Es casi insoluble en agua 0.065gr en un litro de agua a 200C

Propiedades Químicas:

La principal propiedad química es la de neutralizar ácidos, es una

propiedad común de todos los carbonatos.

Variedades comerciales

Molido

El carbonato de calcio molido es el compuesto químico de fórmula CaCO3, obtenido por la molienda de la roca caliza.

Precipitado

El carbonato de calcio precipitado es el compuesto químico de fórmula CaCO3, obtenido por la precipitación del calcio en forma de carbonato. Tiene menos impurezas, más brillo y morfología controlada, es usado como relleno y extensor en plástico, pintura, papel y adhesivos; así como en productos para aplicación en alimentos y

farmacéutica. Otras aplicaciones en que puede usarse es en recubrimientos y elastómeros.

El proceso para obtenerlo se denomina Carbonatación.

DEPOSITO DE PASTA

EMPAQUE

DESINTEGRADO DE AIRE

SEDIMENTOS

PIEDRA CALIZA

HORNO GAS ABSORCION

REACTORLCC ACC

SEPARACION Y TAMIZADO

CAL MUERTACAL VIVAGAS COQUE

COMPRESION REFRIGERANTE

DEPOSITO DE LA PASTA

CENTRIFUGADO

SECADO GIRATORIO

AGENTE REVESTIMIENTO

DESINTEGRADO DE AIRE

SECADO

FILTRADO

EMPAQUE

FILTRADO DE BOLSAS

LigeroActivado

PROCESO DE OBTENCION DEL CARBONATO DE CALCIO LIGERO Y ACTIVADO

.

Calcinación:CaCO3+calor →CaO+C O2

Hidratación

CaO+ H 2O →(CaOH )2

Carbonatación

Ca(OH )2+C O2 →CaCO3+H 2O

DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE OBTENCION DEL CARBONATO DE CALCIO

El Carbonato de calcio CaC O3 es un mineral abundante en la corteza terrestre que se presenta en diferentes formas. Fue formado hace mas de 100 millones de años por la sedimentación de esqueletos y conchas marinas. El carbonato de calcio es extraído de las rocas calizas.Comercialmente el carbonato de calcio CaC O3 se presenta en dos formas:

Carbonato de calcio precipitado:

Es obtenido por la precipitación del calcio en forma de carbonato. Tiene menos impurezas, más brillo y morfología controlada, es usado como relleno y extensor en plástico, pintura, papel y adhesivos; así como productos para aplicación en alimentos y farmacéutica. Otras aplicaciones en que puede usarse es recubrimientos y elastómeros.

Carbonato de calcio micronizado (molido): es obtenido por la molienda

de la roca caliza.

Se podría decir que se trata químicamente del mismo producto, la diferencia radica en la tecnología aplicada en el proceso de obtención y en las características del producto final.El carbonato de calcio precipitado se obtiene por un proceso físico-químico denominado carbonatación.La forma más común consiste en pasar en forma de gas a una solución de cal mediante las siguientes reacciones.

Calcinación:

CaCO3+calor →CaO+C O2

Hidratación

CaO+ H 2O →(CaOH )2

Carbonatación

Ca(OH )2+C O2 →CaCO3+H 2O

Por otra parte la producción de carbonato de calcio micronizado, involucra un proceso físico que comprende las siguientes etapas.

1.- Extracción: (caliza - CaCO3), se desmonta el área a trabajar y se lleva a

cabo el desgaste, posteriormente se procede a barrenar aplicando el patrón

de barrenación para homogeneizar la fragmentación de la roca, se realiza la

carga de explosivos y se efectúa la voladura, tumbe y rezagado carga y

acarreo de planta de trituración.

2.- Selección de cascara: separación de sustancias extrañas.

3.- Trituración: los trozos son puestos en las quebradoras con el fin de reducir

su tamaño y facilitar la siguiente etapa que corresponde a la molienda

4.- Molienda: el producto triturado es introducido a los molinos para reducir

aún más el tamaño del grano del carbonato de calcio hasta convertirlo en

polvo, así como preparar la granulometría y blancura de este tipo de

sustancia.

5.- Clasificación: separación y remoción de sustancias extrañas. Esta etapa y

la anterior son las más importantes porque los requerimientos de la

industria alimenticia están relacionados con la granulometría y blancura de

este tipo de sustancia.

6.- Envase y embarque: el carbonato de calcio es envasado a través de una

tolva de envase en bolsas de papel de hule o cargados directamente en

carros para su entrega a granel

USOS Y APLICACIONES DEL CARBONATO DE CALCIO

El carbonato cálcico o carbonato de calcio es el producto obtenido por molienda fina o micronización de calizas extremadamente puras, por lo general con más del 98.5% de contenido en CaCO3. La Asociación de Productores de Caliza Pulverizada de Estados Unidos (PLA), lo define como un producto procedente de la molienda de caliza o dolomía con una pureza mínima del 97% y un tamaño de grano inferior a 45 mm. En idioma inglés se le conoce por GCC (ground calcium carbonate), en contraposición con el carbonato cálcico artificial, o PCC (precipitated calcium carbonate). En Europa no se considera como tal el producto procedente de las dolomías, por lo que las materias primas para la fabricación de carbonato cálcico son calizas, mármol o cretas.

LAS APLICACIONES INDUSTRIALES DEL CARBONATO DE CALCIO SON INCONTABLES.

En términos generales se utiliza como carga para papel (en sustitución del caolín) y plásticos (mejora la velocidad de extrusión y las propiedades mecánicas del plástico), en la industria química básica, en la de pinturas y adhesivos, en la del vidrio, cerámica, para cosmética y en la industria farmacéutica. En las industrias agropecuarias se utiliza para alimentación animal y para el refino de azúcar. El carbonato cálcico compite ventajosamente con otros minerales utilizados para cargas, por su precio mucho más bajo que la sílice micronizada, el talco, el caolín, la mica y la wollastonita. Constantemente se le abren nuevos campos de aplicación. Los productos industriales del carbonato de calcio son casi tan variados como sus aplicaciones. El tamaño de grano es determinante en el precio. Para cargas se exige, en general, una elevada blancura y tamaño de grano comprendido entre 40-20 mm (masillas, brea de calafatear, sellantes, adhesivos) y 10-0.7 mm (papel, pinturas, plásticos, caucho). También hay especificaciones referentes a la absorción de aceite, superficie específica y peso específico aparente. Para fabricar vidrio las especificaciones se refieren, sobre todo, a la composición química y al control de los elementos. En el refino de azúcar, a la pureza y ausencia de sílice. En farmacia, la ausencia de As, Pb, Hg, y bajo contenido en Fe y otros metales pesados son los factores determinantes.

Aplicaciones del carbonato de calcio en hules y plásticos

En general, el carbonato de calcio es el mineral más importante para la industria del plástico.

El carbonato de calcio se caracteriza por las siguientes propiedades:

•  Alta pureza, lo que deja de lado cualquier efecto catalítico adverso en el envejecimiento de los polímeros

•  Alto grado de blancura

•  Bajo índice de refracción, permitiendo tonos pastel y blancos

•  Baja abrasividad, mejorando el tiempo de vida de las máquinas y equipos

•  Buena dispersabilidad (particularmente en los grados recubiertos)

•  Bajo costo

 

Las aplicaciones más importantes se dan en:

•  PVC plastificado

•  Plastisoles de PVC

•  PVC rígido

•  Polipropileno

•  Polietileno

•  Resinas de poliéster no saturadas

El carbonato de calcio es utilizado extensivamente en hules y plásticos, especialmente en PVC plastificado, rígido y poliolefinas. El tratamiento superficial del carbonato de calcio brinda las ventajas de baja absorción de plastificante y mejor dispersión. El carbonato de calcio es un producto de alta blancura, baja absorción de aceite y buenas características de dispersión, que lo hacen una excelente carga mineral general. Este producto es utilizado en plásticos, hule, recubrimientos y selladores donde un producto uniforme sin partículas grandes es importante.

Su uso en compuestos de poliéster no saturado (SMC, VMC, TMC) brinda a las partes terminadas excelentes propiedades físicas y de superficie. Es utilizado extensivamente en pinturas donde se busca balancear las propiedades ofrecidas por cargas más finas y más gruesas.

Aplicaciones del carbonato de calcio en la industria de jabones y detergentes

El Carbonato de Calcio se usan como relleno mineral para lograr una alta retención de humedad, mejorar la consistencia y secado de la masa final, mejorar el aspecto de los jabones y controlar el peso final del producto. Además, no altera las propiedades físicas y químicas de los productos jabonosos, ni la viscosidad de la mezcla.

El carbonato de calcio mejora la acción de limpieza de jabones y detergentes debido a un adecuado grado de abrasividad. No es retenidos por la fibras textiles ni daña la ropa, puesto que no contienen silica en estado libre.

Aplicaciones del carbonato de calcio en la industria del caucho

El Carbonato de Calcio se usa en la producción de cauchos naturales y sintéticos, manteniendo la flexibilidad, aumentando la resistencia a la torsión y a la tracción, mejorando las características mecánicas y eléctricas del caucho reduciendo costos.

Los Carbonatos disminuyen el envejecimiento del caucho, la fatiga del material, no cambian su aspecto, no lo calientan y le evitan rupturas. Su consistencia y alta pureza química le permiten a los rellenos minerales poder ser usados independientemente o mezclados, dependiendo de la formulación de resina y de las necesidades del usuario. Los Carbonatos tienen la ventaja de reducir el costo de las resinas.

Aplicaciones del carbonato de calcio en la industria de pinturas

El Carbonato de Calcio proporciona mayor poder de cobertura, aumentando así el rendimiento en pinturas de alta calidad, sintéticas de aceite y en otros revestimientos. Los Carbonatos son de gran blancura y al no interferir en el color de la pintura, contribuyen a su opacidad y a que la pintura cubra, sin chorrear, las superficies. También son utilizados en sistemas de recubrimientos y pinturas ofreciendo un excelente brillo, buenos valores de Hegman, con alta velocidad de incorporación y buenas propiedades de superficie en sistemas a base solvente y agua. El carbonato de calcio ofrece a las pinturas un tratamiento superficial que hace que sus partículas sean hidrofóbicas, de forma que incrementen su compatibilidad en un medio orgánico facilitando su dispersión. El carbonato de calcio tiene gran aplicación como extendedores o cargas en pinturas a base de agua y de solvente. Se utilizan en la producción de fibra de vidrio, hules, poliuretanos y plastisoles, adhesivos, acabados texturizados y selladores.

Aplicaciones del carbonato de calcio en nutrición animal

El Carbonato de Calcio se utiliza para mejorar los rendimientos de todo tipo de alimento para animales. La integridad de la cáscara del huevo de las gallinas ponedoras y la fortaleza ósea de todos los animales, es clave para la producción de carne y huevos de calidad. Carbonatos con alto contenido de calcio, esto es, que contengan como mínimo un 38% de calcio elemental (Ca), son la fuente primaria de calcio en los alimentos para animales.

INDUSTRIA DEL POTASIO

Potasio.

El potasio es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo químico es K (del latín Kalium "ceniza de plantas"), cuyo número atómico es 19. Es un metal alcalino de color blanco-plateado, que abunda en la naturaleza en los elementos

relacionados con el agua salada y otros minerales. Se oxida rápidamente en el aire, es muy reactivo, especialmente en agua, y se parece químicamente al sodio. Es un elemento químico esencial.

Es el quinto metal más ligero y liviano; es un sólido blando que se corta con facilidad con un cuchillo, tiene un punto de fusión muy bajo, arde con llama violeta y presenta un color plateado en las superficies expuestas al aire, en cuyo contacto se oxida con rapidez, lo que obliga a almacenarlo recubierto de aceite.

Al igual que otros metales alcalinosreacciona violentamente con el aguadesprendiendo hidrógeno, incluso puede inflamarse espontáneamente en presencia de agua.

Isótopos

Se conocen diecisiete isótopos de potasio, tres de ellos naturales 39K (93,3%), 40K (0,01%) y 41K (6,7%). El isótopo 40K, con un periodo de semidesintegración de 1,277×109 años, decae a 40Ar (11,2%) estable mediante captura electrónica y emisión de un positrón, y el 88,8% restante a 40Ca mediante desintegración β.

La desintegración del 40K en 40Ar se emplea como método para la datación de rocas. El método K-Ar convencional se basa en la hipótesis de que las rocas no contenían argón cuando se formaron y que el formado no escapó de ellas si no que fue retenido de modo que el presente proviene completa y exclusivamente de la desintegración del potasio original. La medición de la cantidad de potasio y 40Ar y aplicación de este procedimiento de datación es adecuado para determinar la edad de minerales como el feldespato volcánico, moscovita, biotita y hornblenda y en general las muestras de rocas volcánicas e intrusivas que no han sufrido alteración.

Más allá de la datación, los isótopos de potasio se han utilizado mucho en estudios del clima, así como en estudios sobre el ciclo de los nutrientes por ser un macro-nutriente requerido para la vida.

El isótopo 40K está presente en el potasio natural en cantidad suficiente como para que los sacos de compuestos de potasio comercial puedan emplearse en las demostraciones escolares como fuente radiactiva.

Abundancia

El potasio constituye del orden del 2,4% en peso de la corteza terrestre siendo el séptimo más abundante. Debido a susolubilidad es muy difícil obtener el metal puro a partir de sus minerales. Aun así, en antiguos lechos marinos y de lagos existen grandes depósitos de minerales de potasio (carnalita, langbeinita, polihalita y silvina) en los que la extracción del metal y sus sales es económicamente viable.

La principal mina de potasio es la potasa, que se extrae en California, Alemania, Nuevo México, Utah y en Saskatchewan(Canadá) (donde se encuentra en depósitos de evaporita a 900 m de profundidad).

En el futuro pueden convertirse en fuentes importantes de potasio y sales de potasio muchos yacimientos que se encuentran en otros países, tal es el caso de Argentina, donde se

está desarrollando un proyecto en la Provincia de Mendoza y Provincia de Neuquén,2 por parte de empresas extranjeras.

Los océanos también pueden ser proveedores de potasio, pero en un volumen cualquiera de agua salada la cantidad de potasio es mucho menor que la de sodio, disminuyendo el rendimiento económico de la operación.

Gay-Lussac y Thénard utilizaron en 1808 un método consistente en fundir la potasa y hacerla atravesar hierro calentado al blanco para obtener el potasio, método que se empleó hasta 1823, año en que Brunner obtuvo el metal calentando al rojo vivo una mezcla de carbonato potásico y carbón. Ambos métodos tenían un rendimiento muy deficiente, hasta que Sainte-Claire Deville descubrió que el método de Brunner mejoraba utilizando en la mezcla carbonato cálcico. En la actualidad el metal se obtiene por electrólisis de su hidróxido en un proceso que ha sufrido tan sólo pequeñas modificaciones desde la época de Davy.

Aplicaciones

El potasio metal se usa en células fotoeléctricas.

El cloruro y el nitrato se emplean como fertilizantes.

El peróxido de potasio se usa en aparatos de respiración autónomos de bomberos y

mineros.

El nitrato se usa en la fabricación de pólvora y el cromato y dicromato enpirotecnia.

El carbonato potásico se emplea en la fabricación de cristales.

La aleación NaK, una aleación de sodio y potasio, es un material empleado para la

transferencia de calor.

El cloruro de potasio se utiliza para provocar un paro cardíaco en las ejecuciones con

inyección letal.

Otras sales de potasio importantes son el bromuro, cianuro, potasio, yoduro, y el sulfato.

El ion K+ está presente en los extremos de los cromosomas (en los telómeros) estabilizando la estructura. Asimismo, el ion hexahidratado (al igual que el correspondiente ion de magnesio) estabiliza la estructura del ADN y del ARNcompensando la carga negativa de los grupos fosfato.

La bomba de sodio es un mecanismo por el cual se consiguen las concentraciones requeridas de iones K+ y Na+ dentro y fuera de la célula —concentraciones de iones K+ más altas dentro de la célula que en el exterior— para posibilitar la transmisión del impulso nervioso.

Las hortalizas (brócoli, remolacha, berenjena y coliflor) y las frutas (losbananos y las de hueso, como aguacate, albaricoque, melocotón, cereza,ciruela), son alimentos ricos en potasio.

El descenso del nivel de potasio en la sangre provoca hipopotasemia.

Es uno de los elementos esenciales para el crecimiento de las plantas —es uno de los tres que se consumen en mayor cantidad— ya que el ion potasio, que se encuentra en la mayoría de los tipos de suelo, interviene en larespiración.

Propiedades químicas

El potasio debe ser protegido del aire para prevenir la corrosión del metal por el óxido e hidróxido. A menudo, las muestras son mantenidas bajo un medio reductor como el queroseno. Como otros metales alcalinos, el potasio reacciona violentamente con agua, produciendo hidrógeno. La reacción es notablemente más violenta que la del litio o sodio con agua, y es suficientemente exotérmica para que el gas hidrógeno desarrollado se encienda. Como el potasio reacciona rápidamente con aún los rastros del agua, y sus productos de reacción son permanentes, a veces es usado solo, o como NaK (una aleación con el sodio que es líquida a temperatura ambiente) para secar solventes antes de la destilación. En este papel, el potasio sirve como un potente disecante. El  hidróxido de potasio reacciona fuertemente con el dióxido de carbono, debido a la alta energía del ion K+. El ion K+ es incoloro en el agua. Los métodos de separación del potasio incluyen precipitación, algunas veces por análisis gravimétrico.

Papel biológico

Potasio en el cuerpo

El potasio es el catión mayor del líquido intracelular del organismo humano. Está involucrado en el mantenimiento del equilibrio normal del agua, el equilibrio osmótico entre las células y el fluido intersticial3 y el equilibrio ácido-base, determinado por el pH del organismo. El potasio también está involucrado en la contracción muscular y la regulación de laactividad neuromuscular, al participar en la transmisión del impulso nervioso a través de los potenciales de acción del organismo humano. Debido a la naturaleza de sus propiedades electrostáticas y químicas, los iones de potasio son más grandes que los iones de sodio, por lo que los canales iónicos y las bombas de las membranas celulares pueden distinguir entre los dos tipos de iones; bombear activamente o pasivamente permitiendo que uno de estos iones pase, mientras que bloquea al otro.4 El potasio promueve el desarrollo celular y en parte es almacenado a nivel muscular, por lo tanto, si el músculo está siendo formado (periodos de crecimiento y desarrollo) un adecuado abastecimiento de potasio es esencial. Una disminución importante en los niveles de potasio sérico (inferior 3,5 meq/L) puede causar condiciones potencialmente fatales conocida como hipokalemia, con resultado a menudo de situaciones como diarrea, diuresis incrementada, vómitos ydeshidratación. Los síntomas de deficiencia incluyen: debilidad muscular, fatiga, astenia, calambres, a nivel gastrointestinal:íleo, estreñimiento, anormalidades en el electrocardiograma, arritmias cardiacas, y en causas severas parálisis respiratoriasy alcalosis.5

La hiperkalemia, o aumento de los niveles de potasio por encima de 5,5 meq/L, es uno de los trastornos electrolíticos más graves y puede ser causado por aumento del aporte (oral o parenteral: vía sanguínea), redistribución (del líquido intracelular al extracelular) o disminución de la excreción renal. Por lo general, las manifestaciones clínicas aparecen con niveles mayores a 6,5 meq/L, siendo las principales: cardiovasculares: con cambios en el electrocardiograma, arritmias ventriculares y asístole (paro cardíaco), a nivel

neuromuscular: parestesias, debilidad, falla respiratoria y a nivel gastrointestinal náuseas y vómitos.5

Absorción, filtración y excreción

El potasio es absorbido de forma rápida desde el intestino delgado. Entre 80 y 90% del potasio ingerido es excretado en la orina, el resto es perdido en las heces. Los riñones mantienen los niveles normales de potasio en suero a través de su habilidad de filtrar, reabsorber y excretar potasio bajo la influencia de la hormona aldosterona.6 Conjuntamente con elsodio, ambos regulan el balance entre fluidos y electrolitos en el organismo, ya que son los principales cationes del líquido intracelular (potasio) y extracelular (sodio) de los fluidos corporales totales del organismo. La concentración del sodio en el plasma es cerca de 145 meq/L, mientras que la del potasio es de 3,5 a 4,5 meq/L (en plasma). El plasma es filtrado a través de los glomérulos de los riñones en cantidades enormes, cerca de 180 L/día.7 Diariamente el sodio y potasio ingerido en la dieta debe ser reabsorbido; el sodio debe ser reabsorbido tanto como sea necesario para mantener el volumen del plasma y la presión osmótica correctamente, mientras que el potasio debe ser reabsorbido para mantener las concentraciones séricas del catión en 4,8 meq/L (cerca de 190 miligramos) (6). La bomba de sodio debe mantenerse siempre operativa para conservar el sodio. El potasio debe ser conservado algunas veces, pero dado que las cantidades de potasio en plasma son tan pequeñas, y la concentración de potasio a nivel celular es cerca de tres veces más grande, la situación no es tan crítica para el potasio. Dado que el potasio se transporta pasivamente8 9 en respuesta a un flujo contrario al sodio, la orina nunca puede disminuir las concentraciones de potasio en suero, excepto algunas veces donde se observe una excreción activa de agua. El potasio es secretado doblemente y reabsorbido tres veces antes de que la orina alcance los túbulos colectores del riñón.10 A este punto usualmente se alcanza la misma concentración en plasma. Si el potasio fuese eliminado de la dieta, obligaría al riñón a una excreción mínima de potasio alrededor de 200 mg/día cuando el potasio en suero decline a 3,0 meq/L en una semana aproximadamente.11 La bomba de sodio/potasio es un mecanismo por el cual se consiguen las concentraciones requeridas de iones K+ y Na+ dentro y fuera de la célula —concentraciones de iones K+ más altas dentro de la célula que en el exterior— para posibilitar la transmisión del impulso nervioso.

Potasio en la dieta

La ingesta adecuada de potasio puede ser generalmente garantizada al consumir una variedad de alimentos que contengan potasio, y la deficiencia es muy rara en individuos que consuman una dieta equilibrada. Los alimentos que son fuente alta de potasio incluyen: las hortalizas (brócoli, remolacha, berenjena y coliflor) y las frutas (los bananos, losplátanos y las de hueso, como uva, albaricoque, melocotón, cereza, ciruela, etc.), son alimentos ricos en potasio.12 El potasio es el tercer mineral más abundante en nuestro cuerpo. Está implicado en la reacción de los nervios, en el movimiento muscular y en su mantenimiento saludable.

Los alimentos que poseen más potasio son, las judías o chauchas que aporta 1300 mg de potasio c/ 100 g, el germen de trigo que nos aporta unos 842 mg de potasio c/ 100 g, el aguacate o llamado en algunos países palta que aporta 600 mg c/ 100 g, la soja aporta 515 mg c/ 100 g, las nueces nos aportan 441 mg de potasio c/ 100 g, banana o llamados plátanosaportan 396 mg c/ 100 g.

Las dietas altas en potasio pueden reducir el riesgo de hipertensión y la deficiencia de potasio combinada con una inadecuada ingesta de tiamina ha producido muertes en ratones experimentales.

Los suplementos de potasio en medicina son usados en la mayoría en conjunto con diuréticos de asa y tiazidas, una clase de diuréticos que disminuye los niveles de sodio y agua corporal cuando esto es necesario, pero a su vez causan también perdida de potasio en la orina. Individuos nefrópatas o que sufran de enfermedad renal, pueden sufrir efectos adversos sobre la salud al consumir grandes cantidades de potasio. En la insuficiencia renal crónica, los pacientes que se encuentran bajo tratamiento recibiendo diálisis renal deben recibir una dieta estricta en el contenido de potasio aportado, dado que los riñones controlan la excreción de potasio, la acumulación de potasio serico por falla renal, puede causar problemas fatales como una arritmia cardiaca fatal. La hipercalemia aguda puede ser reducida a través de tratamiento con soda vía oral, glucosa, hiperventilación y perspiración.

Precauciones

El potasio sólido reacciona violentamente con el agua, más incluso que el sodio, por lo que

se ha de conservar inmerso en un líquido apropiado como aceite o queroseno.

Fuentes naturales de Potasio Los alimentos más ricos en potasio son las frutas y vegetales, especialmente los de hojas verdes. Dentro de las frutas se destacan el plátano o bananas, las uvas, naranjas, ciruelas pasas, dátiles y el melón. Así mismo encontramos gran cantidad de potasio en legumbres, semillas y carnes. Los frutos secos como almendras, nueces, avellanas, etc., también son una fuente de potasio importante junto con el cacao. En la siguiente tabla se menciona la cantidad de miligramos (mg) de potasio presente en una porción de alimento:

Alimento Porción Potasio (mg)

banana 1 unidad(120 gr) 422

plátano1 mediano (180 gr)

893

ciruelas (secas-pasas) 1 taza (250gr) 790jugo de ciruelas 1 taza (250 gr) 710naranja 1 taza (180 gr) 330jugo de naranja natural 1 taza (250 gr) 495espinaca, cocida, sin sal 1 taza (180 gr) 840

lechuga, iceberg1 unidad (540 gr)

760

almendras 1 onza (28 gr) 200

porotos (frijoles, judías), blancos, en lata 1 taza (260 gr) 1190porotos de soja 1 taza(170 gr) 890garbanzos cocidos, sin sal 1 taza (160 gr) 475alcauciles (alcachofas)cocidos, sin sal 1 taza (170 gr) 480patata (papa), horneada con cáscara 1 unidad(200 gr) 1080pasas de uva, sin semilla 1 taza (145 gr) 1090tomate, salsa, en puré 1 taza(245 gr) 810dátiles 5 unidades (40 gr) 270tomate, natural 1 taza(180 gr) 430melón, cantaloup 1 taza(160 gr) 427semillas de girasol 1/4 taza(30 gr)) 272cacao en polvo 3 cucharaditas(30 gr) 202carne de vaca, magra, cocida 3 onzas(85 gr) 320pescado, fletán, cocido 1/2 filete(150 gr) 910lentejas, cocidas , sin sal 1 taza (200 gr) 730batata (boniato),horneada con cáscara, sin sal 1 unidad 690leche condensada, endulzada 1 taza (300 gr) 1135

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Deficiencia de Potasio Se denomina hipokalemia o hipopotasemia a un trastorno en el equilibrio hidroelectrolítico de nuestro organismo caracterizado por niveles bajos de potasio en la sangre. Existen diferentes causas que desencadenan la deficiencia de potasio, como ser: 

Ingesta inadecuada de potasio: en dietas bajas en potasio, por sí solas, es raro que se hipokalemia. Normalmente se da en personas ancianas que no pueden comer bien o tragar la comida por problemas dentales o que se alimentan mal (toman té con tostadas). También en aquellas personas que reciben nutrición  parenteral (por vía endovenosa)por un tiempo prolongado donde la suplementación de potasio es muy escasa. Las personas con desórdenes alimentarios como anorexia y bulimia padecen de hipokalemia entre otras deficiencias.

Pérdida excesiva de potasio gastrointestinal: asociado con diarreas, vómitos severos y abuso de laxantes.

Pérdida urinaria de potasio dada por:o uso excesivo de diuréticos tiazídicos, del asa u osmóticoso otros medicamentos como antibióticos (altas dosis de penicilina G,

carbenicilina, ampicilina), cisplatino (quimioterapia), broncodilatadores (teofilina), agentes beta-adrenérgicos (epinefrina)

o falta de magnesio: ya que el magnesio es fundamental para el mantenimiento adecuado de la bomba de sodio-potasio

o alcalosis metabólica (trastorno dado por un aumento de la alcalinidad o basicidad  de los fluídos del organismo)

o exceso de mineralocorticoides endógenos: como la enfermedad de Cushing, estenosis de la arteria renal, tumores renales o de la glándula adrenal o hiperaldosteronismo primario o secundario, que aumentan los niveles de la hormona aldosterona (mineralocorticoide) y causa excesiva pérdida de potasio en orina

o exceso de  mineralocorticoides exógenos: por terapia con esteroides por inmunosupresión, por desórdenes en los túbulos renales

o defectos hereditarios con el síndrome de Bartter o el síndrome de Gitelmano cetoacidosis diabética: existe un aumento del potasio urinario dado por la

asociación de una diuresis osmótica (aumento de la micción) y de la excreción de cuerpos cetónicos

Otras causas: excesiva sudoración, alcoholismo, excesivo uso de insulina y desnutrición

Signos y síntomas:

Debilidad muscular y fatiga Calambres musculares Vómitos o náuseas Confusión Irritabilidad Constipación o parálisis intestinal Dolor abdominal Palpitaciones o arritmias cardíacas

Dosis diarias recomendadas de Potasio En la siguiente tabla se establece la ingesta adecuada de potasio según el Departamento de Nutrición del IOM (Institute of Medicine: Instituto de Medicina) y la USDA (United States Department of Agriculture: Departamento de Agricultura de Estados Unidos) tanto para infantes, niños y adultos.

Edad Hombres (mg/día) Mujeres(mg/día)0-6 meses 400 4007-12 meses 700 7001-3 años 3000 30004-8 años 3800 38009-13 años 4500 450014-18 años 4700 470019 años y más 4700 4700embarazo 4700lactancia 5100

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Toxicidad Se denomina hiperkalemia a las concentraciones elevadas de potasio sérico (en el plasma). La hiperkalemia ocurre cuando la ingesta de potasio excede la capacidad que tiene el riñón de eliminarlo por orina. Las causas de la hiperkalemia se deben a la ingesta excesiva de potasio, a una disminución de la excreción de potasio o cuando el potasio intracelular pasa al espacio extracelular. La causa más común es debido a la excreción disminuída por parte del riñón. La sola ingesta excesiva de potasio no causa toxicidad en individuos sanos. Normalmente para que ocurra hiperkalemia el individuo presenta diferentes trastornos al mismo tiempo.

Causas

ingesta excesiva: como nos referimos anteriormente, por sí sola, es raro que cause hiperkalemia debido a que los mecanismos de excreción renal son muy eficientes. En general, una ingesta aumentada de potasio contribuye con la hiperkalemia en personas que tiene alterada la excreción renal cuando siguen dietas de bajo contenido en sodio y alto contenido en potasio (sales de potasio) y si ingieren suplementos de potasio aún en bajas cantidades.

exceso de aporte de origen endógeno; dado por el propio organismo cuando una destrucción de los tejidos en forma aguda y masiva libera a las células de una importante cantidad de potasio hacia el medio extracelular. Se da en quemaduras, aplastamiento de miembros, hemólisis, síndrome de lisis tumoral por quimioterapia y hemorragia digestiva severa.

disminución de la excreción: por insuficiencia  renal aguda o crónica, por enfermedad de Addison, hiperaldosteronismo, transplante renal, por diuréticos, ciclosporinas, litio, etc.

redistribución trasncelular del potasio: se da en la acidosis, el ejercicio muscular intenso, la diabetes tipo I no tratada, por medicamentos (beta-bloqueantes, digital, fluoruros, succinilcolina, cianuros) y parálisis periódica familiar.

Manifestaciones clínicas de hiperkalemia:

Debilidad muscular en los miembros Parálisis muscular temporaria Hormigueo o adormecimiento de los miembros Malestar gastrointestinal y ulceraciones por suplementos de potasio Palpitaciones y arritmias cardíacas

USOS Y APLICACIONES DEL POTASIO

Se usa, junto con el sodio, como refrigerante en las plantas eléctricas nucleares. Los compuestos tienen muchos usos: el bromuro y el yoduro se emplean en medicina y en fotografía, el clorato en la fabricación de algunos explosivos y de las cerillas, el sulfato se emplea como fertilizante para la agricultura, el hidróxido se emplea para fabricar jabones blandos. También se usan compuestos de potasio en la industria del vidrio, las medicinas, las pilas eléctricas, así como también en la industria de las pinturas y tinturas (dicromato de potasio). Junto con el nitrógeno y el fósforo, el potasio es uno de los macronutrients esenciales para la supervivencia de las plantas. Su presencia es de gran importancia para la salud del suelo, el crecimiento de las plantas y la nutrición animal. Su función primaria en las plantas es su papel en el mantenimiento de la presión osmótica y el tamaño de la célula, influyendo de esta forma en la fotosíntesis y en la producción de energía, así como en la apertura de los estomas y el aporte de dióxido de carbono, la turgencia de la planta y la translocación de los nutrientes. Como tal, el elemento es requerido en proporciones relativamente elevadas por las plantas en desarrollo. Las consecuencias de niveles bajos de potasio se muestran por variedad de síntomas: restricción del crecimiento, reducción del florecimiento, cosechas menos abundantes y menor calidad de producción. 

INDUSTRIA DEL FOSFORO

El fósforo es un elemento químico de número atómico 15 y símbolo P. El nombre proviene del griego φώς fos ‘luz’ y φόρος foros ‘portador’. Es un no metal multivalente perteneciente al grupo del nitrógeno (Grupo 15 (VA): nitrogenoideos) que se encuentra en la naturaleza combinado en fosfatos inorgánicos y en organismos vivos pero nunca en estado nativo. Es muy reactivo y se oxida espontáneamente en contacto con el oxígeno atmosférico emitiendo luz.

Este elemento puede encontrarse en pequeñas cantidades en el semen lo que hace que este fluido resalte en un color notable ante la luz ultravioleta; esto ha permitido resolver algunos casos criminales que han involucrado una violación sexual.

El fósforo como molécula de Pi («fosfato inorgánico»), forma parte de las moléculas de ADN y ARN, las células lo utilizan para almacenar y transportar la energía mediante el adenosín trifosfato (ATP). Además, la adición y eliminación de grupos fosfato a las proteínas, fosforilación y desfosforilación, respectivamente, es el mecanismo principal para regular la actividad de proteínas intracelulares, y de ese modo el metabolismo de las células eucariotas tales como los espermatozoides.

Es un ciclo sedimentario, su reservorio es la corteza terrestre. El elemento se almacena en rocas fosfatadas y a medida que estas son erosionadas se van liberando compuestos fosfatados hacia el suelo y el agua. Luego son absorbidos por las plantas, a través de las raíces, incorporándose a los componentes vivos del sistema, a medida que pasan por los

distintos niveles tróficos. Una vez que los organismos (plantas o animales) mueren, se descomponen y se libera el fósforo contenido en la materia orgánica.

Características principales

El fósforo es un componente esencial de los organismos. Forma parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN). Forma parte de los huesos y dientes de los animales. En las plantas en una porción de 0,2 % y en los animales hasta el 1 % de su masa es

fósforo. El fósforo común es un sólido. De color blanco, pero puro es incoloro. Un característico olor desagradable. Es un no metal. Emite luz por fosforescencia.

Existen varias formas alotrópicas del fósforo siendo las más comunes el fósforo blanco y el rojo; ambos formando estructuras tetraédricas de cuatro átomos. El fósforo blanco, extremadamente tóxico e inflamable presenta dos formas, alfa y beta, con una temperatura de transición de −3,8 °C; expuesto a la luz solar o al calor (300 °C) se transforma en fósforo rojo en reacción exotérmica. Éste es más estable y menos volátil y tóxico que el blanco y es el que se encuentra normalmente en los laboratorios y con el que se fabrican las cerillas. El fósforo negro presenta una estructura similar al grafito y conduce la electricidad, es el más denso que los otros dos estados y no se inflama.

Función biológica

Los compuestos del fósforo intervienen en funciones vitales para los seres vivos, por lo que está considerado como un elemento químico esencial, aunque recientes experimentos apuntan que algunas formas de vida pudieran sustituirlo por arsénico. Forma parte de la molécula de Pi («fosfato inorgánico»), así como de las moléculas de ADN y ARN y de los fosfolípidos en las membranas lipídicas. Las células lo utilizan para almacenar y transportar la energía mediante el adenosín trifosfato. Además, la adición y eliminación de grupos

fosfato a las proteínas, fosforilación y desfosforilación, respectivamente, es el mecanismo principal para regular la actividad de proteínas intracelulares, y de ese modo el metabolismo de las células eucariotas tales como los espermatozoides.

Abundancia y obtención

Debido a su reactividad, el fósforo no se encuentra nativo en la naturaleza, pero forma parte de numerosos minerales. La apatita es una importante fuente de fósforo, existiendo importantes yacimientos en Marruecos, Rusia, Estados Unidos y otros países.

La forma alotrópica blanca se puede obtener por distintos procedimientos; en uno de ellos, el fosfato tricálcico, obtenido de las rocas, se calienta en un horno a 1450 °C en presencia de sílice y carbono reduciendo el fósforo que se libera en forma de vapor.

Precauciones

El fósforo blanco es extremadamente venenoso —una dosis de 50 mg puede ser fatal— y muy inflamable por lo que se debe almacenar sumergido en aceite o agua para evitar su contacto con el oxígeno. El contacto con el mismo provoca combustión inmediata y violenta. Provoca quemaduras si entra en contacto con la piel. La exposición contínua al fósforo provoca la necrosis de la mandíbula.

El fósforo rojo no se inflama espontáneamente en presencia de aire y no es tóxico, pero debe manejarse con precaución ya que puede producirse la transformación en fósforo blanco y la emisión de vapores tóxicos al calentarse.

ACIDO FOSFORICO

El ácido fosfórico a veces llamado ácido ortofosfórico es un compuesto químico ácido de fórmula H3PO4. Es un ortofosfato cuyo código en el Sistema Internacional de Numeración es E-338

Propiedades físicas

Estado de agregación: sólido blanco o incoloro, líquido viscoso a temperatura mayor de 42°C

Densidad relativa (agua = 1): 1,68 Solubilidad en agua: Muy elevada Presión de vapor a 20 °C: 4 Pa Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3,4 Masa Molar: 97,995182 [g/mol] Punto de Fusión: 315 K Punto de Ebullición: 431K

Propiedades químicas

El anión asociado al ácido fosfórico se llama ion fosfato, muy importante en la biología, especialmente en los compuestos derivados de los azúcares fosforilados, como el ADN, el ARN y la adenosina trifosfato (ATP).

Este ácido tiene un aspecto líquido transparente, ligeramente amarillento. Normalmente, el ácido fosfórico se almacena y distribuye en disolución. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtención consiste en quemar vapores de fósforo y tratar el óxido resultante con vapor de agua.

El ácido fosfórico es un ácido triprótico. Esto significa que puede disociarse en agua hasta tres veces, liberando cada vez un protón al agua como se muestra en las siguientes reacciones:

H3PO4(s)   + H2O(l) H3O+(aq) + H2PO4

−(aq)       Ka1= 7.25×10−3

H2PO4−

(aq)+ H2O(l) H3O+(aq) + HPO4

2−(aq)       Ka2= 6.31×10−8

HPO42−

(aq)+ H2O(l) H3O+(aq) +  PO4

3−(aq)        Ka3= 3.98×10−13

USOS

El ácido es muy útil en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidación, a la reducción y a la evaporación. Entre otras aplicaciones, el ácido fosfórico se emplea como ingrediente de bebidas no alcohólicas como por ejemplo de la Gaseosa (aditivo alimentario E-338); como pegamento de prótesis dentales; como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes. Muy utilizado en laboratorios químicos en la preparación de disoluciones tampón o reguladoras del pH.

La neutralización del ácido fosfórico con el amoniaco produce Fosfato Monoamónico (MAP), un fertilizante complejo altamente concentrado que contiene nitrógeno y fósforo aprovechable. También se usa para mezclar con aceite Urea, Brea, Betún, piedrilla con arena para crear asfalto para pavimento en suelos de carreteras y reparaciones de roturas en suelo con solo agregar agua para activar, derretir el asfalto y compactar con una aplanadora .

El ácido fosfórico, H3PO4, es un ácido que constituye la fuente de compuestos de gran importancia industrial llamados fosfatos. A temperatura ambiente, el ácido fosfórico es una sustancia cristalina con una densidad relativa de 1.83. Tiene un punto de fusión de 42.35 °C. Normalmente, el ácido fosfórico se almacena y distribuye en disolución. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtención consiste en quemar vapores de fósforo y tratar el óxido resultante con vapor de agua. El ácido es muy útil en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidación, a la reducción y a la evaporación. Entre otras aplicaciones, el ácido fosfórico se emplea como ingrediente de bebidas no alcohólicas, como pegamento de prótesis dentales, como

catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan como ablandadores de agua; fertilizantes y detergentes.Qué son los Fosfatos?

Los fosfatos son productos formados por la sustitución de parte, o todo, el hidrógeno del ácido fosfórico por metales. Según el número de átomos de hidrógeno sustituidos, el compuesto obtenido se define como fosfato primario, secundario o terciario. Así, NaH2PO4 con un átomo de hidrógeno sustituido, se denomina fosfato primario de sodio (también dihidrogenofosfato de sodio), y Na3PO4, con tres átomos de hidrógeno sustituidos, fosfato terciario de sodio, también conocido como fosfato de sodio. El fosfato terciario de sodio se usa como detergente y ablandador del agua. Los fosfatos primarios y secundarios contienen hidrógeno y son sales ácidas. Los fosfatos secundarios y terciarios son insolubles en agua, a excepción de los de sodio, potasio y amonio; los primarios son más solubles.

Los fosfatos son importantes para el metabolismo de animales y plantas. Los huesos contienen fosfato de calcio, Ca3(PO4)2, el primer paso en la oxidación de la glucosa en el cuerpo es la formación de un éster de fosfato. Para aportar fosfatos al ganado se usa el hidrogenofosfato de calcio hidratado, CaHPO4 · 2H2O, como suplemento alimenticio. El fosfato primario de calcio, Ca(H2PO4)2, se emplea como ingrediente en fertilizantes para plantas.

En tiempos recientes se ha incrementado la preocupación por los efectos medioambientales perjudiciales de los fosfatos contenidos en los detergentes domésticos. Los detergentes que contienen fosfatos contribuyen a la contaminación del agua, ya que son un medio nutriente para las algas. Si crecieran en exceso, dificultarían la vida acuática de lagos y ríos por la falta del oxígeno.

Aplicaciones del Acido Fosfórico grado técnico

Este ácido fosfórico tiene un aspecto líquido transparente y se provee comercialmente en concentraciones del 75%, 80% y 85%

Sus principales aplicaciones son:

Tratamiento de metales: Fosfatado de metales y abrillantado de aluminio.

Detergencia: Limpiadores de tipo ácido.

Tratamiento de aguas: Aporte de fósforo en aguas residuales industriales (plantas biológicas).

Química: Obtención de fosfatos metálicos.

Aplicaciones de Acido fosfórico purificado

El ácido fosfórico purificado tiene un aspecto Líquido transparente, ligeramente amarillento y se maneja comúnmente en concentraciones de 54% P2O5 (75% H3PO4)

Sus principales aplicaciones son:

Abonos: Complejos líquidos y en suspensión. Fertirrigación y abonos foliares.

Química: Regulador del pH. Fabricación de fosfatos.

Otras aplicaciones del ácido fosfórico

El ácido fosfórico se utiliza en la preparación de abonos y en el riego por goteo. Es, además, el punto de partida para la obtención de fosfato monoamónico, usado en fertirrigación y en abonos foliares.

El fosfato bi-cálcico y el monocálcico son productos empleado principalmente en la preparación de piensos compuestos por su alto contenido en fósforo digestible y calcio.

El ácido fosfórico es usado como regulador de pH en diferentes industrias, como levaduras, cervezas, aceites y bebidas refrescantes.

El ácido fosfórico técnico interviene en los tratamientos de fosfatado de metales, siendo la industria automovilística su primer consumidor, y asimismo, se emplea en los baños para el abrillantado del aluminio.

El ácido fosfórico se utiliza para el blanqueo del caolín, mediante la reducción y posterior eliminación de los iones férricos presentes en el mineral.

PRODUCTOS CERAMICOS

• La palabra cerámica deriva del vocablo griego keramos, cuya raíz significa quemar. En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos.

• Desde la década de los 50's en adelante, los materiales más importantes fueron las arcillas tradicionales, utilizadas en alfarería, ladrillos, azulejos y similares, junto con el cemento y el vidrio. El arte tradicional de la cerámica se describe en alfarería.

ALGUNOS MATERIALES CERAMICOS

• Nituro de silicio (Si3N4), utilizado como polvo abrasivo.

• Carburo de boro (B4C), usado en algunos helicópteros y cubiertas de tanques.

• Carburo de silicio (SiC), empleado en hornos microondas, en abrasivos y como material refractario.

• Diboruro de magnesio (MgB2), es un superconductor no convencional.

• Óxido de zinc (ZnO), un semiconductor.

• Ferrita (Fe3O4) es utilizado en núcleos de transformadores magnéticos y en núcleos de memorias magnéticas.

• Esteatita, utilizada como un aislante eléctrico.

• Ladrillos, utilizados en construcción

• Óxido de uranio (UO2), empleado como combustible en reactores nucleares

• Óxido de itrio, bario y cobre (YBa2Cu3O7-x), superconductor de alta temperatura

PROPIEDADES MECANICAS• Los materiales cerámicos son generalmente iónicos o vidriosos. Casi siempre se

fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos.

• Estos materiales muestran deformaciones plásticas. Sin embargo, debido a la rigidez de la estructura de los componentes cristalinos hay pocos sistemas de deslizamientos para dislocaciones de movimiento y la deformación ocurre de forma muy lenta.

• Tienen elevada resistencia a la compresión y son capaces de operar en temperaturas altas. Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como puntas cortantes de otros materiales.

COMPORTAMIENTO REFRACTARIO• Algunos materiales cerámicos pueden soportar temperaturas extremadamente altas

sin perder su solidez. Generalmente tienen baja conductividad térmica por lo que son empleados como aislantes.

• Los requisitos principales para considerar a un material refractario como bueno son que no se ablande o derrita y que se mantenga sin reacciones bajo las temperaturas de uso.

• Tal vez sea sorprendente que estos materiales puedan ser usados a temperaturas en donde se licúan parcialmente. Por ejemplo, los ladrillos refractarios de dióxido de silicio (SiO2), usados para recubrir hornos de fundición de acero, trabajan a temperaturas superiores a 1650 °C (3000 °F), cuando algunos de los ladrillos comienzan a licuarse.

PROPIEDADES ELECTRICAS

• La mayoría de los materiales cerámicos no son conductores de cargas móviles, por lo que no son conductores de electricidad. Cuando son combinados con fuerza, permite usarlos en la generación de energía y transmisión.

• Las líneas de alta tensión son generalmente sostenidas por torres de transmisión que contienen discos de porcelana.

• Una sub-categoría del comportamiento aislante es el dieléctrico. Un material dieléctrico mantiene el campo magnético a través de él, sin inducir pérdida de energía. Esto es muy importante en la construcción de condensadores eléctricos.

• La cerámica dieléctrica es usada en dos áreas principales: la primera es la pérdida progresiva de dielectricidad de alta frecuencia, usada en aplicaciones tales como microondas y radio transmisores; la segunda, son los materiales con alta dielectricidad constante (ferroeléctricos).

SUPERCONDUCTIVIDAD• Bajo ciertas condiciones, tales como temperaturas extremadamente bajas, algunas

cerámicas muestran superconductividad. La razón exacta de este fenómeno no es conocida, aunque se diferencian dos conjuntos de cerámica superconductora.

• YBa2Cu3O7-x, generalmente abreviado YBCO o 123, su manufactura no requiere ningún material particularmente peligroso y tiene una transición de temperatura de 90 K (lo que es superior a la temperatura del nitrógeno líquido, 77 K). La x de la fórmula se refiere al hecho que debe ser ligeramente deficiente en oxígeno, con un x por lo general cercano a 0.3.

• diboruro de magnesio. Sus propiedades no son particularmente destacables, pero son químicamente muy distintos a cualquier otro superconductor en que no es un complejo de óxido de cobre ni un metal.

SEMICONDUCTIVIDAD• La mayoría de ellas son óxidos de metales de transición que son semiconductores de

tipos II-IV, como el óxido de zinc.

• La cerámica semiconductora es empleada como sensor de gas. Cuando varios gases son pasados a través de una cerámica policristalina, su resistencia eléctrica cambia.

Ajustando las posibles mezclas de gas, se pueden construir sensores de gas sin demasiado costo.

FERROELECTRICIDAD• Un material ferroeléctrico es aquel que espontáneamente posee una polarización

eléctrica cuyo sentido se puede invertir mediante aplicación de un campo eléctrico externo suficientemente alto (histéresis ferroeléctrica). La polarización espontánea puede modificarse mediante campos eléctricos (electrostricción) o de tensiones mecánicas (piezoelectricidad) externos y mediante variaciones de la temperatura (piroelectricidad). La polarización espontánea y su capacidad de modificación es también el origen de la alta constante dieléctrica o permitividad de los ferroeléctricos, que tiene aplicación en condensadores.

PIEZOELECTRICIDAD• Un material piezoeléctrico es aquel que, debido a poseer una polarización

espontánea, genera un voltaje cuando se le aplica presión o, inversamente, se deforma bajo la acción de un campo eléctrico. Cuando el campo eléctrico aplicado es alterno, este produce una vibración del piezoeléctrico. Estos materiales encuentran un rango amplio de aplicaciones, principalmente como sensores -para convertir un movimiento en una señal eléctrica o viceversa-. Están presentes en micrófonos, generadores de ultrasonido y medidores de presión. Todos los ferroeléctricos son piezoeléctricos.

PIROELECTRICIDAD• Un material piroeléctrico desarrolla un campo eléctrico cuando se calienta. Algunas

cerámicas piroeléctricas son tan sensibles que pueden detectar cambios de temperatura causados por el ingreso de una persona a un cuarto (aproximadamente 40 microkelvin). Tales dispositivos no pueden medir temperaturas absolutas, sino variaciones de temperatura y se utilizan en visión nocturna y detectores de movimiento.

MATERIAS PRIMAS DE LOS PRODUCTOS CERAMICOS• Arcillas:

Caolinita Al2O3.2SiO2.2H2O

Montmorilonita l(Mg,Ca)O.Al2O3.5SiO2.nH2Ol

Ilita ( K2O,MgO,Al2O3,SiO2,H2O)

• Feldespatos

Potasa (K2O.Al2O3.SiO2)

Sosa (Na2O.Al2O3.6SiO2)

Cal (CaO.Al2O3.6SiO2)

• Arena (SiO2)

•

FUNDENTESBorax

Acido Bórico

Carbonato de sodio

Nitrato de sodio

Carbonato de potasio

Huesos calcinados

Fluoruro de calcio

Criolita

Oxidos de hierro

Oxidos de plomo

Minerales de litio

Minerales de bario INGREDIENTES REFRACTARIOSAlúmina

Olivina

Cromita

Magnesita

Cal

Zirconia

Carburo de silicio

Dolomita Ca Mg ( CO3)2

Dióxido de torio

DIAGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCION DE ALGUNOS PRODUCTOS CERAMICOS

CEMENTO

13.1. Definición :

El ingeniero lo considera como el clinker (clinca) finamente pulverizado que se obtiene por la fusión parcial de una mezcla caliza y arcilla cuidadosamente preparada.

El químico se refiere al cemento considerándolo como una mezcla de ciertos silicatos, aluminatos y ferritos de cal.

La Sociedad Americana para Ensayo de Materiales lo define como el producto obtenido al pulverizar el clinker, que consiste fundamentalmente en silicato de calcio hidráulico, y al que se pueden añadir ciertas substancias en cantidades limitadas.

Figura 68: Cemento

13.2. Tipos de cemento :

Primera Clasificación:Aluminoso Asfáltico BituminosoBlanco AsbestoAzufreEscoria Kenee LátexOxicloruro Porcelana TierraEsparíticoExpansivo GelificadoGrapierHidraúlico LafargePlástico Puzolánico RefractarioResinoso

Sorel Oxicloruro de Mg Con aire ocluido De alta temperaturaPlomo y glicerina Para pozos de petróleo

Segunda Clasificación:

Tipo I : se emplea en la construcción en general. Tipo II : para construcciones expuestas a una acción sulfatadora moderada o

cuando se necesitan calores de hidratación medios. Tipo III : para cuando se necesita un fraguado rápido. Tipo IV : cuando se requieren calores de hidratación reducidos. Tipo V : para emplearlo cuando se necesita elevada resistencia frente a los

sulfatos.

13.3. Materias Primas :

Calcáreas :Piedra caliza, aragonita, mármol, gredaRoca de cementoConcha de Ostión

Argiláceas :Arcilla EsquistoEstaurolita, bauxita, piedra pómez, roca volcánica

Silicosas :ArenaArenisca

Ferrosas :Mineral de hierro, piritas

Otras :Yeso y anhidrita, escoria de altos hornos, ceniza fina

13.4. Proceso de Obtención :

El proceso de fabricación del cemento se inicia con la explotación de los yacimientos de materia prima, en tajo abierto. El material resultante de la voladura es transportado en camiones para su trituración, los mismos que son cargados mediante palas o cargadores frontales de gran capacidad.La trituración de la roca, se realiza en dos etapas, inicialmente se procesa en una chancadora primaria, del tipo cono que puede reducirla de un tamaño máximo de 1.5 m hasta los 25 cm.  El material se deposita en un parque de

almacenamiento.   Seguidamente, luego de verificar su composición química, pasa a la trituración secundaria, reduciéndose su tamaño a 2 mm aproximadamente.

El material triturado se lleva a la planta propiamente dicha por cintas transportadoras, depositándose en un parque de materias primas.  En algunos casos se efectúa un proceso de pre-homogeneización.

La siguiente etapa comprende la molienda, por molinos de bolas o por prensas de rodillos, que producen un material de gran finura.  En este proceso se efectúa la selección de los materiales, de acuerdo al diseño de la mezcla previsto, para optimizar el material crudo que ingresará al horno, considerando el cemento de mejores características.

El material molido debe ser homogeneizado para garantizar la efectividad del proceso de clinkerización mediante una calidad constante. Este procedimiento se efectúa en silos de homogeneización. El material resultante constituido por un polvo de gran finura debe presentar una composición química constante.

La harina cruda es introducida mediante sistema de transporte neumático y debidamente dosificada a un intercambiador de calor por suspensión de gases de varias etapas, en la base del cual se instala un moderno sistema de precalcinación de la mezcla antes de la entrada al horno rotatorio donde se desarrollan las restantes reacciones físicas y químicas que dan lugar a la formación del clinker. El intercambio de calor se produce mediante transferencias térmicas por contacto íntimo entre la materia y los gases calientes que se obtienen del horno, a temperaturas de 950 a 1,100°C en un sistema de 4 a 6 ciclones en cascada, que se encuentran al interior de una torre de concreto armado de varios pisos, con alturas superiores a los cien metros.

El horno es el elemento fundamental para la fabricación del cemento. Está constituido por un tubo cilíndrico de acero con longitudes de 40 a 60 m y con diámetros de 3 a 6 m, que es revestido interiormente con materiales refractarios, en el horno para la producción del cemento se producen temperaturas de 1,500 a 1,600°C, dado que las reacciones de clinkerización se encuentra alrededor de 1,450°C.  El clinker que egresa al horno de una temperatura de 1,200 °C pasa luego a un proceso de enfriamiento rápido por enfriadores de parrilla. Seguidamente por transportadores metálicos es llevado a una cancha de almacenamiento.

Desde este depósito y mediante un proceso de extracción controlada, el clinker es conducido a la molienda de cemento por molinos de bolas a circuito cerrado o prensas de rodillos con separadores neumáticos que permiten obtener una finura de alta superficie específica. El cemento así obtenido es transportado por medios neumáticos para depositarse en silos donde se encuentra listo para ser despachado.

El despacho del cemento portland que produce la planta, se realiza en bolsas de 42,5 Kg como a granel.Desde este depósito y mediante un proceso de extracción controlada, el clinker es conducido a la molienda de cemento por molinos de bolas a circuito cerrado o prensas de rodillos con separadores neumáticos que permiten obtener una finura de alta superficie específica. El cemento así obtenido es transportado por medios neumáticos para depositarse en silos donde se encuentra listo para ser despachado.El despacho del cemento portland que produce la planta, se realiza en bolsas de 42,5 Kg como a granel.

13.5. Diagrama de Flujo del Proceso :

Para obtener acido cemento, tal como se detalla en el presente diagrama de flujo.

Tabla 1: Descripción de equipos

CODIGO EQUIPO

F-101, F-105,F-111, F-115, F-121, F-125, F-203,F-206, F-302, F-306

Recipientes de almacenamiento (tanques, esféricos, a campo abierto)

J-102, J-112, J-122J-304J-202

Transportador de tornillo helicoidal.

Transportador de banda.C-103, C-113, C-123,C-305C-107, C-117, C-127,

Molinos de prensa de rodillos.

Molino de bolas.B-104, B-114, B-124,B-301

Secador de tambor rotatorio.Enfriador de tambor rotatorio.

K-106, K-116, K-126,K-201, K-204, K-207,K-303

Válvulas.

M-110 Silo mezclador.Q-205Q-210

Cámara de tostacion.Horno rotatorio.

A-209 Mechero.

L-208 Ventilador.

Arcilla

F-101

J-102

Caliza

F-111

J-112

Carbón

F-121

J-122

F-203

C-123

M-110

F-206

F-105 F-115 F-125

C-107 C-117 C-127

C-113C-103

C -305

F-302

F-306

B-301

Q-210

Q-205

J-202

L-208

B-104 B-114 B-124

Cemento

Aire residual

2-3%

J-304

ENFRIAMIENTO Y MOLIENDA DEL CEMENTO

CALCINACION DE LA MEZCLA

MATERIAS PRIMAS Y SECADO

MATERIAS PRIMAS MOLIENDA FINA Y MEZCLADO

K-201

K-303

A-209

K-204

K-106 K-116 K-126

K-207

CEMENTO

Figura 69: Diagrama de Proceso del Cemento

VIDRIO

14.1. Definición :

Sustancia amorfa obtenida por la solidificación de una masa líquida, sin que se produzca la cristalización. Desde el punto de vista técnico es un material frágil transparente o traslúcido, formado por la fusión de sílice, carbonato de sodio cal y sulfato de sodio.

14.2. Materias Primas :

Arena o cuarzo casi puro.Oxido de Sodio.Bicarbonato de Sodio.Nitrato de Sodio.Piedra caliza.Cal.Feldespato.Borax.Torta de sal (sulfato de sodio anhidro).Vidrio de deshecho.

14.3. Composición química :

Tabla 2

SiO2 B2O3 Al2O3 CaO MgO Na2O BaO LiO2

Ventana 69.4 1.1 7.2 17.3Foco eléctrico

72.4 0.4 5.3 3.7 17.4

Pirex 81 12.5 2.0 4.5 1.0fibras 55 10.0 14 13 5 0.5 1

14.4. Proceso de producción :

(1) Fusión :Este paso se puede llevar a cabo en hornos marmita o de tanque.Los hornos marmita se emplean para la fabricación de vidrio óptico y vidrio artístico en pequeña escala por el proceso de vaciado.

Un horno tanque construido de bloques refractarios miden 38 x 9 x 1.5 m y tienen una capacidad de 1350 tn de vidrio fundido. Las temperaturas que alcanzan son hasta 1500°C.

Algunas reacciones químicas durante la Fusión:

Puede tener lugar como en las ecuaciones (4) o (5) y (6):

(2) Moldeado: Se puede dar forma al vidrio por medio de máquinas o a mano

Figura 70: Moldeado del Vidrio

(3) Templado:

Comprende dos operaciones:1. Mantener una masa de vidrio por encima de cierta temperatura crítica

durante el tiempo suficiente para reducir la tensión interna, haciéndola fluir plásticamente hasta un valor inferior a un máximo predeterminado.

2. Enfriar la masa hasta la temperatura ambiente con bastante lentitud para mantener la tensión por debajo de ese máximo.

(4) Acabado:

LimpiezaEsmeriladoPulidoCortadoPavonadoEsmaltadoClasificado y calibrado

14.5. Tipos de Vidrio :

1. Vidrio al plomo El vidrio fino empleado para cristalerías de mesa y conocido como cristal es el resultado de fórmulas que combinan silicato de potasio con óxido de plomo. El vidrio al plomo es pesado y refracta más la luz, por lo que resulta apropiado para lentes o prismas y para bisutería. Como el plomo absorbe la radiación de alta energía, el vidrio al plomo se utiliza en pantallas para proteger al personal de las instalaciones nucleares.

2. Vidrio de borosilicato Este vidrio contiene bórax entre sus ingredientes fundamentales, junto con sílice y álcali. Destaca por su durabilidad y resistencia a los ataques químicos y las altas temperaturas, por lo que se utiliza mucho en utensilios de cocina, aparatos de laboratorio y equipos para procesos químicos

3. Vidrio de VentanaEn la actualidad, casi todo el vidrio de ventana se fabrica de forma mecánica estirándolo desde una piscina de vidrio fundido. En el proceso de Foucault, la lámina de vidrio se estira a través de un bloque refractario ranurado sumergido en la superficie de la piscina de este material y se lleva a un horno vertical de recocido, de donde sale para ser cortado en hojas.

4. Vidrio de Placa

(1) El vidrio de placa, se fabrica pasando el material vítreo de forma continua entre dobles rodillos situados en el extremo de un crisol que contiene el material fundido.

(2) El vidrio de rejilla, que se fabrica introduciendo tela metálica en el vidrio fundido antes de pasar por los rodillos, no se astilla al recibir un golpe. El vidrio de seguridad, como el utilizado en los parabrisas de los automóviles o en las gafas de seguridad, se obtiene tras la colocación de una lámina de plástico transparente (polivinilbutiral) entre dos láminas finas de vidrio de placa. El plástico se adhiere al vidrio y mantiene fijas las esquirlas incluso después de un fuerte impacto.

5. Botellas y recipientesLas botellas, tarros y otros recipientes de vidrio se fabrican mediante un proceso automático que combina el prensado y el soplado. En una máquina típica para soplar botellas, se deja caer vidrio fundido en un molde estrecho invertido y se presiona con un chorro de aire hacia el extremo inferior del molde, que corresponde al cuello de la botella terminada. Después, un desviador desciende sobre la parte superior del molde, y un chorro de aire que viene desde abajo y pasa por el cuello da la primera forma a la botella. Esta botella a medio formar se sujeta por el cuello, se invierte y se pasa a un segundo molde de acabado, en la que otro chorro de aire le da sus dimensiones finales.

Figura 71: Botellas Y Recipientes De Vidrio

6. Vidrio Óptico :La mayoría de las lentes que se utilizan en gafas (anteojos), microscopios, telescopios, cámaras y otros instrumentos ópticos se fabrican con vidrio óptico

(Véase Óptica). Éste se diferencia de los demás vidrios por su forma de desviar (refractar) la luz.Se ha adoptado un método para la fabricación continua de vidrio en tanques revestidos de platino, con agitadores en las cámaras cilíndricas de los extremos (llamadas homogeneizadores). Este proceso produce cantidades mayores de vidrio óptico, con menor coste y mayor calidad . Para lentes sencillas se usa cada vez más el plástico en lugar del vidrio. Aunque no es tan duradero ni resistente al rayado como el vidrio, es fuerte y ligero y puede absorber tintes.

7. Vidrio fotosensible:En el vidrio fotosensible, los iones de oro o plata del material responden a la acción de la luz, de forma similar a lo que ocurre en una película fotográfica. Este vidrio se utiliza en procesos de impresión y reproducción, y su tratamiento térmico tras la exposición a la luz produce cambios permanentes.El vidrio fotocromático se oscurece al ser expuesto a la luz tras lo cual recupera su claridad original. Este comportamiento se debe a la acción de la luz sobre cristales diminutos de cloruro de plata o bromuro de plata distribuidos por todo el vidrio. Es muy utilizado en lentes de gafas o anteojos y en electrónica.

8. Vitrocerámica:En los vidrios que contienen determinados metales se produce una cristalización localizada al ser expuestos a radiación ultravioleta. Si se calientan a temperaturas elevadas, estos vidrios se convierten en vitro cerámica, que tiene una resistencia mecánica y unas propiedades de aislamiento eléctrico superiores a las del vidrio ordinario. Este tipo de cerámica se utiliza en la actualidad en utensilios de cocina, conos frontales de cohetes o ladrillos termo resistentes para recubrir naves espaciales.

9. Fibra de Vidrio:Es posible producir fibras de vidrio que pueden tejerse como las fibras textiles estirando vidrio fundido hasta diámetros inferiores a una centésima de milímetro. Se pueden producir tanto hilos multifilamento largos y continuos como fibras cortas de 25 o 30 centímetros de largo.Una vez tejida para formar telas, la fibra de vidrio resulta ser un excelente material para cortinas y tapicería debido a su estabilidad química, solidez y resistencia al fuego y al agua. Otras fibras de vidrio muy útiles son las empleadas para transmitir señales ópticas en comunicaciones informáticas y telefónicas mediante la nueva tecnología de la fibra óptica, en rápido crecimiento.

10. Otros Tipos de Vidrio:

(1) Los paveses de vidrio, son bloques de construcción huecos, con nervios o dibujos en los lados, que se pueden unir con argamasa y utilizarse en paredes exteriores o tabiques internos.

(2) La espuma de vidrio, las aplicaciones de la fibra óptica rígida, como lupas, reductores y pantallas también mejoran la visión. Empleadas en combinación con láseres, las fibras ópticas son hoy cruciales para la telefonía de larga distancia y la comunicación entre ordenadores (computadoras.

(3) El vidrio láser, es vidrio dopado con un pequeño porcentaje de óxido de neodimio, y es capaz de emitir luz láser si se monta en un dispositivo adecuado y se ‘bombea’ con luz ordinaria.

(4) Los vidrios doble,s son dos láminas de vidrio de placa o de ventana selladas por los extremos, con un espacio de aire entre ambas.

(5) En la década de 1980 se desarrolló en la Universidad de Florida (Estados Unidos) un método para fabricar grandes estructuras de vidrio sin utilizar altas temperaturas. La técnica, denominada de sol-gel, consiste en mezclar agua con un producto químico como el tetrametoxisilano para fabricar un polímero de óxido de silicio; un aditivo químico reduce la velocidad del proceso de condensación y permite que el polímero se constituya uniformemente.

(6) Vidrio soluble, compuesto de silicato de sodio (o potasio), incoloro y de aspecto vidrioso, de fórmula Na2SiO3. Es soluble en agua y alcohol, y se emplea comercialmente como cemento, para fabricar hormigón y como capa protectora en materiales ignífugos. También se utiliza en la elaboración de jabones y detergentes sintéticos y en procesos de refinado del petróleo. La disolución de vidrio soluble también se utiliza para conservar huevos y madera.

LA PLATADEFINICION:

Plata, de símbolo Ag, es un elemento metálico blanco y brillante que conduce el

calor y la electricidad mejor que ningún otro metal. Es uno de los elementos de

transición del sistema periódico. Su número atómico es 47.

La plata ocupa el lugar 66 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre.

La plata normalmente se presenta en depósitos minerales asociados con otros como:

plomo, cobre, zinc, antimonio y oro. Los minerales de Plata más importantes son los

siguientes:

o Plata nativa: Ag

o Andorita: AgPbSb3S6

o Argentita: Ag2S

o Polibasita: (Ag2Cu)16Sb2S11

o Prousita: Ag3AsS3

o Estefanita: Ag3SbS4

o Pirargirita: Ag3SbS3

o Querargirita: AgCl

Miargirita: AgSbS2

PROPIEDADES:

Es un metal de color blanco característico, susceptible al pulimento

La plata es el más blando y blanco de todos los metales

Tiene una de las más altas conductividades eléctricas de todos los

metales, incluso superior a la del cobre —el conductor por excelencia—

pero su mayor precio ha impedido que se utilice de forma masiva en

aplicaciones eléctricas.

La plata pura también presenta la mayor conductividad térmica, y el mayor

índice de reflexión (aunque refleja mal la radiación ultravioleta) de

todos los metales

Su maleabilidad y ductilidad —sólo superadas por el oro— son tales,

que es posible obtener láminas de 0,00025 mm y con 1 g de metal fabricar

un hilo de 180 metros de longitud.

Se mantiene en agua y aire, si bien su superficie se empaña en presencia de

ozono, sulfuro de hidrógeno o aire con azufre.. Algunas sales de

plata son fotosensibles (se descomponen por acción de la luz) y se han

empleado en fotografía.

Se disuelve en ácidos oxidantes y puede presentar los estados de

oxidación +1, +2 y +3, siendo el más común el estado de oxidación +1.

El óxido y sulfato formado sobre la plata puede disolverse en ácido cítrico

limpiándolo y formando citrato de plata.

Es resistente a la corrosión por el aire, el agua, las bases y los ácidos diluidos

pero se disuelve en nítrico concentrado y en sulfúrico concentrado y

caliente.

Valores de las Propiedades

Masa Atómica: 107,8682 uma Punto de Fusión: 960 °C

Punto de Ebullición: 2212 °C Densidad: 10,4900 g/cm³

Dureza (Mohs): 3,3

Potencial Estándar de Electrodo:

+ 0,80v Ag+ | Ag solución ácida

Conductividad Térmica: 429,00 J/m s °C

Conductividad Eléctrica: 630,5 (mOhm.cm)-1

Calor Específico: 234,08 J/kg °K Calor de Fusión: 11,3 kJ/mol

Calor de Vaporización: 258,0 kJ/mol Calor de Atomización: 284,0 kJ/mol de átomos Estados de Oxidación: +1, +2, +3

1ª Energía de Ionización: 731 kJ/mol

2ª Energía de Ionización: 2073,5 kJ/mol

3ª Energía de Ionización: 3360,6 kJ/mol 1ª Afinidad Electrónica: 125,6 kJ/mol

Radio Atómico: 1,44 Å Radio Covalente: 1,34 Å

Radio Iónico: Ag+1 = 1,26 Å

Ag+2 = 0,96 Å

Ag+3 = 0,76 Å Volumen Atómico: 10,3 cm³/mol

Polarizabilidad: 7,9 ų

Electronegatividad (Pauling): 1,93

ISOTOPOS:

La plata natural se compone de dos isótopos estables Ag-107 y Ag-109, siendo el

primero ligeramente más abundante (51,839%) que el segundo. Se han

caracterizado veintiocho radioisótopos de los cuales los más estables son la Ag-

105, Ag-111 y Ag-112, con periodos de semidesintegración de 41,29 días,

7,45 días y 3,13 horas respectivamente. Los demás isótopos tienen periodos de

semidesintegración más cortos que una hora, y la mayoría menores que tres

minutos. Se han identificado numerosos estados metaestables entre los cuales

los más estables son Agm-108 (418 años), Agm-110 (249,79 días) y Agm-107 (8,28

días).

Los isótopos de la plata tienen pesos atómicos que varían entre las 93,943 uma de

la Ag-94 y las 123,929 uma de la Ag-124. El modo de desintegración principal de

los isótopos más ligeros que el estable más abundante es la captura electrónica

resultando isótopos de paladio, mientras que los isótopos más pesados que el

estable más abundante se desintegran sobre todo mediante emisión beta dando

lugar a isótopos de cadmio.

ALEACIONES :

1. El fulminato es un potente explosivo.

2. El nitrato y los haluros (bromuro, cloruro y yoduro) reaccionan a la

luz y se usan en emulsiones fotográficas.

3. El yoduro se ha utilizado en pruebas realizadas con el propósito de provocar

la lluvia artificialmente.

4. El óxido se utiliza como electrodo positivo (ánodo) en pilas botón.

Las concentraciones de plata en el agua son mínimas, estando comprendidas

entre 1 y 10µg/L, excepto en aguas residuales procedentes de laboratorios

fotográficos (del orden de 30 g/L ). Las sales de Ag, debido a su acción

bacteriostática, se pueden usar en potabilización de aguas, como relleno de

filtros domésticos. En este sentido, en algunas ocasiones, el agua tratada de

esta forma puede presentar hasta 50 µg/L de Ag.

APLICACIONES:

De la producción mundial de plata, aproximadamente el 70% se usa con fines

monetarios, buena parte de este metal se emplea en orfebrería, y en menores

cantidades en la industria fotográfica, química y eléctrica.

Algunos usos de la plata se describen a continuación:

Fotografía . Por su sensibilidad a la luz (especialmente el bromuro y el

yoduro, así como el fosfato).

Una aplicación menos conocida y frecuente de los haluros de plata,

principalmente del yoduro, es su dispersión en las nubes para producir lluvia

artificialmente.

Medicina . Por su elevado índice de toxicidad, sólo es aplicable en uso

externo. Un ejemplo es el nitrato de plata, utilizado para eliminar las

verrugas, como antiséptico y bactericida.

Electricidad . Los contactos de generadores eléctricos de locomotoras de

ferrocarril Diesel eléctricas llevan contactos (de aprox. 1 in. de espesor) de

plata pura; y esas máquinas tienen un motor eléctrico en cada rueda o eje. El

motor Diesel mueve el generador de electricidad, y se deben también

agregar los contactos de las llaves o pulsadores domiciliarios de mejor

calidad que no usan sólo cobre (más económico).

Aeronáutica: Se alea comúnmente con cantidades pequeñas de otros metales

para hacerlos más duros y más duraderos, así sus aleaciones con plomo o

talio se usan como recubrimiento en algunas piezas para la industria

aeronáutica.

Su resistencia a los agentes corrosivos la hace idónea para la fabricación de

algunos recipientes especiales o como recubrimiento de otros metales.

En Electrónica, por su elevada conductividad es utilizada para fabricar

componentes electrónicos y eléctricos, en los contactos de circuitos

integrados y teclados de ordenador.

En joyería y platería para fabricar gran variedad de artículos ornamentales y de uso doméstico cotidiano,y con menor grado de pureza, en artículos de bisutería.

En aleaciones para piezas dentales.

Catalizador En reacciones de oxidación. Ejemplo: Producción de

formaldehido a partir de metanol y aire.

Aleaciones para soldadura, contactos eléctricos y baterías eléctricas

de plata-cinc y plata-cadmio de alta capacidad.

PROCESO OBTENCION DE LA PLATA:

Trituración:

EXTRACCION:

El mineral es extraído en la mina por tajo abierto o por socavones

TRITURACION:

Luego se transporta en camiones descargándose directamente en la

Chancadora Primaria donde se reduce a un tamaño menor de 6". De ahí pasa

a una zaranda que separa las fracciones mayores de 1.5" pasándolas a la

Chancadora Secundaria. Luego todo el mineral se une al descargarse en una

faja transportadora que lo lleva a una Tolva de Almacenamiento.

Desde la tolva de Almacenamiento, el mineral se transporta vía camiones

sobre un área denominada "Pad de Lixiviación", donde se esparce con un

tractor de orugas

Lixiviación:

El principio básico de la lixiviación (cianuración) es aquella en que las

soluciones alcalinas débiles tienen una acción directa disolvente preferencial

4NaAg(CN)2 + 4NaOH

NaCNTRITURA

CIONLIXIVIACI

ON

OxigenoPRECIPITA

CIONNaAg(CN)2

REFINACION

Por Merril CrowelPor Carbón Activado

Ag (50- 70%)

Ag (50- 70%)

Ag con otros minerales

Con HNO3

Con ElectrolisisAg (99.9%)

EXTRACCION

sobre el Oro y la Plata contenidos en el mineral. La reacción enunciada por

Elsher en su Journal PrakChen (1946), es la siguiente:

4Ag + 8NaCN + O2 + 2H2O

La química involucrada en la disolución de oro y plata en el proceso de

cianuración en pilas es la misma aplicada en los proceso de cianuración por

agitación.

El oxígeno, esencial para la disolución del oro y plata, es introducido en la

solución de cianuro, mediante la inyección directa de aire al tanque solución

de cabeza, por irrigación en forma de lluvia y por bombeo de la solución

recirculante.

La velocidad de la disolución de los metales preciosos en soluciones de

cianura depende del área superficial del metal en contacto con la fase

liquida, lo que hace que el proceso de disolución sea un proceso

heterogéneo; la velocidad de disolución depende también de la velocidad de

agitación lo que indica que el proceso sufre la presión de un fenómeno

físico.

Otros factores que influyen en la velocidad de disolución son las siguientes:

o Tamaño de la Partícula: Cuando se presenta plata gruesa libra en la

mena, la practica generalizada es recuperada por medio de trampas

antes de la cianuración ya que las partículas gruesas podrían no

disolverse en el tiempo que dura el proceso.

Bajo condiciones consideradas ideales con respecto a la aereacion y

agitación, Barsky encontró que la velocidad mínima de disolución de

plata es 3.25 mg/cm2.hora

o Oxigeno: El oxigeno tiene un rol fundamental en la lixiviación de la

plata, pues la recuperación de oro y plata esta directamente

relacionada con la cantidad de oxigene disuelto en la pulpa mineral.

Cuando se tienen faenas mineras a gran altura, como es de normal

ocurrencia en nuestro país y en todo el Cordón de la Cordillera de los

Andes, la cantidad de oxigeno disuelto disminuye, lo que afecta en

gran medida los resultados metalúrgicos. En estos casos de inyección

de oxigeno e muy recomendada, puesto que aumenta, como se dijo

anteriormente, las recuperaciones de oro y plata, y además disminuye

los consumos de cianuro.

o Concentración de la solución de Cianuro: La solubilidad del oro

en una solución de CN aumenta al pasar de las soluciones diluidas a

las concentradas. La solubilidad es muy baja con menos de 0.005%

NaCN, crece rápidamente cuando tienen 0,01% NaCN y después

lentamente, llegando al máximo cuando contiene 0,25% NaCN. La

proporción mas eficaz es de 0,05 a 0,07% NaCN. La concentración

usual de CN para el tratamiento de menas de oro es de 0,05% NaCN

y para menas de plata de 0.3%, para concentrados de oro-plata, la

fuerza de NaCN esta entre 0,3 a 0,7%. El NaCN es el más usado en

el proceso de cianuración, aunque también se emplea el KCN.

o Temperatura: La velocidad de disolución de los metales en una

solución de NaCN aumenta con el incremento de la temperatura,

hasta 85 °C; las descomposición del cianuro es un serio problema.

o Porcentaje de finos: Este aspecto es muy importante, porque,

cuando el % de finos es alto, mayor al 20% del total (< -10 mallas,

1.7 mm) las partículas tienden a aglutinarse en consecuencia no

dejan pasar las soluciones de cianuro por lo que estos minerales

requieren otro tratamiento, posiblemente curado con cal, cemento o

ambos para lograr aglomerarlos y facilitar la percolación.

o Alcalinidad Protectora: Las funciones del hidróxido de calcio en la

cianuración son los siguientes:

Evitar pérdidas de cianuro por hidrólisis.

Prevenir perdidas de cianuro por acción del CO2 de

aire.

Neutralizar los componentes ácidos.

Facilitar asentamiento de las partículas finas de modo

que pueda separarse la solución rica clara de la mena

cianurada.

Tipos de Lixiviacion:

Hay dos tipos de lixiviación: Lixiviación por agitación y Lixiviación en

Montón.

o Lixiviación por agitación:

La mena molida a tamaños menores a las 150 mallas (aproximadamente

tamaños menores a los 105 micrones), es agitada con solución cianurada por

tiempos que van desde las 6 hasta las 72 horas. La concentración de la

solución cianurada esta en el rango de 200 a 800 ppm (partes por millón

equivale a gr de cianuro por metro cubico de solución).

La velocidad de disolución del oro nativo depende entre otros factores, del

tamaño de la partícula, grado de liberación, contenido de plata.

Es la práctica común, remover el oro grueso (partículas de tamaño mayores a

150 mallas o 0,105 mm), tanto como sea posible, mediante concentración

gravitacional antes de la cianuración, de manera de evitar la segregación y

perdida del mismo en varias partes del circuito.

Es de suma importancia, aparte de determinar la naturaleza de los minerales

de oro, poder identificar la mineralogía de la ganga, ya que esta puede

determinar la efectividad o no de la cianuración. Esto por que algunos

minerales de la ganga pueden reaccionar con el cianuro o con él oxigeno,

restando de esa manera la presencia de reactivos necesaria para llevar

adelante la solubilización del oro.

Se realizan ensayos a escala laboratorio, con el objeto de determinar las

condiciones optimas para el tratamiento económico y eficiente de la mena.

Las variables a determinar son las siguientes:

Consumo de cianuro por tonelada de mineral tratado.

Consumo de cal por tonelada de mineral tratado.

Optimo grado de molienda.

Tiempo de contacto, ya sea en la lixiviación por agitación como

en la lixiviación por percolación.

Concentración más conveniente del cianuro en la solución.

Dilución más adecuada de la pulpa.

o

Lixiviación en Montón:

El método de cianuración en montón ha probado ser la técnica más

económica para recuperar metales preciosos.

El método de lixiviación en montón, consiste en formar un Pad con el

mineral a beneficiar generalmente en rangos de tamaños de menos 2"

a 1/4" lo que permite ahorrar costos por molienda fina que a veces

representa un 50 - 70% del costo total en operaciones de cianuración

por agitación.

Sin embargo algunos minerales pueden presentar serios

inconvenientes durante el tratamiento o beneficio metalúrgico, los

cuales pueden ser:

1- Poco o nula permeabilidad del pad o pila debido a

la presencia de abundante material fino menor a 20 mallas (-

850) bajo la forma de arcillas, limonitas, etc.

2- Presencia de elementos o compuestos cianicidas:

As, Sb, Hg, CuO, carbón, teluros, aguas ácidas, etc.

originando fuertes consumos de cianuro y cal.

3- Intercrecimientos Mineralógicos de oro y plata en

tamaños atómicos o sub-atómicos, no permitiendo exponer las

partículas valiosas a la solución lixiviante.

Las razones anteriormente expuestas repercuten en recuperaciones

pobres de metales preciosos, por lo que es necesario investigar para

cada mineral el método de beneficio y las condiciones más

adecuadas.

Los puntos N° 2 y 3, requiere especial atención, algunos lo

denominan "minerales refractarios" que son aquellos minerales que

no responden al método de cianuración directa.

Precipitación:

La plata es recuperada de la solución cementación con polvo de zinc

(Proceso de Merril Crowe) o utilizando Carbón Activado, para luego

proceder a su refinación.

Proceso de Merrill Crowel:

Este proceso de cementación para la extracción del oro y la plata desde las

soluciones cianuradas fue introducida en 1890.

Durante los próximos 26 años se introdujeron tres modificaciones que llevaron al

proceso a obtener alta eficiencia y menores costos. La primera modificación fue el

agregado de sales de plomo (acetato, nitrato) para la formación de pares galvánicos

Pb-Zn para promover la actividad electroquímica de las reacciones de cementación,

la segunda, fue el reemplazo del Zn en laminas por Zn en polvos (C.V Merril) para

aumentar la cinética del proceso a pesar que el zinc en polvo se usó en 1897 no se

generalizo su uso hasta 1946 cuando T.B Crowel aplicó vacio para desairear las

soluciones antes de la cementación.

El aporte de Merril - Crowe, dio origen al proceso actual de cementación con Zn

mas conocido como proceso de Merril - Crowel.

o Etapas en el proceso Merril Crowel:

a) Clarificación: El objetivo es eliminar la presencia de suspensiones en las

soluciones provenientes de la lixiviación y entregar una solución clara (menos a

10 ppm de solido) para lograr una mayor eficiencia en la cementación y obtener

mayor ley en los precipitados.

Se puede realizar de variados equipos de filtración:

- Filtro clarificante de vacio tipo Hooka.

- Filtros a presión.

- Filtros con lecho de arena por gravedad.

- Unidades filtrantes con tubos plásticos porosos recubiertos con

diatomea.

b) Desaireación: Las soluciones clarificadas son desaireadas (pues la presencia de

O2 incrementa el consumo de zinc) para obtener un precipitación eficiente. El

método Crowell emplea vacio el cual es el más eficiente para remover el O2

disuelto. La torre de vacio puede estar llena o vacía con alimentación atomizada

para incrementar la superficie del líquido.

c) Ajuste de la concentración del cianuro y la cal: Antes de contactar con zinc la

solución es necesario ajustar las concentraciones adecuadas de CN y cal libre

para una optima precipitación. Se puede agregar solución conteniendo CN y cal

en el clarificador para ajustar las concentraciones.

d) Adición del Zn: El zinc en polvo es agregado en cantidades de 0,6 a 1,5 de Zn

por parte de Au o Ag (1/1 para la plata es una razón muy recomendable).

El zinc es alimentado al cono de mezcla en forma controlada mediante

alimentadores tipo tornillo, correa o disco. Las sales de plomo también puede ser

agregadas en este punto. Las cantidades usuales son de 35 a 15 gramos de Zn y

10 a 15 gramos de nitrato de plomo por tonelada métrica de solución y por lo

menos 0,1 gpl de CN libre debe estar presente. La mezcla es impulsada por una

bomba sellada al sistema de filtración. El precipitado se puede filtrar en:

- Filtros bolsas.

- Filtros de placa o presión.

- Filtros estrellas.

La solución pobre filtrada es retornada a la planta de lixiviación o al circuito de

LCC.

Las menas de plata entregan precipitados de alta ley (entre un 50 a 90%) las cuales pueden fundirse directamente con agregados de Na2CO3, bórax, vidrio molido, sílice, KNO3.

El principio de la precipitación de metales preciosos contenidos en soluciones de

CN empleando polvo de zinc, está basado en el hecho de que el oro y la plata son

electronegativos respecto al zinc, ocurriendo un reemplazo electroquímico del oro y

Na2Zn(CN)4 + Ag + H + NaOH

Ag + 2HNO3 Ag+ + NO3- + H2O + NO2Cu + 4HNO3 Cu++ + 2NO3- + 2H2O + 2NO2Pb + 4HNO3 Pb++ + 2NO3- + 2H2O + 2NO2

la plata por el zinc, seguido por el desplazamiento del hidrógeno del agua por el

sodio según la siguiente reacción:

 NaAg(CN)2 + 2NaCN + Zn + H2O

En la práctica, ocurre un exceso en el consumo de Zn por encima de la demanda

teórica debido a que tanto el CN con el álcali libre en la solución tienden a atacar al

Zn disolviéndolo.

Proceso de Adsorción por Carbón Activado:

Suele ser más usado en explotaciones pequeñas y con bajo contenido de plata. En

este caso la solución encinta se impulsa a través de columnas de carbón activado. El

oro y la plata de la solución se adhieren al carbón, y la solución estéril, que todavía

contiene cianuro, se lleva a un embalse de almacenamiento.

El oro y la plata se separan del carbón con soda cáustica caliente, y la solución pasa

luego al proceso de refinación.

Refinación:

Para la obtención de plata de alta ley, se pueden utilizar cualquiera de estos

procesos: Refinación con HNO3 y por electrolisis.

Refinación con HNO 3:

Todas las operaciones de interacción química deben realizarse bajo campana

extractora de gases, o al aire libre donde no puede haber peligro ni molestar a nadie.

La disolución de bullión de plata se lleva a cabo mediante la adición de acido

sulfúrico o acido nítrico.

El uso de acido nítrico es más generalizado, sobre todo en el sector joyero para la

purificación de dores de distintas procedencia. La reacción de disolución esta

representada por las siguientes reacciones químicas:

Residuos

BULLION DE PLATA

Disolución con acido nitrico

Filtrado

Solución de AgNO3

o Etapas del Proceso:

a) En primer lugar, la plata o bullión que se quiere purificar debe presentar mayor

superficie posible a fin de efectuar la disolución en un menor tiempo, por ello se

debe laminar o granallar.

b) El material granallado se traslada a un recipiente apropiado y de tamaño suficiente

para evitar el derrame cuando la solución empiece a hervir.

c) Se agrega solución de acido nítrico 1:3 (una parte de acido y tres partes de agua), y

luego se calienta moderadamente puesto que la reacción es exotérmica y podría

producirse un repentino derrame. El desprendimiento de vapores nitrosos es

inmediato, ello se observa por la coloración rojiza.

d) Cuando el desprendimiento de vapores se haga menos intenso, se va añadiendo

nuevas cantidades de acido nítrico hasta completar la disolución, ello se revela

cuando cesa el desprendimiento de vapores rojizos.

e) Enfriar y filtrar en un recipiente de vidrio o plástico. El líquido filtrado debe ser

incoloro, o de alguna coloración dependiendo de las impurezas que tenía

inicialmente el material. En caso de contener cobre, su color será azul.

f) La solución queda expedita para la etapa posterior de precipitación como plata

metálica, como cloruro de plata o en la forma de sulfuro de plata.

2AgNO3 + Cu 2Ag + Cu(NO3)2

Proceso de Precipitación con cobre:

Primeramente, la solución de nitrato de plata se filtra a fin de separar algunas

impurezas insolubles; luego se vierte en un recipiente adecuado donde se adiciona

cobre electrolítico. El mecanismo de precipitación de la plata ocurre por

desplazamiento iónico de cobre en la sal de plata, debido a la menor

electronegatividad que posee el cobre. La cantidad de cobre, requerido es de 0,294

gramos para cada gramo de plata en solución.

La adición de cobre será preferentemente en la forma de láminas o alambres, que

irán suspendidos en solución, a fin de facilitar el desprendimiento de la plata

formada superficialmente. Con este procedimiento en el mejor de los casos se

consigue leyes de hasta 99,99%.

o Etapas del Proceso:

a) Filtrar la solución de nitrato de plata.

b) Diluir la solución con agua, a fin de disminuir la acidad a alrededor de pH 3.

c) Adicionar laminas o alambre de cobre, este deberá colocarse suspendido a fin de

facilitar el desprendimiento de la plata formada y permitir el avance del proceso.

d) Verificar si el proceso ha finalizado. Ello se realizara mediante un ensayo sencillo,

tomando unas gotas de la solución sobre un vidrio de reloj al cual se le agrega

partículas de NaCl. Si el proceso a finalizado, la solución permanecerá invariable; si

aun contiene plata tomara un aspecto lechoso, siendo necesario repetir el paso

anterior.

AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl

AgCl + Zn ZnCl2 + 2Ag

e) Finalizada la precipitación de plata, se retiran los restos de cobre y se deja

sedimentar.

f) Decantar y lavar varias veces con agua, preferiblemente caliente hasta eliminar

totalmente la acidez.

g) Secar y fundir con la respectiva adición de fundentes.

Precipitación con cloruro de sodio y posterior reducción a plata metálica:

La separación de la plata a partir de una solución acuosa de nitrato de plata, también

se logra precipitándola como cloruro de plata, mediante la adición del cloruro de

sodio o sal común, requiriéndose 0,54 gramos de NaCl por cada gramo de plata en

solución.

El AgCl es reducido a plata metálica en un medio acido y con la adicion de

aluminio, cobre, hierro o zinc.

Frecuentemente, se usa el zinc, este es empleado en forma de viruta o en polvo, a fin

de facilitar la disolución inmediata sin dar lugar a la oxidación. La reacción

fundamental que tiene lugar es la siguiente:

o Etapas del Proceso:

a) La solución de nitrato de plata se deja sedimentar y luego se filtra.

b) Se prepara una solución saturada de NaCl y se adiciona a la solución de nitrato de

plata. La formación de un precipitado blanco será inmediato, la que se ira

sedimentando en la base del recipiente.

c) El precipitado de cloruro de plata se lava varias veces hasta eliminar la acidez

completamente. La eliminación de cloruro de plomo se logra mediante lavados de

agua caliente.

d) Se coloca en un recipiente y se adiciona un volumen igual de solución de acido

sulfúrico al 10%.

2AgCl + Na2CO3 2Ag + 2NaCl + CO2 + 1/2O2

e) Enseguida se agrega poco a poco zinc en polvo y simultáneamente la solución debe

agitarse; se notara la formación de la plata metálica (gris claro semejante al

cemento).

f) Se continúa con la adición de zinc hasta la total precipitación de plata, esto se notara

en el cambio total de color.

g) El cemento de plata se lava con abundante agua hasta eliminar completamente la

acidez.

h) Nuevamente el precipitado se lava, esta vez con solución diluida de acido sulfúrico,

para eliminar el posible exceso de zinc o alguna otra impureza y finalmente se lava

con agua.

i) Por último la plata se seca y se funde con la respectiva adición de fundentes.

- Reducción directa del cloruro de plata:

En el proceso de refinación, primeramente el bullión de plata se ataca con acido

nítrico para formar nitrato de plata, esta solución se filtra con la finalidad se separar

las impurezas insolubles, y a la solución producto se le agrega lentamente cloruro de

sodio en la cantidad suficiente para precipitar toda la plata presente;

simultáneamente a la adición de cloruro de sodio, la solución debe agitarse. El

cloruro de plata que se forma, se lava con agua caliente hasta neutralizar

completamente, y luego se seca a temperatura relativamente baja (80 °C).

Una vez seco el AgCl, se mezcla con Na2CO3 en cantidades estequiometrias (aprox.

Dos partes de cloruro por una parte de carbonato), adicionalmente se agrega una

porción de NaCl y bórax. El AgCl debe mezclarse íntimamente con los fundentes,

para que la pérdida de plata en la escoria sea mínima. Luego de realizado un buen

mezclado, se introduce un crisol de grafito para su fusión. El proceso bien

conducido llevara a obtener un producto metálico de alta pureza.

La reacción que se lleva a cabo es la siguiente:

2Ag+ + Na2S + 2OH- Ag2S + NaOH

Precipitación de plata con sulfuro de sodio.

Este proceso de precipitación se lleva a cabo en soluciones alcalinas, ya que en

medio neutro o acido existe el peligro de producirse sulfuro de hidrogeno, el cual es

extremadamente toxico.

Si se tiene solución acida, la neutralización se llevara a cabo mediante la adición

gradual de una solución de NaOH, acompañada de una agitación, hasta verificar que

el pH se encuentre entre 7,5 a 8. Los valores de pH mayores pueden generar vapores

de amoniaco.

La reacción que ocurre esta representada por la siguiente ecuación química:

Produciéndose un sulfuro de plata altamente insoluble y extremadamente fino. Las

características físicas de los compuestos (sulfuro de sodio y de plata) no son tan

favorables como las características químicas, pues tienden a formar suspensiones

coloidales que dificultan la separación solido-liquido.

o Etapas del Proceso:

a) Filtrar la solución que contiene plata.

b) Neutralizar (si es necesario) con solución de hidróxido de sodio, aproximadamente

al 10%.

c) Adicionar la solución preparada de sulfuro de sodio al 20%, la que se prepara

disolviendo en agua.

d) Agitar intensamente y dejar sedimentar por un tiempo de 30 minutos como mínimo,

o hasta que se produzca la clarificación de la solución sobrenadante.

e) Comprobar si la precipitación ha sido completa. Tomar una porción de la solución

clara y agregar mas solución de sulfuro, si se forma mas precipitado , retornar al

paso anterior.

f) Decantar la solución clarificada.

g) Lavar y secar el precipitado.

HNO3 H + NO3-

NO3- + Ag+ AgNO3

AgNO3 Ag+ + NO3-

h) Reducir la plata en medio acido, mediante la adición de cobre, hierro o zinc, como

se ha indicado anteriormente.

Refinación mediante electrolisis:

Consta de un ánodo y un cátodo, el ánodo de plata se disuelve por acción del acido

nítrico pasando del estado metálico a solución:

En el cátodo ocurre lo contrario, es decir el nitrato de plata genera el NO3-:

El potencial empleado debe ser lo suficiente para mantener el equilibrio existentes

entre el H, NO3- y Ag; un sobre voltaje genera evacuación de H2 que desestabiliza

el sistema.

Se obtiene por esta refinación electrolítica una plata de alta ley 99,99%.

Los cinco mayor países   productores de plata del mundo:

En 2006, los 5 primeros países productores de plata producen un 60% de la

producción mundial de plata.

o Perú (111,6 millones de onzas de plata)

o México (96,4 millones de onzas de plata)

o China (75.4 millones de onzas de plata)

o Australia (55,6 millones de onzas de plata)

o Chile (51,5 millones de onzas de plata)

EFECTOS SOBRE LA SALUD

La plata puede causar argiria, una decoloración azul-gris de piel y ojos que imparte

una apariencia fantasmal. Con concentraciones de 0.4 a 1 mg/L han ocasionado

cambios patológicos en los riñones, el hígado y el bazo de ratas. Se han observado

efectos tóxicos sobre peces de agua dulce a concentraciones tan bajas de 0.17 µg/L.

Los informes sobre la concentración de plata en aguas potables de EEUU indican

que ésta varía entre 0-2 µg/l con una media de 0.13 µg/l. Cantidades relativamente

pequeñas de plata son bactericidas o bacteriostáticas y se aplican limitadamente en

la desinfección de aguas de piscina.

Este metal no es especialmente tóxico para el hombre, requiriendo para provocar

efectos agudos altas dosis. Por el contrario, la ingestión de dosis continuadas y altas

pueden provocar argiria que además de la coloración gris azulada en la piel, provoca

una deposición de Ag en la dermis y folículos pilosos, así como glándulas

sudoríparas y sebáceas. Esta afección se comprueba en obreros expuestos

industrialmente. Además si la dosis se incrementa, se produce la acumulación de Ag

en el riñón, hígado, aparato respiratorio y córnea. Finalmente, el posible efecto

carcinogénico de la plata no ha podido ser demostrado hasta el presente

EL ORO

Definición:

Oro, su simbolo químico es Au (del latín Aurum) y junto con la plata y el platino pertenece al grupo de los metales nobles , es decir, resistentes a la acción del agua y del oxigeno del aire, así como a la de gran numero de compuestos químicos.

El oro se encuentra en la naturaleza en las vetas de cuarzo y en los depósitos de aluviones secundarios como metal en estado libre o combinado. Está distribuido por casi todas partes aunque en pequeñas cantidades, ocupando el lugar 75 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Casi siempre se da combinado con cantidades variables de plata.

Su numero atómico es 79; su masa atómica es 179.2 y su peso especifico 19.32 gr/ cm3.

Es inalterable frente a los agentes atmosféricos y solo es atacable por muy pocos agentes químicos, como el cloro, el bromo, el agua regia (mezcla de tres partes de HCl y una de HNO3, que en frío disuelve el oro y, en caliente, el platino), el mercurio y el cianuro de sodio en presencia de oxigeno.

Propiedades:

La densidad del oro es 19,3 veces la del agua a 20ºC (68ºF), tal que 1 m3 de oro pesa cerca de 19 000 kg (1 pie3, unas 1200 libras). Las masas del oro, al igual que otros metales preciosos, se miden en la escala Troy, la cual contiene 12 onzas por libra. Se funde a 1063ºC (1947.97ºF) y ebulle a 2970ºC (5180ºF). Es algo volátil por debajo de su punto de ebullición. Es un buen conductor de calor y electricidad. Es el metal más dúctil y maleable. Pueden hacerse láminas transparentes, con espesor de 0.00001 mm con facilidad o estirarlo en alambres con pesos de 0.5 mg/m.

Su calidad se expresa en la escala de finura como partes de oro puro por mil partes de metal total, o en la escala de quilate como partes de oro puro por 24 partes de metal total. El oro se disuelve con facilidad en mercurio para formar amalgamas. Es uno de los metales menos reactivos químicamente. No pierde lustre, ni se quema al aire. Es inerte en soluciones fuertemente alcalinas y en todos los ácidos puros, menos el ácido selénico.

GeneralNombre, símbolo, número Oro, Au, 79Serie química Metales de transiciónGrupo, periodo, bloque 11, 6 , dDensidad, dureza Mohs 19300 kg/m 3 ; 2,5

Apariencia Amarillo metálico

Propiedades atómicas

Masa atómica 196,96655 uRadio medio† 135 pmRadio atómico calculado 174 pmRadio covalente 144 pmRadio de Van der Waals 166 pmConfiguración electrónica [Xe]4f145d106s1

Estados de oxidación (óxido) 3, 1 (anfótero)Estructura cristalina Cúbica centradaen las carasPropiedades físicasEstado de la materia SólidoPunto de fusión 1337,33 K (1064,33°C)Punto de ebullición 3129 K (2856°C)Entalpía de vaporización 334,4 kJ/molEntalpía de fusión 12,55 kJ/molPresión de vapor 0,000237 Pa a 1337 KVelocidad del sonido 1.740 m/s a 293,15 KInformación diversaElectronegatividad 2,54 (Pauling)Calor específico 128 J/(kg·K)Conductividad eléctrica 45,5 × 106/m ΩConductividad térmica 317 W/(m·K)1º potencial de ionización 890,1 kJ/mol2º potencial de ionización 1980 kJ/molIsótopos más establesiso. AN Periodo de semidesintegración197Au 100% Au es estable con 118 neutronesValores en el SI y en condiciones normales(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.†Calculado a partir de distintas longitudesde enlace covalente, metálico o iónico.

Isótopos:

Sólo existe un isotopo estable del oro. Existen 18 radioisótopos siendo 195Au el más estable con un período de semidesintegración de 180,1 días.

Compuestos:

El oro puede tener valencia 1+ o 3+ en sus compuestos. La tendencia a formar complejos es tan fuerte que todos los compuestos de oxidación 3+ son complejos. Los compuestos del estado de oxidación 1+ no son muy estables y tienden a oxidarse al estado 3+ o reducirse a oro metálico. Todos los compuestos de cualquier estado de oxidación se reducen con facilidad.   En sus complejos el oro forma enlaces más fácilmente y más estables con los halógenos y el azufre, menos estables con oxígeno y fósforo y muy débiles con nitrógeno. Los enlaces entre oro y carbono son normalmente estables, como en los complejos de cianuro y varios compuestos orgánicos.

El tricloruro de oro (AuCl3) y el ácido cloroáurico (HAuCl4) son algunos de los compuestos más comunes de oro.

A pesar de ser un metal noble puede formar muchos compuestos. Generalmente el oro presenta los estados de oxidación 1+ ó 3+. Los complejos que forma suelen tener bajos índices de coordinación y muestra una alta tendencia a la linealidad: L-Au-L.

Forma el óxido de oro (III), Au2O3, existen los halogenuros en los estados de oxidación 1+ y 3+, así como complejos de oro en el estado de oxidación 1+, 3+. También existen algunos complejos raros de oro en los estados de oxidación 2+ y 5+.

También forma cúmulos de oro (compuestos cluster). En este tipo de compuestos hay enlaces entre los átomos de oro. A algunos de estos compuestos se les denomina "oro líquido".

Metalurgia Del Oro:

El oro es un metal inactivo, por lo que se encuentra en su mayor parte en estado natural. En ocasiones se encuentra como telururo de oro. Debido a su alta densidad, el oro metálico puede concentrarse en charolas. En esta operación, la arena y la grava que contienen oro se agitan con agua en una charola. Las partículas más ligeras se derraman y las densas pepas de oro permanecen en el fondo. El oro se concentra filtrando grava molida en una corriente de agua sobre una mesa de agitación ligeramente inclinada que contiene diversas barreras bajas.

Estas impiden el descenso de las partículas de oro mas pesadas pero permiten el paso de las partículas más ligeras. A continuación, se forma una aleación de oro con mercurio y se retira. En la etapa posterior se destila el mercurio dejando atrás el oro puro. El oro también se recupera de los lodos anódicos por purificación electrolítica del cobre. El oro es tan

escaso que también se obtiene de minerales de bajo grado por el proceso de cianuro. Se hace burbujear aire a través de una mezcla agitada del mineral con una solución de NaCN. Esto ocasiona la oxidación lenta del metal y la formación de un complejo soluble.4Au(s) + 8 CN - (ac) + O2(g) + 2 H2O(l) 4[Au (CN)2] - (ac) + 4 OH- (ac)

El oro libre puede regenerarse a continuación por reducción de [Au (CN)2] - con zinc después de filtración o por reducción catalítica. El oro en la historia de la humanidad. El oro ha tenido desde la Antigüedad una gran importancia para el hombre y ya fue utilizado como patrón del valor en el segundo milenio A.C. La relativa facilidad de su obtención, su inalterabilidad y su fácil manejo han hecho del uno de los metales mas preciados. En la antigüedad, el oro se utilizo principalmente con fines ornamentales y de culto. Las primeras monedas acuñadas en este metal datan del 600 A.C. A partir del Renacimiento, el oro adquirió el papel de reserva monetaria, y se empezó a almacenar en lingotes.

A lo largo de la Historia, el oro, metal duradero y noble que mantiene su lustre indefinidamente y es de difícil falsificación, se ha utilizado como medio de intercambio.

En la actualidad, cerca del 90% de la producción mundial se destina a los fondos de reservas oficiales de los diferentes países, mientras que el 10% restante es empleado en joyería, la industria, la química y la odontología.

Los más importantes yacimientos se hallan en la República de Sudáfrica (cerca de Johannesburgo); con mas del 50% de la producción mundial, la ex Unión Soviética (Urales), Canadá y Estados Unidos. Como dato curioso, podemos mencionar que gran parte de las reservas mundiales de este metal se encuentran almacenadas en Fort Knox, Kentucky (Estados Unidos).

Aleaciones

El oro puro o de 24k es demasiado blando para ser usado normalmente y se endurece aleándolo con plata y/o cobre, con lo cual podrá tener distintos tonos de color o matices. El oro y sus muchas aleaciones se emplean bastante en joyería, fabricación de monedas y como patrón monetario en muchos países.

El oro se conoce y se aprecia desde tiempos remotos, no solamente por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más fácil de trabajar que otros metales y menos costosa su extracción. Debido a su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y como referencia en las transacciones monetarias internacionales. Hoy por hoy, los países emplean reservas de oro puro en lingotes que dan cuenta de su riqueza, véase patrón oro.

En joyería fina se denomina oro alto o de 18k aquél que tiene 18 partes de oro por 6 de otro metal o metales (75% en oro), oro medio o de 14k al que tiene 14 partes de oro por 10 de otros metales (58,33% en oro) y oro bajo o de 10k al que tiene 10 partes de oro por 14 de otros metales (41,67% en oro). El oro de 24k es muy brillante, pero es caro y poco resistente; el oro alto es el de más amplio uso en joyería, ya que es menos caro que el oro puro o de 24k y más resistente, y el oro medio es el más simple en joyería.

Debido a su buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión, así como una buena combinación de propiedades químicas y físicas, se comenzó a emplear a finales del siglo XX como metal en la industria. En joyería se utilizan diferentes aleaciones para obtener diferentes colores, a saber:

Oro amarillo = 1000 g de oro amarillo tienen 750 g de oro, 125 g de plata y 125 g de cobre.

Oro rojo = 1000 g de oro rojo contienen 750 g de oro y 250 g de cobre.

Oro rosa = 1000 g de oro rosa contienen 750 g de oro, 50 g de plata y 200 g de cobre.

Oro blanco = 1000 g de oro blanco tienen 750 g de oro y 160 g de paladio y 90 g de plata.

Oro gris = 1000 g de oro gris tienen 750 g de oro, alrededor de 150 g de níquel y 100 g de cobre.

Oro verde = 1000 g de oro verde contienen 750 g de oro y 250 g de plata. El oro ejerce funciones críticas en computadoras, comunicaciones, naves espaciales, motores de aviones a reacción y otros muchos productos.

Aplicaciones:

Su alta conductividad eléctrica y resistencia a la oxidación ha permitido un amplio uso como capas delgadas electrodepositadas sobre la superficie de conexiones eléctricas para asegurar una conexión buena, de baja resistencia.

Como la plata, el oro puede formar fuertes amalgamas con el mercurio que a veces se emplea en empastes dentales.

El oro coloidal (nanopartículas de oro) es una solución intensamente

coloreada que se está estudiando en muchos laboratorios con fines

médicos y biológicos. También es la forma empleada como pintura

dorada en cerámicas.

El ácido cloroaúrico se emplea en fotografía.

El isótopo de oro 198Au, con un periodo de semidesintegración de

2,7 días, se emplea en algunos tratamientos de cáncer y otras

enfermedades.

Se emplea como recubrimiento de materiales biológicos permitiendo

ser visto a través del microscopio electrónico de barrido (SEM).

Se emplea como recubrimiento protector en muchos satélites debido

a que es un buen reflector de la luz infrarroja.

En la mayoría de las competiciones deportivas es entregada una

medalla de oro al ganador, entregándose también una de plata al

subcampeón y una de bronce al tercer puesto.

Se ha iniciado su uso en cremas faciales o para la piel.

Se utiliza para la elaboración de flautas traveseras finas debido a

que se calienta con mayor rapidez que otros materiales facilitando la

interpretación del instrumento.

El oro se conoce y aprecia desde tiempos remotos, no solamente

por su belleza y resistencia a la corrosión, sino también por ser más

fácil de trabajar que otros metales y más fácil de obtener. Debido a

su relativa rareza, comenzó a usarse como moneda de cambio y

como referencia en las transacciones monetarias internacionales

(Patrón oro). La unidad para medir el peso del oro es la onza troy,

que equivale a 31,1 g.

La mayor parte del oro producido se emplea en la acuñación de

monedas y en joyería (véase Metalistería). Para estos fines se usa

en aleación con otros metales que le aportan dureza. El contenido

de oro en una aleación se expresa en quilates. El oro destinado a la

acuñación de monedas se compone de 90 partes de oro y 10 de

plata. El oro verde usado en joyería contiene cobre y plata. El oro

blanco contiene cinc y níquel o platino.

El oro también se utiliza en forma de láminas para dorar y rotular. El

púrpura de Cassius, un precipitado de oro finamente dividido e

hidróxido de estaño (IV), formado a partir de la interacción de cloruro

de oro (III) y cloruro de estaño (II), se emplea para el coloreado de

cristales de rubí. El ácido cloráurico se usa en fotografía para

colorear imágenes plateadas. El cianuro de oro y potasio se utiliza

para el dorado electrolítico. El oro también tiene aplicaciones en

odontología. Los radioisótopos del oro se emplean en investigación

biológica y en el tratamiento del cáncer.

Se emplea para fabricar monedas y es el patrón del sistema

monetario de muchos países.

Se utiliza en joyería y decoración. Para ello suele estar aleado con

otros metales, principalmente: plata y cobre.

Se usa en odontología.

Se emplea en electrónica.

Se emplea para recubrir satélites artificiales ya que es un buen

reflector de la radiación infrarroja y es bastante inerte.

El ácido cloroaúrico, AuHCl4, formado al tratar oro con agua regia se

utiliza en fotografía.

El orotiomalato de disodio se administra intramuscularmente para el

tratamiento de la artritis.

El isótopo 198Au se emplea para el tratamiento del cáncer.

Proceso Productivo:

El proceso de obtención de oro consiste en varias etapas de

separación química y física. Estas separaciones son inicialmente de tipo

mineralúrgico, incluyendo una etapa inicial de trituración y molienda y varios

tamizados. A continuación se llevan a cabo etapas de flotación y

concentración. A partir de aquí se pueden obtener dos productos: un

concentrado de oro y un concentrado de cobre. El estéril de la flotación se

disuelve con cianuro sódico de forma que el cobre y el oro forman una serie

de complejos químicos que posteriormente se introducen en una etapa de

adsorción con carbón activo, conocido como proceso CIL, en el cual los

complejos de oro son retenidos selectivamente respecto a los de cobre. La

regeneración del carbón permite recuperar los complejos de oro retenidos y

obtener finalmente el oro por electrolisis y fundición.

El oro puede encontrarse en estado nativo en forma de pepitas, en el agua del mar o en los barros anódicos del procesado del cobre. Para obtener el metal a partir de los minerales se sigue el siguiente proceso: Se muele el mineral y se arrastra con agua para separar las partículas de oro (más densas) del resto, estas partículas se amalgaman con mercurio y se lava con agua para arrancar las impurezas. Posteriormente se destila el mercurio de la amalgama a 600 ºC y queda oro con riqueza del 70 %. Después se refina por electrólisis o pasando una corriente de cloro por el fundido de oro bruto (obtenido anteriormente con el 70 % de riqueza).

Productores Mundiales De Oro

Ranking PaísProducción 2006

( en toneladas métricas de oro fino )

1 Sudáfrica 275,1

2 Estados Unidos 251,8

3 Australia 244,0

4 China 226,9

5 Perú 225,8

6 Rusia 152,6

7 Canadá 104,2

8 Uzbekistán 86,0

Papel Biológico

El oro no es un elemento esencial para ningún ser vivo. Algunos

tiolatos (o parecidos) de oro (I) se emplean como antiinflamatorios en el

tratamiento de la artritis reumatoide y otras enfermedades reumáticas. No

se conoce bien el funcionamiento de estas sales de oro. El uso de oro en

medicina es conocido como crisoterapia.

La mayoría de estos compuestos son poco solubles y es necesario

inyectarlos. Algunos son más solubles y se pueden administrar por vía oral.

Este tratamiento suele presentar bastantes efectos secundarios,

generalmente leves, pero es la principal causa de que los pacientes lo

abandonen.

El miedo irracional al oro es la crisofobia, que no hay que confundir

con su variante, la aurantrofobia (miedo al dinero).

Proceso de Obtención del Oro

2. Producción, transporte y almacenamiento de cianuro

Se estima que la producción anual de cianuro de hidrógeno en todo el mundo es de 1,4 millones de toneladas métricas, de las cuales sólo 13% se utiliza en la producción de reactivos para procesar oro. El 87% restante se utiliza en las industrias para producir plástico, adhesivos, productos químicos retardantes de la combustión, cosméticos, productos farmacéuticos, en el procesamiento de alimentos y como aditivo antiaglutinante en la sal de mesa (*)

El cianuro utilizado en minería, se fabrica y se distribuye en distintas formas físicas y químicas, como por ejemplo, briquetas y escamas de cianuro y cianuro líquido. El cianuro de sodio se comercializa en briquetas y

NaCNTRITURA

CIONLIXIVIACI

ON

OxigenoPRECIPITA

CIONNaAu(CN)2

REFINACION

Por Merril CrowelPor Carbón Activado

Au (50- 75%)

Au (50- 75%)

Au 0.001%

Cloración, fundición y electro purifiación Au (99.9%)

EXTRACCION Cal

líquido, mientras que el cianuro de calcio se comercializa en forma de escamas y líquido. La fuerza de los reactivos de cianuro es de 98% en las briquetas de cianuro de sodio, 44-50% en las escamas de cianuro de calcio, 28-33% en el cianuro de sodio líquido y 15-18% en el cianuro de calcio líquido.

La elección del reactivo está generalmente sujeta a disponibilidad, medios de transporte, la distancia de las minas y el costo. Las operaciones de gran escala que se encuentran cerca de las instalaciones de producción suelen usar cianuro líquido. Las operaciones de menor tamaño, en cambio, utilizan cianuro sólido, más que nada por el riesgo que implica transportar líquido por distancias muy largas y por el costo que eso genera.

El cianuro líquido se transporta a las minas por camiones tanque (cisterna) o vagones tanque y se lo descarga en tanques de almacenamiento. El tanque del camión o el vagón puede tener una o dos paredes de separación, y la ubicación y el diseño del equipo de descarga varía según el tipo de vehículo utilizado.

Las briquetas de cianuro o las escamas de cianuro se transportan a las minas en tambores metálicos, bolsas de plástico, cajas y contenedores ISO. El equipo que se utiliza para disolver el cianuro en las minas se diseña de acuerdo a la forma en la que se embala o empaqueta el reactivo, para poder ofrecer las más altas medidas de seguridad. El pH de las soluciones que contienen cianuro en el momento de la disolución debe ser siempre mayor a 12 para evitar la volatilización de los gases tóxicos de cianuro de hidrógeno. La solución resultante es luego bombeada a tanques de almacenamiento antes de ser agregada al proceso.

La solución de cianuro es introducida en el proceso metalúrgico desde el tanque de almacenamiento en proporción a la masa de sólidos secos. La cantidad de cianuro agregada es constantemente controlada para mantener un nivel de cianuro óptimo según el mineral que esta siendo tratado.

Es obligatorio llevar un inventario de los reactivos de cianuro para poder mantener una continuidad en las operaciones y para limitar la frecuencia de las descargas que son consideradas operaciones críticas en materia de seguridad.

Si bien las formas en las que se produce el cianuro varían, una vez que forma parte del proceso los métodos utilizados para recuperar oro son las mismas.

3. Preparación del mineral

La preparación del mineral es necesaria para que al ponerlo en contacto con la solución de cianuro permita una recuperación óptima de oro. El primer paso en la preparación del mineral es la trituración, que permite reducir el tamaño de sus partículas y liberar el oro para poder recuperarlo.

Con los minerales que contienen oro libre puede ocurrir que la lixiviación con cianuro no sea suficiente para recuperar el metal, debido a que se necesita mucho tiempo para liberar las partículas más grandes de oro. En estos casos, el mineral debe ser sometido previamente a un proceso de recuperación por gravedad para recuperar el oro libre antes de lixiviar con cianuro.

Las menas portadoras de minerales que contienen sulfuros, o carbonatos, requieren de un tratamiento adicional, aparte del de reducción de tamaño, antes de comenzar el proceso de recuperación de oro. La recuperación de oro de los minerales que contienen sulfuros es poco exitosa porque el cianuro tiende a lixiviar los minerales con sulfuros en lugar del oro y el cianuro es absorbido o consumido por la formación de tiocianato. Estos minerales son primero sometidos a procesos de concentración, tales como la flotación, y luego a otros procesos para oxidar los sulfuros, para así limitar su interacción con el cianuro durante la lixiviación. El proceso de oxidación, realizado antes de la lixiviación, evita que los minerales carbonáticos absorban el oro una vez solubilizado. A su vez, el proceso de lixiviación también debe ser modificado por la adición de carbón activado para absorber el oro.

4. Lixiviación con soluciones líquidas de cianuro

Cuando el oro es lixiviado con soluciones de cianuro se forma un complejo de cianuro y oro por el efecto del oxidante, como los complejos de oxígeno y cianuro. Estos complejos son muy estables y la cantidad de cianuro necesaria es mínima y no excede los requerimientos estequiométricos. En la práctica, sin embargo, la cantidad de cianuro utilizada en la lixiviación depende de la presencia de otros consumidores de cianuro y de la necesidad de lograr niveles de lixiviación adecuados.

Las concentraciones de cianuro más comunes oscilan entre los 300 y los 500 mg/l (de 0.03 a 0.05% como NaCN) y dependen del tipo de mineral. El oro se recupera por lixiviación en pila o lixiviación por agitación.

En la lixiviación en pilas, el mineral es apilado en una plataforma forrada con una membrana impermeable. Para agregar el cianuro se rocía la pila con la solución de cianuro o se usa un sistema de riego por goteo. La solución de cianuro lixivia el oro del mineral, que es recolectado por la membrana impermeable y bombeado o transportado hacia las instalaciones de almacenamiento para su posterior procesamiento. Este sistema es muy

práctico debido al bajo costo de inversión requerida, pero es un proceso lento y la eficacia de la extracción de oro es de entre 50 y 75%.

En el proceso de molienda convencional y lixiviación por agitación , la mena es triturada en molinos semi-autógenos o en trituradores de cilindros hasta convertirla en polvo. El mineral triturado se transporta por cinta a una serie de tanques de lixiviación donde se lo agita ya sea mecánicamente o por inyección de aire, para lograr un mayor contacto entre el cianuro y el oxígeno con el oro y mejorar el rendimiento del proceso de lixiviación. Luego, el cianuro disuelve el oro del mineral y forma un complejo estable de oro y cianuro.

El uso de compuestos de oxígeno o peroxígeno como oxidantes para reemplazar la utilización de aire mejora la lixiviación y reduce el consumo de cianuro, debido a la neutralización de algunas de las especies consumidoras de cianuro que se encuentran en el mineral triturado.

EL pH del mineral triturado aumenta a 10-11 si se utiliza cal en el circuito de lixiviación para asegurarse de que cuando se agregue el cianuro, no se facilite la aparición de cianuro de hidrógeno tóxico y que el cianuro quede en la solución para disolver el oro. El mineral triturado puede necesitar una preparación previa, como la oxidación, antes de agregar el cianuro.

En el proceso de recuperación se utiliza carbón activado, ya sea agregándolo directamente a los tanques durante el proceso de lixiviación o a los tanques luego de la lixiviación. El carbón absorbe el oro disuelto de los minerales formando una masa de sólidos más pequeña. Luego, el carbón es separado por zarandeo y es sometido a otros tratamientos para recuperar el oro que ha absorbido.

Cuando no se usa carbón para absorber el oro del mineral triturado, la solución que contiene oro debe ser separada de los componentes sólidos por filtrado o espesado. La solución que se obtiene, es tratada nuevamente (aparte del proceso de absorción del carbón) para recuperar el oro que contiene.

Los residuos que quedan luego de recuperar el oro se denominan "material de residuo" o "material estéril". Estos residuos son filtrados para recuperar la solución, tratados para neutralizar o reutilizar el cianuro, o son enviados a las instalaciones de almacenamiento de residuos.

5. Recuperación del oro disuelto

El oro es recuperado de la solución por cementación con polvo de zinc o utilizando carbón activado, para luego proceder a la extracción por

vía electrolítica. Para una cementación más eficiente es preciso utilizar una solución preparada por filtrado o decantación.

El proceso más económico es el que permite que el carbón activado absorba el oro disuelto, lo que solidifica el oro y facilita la posterior separación. En este proceso, las partículas de mineral deben ser menores a 100 mm mientras que las partículas de carbón deben tener un tamaño mayor a 500 mm. La absorción se consigue cuando el mineral entra en contacto con el carbón, proceso que puede realizarse mientras que el oro está en pleno proceso de lixiviación o luego de la lixiviación. El primero resulta más caro ya que la absorción es poco eficiente y el carbón en muy abrasivo y sucio.

En general, el carbón activado, en contacto con la pulpa, recupera más del 99,5% del oro en un período de entre 8 y 24 horas, dependiendo de la reactividad del carbón, la cantidad de carbón utilizada y el rendimiento de las mezcladoras utilizadas. El carbón es separado de la mezcla hidrodinàmicamente o con aire y los residuos son espesados para separar la solución con cianuro para luego reutilizar o destruir el cianuro, o enviados directamente a las instalaciones de almacenamiento de colas desde donde la solución de cianuro es reciclada al proceso de lixiviación.

El oro absorbido por el carbón activado se recupera con una solución de cianuro y soda cáustica caliente. Luego, el carbón es aprovechado y devuelto al circuito de absorción mientras que el oro es recuperado por cementación con zinc o por vía electrolítica. Si contiene cantidades importantes de metales básicos, se funde o se calcina el oro y se lo convierte en lingotes (bullion) que contienen entre 70% y 90% de oro. Luego, el bullion es sometido a un nuevo proceso para purificarlo y lograr un 99,99% o 99,999% de pureza por cloración, fundición y electro-purificación.

6. Principios Básicos

La lixiviación (Heap Leaching) en montón es un proceso muy económico para tratar metalúrgicamente minerales con baja ley en metales preciosos, este método de tratamiento recibe un fuerte impulso a mediados de la década del 70 del siglo anterior, cuando el oro alcanza cotizaciones de hasta 600 US$/onza el año 1980; se implementa el rehúso del carbón activado y se beneficia minerales con fuerte contenido de finos mediante aglomeración.

El principio básico de la cianuración es aquella en que las soluciones alcalinas débiles tienen una acción directa disolvente preferencial sobre el oro y la plata contenidos en el mineral. La reacción enunciada por Elsner en su Journal Prakchen (1846), es la siguiente:

 

 

 4 Au  +  8 KCN  +  O2 +  2 H2O   =>   4 AuK(CN)2  +  4 KOH

  

La química involucrada en la disolución de oro y plata en el proceso de cianuración en pilas es la misma aplicada en los procesos de cianuración por agitación.  

El oxígeno, esencial para la disolución del oro y plata, es introducido en la solución de cianuro mediante la inyección directa de aire al tanque solución de cabeza, por irrigación en forma de lluvia y por bombeo de la solución recirculante. 

La velocidad de disolución de los metales preciosos en soluciones de cianuro depende del área superficial del metal en contacto con la fase líquida, lo que hace que el proceso de disolución sea un proceso heterogéneo; la velocidad de disolución depende también de la velocidad de agitación lo que indica que el proceso sufre la presión de un fenómeno físico. 

Otros factores que influyen en la velocidad de disolución son las siguientes: a) Tamaño de la partícula.- Cuando se presenta oro grueso libre en la mena, la práctica generalizada es recuperarlo por medio de trampas antes de la cianuración ya que las partículas gruesas podrían no disolverse en el tiempo que dura el proceso. Bajo condiciones consideradas ideales con respecto a la aereación y agitación, Barsky encontró que la velocidad mínima de disolución de oro es 3.25 mg/cm2/hora. b) Oxígeno.- Es un elemento indispensable en la disolución del oro y plata (aereación de la pulpa); siendo el aire atmosférico la fuente de oxígeno utilizado en el proceso de cianuración. c) Concentración de la solución de cianuro.- La solubilidad del oro en una solución de CN aumenta al pasar de las soluciones diluidas a las concentradas. La solubilidad es muy baja con menos de 0.005% NaCN,

crece rápidamente cuando contiene 0.01% NaCN y después lentamente, llegando al máximo cuando contiene 0.25% NaCN. La proporción más eficaz es de 0.05 a 0.07% NaCN. La concentración usual de CN para el tratamiento de menas de oro es de 0.05% NaCN y para menas de plata de 0.3% para concentrados de oro-plata, la fuerza de NaCN está entre 0.3 - 0.7%. El NaCN es el más usado en el proceso de cianuración, aunque también se emplea el KCN. d) Temperatura.- La velocidad de disolución de los metales en una solución de NaCN aumenta con el incremento de la temperatura, hasta 85°C arriba de esta temperatura; las pérdidas por descomposición del cianuro es un serio problema. e) Alcalinidad protectora.- Las funciones del hidróxido de calcio en la cianuración son los siguientes: - Evitar pérdidas de cianuro por hidrólisis.- Prevenir pérdidas de cianuro por acción del CO2 del aire.- Neutralizar los componentes ácidos.- Facilitar el asentamiento de las partículas finas de modo que pueda separarse la solución rica clara de la mena cianurada. f) Porcentaje de finos.- Este aspecto es muy importante, porque, cuando el % de finos es alto, mayor al 20% del total (< -10 mallas,1.7 mm) las partículas tienden a aglutinarse en consecuencia no dejan pasar las soluciones de cianuro por lo que estos minerales requieren otro tratamiento posiblemente curado con cal ,cemento o ambos para lograr aglomerarlos y facilitar la percolación.

7. Reactivos a Usar

Cianuro.- El solvente más comúnmente utilizado es el cianuro de sodio.El cianuro se prepara con agua no ácida a un pH neutro cuya concentración es 10% en peso.La concentración mínima en la solución lixiviante está entre 0.05 - 0.10 % de NaCN como máximo.

Cal.- La cal se agrega directamente con el mineral en el chancado, la función es mantener una alcalinidad de 10 a 11, su consumo variará de acuerdo a cada mineral y esta entre 0.5 a 5 kg/TM.La ley como CaO libre debe estar entre 60 y 70% para evitar transporte de carga inútil

Zinc.- El polvo de zinc se agrega en una proporción que varía de 0.6 a 1.5 partes por parte de oro y plata, para obtener estos consumos debe utilizarse un zinc de la más alta calidad.

Carbón activado.- Es utilizado para precipitar oro y plata de las soluciones ricas, se recomienda generalmente cuando el mineral tiene solo o mayores proporciones de oro con respecto a la plata, el carbón usado en estos casos está entre mallas -6+16, -8 + 18 y -10 +20, a veces acompañado de una precipitación opcional de plata con Na2S cuando la relación plata/oro en la solución es muy alta. Los carbones mas usados son la corteza de coco debido a su dureza y mayor poder adsorbente.

8. Efectos sobre el Medio Ambiente

(a)  Destrucción irreversible de ambientes nativos en el área de explotación, y  por lo tanto de su biota.

(b)  Interrupción en los flujos de genes y especies entre ambientes nativos.

(c)  Alteraciones geomorfológicas de envergadura.

(d)  Distorsión de cuencas hídricas superficiales y subterráneas.

(e)  Merma en la regularidad hídrica y en la cantidad de agua disponible por año y por estación.

(f)  Contaminación del aire con partículas, gases y ruidos molestos.

(g)  Accidentes durante el transporte y uso de explosivos.

(h) Destrucción irreversible del paisaje y de la percepción ambiental del sitio afectado, e

(i) Generación de depósitos de residuos mineros.

El producto molido se dispone en montículos o "heaps" sobre plataformas (pads). Estas plataformas suelen tener "forros" o geomembranas de contención. Si la planta está geográficamente aislada y no hay controles del Estado, es frecuente que se utilicen "forros" de baja calidad. Los "heaps" son sometidos a lixiviación. Para lixiviar el material molido suele usarse una solución de cianuro de sodio que tiene de 0,14 a 2,35 kilogramos de cianuro por cada tonelada de agua. La concentración promedio del cianuro es del 0,05%. El producto es un lixiviado denominado "solución encinta".   

En el caso particular del “Cordón Esquel” se utilizarían 2,7 toneladas de cianuro de sodio por día (1). Con estas operaciones comienza la fase de impactos especiales.

Entre sus principales efectos podemos mencionar:

(a) Posibilidades de pérdida de cianuro y residuos contaminados con cianuro en los forros del "pad" y del "heap" (siempre y cuando se utilicen forros, ver arriba). Si las geomembranas no existen el impacto puede ser muy serio.

(b) Contaminación del aire con los derivados gaseosos de las sustancias químicas utilizadas.

(c) Contaminación del agua superficial y subterránea con residuos peligrosos derivados del “pad” y del “heap”.

(d) Contaminación del agua y del suelo con las pérdidas que pudieran tener el sistema de conducción de "solución encinta" y los embalses de almacenamiento.

(e) Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas.

(f) Accidentes por derrames en el área de lixiviación.

(g) Mayor destrucción del paisaje y de la percepción ambiental del sitio afectado.

(h) Afectación de la biota, e

(i) Afectación de las personas que trabajan en la mina.

Metodo Merril Crowe

Este proceso de cementación para la extracción del oro y la

plata desde las soluciones cianuradas fue introducida en 1890.

Durante los próximos 26 años se introdujeron tres

modificaciones que llevaron al proceso a obtener alta eficiencia y

menores costos. La primera modificación fue el agregado de sales

de plomo (acetato, nitrato) para la formación de pares galvánicos Pb-

Zn para promover la actividad electroquímica de las reacciones de

cementación, la segunda, fue el reemplazo del Zn en laminas por Zn

en polvos (C.V Merril) para aumentar la cinética del proceso a pesar

que el zinc en polvo se usó en 1897 no se generalizo su uso hasta

1946 cuando T.B Crowel aplicó vacio para desairear las soluciones

antes de la cementación.

El aporte de Merril - Crowe, dio origen al proceso actual de

cementación con Zn mas conocido como proceso de Merril - Crowel.

Etapas en el proceso Merril Crowel:e) Clarificación: El objetivo es eliminar la presencia de suspensiones

en las soluciones provenientes de la lixiviación y entregar una

solución clara (menos a 10 ppm de solido) para lograr una mayor

eficiencia en la cementación y obtener mayor ley en los precipitados.

Se puede realizar de variados equipos de filtración:

- Filtro clarificante de vacio tipo Hooka.

- Filtros a presión.

- Filtros con lecho de arena por gravedad.

- Unidades filtrantes con tubos plásticos porosos recubiertos con

diatomea.

f) Desaireación: Las soluciones clarificadas son desaireadas (pues la

presencia de O2 incrementa el consumo de zinc) para obtener un

precipitación eficiente. El método Crowell emplea vacio el cual es el

más eficiente para remover el O2 disuelto. La torre de vacio puede

estar llena o vacía con alimentación atomizada para incrementar la

superficie del líquido.

g) Ajuste de la concentración del cianuro y la cal: Antes de

contactar con zinc la solución es necesario ajustar las

concentraciones adecuadas de CN y cal libre para una optima

precipitación. Se puede agregar solución conteniendo CN y cal en el

clarificador para ajustar las concentraciones.

h) Adición del Zn: El zinc en polvo es agregado en cantidades de 0,6 a

1,5 de Zn por parte de Au o Ag (1/1 para la plata es una razón muy

recomendable).

El zinc es alimentado al cono de mezcla en forma controlada

mediante alimentadores tipo tornillo, correa o disco. Las sales de

plomo también puede ser agregadas en este punto. Las cantidades

usuales son de 35 a 15 gramos de Zn y 10 a 15 gramos de nitrato de

plomo por tonelada métrica de solución y por lo menos 0,1 gpl de CN

libre debe estar presente. La mezcla es impulsada por una bomba

sellada al sistema de filtración. El precipitado se puede filtrar en:

- Filtros bolsas.

- Filtros de placa o presión.

- Filtros estrellas.

La solución pobre filtrada es retornada a la planta de lixiviación o al

circuito de LCC.

Las menas de plata entregan precipitados de alta ley (entre un 50 a 90%) las cuales pueden fundirse directamente con agregados de Na2CO3, bórax, vidrio molido, sílice, KNO3.

Metodo Carbón Activado

Suele ser más usado en explotaciones pequeñas y con bajo contenido de plata. En este caso la solución encinta se impulsa a través de columnas de carbón activado. El oro y la plata de la solución se adhieren al carbón, y la solución estéril, que todavía contiene cianuro, se lleva a un embalse de almacenamiento.

El oro y la plata se separan del carbón con soda cáustica caliente, y la solución pasa luego por una celda con ánodo de acero inoxidable y cátodo para chapar el material.

Las operaciones de recuperación del oro generan nuevos impactos ambientales, entre ellos:

(a) Posibilidades de pérdida de residuos con metales pesados y otras sustancias peligrosas.

(b) Contaminación del aire con los derivados gaseosos de las sustancias químicas que se utilizan en la recuperación.

(c) Contaminación del agua superficial y subterránea con los residuos peligrosos del proceso de recuperación.

(d) Accidentes durante el transporte de sustancias peligrosas.

(e) Accidentes por derrames en el área de recuperación.

(f) Mayor destrucción del paisaje y de la percepción ambiental del sitio afectado.

(g) Afectación de la biota, y

(h) Afectación de las personas que trabajan en la mina.

Metodo del Mercurio

Aunque este método no se utilizará en el emprendimiento Cordón Esquel, sigue siendo empleado por algunas empresas y mineros independientes dedicados a la extracción de oro (“garimpeiros”). 

Desde hace años el mercurio se usa en el Escudo de la Guayana, una superficie de 415.000 kilómetros cuadrados que comparten Venezuela, Surinam, Guayana, Guayana Francesa y Brasil (actualmente el cuarto productor mundial de oro). Se calcula que las actividades mineras en la región del Amazonas descargan al ambiente unas 200 toneladas de mercurio por año. La descarga se realiza en las dos fases de la actividad minera. Primero en la de amalgama.  

El material obtenido de ríos y zona de minas pasa por varios tamices. Allí entran en contacto con el mercurio, que al amalgamarse con el oro permite su separación. La mayor parte del sedimento de descarte contiene mercurio residual que contamina el agua y el suelo. La segunda descarga ocurre durante el tratamiento térmico de la amalgama.

Esta se calienta en una retorta para que el mercurio vaporice y quede únicamente el oro. Si la vaporización se hace en un contenedor sellado las pérdidas de mercurio pueden ser pequeñas. Pero si se usa un contenedor abierto, el mercurio vaporizado contamina el ambiente. Se estima que por cada

kilogramo de oro se descargan al ambiente 2 kilogramos de mercurio.

Una vez en el ecosistema el mercurio permanece como mercurio elemental, o si ingresa a la cadena alimentaría, puede transformarse en metilmercurio o mercurio orgánico. En los organismos vivos el metilmercurio es absorbido mucho más fácilmente que el mercurio elemental. Es frecuente, en la región Amazónica, hallar peces con alto contenido de metilmercurio, incluso a bastante distancia de las fuentes originales de contaminación. La principal fuente es la minería diseminada y de superficie, el “garimpo”, que practican los mineros independientes (“garimpeiros”). Hacia fines de 1970 el hallazgo de importantes depósitos en la región fronteriza de Brasil y Venezuela intensificó notablemente sus actividades y la contaminación con mercurio. Aunque el gobierno brasileño intenta generalizar el uso de retortas cerradas para que no se libere mercurio al ambiente, la extensión del territorio y la falta de controles efectivos dificultan su adopción. En 1992 se consideraba que trabajaban en la región unos 650.000 “garimpeiros”. Aunque la producción del “garimpo” disminuyó en los últimos años, representa el 30% de la producción total de oro en Brasil.

Inyección De Oxígeno En La Cianuración De Oro

El oxígeno tiene un rol fundamental en la lixiviación de oro, pues la recuperación de oro y plata está directamente relacionada con la cantidad de oxigeno disuelto en la pulpa mineral. Cuando se tienen faenas mineras a gran altura, como es de normal ocurrencia en nuestro país y en todo el cordón de la Cordillera de Los Andes, la cantidad de oxígeno disuelto disminuye, lo que afecta en gran medida los resultados metalúrgicos. En estos casos la inyección de oxígeno es muy recomendada, puesto que aumenta, como se dijo anteriormente las recuperaciones de oro y plata, además que disminuye los consumos de cianuro.

LIXIVIACIÓN DE MENAS AURÍFERAS CON SALES OXIDANTES EN MEDIO ÁCIDO MEDIANTE EL PROCESO SEVERO

I. INTRODUCCIÓN

El cianuro de sodio ha sido el reactivo de lixiviación preponderante para el oro, debido a su excelente extracción de una gran variedad de menas y su bajo costo. Si bien el cianuro es un lixiviante poderoso para oro y plata, no es selectivo y forma compuestos complejos con una variedad de iones metálicos y minerales.

Las velocidades de cianuración son relativamente lentas y la industria ha estado investigando reacciones de lixiviación de oro más rápidas, que sean

capaces de alcanzar extracciones de oro muy altas. Debido al elevado valor del metal amarillo, incluso pequeños incrementos en la recuperación son siempre preferibles para mejorar la velocidad de lixiviación.

Por otro lado la aplicación de los métodos hidrometalúrgicos en el oro, especialmente la lixiviación cianurada, que tiene una aplicación mayoritaria en el tratamiento de minerales oxidados, ha dado lugar al desarrollo de técnicas ecológicas e innovadoras de lixiviación, extracción por carbón activado, extracción por solventes y electrodeposición M oro, con la finalidad de obtener cátodo de oro de gran pureza.

II. METODOLOGÍA

LIXIVIACIÓN DEL ORO EN DIVERSOS MEDIOS ÁCIDOS

2 Au + 3Cl2 + 2HCl  2H AuCl4 (1)

2Au + 2HNO3 + 6HCl  2AuCl3 + 2NO + 4H2O

2Au + 2HCl + 6FeCl3  2H AuCl4 + 6FeCl2 (2)

2Au 2 HCl + 6FeCl3 2H AuCl4 + 6FeCl2 (3)

2Au + 6HNO3 + 8HCl  2H AuCl4 + 6NO2 + 6H2O (4)

H2SO4

2Au + 2NaNO3 + 8NaCl          2Na AuCl4  + 2No + 4 Na2O(Proceso SEVERO) (5)

PROCESO OPERATORIO DE LIXIVIACIÓN

El presente proceso es innovativo y ecológico para la recuperación de oro de menas, concentrados y material refractario (sea por agitación, en pilas o inundación), el cual se ha patentado como Proceso SEVERO. La lixiviación se realiza mediante la adición de sales oxidantes en medio ácido y tiene las siguientes ventajas frente a los procesos convencionales:

Alta sensibilidad a elementos incrustados en las menas de Pb, Cu, Zn, Sb, etc. No interaccionan con el azufre residual liberándolo del proceso.

Alta recuperación del oro y elementos nobles: platino, palacio, iridio, rodio, osmio, rutenio, titanio, germanio, talio, etc. de las arsenopiritas y calcopiritas.

Recuperación satisfactoria del oro de menas refractarias. Regeneración del lixiviante adicionando sales y precipitando sales.

Las sales con el oro forman un complejo aniónico en medio ácido, siendo su mecanismo de reacción:

2 Au + 2NaNO3 + 8NaCl 2Na AuCl4 + 2NO + 4Na2O (6)

Esta reacción es rápida y logra extracciones de oro hasta un 98%. La principal ventaja es que se recicla la solución lixiviante. Además, no se genera gas de dióxido de nitrógeno que es venenoso y tóxico.

INDUSTRIA NUCLEAR

15.1. Radio Actividad :

Descomposición espontánea del núcleo atómico inestable, con emisión de partículas nucleares y energía electromagnética. Esta descomposición nuclear se da hasta obtener un nuevo núcleo de mayor estabilidad

Figura 72: Radioactividad

15.2. Tipos :

1. Natural :Es la descomposición espontánea del núcleo atómico natural inestable con rayos alfa,beta y gamma

Figura 73: Radioactividad

Características de las radiaciones :Figura 74: Radioactividad

Poder de penetración :

Figura 75: Radioactividad

Poder de ionización :

Figura 76: Radioactividad

2. Artificial o Inducida :

Es la descomposición espontánea de un núcleo atómico artificial inestable, con emisión de rayos B- o B+ y gamma si son livianos y en núcleos pesados emiten rayos alfa, B-, B+ y gamma.

Figura 77: Radioactividad

15.3. Transmutación Nuclear :Consiste en obtener nuevos núcleos estables o inestables a partir de núcleos específicos, para ello se utilizan como proyectiles neutrones, protones, deuterones, rayos alfa, etc.

Notación simplificada:

Figura 78: Radioactividad

Figura 79: Radioactividad

Figura 79: Radioactividad

15.4. Fisión Nuclear

Cuando un núcleo pesado se rompe generando dos núcleos ligeros radioactivos o inestables, una gran energía en forma de calor y radiación y neutrones de alta energía cinética

Figura 80: Radioactividad

Figura 81: Radioactividad

15.5. Reacción en Cadena :

Son reacciones de fisión nuclear autosostenidas provocadas por neutrones lentos. Y terminan en una explosión en el caso de un arma nuclear.

Figura 82: Radioactividad

15.6. Fusión Nuclear :

Consiste en juntar dos núcleos ligeros para obtener núcleos pesados, con la consiguiente generación de energía nuclear y emisión de partículas nucleares, se lleva a cabo a temperaturas muy elevadas mayor 10’000,000 oC y presiones altas, los reactantes se encuentran en estado plasmático y se efectúa la fusión

Reacción de fusión que ocurre en el sol y las estrellas

Figura 83: Radioactividad

15.7. Tipos de Reactores :

1. Reactores Nucleares:

Es una instalación en la que puede iniciarse, mantenerse y controlarse una reacción nuclear de fisión en cadena. Se construyen reactores nucleares para la producción de energía, propulsión de navíos, investigación, etc.

Partes de un reactor nuclear(1) Núcleo del reactor, que es la parte donde se producen las reacciones

nucleares, aquí se encuentra el combustible nuclear generalmente el 235/92 U, en forma de pastillas. La cantidad mínima de combustible para mantener una reacción en cadena se denomina masa crítica.

(2) Sistema de refrigeración.- que elimina el calor y mantiene la temperatura dentro de los límites permitidos. Los refrigerantes más corrientes son el CO2, agua ordinaria o agua pesada, o metal fundido como el sodio.

(3) Los sistemas de control.- que permiten controlar las reacciones del núcleo.Se emplean barras de control con materiales absorbentes de neutrones tales como el boro y el cadmio.

(4) Pantalla de protección biológica.- destinada a disminuir las radiaciones y evitar que escapen al exterior, de 2 m. De espesor de hormigón especial o mezclas de minerales como el sulfato de sodio (hormigón pesado).

2. Reactores quemadores Utilizan uranio enriquecido en U235 y algún tipo de moderador para producir calor y desacelerar los neutrones con el fin de mantener la reacción en cadena. El combustible se va agotando en forma gradual.

Figura 84: Radioactividad

1. Reactores Reproductores

Producen combustible más de lo que consumen, funcionan sin moderadores, la velocidad de sus neutrones es casi la misma a la que son expulsados después de la fisión.

2. Reactores Convertidores

Utilizan U238 como material fértil para producir Pu239 y no están diseñados para producir calor útil.

15.8. Aplicaciones de los radioisótopos:

En investigación química, física, biológica, médica e industrial.En Agricultura, se usan radiaciones gamma sobre las semillas para producir mutaciones genéticas y así obtener variedades nuevas y mejoradas, así como para que resistan a las enfermedades.Para preservar alimentos con rayos beta y gamma y se pueden almacenar por períodos largos.Trazadores: los compuestos que contienen un radionúclido se pueden suministrar a plantas o animales y se pueden rastrear o trazar el movimiento del núclido a través del organismo con el contador Geiger o algún otro detector de radiacionesDiagnostico:I-131 para determinar las deficiencias de la glándulas tiroides.TI-201 en ataques al corazón.

C-11 para detectar zonas enfermas del cerebro, con la técnica de la tomografía.As-74 para localizar tumores cerebrales.Tc-99 para detectar imágenes y detectar males del hígado, pulmón, pancreas, etc.Radioterapia:Co-60 y Cs-137 para combatir células cancerosas, mediante los baños de cobalto.I-131 para combatir el hipertiroidismo.P-32 para el tratamiento de la leucemia.Control de Plagas: los rayos gamma atacan el sistema reproductor de moscas macho y los esteriliza.Fechado o datación:Se usa el C14 para determinar antiguedades de materiales fósiles y especimenes arqueológicos.

15.9. Energía Nuclear en el Perú:

El Instituto Peruano de Energía Nuclear es un organismo público descentralizado del Ministerio de Energía y Minas.Funciones:

InvestigaciónPromoción de la energía nuclear y áreas afines.Control del uso de las fuentes de radiación ionizante en el Perú.

Sedes:Sede Central, en el distrito de San Borja donde se encuentra el Reactor de Potencia Cero y el Centro de Superior de Estudios Nucleares.Centro Nuclear del Huarangal en Puente Piedra con un reactor nuclear de 10 MW de potencia.Planta de irradiación multiuso en Santa Anita.Centro de Medicina Nuclear en el Instituto de Enfermedades Neoplásicas.

15.10. Producción de Radioisótopos

Yodo 131, Tecnecio 99, Samario 153, Iridio 192 para diagnóstico y terapia.Discos de iridio 192 encapsulado para hacer gamagrafías en el control de calidad de soldaduras de gaseoductos, oleoductos y estructuras metálicas.Fósforo 32 y azufre 35 para marcar fertilizantes.Yodo 131 para estudios de hidrología.

15.11. Usos:

(1) Radiofármacos

Dolosan EDTMP marcado con Samario 153 como paliativo del dolor en caso de metástasis ósea de origen oncológico.Meta iodobencil guanidina marcada con yodo 131 para tratamientos renales.Miotec para estudios cardíacos.Rentec para los estudios renales

(2) Medicina Nuclear

60,000 personas son tratadas anualmente en el Perú, para ello se utilizan isótopos radioactivos, que sirven para realizar estudios funcionales que definen con precisión la enfermedad, así como la terapia a seguir.

(3) Irradiación de alimentos

Exponen los alimentos a radiación ionizante por un tiempo determinado, con el fin de incrementar en forma considerable su vida comercial sin modificar sus propiedades sensoriales ni su valor nutritivo.

(4) Esterilización de Equipos y material médico

Los equipos médicos deben estar libres de microorganismos o residuos químicos.

ACIDO CLORHIDRICO

4.1. Definición :

El ácido clorhídrico o, como es todavía ocasionalmente llamado, ácido muriático, es una disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno (HCl). Es muy corrosivo y ácido. Se emplea comúnmente como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa. Una disolución concentrada de ácido clorhídrico tiene un pH de menos de 1; una disolución de HCl 1M da un pH de 0.

A temperatura ambiente, el cloruro de hidrógeno es un gas incoloro a ligeramente amarillento, corrosivo, no inflamable, más pesado que el aire, de olor fuertemente irritante. Cuando se expone al aire, el cloruro de hidrógeno forma vapores corrosivos densos de color blanco. El cloruro de hidrógeno puede ser liberado por volcanes.

Figura 49: Foto del HCl

4.2. Propiedades Físicas :

Estado de agregación : Apariencia líquido incoloro olevemente amarillo.

Masa molecular : 36,46 Punto de fusión : 247 K (-26.15 °C). Punto de ebullición : 321 K (47.85 °C). Densidad : de 1.18 (solución 37%) kg/m³ . Estructura: cristalina . Viscosidad : 1,9Índice de refracción .

4.3. Propiedades Químicas :

Acidez: (pKa) -8,0 Solubilidad : n/dKPS Momento dipolar D

4.4. Características :

Es una disolución acuosa del cloruro de hidrógeno.El cloruro de hidrógeno es un gas incoloro con olor característicoSe condensa: -73oC para dar líquido incoloro.Se solidifica: - 112oC dando cristales incoloros.Se disuelve ávidamente en agua con fuerte calentamientoA 10ºC un litro de agua disuelve 474 litros de cloruro de hidrógeno (HCl).Conduce la corriente eléctrica.En concentración superior al 30% en peso humea al aire húmedo.

Cuando contiene impurezas como cloruros de hierro y arsénico presenta coloración amarilla.No disuelve al Cu, Ag, Hg, Au, Pt, etc.Disuelve a los metales menos nobles que el hidrógeno como el Zn, Al, Fe, etc.Como agua regia (1 parte de ácido nítrico concentrado y 3 partes de ácido clorhídrico concentrado) se disuelve el Au y el Pt.Es un veneno para los organismos vivos.Solución incolora o ligeramente amarilla, y fumante. Olor penetrante e irritante, típico del cloruro de hidrógeno.Alta solubilidad en agua. Solución ligeramente exotérmica

4.5. Proceso de Fabricación :

1. durante la fabricación de sulfato sódico a partir del ácido sulfúrico concentrado y la sal común se forma cloruro de hidrógeno gaseoso (1).Esta reacción se realiza en dos etapas, la primera se trabaja a temperatura ordinaria y se obtiene sulfato ácido de sodio NaHSO4 y cloruro de hidrógeno.

En segunda etapa el sulfato ácido de sodio se calienta a 300oC con la cantidad equivalente de cloruro sódico formándose sulfato de sodio y cloruro de hidrógeno.

2. En la cloración de compuestos orgánicos se sustituyen por cloro los átomos de hidrógeno, y los hidrógenos desplazados quedan ligados al cloro.

Estas cloraciones son exotérmicas y el proceso debe regularse por refrigeración, con este fin los reactores de cloración (2) tienen una doble pared que permiten calentar como refrigerar.

3. Por combustión Cloro-HidrógenoEl cloro procedente de la electrólisis se refrigera primero en (5) y se lava con agua en un lavador (6). El cloro húmedo se lava a contracorriente en (7) con ácido sulfúrico concentrado para secarlo (este ácido es refrigerado previamente en (8).Este cloro que sale del secadero se purifica en filtros (9) y se le comprime con un compresor (10).El hidrógeno de la electrólisis se refrigera en (11) se seca con ácido sulfúrico concentrado previamente refrigerado en (12), un compresor (13) lo lleva a la presión necesaria.

Los gases comprimidos de H2 y Cl2 son llevados al soplete (14), los gases se mezclan al momento de salir del soplete hacia el horno de combustión (15).

Figura 50: Proceso del Acido HCl.

4. El cloruro de hidrógeno gaseoso puro se somete a refrigeración (16) y se le comprime (17) en botellas de acero.El HCl gaseoso se refrigera junto con ácido clorhídrico diluido en un refrigerante de grafito y se le condensa en el condensador de grafito (19) bajo refrigeración. El ClH gaseoso no condensado y no disuelto se lava en la torre de absorción final (20) con agua fresca y se transforma en ácido clorhídrico diluido. En los gases residuales que se dejan salir a la atmósfera hay aproximadamente 1% de ClH. El ácido clorhídrico diluido se refrigera (21) y se utiliza como líquido de absorción para ClH gaseoso.El ácido clorhídrico concentrado que sale del condensador se recogen en tanques de almacenaje de arcilla, vidrio u otros materiales recubiertos de caucho.

4.6. Diagrama de Flujo del Proceso :

Para obtener acido clorhídrico, tal como se detalla en el presente diagrama de flujo.

Tabla 3: Descripción de equipos

CODIGO EQUIPO

F-101,F-104, F-105, F-111, F-114, F-117,F-304, F-307

Recipientes de almacenamiento (tanques, esféricos, a campo abierto).

Q-110, Q-220 Horno de sulfato y de combustión.D-205, D-212D-310

Columnas de secado.Torres de absorción.

J-105 Transportador de tornillo helicoidal.H-103, H-112 Filtro para eliminar las impurezas (aire y electrofiltro).R-120 Reactor de tanque agitado (cloración)E-203, E-206, E-211,E-213, E-302, E-305,E-311E-306

Intercambiadores de calor y condensadores

Condensadores de grafito.L-103, L-113, L-116,L-207, L-214, L-312

Bombas

M-201 Mezclador H-208H-202

Filtros de gravedad Electrolisis

H-204 Lavador de gas.G-107G-209, G-215, G-303

Ventiladores de aire Compresores

K-102, K-112, K-115,K-118, K-301

Válvulas de contacto

A-216 MecheroP-119 Torre de enfriamiento

Benceno

Agua

Cloro (CL2)

H2SO4

Sal común

Sulfato

Gas

HCL

HCL

Benceno

_

+

CW

CWRAgua

CW

CWR

CW

CWR

CW

CWR

Vapor de agua

H2SO4

H2SO4H2

CL2

CL2

H2

H2SO4

H2SO4

CLORURO DE HIDROGENO COMO SUBPRODUCTO

CLORURO DE HIDROGENO QUIMICAMENTE PURO

CONDENSACION Y CONCENTRACION

CW

CWR Cloruro de hidrogeno

CW

CWR

CW

CWR

Gases residuales

HCL gas

HCL gas

HCL

Ac. Clorhídrico concentrado

F-111

F-114

F-117

F-101

F-104J-105

R-120

Q-110

L-113

L-116

L-103

G-107F-106

M-201

H-202

E-203E-206

E-211

E-305

E-302 F-304

E-306

F-307

A-216

X-204

H-208

D-310

P-119K-118

K-102

K-115

K-112

D- 205

L-207

G-209

D- 212

E-213

L-214

G-303

Q-220

G-215

K-301

E-311L-312

ACIDO CLORHIDRICO

Figura 51: Diagrama del Proceso del HCl4.7. Usos :

La industria de los metalesLa industria químicaLa industria de alimentosLa industria del petróleoLa petroquímicaLa industria farmacéuticaObtención de diferentes cloruros. Preparación de emulsiones catiónicas.En la industria del plástico. Corrección del pH en aguas residuales. Obtención de sílice activada. Regeneración de resinas de intercambio iónico.Elaboración de glutamato monosódico. Hidrólisis del almidón. Refinación del azúcar de caña. Decapado del hierro. Recubrimientos y grabados electrolíticos. Remoción de depósitos e incrustaciones de lodos y rocas. Textiles.Adhesivos (goma). Obtención de bióxido de cloro.Hidrólisis del almidón. Refinación del azúcar de caña. Decapado del hierro. Recubrimientos y grabados electrolíticos. Remoción de depósitos e incrustaciones de lodos y rocas. Textiles.Adhesivos (goma). Obtención de bióxido de cloro.

4.8. Comercialización :

(1) Presentación :El ácido clorhídrico se comercializa en solución al 33 %.Despachos locales (en Perú). El ácido clorhídrico se vende a granel en camiones con cisterna de fibra de vidrio o de acero revestido con fibra de vidrio y poliéster, de 9 a 18 TM de capacidad.

(2) Despachos para exportación :Los despachos se realizan bajo las siguientes formas: a) Bidones de 250 kg de capacidad convenientemente asegurados. Disponen de

una etiqueta de seguridad de acuerdo a normas internacionales.b) Hoover Drums de 1160 kg de capacidad, instalados dentro de una estructura

metálica (malla y base soporte) que permite su transporte con montacargas.

4.9. Riesgos de Ingestión :

Puede producir gastritis, quemaduras, gastritis hemorrágica, edema, necrosis. Se recomienda beber agua o leche y NO inducir el vómito. Inhalación puede producir irritación Edema y corrosión del tracto respiratorio, bronquitis crónica. Se recomienda llevar a la persona a un lugar con aire fresco, mantenerla caliente y quieta. Si para la respiración practicar reanimación cardio pulmonar .Piel: puede producir quemaduras, úlceras, irritación. Remover de la zona afectada toda la vestimenta y calzados y hacer correr agua por al menos 20 minutos.Ojos: puede producir necrósis en la córnea, inflamación en el ojo, irritación ocular y nasal, úlcera nasal. Lavar el o los ojos expuestos con abundante agua por al menos 15 minutos.Piel: puede producir quemaduras, úlceras, irritación. Remover de la zona afectada toda la vestimenta y calzados y hacer correr agua por al menos 20 minutos.Ojos: puede producir necrósis en la córnea, inflamación en el ojo, irritación ocular y nasal, úlcera nasal. Lavar el o los ojos expuestos con abundante agua por al menos 15 minutos.

ACIDO NÍTRICO

5.1. Definición :

El ácido nítrico es un líquido incoloro que se descompone por acción de la luz coloreándose de amarillo, tiene una acción fuertemente corrosiva. Solidifica a -41.3°C y hierve a 86°C. Ataca a todos los metales menos al oro y platino. Posee una enérgica acción oxidante sobre los metaloides, ciertas sales, sustancias orgánicas y sustancias capaces de oxidarse.Es tóxico, mancha de amarillo la piel y destruye las mucosas, con el HCl forma el agua regia. Miscible con agua en todas las proporciones.

5.2. Propiedades Físicas :

Densidad: 1.5 x 103 kg/m3 Masa molecular: 63 Punto de fusión: 231 kPunto de ebullición: 356 k

5.3. Propiedades Químicas :

El ácido nítrico es un agente oxidante potente; sus reacciones con compuestos como los cianuros, carburos, y polvos metálicos pueden ser explosivas.Las reacciones del ácido nítrico con muchos compuestos orgánicos, como de la terebentina, son violentas, la mezcla siendo hipergólica (es decir, autoinflamable). Es un fuerte ácido: en solución acuosa se disocia completamente en un ion nitrato NO3- y un protón hídrico. Las sales del ácido nítrico se llaman nitratos.

La casi totalidad de ellos son muy solubles en el agua. El ácido nítrico y sus sales, los nitratos, no deben confundirse con el ácido nitroso y sus sales, los nitritos.

5.4. Proceso de fabricación :

El amoniaco procedente de un tanque de almacenaje (1) y aire cuidadosamente purificado (2) se mezclan en una cámara (3) en la relación de 1: 10 y se les hace

pasar a gran velocidad por un horno de contacto (4) a 800-850ºC, a través de una fina malla de platino, después de haber precalentado la mezcla gaseosa en un cambiador de calor (5) a unos 200ºC.

El oxígeno del aire oxida al NH3 a NO, que forma gases nitrosos con el exceso de aire presente. Los gases nitrosos calientes ceden una parte de su contenido calorífico en el cambiador de calor (5). Para su ulterior enfriamiento se les conduce a través de una caldera (6), utilizando su contenido calorífico para la producción de vapor.

La oxidación del NO a NO2 y la formación de ácido nítrico tiene lugar en las grandes torres de absorción (7) en las que el gas barbotea en contracorriente, primero a través de ácido nítrico diluido y posteriormente a través de agua.

Los gases atraviesan sucesivamente las torres de absorción en cada una de las cuales se bombea ácido más diluido (9) de la torre anterior intercalando un refrigerante (8) y distribuyéndolo por medio de toberas.

De la primera torre ( 7a) sale ácido nítrico al 50%, las reacciones son las siguientes:

El NO2 a temperatura ambiente esta dimerizado: y forma con el agua ácidos nítrico y nitroso.

Sin embargo el ácido nitroso es inestable y se desproporciona en ácido nítrico y NO:

El No formado reacciona nuevamente con aire formando N2O4 continuando la reacción con agua y siempre se ha de formar NO, de modo que la transformación total no es posible con la simple absorción ácida, por lo que se acopla la absorción alcalina.

Los gases que salen de las torres de absorción contienen pequeños restos de gases nitrosos y atraviesan dos torres de absorción rociadas con líquidos alcalinos (10a y 10b). Este lavado alcalino se hace con una suspensión de cal o lechada de cal en una disolución de nitrato de calcio, con lo que se forma el nitrato y nitrito de calcio:

Los gases que salen de (10b) a través de altas chimeneas, contienen todavía 0.05-0.1% de NO.En vez de lechada de cal se pueden emplear disoluciones de hidróxido o de carbonato sódico.

Para aprovechar los nitritos formados en la absorción alcalina, se les oxida por inyección de aire en una torre de inversión (12) para formar nitrato(13) :

que se emplean posteriormente en la fabricación de nitrato de calcio (14). Una parte de de la disolución de nitrato se puede llevar a la elaboración de la disolución alcalina (15), con lo que se puede aumentar la concentración de la disolución de nitrato que se descarga. El NO formado por la inversión sale de (12) y se recicla a la absorción ácida.

De (17) se hace llegar continuamente ácido nítrico al 50% a la columna de destilación (16) añadiéndole además ácido sulfúrico concentrado (18), el ácido nítrico que destila se condensa en el refrigerante (19) y se recoge en el depósito (20). El ácido sulfúrico que se ha diluido hasta el 75% (21) se condensa de nuevo por evaporación del agua a 325ºC hasta una riqueza del 98% en un instalación separada y puede ser llevada nuevamente a (18).

5.5. Diagrama de Flujo del Proceso :

Para obtener acido nítrico, tal como se detalla en el presente diagrama de flujo.

Tabla 4: Descripción de equipos

CODIGO EQUIPO

F-101, F-105, F-301,F-304, F-305, F-306,F-307. F-311

Tanques de almacenamiento.

Tinas de almacenamientoQ-107, Q-108, Q-110

Hornos calentadores Calderas.

D-201, D-203,D-206,D-211,D-213,D-302, D-310

Torres de absorción,

Torres de inversión Columnas de destilación.

L-102, L-205, L-208, Bombas

L-215, L-313H-103 Filtro de aire.E-109, E-202, E-204,E-207, E-212, E-214,E-303

RefrigerantesIntercambiadores de calor.

M-312 Mezclador.G-104 Transportador de gas.

Agua

M-312

H2SO4 (75%)

HNO3 (50%)

G-104

F-306

D- 302

NH3

Aire

M- 106 Vapor

Venteo

E-207CW

CWR

CW

CWR

CW

CWR

E-204 E-202E-214CW

CWR

Gas residual

Gases nitrosos

Gases nitrososNO2

ABSORCION ACIDAABSORCION ALCALINA

Gases nitrosos

NH3 - Aire

CONCENTRACION

HNO3 concentrado

INVERSION DE LOS NITRITOS

CW

CWR

Nitrato+

Lechada de cal

Gases nitrosos

Disolución de Nitrato

Nitrato de calcio (fabricación)

Lechada de cal

Disolución de Nitrito - nitratoAire

F-307

E-212

HNO3 (98%)E-303CW

CWR

Vapor

D- 310

D- 21 3 D- 211 D- 206 D- 203 D- 201

E-109

H2SO4 (98%)

F-305

F-304

F-301

F-311

F-105

F-101

Q- 108Q- 107

Q- 110

L-102

L-215 L-208 L-205

L-313

H-103

COMBUSTION DE AMONIACOACIDO NITRICO

Figura 52: Diagrama de Proceso del HNO3

5.6. Usos del Acido Nítrico :

1) Usos directos :Preparación de la pulpa de madera.Preparación del acido oxálico.Preparación del acido glutarico.Preparación del acido pimerico.Preparación del acido adiptico.Para grabado de metales.Para la formación de agua regia.Oxidante en el laboratorio.Decapado del bronce.

2) Nitratos Orgánicos :Formacion del nitroalmidon.Nitroamida: para la fabricación de explosivos.Nitroglicerina: para la dinamita.Nitrocelulosa: algodón, pólvora, pólvora sin humo, para seda artificial.Piroxina: para fabricar barnices películas fotográficas, para celulosas, para telas impermeables.

3) Nitroderivados Inorgánicos :

Nitrobenceno: se usa en farmacia, perfumería y anilinas (colorantes).Nitrotolueno: explosivos y colorantes.Acido pícrico: piratos, colorantes, en farmacia y en explosivos.Nitronaftalina: farmacia y perfumería.

4) Nitratos Inorgánicos :

Nitrato de Sodio: Para la fabricación de acido sulfúrico, fertilizantes, en metalurgia, explosivos.Nitrato de Amonio: Fertilizantes y explosivos.Nitrato de Plata: Medicina, farmacia, metalurgia y en la fabricación de espejos..Nitrato de Potasio: Barnices, fósforos, vidrios, pólvora negra.Nitrato de Bario: Pirotecnia, agua oxigenada, oxido de bario.Nitrato de Plomo: Tintorería.Nitrato de Plata: Industria textil.Nitrato de Estroncio: Pirotecnia.

ACIDO SULFÚRICO

6.1. Definición :

El Ácido Sulfúrico, de fórmula H2SO4 (óleum: H2SO4 con SO3 en solución), a temperatura ambiente es un líquido corrosivo, es más pesado que el agua e incoloro (a temperatura y presión ambiente). El óleum tiene un olor picante y penetrante. Esta es la sustancia más importante de la industria química mundial. Sus nombres químicos son ácido sulfúrico y ácido sulfúrico fumante.

El Ácido Sulfúrico concentrado, llamado antiguamente aceite de vitriolo, es un importante agente desecante. Actúa tan vigorosamente en este aspecto que extrae el agua, y por lo tanto carboniza, la madera, el algodón, el azúcar y el papel. Debido a estas propiedades desecantes, se usa para fabricar éter, nitroglicerina y tintes. Cuando se calienta, el ácido sulfúrico concentrado se comporta como un agente oxidante capaz, por ejemplo, de disolver metales tan poco reactivos como el cobre, el mercurio y el plomo, produciendo el sulfato del metal, dióxido de azufre y agua.

6.2. Propiedades Físicas :

Liquido incoloro inodoroMiscible en el agua en todas sus proporciones

Concentración mayor: 98,5% A una temperatura de 15,5 ºC:Punto de ebullición: 338 ºC ó 640 ºF Densidad a 20 ºC: 1,84 g/cm.Punto de fusión: -40 ºC para una concentración de 65,13%.Solubilidad: Soluble en agua, pero reacciona violentamente al mezclarse con ella,

generando calor. Con otros solventes no hay mezcla: no hay reacción.Temperatura de descomposición: 340 ºC.Presión de vapor a 20 ºC: < 0,001 bar.

6.3. Propiedades Químicas :

El Ácido Sulfúrico es un ácido fuerte, es decir, en disolución acuosa se disocia fácilmente en iones de hidrogeno (H+) e iones sulfato (SO4

2-) y puede cristalizar diversos hidratos, especialmente ácido glacial H2SO4 · H2O (monohidrato). Cada molécula produce dos iones H+, o sea, que el ácido sulfúrico es dibásico.

Sus disoluciones diluidas muestran todas las características de los ácidos: tienen sabor amargo, conducen la electricidad, neutralizan los álcalis y corroen los metales activos desprendiéndose gas hidrógeno. A partir del ácido sulfúrico se pueden preparar sales que contienen el grupo sulfato SO4, y sales ácidas que contienen el grupo hidrógeno sulfato, HSO4.

6.4. Proceso de obtención :

La pirita del silo(1) se carga en el horno rotatorio por el extremo superior y por el extremo inferior se introduce aire en exceso, los productos resultantes del horno son el óxido de hierro que se descarga para su tratamiento posterior de obtención de hierro y los vapores conteniendo SO2 y aire se llevan a refrigeración con agua(3), el SO2 se lleva al electrofiltro (4) para separar los polvos, el SO2 puro se lleva a los cambiadores de calor (7 y 8) luego al horno de contacto donde el gas de tostación SO2 tiene contacto con el vanadato de potasio sobre dióxido de silicio como transportador la oxidación del SO2 en SO3 se realiza en los hornos de contacto a la temperatura de 400ºC a 600ºC. El gas de reacción ahora es el SO3 que se lleva a las columnas de absorción (9-12). El SO3 no se le puede hacer reaccionar con agua, pues esta no lo moja. Se puede absorber bien en ácido sulfúrico concentrado, en el que se disuelve fácilmente con formación de óleum, con mayor o menor contenido de SO3.Para producir ácido más diluido, el concentrado se deja fluir sobre la cantidad necesaria de agua con refrigeración y agitación simultánea (13).Por destilación (14) de óleum del 25% se obtiene SO3 puro. Es conveniente regular la temperatura del agua de refrigeración (15) de modo que el SO3 condense en estado líquido y sea recogido así.

6.5. Diagrama de Flujo del Proceso :

Para obtener acido sulfúrico, tal como se detalla en el presente diagrama de flujo.

Tabla 5: Descripción de equipos

CODIGO EQUIPO

F-101, F-105, F-113,F-210, F-211, F-212,F-213,F-303, F-311,F-313, F-314, F315

Silos y tanques de almacenamiento de acido sulfúrico, de pirita, de todos los elementos salientes.

B-110 B-201, B-203

Horno rotatorio.Hornos de contacto.

D-111D-206, D207, D-208D-209D-310

Torres de enfriamientoTorres de absorción

Columna de destilación.J-102 Transportador de tornillo helicoidal.

H-103 H-112

Filtro de aire electrofiltro

E-202, E-204, E-312 Intercambiadores de calor.

M-302 Agitador y mezcladorG-104G-304

Bomba de eyección. Transportador de gas.

K-106, K-205, K-301 Válvulas de contacto

Agua

F-303

M-302

H2SO4(80%)

Gases Residuales

H2SO4(98%)

Oleum(10%)

Oleum(25%)

SO3

SO3SO3SO3

SO2

SO3

SO3(+SO2)SO2

SO3(+SO2)

SO2

SO3

H2SO4(diluido)

Oleum (25%)

Oleum (25%)

SO3Refrigerante

H2SO4 ( 98% )

Trióxido de azufre

Oleum (25%)

Oleum de alto contenido

G-304

E-312

F-315

F-311

F-211F-210 F-212 F-213

D-209 D-208 D-207 D-206

K-205

E-204E-202

B-201B-203

GAS

PIRITA

Fe2O3

F-101

J- 102

B- 110SO2

SO2 Aire

D- 111

H- 112

Aire H-103

K-301

CW

CWR

F-105

G-104

F-113

K-106

TOSTACION Y PURIFICACION

OXIDACION

ABSORCION

DESTILACION

D-310

F-313

F-314

ACIDO SULFURICO

Figura 53: Diagrama del Proceso del H2SO4

6.6. Principales usos :

Producción de superfosfato de calcio (fertilizantes).Potabilización de agua: para producir sulfato de aluminio a partir de bauxita.Detergentes: en la sulfonación de dodecil-benceno, que es la materia prima básica para la mayoría de los detergentes utilizados en el hogar y la industria. También para esto se utiliza óleum 22%.Fábricas de Papel: En el proceso de producción de la pulpa de papel, e indirectamente en el uso de - sulfato de aluminio. Este también se utiliza en la depuración de aguas residuales y en la potabilización.Agro-Fito Sanitario: en la producción de sulfato de cobre.Refinación de Petróleo: para las calderas y procesos químicos.Generación térmica de energía: para el tratamiento de las calderas.Metalurgia: para el decapado de metales.Producción de ácido para baterías eléctricas.Producción de sulfato de aluminio: se lo utiliza en reacción con hidróxido de aluminio. El sulfato de aluminio producido se utiliza principalmente en potabilización de aguas, curtiembres, producción de papel y sales de aluminio.Producción de sulfato de cromo: se lo utiliza en reacción con dicromato de potasio y un agente reductor. El sulfato de cromo se utiliza principalmente para el curtido de cueros (curtido al cromo).Fabricación de productos orgánicos, pinturas, pigmentos y rayón.Explosivos: por su gran capacidad de reacción.

6.7. Peligros en la salud de las personas :

Efectos de una sobre exposición aguda: El ácido sulfúrico es corrosivo para todos los tejidos del cuerpo. La cantidad fatal para un adulto varía entre una cucharadita de té y seis gramos del ácido concentrado. Aun pocas gotas pueden ser fatales si el ácido alcanza la tráquea. Puede haber perforación gástrica y peritonitis. Las que pueden ser seguidas por colapso circulatorio. Es común que la causa inmediata de la muerte sea el shock circulatorio.

Inhalación: La inhalación de los vapores puede causar daño pulmonar grave. Se debe llevar a la víctima en forma urgente al aire libre. Si existen los medios administrarle oxígeno. Conseguir atención médica inmediata.

Contacto con la piel: El contacto con la piel puede causar necrosis (gangrena) grave de los tejidos. Las personas que hayan tenido contacto con el ácido sulfúrico deberán lavar las partes afectadas con abundante agua corriente y retirar las ropas lo más rápido posible. Como complemento puede usarse jabón para lavar las partes afectadas. Conseguir atención médica inmediata.

Contacto con los ojos: El contacto del ácido sulfúrico con los ojos puede resultar en la pérdida total de la visión, se deben irrigar con agua corriente.

Ingestión: El contacto del ácido sulfúrico con los órganos internos del cuerpo corroe las membranas mucosas de la boca, garganta y esófago, con dolor agudo y dificultad para tragar. Puede haber también hemorragia gástrica y vómitos. El vómito puede contener sangre fresca. Si accidentalmente la persona llega a ingerir ácido sulfúrico debe administrársele abundante agua o leche, con el objeto de reducir la concentración, y una vez hecho esto puede dársele a tomar leche de magnesia o agua de cal para neutralizar el ácido. No debe provocársele el vómito. Conseguir atención médica inmediata.

Efectos de una sobre exposición crónica: Puede causar traqueo bronquitis, estomatitis, conjuntivitis y gastritis.

Peligro para el medio ambiente: El ácido sulfúrico es dañino para la vida acuática en concentraciones muy bajas.

Peligros especiales del producto: El ácido sulfúrico no es inflamable pero en su concentración más alta puede causar combustión al contacto con líquidos y sólidos. En contacto con metales genera hidrógeno, gas altamente inflamable.

Protección Ambiental: El ácido sulfúrico debe ser usado, si es posible en circuitos cerrados de cañerías, de modo de reducir al mínimo la posibilidad de contacto por derrame accidental. No se debe permitir que el ácido entre en alcantarillas o fuentes de agua.

Toxicidad aguda: Veneno para el ser humano. Extremadamente irritante, corrosivo y tóxico, resultando por su rápida destrucción, causante de quemaduras severas.

Toxicidad crónica : El contacto repetido con soluciones diluidas puede causar dermatitis. La inhalación repetida de vapores puede causar bronquitis crónica.

Sensibilización: Las personas expuestas a los vapores pierden en forma gradual la sensibilidad a su acción irritante.

Para combatir el fuego: Si hay fuegos adyacentes se debe usar el agua con mucha precaución para evitar el contacto con el ácido. Proteger el cuerpo, la vista y las vías respiratorias.

En caso de derrame del material: Se deben hacer diques para contener el flujo del ácido. Usando tierra, arena o concreto. Si es posible recuperar el líquido derramado con mucha precaución. Absorber el líquido con ceniza o polvo de cemento. Limpiar neutralizando el líquido con bicarbonato.

6.8. Almacenamiento y manipulación :

Evitar el contacto del ácido con el agua.

Almacenar separado de carburos, cloratos, fulminatos, nitratos, picratos, metales en polvo, materiales oxidantes y combustibles.Evitar el contacto con el ácido.Almacenar en un lugar aislado, no expuesto a la luz solar y bien ventilado.Almacenar en envases de fierro o polietileno, protegiéndolo de la humedad

Explosivos - tipos y propiedadesIntroducción

Los explosivos están presentes en los trabajos de minería, la construcción y la industria,

tanto es así, que su uso lo hace muy peligroso si no se manipulan de acuerdo a las normas

establecidas su mal uso a causado muchos accidentes graves y muy peligrosos, es por esto

que el conocerlo y estudiarlos nos dan una ventaja a la hora de relacionarnos con ellos.

Los explosivos se usan para romper, destruir o debilitar materiales de gran dureza,

normalmente rocas o en demoliciones en obras civiles. El uso de los explosivos industriales

en determinadas fases de la construcción de las obras públicas, o en edificación, constituye

una herramienta irreemplazable para su economía y eficacia.

Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades

diferenciadoras que los caracterizan y que se aprovechan para la correcta selección,

atendiendo al tipo de voladura que se desea realizar y las condiciones en que se debe llevar

a cabo. Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten además predecir cuáles

serán los resultados de fragmentación, desplazamiento y vibraciones más probables. Las

características más importantes son: potencia y energía desarrollada, velocidad de

detonación, densidad, presión de detonación, resistencia al agua y sensibilidad. Otras

propiedades que afectan al empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son:

los humos, la resistencia a bajas y altas temperaturas, la desensibilización por acciones

externas, etc.

OBJETIVOS:

OBJETIVOS GENERALES:

Dar a conocer los diversos tipos de explosivos posibles a utilizar en el proceso de

voladura en una minería tanto a cielo abierto como en subterráneo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Indicar las principales propiedades de los diferentes explosivos, así como mostrar sus

principales ventajas y limitaciones.

Mostrar cual es el proceso o ciclo de detonación que sigue un explosivo, en el proceso

de voladura.

Marco teórico

1) EXPLOSIVOS INDUSTRIALES:

Los explosivos químicos industriales se clasifican en dos grandes grupos según la velocidad

de su onda de choque:

a) Explosivos Rápidos y Detonantes. Con velocidades entre 2.000 y 7.000 mis.

b) Explosivos Lentos y Deflagrantes. Con menos de 2.000 mis.

Los deflagrantes comprenden a las pólvoras, compuestos pirotécnicos y compuestos

propulsores para artillería y cohetería, casi sin ninguna aplicación en la minería o ingeniería

civil, salvo en el caso de rocas ornamentales.

Los explosivos detonantes se dividen en Primarios y Secundarios según su aplicación. Los

Primarios por su alta energía y sensibilidad se emplean como iniciado res para detonar a los

Secundarios, entre ellos podemos mencionar a los compuestos usados en los detonadores y

multiplicadores (fulminato de mercurio, pentrita, hexolita, etc.).

Los Secundarios son los que se aplican al arranque de rocas y aunque son menos sensibles

que los Primarios desarrollan mayor trabajo útil.

Estos compuestos son mezclas de sustancias explosivas o no, cuya razón de ser estriba en el

menor precio de fabricación, en el mejor balance de oxígeno obtenido, y en las

características y propiedades que confieren los ingredientes a las mezclas en lo relativo a

sensibilidad, densidad, potencia, resistencia al agua, etc.

Los explosivos industriales de uso civil se dividen a su vez en dos grandes grupos, que en

orden de importancia por nivel de consumo y no de aparición en el mercado son:

A. Agentes Explosivos:

Estas mezclas no llevan, salvo algún caso, ingredientes intrínsecamente explosivos. Los

principales son:

Anfo

Alanfo

Hidrogeles

Emulsiones

Anfo Pesado

B. Explosivos Convencionales:

Precisan para su fabricación de sustancias intrínsecamente explosivas que actúan como

sensibilizadores de las mezclas. Los más conocidos son:

Gelatinosos

Pulverulentos

De Seguridad

En este trabajo se exponen las características básicas de cada explosivo, las sustancias

constituyentes y la influencia de diferentes parámetros sobre la eficiencia alcanzada en las

voladuras de rocas.

Agentes explosivos secos

Este grupo engloba, como ya se ha indicado, todos aquellos explosivos que no son sensibles

al detonador y en cuya composición no entra el agua. El factor común es en todos ellos el

Nitrato Amónico, por lo que seguidamente se analizarán algunas de sus propiedades.

Figura 1. Agentes explosivos secos con base de Nitrato Amónico.

2.1. Nitrato Amónico:

El Nitrato Amónico (NH4NO3) es una sal inorgánica de color blanco cuya temperatura de

fusión es 160,6°C.

Aisladamente, no es un explosivo, pues sólo adquiere tal propiedad cuando se mezcla con

una pequeña cantidad de un combustible y reacciona violentamente con él aportando

oxígeno. Frente al aire que contiene el 21% de oxígeno, el NA posee el 60%.

Aunque el NA puede encontrarse en diversas formas, en la fabricación de explosivos se

emplea aquel que se obtiene como partículas esféricas o porosas, ya que es el que posee

mejores características para absorber y retener a los combustibles líquidos y es fácilmente

manipulable sin que se produzcan apelmazamientas y adherencias.

La densidad del NA poroso o a granel es aproximadamente 0,8 g/cm3, mientras que las

densidades de las partículas del NA no poroso se acercan a la de los cristales (1,72 g/cm3),

pero con valores algo inferiores (1,40 -1,45 g/cm3) debido a la microporosidad.

El NA de mayor densidad no se emplea debido a que absorbe peor al combustible y por lo

tanto reacciona más lentamente con él en el proceso de detonación.

Normalmente, el NA utilizado tiene una microporosidad del 15%, que sumada a la

macroporosidad se eleva al 54%.

En cuanto al tamaño de las partículas suele variar entre 1 y 3 mm. El NA en estado sólido

cuando se calienta por encima de 32,1°C, cambia de forma cristalina:

(ß) Ortorrómbico: Densidad del Cristal = 1,72 g/cm3. Si se le adiciona 32.1 °C.

(?) Ortorrómbico: Densidad del Cristal = 1,66 g/cm3.

Esta transición es acompañada de un aumento de volumen del 3,6%, produciéndose

seguidamente la rotura de los cristales en otros más pequeños. Cuando los cristales y se

enfrían y existe algo de humedad tienden a aglomerarse formando grandes terrones.

La solubilidad del NA en el agua es grande y varía ampliamente con la temperatura: De ahí

que el ANFO no se utilice en barrenos húmedos.

A 10°C el 60,0% solubilidad.

A 20°C e1 65,4% solubilidad.

A 30°C el 70,0% solubilidad.

A 40°C el 73,9% solubilidad.

La higroscopicidad es también muy elevada, pudiendo convertirse en líquido en presencia

de aire con una humedad superior al 60%. La adición de sustancias inertes hidrofílicas

como el caolín o las arcillas en polvo evitan que el NA absorba humedad, aunque también

disminuyen su sensibili.dad.

La temperatura ambiente juega un papel importante en el proceso de absorción de la

humedad. En ocasiones, los granos de NA se protegen con sustancias hidrófugas que

impiden su humedecimiento superficial.

El NA es completamente estable a temperatura ambiente, pero si se calienta por encima de

200°C en un recipiente cerrado puede llegar a detonar. La presencia de compuestos

orgánicos acelera la descomposición y baja la temperatura a la cual ésta se produce. Así con

un 0,1% de algodón el NA empieza a descomponerse a los 160°C.

2.2. Anfo:

En 1947 tuvo lugar una desastrosa explosión de Nitrato Amónico en Texas City (Estados

Unidos), ya que esa sustancia se había intentado proteger con parafinas, y sólo un 1% de

ésta ya constituía un buen combustible sensibilizante del NA.

Aparte de la propia catástrofe, este hecho hizo centrar la atención de los fabricantes de

explosivos en el potencial energético del NA y de sus posibilidades como explosivo dado

su bajo precio.

Cualquier sustancia combustible puede usarse con el NA para producir un agente

explosivo. En Estados Unidos a finales de los años 50 se empleaba polvo de carbón pero,

posteriormente, fue sustituido por combustibles líquidos ya que se conseguían mezclas más

íntimas y homogéneas con el NA.

El producto que más se utiliza es el gasoil, que frente a otros líquidos como la gasolina, el

keroseno, etc., presenta la ventaja de no tener un punto de volatilidad tan bajo y, por

consiguiente, menor riesgo de explosiones de vapor.

Foto 1. Gránulos de Nitrato Amónico.

Los aceites usados se han aprovechado también como combustible, pero tienen los

inconvenientes de reducir la sensibilidad a la iniciación y propagación, la velocidad de

detonación y el rendimiento energético. Debido a sus altas viscosidades tienden a

permanecer en la superficie de los gránulos de NA ocupando los macroporos.

Actualmente, no está justificada desde un punto de vista económico la sustitución total o

parcial del gas - oil, por aceites usados debido a los inconvenientes que entrañan estos

productos.

El contenido de combustible juega un papel importantísimo sobre las diferentes

propiedades del anfo. La reacción de descomposición del sistema equilibrado en oxígeno

es:

Produciendo unas 920 Kcal/kg, que puede ser inferior en los productos comerciales según

el contenido en materias inertes, y un volumen de gases de 970 1. La mezcla

estequiométrica corresponde a un 95,3% de NA y un 5,7% de gas - oil, que equivalen a 3,7

litros de éste último por cada 50 kg de NA.

La influencia que tiene el porcentaje de combustible sobre la energía desprendida y

velocidad de detonación quedan indicadas en la siguiente figura:

Figura 2. Variación de la energía termodinámica y velocidad de detonación del anfo con

el contenido de gas – oil.

Se ve pues que no interesan ni porcentajes inferiores ni superiores al indicado si se pretende

obtener el máximo rendimiento en las voladuras. En ocasiones, como por ejemplo épocas

de verano, se suele añadir más gas - oil al anfo, pues puede llegar a perderse por el calor

hasta e150% del combustible, con una merma importante en la eficiencia.

El control de calidad del anfo es sencillo, pues consiste en la extracción del gas-oil de una

muestra por medio de éter, y medida del peso de la misma antes y después del proceso.

Figura 3. Procedimiento de laboratorio para medir el porcentaje de gas - oil.

También el contenido de combustible afecta a la cantidad de gases nocivos desprendidos en

la explosión (CO + NO). Cuando en las voladuras los humos producidos tienen color

naranja, ello es un indicativo de un porcentaje insuficiente de gas-oil, o bien que el anfo ha

absorbido agua de los barrenos o no se ha iniciado correctamente.

La variación de sensibilidad con la cantidad de combustible también es acusada, pues con

un 2% de gasolina iniciación puede conseguirse con un detonador, aunque la energía

disponible es muy baja, y con una cantidad superior al 7% la sensibilidad inicial Decrece

notablemente.

Figura 4. Sensibilidad del anfo a la iniciación.

Tal como se ha indicado anteriormente con el NA, el agua es el principal enemigo del anfo,

pues absorbe una gran cantidad de calor para su vaporización y rebaja considerablemente la

potencia del explosivo. En cargas de 76 mm de diámetro una humedad superior al 10%

produce la insensibilización del agente explosivo. En tales casos el único recurso de empleo

consiste en envolver al ANFO en recipientes o vainas impermeables al agua.

Figura 5. Influencia del contenido de agua sobre la velocidad de detonación.

Las características explosivas del ANFO varían también con la densidad. Conforme ésta

aumenta la velocidad de detonación se eleva, pero también es más difícil conseguir la

iniciación.

Por encima de una densidad de 1,2 g/cm3 el anfo se vuelve inerte no pudiendo ser detonado

o haciéndolo sólo en el área inmediata al iniciador. El tamaño de los gránulos de NA

influye a su vez en la densidad del explosivo.

Así, cuando el anfo se reduce a menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser 0,6

g/cm3, lo que significa que si se quiere conseguir una densidad normal entre 0,8 y 0,85

g/cm3 para alcanzar unas buenas características de detonación será preciso vibrarlo o

compactarlo.

Por otro lado, el diámetro de la carga es un parámetro de diseño que incide de forma

decisiva en la velocidad de detonación del anfo.

Figura 6. Influencia del diámetro de la carga sobre la velocidad de detonación.

El diámetro crítico de este explosivo está influenciado por el confinamiento y la densidad

de carga. Usado dentro de barrenos en roca con una densidad a granel de 0,8 g/cm3 el

diámetro crítico es de unos 25 mm, mientras que con 1,15 g/cm3 se eleva a 75 mm.

La sensibilidad de iniciación del anfo disminuye conforme aumenta el diámetro de los

barrenos. En la práctica los multiplicadores de 150 g son efectivos en diámetros de carga

inferiores a los 150 mm, y por encima de ese calibre se recomiendan multiplicadores de 400

a 500 g.

Aunque el anfo se emplea predominantemente como carga a granel, es importante saber

que la energía por metro lineal de columna disminuye con el desacoplamiento. Cuando el

confinamiento de la carga no es grande la "VD" y la presión máxima sobre las paredes de

los barrenos disminuyen.

2.3. Alanfo:

Como la densidad del ANFO es baja, la energía que resulta por unidad de longitud de

columna es pequeña.

Para elevar esa energía, desde 1968 se viene añadiendo a ese agente explosivo productos

como el Aluminio con unos buenos resultados técnicos y económicos, sobre todo cuando

las rocas son masivas y los costes de perforación altos. Cuando el aluminio se mezcla con

el nitrato amónico y la cantidad es pequeña la reacción que tiene lugar es:

Pero cuando el porcentaje de aluminio (Al) es mayor, la reacción que se produce es la

siguiente:

Figura 11.9. Efecto del aluminio sobre la energía desarrollada con respecto a una misma

cantidad de anfo.

El límite práctico, por cuestiones de rendimiento y economía se encuentra entre el 13 y el15

%. Porcentajes superiores al 25% hacen disminuir la eficiencia energética. Las

especificaciones que debe cumplir el aluminio son: en cuanto al tamaño que se encuentre

casi el 100% entre las 20 y las 150 mallas y en cuanto a la pureza que sea superior al 94%.

En estos agentes explosivos, la pureza no es tan crítica como en los hidrogeles, ya que no es

de temer la acción galvánica producida por los cambios de pH. Esto significa que restos o

desechos de aluminio de otros procesos pueden emplearse en la fabricación del ALANFO.

El límite inferior de tamaño es debido a que si el Al está en forma de polvo pueden

producirse explosiones incontroladas.

Hidrogeles

Los hidrogeles son agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas saturadas de

NA, a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio, en las que se

encuentran dispersos los combustibles, sensibilizantes, agentes espesantes y gelatinizantes

que evitan la segregación de los productos sólidos.

El desarrollo de estos explosivos tuvo lugar a finales de la década de los 50 cuando Cook y

Farnam consiguieron los primeros ensayos positivos con una mezcla del 65% de NA, 20%

de Al y 15% de agua. Tras esos primeros resultados, Cook empezó a utilizar como

sensibilizante el TNT, y así comenzó en Canadá la fabricación comercial bajo patente,

extendiéndose después a Estados Unidos.

Posteriormente, se realizaron las primeras experiencias con hidrogeles sensibilizados con

aluminio. Este metal planteaba serios problemas de empleo, pues reaccionaba con el agua a

temperatura ambiente desprendiendo hidrógeno. Para evitar ese fenómeno se pasó a

proteger las partículas de aluminio con productos hidrófugos. Ya en 1969 la Dupont

desarrolló unos nuevos hidrogeles que se caracterizaban por no contener los compuestos

explosivos tradicionales, ni metales particulados como sensibilizantes fundamentales, sino

que incorporaban como combustible sustancias orgánicas como las derivadas de las aminas,

parafinas, azúcares, etc.

En la Fig. 11.10 se indican los principales tipos de explosivos acuosos obtenidos a partir del

Nitrato Amónico, en dos grandes grupos que son los hidrogeles y las emulsiones con sus

mezclas.

Centrándonos en los hidrogeles que se emplean actualmente, el proceso de fabricación se

basa en el mezclado de una solución de oxidantes con otra de nitrato de monometilamina

(NMMA) y la adición de diversos productos sólidos y líquidos, tales como oxidantes,

espesantes, gelatinizantes, etc. La solución de oxidantes está constituida por agua, nitrato

amónico y nitrato sódico, a la que se aporta tio-urea y parte de las gomas que permiten

conseguir una viscosidad alta para retener las burbujas de gas. El nitrato sódico tiene las

ventajas de disponer de una gran cantidad de oxígeno y de disminuir el punto de

cristalización de las soluciones salinas.

La solución de NMMA se prepara calentando los bidones en los cuales se transporta, ya

que ésta se encuentra solidificada al tener un punto de cristalización entre los 33 y 39°C.

Este producto tiene unas características como sensibilizante excelentes, pues es muy buen

combustible con un balance de oxígeno muy negativo y alta densidad, y además es poco

sensible a efectos dinámicos subsónicos de choques y roces. Las proporciones de NMMA

en los hidrogeles oscilan entre el 10 y el 35%.

La mezcla de aditivos sólidos está formada por aluminio, almidón, gomas y otras sustancias

en menor proporción. El aluminio aumenta proporcionalmente la sensibilidad de los

hidrogeles y las gomas, y el almidón sirve para espesar las mezclas. En ocasiones se añaden

compuestos capaces de formar enlaces cruzados que producen la gelatinización de los

hidrogeles.

Por otro lado, como el porcentaje de agua utilizado no es suficiente para disolver todos los

nitratos, cierta cantidad de éstos se añaden en estado sólido formando parte de la fase

dispersa. Para modificar la densidad se puede proceder a la gasificaci6n química,

generalmente con nitrito de sodio, o a la adición de productos de baja densidad,

microesferas de vidrio, etc.

La mezcla de todos esos componentes se realiza de forma continua o discontinua con

mezcladoras dotadas de agitación y que pueden estar instaladas en plantas fijas o sobre

camiones.

En cuanto a las características de los hidrogeles, ya que en su composición no se utilizan

sensibilizantes intrínsecamente explosivos, poseen una seguridad muy alta tanto en su

fabricación como en su manipulación. A pesar de esto, presentan una aptitud a la

detonación muy buena que hacen que algunos hidrogeles puedan emplearse en calibres muy

pequeños e iniciarse con detonadores convencionales.

La resistencia al agua es excelente y la potencia, que es una característica fundamental de

aplicación, es equivalente o superior a la de los explosivos convencionales, pudiendo

ajustarse en función de la formulación del hidrogel.

Las energías desarrolladas oscilan en el rango de las 700 a las 1500 cal/g. La densidad

puede también modificarse, desde 0,8 hasta 1,6 g/cm3, partiendo de un valor básico

comprendido entre 1,4 y 1,5. Mediante la adición de gasificantes químicos, como ya se ha

indicado, o de aditivos de baja densidad puede reducirse tal parámetro. Esas disminuciones

influyen sobre los explosivos haciendo que la velocidad de detonación aumente en muchos

casos, así como su sensibilidad.

Como es obvio, la variedad de productos que pueden obtenerse con distintas composiciones

es muy grande. Desde los hidrogeles encartuchados, semejantes a los explosivos

gelatinosos convencionales, hasta los vertibles que tienen unas características reológicas

que hacen que puedan tratarse como fluidos. En este último caso se pueden aprovechar

beneficiosamente las ventajas derivadas de una carga mecanizada así como del hecho de

rellenar totalmente el hueco de los barrenos perforados.

En lo referente a los humos de voladura, los hidrogeles sensibilizados con aluminio

presentan unas calidades de humo mejores que las obtenidas con explosivos

convencionales.

Emulsiones

Este grupo de explosivos, que es el de más reciente aparición en el mercado, mantiene las

propiedades de los hidrogeles ya citados, pero a su vez mejora dos características

fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua.

El interés de estos productos surgió a comienzos de la década de los 60, cuando se

investigaban las necesidades básicas de un explosivo para que se produjera el proceso de

detonación combinando una sustancia oxidante con un aceite mineral.

Estos constituyentes han permanecido químicamente invariables durante muchos años

(nitrato amónico + gas-oil), pero, sin embargo, la forma física ha cambiado drásticamente.

En la Tabla 11.2 se resumen, en el orden cronológico de aparición de los explosivos, los

oxidantes, combustibles y sensibilizadores empleados en la fabricación de cada uno de

ellos.

Desde un punto de vista químico, una emulsión es un sistema bifásico en forma de una

dispersión estable de un líquido inmiscible en otro. Las emulsiones explosivas son del tipo

denominado "agua en aceite" en las que la fase acuosa está compuesta por sales inorgánicas

oxidantes disueltas en agua y la fase aceitosa por un combustible líquido inmiscible con el

agua del tipo hidrocarbonado.

El desarrollo de los explosivos ha llevado aparejado una reducción progresiva del tamaño

de las partículas, pasando desde los sólidos a las soluciones salinas con sólidos y, por

último, a las microgotas de una emulsión explosiva. Tabla 11.3.

Se comprende así, que la dificultad de fabricación de las emulsiones se encuentra en la fase

aceitosa pues, por imperativo del balance final de oxígeno, el 6% en peso de la emulsión,

que es el aceite, debe englobar al 94% restante que se encuentra en forma de microgotas.

En la Tabla anterior las velocidades de detonación de cada uno de los explosivos, que

corresponden a un diámetro dado, reflejan la fuerte dependencia de la eficiencia de la

reacción con el tamaño de las partículas. La estructura de las emulsiones se observa en las

fotografías siguientes, donde las microgotas de solución saturada (oxidante) adoptan una

forma poliédrica y no de esferas, con una fase continua de aceite que las envuelve. En la

Foto 11.2.c el tamaño de las microgotas comparado con el de un prill de nitrato amónico es

100 veces más pequeño.

Para conseguir una sensibilización adecuada de los explosivos cuando éstos no contienen

sensibilizantes químicos, sólidos o líquidos, se precisa un mecanismo físico como el de las

burbujas de gas, que al ser comprimidas adiabáticamente producen el fenómeno de "Puntos

Calientes" que favorecen tanto la iniciación como la propagación de la detonación.

Los agentes gasificantes que se utilizan están constituidos por poliestireno expandido o

microesferas de vidrio. En lo referente a los tipos de emulsión, bajo ese término quedan

englobados productos de diferentes propiedades relacionadas con las características de la

fase continua y su efecto sobre la viscosidad y consistencia.

Según el tipo de combustible, gas-oil, parafinas, gomas, etc., las características reológicas

de las emulsiones son distintas, así como sus aplicaciones y métodos de empleo. También

el tipo de agente emulsificante que se utilice para reducir la tensión superficial entre los dos

líquidos inmiscibles y permitir la formación de la emulsión, puede ayudar a evitar los

problemas de coagulación en grandes gotas de la solución de nitrato amónico, así como el

fenómeno de cristalización de las sales.

Otro aspecto a tener en cuenta es el enfriamiento del producto desde el momento de su

fabricación, que se realiza a unas temperaturas próximas a los 80°C, hasta el instante de

empleo. El esquema de preparación de las emulsiones, tanto encartuchadas como a granel,

se representa en la Fig.11.14. A partir de los diferentes componentes: fase acuosa oxidante,

fase combustible y agente emulsificante-estabilizante, y previo calentamiento de éstos, se

procede a una intensa agitación dinámica obteniendo una emulsión básica que

posteriormente se refina para homogeneizarla y estabilizarla en el tiempo.

A continuación, se mezcla con los productos secos que se adicionan para ajustar la

densidad o la potencia del explosivo. Esos productos sólidos pueden ser: aluminio en polvo,

agentes gasificantes reductores de densidad, gránulos de nitrato amónico, etc. El polvo de

aluminio aunque aumenta la energía desarrollada por el explosivo tiene un efecto reductor

de la velocidad de detonación.

Por otro lado, la sensibilidad de la emulsión disminuye conforme aumenta la densidad,

siendo necesario trabajar por encima del diámetro crítico y utilizar iniciadores potentes.

La tendencia actual hacia el empleo de las emulsiones en las operaciones de arranque con

explosivos se fundamenta en las numerosas ventajas que presentan:

Menor precio, ya que en su fabricación no se precisa el uso de gomas y féculas de alto

coste.

Excelente resistencia al agua.

Posibilidad de conseguir productos con densidades entre 1 y 1,45 g/cm3

Elevadas velocidades de detonación, 4000 a 5000 m/s, con poco efecto del diámetro de

encartuchado.

Gran seguridad de fabricación y manipulación.

Posibilidad de mecanizar la carga y preparar mezclas con ANFO.

Por el contrario, los inconvenientes que plantean son los derivados de unas condiciones de

preparación muy estrictas, la alterabilidad por las bajas temperaturas, la contaminación

durante la carga si se utiliza a granel, el tiempo de almacenamiento y los períodos

prolongados de transporte.

ANFO pesado

En la tecnología actual de voladuras es incuestionable que el ANFO constituye el explosivo

básico. Diversos intentos se han dirigido hacia la obtención de una mayor energía de este

explosivo, desde la trituración de los prills de nitrato amónico de alta densidad hasta el

empleo de combustibles líquidos de alta energía, como las nitroparafinas, el metanol y el

nitropropano, pero comercialmente no han prosperado.

El ANFO Pesado, que es una mezcla de emulsión base con ANFO, abre una nueva

perspectiva en el campo de los explosivos.

El ANFO presenta unos huecos intersticiales que pueden ser ocupados por un explosivo

líquido como la emulsión que actúa como una matriz energética. Fig.11.15

Aunque las propiedades de este explosivo dependen de los porcentajes de mezcla, las

ventajas principales que presenta son:

Mayor energía.

Mejores características de sensibilidad.

Gran resistencia al agua.

Posibilidad de efectuar cargas con variación de energía a lo largo del barreno.

La fabricación es relativamente fácil, pues la matriz emulsión puede ser preparada en una

planta fija y transportada en un camión cisterna hasta un depósito de almacenamiento o ser

bombeada a un camión mezclador. Con estos camiones pueden prepararse in-situ las

mezclas de emulsión con nitrato amónico y gas-oil en las proporciones adecuadas a las

condiciones de trabajo. Fig. 11.16.

En la Fig. 11.17 se muestra la variación de la Potencia Relativa en Volumen (ANFO = 100)

en un ANFO Pesado en función del porcentaje de emulsión. Puede verse cómo un ANFO

Pesado 70/30 es superior en potencia a un ALANFO del 5% y una mezcla 60/40 es casi

comparable a un ALANFO del 10%. Curiosamente, cuando la matriz de emulsión aumenta

por encima del 40% la potencia disminuye debido a que la separación de las partículas de

ANFO resulta elevada para que éstas actúen eficientemente como puntos calientes y

propagadores de la onda de choque.

La densidad de la mezcla aumenta con el porcentaje de emulsión. Alcanzándose la energía

máxima para un valor de ésta de 1,3 g/cm3 aproximadamente. En la Fig. 11.18 se indica la

variación de la sensibilidad del ANFO Pesado conforme aumenta el porcentaje de

emulsión. La sensibilidad disminuye al incrementarse la densidad, siendo necesario cada

vez un iniciador de mayor peso. Para una densidad de 1,33 se necesita un multiplicador de

Pentolita de 450 g como mínimo.

Con la reciente aceptación del ANFO Pesado en la industria, esos mismos explosivos pero

aluminizados hacen posible pensar en una mejora de la eficiencia de las operaciones y

ahorro de costes, al tratarse de productos de una alta potencia volumétrica y con un precio

relativamente bajo.

El aluminio incrementa la energía total producida, la potencia relativa en volumen, la

temperatura y la presión de detonación. El efecto de la adición de aluminio a un ANFO

Pesado 70/30 (ANFO/emulsión) se muestra en la Fig. 11.19.

La Tabla 11.4. recoge las potencias del ANFO, las emulsiones y diversos ANFOS Pesados

preparados a partir de nitrato amónico poroso de baja densidad, y distintos porcentajes de

aluminio. La reacción del aluminio durante la detonación da lugar a la formación de óxidos

sólidos y no productos gaseosos. El volumen de gas que se genera por el explosivo es, por

esto, reducido. El calor de formación de los óxidos de aluminio es muy alto, 16260 kJ/kg,

resultando una ganancia considerable del calor de explosión que aumenta la temperatura de

los gases.

Este aumento de la temperatura ayuda a reducir el volumen de los gases, desarrollando

éstos un mayor trabajo al estar más calientes. La adición de aluminio facilita el desarrollo

de una mayor cantidad de trabajo para una misma cantidad de explosivo, pudiéndose

entonces aumentar la piedra y el espaciamiento de los esquemas, mientras que se mejora la

fragmentación resultante de las voladuras. La Fig. 11.20. permite definir la composición

óptima de un explosivo para obtener una potencia dada. Las potencias relativas en volumen

con respecto al ANFO varían entre 1,0 Y 1,9.

Explosivos gelatinosos

Alfred Nobel en 1875 descubrió que una gran cantidad de nitroglicerina (NG) podía

disolverse y quedar retenida en nitrocelulosa (NC), obteniéndose un producto con

consistencia plástica de fácil uso y manipulación en aquella época. Esa gelatina explosiva

formada por e192% de NG y e18% de NC tenía un balance de oxígeno nulo y desarrollaba

una energía incluso superior que la NG pura."'Posteriormente, con intención de reducir la

potencia de esa mezcla explosiva se añadieron sustancias oxidantes y combustibles, en las

proporciones adecuadas para mantener el balance de oxígeno, de manera que además de

reducir considerablemente el coste de fabricación se conservaba la consistencia gelatinosa.

Así, el porcentaje de NC-NG de las gelatinas explosivas actuales oscila entre el 30 y el

35%, y el resto corresponde a los oxidantes como el nitrato amónico, a los combustibles y a

otros productos especiales que sirven para corregir la higroscopicidad de los nitratos. A

pesar de la pequeña cantidad de NG, las potencias resultantes no son tan bajas como

parecerían a simple vista, pues se alcanzan niveles próximos al 80%de la goma pura Las

ventajas principales de estos explosivos que se han utilizado con mucha profusión hasta

épocas recientes son:

- Potencias elevadas.

- Altas densidades, desde 1,2 hasta 1,5 g/cm 3.

- Elevadas velocidades de detonación, entre 5.000 y 6.000 m/s.

- Gran resistencia al agua y estabilidad química. Los inconvenientes más importantes que

presentan son:

- Riesgo de accidentes en la fabricación y transporte.

- Sensibles a estímulos subsónicos y por consiguiente elevado peligro si la maquinaria

golpea o impacta con restos de explosivo.

- Produce dolores de cabeza, pues la NG dilata los vasos sanguíneos.

- Reducida flexibilidad para la utilización en condiciones ambientales extremas.

- Elevados costes de fabricación.

Las principales aplicaciones de estos explosivos se centran en el arranque de rocas duras y

muy duras, como cargas de fondo, y en voladuras bajo presión de agua y en barrenos

húmedos.

Explosivos pulverulentos

Aquellas mezclas explosivas sensibilizadas con NG pero con un porcentaje inferior al 15%,

tienen una consistencia granular o pulverulenta.

Dentro de este grupo de explosivos cabe distinguir aquellos que poseen una base inerte y

los de base activa. Los primeros, actualmente en desuso, fueron desarrollados por Nobel en

1867 y se componían de NG y kieselghur o tierra de infusorios calcinada. Los de base

activa, se fabrican en su mayoría sustituyendo las sustancias inertes por una mezcla de

oxidantes y combustibles que aportan una potencia adicional.

El primer oxidante utilizado fue preferentemente el nitrato sódico, que se sustituyó después

por el nitrato amónico de mayor eficiencia energética. También este caso se emplea

aditivos especiales para reducir la higroscopicidad del NA.

En otros explosivos pulverulentos parte de la NG es sustituida, total o parcialmente, por

TNT.

Las características que poseen estas mezclas explosivas son:

- Potencias inferiores a las de los gelatinosos.

- Velocidades de detonación y densidades inferiores, de 3.000 a 4.500 m/s y de 0,9 a

1,2g/cm3 respectivamente.

- Muy poca resistencia al agua.

- Adecuados para rocas blandas y semiduras como carga de columna.

Explosivos de seguridad

Se denominan Explosivos de Seguridad, en otros países Permisibles, a aquellos

especialmente preparados para su uso en minas de carbón con ambientes inflamables de

polvo y grisú. Su característica principal es la baja temperatura de explosión. .

Actualmente, los Explosivos de Seguridad se clasifican en dos grupos. El primero, es el que

en su composición se encuentra un aditivo que juega el papel de inhibidor de la explosión,

generalmente cloruro sódico, que según su granulometría, porcentaje, etc., aumenta con

mayor o menor intensidad el grado de seguridad frente a una atmósfera inflamable.bio

manual, mientras que las de sección redonda se utilizan cuando las perforadoras disponen

de cambiadores .El segundo grupo, de más reciente aparición y de nominados de Seguridad

Reforzada o de Intercambio lónico, consiguen rebajar la temperatura de explosión mediante

diversos ingredientes que al reaccionar en el momento de la detonación forman al inhibidor

en ese mismo instante. Estos explosivos suelen estar constituidos por un pequeño

porcentaje de Ng, un combustible, y el par salino nitrato sódico-cloruro amónico. La

reacción que tiene lugar es: NaNO3 + NH4CI + NaCI + NH4NO3 el nitrato amónico actúa

después como oxidante y el cloruro sódico en estado naciente es el que tiene un gran poder

refrigerante, mucho mayor que en los explosivos de seguridad clásicos.

Si, por un fallo, un cartucho de explosivo de intercambio iónico detona al aire o bajo unas

condiciones de confinamiento débiles, los fenómenos que tienen lugar son la

descomposición explosiva de la nitroglicerina y la acción inhibidora del cloruro amómico

ya que no se produce la reacción del par salino. En cualquier caso, se evita la deflagración

que sería muy peligrosa en una atmósfera inflamable.

Las características prácticas de los explosivos de seguridad son: una potencia media o baja,

velocidades de detonación entre 2.000 y 4.500 mis, densidades entre 1 y 1,5 g/cm3 y mala

resistencia al agua, salvo en algún compuesto.

Pólvoras

Actualmente, la pólvora para uso minero tiene la siguiente composición: Nitrato Potásico

(75%), Azufre (10%) y Carbón (15%). Presentándose siempre granulada y grafitada, con

dimensiones que oscilan entre 0,1 mm y 4 mm y envasada generalménte en bolsas de 1, 2,5

Y5 kg. La velocidad de combustión depende de la densidad de la pólvora y condiciones de

confinamiento, y es siempre inferior a los 2.000 m/s, por lo que obviamente es un explosivo

deflagrante. La potencia que desarrolla con respecto a la goma pura es del orden del 28%, y

la energía específica de 23.800 kgm/kg, con una temperatura máxima de unos 200°C. La

resistencia al agua es muy mala. Hoy en día, la utilización de la pólvora se ha reducido a la

extracción de bloques de roca ornamental y al arranque de materiales muy elastoplásticos

como los yesos, que rompen mejor bajo el efecto continuado de los gases que por una

tensión puntual instantánea. Se trata pues de aprovechar el gran empuje de los gases más

que el efecto rompedor que es bajo.

Explosivos de dos componentes

Los explosivos de dos componentes, también llamados explosivos binarios, están

constituidos por dos sustancias que individualmente pueden clasificarse como no

explosivas. Cuando se transportan o almacenan separadamente, normalmente, no están

reguladas como si fueran explosivos, aunque sí deben ser protegidas de los robos. El

explosivo binario más común es una mezcla de nitrato amónico pulverizado y nitrometano,

aunque también se han utilizado otros combustibles de, cohetes. Los dos componentes se

suelen transportar al área de trabajo en recipientes separados, y a continuación el

combustible líquido es vertido en el recipiente de nitrato amónico. Después de un tiempo de

espera predeterminado la mezcla se vuelve sensible al detonador y ya está lista para su uso.

Los explosivos binarios se utilizan cuando se requieren pequeñas cantidades de explosivos,

como sucede en obras especiales de cimentaciones, nivelaciones, zanjas de cables, etc.

Cuando los consumos son elevados, el mayor precio y el inconveniente de tener que

preparar las mezclas en el lugar de trabajo les hacen poco atractivos frente a los explosivos

convencionales.

Explosivos comercializados en España

En las Tablas 11.5 y 11.6 se resumen las características técnicas principales de los

explosivos comerciales en España por la UEE, S. A.

Como puede observarse existen siete familias de explosivos: ANFOS, hidrogeles,

emulsiones, ANFOS Pesados, gelatinosos, pulverulentos y de seguridad. Además de

indicarse los campos de aplicación de los distintos tipos de explosivos, se dan los valores

característicos de diferentes propiedades.

La potencia relativa, expresada en tanto por ciento, se refiere a la goma pura, que se toma

como explosivo patrón asignándole el valor 100. Las pruebas realizadas para medir la

energía disponible para producir los efectos mecánicos son las del bloque de plomo

(Traulz) y mortero balístico.

La densidad de encartuchado es una característica muy interesante de los explosivos, que

depende en gran parte de la granulometría de los componentes sólidos y tipo de materias

primas empleadas en su fabricación.

La velocidad de detonación señalada corresponde a ensayos realizados con cartuchos de 26

mm de diámetro, cebados con un detonador del número 8.

Finalmente, se indica el calor de explosión y la resistencia al agua. Esta última refleja el

comportamiento de los explosivos ante la humedad y depende de su composición. A

medida que aumenta la proporción de sales oxidantes disminuye la resistencia al agua,

especialmente en el caso del nitrato amónico, por ser muy higroscópico. Por el contrario,

las gomas y los hidrogeles son los explosivos que mejor se comportan en ambientes

húmedos o bajo agua.

Por otro lado, en la Tabla 11.6 se reflejan las dimensiones de los cartuchos de los diferentes

tipos de explosivos que se comercializan, el peso aproximado y el tipo de encartuchado

empleado.

Propiedades de los explosivos

1 Fuerza: Capacidad de trabajo útil de un explosivo, es común referirse a ella como

potencia.

Densidad de Empaque: Esta medida se expresa con la cantidad de cartuchos por caja

de 25 kg.

Velocidad de detonación: Es la velocidad con la cual la onda de detonación viaja por

el explosivo, se expresa en metros por segundo. Esta propiedad depende de la densidad

del explosivo, de sus componentes, tamaño de las partículas y grado de confinamiento.

Sensibilidad: Es el mínimo de energía, presión o potencia que es necesaria para que

surja la iniciación.

Resistencia al agua: Capacidad del explosivo para resistir el contacto o sumergimiento

en agua sin que esto afecte su capacidad de detonación.

Emanaciones: En la construcción se conoce como emanaciones a los gases tóxicos.

Siempre que se produce una explosión, esto da lugar a vapor de agua, dióxido de

carbono y nitrógeno, mismos que nos son tóxicos, pero que forman gases asfixiantes

como monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno.

Inflamabilidad: Es la facilidad con que un explosivo responde a una llama o calor.

En resumen

Los explosivos son mezclas con poca estabilidad química, razón por la cual pueden

transformarse abruptamente en gases, al tiempo que producen altas presiones en breve

tiempo. Se emplean en diversas obras como en la construcción de presas, sistemas de

conducción eléctrica, gasoductos, oleoductos, sistemas de drenaje, vías, canales, túneles y

compactación de suelos, entre otras aplicaciones.

Los explosivos convencionales y los agentes explosivos poseen propiedades

diferenciadoras que los caracterizan y que se aprovechan para la correcta selección,

atendiendo al tipo de voladura que se desea realizar y las condiciones en que se debe llevar

a cabo. Las propiedades de cada grupo de explosivos permiten además predecir cuáles

serán los resultados de fragmentación, desplazamiento y vibraciones más probables. Las

características más importantes son: potencia y energía desarrollada, velocidad de

detonación, densidad, presión de detonación, resistencia al agua y sensibilidad. Otras

propiedades que afectan al empleo de los explosivos y que es preciso tener en cuenta son:

los humos, la resistencia a bajas y altas temperaturas, la desensibilización por acciones

externas, etc. Deflagrantes

Son los explosivos en los que la reacción se inicia por mecanismos químicos tradicionales:

activación termocinética. La velocidad de estos no supera la velocidad del sonido (medida

en el medio explosivo, que siendo sólido o líquido, es muy superior a la del aire). La

barrera del sonido atempera la energía cedida por este, de modo que no son muy potentes.

Su interés es escaso: pirotecnia y algunas aplicaciones en las que se requieran baja energía.

En esta línea, los propelentes son considerados un subgrupo de los explosivos deflagrantes.

Pólvora negra

Nitrato de Potasio

Detonantes

La reacción en este grupo se autoabastece por una onda de choque, supersónica (en el

medio que recorre), que inicia al explosivo a medida que esta transcurre. Dada la alta

velocidad de la reacción son explosivos muy potentes.

Dentro de esta clase se pueden incluir todas las sustancias explosivas mencionadas a

continuación.

Sustancias explosivas por sensibilidad Primarios

Son aquellas sustancias que requieren cantidades ínfimas de energía para activarse. Son de

gran peligrosidad y generalmente se utilizan flegmatizados (insensibilizados).

Su potencia es modesta en comparación con los demás grupos.

Triyoduro de amonio

Fulminato de mercurio

Fulminato de plata

Azida de plomo o nitruro de plomo.

Azida de plata

Estifnato de plomo o trinitroresorcinato de plomo.

Hexanitrato de manitol

Acetiluro de plata

Secundarios

Responden al grupo más numeroso, con energías de activación intermedias aunque no

estrictamente homogéneas. Las potencias son muy altas, encontrándose en el orden de los

GW.

Nitroglicerina Muy sensible. Generalmente se le aplica un desensibilizador.

Trilita o TNT

Hexógeno, RDX Ciclonita (trinitrofenilmetilnitramina)

Pentrita, PT, PETN Tetranitrato de pentaeritrita

Ácido pícrico o TNP (Trinitrofenol)

Picrato de amonio

Tetranitrometano

Octógeno o HMX (Ciclotetrametilentetranitramina)

Nitrocelulosa

Cloratita

Terciarios

Familia constituida casi en unanimidad por NAFOS (nitrato de amonio/fuelóleo) conocida

su enorme insensibilidad.

ANFO o NAFO en castellano.

Sustancias explosivas por utilización Iniciador

Material energético, con una energía de activación relativamente baja, utilizado para iniciar

a un explosivo secundario. Suelen ser explosivos de alta sensibilidad (primarios) en

combinación de acuerdo al impulso requerido: impacto, eléctrico o térmico. Suelen ser

llamados detonadores al estar encartuchados comercialmente.

Carga

Es la masa base que explotará y es objeto del diseño de la voladura. El iniciador es el

responsable de iniciar la carga. Algunas sustancias pueden no requerir iniciador: pólvora,

nitroglicerina o pentrita se inflaman con relativa facilidad bajo la llama.

Multiplicador

En ciertas ocasiones la carga no detona con el iniciador, por lo que se requiere un explosivo

intermedio que sea sensible al iniciador y a la vez inicie a la carga. Muy frecuentemente los

nafos requieren de este tipo de carga.

Sustancias explosivas mezcladas

A menudo las sustancias carecen de todas las propiedades solicitadas para una función; por

ejemplo: la nitroglicerina es muy inestable, el nitrato amónico muy mediocre o el estifnato

de plomo debería ser más sensible a la llama. Para soslayar dichos problemas se recurre a

mezclas de estos para potenciar debilidades. Comercialmente se conocen:

Dinamitas

La dinamita es un explosivo compuesto por nitroglicerina y dióxido de silicio. Es una

mezcla grisácea y aceitosa al tacto, considerada un explosivo potente (comparado con la

pólvora, el fulminato de mercurio y otros explosivos débiles).

Gomas

La Goma-2 es un explosivo del tipo dinamita de fabricación española para uso industrial

(sobre todo en minería) por la Unión Española de Explosivos, S.A. (actualmente

MAXAM). Se comercializa al menos en dos variantes, la Goma-2 EC y la Goma-2 ECO.

Pulverulentas

Existe un error: las dinamitas no contienen dióxido de silicio en cantidad importante.

Pueden llevar en su composición nitrocelulosa, colorantes, estabilizantes y varios

compuestos inorgánicos en pequeñas cantidades.

Propiedades específicas de los explosivos

1.- Estabilidad química.

Es la aptitud que el explosivo posee para mantenerse químicamente inalterado durante un

cierto periodo de tiempo.

Esta estabilidad con la que el explosivo parte de fábrica se mantendrá sin alteraciones

mientras las condiciones de almacenamiento sean adecuadas. Esto permitiría al usuario

tener un producto totalmente seguro y fiable para los trabajos de voladura.

Las pérdidas de estabilidad en los explosivos se producen bien por un almacenamiento

excesivamente prolongado o bien porque las condiciones del lugar no sean las adecuadas.

Si los explosivos son polvurolentos con nitrato amónico se estropearán perdiendo dinero

pero no tendremos accidentes.

Los explosivos con nitroglicerina si pierden su estabilidad química puede significar que la

nitroglicerina se ha descompuesto.

El cartucho suda o se observan manchas verdes en la envoltura. En este caso el peligro es

inminente y es imprescindible la destrucción de este explosivo.

2.- Sensibilidad.

Se define la sensibilidad de un explosivo como la mayor o menor facilidad que tiene un

explosivo para ser detonado.

Se dice por lo tanto que un explosivo es muy sensible cuando detona sin dificultades al

detonador y a la onda explosiva que se produzca en sus cercanías. Un explosivo insensible

es todo lo contrario.

Los explosivos sensibles aseguran pocos fallos en los barrenos. Los insensibles por lo

contrario provocarán más barrenos fallidos. En este sentido son mejores los explosivos

sensibles. Ahora bien, están más cercanos a producirse una explosión fortuita que los

explosivos insensibles en los que la probabilidad de accidente es prácticamente nula. En

este sentido los insensibles son más seguros que los sensibles.

Existe otro concepto de sensibilidad debido a experimentos realizados en los laboratorios,

donde se realizan la sensibilidad al detonador, sensibilidad a la onda explosiva,

sensibilidad al choque y sensibilidad al rozamiento. De estas las dos primeras son deseadas,

mientras que las dos últimas son sensibilidades indeseadas.

Sensibilidad al detonador. Todos los explosivos industriales precisan para su

iniciación como norma general de la detonación de otro explosivo de mayor potencia.

Este explosivo puede ir colocado dentro de un detonador, de un cordón detonante o de

un multiplicador, según el procedimiento que sigamos para la iniciación de la

explosión. Si algún explosivo no fuera sensible al detonador, entonces los

multiplicadores salvarían esta pega, aunque el 99% de los explosivos que actualmente

se fabrican son sensibles al detonador.

Sensibilidad a la onda explosiva. Se basa en determinar la máxima distancia a que un

cartucho cebado trasmite la detonación a otro cartucho receptor. Colocamos cartuchos

en línea y ambos a continuación del otro, separados una determinada distancia d. Pero

lo que sucede en realidad es que al cargar los barrenos entre cartucho y cartucho

pueden haber materias inertes que siempre dificultan la propagación y a veces llegan a

anularla. Por esta razón la norma indica que "la carga cuando se trate de explosivos

encartuchados estará constituida por una fila de cartuchos en perfecto contacto unos

con otros."

Cartucho cebado: Cartucho con detonador. (Es el cartucho madre).

Sensibilidad al choque. Los diferentes tipos de explosivos industriales pueden ser o no

sensibles al choque, lo cual no quiere decir otra cosa que en algunos explosivos se

puede producir su iniciación por un fuerte impacto. La forma de determinar la

sensibilidad al choque se hace mediante una maza que se coloca a una determinada

altura con una masa definida, se mide la altura hasta que el explosivo explota.

Sensibilidad al roce. Al igual que con la sensibilidad al choque existen algunos

explosivos que son sensibles al rozamiento. Es por esto que existe un ensayo

normalizado que nos indica si un explosivo es sensible o no al rozamiento, y en caso de

serlo en que grado lo es.

Este ensayo se realiza con una máquina provista de un objeto cuyo coeficiente de

rozamiento conocemos. La sensibilidad se conoce pasándolo por la longitud de todo el

explosivo cada vez con mayor intensidad hasta que el explosivo explote.

3.- Velocidad de detonación.

La velocidad de detonación es la característica más importante del explosivo. Cuanto más

grande sea la velocidad de detonación del explosivo, tanto mayor es su potencia.

Se entiende por detonación de un explosivo a la transformación casi instantánea de la

materia sólida que lo compone en gases. Esta transformación se hace a elevadísimas

temperaturas con un gran desprendimiento de gases, casi 10.000 veces su volumen.

Sea un cartucho de un determinado explosivo M del cual queremos hallar su velocidad de

detonación V. Si le introducimos un detonador en el interior y a su vez le practicamos dos

orificios B y C de los que salen una mecha patrón cuya velocidad de detonación es

conocida, v, y colocamos una placa de plomo, tendremos lo siguiente.

V = velocidad buscada. v = Velocidad de mecha. (Conocida).

t = BC + CE = BE (1)

BC = BE - CE V = BC . v (2)

Al explotar el detonador explota todo el cartucho, pero lo hace antes en B que en C, ¿por

qué?. Porque está más cerca del detonador.

Por lo tanto las ondas no se encuentran en el punto medio D, sino en otro punto E (visible

en la placa por ser de plomo la placa).

El tiempo empleado en seguir un camino o el otro es el mismo, por lo tanto se cumple (1), y

operando llegamos a (2) que nos determina la velocidad de detonación V de un explosivo.

Para algunos trabajos interesan explosivos lentos, de poca potencia. (En canteras de roca

ornamental).

Si queremos grandes producciones (sobre todo estéril), usaremos explosivos de baja

velocidad de detonación, de poca potencia.

4.- Potencia explosiva.

La potencia puede definirse como la capacidad de un explosivo para fragmentar y proyectar

la roca.

Depende por un lado de la composición del explosivo, pese a que siempre es posible

mejorar la potencia con una adecuada técnica de voladura.

Para la medida de la potencia de un explosivo existen en el laboratorio diferentes técnicas

de las cuales es la más empleada la del péndulo balístico. Por este procedimiento se mide la

potencia de un explosivo en porcentaje en relación con la goma pura, a la que se le asigna

por convenio la potencia del 100 %.

7.- Humos.

Se designa como humos al conjunto de los productos resultantes de una explosión, entre los

que se encuentran gases, vapor de agua, polvo en suspensión , etc. Estos humos contienen

gases nocivos como el óxido de carbono, vapores nitrosos, etc., y si bien su presencia no

tiene importancia en voladuras a cielo abierto, si la tiene en voladuras en minas

subterráneas y sobre todo si se realizan en lugares con poca ventilación. En este caso

pueden ocasionar molestias e intoxicaciones muy graves a las personas que vayan a

inspeccionar la voladura.

Para los trabajos subterráneos la composición del explosivo debe tener una proporción

suficiente de O2 capaz de asegurar la combustión completa.

Sensibilidad y diámetro crítico.

Sensibilidad: Puede definirse como la facilidad relativa del mismo para detonar.

Esto presenta una paradoja para los técnicos en explosivos, pues por un lado una elevada

sensibilidad supone una clara ventaja de cara al funcionamiento del explosivo, pero a su

vez puede suponer una gran desventaja en cuanto al riesgo de detonar bajo cualquier

estímulo accidental. Así pues, vemos que existen dos conceptos distintos dentro del término

genérico de sensibilidad; el primero relacionado con la mayor o menor facilidad para que

un explosivo detone cuando se desea, que denominaremos sensibilidad deseada, mientras

que el segundo se refiere a la mayor o menor propensión a que un explosivo detone bajo

cualquier estímulo accidental, que denominaremos sensibilidad indeseada.

Este último concepto, inédito hasta ahora en ala tecnología de los explosivos, puede

cuantificarse en algunos casos como el mínimo estímulo accidental necesario para que se

produzca una explosión. En otras palabras, podemos afirmar que una alta sensibilidad

indeseada trae consigo una elevada susceptibilidad a la detonación accidental, mientras que

una baja sensibilidad indeseada equivale a una baja propensión a la iniciación fortuita, bajo

el estímulo de cualquier fuente de energía distinta de la normalmente empleada.

Siempre existe un solapamiento entre ambas sensibilidades, por lo que en general una alta

sensibilidad deseada implica una elevada sensibilidad indeseada y viceversa.

Esta tendencia está muy acentuada en los explosivos convencionales, en los que se parte de

un producto altamente sensible a todo tipo de estímulos, al que se le insensibiliza con una

serie de productos.

Entre los explosivos más comúnmente empleados, las dinamitas son los de mayor

sensibilidad, por llevar en su composición nitroglicerina. Todas ellas se inician fácilmente

con detonadores ordinarios y desde luego con cordón detonante de 12 gr / ml. Los

hidrogeles son mucho más insensibles, no llevan nitroglicerina y requieren unos iniciadores

más potentes, aunque también todos detonan con detonadores ordinarios y cordones

detonantes de 12 gramos para arriba. Estos explosivos evitan todo riego de explosión

debido a roces violentos o grandes presiones, como por ejemplo ser pisados por las orugas

de un tractor o una excavadora.

Diámetro crítico: Cualquier explosivo en forma cilíndrica tiene un diámetro por debajo del

cual no se propaga la velocidad de detonación.

Para explosivos nitrados, como el NO3 NH4, puede alcanzar valores hasta de 10 pulgadas,

pudiendo ser insignificante tanto para la pentrita como para el nitruro de plomo, que son los

que se utilizan en los cordones detonantes y detonadores.

Es necesario decir que en el diámetro crítico influye la densidad y el confinamiento de los

explosivos en los barrenos.

COMBUSTIÓN COMPLETA EN LAS REACCIONES EXPLOSIVAS.

Combustión completa en las reacciones explosivas.

No es fácil estudiar detalladamente la influencia del oxígeno en las características del

explosivo; sin embargo es necesario procurar que si se van a utilizar en minería subterránea

no se forme el temido CO (monóxido de carbono), porque este gas se fija en la sangre

dando lugar a un compuesto llamado Carboxihemoglobina, que paraliza las funciones

vitales sin que la agonía se advierta. Además este gas no es fácilmente detectable ya que es

incoloro, inodoro e insípido.

Para lograr este objetivo, el oxígeno debe de estar en la proporción necesaria para que la

combustión sea completa, dando así lugar a que todos los átomos de carbono se oxiden

completamente dando CO2. Todos los átomos de hidrógeno que se formen deben dar lugar

a moléculas de H2O, pudiendo estar también presentes moléculas de nitrógeno, así como

moléculas de oxígeno O2.ç

Características intrínsecas y extrínsecas.

Se llaman intrínsecas aquellas en las que el operario no puede actuar. Las más importantes

son:

? Tamaño y tipo de grano.

? Contenido en fuel-oil.

? Contenido de agua.

? Sensibilidad.

Factores externos son aquellos en los que el usuario tiene mucho en que actuar.

? Densidad de la carga.

? Diámetro del barreno.

? Iniciadores.

Características Intrínsecas.

TAMAÑO Y TIPO DE GRANO.

Tienen forma de granos, parecidos a los granos de arroz, son porosos, rellenos de aire, ya

que así tienen una mayor velocidad de liberación de la energía. La porosidad óptima parece

estar próxima a 0´07 cm³ /gr

CONTENIDO EN FUEL- OIL.

La influencia del fuel-oil incorporado a la mezcla de nitrato amónico, en proporciones

variables viene reflejada en la figura. La máxima velocidad de detonación se alcanza para

un contenido en fuel-oil de 5´5 %; igualmente para esta proporción se alcanza el equilibrio

en oxígeno.

En la zona (1), al disminuir el porcentaje en fuel-oil, significa que aumenta el porcentaje en

nitrato, y como este es un dador de oxígeno, la zona (1) presenta un claro exceso en

oxígeno. En esta zona se ve que la velocidad de detonación disminuye muy rápidamente, a

la vez que el descenso en porcentaje en fuel-oil.

En la zona (2), donde ya la proporción en nitrato amónico es más pequeña, hay un defecto

de oxígeno, y si bien la velocidad de detonación también disminuye, lo hace de forma más

suave que en la zona (1).

CONTENIDO DE AGUA.

En la figura se muestra la influencia del agua sobre la velocidad de detonación de las

nagolitas. Es de sobra conocida la propiedad del nitrato amónico de ser muy hidroscópico

(absorbe la humedad). Con porcentajes de contenidos en agua inferiores al 9% la velocidad

va disminuyendo, pero conservando siempre velocidades mayores a los 2000 m. Con

humedades superiores al 9% no se deben utilizar nagolitas a granel; En este caso habría que

encargar nagolitas envueltas en plástico para retrasar dicha absorción de agua.

SENSIBILIDAD.

Se entiende por sensibilidad la mayor o menor facilidad que tiene un explosivo para ser

detonado.

Los anfos son unos explosivos de detonación " no ideal ", es decir, son muy insensibles,

cualidad esta que es útil para evitar accidentes, pero puede provocar el fallo en el barreno.

En la mayoría de los casos se usan como carga de columna, siendo la carga de fondo las

gomas, encargándose estas de la correcta explosión de toda la carga.

En ocasiones la nagolita se puede utilizar sola en grandes diámetros de sondeo, mayores

siempre de 7 pulgadas. En este caso conviene aumentar l sensibilidad, consiguiéndose esto

con el aumento de la densidad en el interior del barreno, prensando la nagolita con la

tacadera, con cuidado en pasarnos, ya que la nagolita podría sufrir fallos, debiendo procurar

que la densidad no sobrepase del 0´95 - 0´96 %.

Propiedades de los explosivos

1. POTENCIA Y ENERGIA

La potencia es, desde el punto de vista de aplicación industrial, una de las propiedades más

importantes,ya que define la energía disponible para producir efectos mecánicos.

Existen diferentes formas de expresar la potencia (Strength) de un explosivo. En las

antiguas dinamitas (Straight dynamites) era el porcentaje de nitroglicerina el parámetro de

medida de la potencia. Bosteriormente, con la sustitución parcial de la nitroglicerina por

otras sustancias, y la realización de ensayos comparativos de laboratorio, se pasó a hablar

de Potencia Relativa por Peso (Relative Weight Strength) y Potencia Relativa por

Volumen (Relative Bulk Strength). Así, es frecuente referir la potencia de un explosivo en

tantos por ciento de otro que se toma como patrón, Goma pura, ANFO, etc., al cual se le

asigna el valor 100.

Existen varios métodos prácticos para medir la potencia o la energía disponible de un

explosivo, todos ellos muy discutibles debido a las peculiaridades, que presentan y a su

repercusión en los resultados cuando se comparan con los rendimientos obtenidos en las

voladuras.

2.VELOCIDAD DE DETONACION

Es la velocidad a la que la onda de detonación se propaga a través del explosivo y, por lo

tanto, es el parámetro que define el ritmo de liberación de energía. Los factores que afectan

a la "VD" son: la densidad de la carga, el diámetro, el confinamiento, la iniciación el

envejecimiento del explosivo. Para los tres primeros, conforme aumentan dichos

parámetros las "VD" resultantes crecen significativamente.

En cuanto a la iniciación, si no es lo suficientemente enérgica puede hacer que el régimen

de detonación comience con una velocidad baja, y con res~ pecto al envejecimiento, éste

hace que la "VD" también disminuya al reducirse el número y volumen de las burbujas de

aire, sobre todo en los explosivos gelatinosos, ya que son generadores de puntos calientes.

Existen diversos métodos de medida de la ,VD", entre los que destacan:

- Método D'Autriche.

- Kodewimetro.

- Cronógrafo.

2.1. Método D'Autriche

Se basa en comparar la "VD" del explosivo con la velocidad ya conocida de un cordón

detonante. Se coge un cordón con una longitud determinada y se marca el punto medio del

mismo, que se hace coincidir con una señal efectuada sobre una plancha de plomo en la

cual se apoya, y a continuación, se insertan los extremos del cordón dentro del explosivo a

una distancia prefijada "d". La carga de explosivo, "que puede estar alojada en un tubo

metálico, se inicia en uno de los lados con un detonador. Como la onda de choque energiza

a su vez en instantes diferentes a los extremos del cordón, la colisión de las ondas 1 y 2

tiene lugar sobre la plancha a una distancia"a" del punto medio del cordón. Así pues, la

"VD.', del explosivo se determinará a partir de:

2.2. Kodewimetro

Se basa en la variación de la resistencia de un cable sonda que atraviesa axialmente una

columna de explosivo. Por medio de un equipo, denominado Kodewimetro, conectado a un

osciloscopio se mide la variación de tensión que es proporcional a la resistencia, al

mantener en el circuito una intensidad de corriente constante. Alavanzar la onda de

detonación a lo largo del explosivo, la resistencia eléctrica disminuye determinándose la

"VD"a partir de la tensión a la cual es proporcional.

2.3. Cronógrafo

Con dos sensores introducidos en el explosivo y colocados a una distancia determinada,

puede calcularse la "VD»sin más que medirel tiempo de activación de cada sensor.

3.DENSIDAD

La densidad de la mayoría de los explosivos varia entre 0,8 y 1,6 g/cm3, y al igual que con

la velocidad de detonación cuanto mayor es, más intenso es el efecto rompedor que

proporciona. En los agentes explosivos la densidad puede ser un factor crítico, pues si es

muy baja se vuelven sensibles al cordón detonante que los comienza a iniciar antes de la

detonación del multiplicador o cebo, o de lo contrario, si es muy alta, pueden hacerse

insensibles y no detonar. Esa densidad límite es la denominada Densidad de Muerte, que se

definirá más adelante. La densiqad de un explosivo es un factor importante para el cálculo

de la cantidad de carga necesaria para una voladura. Por regla general, en el fondo de los

barrenps, que es donde se necesita mayor concentración de energía para el arranque de la

roca, se utilizan explosivos más densos, como son los gelatinosos e hidrogeles, mientras

que en las cargas de columna se requieren explosivos menos densos; como son los

pulverulentos y los de base ANFO. La concentración lineal de carga «q¡» en un barreno de

diámetro "D» y una densidad "P.», se calcula a partir de:

donde:

P. = Densidad del explosivo (g/cm 3).

D = Diámetro de carga (mm).

Cuando los barrenos tienen una gran longitud, un fenómeno que suele estar presente es la

variación de la densidad del explosivo a lo largo de la co]umna del mismo, como

consecuencia de la presión hidrostática. En la Figura 10.7. se representan las curvas

correspondientes a la densidad en el fondo del barreno y la densidad media de toda la

columna, en función de su altura, para una emulsión con una densidad de encartuchado de

1,02 g/cm3y una densidad básica de 1,35 g/cm3, cargada en barrenos de 250 mm de

diámetro.

Curvas de densidad de una emulsión en función de

la profundidad de los barrenos en condiciones secas.

PRESION DE DETONACION

La presión de detonación de un explosivo es función de la densidad y del cuadrado de la

velocidad de detonación. Se mide en el plano C-J de la onda de detonación cuando se

propaga a través de la columna de explosivo, como ya se ha indicado.

Aunque la presión de detonación de un explosivo depende, además de la densidad y de la

"VD», de los ingredientes de que esté compuesto, una fórmula que permite estimar dicho

parámetro es:

donde:

PD = Presión de detonación (Mpa).

P. = Densidad del explosivo (g/cm 3).

VD = Velocidad de detonación (m/s).

Los explosivos comerciales tienen una «PD» que varía entre 500 y 1,500 MPa.

Géneralmente, en rocas duras y competentes la fragmentación se efectúa más fácilmente

con explosivos de alta presión de detonación, debido a la directa relación que existe entre

esta variable y los mecanismos de rotura de la roca.

ESTABILIDAD

Los explosivos deben ser químicamente estables y no descomponerse en condiciones

ambientales normales. Un método de probar la estabilidad es mediante la prueba Abel, que

consiste en el calentamiento de una muestra durante un tiempo determinado y a una

temperatura específica, observando el momento en que se inicia su descomposición. Por

ejemplo, la nitroglicerina a 80°C tarda 20 minutos en descomponerse. La estabilidad de los

explosivos es una de las propiedades que está relacionada con el tiempo máximo de

almacenamiento de dichas sustancias para que éstas no se vean mermadas en los efectos

desarrollados en las voladuras.

RESISTENCIA AL AGUA

Es la capacidad para resistir una prolongada exposición al agua si n perder sus

características. Varía de acuerdo con la composición del explosivo y generalmente está

vinculada a la proporción de nitroglicerina o aditivos especiales que contengan, así las

gomas, los hidrogeles y las emulsiones son muy resistentes al agua. Las sales oxidantes,

como el nitrato amónico en el ANFO, disminuyen intensamente la resistencia al agua pues

son muy higroscópicas. La escala de clasificación generalmente aceptada va desde: Nula,

Limitada, Buena, Muy Buena y Excelente. En la primera, el explosivo no tiene ninguna

resistencia al agua, mientras que la última, garantiza una exposición superior a 12 horas.

SENSIBILIDAD

Esta característica engloba varios significados dependiendo del tipo de acción exterior que

se produzca sobre el explosivo.

- Acción controlada. La sensibilidad aquí es equivalente a la aptitud a la detonación por un

iniciador y un detonador).

- Acción incontrolada. La sensibilidad es una medida de la facilidad con la que un

explosivo puede ser detonado por calor, fricción, impacto o choque.

7.1. Sensibilidad a la iniciación

Los explosivos deben ser suficientemente sensibles para ser detonados por un iniciador

adecuado. Esta capacidad varía según el tipo de producto, así por ejemplo, para la mayoría

de los explosivos gelatinosos se emplean detonadores, mientras que los agentes explosivos

requieren en general de un multiplicador o cartucho cebo de mayor presión y velocidad de

detonación. El ensayo de sensibilidad a la iniciaciónse realiza sobre una placa de plomo en

la que se deposita un cartucho de explosivo con unas dimensiones determinadas y con

diferentes disparos se determina la potencia mínima del detonador que se precisa. Una

clasificación que se emplea es la siguiente: Explosivos sensibles al detonador n° 8 y los no

sensibles al detonador n° 8 El citado detonador, que es el más utilizado, tiene una carga de

2 g mezcla de fulminato de mercurio (80%) y clorato potásico (20%) o una carga de

pentrita prensada equivalente.

7.2. Sensibilidad al choque y a la fricción

Algunos explosivos pueden detonar por efecto de estímulos subsónicos, tales como:

choques o fricción. Por seguridad es importante conocer su grado de sensibilidad frente a

estas acciones, especialmente durante su manipulación y transporte.

El ensayo de resistencia al choque suele realizarse con un martillo de caída (Kast),que

consiste en colocar sobre un yunque una muestra de explosivo, generalmente de 0,1 g,

sobre la que se deja caer un peso de acero de 0,5 a 10 kg, desde diferentes alturas, para

observar si explosiona o no. A título de ejemplo, con un martillo de 2 kg, el fulminato de

mercurio detona con una altura de caída de 1 a 2 cm, la nitroglicerina con 4 a 5 cm, la

dinamita con 15 a 30 cm, y los explosivos amoniacales con caídas de 40 a 50 cm. El ensayo

de fricción más utilizado es el de Julius Peter, en el cual se somete a un explosivo a un

proceso de rozamiento entre dos superficies de porcelana sin barnizar sobre las que se

ejercen diferentes presiones. Tras la prueba se puede apreciar si ha existido carbonización,

deflagración o explosión. Los resultados se expresan en kg, que corresponde a la presión

con la que actúa el punzón de porcelana sobre la plaquita en la que se deposita el explosivo.

7.3. Sensibilidad al calor

Los explosivos al ser calentados de forma gradual llegan a una temperatura en que se

descomponen repentinamente con desprendimientos de gases, aumentando

poco a poco hasta que al final se produce - . una deflagración o bien una pequeña

explosión. A esa" temperatura se la denomina «punto de ignición». En la pólvora varía

entre 3000y 350°CYen los explosivos industriales entre 180°y 230°C.

Esta característica es diferente de la sensibilidad alfuego, que indica su facilidad de

inflamación. Así, la pólvora a pesar de su buen grado de sensibilidad al

calor es muy inflamable, explosionando hasta con una chispa, lo mismo que la

nitrocelulosa.

7.4. Diámetro crítico

Las cargas de explosivo con forma cilíndrica tienen un diámetro por debajo del cual la onda

de detonación no se propaga o si lo hace es con una velocidad muy por debajo a la de

régimen, a dicha dimensión se la denomina «Diámetro crítico».

Los principales factores que influyen en el diámetro crítico de un explosivo son: el tamaño

de las partículas,la reactividad de sus constituyentes, la densidad y el

confinamiento de los mismos.

TRANSMISION DE LA DETONACION

Latransmisión por «simpatía» es el fenómeno que se produce cuando un cartucho al

detonar induce en otro próximo su explosión.

Una buena transmisión dentro de los barrenos es la garantía para conseguir la completa

detonación de las columnas de explosivo. Pero cuando esos barrenos se hallan próximos o

las cargas dentro de ellos se diseñan espaciadas, se puede producir la detonación por

simpatía por medio de la transmisión de la onda de tensión a través de la roca, por la

presencia de aguas subterráneas y discontinuidades estructurales o por la propia presión del

material inerte de los retacados intermedios sobre las cargas adyacentes.

Ensayo de transmisión por simpatía

En todos estos casos los resultados de fragmentación y vibraciones se verán perjudicados

seriamente. Uno de los métodos para medir la capacidad o aptitud de la propagación por

simpatía, también definido como «Coeficiente de Autoexcitación», consiste en determinar

la distancia máxima a la que un cartucho cebado hace explotar a otro cartucho receptor sin

cebar, estando ambos dispuestos en línea según su eje y apoyados bien sobre una superficie

de tierra o metálica, o incluso, dentro de tubos de diferentes materiales o al aire.

En la mayoría de los explosivos industriales las distancias máximas hasta las que se

produce la detonación por simpatía están entre 2 y 8 veces su diámetro, dependiendo del

tipo de explosivo. Las medidas de los Coeficientes de Autoexcitación pueden efectuarse de

forma Directa o Inversa, aunque en este último caso sólo se transmite aproximadamente el

50% de la energía que da la Directa. Los factores que modifican los resultados de estas

pruebas son: el envejecimiento, el calibre de los cartuchos y el sistema utilizado para hacer

la prueba, En cuanto a la transmisión de la detonación entre cargas cilíndricas con barreras

inertes, se ha investigado poco desde el punto de vista práctico, pues la mayor parte de las

experiencias se han llevado a cabo interponiendo entre la carga cebo y la receptora

materiales homogéneos sólidos o líquidos, pero no materiales granulares como los que se

emplean en los retacados intermedios, grava de trituración, arena o detritus de perforación.

DESENSIBILlZACION

En muchos explosivos industriales, se ha observado que la sensibilidad disminuye al

aumentar la densidad por encima de un determinado valor. Este fenómeno, es más acusado

en aquellas composiciones o agentes explosivos que no contienen sustancias como el TNT,

la Nitroglicerina, etc, Para los hidrogeles y las mezclas tipo ANFO la variación de

sensibilidad con la densidad es mucho mayor que para los explosivos gelatinosos, En la

Fig. se observa la influencia de la densidad del ANFO sobre la «VD». Por encima de

valores de 1,1 g/cm 3 lavelocidad cae drásticamente, por lo que a las densidades y a las

presiones que producen esos niveles de confinamiento se las denominan como «Densidades

y Presiones de Muerte», La desensibilización puede estar producida por:

- Presiones hidrostáticas y

- Presiones dinámicas.

El primer caso sólo se suele presentar en barrenos muy profundos y no es por esto muy

frecuente. En la desensibilización dinámica pueden distinguirse a su vez tres situaciones:

Velocidad de detonación del ANFO en función

de la densidad.

RESISTENCIAS A LAS BAJAS TEMPERATURAS

Cuando la temperatura ambiente se encuentre por debajo de los BOC, los explosivos que

contienen nitroglicerina tienden a congelarse, por lo que se suele añadir una cierta cantidad

de nitroglicol que hace bajar el punto de congelación a unos -20°C.

HUMOS

La detonación de todo explosivo comercial produce vapor de agua, nitrógeno, dióxido de

carbono, y eventualmente, sólidos y líquidos. Entre los gases inocuos citados existe siempre

cierto porcentaje de gases tóxicos como el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno.

Al conjunto de todos esos productos resultantes se le designa por «humos». De acuerdo con

la proporción de los gases nocivos, se ha establecido una escala de clasificación por grado

de toxicidad para la exposición de los operadores después de las voladuras.

CLASES DE HUMOS (INSTITUTE

OF MAKERS OF EXPLOSIVES.EE.UU.)

Conclusiones

Antes de emplear cualquier tipo de explosivo, se debe realizar las pruebas necesarias

del mismo para determinar si el explosivo es el correcto en el proceso de voladura a

aplicar.

Con una correcta adición de aluminio a los explosivos del tipo ANFO Pesado podemos

obtener una voladura mucho mas eficiente y de mejor calidad de fragmentación,

reduciendo costos de una u otra forma.

Si se desea perforar y volar un yacimiento ya sea a Cielo Abierto o en Subterráneo

dependiendo de las condiciones de rentabilidad que se dispongan; se recomienda usar

explosivos del tipo Gelatinoso debido a su mayor potencia relativa, mayor velocidad de

detonación y mayor calor de explosión.

Según esa clasificación los explosivos de primera categoría pueden ser empleados en

cualquier labor subterránea, los de segunda sólo en las que se garantice buena

ventilación y los de tercera solo en superficie.

Los agentes explosivos como el ANFO son más tóxicos que las dinamitas, pues

generan mayor proporción de óxidos de nitrógeno. De acuerdo con algunas

investigaciones, la toxicidad del NO2 puede llegar a ser hasta 6,5 veces mayor que la

del CO para una concentración molar dado.

En Perú, las concentraciones límites de gases en labores subterráneas que son

admisibles, en períodos de ocho horas o tiempos más cortos, están especificadas en la

Instrucción Técnica Complementaria.