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PROCESAMIENTO DE ROCA FOSFÓRICA NACIONAL PARA PRODUCCIÓN DE SUPERFOSFATO

Bernardo Fajardo P . , Héctor Lozano V.

RESUMEN

laas exploraciones s i s temát icas en busea de Rocas F o s ­fó r i ca s , en el Dpto. de Boyacá, dieron conao resu l tado el hallazgo de un á rea p r o m i s o r i a , localizada en el s incl i-nal de "La Conejera" . Se es t iman las r e s e r v a s del yac i ­miento en cien mil lones de tone ladas , con un contenido promedio del 23% de pentóxido de fósforo. P a r a el ap ro -vechanaiento de la roca como ma te r i a prinaa en la produc ción de superfosfato, es necesa r io concent ra r la prev ia­mente al tratanaiento ácido. También se estudian las va­r i ab les del proceso quínaico, a saber : Concentración del ác ido . Grado de acidulación. Tempera tu ra del ácido y Grado de desfluoración. Se mide el p rogreso de la con vers ión del fósforo insoluble a a s imi lab le , en función del t i empo.

SUMMARY

A Substantial deposit of phosphate rock has been local i -aed in the syncline "La Conejera" , Depar tment of Boyacá. The r e s e r v e s have been es t imated at one hundred million ton with an average concentrat ion of 23% P2O5 •

This naaterial is suitable for superphosphate naanufactu-r e but a previous concentrat ion is ne-sessary by means of an acidic concentrat ion p r o c e s s . Influence of the acid concentrat ion and tenapératur© has been determined and the Kinetics of the solubilization p roces s have been stu-died.

INTRODUCCIÓN

Se considera que las posibil idades que ofrecen las tie^ r r a s colombianas para el desa r ro l lo de la agr icul tu­ra y ganadería no son muy ha lagüeñas , en razón de que su contenido de fósforo es bastante l imi tado. La necesidad de impor ta r grandes cantidades de fosfatos para la e laboración de fe r t i l i zan tes , es lo que ha con tr ibuido a que el enapleo de abonos no se haya genera, lizado en la medida que las c i rc\ instancias lo r ee l a -naan.

De acuerdo con los estudios rea l izados por Minagr i -cul tura , CEPAL, La FAC y el BID , nues t ros reque-rinaientos de pentóxido de fósforo para 1.971 osci lan entre 56.000 y 135.000 toneladas y para 1.975 ent re 96.000 y 178.000 toneladas . Además los suelos co­lombianos necesi tan por lo naenos 1' 200.000 tonela­das de abonos compuestos para a lcanzar un rendi -naiento sa t i s fac tor io , pero apenas henaos estado con-sunaiendo 400.000 toneladas . Esto significa, que ú nieamente se es tá atendiendo a la t e r c e r a par te de nues t ra s necesidades. .

Los descubr imientos hechos t ienen un valor excepcio nal desde el punto de vista de la economía de d iv i sas . Las impor tac iones de fósforo para producción de abo nos , en la actualidad alcanza a 5,5 mil lones de dóla­r e s anuales y las inaportaciones de ácido fosfórico destinado a o t ros usos llega a ser 1,5 mil lones de dó l a r e s anua les . Todo esto significa, que la r ea l i za ­ción inmediata de los p r o g r a m a s de desa r ro l lo en el renglón de los fosfatos d e t e r m i n a r á , una sust i tución de divisas equivalente a 7 mil lones de dó l a r e s .

El p resen te t rabajo tiene como objetivo, el de cono­cer la convers ión de roca fosfórica de la región "La Conejera" a superfosfatos mediante p rocesos de aci

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dulación.

2. DISEÑO EXPERIMENTAL.

A. CONCENTRACIÓN MECÁNICA.

El nnétodo a seguir es bás icamente moler el m a t e r i a l a un tamaño de par t í cu la , óptinaa para que la l iberac ión de componentes , a lcance un máxinao valor y luego poder s e ­p a r a r los granos de fosfato y cua rzo . A s í el separado que resxxlte naás concentrado en P205> seguirá el t r a t a ­naiento ácido para la e laboración del superfosfato.

la . TRITURACIÓN. Tiene como fin f r ac tu ra r el mine ra l has ta un tanaafio adecuado, para luego somete r lo a la nio l ienda. Se pasó el ma te r i a l original y se obtuvo un p ro ­ducto que contenía 80% de mal la + 14 y 20% de mal la -14.

2a. MOLIENDA. El t r i t u rado pasó a molinos de bo l a s , con una velocidad de 70 R P M , la cual pernaaneció cons ­tante y se va r i a ron dos condiciones a saber :

1. Carga en bolas del molino (50-42-34-26 rango)

2. Tienapo de molienda (15-30-45 minutos) .

3a. CLASIFICACIÓN POR MALLAS. Los doce productos de naolienda se t amiza ron en la siguiente s e r i e de ma l l a s : 18, 25 , 35, 60, 80, 100. 150 y 200. Se t rabajó p r i m e r o en seco y luego se suminis t ró una pequeña cor r i en te de agua. Determinado el peso retenido por cada naalla y el conte­nido de Po^S ®® evalúa el mejor producto de naolienda.

B. TRATAMIENTO ACIDO.

El separado elegido (34% de p2^5^ ^® t ra tado con ácido sulfúrico para la producción de >;uperfosfato. Se usa la m i s m a cantidad de roca (500 grs) , variando las condicio-

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nes s iguientes:

X - Concentración del ácido ( 50-80% ).

X2 - Grado de acidulación ( 85-115% ).

X3 " T e m p e r a t u r a del ácido (20-90°C).

X4 - Grado de desfluoración.

Se cuantifica el p rogreso de la reacc ión en función del tienapo, usando como medida la conversión del fósforo insoluble a asinailable.

3. RESULTADOS.

Todas las tablas y gráficas obtenidas durante el p r e ­sente estudio aparecen en el Trabajo de Tes i s presen_ tado por Héctor Lozano Valcareel , para optar al títu­lo de Químico (Biblioteca del Depar tamento de Quínai ea , Facul tad de Cienc ias , Universidad Nacional de Colombia, 1971).

4. CONCLUSIONES.

Un aná l i s i s de los resul tados obtenidos en el p r e s e n ­te t rabajo conduce a las siguientes conclusiones;

1. La finura del producto de molienda aunaenta a m e ­dida que se introduce mayor núnaero de bolas en el molino y tanabién con el t iempo de naolienda.

2. P a r a el m i smo período de t i empo , la concentra^ ción del P2^5 siunaenta con la ca rga en bola has ta un l ími te , y luego decrece a naedida que se aunaenta la carga en bolas .

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3. Se observa que el porcentaje de Po^S i í icrementa con la finura de naolienda has ta un c ier to l ímite (-60 mesh) para luego decrece r a medida que la finura aunaenta. Es to pue de s e r debido a que el apatito como es menos duro que el cua rzo , se l ibera diferencialmente de él en una zona de mal la (-60 a -100).

4 . E l mejor producto de molienda, para los fines propues tos es el encontrado por naolienda -III ( 50 bolas y 45 mi ñutos) , y Tamiz-60 Se obtiene un producto concentrado con un 34% de P2O5 Y 9,10 de Sí l ice . Relacionando los da tos an t e r io re s al original en la roca (23% de P2^5 7^3,84 de Sílice) se denauestra una concentración óptinaa por es te naétodo.

5. La sílice que contiene la roca no^se encuentra cenaen-tando los granos de apat i to , sino es tá en fornaa fáci lmen­te l iberab le .

6. Las condiciones m á s favorables de reacc ión son:

Acido Sulfúrico del 65%

Grado de acidulación del 110%

Tenaperatura del ácido de 60 C.

Tiempo de curado , 30 d ías .

Trabajando bajo las condiciones anotadas , se x)btienen rendinaientos supe r io res al 95% de convers ión. Lo ante_ r i o r en térnainos de % de P2O5 asinailable en el produc­to a r ro j a un (24,2 por 0,95) 23%, siendo es te resul tado bastante bueno para lanzar el producto al naercado.

7. El rango de concentración del ácido sulfúrico m á s fa­vorable es de 60 a 70% ; va lores m á s al tos o bajos d is -nainuyen la conversión notablemente .

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Es de anotar que lo an te r ior se debe a que va r i ac io ­nes en la cantidad de fase l íquida, afectan directanaen t e , ya que el calor de reacción es mayor para los áci dos concentrados y esto tiende a reduc i r la fase líqui da, por evaporación de agua. Cuando se usa ácido su manaente concentrado, la eonverniSn baja notablenaen t e , debido a la carenc ia de fase líquida y que l a s p a r ­t ículas de roca se cubren por svilfato de ca lc io , él se precipi ta por su poca solubilidad en ácido sulfúrico -concentrado. Cuando se usa ácido sulfúrico concentra do, nauy diluido, la cantidad de agxia es grande y la e-levación de tenaperatura tan pequeña, que se r e d ú c e l a velocidad de reacc ión .

7. Las var iac iones por deb?jo de 100% en el grado de acidulación, t r a e n conao consecuencia vina disnainu-ción l igera en la convers ión, y los increnaentos ace le ­r a n la convers ión has ta un valor l ími te del 98 , 5%.

8. Exis te una tenapera tura (60°C) óptinaa de ácido; pe ro se debe cons idera r que var iac iones pequeñas en la t e m p e r a t u r a inciden nauy poco en el porcentaje de con vers ión . P a r a los período^ de maduranaientos l a rgos (30 días) l a s convers iones a diferentes t e m p e r a t u r a s del ác ido , t ienden a aproxinaarse a un valor eonaún, 94% de convers ión. Es to es debido a que la t e m p e r a ­tu ra inicial pronto llega a d i s i pa r s e .

9 E s aconsejable un t iempo de reacc ión no infer ior a 30 d í a s , pa i a pe rmi t i r una completa reacc ión . P e ­r íodos naás pequeños afectan en grado alto los por ­centajes de convers ión.

10. Después de 30 d í a s , el grado de desfluoración se hace asintót ico al valor del 52%, Por es ta vía de p ro ceso ácido es poco el desaloj xnaiento del flúor ya que el producto final contiene 1.13% y por es te contenido se hace inoperante la utili,z:-\ción del producto , conao suplenaento alinaenticio directo para la indus t r ia pe-

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cuar i a .

5. RECOMENDACIONES.

Finalmente se pueden hacer las siguientes recomendacio nes :

1. La roca se debe concent rar previamente al t ratanaien­to ácido para obtener un producto con c a r a c t e r í s t i c a s al Superfosfato no rma l .

2. El esquema de la concentración naecániea es el siguien te :

a) T r i t u r a r el naineral hasta un tamaño de par t ícula en t r e una y media pulgada.

b) El ma te r i a l pasa rá luego a una t r i t u r ado ra de cono hasta obtener par t ículas menores de media pulgada.

c) Mediante anál i s i s granulonaétr ico, se debe centro l a r que el naaterial t r i tu rado pase el 20% sobre naa­lla 14 y el 80% quede retenido sobre este t a m i z .

d) El m a t e r i a l an te r io r s i rve de al imento al naolino t i po GEAR-London, sometiéndose a una carga de 50 bolas y 45 nainutos de molienda.

e) Separar el producto de molienda en la siguiente se ­r ie de ma l l a s : 35, 60, C'O, 100, 150, 200. Si se quiere aumentar el porcentaje de recuperac ión se puede colectar en una sola fracción los tamaños 60,

-80, -100 5 para lo cual sólo se debe ut i l izar el s i ­guiente juego de mal las 60 150, y recoger la frac ción -60 + 150, y seguir rov ésta el t r a tamien to áci do.

3. El d iagrama de flujo conaplcto para la planta se ñaues t r a en la figura No. 25. Pa r i reduc i r en costo la produc

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ción se puede incluir una planta de donde se produzca H2SO , y t rabaje en se r i e con la de Superfosfato.

4. Vale la pena invest igar cómo influye una previa calcinación en la roca en la naolienda, y por consif guíente en la concentración del P2*~̂ 5 • "̂ ^ prevé que al ca l c ina r , los óvulos de foranainíferos que cont ie­nen carbonatos en su i n t e r io r , sxifren alguna fragmen tación, obteniéndose una mayor concentración por de^ composición de los carbona tos .

5. Completar el p resen te t rabajo con ensayos de in­ve rnade ro , cohao también con el diseño del equipo a esca la piloto. Los datos hal lados pueden pe rmi t i r a-vanzar rápidanaente en los estudios a n t e r i o r e s .

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