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MEJORANDO LA ECONOMÍA Y EL MERCADO DE LA ROCA FOSFÓRICA DE SECHURA: ESTUDIOS DE CARACTERIZACIÓN

Por: Francisco J. Sotillo, PerUsa EnviroMet, Inc. y Marten Walters, KEMWorks Technology, Inc.


Resumen

El depósito de fosfatos de Bayóvar en Sechura (Piura) es conocido desde los años 60 y como roca fosfórica de aplicación directa (DAPR, por sus siglas en inglés) desde los 70. Sin embargo, sus características de roca de aplicación directa fueron analizadas mayormente basados en estudios de caracterización química y de solubilidad, poniendo poco énfasis en los estudios de caracterización física y mineralógica.

En general, la roca fosfórica de Sechura ha sido utilizada como materia prima para la producción de ácido fosfórico y los fertilizantes derivados como TSP, DAP y MAP y, de concretarse un clúster con fundición y refinería de sulfuros, la producción de SSP por la accesibilidad de ácido sulfúrico. La roca de Sechura presenta problemas en la filtración que pueden limitar la capacidad de producción en la planta de ácido fosfórico.  

El presente artículo propone que se debe realizar una completa caracterización del producto lavado o beneficiado del fosfato de Sechura con el objetivo de determinar ciertas características que permitan una mejor utilización de la roca fosfórica. Por ejemplo, el uso del tamaño de partícula relacionada con su mineralogía, composición química y solubilidad, con el fin de obtener el óptimo rendimiento como roca fosfórica de aplicación directa y la fracción óptima para la producción de ácido fosfórico.  

El desempeño de la roca fosfórica podría probarse en un sistema de planta piloto de operación continua. Así, estos estudios sistemáticos llevarían a la producción de un fertilizante natural y, por tanto, comercializado con mucho mayor valor agregado, el remanente de la roca fosfórica mejorada siendo comercializada para la producción de ácido fosfórico.

Bajo este enfoque, el productor minero obtiene mayor beneficio económico por sus productos y la industria agropecuaria, tanto para cultivos como para mejora de pastos para ganado, DAPR, que es un producto natural, libre de químicos (más amigable con el medio ambiente) y más eficiente debido a su relativa lenta disolución comparado con fertilizantes solubles como TSP, DAP y MAP y SSP, si el ácido sulfúrico es accesible.  

Por ejemplo, la roca fosfórica de aplicación directa de Sechura podría aportar el 50% al 55% de su contenido de fosfato en el primer año, de 80% al 85% en el segundo y hasta 95% en el tercero, requiriendo una reaplicación al cuarto año. De esta manera, la minería contribuye con el agro proporcionando mejores productos, reduciendo costos y perfeccionando eficiencias.

Introducción

El depósito de fosfatos en Sechura (Piura), es conocido desde los años 60 y como roca fosfórica de aplicación directa (DAPR, por sus siglas en inglés) desde los 70. Durante los años 80, Minero Perú, entonces dueño del depósito y encargado de promoverlo, explotó la Capa C y la procesó en una planta piloto de 90,000 t/año.

Desde un inicio, su calidad como roca fosfórica de aplicación directa, DAPR, fue promovida y es así como en 1986 se estableció una relación con una empresa neozelandesa[1,2] interesada en explotar el Área I (conocida entonces así) para su uso como DAPR. El estudio del depósito por parte de esta compañía comprendió muestras de testigos de perforación, piques de las capas de fosforitas 0, C, B, A, 1, A+1, 3+, 4, 5A, 6, 7, 8 y 9 y compósitos de las capas de fosforitas.  

Los resultados de las pruebas de laboratorio consistentes en ensayos de restregado, clasificación y deslamado y flotación se resumen en la Tabla 1, que presenta los ensayos en piques de la zona superior y de muestras selectas de la planta piloto, las fracciones +1/2” y Malla 28 (0.589 mm).

Estos resultados demostraron que, con la excepción de la Capa 0 que se encuentra muy cementada con yeso y la Capa A de muy baja ley y mayormente diatomita, los fosfatos de la zona superior pueden ser beneficiados de manera satisfactoria para producir un producto lavado (30.11% P2O5) y un concentrado de flotación (+31.27% P2O5) con recuperaciones de P2O5 de 82.57% y 78.63%, respectivamente.  

Las muestras de la planta piloto de las fracciones descartadas de +1/2” pueden concentrarse mediante lavado adicional para producir un producto de 26.70% P2O5 con una recuperación de P2O5 de 76.37%, y por flotación a 29.70% P2O5 con una recuperación de 71.07%.  

Para el caso de la fracción descartada +28M (0.589 mm) es posible concentrarla por lavado a 28.80% P2O5 con una recuperación de 73.52% y por flotación a un producto de 30.20% P2O5 con una recuperación de 72.28%. Es decir, es posible recuperar más de estas fracciones que se descartaban.

La Tabla 2. Resumen de los Resultados Metalúrgicos de Testigos de Perforación y Piques – Zona Inferior y Total del depósito[2] demuestra que los fosfatos de la zona inferior requieren de flotación, dado el pobre producto obtenido con solo lavado (restregado a malla 28x200-0.589x0.074 mm-).  

La zona inferior contiene además de ganga diatómica, sílice cementada parcialmente con yeso. El producto lavado analizó 24.55% P2O5 con una recuperación del 78.63%. Claramente se puede apreciar un contenido de insolubles mucho mayor de 16.11% comparado con el 6.78% reportado por la zona superior, lo que obliga a flotar este producto (28x200M). 

El concentrado de flotación analizó 28.18% P2O5 con un contenido de insoluble de 4.56% y una recuperación 74.21%. Es decir, un concentrado de bajo contenido de P2O5 para ser utilizado en la producción de ácido fosfórico y fertilizantes como TSP, DAP y MAP y en caso de concretarse un “Clúster Industrial”, con la inclusión de la industria petroquímica y fundición y refinería de minerales sulfurados, la producción de SSP.

Los resultados metalúrgicos del beneficio de todas las capas del depósito resultaron en un producto lavado con 25.86% P2O5 con un 13.65% Insol y con una recuperación de 79.44%, requiriendo flotación. Sin embargo, el concentrado de flotación solo alcanzó 28.85% P2O5 con 4.24% Insol y una recuperación de 74.86%

Estos resultados indicaban que la presencia de yeso, sílice y diatomita no justifican las bajas leyes de los concentrados, sugiriendo la presencia de otros contaminantes como Fe2O3 y material orgánico, los cuales fueron observados, pero no fueron analizados, dado que el objetivo era la producción de DAPR y no roca fosfórica para alimentar plantas de ácido fosfórico y fertilizantes como TSP, DAP o MAP y/o SSP, en caso ácido sulfúrico esté disponible en el área.

Finalmente, compósitos de las diferentes capas fueron preparados en función de su espesor y sometidos al proceso metalúrgico de lavado y flotación. La tabla 3 presenta los resultados.

Los compósitos mostraron resultados más favorables con el uso de flotación para el Compósito Total del depósito, mientras que las zonas superior e inferior presentaron resultados similares a los obtenidos con las muestras de testigos de perforación y piques. La zona superior obtuvo un producto lavado entre 29.01% y 29.80% P2O5 con recuperaciones de 75.45% a 77.86% dependiendo de las capas incluidas en el compósito y de 30.97% a 31.26% P2O5 para los concentrados de flotación con recuperaciones de 74.10% a 76.74%.

Los compósitos de las capas de la zona inferior 3-7 produjeron un producto lavado de 24.10% P2O5 con recuperación de 75.89% y un concentrado de flotación de 28.51% P2O5 y recuperación de 71.45%; es decir, poco atractiva para el uso de este material como roca fosfórica para la producción de ácido fosfórico y fertilizantes como TSP. DAP y MAP, y/o SSP si ácido sulfúrico está disponible.  

Sin embargo, los compósitos del total de las capas hasta la Capa 7 mostraron una mejora sustantiva en el producto lavado (28x200M) con una ley de 27.39% a 27.53% P2O5 y una recuperación de 75.44% a 76.28%, dependiendo de las capas usadas para el compósito.  

Por ejemplo fue posible obtener un concentrado de flotación de 30.46% a 30.53% P2O5 y recuperación de 73.90% a 74.80% reduciendo el insoluble en el concentrado de 4.5% a 3.7% y de otros contaminantes asociados al insoluble (diatomita, Fe2O3, etc.) que se presentan, cuando las capas 8 y 9 fueron incluidas en el compósito.

Los estudios de la compañía que pretendía usar el producto como DAPR arrojaron resultados muy alentadores, pero claramente mostraban que para su uso como roca fosfórica para la producción de ácido fosfórico y fertilizantes como TSP, DAP y MAP y/o SSP de contarse con ácido sulfúrico, no sería de la más alta calidad dado su baja ley en P2O5 y la presencia de contaminantes como sílice, diatomita, yeso, hierro y compuestos orgánicos.

Este artículo toma como base este estudio para proponer una forma más técnicamente adecuada y económicamente más atractiva para el tratamiento de la roca fosfórica de Sechura.

Características del producto DAPR de Sechura

La roca fosfórica de aplicación directa (DAPR) de Sechura fue analizada desde los 70[3] con estudios de solubilidad en suelos ácidos y medianamente ácidos, demostrando la liberación gradual del fosfato en comparación con fertilizantes solubles como TSP, DAP y MAP.  

Las investigaciones indicaron que de 50% a 55% del contenido de P2O5 era liberado como fuente de fósforo en el primer año de su aplicación como DAPR, de 80% a 85% en el segundo y hasta 95% en el tercero, requiriendo una nueva aplicación en el cuarto.

Dentro de las características que son importantes para la roca fosfórica de Sechura como DAPR son los resultados de las mallas valoradas. Si bien los análisis solo corresponden a concentrados de flotación de compósitos de testigos de la zona superior, inferior y total del depósito (ver Tabla 4)[2] y no del producto lavado que actualmente se produce, es importante resaltar que la zona superior reporta una ley de 30.84% P2O5 con 3.08% Insol y un radio de CaO/P2O5 de 1.549, mientras que la zona inferior reporta una ley de 28.85% P2O5 con 3.77% Insol y un radio de CaO/P2O5 de 1.648, para un resultado del total del depósito con ley de 30.40% P2O5, 3.26% Insol y un radio de CaO/P2O5 de 1.563.  

Estos resultados nos indican que esta apatita de calcio posee un radio de CaO/P2O5 superior a la de una apatita pura que es de 1.315 (radio estequiométrico), indicando la presencia de yeso y probablemente incrementando la solubilidad de la roca fosfórica de Sechura (Bayóvar). La Tabla 4. Mallas Valoradas de los Concentrados de Flotación de los Compósitos de Testigos de la Zona Superior, Inferior y Total del Depósito de Bayóvar – Área I –Sechura[2] no presenta análisis químicos completos de las mallas valoradas de los concentrados de flotación de compósitos de testigos, pero para DAPR, estos son valores de mucha importancia.

Los resultados de las mallas valoradas indican diferencias entre las mallas estudiadas y potenciales diferencias en la solubilidad de cada malla para cada zona del depósito, lo que ha sido poco investigado en función de su posibilidad de contar con un conjunto de malla más solubles y, por tanto, más apropiadas para un fertilizante natural como roca de aplicación directa (DAPR) y otro conjunto de mallas potencialmente más adecuado como roca fosfórica para la fabricación de ácido fosfórico y fertilizantes como TSP, DAP o MAP.

En estudios más recientes, Focus Ventures Ltd.[4] publicó un panfleto reportando que la roca fosfórica de aplicación directa de Sechura, denominada como Roca Fosfórica Reactiva (Sechura RPR, por sus siglas en inglés), era “la mejor roca fosfórica de aplicación directa del mundo” para suelos tropicales y con condiciones climáticas similares (lluviosas), liberando fósforo gradualmente con efecto residual, suministrando altos niveles de fósforo y calcio, Sechura RPR, contenía 10.5%-12.5% fósforo total, 14.5%-15.5% soluble en ácido cítrico al 2% y 18.7%-22% en ácido fórmico al 2%.  

Los estudios de Focus reportaron que Sechura RPR era usada intensamente para plantaciones de palma aceitera en Malasia e Indonesia, aumentando la producción en 9% o 1.7 t/hectárea/año en pruebas comparativas con roca fosfórica de mediana reactividad a lo largo de tres años y una ligera superioridad sobre la producción de lotes fertilizados con Triple Superfosfato (TSP) a lo largo de cinco años. Sechura RPR resultaba una mejor fuente de calcio y azufre debido a la presencia de yeso (ver Introducción) y micronutrientes como cobre, zinc y molibdeno.

La Asociación Internacional de la Industria de Fertilizantes (International Fertilizer Industry Association, IFA, por sus siglas en inglés-)[5] ha preparado una tabla de solubilidad de apatita de rocas fosfóricas selectas que se presenta en la Tabla 5. En esta se utiliza la solubilidad calculada en base a su disolución en citrato de amonio neutro (NAC, por sus siglas en ingles), siendo NAC2 relacionadas con la extracción doble; en ácido cítrico al 2% y en ácido fórmico al 2%.  

Claramente, se aprecia que la roca fosfórica de Sechura corresponde a la más soluble del total de rocas evaluadas para yacimientos sedimentarios e ígneos, siendo soluble 7% en NAC2, 16% en ácido cítrico al 2% y 23% en ácido fórmico al 2%. Este estudio ha sido efectuado sobre una muestra bulk, no por fracciones de tamaño (mallas).

La IFA presentó un boletín en mayo de 2013[5] sobre el DAPR demostrando su importancia debido a su contenido de macronutrientes esenciales para plantas y animales, indicando que su solubilidad en aplicación directa depende de las características del suelo (ácidos tropicales o subtropicales con pH < 5.5), de la roca fosfórica, de las condiciones climáticas, del cultivo como palma, caucho, etc. y del manejo de las prácticas de aplicación de fertilizantes. 

En ese sentido, considera que el DAPR es una alternativa de fertilización para la intensificación de la agricultura, sobre todo para países en desarrollo con roca fosfórica adecuada disponible y condiciones agro-ecológicas. 

Asimismo, destaca que las características químicas, físicas y mineralógicas/cristalográficas de la roca fosfórica determinan su adecuación para DAPR. Así, indica que de acuerdo a Departamento de Investigación Geológica de EE.UU., USGS, (2012), los depósitos de roca sedimentaria altamente solubles son el de Carolina del Norte (EE.UU.), el de Sechura (Perú) y el de Tunesia que hacían el 1% de las reservas mundiales de fosfatos; los depósitos ígneos y metamórficos serian insolubles y el 10% de las reservas, y el 89% de las reservas serían de mediana solubilidad/insolubles. 

La IFA considera de alta solubilidad cuando son solubles >5.4% en NAC2, >9.4% en ácido cítrico al 2% y >13% en ácido fórmico al 2%; mediana solubilidad entre 3.2%-4.5% en NAC2, 6.7%-8.4%en 2% ácido cítrico y 7.0%-10.8% en 2% ácido fórmico; siendo de baja solubilidad <2.7% en NAC2, <6.0% en 2% ácido cítrico y <5.8% en ácido fórmico al 2%.

En general, el DAPR tiene una ventaja por su bajo requerimiento de capital y costo operativo de producción, mínimo uso de insumos y bajo uso de energía con respecto a los fertilizantes solubles. Un modelo matemático para la decisión del uso de DAPR y su efectividad agronómica con respecto a los fertilizantes solubles ha sido preparado, requiriendo no solo información del suelo, sino también del origen de la roca fosfórica.  

El uso de DAPR ha caído desde 1970 debido al cambio político en Rusia, la liberación del mercado chino y en Brasil por el aumento de la disposición de fertilizantes soluble TSP, DAP y MAP. Sin embargo, la IFA sostiene que el uso de DAPR es tan o más efectivo que los fertilizantes solubles, es más ecológicamente aceptable, pero requerirá que las rocas fosfóricas de los depósitos de DAPR se revalúen desde los cambios tecnológicos, económicos y de beneficio y procesamiento de los fosfatos.  

En países pobres con recursos de DAPR debe recomendarse el uso de la roca fosfórica de aplicación directa en suelos ácidos en lugar de importar fertilizantes solubles.

La roca fosfórica de Sechura para plantas de ácido fosfórico

Marten Walters de KEMWorks Technology, Inc.[6] discutió en su artículo lo que hacía a una roca fosfórica buena para ser procesada en plantas de ácido fosfórico y fertilizantes. Una buena roca fosfórica debe resultar en alta capacidad de producción, bajo consumo de ácido sulfúrico, alta recuperación de P2O5, alta filtrabilidad, bajo contenido de impurezas en el ácido fosfórico, alta concentración del ácido producido, alto factor de operación (disponibilidad) del proceso y buenas características físicas. En resumen, una buena roca fosfórica producirá fertilizantes con las especificaciones técnicas adecuadas y a bajo costo. En la discusión siguiente, se hace referencia al fosfato de Marruecos de Khouridga conocido como K10 que es un producto ampliamente exportado y que puede considerarse como una base de comparación. 

Ley (grado) del fosfato

Dados los costos de exportación de la roca fosfórica, es de gran importancia que esta sea de la más alta calidad y ley para tener costos bajos de transporte y pueda ser suministrada en las cantidades adecuadas. En el caso de Sechura (Bayóvar), la roca fosfórica producida actualmente es de baja a mediana ley (28% a 30% P2O5)[1,2 y 4]. El consumo de la roca fosfórica está directamente relacionada con su ley, la recuperación de P2O5 del yeso y las pérdidas en su manejo.

Calidad del fosfato-MER

El fosfato debe tener la calidad adecuada para producir el resultado deseado. La suma del porcentaje de alumina (Al2O3), óxido de hierro (Fe2O3) y óxido de magnesio (MgO) dividido entre el porcentaje de P2O5 es conocido como el Minor Element Ratio (MER) o Radio de Elementos Menores (MER), que es un indicador de la factibilidad de producir fertilizantes de alta concentración como DAP con contenidos de 18-46-0 (N-P-K).  

En el caso del MER, este debe ser menor a 0.85[7], pero uno mayor puede ser aceptable para fertilizantes de menor grado. Este es un indicador solamente, siendo el grado en el que estas impurezas sean solubles en ácido fosfórico la prueba real. El fosfato de Sechura tiene un MER de 0.065, lo que lo hace muy adecuado para producir DAP.

Radio de CaO/P2O5 

El consumo de roca fosfórica y ácido sulfúrico es muy importante siendo un gran componente en el costo de producción del ácido fosfórico. El consumo de ácido sulfúrico es principalmente una función del radio de CaO/P2O5, Bayóvar tiendo un radio de CaO/P2O5 de 1.50 a 1.69, lo que lleva a un consumo moderado de ácido sulfúrico de 2.8 t/t a 3.0 t/t P2O5, lo cual es comparable con el fosfato Khoriubga K10.

Recuperación de P2O5 

La recuperación de los valores de P2O5 de la roca fosfórica en procesos húmedos para la producción de ácido fosfórico depende del mecanismo elegido ya sea dihidratado (DH), semihidratado (HH) o semidihidratado (HDH), así como de la ley y calidad la roca. Las pérdidas de P2O5 soluble en agua dependerá de cuan bien puede ser lavado el queque de yeso, lo que estará afectado por el proceso elegido, de qué tan bien las condiciones de cristalización son controladas, el diseño del filtro y la cantidad de agua de lavado que puede ser usada para mantener el balance de agua. La recuperación de P2O5 del fosfato de Sechura es similar a la de la roca fosfórica base de comparación de Marruecos K10[5].

Filtrabilidad

La capacidad de una planta de ácido fosfórico usualmente está limitada por la filtrabilidad del yeso formado. La velocidad de filtración de planta usando roca fosfórica de Sechura resulta ser menor que la de la base de comparación. Esto puede disminuir la capacidad de la planta a no ser que se añada mayor área de filtración.

Carbonatos e inorgánicos

La presencia de CO2 producida a partir de los carbonatos, causa espumado en el reactor que pude ser estabilizado por la presencia de inorgánicos. Esta espumación puede ser controlada con el uso de antiespumantes y floculantes.

Metales pesados

Metales pesados como plomo, mercurio y arsénico existen pero no en niveles altos. La excepción es cadmio, que puede limitar su uso en ciertos mercados. 

Por todo lo discutido en esta sección, el uso parcial como DAPR de la roca fosfórica de Sechura tiene mucho sentido, siendo el remanente, que podría tener mejoras en su calidad y ley, más adecuado para su uso en la producción de ácido fosfórico y fertilizantes.

Estudios de caracterización y procesos de la roca fosfórica

Vistas las posibilidades del uso de la roca fosfórica de Bayóvar (Sechura), se propone enfocar los estudios de caracterización y potenciales procesos a utilizar para mejorar el aprovechamiento de esta. Actualmente, la roca fosfórica de Sechura es producto del beneficio por lavado de los fosfatos de Bayóvar, sin flotación, por lo que estudios deberán ser conducidos con una visión diferente de la hasta ahora considerada con el fin de obtener la mejor roca fosfórica de aplicación directa (DAPR) como fertilizante natural y la mejor roca fosfórica para alimentar plantas de producción de ácido fosfórico y fertilizantes como TSP, DAP, y MAP, considerando la posibilidad de producir SSP de existir abundancia de ácido sulfúrico en la zona.

Los siguientes párrafos describen brevemente los estudios propuestos para cumplir con estos objetivos.

Análisis químicos de la roca fosfórica

Se propone un análisis completo de 33 elementos y compuestos de una muestra representativa de la roca fosfórica de Sechura incluyendo su solubilidad general en citrato de amonio neutro con doble extracción (NAC2), en ácido cítrico al 2% y ácido fórmico al 2%. Con estos datos se conocerá los potenciales macro y micronutrientes y los contaminantes presentes en el producto obtenido en el beneficio de los fosfatos de Sechura. 

Análisis granulométricos y de mallas valoradas

Conocedores por estudios previos que no todas las fracciones granulométricas poseen las mismas características (ver Tabla 4), el análisis granulométrico de por lo menos tres muestras representativas será efectuado. Para cada fracción granulométrica se preparará un compósito a ser sometido a un análisis químico usando 7 a 8 elementos y compuestos, así como su evaluación de solubilidad en NAC2, ácido cítrico al 2% y ácido fórmico al 2%. Cada malla será evaluada por sus características para ser potencialmente considerada para la producción de DAPR o para roca fosfórica para plantas de ácido fosfórico y fertilizantes.

Estudios mineralógicos/cristalográficos

En estos estudios se propone la realización de QEMScan en mallas seleccionadas (no menor de cinco fracciones). Para ello, se consideraría el uso de compósitos de los análisis de mallas valoradas con el fin de tener una relación directa con cada análisis químico y de solubilidad. Adicionalmente, deberá llevarse a cabo evaluaciones al microscopio para la detección de yeso, sílice, carbonatos, materiales orgánicos y sus asociaciones con los minerales de fosfatos, diatomita, cementación de impurezas, etc.

Potenciales procesos para mejorar la roca fosfórica

Los estudios de caracterización propuestos nos brindarán información valiosa sobre el uso de ciertas operaciones unitarias y procesos para mejorar la calidad de la roca fosfórica de Sechura ya sea como DAPR o como alimento a las plantas de ácido fosfórico. Los siguientes párrafos describen las potenciales operaciones unitarias y procesos propuestos.

Restregado y deslamado

Estas operaciones unitarias podrían utilizarse con el fin de disolver el yeso que es el aglutinante de impurezas, lo cual podría beneficiar tanto al DAPR liberando sílice y otros contaminantes, como para la roca fosfórica para la planta de ácido fosfórico y fertilizantes. La Figura 1 presenta el equipo usado para el restregado a mano derecha. Aquí, la velocidad, así como el tipo de agitador similar al usado por las celdas Denver de laboratorio de doble impulsor, es instalado para el restregado.

Tamizado

Esta operación unitaria será necesaria para separar por tamaño de partículas y de acuerdo a los resultados de caracterización y restregado, las fracciones que serán más adecuadas para DAPR y para roca fosfórica para plantas de ácido fosfórico y fertilizantes.

Flotación

Como quiera que es posible producir roca fosfórica de mejor calidad, especialmente para su uso como roca fosfórica para plantas de ácido fosfórico, este proceso podrá aplicarse solo a aquellas fracciones de tamaño que se beneficien (reducción total del material a flotar) y potencial incremento de la ley de P2O5 haciendo esta roca fosfórica más atractiva con menor contenido de contaminantes. El acondicionador de laboratorio se presenta en el lado derecho de la Figura 1, usando un agitador simple y la flotación es realizada en una celda Denver LA (lado izquierdo de la figura). 

Producción de ácido fosfórico y pilotaje

El propósito de estas pruebas de laboratorio (batch) y piloto (continuas) para la producción de ácido fosfórico y fertilizantes es determinar el comportamiento de la roca fosfórica de Sechura mejorada o las fracciones que se considere más adecuadas para la producción de ácido fosfórico y fertilizantes bajo condiciones típicas de una planta industrial de ácido fosfórico. Con estas pruebas es posible determinar las condiciones operativas específicas para esta roca fosfórica.

Esta planta piloto puede operar para simular los tres procesos más usados: bihidratado (dihydrate, DH, por sus siglas en inglés), Semihidratado (Hemihydrate, HH, por sus siglas en inglés) y semibihidratado (hemidihydrate, HDH, por sus siglas en inglés). 

La Figura 2 presenta el diagrama de flujo de la planta piloto y de los equipos que pueden ser usados para pruebas continuas. Esta planta puede procesar 0.5 a 2 kg/h de roca fosfórica y desarrollar los datos más importantes requeridos para un diseño industrial de una nueva planta o para predecir el comportamiento de la roca fosfórica en una planta de ácido fosfórico dada. Adicionalmente, es posible realizar estudios de caracterización del yeso, pruebas de producción de fertilizantes en polvo o granulados DAP, MAP, SSP y TSP, ingredientes para alimento de animales (fosfatos mono o dicálcicos) y pruebas de intercambio iónico (ver Figura 3).

Estas operaciones unitarias y procesos pueden ser aplicados de diversas maneras y condiciones y no necesariamente siguiendo el orden en que han sido presentados.

Potenciales mejoras técnicas

El presente artículo muestra cómo es posible mejorar las características técnicas de los productos a ofrecer por una compañía minera y, a la vez, favorecer el agro en el Perú. Para ello, se presentan las características del fosfato de Bayóvar y de la roca fosfórica producida que pueden ofrecer mayores ventajas técnicas y económicas basadas en estudios más detallados y una visión fuera de los sistemas convencionales actuales.

En general, la roca fosfórica de Sechura ha sido utilizada como materia prima para la producción de ácido fosfórico y los fertilizantes solubles derivados como TSP, DAP y MAP. Sin embargo, este depósito inicialmente fue concebido como una fuente de roca fosfórica de aplicación directa, DAPR, (proyecto de 1987)[1,2].

El artículo propone estudios de caracterización más profundos y potenciales procesos para aprovechar mejor sus cualidades. La roca fosfórica de Sechura actualmente solo lavada, deberá ser caracterizada en forma tal que posibilite una producción de mayor roca fosfórica de aplicación directa (DAPR) con mayor ley y la roca fosfórica más adecuada y de alta ley para alimentar plantas de producción de ácido fosfórico y fertilizantes. 

Basados en estos estudios que comprenden análisis químicos de la roca fosfórica por 33 elementos y compuestos, incluyendo estudios de solubilidad; estudios granulométricos y de mallas valoradas y sus solubilidades por malla; estudios mineralógicos y cristalográficos, y potenciales operaciones unitarias y procesos para mejorar la roca fosfórica, tanto para su uso como DAPR como para producir ácido fosfórico y fertilizantes.  

Estas operaciones unitarias y procesos pueden incluir restregado y deslamado, tamizado, flotación de las fracciones adecuadas especialmente para la roca fosfórica para la producción de ácido fosfórico y fertilizantes y pilotaje para la producción de ácido fosfórico. Estas operaciones unitarias y procesos se aplicarán en diversas maneras y condiciones.

Por ejemplo, el uso del tamaño de partícula relacionada con su mineralogía, composición química, y solubilidad con el fin de obtener el máximo rendimiento como roca fosfórica de aplicación directa (DAPR) y la fracción óptima para la producción de ácido fosfórico. Esto podría ser combinado con flotación de ciertas fracciones para aumentar la ley, disminuir los contaminantes e impurezas, especialmente importante para el caso en que sea destinada para la producción de ácido fosfórico. Se propone adicionalmente, el estudio del desempeño de la roca fosfórica mejorada en una planta piloto de ácido fosfórico de operación continua.

El objetivo final de estos estudios sistemáticos sería la producción de un fertilizante natural (DAPR) para ser comercializado con mayor valor agregado libre de químicos (ecológicamente más atractivo) y el remanente de la roca fosfórica mejorada comercializado para la producción de ácido fosfórico y fertilizantes con características óptimas, siendo más competitiva en el mercado (mayor valor).

Conclusiones

1. Bajo este enfoque y como resultado de los estudios más profundos y sistemáticos, el productor minero obtiene mayor beneficio económico y la industria agropecuaria, tanto para cultivos como mejora de pastos para el ganado, DAPR, que es un producto natural libre de químicos (más amigable al medio ambiente) y más eficiente debido a su relativa lenta disolución comparada con fertilizantes solubles como TSP, DAP y MAP, que también serían producidos y SSP de contarse con abundante ácido sulfúrico en el zona.

2. Por ejemplo, la roca fosfórica de aplicación directa de Sechura podría aportar el 50% al 55% de su contenido de fosfato en el primer año, de 80% al 85% en el segundo y hasta el 95% en el tercero, requiriendo una reaplicación al cuarto.

3. Con este enfoque la minería contribuye con el agro proporcionando mejores productos, reduciendo costos y mejorando eficiencias.

Referencias

1. F. Sotillo, Report on Preliminary Tests Results of Area I, Bayóvar, Buenaventura Ingenieros S. A., p. 20, 1987.

2. F. Sotillo, Phosphate Geological Reserves Calculations and Metallurgy of Phosphorite Bed, Area I – Bayóvar – Peru, Vol. 2 and Vol. 3, Buenaventura Ingenieros S.A., p. 433, 1987.

3. F. Sotillo, Comunicaciones Personales.

4. Focus Ventures Ltd., Peruvian Reactive Phosphate Rock Fertilizer – A New Organic Alternative, Flyer, Focus Ventures Ltd., p. 2, 2016.

5. International Fertilizer Industry Association (IFA), Feeding the Earth – Direct Application Phosphate Rock (DAPR), Bulletin, IFA, p. 4, 2013.

6. M. Walters, What is a Good Phosphate Rock? Phosphoric acid and phosphate fertilizer production, KEMWorks Technology, Inc., p.14, 2019.

7. R. Gilmour, Phosphoric Acid Purification, Uses, Technology, and Economics, CRC Press, Boca Raton, 13:978-1-4398-9516-0, 2014.

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