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• Frans Milla Cuellar

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Minerales no metálicos de aplicación industrial y agrícola

Dra. Liliana N. Castro Geología Minera. Departamento Ciencias Geológicas Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Universidad de Buenos Aires Ciudad Universitaria . Pab 2. 1° Piso. 1428. Buenos Aires ARGENTINA

[email protected]

Los recursos minerales en el sentido amplio se dividen: a) energéticos b) metálicos c) no metálicos

Recursos Mineros

d) rocas de aplicación e) aguas

1

DEFINICIONES Recurso que es la cantidad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podrá ser explotado por su baja concentración o ley.

ƒReservas: cantidad (masa o volumen) de mineral susceptible de ser explotado. Depende de un gran número de factores: ley media, ley de corte, y de las condiciones técnicas, medioambientales y de mercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotación. LNC

MENA:

mineral de mena

Sustancia mineral que se puede extraer, con beneficio económico.

ganga

2

¿Ganga o minerales mena?

YACIMIENTO Concentración natural de un determinado mineral o grupo de minerales que puede ser explotada para su uso por el hombre.

Pueden tener origen ígneo, metamórfico o sedimentario Existen asociaciones más o menos típica de determinados minerales con diferentes ambientes geológicos, lo que facilita la búsqueda. LNC

3

ETAPAS DE UN PROYECTO MINERO PROSPECCIÓN EXPLORACIÓN EXPLOTACIÓN CONCENTRACIÓN REMEDIACIÓN COMERCIALIZACIÓN

CICLO MINERAL- MATERIAL Transformaciones que experimenta un sistema físico, no necesariamente periódicas, por factores tanto internos como externos, que empiezan y deberían concluir en un mismo estado. ™Actividad minera Æ ™Transformación Æ ™Uso de materiales

Un mismo ciclo

4

A medida que la población aumenta la demanda de recursos se amplía Progresión del crecimiento de población entre 1950 y 2050 (x 1000) 2060 2040 2020 2000 1980 1960 1940 1920 1900 2 519 470

2 757 399

3 023 812

3 337 974

3 696 588

4 073 740

4 442 295

4 843 947

5 279 519

5 692 353

6 085 572

6 464 750

6 842 923

7 219 431

7 577 889

7 905 239

8 199 104

8 463 265

8 701 319

8 907 417

9 075 903

5

Recursos Mineros Yacimientos metálicos

Yacimientos no metálicos

Rocas de aplicación.

Yacimientos metálicos

El valor económico depende del contenido de elementos metálicos. Se encuentran en baja proporción como elementos nativos o minerales, es por ello hay que concentrarlos y en muchos casos refinarlos

LNC

6

Yacimientos metálicos Yacimiento ► el metal debe estar concentrado muy por encima de su abundancia media en la corteza terrestre El grado de enriquecimiento varía para cada elemento dependiendo del valor de cada metal Elemento

Contenido promedio en la corteza

Ley promedio mínima explotable

Factor de enriquecimiento

Al

8%

30,0%

3,75

Fe

5%

25,0%

5

Cu

50 ppm

0,4%

80

Ni

70 ppm

0,5%

71

Zn

70 ppm

4,0%

571

Mn

900 ppm

35,0 %

389

Sn

2 ppm

0,5%

2500

Cr

100 ppm

30,0%

3000

Au

4 ppb

1 g/t

250

Pb

10 ppm

4,0%

4000

Yacimientos no metálicos Sustancias minerales que se usan en procesos industriales, directamente o mediante una preparación adecuada. En general los minerales industriales persisten con las mismas propiedades desde la cantera hasta su aplicación final.

LNC

7

Talco

Yacimientos no metálicos

Cuarzo

Sustancias minerales que se usan en procesos industriales, directamente o mediante una preparación adecuada.

Feldespato

Mica

Fluorita

Calcita Arcillas varias

Azufre

Halita

Yeso

Baritina

Boro

8

Minerales Industriales

Son todos los no metálicos, no energéticos extraidos y procesados para usos industriales, sumados a aquellas menas metálicas utilizadas en aplicaciones no metalíferas.

Problemática clasificación en algunos casos. .

Los minerales industriales se definen como toda roca, mineral, u otra sustancia natural, que tenga valor económico, excluyendo las menas metálicas, el petróleo y las gemas.

9

Materias primas ‰Minerales o Rocas ► Ej: cuarzo, talco, bentonita, diatomitas. ‰ Minerales como fuente de elementos no metálicos ►Ej: pirita (S), Boratos (para ácido bórico o bórax). ‰ Minerales no metálicos que sirven de fuentes de metales o sus compuestos se emplean en procesos metalúrgicos ►(Ej: berilo como fuente de BeO) ‰Rocas de aplicación ►(Ej: granito, materiales de construcción). LNC

Ejemplos metálicos de uso industrial

Bauxita (Al )que se usa como refractario.

Pirolusita (Mn) y hematita (Fe) como pigmentos

Rutilo (Ti) como pigmento blanco, cosméticos

10

Excepciones 9Productos manufacturados: Ej cemento y cal 9Mezcla de productos naturales y artificiales Ej: abrasivos y refractarios

9Diamante y corindón de tipo industrial para abrasivos y no como gemas

Rocas de aplicación Son las rocas empleadas para la construcción de edificios, puentes y caminos. Usadas como piedra rústica o pulidos y en diferentes formas (bloques, lajas, etc). Los materiales pueden ser de origen igneo, metamórfico o sedimentario. Dolomita

Porfiros

Laja

Granito

Mármol

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Minerales para distintas industrias ABORDAJE A PARTIR ¾Características del mercado ¾ Clasificación genética Ej: (Evaporitas, placeres, pegmatitas) ¾ Mineral Ej. Yeso ► Construcción, Manufacturas (paneles, placas, molduras), Ortodoncia, Medicina, Agricultura ¾Industria ( Ej: Abrasivos, fertilizantes, filtrantes)

LNC

1) Mercado, consumo, precios Técnicas para la investigación de las características y dimensiones del mercado de artículos de uso y de consumo directo se basan en: ¾

Análisis estadísticos

¾

Extrapolación de tendencias históricas

¾

Muestreos parciales

¾

Consideraciones sobre costumbres

¾

Probabilidades de modificaciones naturales o provocadas

¾

Ecuación población, hábitos y capacidad adquisitiva.

12

Mercado de los minerales ¾Artículos de consumo Ej: fertilizantes, correctores de suelo, sal, gemas y piedras semipreciosas, cerámicos para pisos, etc. ¾ Materias primas o insumos intermedios para procesos industriales o construcción.

Arcilla

Feldespatos

Boratos

PRODUCTO FINAL

El estudio de mercado debe cubrir los siguientes aspectos: 9 Descripción del mineral o roca cuyo mercado se investiga 9 Recopilación y análisis de la información empleada con sus citas. 9 Destino del mineral (consumo o materia prima para otras industrias o participar de ambas condiciones) 9Representividad de las informaciones recogidas. Es muy importante señalar la proporción de las cifras obtenidas y las inferidas

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Ej: Agregados pétreos: ¾ Demanda relacionada con la construcción de caminos, obras públicas y viviendas. ¾ Información básica a partir planes elaborados por entes oficiales, o permisos privados de construcción.

Ej: Fertilizantes y correctores de suelo: ¾ Esta vinculado a áreas de cultivos ¾ Se deben conocer •valores históricos de consumo •tendencias futuras •modificaciones de extensión de áreas •relación del precio de fertilizante y correctores frente al producto (cultivo)

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Ej: Fertilizantes •Avance de la agricultura en • la región del Cono sur

Balances de nutrientes negativos

Demanda creciente y sostenida en el mediano plazo

.

El área sembrada con soja se incrementó entre los años 2001 y 2007 en todo el MERCOSUR. Argentina Brasil Uruguay Paraguay

32% 40% 558% 25%

Usos y especificaciones técnicas Cada mineral tiene variados usos y para cada uno de ellos deben responder a determinadas condiciones fisico-químicas, es decir especificaciones técnicas. La calidad y las especificaciones técnicas requeridas dependen del uso final al cual se aplique. Ej: Usos de los boratos:

ƒ Industria de esmaltes y ….cerámicas ƒ Vidrio y fibra de vidrio ƒ Detergentes y …..blanqueadores ƒ Fertilizantes ƒ Fibras textiles

El precio se basa en el contenido de B2O3. La colemanita calcinada concentrada contiene 42% B2O3 con As (elemento penalizado) entre los rangos 30 - 2.000 ppm)

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Estructura de la demanda Ej: Carbonato de calcio

Distintas proporciones que componen las industrias que utilizan el elemento o materia prima.

Estructura de la demanda 1% 49% 49% 1%

Cemento

Cal

Otros e n construcción

Otros usos

Estructura de la demanda de otros usos 0,01%

0,20%

17,39%

1,43% 4,46% 3,50%

7,91%

65,10%

Cerámica

Pinturas

Papel

Agricultura

Alimentación Animal

Pesticidas

Lubricantes

Otros

Sustitutos Muchas veces un mineral puede ser reemplazado como materia prima en alguna de las industrias que lo utilizan por otros materiales ya sean de origen mineral u otro. Esta sustitución puede estar vinculada la falta del mineral la reducción de costos. En algunos casos esta sustitución puede traer aparejada la disminución en el rendimiento Ej Yeso de construcción : cemento, madera, cal, mampostería, acero. No hay prácticamente ningún sustituto para el yeso en el cemento portland.

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Mercado Interno a) Producción b) Exportación c) Importación d) Consumo aparente ( producción + importación- exportación). e) Distribución del consumo por industrias (estructura de la demanda) . f) Ubicación de los centros de consumo g) Proyecciones del consumo 1) Extrapolación de tendencias 2) Planes de instalación, ampliación o reducción de las industrias usuarias. h) Sustitutos

.

Mercado interno continuación....

h) Oferta 1) Yacimientos en producción con reservas conocidas. Planes de expansión, ubicación geográfica con relación a los centros de consumo. 2) Condiciones favorables o desfavorables de un nuevo yacimiento en estudio con relación a los identificados 3) Respuesta a las especificaciones técnicas. i)

Transporte medios y tarifas.

j)

Envases

k)

Grado de abastecimiento actual y futuro

l)

Conclusiones sobre mercado interno

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Mercado externo a) Producción mundial de un mineral determinado b) Países productores c) Principales exportadores: ¾ Destino principal de las exportaciones d) Países importadores: ¾ Origen de las principales importaciones e) Consumo aparente. ¾ Situación del abastecimiento en los principales países usuarios.

Mercado externo continuación....

f) Balance de la situación oferta y demanda. ¾ Pronóstico de la demanda #Extrapolación de la tendencia #Planes de nuevas instalaciones o ampliaciones en marcha y proyectadas ¾Pronóstico de la oferta #Etapas de nuevos proyectos mineros #Planes de expansión de la producción #Reservas conocidas en países productores g) Sustitutos h) Conclusiones

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Fletes, impuestos y otros costos En algunos casos puede ser necesario determinar el precio final de un mineral importado, con el objeto de estimar el que puede obtenerse para un producto nacional con el que se pretende sustituir.

Parámetros para el cálculo de los precios de los productos importados Tasa de cambio Tipo vendedor Precio FOB (Free on board) Precio que tiene la mercadería puesta a bordo del barco, con todos los gastos, derechos, impuestos y riesgos a cargo del vendedor hasta que la mercadería haya pasado la borda del barco, con flete excluido. Exige que el vendedor despache la mercadería de exportación. (Solo para vías acuáticas). Precio FAS (Free alongside ship) Precio de la mercadería al costado del barco con todos los gastos, derechos, impuestos y riesgos a cargo del vendedor. El comprador debe despachar la mercadería en aduana (permiso de exportación, gastos de agente de embarque, gastos de puerto, guinche, derechos, impuestos, riesgos, y otros hasta que la mercadería pasa a bordo del buque.

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Flete marítimo Precio por container Con dimensiones mayores y carga suelta puede aumentar geométricamente el precio. Seguro marítimo En la actualidad se estima el 1 % de costo y flete. CIF (El precio comprende Costo de la mercadería puesta en Puerto de Destino + con flete pagado y seguro cubierto) Otros gastos portuarios aduaneros, descarga, eslingaje, almacenaje y movimiento) Derechos de importación # y estadística) Transporte terrestre contenedor

b) A partir de la clasificación de yacimientos TIPO DE YACIMIENTOS

DEPÓSITO Y MINERALIZACIÓN ASOCIADA

Magmáticos relacionados a rocas Cromita, talco, vermiculitas, serpentinitas. ígneas básicas-ultrabásicas Kimberlitas: Diamantes Relacionados a intrusivos intermedios y ácidos

Pegmatitas: cuarzo, feldespato, micas, tierras raras, berilo. Vetas hidrotermales: fluorita, baritina. Skarn: carbonatos, granate, sillimanita, andalucita

Relacionados a vulcanismo subaéreo

Depósitos epitermales fluorita

Relacionados a vulcanismo submarino

Sulfuros masivos: baritina

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Clasificación de yacimientos

TIPO DE YACIMIENTOS

DEPÓSITO Y MINERALIZACIÓN ASOCIADA

Depósitos sedimentarios químicos

Marinas: Calizas y Fosforitas. Evaporitas: cloruros, sulfatos, boratos, min de Li. Azufre biogénico

Placeres

Diamantes, granate , corindón, circón, rutilo.

Depósitos residuales

Bauxitas

Depósitos metamórficos y metamorfizados

Mármoles, Asbestos, Grafito

Ej: Evaporitas Rocas sedimentarias formadas por evaporación de las aguas ricas en sales. Evaporitas marinas Su composición es casi constante.

Cl18.98 %o Na+ 10.56 %o SO4= 2.65 %o Mg 2+ 1,27 %o 0.40%o Ca+2 0,38%o K+ HCO3- 0.14%o Otros Los elementos están entre 65 ppm y 1 ppm incluye Br-, Sr+2, B, F

21

Evaporitas lacustres

‰

Composición más diversa, incluyen además trona (sulfato ácido de Na dihidratado), mirabilita sulfato de Na (decahidratado) glauberita (sulfato de Na y Ca) boráx (borato de Na.8H2O) epsomita (sulfato de Mg 7H2O) thenardita (sulfato de Na). También contiene anhidrita, yeso y halita. ¾ Concentran elementos de origen volcánico y agua de lluvia ¾Cuencas pandas, clima árido con sistemática ¾Alta evaporación ¾ Fallas de bloques extensional ¾Bajos topográficos en zonas desérticas

SECUENCIA NORMAL

• •

Calcita (CO3Ca) Yeso (SO4.2H20)

• Halita (ClNa) • Glauberita (SO4 Ca.Na2SO4) • Polihalita 2 SO4 Ca. K2SO4.MgSO4.2H2O • Soluciones Sólidas de Cloruros y bromuros • Epsonita (MgSO4.7H2O), Silvita (KCl), Kainita( KCl. MgSO4.3H2O) • Carnalita (KCl.MgCl2.6H2O) • Precipitación de Boro y Boratos de Magnesio

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c) A partir del mineral Un mineral puedo servir para distintas industrias Pero debe respetar las especificaciones técnicas Ej: bentonita ¾Lodos de perforación, ¾Pesticidas ¾Acondicionadores de suelo ¾Alimentos balanceados ¾Industria farmaceútica. ¾Remediación minera ¾Peletización de menas de hierro, ¾Refinación, filtrado, clarificación y decoloración (aceites) ¾Neutralizador de residuos de mascotas

d) A partir de la industria

Las diferentes industrias uno más minerales para su utilización, respondiendo a sus características fisico o fisico/ quimicas

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Abrasivos

Ej: Abrasivos Sustancias naturales o artificiales, que se usan para rebajar, pulir, limpiar afilar y pulir objetos por fricción o desgaste de su superficie.

Dureza relativa Escala de Knoop

1

0

5000

Son muy duras que se aplican divididas en trozos muy pequeños.

10000

Diamante Nitruro cúbico de B: Carburo de boro Carburo de silicio Granate Topacio Cuarzo Ortosa Apatita Fluorita Calcita Yeso Talco

Diversas formas y tamaños, desde simples lijas, hasta discos que van desde mm hasta 50 cm de diámetro, piedras abrasivas de distintos espesores.

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Minerales Abrasivos cuarzo

granate

arcillas diamante

Corindón

Feldespato

diatomita

Abrasivos sintéticos Son muy importantes por su uso industrial debido •A su mayor uniformidad • Posibilidad de controlar y variar artificialmente sus propiedades

ƒCarburo de Silicio ƒAlúmina Zirconia ƒCorindón sintético ƒEsmeril sintético (Al3O2 + Fe2O3) ƒNitruro de Boro

•Han desplazado mayormente a los abrasivos naturales •Mayor costo inicial pero mayor efectividad y rendimiento.

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Cerámicos y vidrios

Cerámicos Cuatro materias primas principales arcilla, caolín, cuarzo, y feldespato.

A través de los años las materias son las mismas, lo que cambia es su tratamiento. El mercado exige usar materias primas con un tenor de impurezas mínima y una distribución de partículas óptimas

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TIPOS DE ARCILLAS

Arcillas duras No tienen plasticidad. No son afectadas por el agua; constituyen el esqueleto. Arcillas semiduras Ocupan los intersticios Arcillas plásticas Sirven para moldear las distintas piezas „Cuando

El conjunto es sometido a calcinación y excede los límites de la resistencia de cada uno de los componentes se llega a estado vítreo.

Tipos de cerámicas: Cerámicas refractarias: alta resistencia a la temperatura, para revestimientos de hornos. Cerámica blanca: azulejos, cerámicos domésticos, loza, porcelana, sanitarios Cerámica eléctrica: Incluye aisladores de alta y baja tensión. Cerámicas rojas: Incluye los ladrillos, revestimientos rojos, ladrillos huecos, tejas, no incluye en ladrillo común.

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Loza ► Arcillas con algo de sílice y se liga con arcillas plásticas. Porcelana ► Se calcina a mayor T, se logra así una vitrificación total, sin llegar al estado líquido. La porcelana es translúcida, en cambio la loza no. El vidrio llega a licuarse.

Vidrio Mezcla de componentes que llegan a la fusión completa, además de usar arcillas, cuarzo (se puede se reemplazar por arenas) se debe agregar fundentes como boratos o fluorita.

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Pigmentos

Óxidos de Hierro: Usados como pigmentos •No tóxicos •Relativamente inertes • Resistentes a la meteorización. •Opacos y su color depende del mineral de hierro que predomine: ¾ amarillo (goethita y ocres) ¾ rojo (hematita) ¾ castaño o negro (magnetita). ¾Pueden ser naturales o sintéticos (Ej. siderita calcinada)

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¾Dióxido de titanio o titania Pigmento blanco

¾Ilmenita, FeTiO3 ¾Rutilo, TiO2 ¾Leucoxeno TiO2

Producto de alteración de minerales de titanio, de color blanco, opaco, de grano fino

¾Escorias de Ti. ¾El 90 % del mercado del TiO2 se usa como materia prima para la producción de pigmento blanco de TiO2.

Minerales Filtrantes

30

Minerales filtrantes Se usan para la remoción de partículas sólidas de un medio líquido. ►Sustancias naturales: Arena Diatomita ►Sustancias preparadas Perlitas Natural Natural molida

Expandida

¾Propiedades necesarias para los filtrantes ¾ Formar una masa muy porosa ¾ Correcta distribución de tamaño de partículas ¾ Baja retención (no ser absorbentes) ¾Buen rendimiento •la calidad del líquido filtrado • el caudal o flujo de filtración • la duración del ciclo de filtración.

31

DIATOMITAS Tierra de diatomeas y “kieselguhr” (“harina fósil”) son sinónimos de diatomita. Los nombres: trípoli, tripolita y tierra de infusorios se usaron alguna vez, pero son ahora obsoletos. ™Son rocas sedimentarias silíceas de origen lacustre O marino, consistentes en restos esqueletales fosilizados de diatomeas (plantas unicelulares acuáticas).

™Mejores < PE ¾Contenido de SiO2 ¾En gral Cenozoicas

USOS

‹

Como filtros y clarificadores de líquidos

‹

Como carga, aislante, absorbente, aditivo en cementos

‹

Como fuente

‹

Como lubricantes en pintura, papel o plástico.

‹

Como abrasivos

‹

Como aislantes en refractarios y hornos

‹

Como pesticidas

‹

Como absorbentes industriales

Aproximadamente el 50% del uso mundial de las diatomitas es como filtrante en la industria del vino, de la cerveza y de los aceites comestibles. ‹

32

Producción mundial de diatomitas

Estados Unidos

China

Dinamarca

Japón

Francia

Méjico

Alemania

Rep.Checa

Corea

Peru

España

Islandia

Chile

Costa Rica

Italia

Peru: 33 mil toneladas (2008,USGS)

Diatomitas

Tarucani Reservas50 MT

33

Industria petrolera

LNC

Minerales industriales usados para perforación de pozos

Aditivos

Forma

Especificaciones

Usos

Baritina

Finamente molida µm 230

PE 4,2 mínimo

Para controlar la PE en agua y lodos de base en petróleo

Bentonita

Molido µm 200

Viscosidad plástica: Para formar el revoque 10g de bentonita en de la pared del pozo. 350cc de agua.

LNC

34

-

Bentonita

Bentonita es un término aplicado a cualquier arcilla plástica, coloidal y expansible. Consisten un 95-99,5 % de arcillas (alumino silicatos de Mg) + componentes no argiláceos (Plag, Q, fragmentos líticos volcánicos y pumíceos, yeso y zeolitas).

LNC

La producción de bentonita en el Perú es de 18 471 toneladas al año, Bentonitas sódicas capaz de absorber grandes cantidades de agua

Bentonitas calcicas y magnésicas (tierra de Fuller) capaces de decolorar los aceites.

LNC

35

Producción mundial de bentonita

EEUU

Grecia

Turquia

Commomwealth

Italia

Méjico

Alemania

Peru

Peru ocupó el cuarto lugar en América Latina

Industria Química

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Industria quimica Es fundamentalmente una industria de base que provee materias primas e insumos a otras industrias. Características comerciales: ¾ La ley y el grado de impurezas son dos factores importantes que afectan el uso de los elementos en los procesos químicos. ¾ Deben tener mayor especificaciones si se usa química que físicamente.

Industria quimica Los minerales industriales abastecen diferentes industrias: ™Petroquímica ™ Fertilizantes ™Pinturas ™Farmacéutica ™Cauchos ™Cosméticos ™Plásticos ™Papel ™Pesticidas ™ otras.

37

AGROINDUSTRIA

Los suelos son esenciales para la producción de alimentos Los cultivos y los animales de pastoreo requieren suelos fértiles para una producción de alimento sustentable La fertilidad de los suelos depende de un número de factores que interactúan

“¾ ▒ ~  

clima (temperatura y precipitaciones) sustrato original morfología actividad biológica tiempo de formación

38

‰ Producción de cultivos intensivos ‰ Inadecuada reposición de nutrientes ► posible balance negativo de nutrientes

Ð Exportación de nutrientes Ð Descenso de la producción de alimentos en muchas partes del mundo en desarrollo

Ï Para superar los suelos naturalmente infértiles o por agotamiento o pérdida de nutrientes por causas antropogénicas

Fertilizantes

Fertilizantes Toda sustancia o mezcla de sustancias que se incorporan al suelo o al cultivo para estimular su crecimiento, aumentar su productividad y mejorar su calidad. Se dividen

a) Abonos sustancias que se aplican al suelo o cultivos con el fin de enriquecerlos en elementos químicos activos. Se clasifican en minerales y orgánicos. b)

Enmiendas sustancias que mejoran las propiedades físicas o fisico- químicas del suelo.

39

ABONOS Î ORGÁNICOS

Î

M I N E R A L L E S

•Primarios Î fósforo, potasio y nitrógeno •Secundarios Î calcio, magnesio y azufre) y •Micronutrientes Î boro, hierro, manganeso, cobre, zinc, molibdeno

Nutrientes primarios P, K y N son los nutrientes críticos en el crecimiento de las plantas. P Î es el más crítico en términos de disponibilidad. N Î está presente en la atmósfera como N2, de la cual es extraído naturalmente por algunas plantas. K Î es extraído en amplia escala de las evaporitas, y puede recuperarse del agua de mar, si es necesario.

40

Fósforo El P sólo se puede extraer via de la explotación de depósitos fosfáticos. El 80 % de lo explotado proviene de fosforitas En fosforitas > 18% de P2O5 y puede en ocasiones llegar al 40%. La francolita (CFA) con < 1% de F y apreciables cantidades de CO2, es esencialmente el mineral fosfático que aparece en fosforitas no alteradas por metamorfismo o meteorización. Es estructural y químicamente compleja.

Abundancia de fosfatos y períodos fosfogénicos

Cook et al, 1979

41

Composición química de rocas fosfáticas de distintos yacimientos / depósitos del mundo Jarvis et al. (1994) y otros autores Florida (1)

Marruecos (1)

SiO2

11,2

2,09

Al2O3

1,8

0,55

Fe2O3

0,79

0,23

MgO

0,33

0,403

CaO

43,6

51,76

Brasil (1)

Perú (1)

Venezuela (1)

Brasil (2)

33.7

3.2

36

0.6

0.3

0.1

8.7 3.3

6.1 0.50

0.11

5.5

24.4

46.5

38.3

44.3

20,2

30.2

25-30

5.3

P2O5

30,2

32,98

CO2

n.d.

5,1

4.4

F

3,2

4,04

2.9

2

(1) Fosforitas (2)Carbonatita

Producción mundial 2008 2% 4%

2%

1%

6% 1%

2%

31%

3%

5% 7% 19%

17%

China

Estados Unidos

Marruecos y Sahara Occidental

Rusia

Tunez

Jordania

Brasil

Siria

Egipto

Israel

Sudáfrica

Australia

Togo

Senegal

Canada

Otros

30 países están produciendo roca fosfática para abastecer tanto mercados locales como internacionales. 3 primeros Æ 70% del total.

42

Peru- Bayóvar Fue descubierto en 1956 Reservas 816 MT Eq. 262 MT de concentrados de roca fosfática al 30 % de P2O5 Reservas potenciales se estiman en 10 000 MT Depósitos sedimentario (upwelling) afloran sobre un área de 260 km de longitud y 80 km de ancho, paralelo a la costa. Edad Miocena

43

Peru- Bayóvar Composición: lutitas, diatomitas, fosforitas interestratificadas en areniscas, arcillas, bentonitas, arenas silícicas y calizas fosfáticas, cubiertas parcialmente por , coquinas y arenas eólicas. (INGEMET, 1982). Fosfatos Como pellets de carbonatoflúorapatita (francolita) junto con fragmentos de diatomitas, vidrio volcánico y sales solubles de Na, K y Mg, yeso, micas y materia orgánica.

Bayóvar Alta recuperación metalúrgica (30.5% P2 O5) Roca fosfórica con características de alta reactividad: alta solubilidad en terrenos ácidos Alta calidad y competitividad para la producción de ácido fosfórico, fosfato diamónico y todo tipo de fertilizantes fosfatados. Proximidad de yacimientos de Salmueras con KCl Con la disponibilidad del Gas para producir el amoniaco requerido por la Planta de Fertilizantes de Bayóvar. Existen proyectos de nuevas fundiciones y de ampliación de las existentes, que podrán producir el ácido sulfúrico necesario para la planta de fertilizantes.

44

Bayóvar

Inmejorables condiciones de la bahía de Sechura para la construcción de un puerto adyacente con un calado de 50 pies para las operaciones de los fosfatos.

Guano ¾

Extensos depósitos cubren sectores bajos y las cárcavas, alcanzando un espesor de 20 m en el área costera.

¾ Guano rojo o fósil ► ‰ ‰ ‰ ‰ ‰

más valioso 8-20% P2O5 y menos el de 2% N y K2O. Reservas totales 1 MT con 18% P2O5 y 500.000 T con 15% de P2O5 (Notholt, 1999)

45

Zona Económica Exclusiva (ZEE) Recursos minerales potenciales económicamente

Génesis (upwelling).

Situación de Peru Los suelos exhiben diferentes grados de fertilidad resultante de las diferencias en la variación de los factores de formación. en la sierra estas deficiencias alcanzan un 80%, en la selva hasta el 90%. Respecto a los fertilizantes fosfatados, apenas cubre un 35% de las necesidades edáficas, concentrándose estas en fertilizantes fosfatados solubles.

46

Potasio La silvita (con un 63 % K2O) es la fuente dominante de K.

Genéticamente está vinculada a depósitos evaporíticos

Minerales de potasio presentes en evaporitas Mineral

Fórmula

Tenores equivalentes (%) K

KCl

K2O

K2 SO4

63,17

-----

Silvita

KCl

52,44

100,00

Carnalita

KCl.MgCl2.H2O

14,07

26,83

16,95

Silvinita

KCl + NaCl

---

---

10–35

---

Kainita

4 KCl.4MgSO4.H2O

15,71

29,94

19,26

---

Arcanita

K2 SO4

44,88

---

54,06

100,00

Glaserita

3 K2SO4 Na2 SO4

35,29

---

42,51

78,63

Langbeinit a

K2SO4.2Mg SO4

18,84

---

22,69

41,99

21,33

---

25,69

47,52

12,97

---

15,62

28,90

Leonita Polyhalita

K2SO4. 2MgSO4.4H2O K2SO4.MgSO4.2CaS O4.2H2O

47

Situación en Perú Se importa: KCl (70%), K2SO4 (25%), y otras fuentes potásicas (nitrato de potasio). Procedencia: Chile y Estados Unidos. RECURSOS En la provincia de Sechura del departamento de Piura, un importante depósito de salmueras con alto contenido de potasio, magnesio y con cantidades recuperables de bromo. en las llamadas "Sechura Western Depression” y “Eastern Sechura Depression-N. E”. Próximos al puerto de Bayóvar.

Producción 2007 por paises

0

2

4

6

8

10

12

Mt

Canadá

Rusia

Belarus

Alemania

Israel

Estados Unidos

Jordania

China

Chile

España

Brasil

Reino Unido

Ucrania

Otros

Debido a que la producción global supera en exceso la demanda, en ocasiones, como por ejemplo en los yacimientos de Saskatchewan (Canadá) se trabaja a un 45% o menos de su capacidad. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/potash/

48

Situación del Potasio En general la fertilización con potasio es muchas veces desatendida por el impacto indirecto del K en los rendimientos, y por el hecho que los cultivos pueden producirse dentro de un amplio rango de disponibilidad de K en el suelo a diferencia de los otros dos nutrientes N y P En los últimos 40 años el consumo ha crecido 2,5 veces traccionado por la mayor y creciente producción mundial de alimentos. Entre 1960 y 2000, el uso mundial de fertilizantes potásicos aumentó desde 9 a 22 Mt de K2O, a pesar de la significativa caída del consumo en los países de la ex URSS y Europa Central desde 1990.

En Latinoamérica: Brasil ►gran consumidor y productor de fertilizantes potásicos. ►3º importador, con el 12 % de las importaciones, después de EEUU (23%) y China con el 15 %. ► Su producción satisface alrededor del 10 % de sus necesidades. Chile ► productor KCl ► 1ºproductor y exportador de K2NO3 partir del NO3Na natural (Caliche).

a

49

Nitrógeno Si bien la mayor cantidad de nitrógeno en la naturaleza se encuentra en la atmósfera terrestre constituyendo el 78% del aire, pocos organismos son capaces de absorberlo directamente de este medio y utilizarlo en sus procesos. Algunas cultivos como la soja lo incorporan directo desde al atmósfera o del suelo por un proceso que se llama “fijación"

Nitratos Salitre hace referencia a las sales de ácido nítrico sólidas, solubles en agua, fácilmente cristalizables que poseen propiedades fertilizantes. Caliche es el nombre local del mineral de donde se extrae el salitre.

Figura 1. Mapa con la distribución de los yacimientos de caliche en el norte de Chile

50

Urea = Dióxido de carbono + Amoníaco = NH 3 (CO2). Los dos se reaccionan juntos en la alta presión en las temperaturas entre 132° y 182° C Æ urea fundida (concentrado al 80 %). Æ solución fundida con > concentración Î se granula para Æ urea seca Urea grado alimentación es el resultado de la urea transformada en pills

Nitrógeno Producción 2007 de amoníaco a partir de nitrógeno

0

5

10

15

20

25

30

35

40

China

Rusia

India

Estados Unidos

Trinidad y Tobago

Indonesia

Ucrania

Canadá

Arabia Saudita

Egipto

Alemania

Paquistán

Polonia

Qatar

Paises Bajos

Otros países

Mt

51

Secundarios ( azufre-calcio- magnesio) Azufre Aparece principalmente como sulfuro, sulfosal, sulfatos o bien nativo Como S° Se encuentra asociado a zonas volcánicas y como azufre biogénico. Es único entre los minerales industriales, pues su derivados ácidos pueden explotarse o recuperarse a partir de una amplia variedad de yacimientos

Como azufre nativo separado en plantas química y refinerías a partir de combustibles fósiles, portadores de azufre. Por tostación de pirita, pirrotina, o sulfuros polimetálicos obteniéndose SO2 que es luego convertido en H2SO4 o en ocasiones en azufre nativo.

Producción de Azufre 2007

0

2000

4000

6000

8000

10000

t

Canadá

Estados Unidos

China

Rusia

Alemania

Arabia Saudita

Japón

Kazashtan

Emiratos Arabes

Méjico

Corea

Irán

Chile

India

Polonia

Australia

Venezuela

Italia

España

Francia

Kuwait

Sudáfrica

Finlandia

Paises Bajos

Uzbekistan

Otros Paises

52

MINERALES Y ROCAS CON CONTENIDO DE CARBONATO DE CALCIO

Conjunto de materiales naturales: caliza, coquina y carbonato de calcio blanco, compuestos principalmente por el mineral calcita, CaCO3.

Minerales y rocas con contenido de calcio

Enmienda calcárea para la corrección de la acidez de suelos y nutriente 2º Se emplean calizas organógenas, clásticas, dolomías y eventualmente travertinos

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Situación de Perú Calizas constituyen una de las rocas más abundantes. Los cercanos a la Costa los más accesibles y cercanos a la ciudad de Lima son objeto de explotación e industrialización. Edad cretácica y jurásica.

Magnesio Las principales fuentes son: SO4Mg hidratado, (K2SO4.2MgSO4), kieserita (Mg SO4.H2O epsonita (MgSO4.7H2O).

Dolomita, (CO3 Ca. CO3 Mg); Brucita MgO.H2O); Magnesita (CO3Mg) fosfato amoníaco de magnesio, producido como fertilizante. serpentina,(Mg, Fe)3 Si2O5 (OH) y olivina (Mg, Fe)2 SiO4.

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Yeso (sulfato de calcio dihidratado)

¾ Enmienda en la corrección química en suelos alcalinos. ¾Como fuente de azufre en fertilización, pero su uso es menor respecto de otras fuentes como el SPS, el sulfato de potasio, sulfato de magnesio, etc.

Especificación técnica (molido 80 a 90% pasante 149 µ.)

Situación en Perú Precipitación de aguas salobres en clima desértico. Excepcionalmente se forma a partir de soluciones hidrotermales. El yeso se vincula con halita y por otro lado se encuentra asociado a calizas. Mantos horizontales a subhorizontales con gran desarrollo areal, aunque reducido espesor. Yacimientos explotados en pequeña escala.

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Micronutrientes Elementos que se aplican en bajas proporciones (ppm) y que su ausencia o defecto actúan negativamente en el metabolismo Más utilizados son: boro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y también zinc. Mucho de los micronutrientes son incorporados en las mezclas de fertilizantes y al igual que los componentes primarios y secundarios deben solubles en agua antes de ser aplicados.

BORATOS ¾Cuencas pandas, ¾Clima árido con sistemática alta evaporación ¾Fallas de bloques extensional ¾Bajos topográficos en zonas desérticas ¾Desarrollo congénico con el volcanismo llevó a una transferencia de iones a las cuencas cuyo resultado se expresa en importantes volúmenes de sales.

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Boratos El boro es un semimetálico, frágil y duro. Se conocen cien minerales de boro. Los principales son MINERAL

Fórmula Química

% B2O3

Tincal (bórax) Tincalconita Kernita Colemanita Ulexita Probertita Priceita Sassolita Szaibelyita Hidroboracita Boracita

Na2O.2B2O3.10 H2O Na2O.2B2O3.5 H2O Na2O.2B2O3.4 H2O 2CaO. 3B2O3.5 H2O Na2O.2CaO.5B2O3.16 H2O Na2O.2CaO. 5B2O3.10 H2O 2CaO. 5B2O3.7 H2O B(OH)3 2MgO.B2O3.H2O CaO. MgO. 3B2O3.6 H2O Mg7Cl2B16O30)

36,5 47,8 51,0 50,8 43,0 49,6 49,8 41,4 56,4 50,5 54.67

Los cuatro más abundantes en la naturaleza son tincal, ulexita, colemanita y kernatita.

Boratos Normalmente ulexita, borax o disueltos en s salmueras.

Perú 140 000 T/a Chilicolpa

Distritos de San Juan de Tarucani y de Chiguata

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Producción 2007 de boro

0

500 1000 1500 2000 2500 miles de t

Turquia

Estados Unidos

Argentina

Chile

Rusia

China

Kazakstan

Peru

Iran

Sintesis

Peru 13 MT de minerales no metálicos Ministerio de Energía y Minas en el (2005) 30% 2004. Principales destinos 1- Sector construcción y cerámica (aumentó 14,7% en el 2006►demanda interna ► Sin valor agregado 2- Fertilizantes y químicos.

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(más de 100 mil toneladas) Producción minera no metálica, 1° Grupo (TM)

Caliza

Hormigón

Sal Común

Arena (Gruesa/Fina)

Arcilla/Arcilla refr.

Yeso

Puzolana

Boratos y Ulexita

Entre 100 y 10 mil toneladas Producción minera no metálica, 2° Grupo (TM)

Sílice

Carbón

Pizarra

Piedra

Bentonita

Mármol

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Con mayor potencial de desarrollo en Perú Diatomita abundantes reservas y 2º productor latinoamericano Bentonita gran demanda interna (petróleo) no explotada sistemáticamente Boratos 4º productor en América Latina. Fosfatos -Bayovar

CONCLUSIONES Los minerales no metalíferos de uso industrial y agrícola han desempeñado y siguen desempeñando un rol primordial para el desarrollo de la sociedad. Siguen siendo materias primas ineludibles y en la mayoría de los casos insustituibles que requiere el hombre para vivir en este mundo.

Progresión del crecimiento de población entre 1950 y 2050 (x 1000) 2060 2040 2020

A medida que la población aumenta, mayor es la obligación de buscar nuevos recursos geológicos para responder a sus necesidades.

2000 1980 1960 1940

La producción de rocas y minerales no metalíferos ha experimentado un crecimiento continuo y progresivo en todo el mundo, en especial en la última década, y sobretodo con la entrada en el mercado de los países emergentes.

1920 1900 2 519 470

2 757 399

3 023 812

3 337 974

3 696 588

4 073 740

4 442 295

4 843 947

5 279 519

5 692 353

6 085 572

6 464 750

6 842 923

7 219 431

7 577 889

7 905 239

8 199 104

8 463 265

8 701 319

8 907 417

9 075 903

El desafío del Siglo XXI es encontrar las maneras de convertir el recurso mineral en un recurso sostenible para un mayor y equitativo beneficio para la sociedad.

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–¡Muchas gracias!

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