Estudio experimental de recuperación de potasio, por medio de lixivación de Halita-Silvita, usando salmuera saturada en halita como agente lixiviante

Abstract

El Salar de Atacama cuenta con elevadas reservas de salmueras con altas concentraciones de litio y potasio que las hacen propicias para producir sales, mediante pozas de evaporación solar, que una vez tratadas conducen a la producción de KCl y Carbonato o Hidróxido de litio. La producción de sales de cloruro de potasio que se realiza en Atacama, genera como residuos acopios de Halita, que en algunos casos poseen KCl cuya ley no es suficiente para que sea separado posteriormente en un proceso que se realiza en la planta de flotación, para producción de KCl en grado técnico ya que el porcentaje de catión potasio es inferior a un 9% en peso. En algunos casos el residuo de Halita, tiene leyes de K cercanas a este valor, no obstante, se descartan junto con la Halita dado que no se ingresan a la planta debido a que no califican por su menor ley a la deseada. La finalidad de este trabajo es proponer un método, mediante un estudio experimental, que permita la recuperación de potasio en sales de Halita que no satisfacen la ley de potasio como para ser procesada en la planta de flotación. Se ensaya y evalúa un proceso de lixiviación, que permite recuperar una salmuera rica en potasio, la cual, posteriormente, se inyectara a las pozas de evaporación solar de silvinita, de manera de reprocesar el potasio que se pierde en estos acopios de Halita. El trabajo se inicia con un estudio experimental de pilotaje usando una columna de lixiviación, en el laboratorio de minería de la Universidad San Sebastián. La columna se ensaya a distintas alturas de columnas de sales con ley de potasio 7%K, creada artificialmente con sales de halita grado técnico y KCl grado analítico, con granulometría definida, y a distintas tasas de riego de manera que se genera una matriz de experimentos viendo las distintas combinaciones de altura/riego. Se experimenta con las alturas 0,5 m – 0,8 m – 1,3 - 1,8 m a temperatura conocida alrededor de los 35° a 45°C (columnas al sol), sometidas a tres tasas de riego distintas de 2.4 lt/hr, 3.6 lt/hora y 4.8 lt/hr. De esta manera xiii se construyen doce experimentos, donde las cuatro alturas de sales propuestas son regadas en la columna con tres tasas de riego distintas. Estas columnas se operan por 5 horas. El material a utilizar dentro de la columna corresponde a una mezcla de sal comercial gruesa de NaCl (grado técnico) y KCl (cloruro de potasio grado analítico), que es previamente tamizada. El material acumulado en los respectivos tamices es alrededor del 20% en peso para el tamiz malla #1/4 y del 40% en peso el tamiz malla #5, y el otro 40% es material retenido en la malla #100 y que no se utiliza en los experimentos. A esta sal se le adiciona KCl grado analítico asegurando un 7% de K en peso del contenido total de la sal y luego se rolea para mezclarla. La columna es cargada con este material el que se riega con salmuera saturada en halita suministrada por una bomba de dosificadora de flujo regulable. Las muestras de salmuera se clasifican para cada experimento y se mide su contenido de potasio usando electrodos de ion selectivo de potasio. Los resultados obtenidos indican que los experimentos con mayor recuperación corresponden a la mayor altura de columna de sales (1,8 m), y al menor flujo (2,4 l/h), obteniendo recuperaciones en torno al 95% en peso de potasio. Los resultados con menor recuperación se tienen en la columna de menor altura (0,5 m) y a mayor flujo de riego (4,8 l/h), obteniendo recuperaciones cercanas al 80% en peso de K. Lo anterior se explica debido a que se logra un mayor tiempo de residencia de la salmuera lixiviante en la columna rellena de sal. Los altos rendimientos en todos los casos se explican dado que la cinética de intercambio entre Na+ y K+ es lo suficientemente alta para explicar rendimientos sobre un 80% de recuperación de K en todos los casos, incluso en columnas de baja altura y alta tasa de riego. Se debe observar que las tasas de riego utilizadas son elevadas si se compara con la lixiviación de cobre que son alrededor de 4 a 50 lt/hr/m2 mientras que en este estudio se registran tasas de riego del orden de 1333 a 2400 lt/hr/m2.