MATERIALES CRITICOS NACIONALES PARA PRODUCIR ENERGIA LIMPIA

Ing. Daniel Lovera, Ing. Luís Puente, Ing. Rosa Coronado, Dr Angel Bustamante, Ing. Vladimir Arias, Ing. Janet Quiñones, Dr. Juan Carlos Landauro, Ing. Jorge Diego, Ing. Meylin Terrel, Ing. Pedro Gagliuffi, Ing Gaudencio Laureano, Ricardo Soto, Anselmo Sánchez, Luis Sánchez, Diego Bellido

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

INSTITUTO DE INVESTIGACION IIGEO

Desarrollo de Tecnologías Limpias

El Gobierno de Barack Obama, en estrecha colaboración con instituciones científicas y tecnológicas, esta trabajando en el diseño de una estrategia para garantizar el desarrollo de tecnologías limpias para la producción de energías renovables (solar, eólica, biomasa) y componentes industriales libres de polución, para lo cual requiere el suministro continuo de quince materiales estratégicos.

Quince Materiales

Según el reporte “Estrategia sobre Materiales Críticos 2011” del Departamento de Energía de USA, estos quince materiales son los siguientes:

1.-Indio, 2.-Galio, 3.-Telurio, 4.-Disprosio, 5.-Praseodimio, 6.-Neodimio, 7.-Lantano, 8.-Cobalto, 9.-Manganeso, 10.-Níquel, 11.-Litio, 12.- Cerio, 13.-Terbio, 14.-Europio, 15.- Ytrio.

Perú: Productor de Telurio e Indio

Perú es Productor importante de Telurio del cual es tercer productor mundial (30 Toneladas en el 2010).

El Indio metal que es refinado en la Refinería de Cajamarquilla, por la brasileña Votorantim Metals, y del cual somos el sexto productor mundial.

●NIQUEL

●LITIO

●COBALTO

●TELURIO

●GALIO

●INDIO

●YTRIO

●●DISPROSIO

●TERBIO

●EUROPIO

●●SAMARIO

●●NEODIMIO

●●PRASEODIMIO

●●CERIO

●●LANTANO

TIERRAS RARAS

Luz Ultra EficienteVehículos EléctricosTurbinas EólicasCeldas SolaresMaterial/ Tecnología

El Perú mantiene un liderazgo en la minería mundial, en la extracción y producción de minerales de Cobre, Zinc, Plata, Oro, entre otros; las prospecciones geológicas nos indican un futuro promisorio en cuanto a Cobre y Oro pero van apareciendo tenores de leyes en Níquel (Millerita) interesantes en algunos yacimientos,

Lo que nos permite realizar investigaciones para su recuperación Hidrometalúrgica y de ese modo contar con resultados que podamos construir una tecnología metalúrgica adecuada para nuestros minerales de Níquel y que redunden en ingresos económicos significativos a la inversión efectuada y al Estado Peruano.

En pruebas exploratorias efectuadas en Ingeniería Metalúrgica se ha logrado obtener láminas de Níquel Metálico con bastante éxito.

En el presente estaremos encontrando Níquel Metálico en forma de Cemento y en forma catódica, empleando tecnología LIX-SX-EW a nuestros minerales nacionales de Níquel sulfurado.

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACION

Estudios desarrollados en las últimas décadas tratan de procesar minerales sulfurados de Níquel (Hubli, Mulak, Habashi) en distintos sistemas químicos sean ácidos o alcalinos, sea a presión atmosférica o en autoclaves a alta presión con buenos resultados industriales y alta rentabilidad económica.

El proyecto Trapiche presentan mantos mineralizados de Ni-Co con diseminaciones, venillas y concentraciones variables de Millerita, Pentlandita, asociados a la Pirita, localmente calcopirita ( Soto ,2010).

La Recuperación Hidrometalurgica del Níquel se sustentan en Tecnologías existentes a nivel Mundial (Proceso Moa), Proceso INCO - Lixiviación a Presión (Argentia , Canadá), de gran aplicación industrial , pero en nuestro medio nacionales de poco aplicación.

( Habashi, 2010)

En el 2011 en la Escuela de Ingeniería Metalúrgica - UNMSM nuestro equipo de Investigación (Lovera, Puente, Quiñones, Arias, Landauro, Soto, Pillaca entre otros desarrollamos pruebas exitosas en la obtención de Níquel Metálico y que debe ser profundizado en pruebas posteriores. (Informe IIGEO – VRI – Noviembre 2011)

EQUIPO DE INVESTIGACIÓN

Recopilación Bibliográfica : Ing Daniel Lovera, Ing. Meylin Terrel, Lia Concepción

Caracterización Mineralógica: Ing Janet Quiñones , Ing. Pedro Gagliuffi ;Dr Ángel Bustamante, Tesistas

Pruebas Exploratorias de Lixiviación: Ing. Luis Puente, Ing. Daniel Lovera, Ing Rosa Amelia Coronado, Tesistas

Pruebas de Purificación: Ing. Luis Puente, Ing. Vladimir Arias, Ing. Jorge Diego Carbajal. Tesistas

Pruebas de Cementación y Electrolíticas: Ing Luis Puente ,Ing Daniel Lovera, Tesistas.

Pruebas de Caracterización del Producto: Ing. Daniel Lovera. Dr Angel Bustamante, Dr Carlos Landauro, Tesistas

Informe Final y Artículos Científicos: Ing. Daniel Lovera Dávila - Meylin Terrel, Vladimir Arias, Rosa Coronado

Pruebas Experimentales para Tesis :Ricardo Soto, Anselmo Sánchez, Luis Sánchez,Diego Bellido

REVISION BIBLIOGRAFICA

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DEMANDA DE METALES

CHINA TODAY

PRECIOS INTERNACIONALES

Estructura cristalina:cúbica centrada en las carasDimensiones de la celda unidad / pm:a=352.38Grupo espacial:Fm3m

CIRCULO VIRTUOSO I+D+I

CONTRIBUCIÓN E IMPACTO

Aporte Científico: Dar aplicación a la tecnologías de Recuperación Níquel.

Aporte Social: Con las utilidades que se generarían las empresas estarían trabajando con responsabilidad social generando un clima de buen vecino.

Aporte Económico: La recuperación de metales como Níquel darían buenos ingresos a las empresas.

Aporte Ambiental: se estaría trabajando con Tecnologías Limpias con grandes beneficios para el medio ambiente.

METODOLOGIA DE TRABAJO

 Revisar la Bibliografía y Patentes detalladamente  Establecer el marco conceptual de los procesos involucrados  Formular el diseño experimental de las pruebas  Desarrollar las pruebas a escala laboratorio  Análisis de resultados experimentales  Sistematización de los procesos y operaciones involucrados  Discusión y revisión de aspectos relevantes a demostrar  Pruebas de validación de resultados  Conclusiones arribadas.  Informes de avance y final de la Investigación. Aplicaremos la metodología PM para Monitorear el Ciclo de Vida

del Proyecto 

Estaremos empleando algunas técnicas para el muestreo, para preparación de muestras, la caracterización, para la lectura en equipos e instrumentos de acuerdo ha estándares establecidos internacionalmente, el tamaño de muestras será de un lote de mineral sulfurado de 50 kilos, que a través de las operaciones y procesos metalúrgicos se ira reduciendo a cantidades menores ya sea por merma o por separación de las impurezas.

Se abordara la investigación del comportamiento de los iones en la cementación con pruebas exploratorias , de corroboración y de validación, para cuantificar los productos obtenidos con estándares internacionales en cuanto a los instrumentos metodológicos, instrumentales, de análisis, etc. Los resultados se estarán caracterizando y evaluando con estadísticos apropiados que hoy se dispone para precisar los errores involucrados en las pruebas experimentales.

Trataremos de validar nuestros resultados con otras investigaciones desarrolladas para así obtener resultados favorables , que puedan ser publicados a través de artículos, tesis, divulgándolos en Congresos, Simposiums, y otros medios de comunicación que se dispone como los blogs, paginas Web.

dloverad@u

nm

sm.edu

.pe

PRUEBAS EXPERIMENTALES Y CARACTERIZACIÓN

MUESTRA : MINERAL DE CABEZA MINERALOGÍA La caracterización mineralógica de esta muestra indica todos los minerales que han sido observados, de los cuales algunos no han intervenido en el análisis modal, el motivo de esta no intervención es porque están en el orden de trazas; en la tabla siguiente se muestran esos minerales:

MINERALES FORMULA ABREVIATURAS Pirrotita Fe1- x S po Millerita NiS mi Calcopirita CuFeS2 cp Esfalerita ZnS ef Arsenopirita FeAsS apy Pirita FeS2 py Goetita FeO.OH gt Magnetita Fe3O4 mt Covelita CuS cv Gangas GGs

Quiñones,2011

DISTRIBUCIÓN VOLUMÈTRICA La distribución volumétrica realizada en esta muestra se ha hecho sobre la base de los minerales que han intervenido en el análisis mineralógico y es como sigue:

MINERALES VOLUMEN PORCENTUAL Pirrotita 98,94 Millerita 1,00 Calcopirita 0,01 Esfalerita Trazas Arsenopirita Trazas Pirita Trazas Goetita Trazas Magnetita Trazas Covelita Trazas Gangas 0,05

GRADOS DE LIBERACIÓN Los grados de liberación que presentan los minerales que se encuentran en la muestra se observan un porcentaje alto de partículas libres, por lo que se puede indicar que tienen casi un 100% de grado de liberación, lo que nos indica que tienen facilidad de liberación y poca dificultad durante la etapa de la molienda.

Fot. 1. Partícula libre de millerita. Magnificación: 500X

Fot. 2. Partículas libres de millerita (mi), de pirrotita(po), y también están las partículas libres de goetita. Magnificación: 200X

Fot. 5. Partículas libres de pirrotita(po), de millerita(mi), y también están las partículas libres de covelita(cv). Magnificación: 200 X

Fot. 6. Partículas libres de goetita (gt), de pirrotita(po). Magnificación: 200X

La disolución de la Millerita en soluciones de Cloruro Cúprico puede ser representado:

NiS +2 CuCl+ +4 Cl- = Ni+2 + 2 CuCl3-2 + S0

Con ∆G = -44.6 KJ/mol, con lo cual la disolución de la Millerita es termodinámicamente favorable a condiciones estándar.

La Energía de formación de la Millerita a 298°K esta dado por:

∆G( NiS) = -89.79 KJ/mol R.C. Hubli, T.K. Mukherjee et al

( Hydrometallurgy 38 (1995)

Grado de pureza supera especificaciones más exigentes del mercado 

Níquel El Níquel electrolítico producido por Votorantim Metais

posee un grado de pureza del 99,9%, superando las especificaciones de las aplicaciones más exigentes del mercado.

Su excelente calidad físico-química permite una disolución uniforme en los baños de galvanoplastia, evitando la formación de residuos metálicos. Es utilizado también en superaleaciones y aleaciones no ferrosas.

Disponible en dimensiones variadas para atender las especificaciones de cada aplicación.

El Níquel electrolítico de Votorantim Metais está registrado en el London Metal Exchange (LME).

Características físicasEspesor 8 a 12 mm

Análisis químico típicoNi > 99.900%Co < 0.0350%Fe < 0.0070%S < 0.0050%Cu < 0.0015%Pb < 0.0015%Cd < 0.0010%P < 0.0010%Si < 0.0010%Zn < 0.0005%Mn < 0.0002%Mg < 0,0001%O2 < 0,0050%N2 < 0,0010%H2 < 0.0002%

ELECTRODEPOSICIÓN DEL NÍQUEL

Se prepara una solución de 2 litros. conteniendo por litro: 200 g NiSO4 ,30 g NiCl2

15 g Acido Bórico, este ácido funciona como solución buffer. pH de la solución: 3 - 3.5 Área cátodo sumergido: 14 cm2

Peso cátodo inicial : 17.04 g Peso cátodo final: 17.62 Peso electrodepositado: 0.58 g. Tiempo electrodeposición: 1 hora AMPERAJE: 0.56 A VOLTAJE: 4.2 - 3.5 V Densidad Corriente:200 A/m2

Peso teórico electrodepositado:0.61g. Eficiencia corriente: 95% aprox.

Landauro,2011

%RE= 80(1-EXP(-0.30T))

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1.-Wilson.J.P and Fisher. W.W. Cupric Chloride Leaching of Chalcopyrite. J. Met, 33(2) (1981): 52-57

2.-Hubli R.C Mukherjee. Kinetics of Millerite Dissolution in Cupric Chloride Solutions. Hydrometallurgy 38 (1995): 149 - 159

3.-Mulak,W. The Catalytic Effect of Cupric and Ferric ions in Nitric Acid Leaching of Ni3S2 . Hydrometallurgy 17 ( 1987): 201 – 214

4.-Lovera.D, Bustamante.A. Caracterización Fisicoquímica y Pruebas Metalúrgicas en la Prospección de Minerales Polimetalicos en el Complejo Marañón – Perú. Revista del IIGEO, Vol. 8 , Nº 16: 44-50

5.-Lovera.D. Debemos Cambiar de Tecnología al Paradigma de Metales de Base Cobre, Minería & Medioambiente. Año 5, Nº 28 : 20-22, Lima - Perú

6.-Soto.A. Experiencias Metalúrgicas en la Recuperación de Níquel;, Congreso Nacional de Minería, Trujillo, 2010

7.-Habashi.F. Pressure Hydrometallurgy Update, XXII International Mineral Processing Congress, 2006, Istanbul.

8.-SEPARACIÓN POR SOLVENTE DE NÍQUEL Y COBRE DEL LICOR OBTENIDO DE LA LIXIVIACIÓN CARBONATO AMONIACAL DE LAS CONCRECIONES MARINAS. Bernardo Rosales Bárzaga, José G. Martín Mejías, Dania Castañeda Trobajo Centro de Investigaciones del Níquel (CEINNIQ)

9.- Wassink et al, Solvent extraction separation of zinc and cadmium from nickel and cobalt using Aliquat 336, a strong base anion exchangert, in the chloride and thiocyanate forms. Hidrometallurgy 57( 2000), 255 – 257

10.-COGNIS, MINING CHEMICALS TECHNOLOGY 2009 11.-Quiñones,J. Informe Microscopia óptica del mineral sulfurado

del Complejo Marañon.2009, 2010 12.-Landauro,C. Informe de Caracterización de DRX,FRX y

EM,2010

13.-Soto,R. Solís, A. Informe de Pruebas Metalúrgicas de LIX-SX-EW- FIGMMG –UNMSM. 2009,2010 y 2011

14.-Lovera et al. Informe Hidrometalurgia de los Minerales Sulfurados de Cobre y Níquel, 2011.IIGEO- CSI – VRI - UNMSM 15.-Mundo Minero, Año XXXII, N° 286, Febrero 2012.

16.-Departamento de Energía de USA, “Estrategia sobre Materiales Críticos 2011”, Diciembre 2011

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

ALLINTA RUAY: (Hacer)Si haces, haz bien; ALLINTA MUNAY: (Valores)Si quieres, quiere bien; ALLINTA YACHAY: (Saber)Si estudias, estudia bien.