minerales industriales capitulo 5

MINERALES INDUSTRIALES
CAPITULO 5
YODO
PROFESOR: XIMENA VELOSO V.
UNIVERSIDAD ARTURO PRAT
IQUIQUE-CHILE
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5.1 GENERALIDADES DEL YODO






Es elemento no metálico
Forma parte de la familia de los halógenos
Se encuentra comúnmente en la naturaleza en
cantidades pequeñas
Se encuentra especialmente en el agua de mar,
rocas, suelos y salmueras subterráneas
Es esencial para la vida (funcionamiento
apropiado de la glándula tiroides)
Se puede mantener estable a temperatura
ambiental
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5.2 PROPIEDADES DEL YODO
PA = 126,9
Gravedad específica = 4,9 (20 °C)
Punto fusión =
113,7 °C
Punto de ebullición = 184,4 °C
PM = 253,8
Solubilidad en agua 0,34 g/kg a 25 °C
4,48 g/kg a 100 °C
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5.2.1 ASPECTO FISICO DEL YODO
Se presenta como I2
Sólido: suave, color azulado a negro
Gas: color violeta, muy irritante
Resublimado : cristal ortorrómbico, pesado y
lustroso de color violeta-negro-gris metálico
Puede sublimar a presión atmosférica (pasar del
estado sólido al vapor)
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5.3 RESERVAS DE YODO
Las mayores reservas de yodo en el mundo se
encuentran en el mar. Las aguas marinas contienen
alrededor de 0,05 ppm de yodo.
Las mayores reservas mundiales económicamente
atractivas son las salmueras subterráneas de Japón y
los yacimientos de caliche de Chile.
Japón: yodo en salmueras con contenidos de
50 a 135 ppm.
Chile: yodo se encuentra en forma de sales en
los yacimientos de caliche, desde Zapiga
(Pisagua XV Región) a Taltal (II Región).
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5.4 DEFINICION DE CALICHE
Es un conglomerado de origen sedimentario
(rocas unidas por otro material que hace las
funciones de cemento). Contiene 43 elementos,
siendo los más importantes: nitratos, sulfatos,
cloruros, carbonatos, yodato, bromo, sodio,
magnesio, azufre.
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5.4.1 SALES COMUNES DEL CALICHE CON
YODO



El yodo se presenta en los depósitos
calicheros
bajo
tres
formas
cristalinas, que son:
lautarita Ca(IO3)2
dietzeita
Ca2(IO3)2CrO4
bruggenita Ca(IO3)*H2O
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5.5 PRODUCTOS DE YODO
Yodo crudo: estándar, grado técnico, grado analítico
Derivados inorgánicos:
yoduro de hidrógeno HI
yoduro de potasio KI
yodomercurato de potasio KHgI3
yodomercurato de cobre Cu2HgI4
ácido yódico HIO3
pentóxido de yodo I2O5
yodato de sodio NaIO3
yodato de potasio KIO3
yodato de calcio Ca(IO3)2
ácido peryódico H5IO6
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5.5 PRODUCTOS DE YODO
Derivados orgánicos:
yoduro de etileno C5H5I
yoduro de metilo C H3I
yoduro de metileno CH2I2
yodopsinas CHI3
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5.6 ESTADOS DE OXIDACION DEL YODO
Estado
de
oxidación
Especie
Nombre
+5
-1
0
-1
IO3-
I-
I2
I3-
Yodo
libre
Ion
Triyoduro
Ion
Ion
Yodato Yoduro
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5.7 USOS FINALES DEL YODO

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


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



Estabilizador
Catalizador
Usos sanitarios: sanitizadores y desinfectantes
Sal yodada
Purificación del agua
Farmacéuticos
Radiografías
Alimentos para animales
Herbicida
Fotografía
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5.7 USOS FINALES DEL YODO






Tintes y colorantes alimenticios
Ampolletas cuarzo-yodo
Baterías litio-yodo
Metalurgia del oro
Polímeros conductores
Reemplazo de los cloro-fluor-carbonos
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5.8 MERCADO DEL YODO
Chile y Japón producen aproximadamente el
90% del yodo mundial, pero Japón ha
perdido competitividad por el alto costo de
producción lo que han aprovechado los
productores chilenos para copar el mercado.
El yodo se comercializa en dos formas:
 escamas o láminas (flakes)
 esferas (prill-shot)
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5.8 MERCADO DEL YODO
Tanto el yodo en láminas como en esferas
cumple con las especificaciones del mercado,
la diferencia está en que en las esferas como
poseen menos superficie de contacto, tienen
menor probabilidad de que se aglomere y así
mantener la propiedad de libre escurrimiento
del material (free flowing).
Económicamente conviene producir láminas,
pero este producto al cabo de 3 a 4 meses de
envasado tiende a aglomerarse, lo que hace
difícil su manipulación y disolución.
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5.9 PRINCIPALES PRODUCTORES DE
YODO
SQM S.A. (Pedro de Valdivia, María Elena)
Chile I y II Región
Ise Corporation
Japón
Cosayach (planta Negreiros, planta Soledad,
planta Cala-Cala)
Chile I Región
United Resourses Industry
Japón
DSM Minera S.A.
Chile I Región. Esta
planta fue comprada por SQM S.A.
ACF Minera
Chile I Región

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5.10 DIAGRAMA DE FLUJO PLANTA
YODO

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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
Mina:
La materia prima es caliche, que puede ser
material fresco o virgen o repasos (material
descartado en la explotación de las antiguas
oficinas salitreras, el cual por sus
características de “baja ley” en aquellos años,
se desechó y quedó removido en la pampa).
La composición media del caliche es: 10%
NaNO3 , 15% Na2SO4, 20% NaCl, 520 ppm
IO3- y otros compuestos de menor
importancia.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
Lixiviación:
El material proveniente de mina se carga
sobre carpetas impermeables de HDPE
(polietileno de alta densidad) o de PVC
(cloruro de polivinilo), formando pilas de 4 m
de altura, con base de 50 m de ancho y 450 m
de largo (Cosayach).
En algunas plantas de SQM todavía se usa
lixiviación en bateas.
En ambos casos el lixiviante es agua.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
Comparación sistemas de lixiviación
Item
Batea
Pilas
Tiempo de residencia
11 – 14 días
180 días (6
meses)
Recuperación
90%
75%
Inversión
Bateas, sistema
riego, sistema
carga y descarga
Sistema rígido
Sistemas de
riego y
carpetas
Sistema
dinámico
Temperatura
ambiente
Flexibilidad
Temperatura
lixiviante
40 ºC
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
Lixiviación en pilas:
En la superficie superior (corona) se instalan sistemas de
riego: aspersores y/o goteros.
Agua disuelve las sales y queda material insoluble (ripio).
Las tasas de riego típicas varían entre 1,2 -1,8 L/m2-hr.
LIX en pila ha desplazado a LIX en batea por menores costos
inversión y operación.
Solución rica en sales solubles se recolecta en canaletas
impermeables, ubicadas en los costados de la base de la pila.
La solución es conducida por canaletas a las piscinas
decantadoras, para eliminar el material insoluble fino.
Las soluciones clarificadas de las piscinas se envían a planta
de yodo. Estas soluciones reciben el nombre de “brine” y el
yodo está presente como yodato de sodio NaIO3.
Concentración de la solución es de 0,5 kg/m3 de yodo y 70 g/L
de NaNO3, además de las otras sales disueltas.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
Planta de yodo
1. Reducción del ion yodato IO3- a yoduro ILa solución de lixiviación contiene ion yodato, el que
se reduce a ion yoduro en las torres de absorción usando
anhídrido sulfuroso o dióxido de azufre SO2.
La reacción química que se produce en las torres de
absorción es:
NaIO3 + 3 SO2 + 3 H2O - NaI + 3 H2SO4
La torre de absorción se rellena con “rasching”
(monturines) elementos que permiten que las
soluciones tengan un mayor tiempo de residencia en la
torre favoreciendo el contacto entre los reactantes.
Por la parte superior se alimenta la solución brine
proveniente de la lixiviación y por la parte inferior en
contracorriente se inyecta el gas SO2 .
Las torres son normalmente de fibra de vidrio o
metálicas, pero siempre con revestimiento interior de 21
fibra (resistente al ataque químico y temperatura).
5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL YODO
2. Obtención del anhídrido sulfuroso
El SO2 se obtiene en un horno donde se funde azufre a una
temperatura de 113 ºC, para combinarlo con aire según la
reacción:
S (s) + O2 (g) ------ SO2 (g) reacción exotérmica
El SO2 es enfriado, pasando por un intercambiador de
calor.
El anhídrido sulfuroso se alimenta a las torres de absorción,
en donde circula en contracorriente con la solución brine
proveniente de la lixiviación.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
3. Etapa de cortadura
El yoduro producido en las torres de absorción
de SO2 es llevado al estanque o reactor de
cortadura, donde se encuentra con el yodato
(IO3-) proveniente de las piscinas de
alimentación a la planta, produciéndose yodo
libre según:
5 NaI + NaIO3 +3 H2SO4  3 I2+3 Na2SO4 +3 H2O
Esta reacción es la principal en el proceso de
obtención de yodo, se llama rx de cortadura, es
del tipo redox y se conoce como rx de Dushman.
Es controlada por el pH de la mezcla, se trabaja
en un rango de pH de 1,5 a 2.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
4. Concentración de yoduro
Se aprovechan ciertas características físico-químicas del yodo: es
hidrófobo (inmiscible con el agua), aerófilo (tiene gran afinidad con
el aire) y soluble en yoduro (permite recuperar todo el yodo y
dejarlo en condiciones estables para su manejo).
La solución que viene de la cortadura se bombea las torres de Blow
–Out donde se introduce en contracorriente con aire. Al entrar en
contacto ambas corrientes se produce la transferencia del yodo
desde la fase líquida acuosa hacia la fase gaseosa, según la
reacción:
I2 (ac) --- I2 (g)
El descarte de la etapa es enviado a un estanque de descarte y
luego a las piscnas de evaporación solar y también a las pilas de
lixiviación. El descarte se llama “agua feble”.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
4. Concentración de yoduro
Para recuperar el yodo de la corriente gaseosa, se le envía a las
torres de absorción de yodo, utilizando una solución que
contiene ion yoduro en contracorriente, formándose el ion
triyoduro, que es inestable.
I2 + I- --- I3La solución de ion triyoduro se envía a las torres reductoras
(enfriaderas) donde por contacto con SO2 que se enfría (150 –
26 ºC) se disocia, obteniéndose yodo elemental, el cual se
reduce a I-.
I3- + SO2 + 2 H2O - I- + 2 HI + H2SO4
La solución retorna al estanque recirculador de yoduro,
formándose un ciclo de concentración.
Desde los estanques recirculadores se envía el yoduro
concentrado a refinación.
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5.11 PROCESO DE PRODUCCION DEL
YODO
5. Planta refinadora de yodo
La planta de refinación tiene como función, transformar el yoduro a
yodo metálico, purificarlo mediante fusión, transformarlo en flakes
(láminas) o shot (esferas) y envasarlo.
La solución de ion yoduro se alimenta a reactores vidriados y se le
dosifica agua oxigenada (peróxido de hidrógeno), se produce la
reacción:
2 HI + H2O2 -- I2 + 2 H2O
Se obtiene yodo pasta y una solución de descarte. EL descarte de
oxidación va a reacción de cortadura para acidificar a pH 1,5 a 2.
EL yodo pasta se calienta en un reactor y se funde desalojando las
impurezas (se purifica).
El yodo al estado líquido se envía a un laminador (yodo en láminas de
dimensiones 3 a 7 mm, con media de 5 mm) o a un sistema de prilado
(esferas de yodo de 2 a 2,5 mm de diámetro).
El yodo laminado o prilado se envasa en tambores de cartón (se llaman
“cuñetes”) de 50 kg con una pureza de 99,5%.
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5.12 DIAGRAMA DE FLUJO PROCESO DE
PRODUCCION DEL YODO
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5.13 ESPECIFICACIONES ESTANDARES
PARA EL YODO
Pureza ≥ 99,5%
Residuos no volátiles ≤ 0,050% (500 ppm)
Acidez (como H2SO4) ≤0,015% (150 ppm)
Hierro (como Fe2O3) ≤ 0,003% (30 ppm)
Azufre ≤ 0,015% (150 ppm)
Acido bórico ≤ 0,006% (60 ppm)
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5.14 PRECIO DEL YODO
El yodo crudo con un 99,5% de pureza
se ha transado durante el año 2007
entre 22.500 y 26.500 US$/ton.
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