Carbonato de Sodio 1
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DISEÑO DE PROCESOS I
1. CONCEPTOS BÁSICOS
La producción de soda ash de origen natural de una de las
industrias más antiguas.
La soda ash es una mezcla cruda de carbonatos de sodio y de
potasio obtenido de la madera quemada que se guarda en potes de
hierro. Se utiliza comercialmente en la preparación de jabón
especial para niños, fabricación de vidrios y en la industria de
lixiviación. El método antiguo de obtener la soda ash desapareció
con la introducción del procesos de Le Blanc (1791) y
posteriormente el método solvay, que sigue practicándose desde
1984 en U.S.A.
2. MATERIA PRIMA
El carbonato de sodio se obtiene a partir de la sal, extraída de una
salmuera, la cual debe pasar por un limpia de impurezas para evitar
futuras precipitaciones. Y de caliza que se obtiene de rocas.
3. MÉTODOS UTILIZADOS
El proceso sintético actual para la manufactura del carbonato de
sodio es el proceso Solvay. Antes de que este método se
desarrollara, el proceso Le Blanc (1773) era de empleo general. Este
se basa en una torta de sal con carbón y piedra caliza en un horno
rotatorio, y el subsecuente lixiviado del producto con agua. El
producto crudo de la reacción se conocía como ceniza negra. Se
lixiviaba en frio después de lo cual tenía lugar cierta hidrolisis de los
sulfuros. Estos cambiaban a carbonato por tratamiento con los gases
del horno de ceniza negra, que contenían dióxido de carbono. La
solución de carbonato de sodio resultante se concentraba para
obtener carbonato de sodio cristalino, que entonces se secaba o
calcinaba. Nunca se construyó una planta de proceso Le Blanc en
Estados Unidos, y ya no se opera ninguna en ningún país del mundo.
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DISEÑO DE PROCESOS I
En 1861, Ernest Solvay comenzó a desarrollar el proceso de
amoniaco – sosa. Al principio, este método tuvo grandes dificultades
para competir con el proceso Le Blanc, más antiguo y bien
establecido, pero en algunos años el proceso Solvay redujo el precio
del carbonato de sodio en casi un tercio. Después de un forcejeo,
durante el cual los productores del carbonato Le Blanc rebajaron los
precios para intentar suprimir la competencia, el proceso de
amoniaco – sosa desplazo completamente al Le Blanc alrededor de
1915.
El proceso Solvay sigue siendo el interés de Europa, y en algunos
países sin depósitos de carbono de sodio natural, pero ya en 1982
solo una planta Solvay seguía esperando en Estados Unidos. Se
mantiene viva debido al bajo costo instalado y a los altos costos de
flete. Se requieren 18,4 GJ de energía para obtener 1 t de carbonato
de sodio por el proceso Solvay, pero solo se necesitan 8,4 GJ para
producir una tonelada métrica de carbonato de sodio natural, por lo
que los costos de energía favorecen a la extracción.
Método de Le Blanc
El carbonato de sodio es un sólido no muy pesado moderadamente
soluble en agua, que por lo general, contiene 99,03% de . Se
vende de acuerdo con su contenido de óxido de sodio que es
generalmente de 58%. La producción de carbonato de sodio a partir
de los depósitos de trona excede, al de amoniaco – sosa. El proceso
sintético se ha visto frenado por los altos costos y por problemas de
contaminación y desaparecieron de Estados Unidos.
Método de Solvay
En el proceso Solvay se utilizan sal, piedra caliza y coque o gas
natural como materias primas y se emplean amoniaco, el bióxido de
carbono y el agua, en las proporciones adecuadas reaccionan para
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formar bicarbonato de amonio que reacciona con cloruro de sodio
para formar bicarbonato de sodio, que es relativamente insoluble en
la solución utilizada y puede filtrase y tostarse para formar
carbonato de sodio. El cloruro de amonio formado de reconvierte en
amoniaco haciendo reaccionar con cal, y el cloruro de calcio así
formado constituye el principal contaminante del proceso.
Se requiere muy poco procesamiento de la trona. Basta con la
solución, clarificación, filtración, cristalización, secado y calcinación.
Según la temperatura y concentración de , el producto final puede
ser sesquicarbonato, carbonato de sodio monohidratado o
bicarbonato de sodio.
4.- DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN
Proceso Solvay
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5.- LOCALIZACION DE EXPERIENCIAS DE PRODUCCION
Datos de producción del Carbonato Sódico
La capacidad actual de producción de Carbonato Sódico en el
mundo se estima que esta alrededor de los 42 millones de
toneladas/año.
Alrededor de 11 millones de toneladas de Na2CO3se producen
industrialmente al año.
La relación entre procesos y zonas geográficas se muestra en la
siguiente tabla.
Unión Europea
Solo hay cuatro productores en la Unión Europea (EU15) que
aplican el proceso Solvay: Solvay, Brunner Mond, Novacarb,
Sodawerk Stassfurt con una capacidad total de 6625 k-ton/año.
BASF tiene dos plantas que coproducen
Carbonato de Sodio con una capacidad combinada de 65 kg/año.
El alargamiento de la Unión Europea (EU 25) incorpora dos plantas
adicionales en Polonia de Ciech con una capacidad combinada de
1100 k-ton/año, la operación turca de Sisecam 800 k-ton/año y la
fábrica búlgara de Solvay (75%) y Sisecam (25%) con una capacidad
de 1200 k-ton/año y las dos fábricas que operan para Bega con una
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capacidad combinada de 710 k-ton/año. Esto proporciona una
capacidad adicional de 3810 k-ton/año.
Planta Piloto de Purificación de no Metálicos Trona 2da. Fase
En el proceso de exploración se lograron detectar yacimientos muy
interesantes de minerales no metálicos como ser la trona (kollpa)
que tiene en su composición el carbonato de sodio de cobre que
pueden ser explotados y ser acopiados para la producción de
carbonato de sodio con un porcentaje adecuado para su
comercialización.
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La distribución de este producto se estima que en nuestro país es la
siguiente:
CUADRO 3
DISTRIBUCIÓN DE CARBONATO EN EL PAÍS
LUGAR Na2CO3 (TM)
COLLPA LAGUNA 47000
CACHILAGUNA 18000
LAGUNA HEDIONDA SUR 43000
LAGUNA KHARA 60000
LAGUNA CAÑAPA 100
LAGUNA HONDA SUR 120
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Pero las reservas de trona como materia prima para la obtención del
carbonato de sodio mas representativas dentro del país se encuentran
en:
Laguna Khara 90000 TM ORSTOM - UMSA
Laguna Collpa 238000 TM QUIMBABOL
Laguna Hedionda Sur 190000 TM BALLIVIAN Y F.
RISACHER
Además que se calcula que en nuestro territorio existe 200000 TM de
Carbonato de sodio, que se pueden extraer.
La trona se encuentra en los depósitos de varios lagos salinos y es
producida por la evaporación de sus aguas. En nuestro país se
encuentran en la parte sur del departamento de Potosí y parte del de
Oruro como se muestra en la figura 2.
El centro poblado más cercano a los yacimientos con los principales
servicios básicos es Uyuni, ubicada a una distancia promedio de las
diferentes lagunas de 300 Km, existiendo una red caminera dispersa en
el área, de los cuales existen caminos que en su mayoría se habilitan
solamente en época seca, es decir, que en época de lluvias (Diciembre
a Marzo) son intransitables.
Para nuestro estudio la trona utilizada tiene la siguiente composición:
Na2CO3. 58,11 %
Na.HCO3 8,06 %
Na Cl 15,89 %
Na2SO4 1,43 %
H2O 9,24 %
Materias insolubles 4,04 %
Otros 3,23 %
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MAPA DE LOCALIZACIÓN
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FIGURA 2
El producto final de competencia “Importado”, posee la siguiente
composición:
Na2CO3. 99,1 %
Na Cl 0,80 %
Na2SO4 0,015 %
Fe2 O3 0,012 %
Materias organicas 0,01 %
Humedad 0,02 %
Materias Insolubles 0.043 %
Las características del producto final deben ser las siguientes:
Na2CO3. 98,50 % (mínimo)
Na.HCO3 0,18 % (máximo)
Na Cl 1,00 %
Na2SO4 0,02 %
H2O 0,30 %
Las partículas que no pasen por tamiz:
No 20 0.5 %
No 40 1.0 %
No100 12.5 %
No150 46.0 %
No200 40.0 %
6.- USOS DEL PRODUCTO
Los usos más frecuentes es para la elaboración de: Jabón, vidrio,
drogas, papel, cerámica, textiles, metalurgia, procesos químicos,
petróleo, fotografía, piel, agricultura, ablandamiento del agua, gas para
alumbrado, azúcar, alimentos, colorantes, goma laca.
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BIBLIOGRAFIA
http://www.plantasquimicas.com/Inorganicos/pi44.htm
http://www.diquima.upm.es/docencia/tqindustrial/docs/
ppt_alcalis09.pdf
http://translate.google.com.co/translate?
hl=es&langpair=en|es&u=http://en.wikipedia.org/wiki/
Leblanc_process
http://translate.google.com.co/translate?
hl=es&langpair=en|es&u=http://www.britannica.com/
EBchecked/topic/108720/chemical-industry/82215/The-
Leblanc-process
http://www.plantasquimicas.com/Inorganicos/pi29.htm
http://unaviaalprogreso.blogspot.com/2008/11/proceso-
leblanc-para-obtener-sosa.html
http://www.lenntech.es/sulfatos.htm
Introducción a los procesos químicos-Principios, análisis y
síntesis . Autora: Regina M. Murphy...Editorial; Mc Graw Hill.Año
de publicación: 2007
Autor: JOSÉ BUSTAMANTE BORDA Título: MINERALES INDUSTRIALES NO METÁLICOSEdición: 1RA EDICIÓN Origen: BOLIVIAAño: 1976Pág.: 171-172
Autor: GEORGE T. AUSTIN Título: MANUAL DE PROCESOS QUÍMICOS EN LA INDUSTRIAEdición: 5TA EDICIÓN Origen: ESTADOS UNIDOSAño: 1988 Pág.: 267- 273
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