Pirometalurgia del Tungsteno

I. RESUMEN

En la actualidad la industria se mueve a una velocidad impresionante. Todos los das aparecen nuevas tecnologas en el mercado que sustituyen a las ya existentes. Los mercados se tornan muy competitivos y para poder competir en ellos es necesaria la constante renovacin. El objetivo de este trabajo es desarrollar una investigacin bsica usando las metodologas de vigilancia tecnolgica que nos permita conocer las diferentes tecnologas aplicadas a la extraccin y procesamiento del Tungsteno, con el fin de detectar las tecnologas vigentes a nivel global en el mercado. La Extraccin de este mineral se realiza mediante perforacin y voladura, para lo cual se utilizan jumbos de un solo brazo, de bajo perfil, especialmente para cmaras y pilares. El movimiento interior de tierras se realiza con palas diesel tambin de bajo perfil. Adems se utilizan cintas transportadoras que llevan el mineral hasta el lavadero de concentracin. Luego en el procesamiento se utiliza un chancadora de mandbulas, el cual realiza la primera disminucin de tamaos. El tratamiento del mineral se realiza mediante una separacin en medios densos, una concentracin en mesas de sacudidas y un apurado en separadores magnticos de alta intensidad. Los subproductos se obtienen por tratamientos en mesas para el estao y en celdas de flotacin para la calcopirita. Minerales de tungsteno son triturados, molidos, y luego se concentr por una combinacin de flotacin gravimtrica, y / o mtodos magnticos. Pre concentracin en caso necesario, por el mineral de la clasificacin, el uso de plantillas, medios y pesados de separacin, lixiviacin, tostado y de alta tensin (electrosttica) la separacin tambin se utilizan en el beneficio de minerales de tungsteno.II. INTRODUCCION

En la actualidad la industria se mueve a una velocidad impresionante. Todos los das aparecen nuevas tecnologas en el mercado que sustituyen a las ya existentes. El tungsteno es un metal muy escaso en la corteza terrestre, sus usos principales son en las aleaciones con hierro o acero en las cuales entrega alta dureza y alta resistencia a la temperatura, aleado con otros elementos tales como carbono y cromo es apropiado para fabricar aceros rpidos utilizados principalmente para la fabricacin de herramientas de corte, perforadoras y brocas. El Tungsteno presenta el punto ms alto de fundicin de todos los elementos, con excepcin del carbn (3.422 C / 6.191,6 F). Adems presenta excelentes propiedades mecnicas de alta temperatura y el coeficiente ms bajo de expansin de todos los metales. Es uno de los metales ms pesados con una densidad de 19,25 g/cm3. Su conductividad elctrica a 0 C es aproximadamente el 28% de la conductividad que tiene la plata que se caracteriza por ser la ms alta de todos los metales. Se caracteriza por presentar la presin ms baja de todos los metales, altos mdulos de compresin y elasticidad, alta resistencia trmica y alta conductividad trmica y elctrica. El tungsteno es el metal ms importante para las aplicaciones de termo emisin. El beneficio de los minerales de tungsteno generalmente se realiza mediante concentracin gravitacional o bien, por flotacin, dependiendo de las caractersticas fsicas, qumicas y mineralgicas del mineral Las especificaciones del mercado actual establecen un contenido mnimo de 65% de WO3 para los concentrados por lo cual las recuperaciones en estas operaciones, varan generalmente entre 65% y 75%. El objetivo de este trabajo es desarrollar una investigacin bsica usando las metodologas de vigilancia tecnolgica que nos permita conocer las diferentes tecnologas aplicadas a la extraccin y procesamiento del Tungsteno, con el fin de detectar las tecnologas vigentes a nivel global en el mercado. Tambin descubriremos relevantes datos de la situacin actual del Tungsteno, referido a los mercados mundiales.III. ANTECEDENTES

CARACTERISTICAS DEL TUNGSTENO

Elemento qumico de smbolo W, de nmero atmico 74 y peso atmico 183,85. Este metal tiene una estructura cbica centrada en el cuerpo y brillo metlico gris plateado. Su punto de fusin de 3410 C, es el ms alto de los metales. El metal exhibe una baja presin de vapor, alta densidad y gran fuerza a temperaturas elevadas en ausencia de aire, y es extremadamente duro. Desde el punto de vista qumico, el tungsteno es relativamente inerte. No lo atacan con facilidad los cidos comunes, los lcalis o el agua regia. Reacciona con una mezcla de cidos ntrico y fluorhdrico. Las sales oxidantes fundidas, como el nitrito de sodio, lo atacan fcilmente. El cloro, el bromo, el yodo, el dixido de carbono, el monxido de carbono y los azufres gaseosos reaccionan con tungsteno slo a altas temperaturas. El carbono, el boro, el silicio y el nitrgeno tambin forman compuestos con l a temperaturas elevadas; con hidrgeno no reacciona.HISTORIA DEL TUNGSTENO

La palabra tungsteno proviene del idioma sueco y significa piedra pesada, (tung: pesado y Sten: piedra) y fue descubierto en el ao 1781 por C.W.Scheele, quien lo describe en su memoria denominada Tungsten bestands delar. En 1783 los hermanos espaoles Juan Jos y Fausto Elhuyar lograron aislar el elemento wolframio; ellos publicaron sus memorias denominadas Anlisis qumico del Volfram y examen de un nuevo metal que entra en su composicin, en la cual describen el procedimiento empleado para aislar el elemento. El ao 1847 es una fecha significativa ya que por primera vez se logr la obtencin industrial del tungsteno. En aquel ao R. Oxland patent la manufactura de tungstato de sodio y acido tungstico, la cual es la base o punto de partida para la metalurgia del tungsteno. Los primeros intentos para producir acero tungsteno se deben a J. Jacob y Koeller el ao 1855 segn Gruner. En el ao 1898 Taylor y White, descubrieron que el acero que contiene wolframio, puede ser empleado para cortar los dems aceros con gran rapidez. En 1909 Coolidge patento el filamento de tungsteno para bombillas elctricas. El ao 1927 el laboratorio Krupp logr exitosamente eliminarle al carburo tungsteno lo quebradizo, con lo cual su uso se masific, ya que ste conjuntamente con el diamante, es el agente abrasivo ms duro que se conoce.

MERCADO MUNDIAL DE TUNGSTENO PRODUCCION Y SUMINISTRO HISTORIA APTPara tungstato de amonio, es un material cristalino blanco finamente dividido. Se produce mediante la evaporacin de una solucin purificada de tungstato de amonio para obtener cristales puros de paratungstato. China, que posee las reservas ms grandes del mundo y los costos ms bajos de produccin, ha inundado el mercado mundial llevando los precios del APT y los de concentrado de WO3 por debajo de los costos de produccin de la mayora de los dems productores. Los precios del APT reducidos por los productores chinos, solamente se sitan marginalmente por debajo de los precios de los concentrados, en aproximadamente US$ 50/MTU (unidad de tonelada mtrica = 10 kg). Varias minas de tungsteno y muchos productores de APT en Amrica, Asia y Europa se han visto obligados a salir del negocio y cerrar. Adems, se han abandonado rpidamente los programas de exploracin y de desarrollo de minas localizadas fuera de la China. El paratungstato de amonio es un producto intermedio en la produccin de metales de tungsteno y de otros productos de tungsteno.FIN DE LOS AOS 1990 2000: UN CAMBIO EN LA OFERTA Y LA DEMANDA

La emergencia y el rpido crecimiento de la economa china sobre el mercado mundial empezaron a mitigar el precio de los concentrados y productos de tungsteno. El rpido crecimiento de la demanda china por los productos de tungsteno para el mercado nacional caus una disminucin de la disponibilidad de estos productos fuera de China. El gobierno chino empez a aplicar polticas de restriccin de proyectos mineros y de tasacin en las exportaciones de concentrados de tungsteno con la finalidad de conservar los recursos para las necesidades nacionales futuras en la China. Estas polticas llevaron a una explosin del precio de tungsteno en 2005. Las empresas extranjeras comprendieron la necesidad de encontrar una fuente extranjera para el suministro de tungsteno y de sus productos en el largo plazo. Esto rpidamente llev a incrementar la inversin en la exploracin y en actividades de desarrollo de minas fuera de la China principalmente en Vietnam, en Australia y en las Amricas.EL MERCADO DE TUNGSTENO HOY Y MAANA El gobierno chino est restringiendo los programas mineros y fomenta el procesamiento de concentrados para obtener productos de mayor valor agregado, como productos de tungsteno semiacabados y acabados. China se ha convertido en un importador de concentrados y de tungsteno reciclado.PANORAMA MUNDIALLa International Tungsten Industry Association estima que el consumo mundial de wolframio primario en todas sus formas (concentrados, xidos, wolframatos, carburo, ferrowolframio) subi en 1995 el11% respecto al ao anterior, lo que le situara en unos 48,9 kt. Con una produccin minera que se estima creci un 2,8% a 25,1 kt, no es de extraar que los precios se incrementaran de nuevo, en un 50,7% los concentrados y en un 27,6% el parawolframato amnico (APT), producto bsico para la preparacin del polvo de metal y el carburo (widia).

Los mayores aumentos del consumo se dieron en Japn (+ 1,35 kt) y EEUU (+ 0,7 kt). Las exportaciones chinas, 21,25 kt, rozaron el rcord de 1994 (21,95 kt), y las rusas subieron a 5,9 kt (4,3 kt en 1994), a pesar de que su produccin no pas de 4 kt, lo que evidencia que recurrieron a la liquidacin parcial de los almacenamientos. Otro tanto se sospecha que est ocurriendo en China, pues con una produccin comprendida entre 10 y 21 kt/a, segn los distintos analistas, se precisara una aportacin adicional de20-10 kt para satisfacer un consumo interno de 10-11 kt/a y unas exportaciones de 21 kt/a.La comparacin desde 1985 de la produccin china con su demanda interna y las exportaciones sugiere que China ha vendido, al menos, unas 30 kt de wolframio contenido de sus stocks. La gran incgnita es la cuanta de los stocks remanentes en poder de chinos y rusos, que pudieran estar ya prximos al agotamiento. Quiz el temor a que esta sospecha se materialice, junto a los continuos anuncios de descensos en la produccin china, bien por cierre de pequeas pero numerosas minas marginales, bien por recortes voluntarios para forzar los precios al alza (las 21 plantas estatales de Jiangxi, Hunan y Guangdong pararon en 1995 durante dos meses con este fin), ha podido inducir a los consumidores a acrecer sus stocks como prevencin de una prxima escalada de los precios, tanto ms temible cuanto que los proyectos de nuevas explotaciones son prcticamente inexistentes, limitndose a la reapertura de minas cerradas hace ms o menos aos a causa de los bajos precios reinantes. Cierto es que el stockpile estratgico norteamericano contiene todava 37 kt de wolframio contenido, y que el concepto "estratgico" ha perdido mucho sentido desde el fin de la "guerra fra", pero el gobierno USA no ha autorizado venta alguna desde 1989.

Por lo que pudiera acontecer, algunas empresas empezaron en 1994 a tomar posiciones en el sector productor, destacando las canadienses Avocet Resources e INMET Mining Corp. La primera se ha hecho con el control de los yacimientos de Panasqueira (Portugal) y Regina y Mlaga (Bolivia), con una opcin sobre el 10,6%del de Lermontov (Rusia) y con el 50% del de Pine Creek (California, USA; 1,36 Mt de549 recursos con 0,5% WO3), y ha adquirido a US Tungsten Corp., filial de Strategic Minerals Corp., la factora de APT de Bishop (California). La segunda ha adquirido el 73,26% de la austraca Wolfram Bergbau und Httengesellschaft (WBH), con la mina de scheelita de Mittersill y la planta de fabricacin de carburo de wolframio y de polvo de metal de Bergla.El mercado mundial est dominado ampliamente por China, que ha desarrollado una fuerte industria transformadora, de forma que ms del 90% de sus exportaciones, que suponen ao tras ao alrededor del 60% de los intercambios comerciales globales, consisten en parawolframato amnico, carburo y otros productos de mayor valor aadido, representando los concentrados menos del 10%.En 1995 import, incluso, 1,45 kt de concentrados (0,4 kt en 1994) para abastecer su industria de 1 transformacin.Hay que sealar que el reciclado de chatarras de wolframio supone ya cantidades significativas, particularmente en Estados Unidos, donde en 1995 aport 2,1 kt de W , el 13% del consumo total (24% en1994).La amenaza de los productos sustitutivos es permanente, sobre todo en campos como los del"metal duro" para herramientas de corte, donde las cermicas especiales y los composites cermico-metlicos estn en continuo desarrollo, y del alumbrado elctrico, habiendo aparecido ya en el mercado una lmpara sin filamento de wolframio, para usos comerciales e industriales, que se dice es de mayor eficacia lumnica y menor disipacin de energa en calor.PRODUCCION MINERA

Por el momento se desconoce la cuanta en 1995 de la produccin china, que en los ltimos aos viene significando el 70-80% de la mundial, por lo que resulta arriesgado estimar esta ltima. No obstante, y atribuyendo a aqulla un nivel similar al alcanzado en 1994, podra aventurarse la cifra de 25,1 kt de metal contenido para la produccin minera mundial wolframio en 1995. Esto supondra una recuperacin de la misma del 2,8% respecto al ao anterior, tras cuatro aos de recortes sucesivos al mximo de 51,7 kt de W contenido alcanzado en 1990, y sera coherente con la reanudacin de la actividad minera en la Unin Europea (Portugal y Austria, + 1 620 t), el incremento registrado en Iberoamrica ( + 495 t, sobre todo en Per y Bolivia), la aparicin de Vietnam como pas productor (50 t) y la prdida de produccin en la CEI ( 1 150 t), siempre y cuando la produccin china fuera del orden de 17 kt. En Portugal, la canadiense Avocet Ventures compr en 1994 el 81% de Beralt Tin and Wolfram, que explotaba el conocido yacimiento de estao-wolframio de Panasqueira, restableciendo la produccin al ritmo de 120 t/mes; en 1995 extrajo 1 511 t de concentrados y alguna cantidad de concentrados de estao, y se est montando un nuevo lavadero en Barroca Grande, que recuperar tambin el cobre.

En Austria ha sido la tambin canadiense INMET (anteriormente Metall Mining Corp.) la que reabri en 1995 la mina de scheelita de Mittersill (Salzburgo), cerrada a finales de 1992, tras adquirir el 73,26% de Wolfram Bergbau und Httengesellschaft (WBH), a Metallgesellschaft AG y Teledyne Inc. La capacidad prevista de produccin es de 1,7 t kt/a WO3 contenido (1,3 kt W), habindose obtenido 650 t en 1995. WBH posee en Bergla una planta de fabricacin de carburo de wolframio y de polvo de metal, siendo, junto con Sandong, en Corea del Sur, los nicos productores integrados verticalmente.

Avocet se ha hecho tambin con el control de la minera de wolframio peruana, al comprar a finales de 1994 el 80% de Minera Regina y el 72% de Minera Mlaga (Fermn Mlaga Santaolalla), abordando seguidamente la rehabilitacin de las explotaciones: la mina Palca 11 doblar la produccin de concentrados a 150 t/mes y Mlaga subir a 80 t/mes

La produccin de la CEI (ex URSS) procede fundamentalmente de Rusia, y en concreto de las minas de Tyrny-Auz, Lermontov y Primosky-Gok, con una pequea aportacin de Kazakhstan y, pro550 bablemente, de Uzbekistan. La ms importante es la primera, ubicada al Norte del Cucaso, con 374 Mt de reservas de baja ley en W y Mo; todo el mineral se enva a la fundicin de Nalchik, a 80 km, para su procesado. La mina se est reestructurando para extraer selectivamente los minerales ms ricos, con0,19% W y 0,035% Mo. A primeros de 1996 Avocet ha tomado una opcin sobre el 10,6% de Lermontov.

PRODUCCION MINERA MUNDIAL DE WOLFRAMIO ( t de W contenido)

IV. ANALISIS

Gracias a nuevas tecnologas se han dado pasos bastantes extensos en el mbito, procesamiento del tungsteno, utilizndo molinos de barras (rod mil), ciclones (cyclones), Flotacin de sulfuros (sulfide flotation), Mesas de gravedad (gravity tables), Flotacin de scheelita (scheelite flotation), tostadores (roaster) y separadores magnticos (magnetic separator). Minerales de tungsteno son triturados, molidos, y concentrados por una combinacin de flotacin gravimtrica, y/o mtodos magnticos. Preconcentracin en caso necesario, por el mineral de la clasificacin, el uso de plantillas, medios y pesados de separacin, lixiviacin, tostado y de alta tensin (electrosttica) la separacin tambin se utilizan en el beneficio de minerales de tungsteno. La concentracin tiene por objeto elevar las leyes del mineral para que responda a las especificaciones que rigen para su venta. El mineral tal cual se extrae de la mina, tiene siempre leyes bajas. A tal efecto, despus de su trituracin, molienda y clasificacin granulomtrica se distribuye en los distintos elementos que comprende la planta de concentracin, separndose el material estril y liviano, del ms pesado que representa el concentrado. Este es el resultado de la primera fase del proceso.

Geogrficamente, el consumo de tungsteno est bastante difundido, aunque China representa aproximadamente el 40% del consumo mundial total, Europa y Estados Unidos tambin son mercados importantes para el tungsteno y sus productos. En la India la demanda de tungsteno est aumentando rpidamente. La demanda mundial de tungsteno ha experimentado un rpido crecimiento impulsado por la tasa de crecimiento anual de la economa china de ms de 10% durante los ltimos cinco aos. Si bien la produccin minera mundial en 2006 se ha estimado en 73.300 toneladas (USGS, 2007), solo ha aumentado un poco durante los ltimos aos. Los mayores depsitos de tungsteno se encuentran en fajas plegadas del lejano oriente, en China, Tailandia y adems en el norte de Corea y Japn, como as tambin se pueden encontrar depsitos en Australia y en la faja alpina de Francia, Austria; Turka y en el Caucazo. En Amrica existen un nmero importante de depsitos, como Canad, USA, Bolivia y Per.

Tabla 1: Produccin estimada de concentrados de tungsteno por pases

Fuentes: United States Geological Survey Mineral Resources Program.

Tabla 2: Explotacin mina y reservas estimadas.

LOS PRECIOS

Segn Metal Bulletin, la cotizacin media de los concentrados de wolframita-scheelita, cif Europa, min. 65% WO3, en $/t mtu WO3 contenido (1 mtu equivale a un 1% de ley, o sea a 10 kg de WO3 o a 7,93 kg de W por t) subi en 1995 un 50,7% respecto al ao anterior, alcanzando 63,95 $/mtu como promedio anual. Este valor, no obstante, est muy por debajo del nivel medio en torno a 145 $/mtu vigente en el perodo 1977-81, y del mximo histrico de 170,95 $/mtu de 1976.

A partir de 1992, MB publica tambin precios medios del parawolframato amnico (APT) en los mercados libres europeo y americano, en $/t mtu (o stu, unidad por t corta). De acuerdo con los datos ofrecidos, el APT subi ms moderadamente, en un 27,6%.

En el cuadro y grfico siguientes se recoge la evolucin desde 1987 del precio medio de los concentrados segn Metal Bulletin, y su contravalor en pesetas corrientes y constantes de 1985.

COTIZACION DEL MINERAL DE WOLFRAMIO(min. 65% WO3, cif RU)

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El tungsteno es y ser de importancia vital para la industria blica, junto con el molibdeno seguirn siendo utilizados en numerosos y diferentes materiales de guerra. Actualmente, forma parte de nuestra vida cotidiana, empezando por la fabricacin de lmparas y vlvulas elctricas, sus aleaciones duras son empleadas a gran escala en la fabricacin de planchas blindadas, pieza de artillera, caones, proyectiles y para el recubrimiento resistente a la erosin en la artillera pesada. La aplicacin metalrgica ms importante se registra en la fabricacin de herramientas de corte rpido, hojas de afeitar, navajas, cuchillos, sierras para metales, limas vlvulas e imanes permanentes. El tungsteno tambin tiene mucha aplicacin en la construccin de aviones y automviles. Una de las aplicaciones esenciales es la fabricacin de telas incombustibles. Sirviendo tambin en la preparacin de pigmentos para pinturas y cermicas. Se aplica tambin en las modernas plantas de destilera de petrleo como catalizador, para producir nafta de elevado octano, en la fabricacin de trinitrotolueno (T.N.T) y otros explosivos. Por su elevado peso especfico, los minerales de tungsteno se concentran con facilidad. Para eso se usan instalaciones especiales construidas por trituradoras, molinos, zarandas, clasificadores, mesas de concentracin, etc. y segn las caractersticas del mineral, plantas de concentracin por flotacin. Las plantas modernas construidas en concordancia con las caractersticas de los minerales a tratar, estn en condiciones de recuperar el 85 a 90% del total del mineral de tungsteno, siendo por lo tanto el 10 al 15% las prdidas de dichas plantas.Se hace necesario buscar y aplicar tcnicas adecuadas para que dicho mineral, especialmente los de baja ley, puedan entrar al mercado actual maximizando, a la vez la recuperacin y extrayendo los subproductos valiosos, cuando sea necesario. En este contexto y a estudios anteriores, surge la necesidad de seguir investigando sobre el tungsteno, y principalmente en nuestro caso, el mineral de scheelita.

VI.- BIBLIOGRAFIA

Tecnologas de extraccin y procesamiento del tungsteno PDF. Prof. D. Valenzuela Van Treek. www.igme.es/internet/PanoramaMinero/Historico/1994.../WOLFRAM.pdf

VILLCA BETETA VICTOR RAUL PIROMETALURGIA DEL TUNGSTENO